CN1202266C - 设置有光扫描装置的生物芯片和该生物芯片的读取方法 - Google Patents

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Abstract

实现生物芯片读取装置的小型化、低成本和高速化。生物芯片(101)设置有液晶板(103)，该液晶板设置了与基板(104)上的各个试样(108)对应的液晶单元(107)。液晶板(103)依次设置上偏振光滤光片、上透明电极、上取向膜、液晶、下取向膜、下透明电极和下偏振光滤光片。通过向所期望的液晶单元(107)施加电压，使来自外部的光有选择地照射到上述试样上。

Description

设置有光扫描装置的生物芯片和该生物芯片的读取方法
技术领域
本发明涉及用于对DNA等试样进行分析的生物芯片，特别涉及设置有光扫描装置的生物芯片。
背景技术
所谓生物芯片(包含DNA芯片、DNA阵列和DNA微阵列等)是指在玻璃或硅等基板上高密度排列固定了多个DNA片断(探示物)的样片。在生物芯片上，如果在荧光等下流过带有标识的DNA或RNA，则这些DNA或RAN在具有与探示物互补的碱基排列的情况下，就与探示物对合(配对)。用生物芯片读取装置读取所对合的DNA标识，就能够决定遗传因子排列、确认有无特定遗传因子等。
但是，现有的生物芯片读取装置在对各个试样进行激励光照射或发光的检测时，需要机械式地进行扫描，所以扫描用的驱动部很大，整个装置庞大并且昂贵。此外，难以缩短扫描时间。
发明内容
本发明是解决上述课题的发明，其目的在于实现生物芯片读取装置的小型化、低成本和高速化。
在一实施例中，本发明的生物芯片设置有：具备多个试样的基板以及被配置在所述基板的没有所述试样一侧的由多个液晶单元构成的液晶板；其特征在于：所述液晶板包括上偏振光滤光片、上透明电极、上取向膜、液晶、下取向膜、下透明电极和下偏振光滤光片；所述各个试样被配置得分别对应于所述液晶单元；通过向所述液晶单元施加电压，使来自外部的光有选择地照射所述试样。
在另一实施例中，本发明的光学装置设置有：生物芯片、向所述生物芯片照射光的光源装置以及接受所述试样产生的光的受光装置；所述生物芯片设置有：配置有多个试样的基板以及被配置在所述基板的没有所述试样一侧的由多个液晶单元构成的液晶板；其特征在于：所述液晶板包括上偏振光滤光片、上透明电极、上取向膜、液晶、下取向膜、下透明电极和下偏振光滤光片；所述各个试样被配置得分别对应于所述液晶单元；通过向所述液晶单元施加电压，使来自外部的光有选择地照射所述试样。
在另一实施例中，本发明的生物芯片读取方法包括以下步骤：将来自光源装置的光照射到试样上；接受从所述试样产生的光；向对应于各个所述试样的液晶单元有选择地施加电压，使来自所述光源装置的光照射到所期望的试样上。
附图说明
图1是本发明第一实施例的说明图。
图2是本发明第二实施例的说明图。
图3是图2的局部放大图。
图4是本发明第三实施例的说明图。
图5是本发明第四实施例的说明图。
图6是本发明第五实施例的说明图。
图7是本发明第六实施例的说明图。
图8是本发明第七实施例的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图例示性地说明本发明的优选实施例。其中，实施例中记载的构成部件的尺寸、材料、形状、其相对配置等除非特别记述，否则本发明的范围不限定于此。
此外，在以下的附图中，对与附图中已经记载的部件相同的部件标以相同标号。
(第一实施例)
如图1所示，在某一实施例中，本发明的生物芯片101设置有配有试样108的基板104以及液晶板103。液晶板103由多个液晶单元107构成。各个试样108被配置得分别对应于各个液晶单元107。
液晶板103依次配置有上偏振光滤光片、上透明电极、上取向膜、液晶、下取向膜、下透明电极和下偏振光滤光片。偏振光滤光片是仅通过特定的直线偏振光的滤光片，上偏振光滤光片和下偏振光滤光片的偏振方向相互平行。取向膜是用于将液晶的分子向一定方向排列的薄膜，在相同方向上刻上几条沟。为使沟的方向垂直，将上取向膜和下取向膜配置得取向一致，当把液晶封在其中时，液晶就沿取向膜排列，成为90度扭转状态。如果向扭转状态的液晶施加电压，液晶就排列成行。入射到液晶的光沿分子的排列间隙行进。
这种结构的情况下，在对液晶不加电压的状态下，光不通过液晶板103。而在加了电压的情况下，获得液晶的扭转，光透过液晶板103。可以对每个液晶单元107控制电压的施加。即，将电压有选择地施加在液晶单元107上，使来自外部的光有选择地照射在试样108上。
只要液晶板的结构是使液晶具有控制光透过的光闸的功能，则不限于这里记述的结构。
(第二实施例)
如图2所示，在某一实施例中，本发明的光学装置106包括生物芯片101、将光照射到生物芯片上的光源装置102以及接受试样产生的光的受光装置105。图3是图2的局部放大图。
光源装置102也可以是点光源和扩散板构成的面光源装置，点光源的数目不限于一个，也可以设置多个。
从光源装置102射出的光入射到液晶板103。如实施例1中说明的那样，在不对液晶施加电压的状态下，入射到液晶板103的光不通过液晶板103，但是，在对液晶施加了电压的情况下，透过液晶板103。因此，通过向液晶单元107有选择地施加电压，就使来自外部的光有选择地照射到试样108上。
被光照射的试样108受到激励而产生荧光之类的光。试样108产生的光由受光装置105接受。
这样，按照本实施例，因为液晶板103来控制照射到试样108的光，所以不需要机械扫描，不会因扫描部而使整个装置大型化。此外，因为没有机械的动作，所以在时序上精度不差。而且，能够以短时间且低耗电实现液晶板的光扫描。
(第三实施例)
如图4所示，在某一实施例中，本发明的光学装置在液晶板103和基板104之间设置有微透镜阵列112。微透镜阵列112设置有与基板104上的各个试样108一一对应的透镜部。
因此，微透镜阵列112的聚光功能能够将来自光源装置的光高效率地照射到试样108上。微透镜阵列112的透镜部的形状既可以是曲面，也可以是棱柱状。
