CN1177939C - 生物芯片的信号检测方法与装置 - Google Patents

Abstract

一种生物芯片的荧光信号检测的方法及其装置，该方法包括下列步骤：将一生物芯片设置于一光碟片；以一光碟片读取装置同时读取该生物芯片的荧光信号及该生物芯片所对应的该光碟片数据层的信号；借由该荧光信号所对应的该数据层的信号在数据格式所对应的该数据层的信号数据格式所对应的位址，重建该生物芯片的荧光信号的二维格式。由于光碟机系统的激光点相当小，且读取速度快，可大幅提高生物芯片的解析度以及信号读取的速度。

Description

生物芯片的信号检测方法与装置

技术领域

本发明涉及一种光学信号读取的方法及其装置，特别是关于一种生物芯片的荧光信号检测的方法及其装置。

背景技术

生物芯片(Biochip)在生物医学的科技领域中已被使用在疾病检测、DNA排序分析等方面，如图1所示的一种生物芯片1在其表面一具有复数个生化探针2(Bioprob)，该生化探针可为各种具不同化学成分的生化分子，当待检物体(例如，血液检体、病毒检体等)与该生化探针2接触，即产生不同的化学反应。与待检物体发生反应后的该生物探针2在入射光线3的照射下会产生荧光信号4，通过读取并分析该生物芯片1的荧光信号可检验出该待检物体的特定性质，例如，病毒种类、基因排序等。目前已知的生物芯片光学信号检测系统装置，例如，美国专利号5346789及6067246，将生物芯片直接置于一读取装置，然后以一光源入射到生物芯片，经生化反应产生荧光，再直接由一光检系统读取荧光信号。此种生物芯片光检系统相当复杂庞大，无法达到快速检测的目的，且所能检测的样品的解析度差。随着生物芯片及其检测技术朝向高密度、高效率的发展趋势，有需要提供一种更快速、更高解析度的生物芯片光学信号的检测方法与装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物芯片的信号检测的方法和装置，其克服了公知生物芯片光检系统检测数度慢、解析度低且体积大的缺点，具有高解析度、高读取速度且体积小的特点。

根据上述目的，本发明是利用现有的光碟机系统，将生物芯片设计于光碟片上，借由光碟机的伺服系统将激光点正确地聚焦在生物芯片上，由于光碟机系统的激光点相当小，且读取速度快，可大幅度提高生物芯片的解析度以及信号读取的速度。

根据上述目的，本发明配合光碟机的数据格式，在读取生物芯片的荧光信号的同时，同时读取该光碟片数据层的信号，借由该数据层的信号在光碟片数据格式所对应的位址，重建该生物芯片荧光信号的二维格式，进而分析该芯片。

为达上述目的，根据本发明的一种生物芯片荧光信号检测方法，包括下列步骤：将一生物芯片设计置放于一光碟片；以一光碟片读取装置同时读取该生物的荧光信号及该生物芯片所对应的该光碟片数据层的信号；借由该荧光信号所对应的该数据层的信号在数据格式所对应的位址，重建该生物芯片的荧光信号的二维格式。

为达上述目的，根据本发明的一种光碟片读取装置是被设计为可同时产生两个激光点，分别聚焦于该生物芯片及该生物芯片所对应的该光碟片数据层上，并通过一位于回光光路的分光镜，将该生物芯片产生的荧光信号以及该数据层反射回来的信号回光分离开，然后分别以光侦检器将信号取出。

根据本发明的一种结合有生物芯片的光碟片，是包括至少一个生物芯片，贴附于一光碟片的表面或植入于光碟片的内部，该光碟片至少具有一数据层。而该生物芯片的设置方式以配合光碟片读取装置能同时读取该生物芯片的荧光信号以及该生物芯片所对应的该光碟片数据层为原则。

附图说明

图1A和图1B为一种公知的生物芯片的示意图；

图2为根据本发明的一种生物芯片光检方法的流程图；

图3A为根据本发明的一种生物芯片光检系统的第一个实施例结构示意图；

图3B为根据本发明第一个实施例中，后表面贴附有生物芯片的光碟片；

图3C为绘示一光碟片的后表面形成有凹槽用以容置生物芯片；

图4A为根据本发明的一种生物芯片光检系统的第二个实施例结构示意图；

图4B为根据本发明第二个实施例中，前表面贴附有生物芯片的光碟片；

图4C为绘示一光碟片的前表面形成有凹槽用以容置生物芯片；

图4C为绘示一光碟片内部与一数据层同平面的外圈位置设置有生物芯片。

具体实施方式

如图2所示，为根据本发明的一种生物芯片的信号检测方法的流程图。

首先，将一生物芯片与一光碟片相结合101，其在该光碟片，例如，为一单面单层的光碟片，具有单一的数据层，但并不以此为限，也可为其它具有复数层数据层的光碟片。该光碟片可为一只读式光碟片、也可为单次写入光碟片或可为读写式的光碟片，只要是可被一光碟片读取装置读取的任何一种光碟片均可选用。而该生物芯片可以任何方便于光碟片读取的方式设置于该光碟表面或内部。

