CN1595115A

CN1595115A - 显像式生物芯片仪

Info

Publication number: CN1595115A
Application number: CN 03156851
Authority: CN
Inventors: 王建华; 吴自强; 庄建和; 庄琮凯
Original assignee: Kaiwood Technology Co Ltd
Current assignee: Kaiwood Technology Co Ltd
Priority date: 2003-09-10
Filing date: 2003-09-10
Publication date: 2005-03-16

Abstract

本发明提供一种显像式生物芯片仪，其至少包含：一光源，用以发出光束；一准直透镜，使光源所发出的光束形成大面积的平行光，该平行光通过生物芯片，可使生物芯片上的荧光物质被激发出荧光；一聚焦透镜，用以使荧光聚焦；一滤光片；用以滤除干扰光波；以及一CCD相机，用以将荧光讯号选取为影像，该CCD相机所选取的影像可经由一影像数据转换装置，将影像讯号转为数据，以利判断读取荧光强度。本发明的显像式生物芯片仪利用准直透镜使镭射光源产生大面积的镭射光激发光源，使得各样品点同时接受高效能的激发光源，此外利用CCD相机大面积而快速的选取生物芯片的荧光影像再进行分析，可以大幅减少分析时间。

Description

显像式生物芯片仪

技术领域

本发明涉及一种生物芯片读取装置，特别是一种利用CCD(Charge-Coupled Device，电荷耦合组件)相机选取图像后进行分析的装置。

背景技术

目前已有许多分析工具或分析方法可用来侦测核酸或蛋白质等生物分子，但是这些分析方法在分析大量的样品时，常常需耗费相当长的时间才能得知分析结果。再者，分析大量样品时，常因样品数过多，而无法于同一次分析中完成，因此容易造成分析数据的误差。对于基因体以及蛋白质体方面的研究而言，常需同时进行大量样品的分析比对，而已有的分析方法已不能满足所需，因此需要更有效率的分析工具。

生物芯片具有可同时分析大量样品的优点，因此深受瞩目。此种分析工具可以节省分析的人力物力，具有多方面的应用潜力，例如找寻具有特殊意义的基因，研究基因的表现机制，建立药物筛选平台，或是作为临床检验工具等。

目前的生物芯片以DNA芯片为主流，其侦测方式大致上如图1所示，首先在一固体承载物(如玻片或硅芯片)的表面放置许多被当作侦测探针的已知DNA片段2而形成DNA芯片1，一般这些DNA探针2是以数组方式排列，因此被称为DNA微数组。另一方面，在待测的未知DNA片段3(Target DNA，目标DNA)上标记上萤光标记分子。接着将DNA芯片1与目标DNA3进行杂交(Hybridization)，经过清洗步骤，使DNA芯片1上只留有与DNA探针结合的DNA片段，再经过生物芯片仪的扫描，测定萤光标记分子被激发出的萤光，即可得知分析结果。

为了能更快速而正确地得知分析结果，读取生物芯片分析结果的生物芯片仪，也吸引了相当多的研究者投入。

目前最常见的生物芯片仪是使用镭射光作为激发光源，并且利用光电倍增管作为光侦测器，其组件构成大致上如图2所示。此种生物芯片仪4由一镭射光源40发出光束，此激光束通过聚焦透镜41，于分光镜(Beam splitter)42上反射，再通过另一聚焦透镜43，到达待测芯片44表面，芯片44上的萤光标记分子受到镭射光的激发而被激发出萤光45，萤光45通过聚焦透镜43、分光镜42、聚焦透镜46，再通过滤波片(Filter)47滤除激发光源的光波，而后将光讯号传入光电倍增管(Photomultiplier tube，PMT)48，光电倍增管48将光讯号转为电子讯号并将讯号放大，再将此讯号输入计算机49转换成图像文件后再行判读。此种生物芯片数组分析仪需对生物芯片上的所有样品点一一进行扫描读取萤光讯号，因此相当耗时。

另一种类型的生物芯片仪，是利用宽频谱的白光作为激发光源，并以高像素的CCD相机选取图像后再进行分析。此种生物芯片仪虽然不需对样品点一一进行扫描，但是因白光光源的激发效能较差，因此其分析灵敏度不如前述类型的生物芯片仪。若希望提升分析灵敏度，则仍需耗费相当长的时间才能得到较高的萤光讯号值。

综上所述，若能发展一种快速读取生物芯片分析结果的生物芯片仪，将使生物芯片分析系统的实用性大幅提升。

发明内容

本发明的目的之一为提供一种显像式生物芯片仪，其以大面积的镭射光同时激发生物芯片上的样品，并以大镜头的CCD相机将讯号选取为影像再进行分析，如此可达到快速侦测的目的。