(第四实施例)
如图5所示，在某一实施例中，本发明的光学装置的受光装置105由导光部109和测定部110构成。导光部109对试样108产生的荧光之类的光进行导光，由光电二极管等构成的测定部110接受光。
导光部109可以是矩形，也可以是楔形。导光部109的表面也可以设置多个图案形状。入射到导光部109的光被图案形状反射而导向测定部110的方向。控制图案形状的法线方向就可以将试样108产生的光高效率地导向测定部110。
这里，用测定部110有可能测定到试样108产生的光，同时还测定到照射到试样108的来自光源装置102的光。这种情况下，会降低S/N比，所以最好在停止了来自光源装置102的光照射后，测定来自试样108的发光。
(第五实施例)
如图6所示，在某一实施例中，本实施例的光学装置在导光部109的与基板104的相反侧设置有黑格栅图案113。黑格栅图案113具有在S波或P波中使一方的至少一部分透过，而反射另一方的性质。
对试样108照射例如被调制为S波的调制光。这里，所谓调制光是指从光源装置产生的参照光中接受了偏振变换等某些调制作用的光。照射S波的调制光后从试样108产生的光成为S波信号光和P波信号光的混合波的信号光。
在试样108产生的S波信号光和P波信号光的混合波中的S波信号光的至少一部分透过黑格栅图案113，P波信号光不透过黑格栅图案113而入射到导光部109，被导向测定部110侧。
另一方面，照射过试样108的S波的调制光的至少一部分透过导光部109而不被黑格栅图案113反射。
因此，用黑格栅图案113就能够减轻照射了试样108的调制光入射到测定部110的量。因此，使S/N比提高，从而提高了测定精度。
在本实施例中，说明了透过S波的黑格栅图案，但也可以使用透过P波的黑格栅图案。
此外，取代黑格栅图案，也可以使用具有使S波或P波中一方的至少一部分透过，反射另一方性质的光学膜。光学膜一般由多层膜形成，但也可以是单层膜。
(第六实施例)
如图7所示，在某一实施例中，本发明的光学装置在导光部109中设置有滤光片114。滤光片114具有防止来自光源装置106的照射光入射到导光部109的功能。滤光片114在照射到试样的照射光未按规定的偏振状态进行偏振的情况下以及按规定的偏振状态进行偏振的情况下，被赋予的性质有所不同。
(照射光未按规定的偏振状态进行偏振的情况)
这种情况下，为了防止向导光部109入射照射光，把吸收照射光的至少一部分的性质赋予滤光片114。
因此，试样108产生的信号光不被滤光片114吸收，而入射到导光部109，但照射光的至少一部分被滤光片114吸收，不入射到导光部109。因此，可以防止照射光引起的S/N比的下降，而将测定精度提高。
(照射光按规定的偏振状态进行偏振的情况)
这种情况下，由不透过至少一部分以规定的偏振状态偏振的光的偏振板来构成滤光片114。
以下，说明由不透过S波的光的至少一部分的偏振板构成滤光片114的情况。
首先，向试样108照射被调制成S波的光。照射了S波的调制光的试样108产生的光成为S波信号光和P波信号光的混合波的信号光。在试样108产生的混合波的光中的P波信号光透过滤光片114入射到导光部109，而S波信号光的至少一部分由滤光片114来控制其透过，不入射到导光部109。
另一方面，照射过试样108的S波的调制光的至少一部分被滤光片114阻碍透过，不入射到导光部109。
于是，在本实施例中，滤光片114防止照射过试样108的光的至少一部分入射到导光部109而被测定装置测定，所以可进行高精度的检测。
滤光片114可设置在导光部109的面对基板的表面上，也可以设置在面对测定装置的表面上。
(第七实施例)
如图8所示，在某一实施例中，本发明的光学装置包括导光部109、液晶板103以及基板104，它们被按该顺序层叠起来。而且，在导光部109的一侧面上，并排配置光源装置202和受光装置205。
光源装置202产生的照射光被导入导光部109并入射到液晶板103。通过对液晶板103的所期望的液晶单元施加电压，使照射光在位置上有选择地透过液晶板而照射到试样108上。接着，试样108产生的信号光透过液晶板103，入射到导光部109，被导入导光部109内并由受光装置205接受。
这样，共用把来自光源的照射光导入到试样上的导光部和把来自试样的信号光导入受光部的导光部，就能够削减部件数目，实现小型、薄型化，可以实现低成本。
通过把光源装置202和受光装置205并排配置，就容易装配，同时整个装置就变得小型。而且，按照这样的该结构，由于参照光和信号光的行进方向有所不同，所以能够防止(减轻)受光装置205接受到参照光，从而能够以信号光为主进行检测。因此，能提高S/N比。
(第八实施例)
在第八实施例中，本发明的光学装置设置有用于定位基板104和液晶板103的对准标记。
用对准标记能够容易控制基板104的水平方向的定位和高度方向的组装，而将设置的精度提高。此外，可以防止光学性能的劣化。
(第九实施例)
在某一实施例中，按照本发明的生物芯片的读取方法包括如下步骤：将来自光源装置的光照射到试样上；接受从所述试样产生的光；其特征在于，向对应于各个所述试样的液晶单元有选择地施加电压，将来自所述光源装置的光照射到所期望的试样上。
于是，按照本实施例，由于用液晶板来控制照射到试样上的光，所以不需要机械扫描，在时序上精度不变差。
也可以在停止来自光源装置的光照射后，测定来自试样的发光。这样可以防止(减轻)从光源装置向试样照射的参照光或调制光被测定装置测定，所以能提高S/N。
本发明的生物芯片读取方法可用于遗传因子排列的确定、有无特定遗传因子的确认、特定遗传因子的发现级别的测定、SNP(单一多碱基型)的解析、投配于实验用动物的物质的代谢·吸收·排泄的路径或状态的确认、细胞内的离子浓度测定、蛋白质的识别或功能解析等。此外，还可以应用于判别个人健康状态的健康诊断或个人安全的检查等。
以上说明的实施例可被尽量组合起来。
如以上说明的那样，根据本发明，由于生物芯片设置有光扫描装置，所以在生物芯片的读取时不需要进行机械扫描，可以实现小型化、高速化和低成本化。