接着，以一光碟片读取装置读取信号102，该光碟片读取装置，例如为一特别设计的光碟机，可同时读取该生物芯片的荧光信号103以及该生物芯片所对应的该光碟片数据层的信号104。

然后，借由该荧光信号所对应的该数据层的信号在该光碟片数据格式上所对应的位址，重建该生物芯片的荧光信号的二维信号格式105。进而分析该生物芯片的信号。

如图3A所示，为根据本发明的一种生物芯片光学信号检测系统的实施例示意图。

一光碟片10置于一光碟片读取装置20，该光碟片10的后表面11贴附有至少一个生物芯片15，该光碟片10还具有至少一数据层13，该数据层13可为一半穿透层。该生物芯片15的厚度，例如为3μm，可如图3B所示，直接贴附于该光碟片10的后表面11上。也可如图3C所示，贴附于该光碟片10后表面11所形成的凹槽111内，该凹槽111的大小是相当于生物芯片15的大小。该光碟片读取装置20以一激光二极管(LaserDiode；LD)21发出波长为λ₁的雷射光211，该激光211经由一第一分光镜(Beam Splitter)22反射至一准直透镜(Collimator Len)23成为平行光，再经由一双焦物镜(Objective Len)24，将该平行的激光211分别聚焦于该生物芯片15以及该生物芯片15所对应的该光碟片10的该数据层13。该聚焦于该数据层13的激光被反射后的信号回光212仍保持原来的波长λ₁，而该激光聚焦于该生物芯片15则产生波长为λ₂的荧光信号213反射。该数据层13的该信号回光212以及该生物芯片15的该荧光信号213经由原光路通过该物镜24、该准直透镜23及该第一分光镜22后，落在一回光分光镜25，该回光分光镜25设计为将该数据层13的该信号回光212以及该生物芯片15的该荧光信号2132分离开。因此，该数据层13的该信号回光212经过该回光分光镜25后，反射至一第一光检测器(Photo Derctor)26，而被感测并读取，另外，该生物芯片15的该荧光信号213，则穿过该回光分光镜25而被导入至一第二光检测器27，然后被感测并读取。该第一光检测器26所获得的该数据层13的信号，一方面可用来产生该光碟片读取装置20所需的伺服信号，包含聚焦、循轨信号及自动功率控制信号(APC信号)，例如，可提供乘载该物镜24的一致动器28做聚焦及循轨的动作，使该激光211可准确聚焦在该光碟片10的该数据层13及该生物芯片15上。另一方面，还可借由该数据层13的信号在数据格式所对应的位址，作为该荧光信号213在该生物芯片15相对位置的参考，例如，在该第二光检测器27读取该生物芯片15的该荧光信号213时，同时记录该数据层13的信号在数据格式所对应的位址，于是可重建该生物芯片15的该荧光信号213的二维格式，进而分析该生物芯片15。

在上述根据本发明的第一个实施例中，该双焦物镜24也可由在同一个致动器上的二个物镜所取代。而可如图4A所绘示的本发明的第二个实施例。

一结合有至少一个生物芯片15的光碟片10放置于一光碟片读取系统20中，该光碟片10并具有至少一数据层13。该生物芯片15可如图4B所示，贴附于该光碟片10的一前表面12。也可如图4C所示，在该光碟片10的该前表面上形成的相当于该生物芯片15大小的凹槽121以容置该生物芯片15。也可以是如图4D所示，将该生物芯片15置于该光碟片10内部，与该光碟片10的该数据层13同一平面的外圈位置。该光碟机读取装置20具有一第一物镜31以及一第二物镜32设置于同一个致动器28上。一激光二极管(Laser Diode；LD)21发出波长为λ1的激光211，该激光211经由一第一分光镜(Beam Splitter)22反射至一准直透镜(Collimator Len)23成为平行光，再经由一第二分光镜29，将该激光211分成两路，其中一路经由该第一物镜31后聚焦于该光碟片10的该数据层13，而另一路则经由一反折镜(Folding Mirror)30的反射后通过该第二物镜32，而聚焦于该生物芯片15。该聚焦于该数据层13的激光被反射后的信号回光212仍保持原来的波长λ₁，而该激光聚焦于该生物芯片15则产生波长λ₂的荧光信号213反射。该数据层13的该信号回光212经由原光路通过该第一物镜31、该反折镜30、该第二分光镜29、该准直透镜23及该第一分光镜22后，落在一回光分光镜25。而该生物芯片15的该荧光信号213经由原光路通过该第二物镜32、该反折镜30、该第二分光镜29、该准直透镜23及该第一分光镜22后，落在该回光分光镜25，该回光分光镜25设计为将该数据层13的该信号回光212以及该生物芯片15的该荧光信号213分离开。因此，该数据层13的该信号回光212经过该回光分光镜25后，反射至一第一光检测器(Photo Detector)26，而被感测并读取。另外，该生物芯片15的该荧光信号213，则穿过该回光分光镜25而被导入至一第二光检测器27，然后被感测并读取。