本发明的显像式生物芯片仪，其至少包含：一光源，用以发出光束；一准直透镜(Collimating Lens)，其使光源所发出的光束形成大面积的平行光，该平行光通过生物芯片，可使生物芯片上的萤光物质被激发出萤光；一聚焦透镜，用以使萤光聚焦；一滤光片；用以滤除干扰光波；以及一CCD相机，用以将萤光讯号选取为影像。该CCD相机所选取的影像可经由一影像数据转换装置，将影像讯号转为数据，以利判断读取各分析样品点的萤光强度。

因为本发明的显像式生物芯片仪使用准直透镜使镭射光源产生大面积的镭射光激发光源，因此可以使各样品点同时接受到高效能的激发光源。此外，本发明的显像式生物芯片仪，可以利用CCD相机，大面积而快速的选取生物芯片的萤光影像，再进行分析，因此可大幅减少分析时间。

以下将结合附图进一步说明本发明的实施方式，下述所列举的实施例是用以说明本发明，并非用以限定本发明的范围，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可做一些更改与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围。

附图说明

图1为公知DNA芯片测定的示意图。

图2为公知生物芯片仪的示意图。

图3为本发明显像式生物芯片仪的示意图。

图中

1 DNA芯片 2 DNA探针 3 目标DNA

4 公知的生物芯片仪 40 镭射光源 41 聚焦透镜

42 分光镜 43 聚焦透镜 44 芯片

45 萤光 46 聚焦透镜 47 滤波片

48 光电倍增管 49 计算机

5 本发明的显像式生物芯片仪

50 光源 51 准直透镜 52 生物芯片

53 聚焦透镜 54 滤光片 55 CCD相机

56 影像数据转换装置 57 承载平台

具体实施方式

图3为本发明显像式生物芯片仪5的一实施例。图3所示的生物芯片数组分析仪5包含一光源5)，用以发出光束；一准直透镜51，使光源所发出的光束形成大面积的平行光，该平行光通过生物芯片52，使生物芯片52上的萤光物质被激发出萤光；一聚焦透镜53，用以使萤光聚焦；一滤光片54；用以滤除干扰光波；一大镜头的CCD相机55，用以将萤光讯号选取为影像；一承载平台57，用以承载生物芯片52；以及一影像数据转换装置56，其可将影像讯号转为数据，以利判断读取各分析样品点的萤光强度。

利用本发明的显像式生物芯片仪分析生物芯片时，先将生物芯片置放于承载平台57上，进行分析时，镭射光源50发出光束，此光束经过准直透镜51而形成大面积的平行光，该平行光通过生物芯片52，使生物芯片52上的萤光物质被激发出萤光。此光讯号通过聚焦透镜53，并以滤光片54滤除干扰光波后，由CCD相机55将萤光讯号选取为影像，此影像讯号传输至影像数据转换装置56，而将影像讯号转为数据。为了使数据的统计分析更方便，此影像数据转换装置56可为一计算机，此计算机56可以同时包含控制生物芯片承载平台57移动的程序，使此显像式生物芯片仪5更容易操作。

综合上述说明及实施例，本发明的显像式生物芯片仪利用准直透镜使镭射光源产生大面积的镭射光激发光源，使得各样品点同时接受高效能的激发光源。此外，利用CCD相机，大面积而快速的选取生物芯片的萤光影像再进行分析，可以大幅减少分析时间。

Claims

1.一种显像式生物芯片仪，其至少包含：

一光源，用以发出光束；

一准直透镜，使光源所发出的光束形成大面积的平行光，该平行光通过生物芯片，使生物芯片上之萤光物质被激发出萤光；

一聚焦透镜，用以使该萤光聚焦；

一滤光片；用以滤除干扰光波；以及

一CCD相机，用以将该萤光讯号选取为影像。

2.如权利要求1所述的显像式生物芯片仪，进一步包含一影像数据转换装置，此装置可将CCD相机所选取的影像讯号转为数据。

3.如权利要求2所述的显像式生物芯片仪，进一步包含一承载平台，用以承载该生物芯片，该承载平台可作X轴向移动。

4.如权利要求3所述的显像式生物芯片仪，进一步包含一计算机，该计算机至少包含一组控制该承载平台移动方向的控制参数。

5.如权利要求4所述的显像式生物芯片仪，其中该计算机可作为影像数据转换装置，至少包含一组可将该CCD相机所选取的影像讯号转为数据的参数。