Claims (6)

1.一种生物芯片，设置有：配置了多个试样的基板和被配置于所述基板的没有所述试样的一侧的由多个液晶单元构成的液晶板；其特征在于：所述液晶板包括上偏振光滤光片、上透明电极、上取向膜、液晶、下取向膜、下透明电极和下偏振光滤光片；所述各个试样被配置得分别对应于所述液晶单元；对所述液晶单元施加电压，使来自外部的光有选择地照射所述试样。
2.一种光学装置，其特征在于设置有：权利要求1中所记载的生物芯片、把光照射到所述生物芯片上的光源装置以及接受所述试样产生的光的受光装置。
3.如权利要求2所述的光学装置，其特征在于：所述光源装置是点光源和扩散板构成的面光源装置。
4.如权利要求2所述的光学装置，其特征在于：所述受光装置包括对光进行导光的导光部以及检测光的测定部。
5.如权利要求4所述的光学装置，其特征在于：所述导光部为楔形。
6.一种配置有多个试样的生物芯片的读取方法，包括以下步骤：
将来自如权利要求2中所述光源装置的光照射到如权利要求1中所述试样上；以及在如权利要求2中所述受光装置中接受从所述试样产生的光；
其特征在于通过向如权利要求1中所述液晶单元有选择地施加电压，将来自所述光源装置的光照射到所期望的试样上。
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