以上所述的内容，仅为本发明中的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围；凡按照本权利要求范围所作的同等变化与修饰，均为本权利要求范围所涵盖。

Claims (17)

1、一种生物芯片的信号检测方法，其中该生物芯片受到波长为λ₁的光照射时会产生的波长为λ₂的荧光信号，其特征是至少包括下列步骤：

将至少一个该生物芯片设置于具有至少一数据层的一光碟片；

以一光碟片读取装置同时读取该生物芯片的荧光信号及该生物芯片所对应的该光碟片的该数据层的信号；以及

借由该荧光信号所对应的该数据层的信号在数据格式所对应的位址，重建该生物芯片的荧光信号的二维格式。

2、如权利要求1所述的生物芯片的信号检测方法，其特征是该光碟片读取装置是同时产生波长为λ₁的两激光点，分别聚焦于该生物芯片及该生物芯片所对应的该数据层，并以一回光分光镜将该数据层反射的回光以及该生物芯片产生的荧光分离后，以一第一光检测器感测并读取该数据层的信号，以一第二光检测器感测并读取该荧光信号。

3、如权利要求2所述的生物芯片的信号检测方法，其特征是该两激光点是透过一双焦物镜所产生。

4、如权利要求2所述的生物芯片的信号检测方法，其特征是该两激光点是透过该光碟片读取装置的一致动器上的两个物镜所产生。

5、一种生物芯片的信号检测系统的结构，其中该生物芯片受到波长为λ₁的光照射时会产生波长为λ₂的荧光信号，至少包含：

一设置有至少一个该生物芯片的光碟片，该光碟片还具有至少一个数据层；

一光碟片读取装置，可同时读取该生物芯片的荧光信号及该生物芯片所对应的该光碟片的该数据层的信号；以及

一数据处理单元，借由该荧光信号所对应的该数据层的信号在数据格式所对应的位址，重建该生物芯片的荧光信号的二维格式。

6、如权利要求5所述的生物芯片的信号检测系统的结构，其特征是该光碟片读取装置可同时产生波长为λ₁的两激光点，分别聚焦于该生物芯片及该生物芯片所对应的该数据层，且该光碟片读取装置具有一回光分光镜，用以将该数据层反射的回光以及该生物芯片产生的荧光分离；一第一光检测器，用以感测并读取该数据层的信号；以及一第二光检测器，用以感测并读取该荧光信号。

7、如权利要求6所述的生物芯片的信号检测系统的结构，其特征是该光碟片读取装置还具有一双焦物镜，借由该双焦物镜而产生该两激光点。

8、如权利要求6所述的生物芯片的信号检测系统的结构，其特征是该光碟片读取装置还具有两个物镜位于该光碟片读取装置的一致动器上，借由该两个物镜而产生该两激光点。

9、如权利要求5所述的生物芯片的信号检测系统的结构，其特征是该生物芯片是贴附于该光碟片的非信息记录面。

10、如权利要求9所述的生物芯片的信号检测系统的结构，其特征是该光碟片的非信息记录面还形成有相当于该生物芯片大小的凹槽用以容置该生物芯片。

11、如权利要求5所述的生物芯片的信号检测系统的结构，其特征是该生物芯片是贴附于该光碟的信息记录面。

12、如权利要求11所述的生物芯片的信号检测系统的结构，其特征是该光碟片的信息记录面还形成有相当于该生物芯片大小的凹槽用以容置该生物芯片。

13.如权利要求5所述的生物芯片的信号检测系统的结构，其特征是该生物芯片是设置于该光碟片内与该数据层同平面的外圈位置。

14、一种光碟片读取装置，用以读取设置有至少一个生物芯片的光碟片，其中该生物芯片受到波长为λ₁的光照射时会产生波长为λ₂的荧光信号，其特征在于：该光碟片读取装置，可同时产生波长为λ₁的两个激光点且分别聚焦于该生物芯片及该生物芯片所对应的该光碟片的数据层，以同时读取该生物芯片的荧光信号及该生物芯片所对应的该数据层的信号。

15、如权利要求14所述的光碟片读取装置，其特征是以一回光分光镜将该数据层反射的回光以及该生物芯片产生的荧光分离，并以一第一光检测器感测并读该数据层的信号，以及一第二光检测器感测并读取该荧光信号。

16、如权利要求14所述的光碟片读取装置，其特征是借由一双焦物来产生该两激光点。

17、如权利要求14所述的光碟片读取装置，其特征是借由位于该光碟片读取装置的一致动器上的两个物镜来产生该两个激光点。

Images