CN1595116A - 扫描式生物芯片仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种扫描式生物芯片仪，其改进了公知的生物芯片仪，至少包含：一光源，用以发出光束；一光处理单元，使光源所发出的光束聚焦于生物芯片上，使生物芯片上的荧光物质被激发出荧光；一滤波片，用以滤除激发光源的光波；一光电倍增管，用以侦测荧光，并将此荧光讯号转为电子讯号且加以放大；以及一输出装置，用以输出或显示该光电倍增管所侦测的讯号。本发明可直接判断读取光电倍增管所传出的讯号，不须将光电倍增管所传出的讯号转为图像文件，在进行样品点扫描时，可同时实时显示该样品点的讯号，且不须在光电倍增管前装置聚焦透镜，因此可减少组装组件，降低生产成本。

Description

扫描式生物芯片仪

技术领域

本发明涉及一种扫描式生物芯片仪，特别是一种用于侦测生物芯片上所发出的萤光讯号的装置。

背景技术

自从2001年两大DNA定序团队(「人类基因体计划」团队以及美国Celera公司)分别在当年二月份的Nature以及Science杂志上，发表关于人类基因体研究的成果以来，如何由这些数量庞大的基因库中，找到具有特殊功能性的基因，已经成为下一个重要的研究目标。为了使相关的研究能加速进行，快速而有效的分析工具因应而生，目前吸引相当多研究人员投入的生物芯片，即为其中之一。此种分析工具可应用在大量筛检基因的表现、药物筛选平台或是临床上的检测方面，不论在基础科学研究或是医学临床检测上，都是新一代的分析利器。

目前的生物芯片仍以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)上标记上萤光染料。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，测定萤光染料被激发出的萤光，即可得知分析结果。

公知的生物芯片仪4的组件构成大致上如图2所示，其由一镭射光源40发出光束，此激光束通过聚焦透镜41，于分光镜(Beamsplitter)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上的萤光染料受到镭射光的激发而发出萤光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断读取。此种生物芯片仪需先将生物芯片上所有样品点均扫描完成后，并以成像方式，再经转换成图像文件判断读取，此种方式的缺点是相当耗时，而且将光电倍增管的讯号转换成图像文件时，可能因像差或讯号转换产生误差。

发明内容

本发明的目的之一为提供一种扫描式生物芯片仪，其可解决公知生物芯片仪的缺点，并且可在扫描的同时，对生物芯片上的样品点进行同步实时的分析及判断读取，不须等待全部扫描并转成图像文件后再行判断读取，因此可大幅节省分析的时间。

本发明的另一个目的为提供一种扫描式生物芯片仪，其直接读取光电倍增管的讯号，不须将讯号转成图像文件，亦无需成像在光电倍增管上，因此可降低讯号转换时所造成的误差及避免像差。

本发明的再一个目的为提供一种扫描式生物芯片仪，其不需在光电倍增管前装置聚焦透镜，因此可以减省组装组件，并且简化组装流程，降低生产成本。

本发明的扫描式生物芯片仪，其至少包含：一光源，用以发出光束；一光处理单元，使光源所发出的光束聚焦于生物芯片上，使生物芯片上的萤光物质被激发出萤光；一滤波片，用以滤除激发光源的光波；一光电倍增管，用以侦测萤光，并将此萤光讯号转为电子讯号且加以放大；以及一输出装置，用以输出或显示该光电倍增管所侦测的讯号，其中，该输出装置所输出或显示的讯号，并不是经转换的影像图文件所判断读取的讯号。上述的光处理单元可以包含：一分光镜，用以反射光束，并使光束通过一聚焦透镜；以及一聚焦透镜，使分光镜反射的光束聚焦于生物芯片上，使生物芯片上的萤光物质被激发出萤光，视所使用的光源所发出的光束大小，可于光源与分光镜之间再设置另一聚焦透镜，以增强聚焦效果。

此外，本发明可以根据使用者的需求，利用光电倍增管所侦测的讯号产生一图像文件，以方便对照生物芯片上各样品点的分析结果，此图像文件仅供作方便对照样品点之用，各样品点的讯号强度值仍直接来自光电倍增管所侦测的讯号，因此不会造成如现有技术将测得讯号转为图像文件后再判断读取时所产生的误差。

本发明的扫描式生物芯片仪为改进公知的生物芯片仪，直接判断读取光电倍增管所传出的讯号，并且在进行样品点扫描时，同时实时显示该样品点的讯号。因为无须将光电倍增管所传出的讯号转为图像文件，因此不须在光电倍增管前装置聚焦透镜以为成像之用。

附图说明

图1为公知DNA芯片测定的示意图。

图2为公知生物芯片仪之示意图。

图3为本发明扫描式生物芯片仪的示意图。

图4为本发明扫描式生物芯片仪的实时同步输出讯号。

图5为本发明扫描式生物芯片仪的样品对照图像。

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  本发明的扫描式生物芯片仪

50 光源                  51 聚焦透镜        52 分光镜

53 聚焦透镜              54 生物芯片        55 萤光

56 滤波片                57 光电倍增管      58 输出装置

59 承载平台

具体实施方式

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来说明本发明，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后附的权利要求书所界定者的范围为准。

图3为本发明扫描式生物芯片仪5的一种实施例。图3所示的扫描式生物芯片仪5包含一光源50，其用以发出光束；一分光镜52，其可反射并使光束通过一聚焦透镜53；一聚焦透镜53，其使分光镜52反射的光束聚焦于生物芯片54上，使生物芯片54上的萤光物质被激发出萤光55；一滤波片56，其用以滤除光源的光波；一光电倍增管57，其用以侦测萤光讯号，并将此讯号转为电子讯号且加以放大；以及一接受并显示光电倍增管讯号的输出装置58。视所使用光源50的光束大小，可于光源50与分光镜52之间另行设置一聚焦透镜51以加强聚焦效果。

利用本发明的扫描式生物芯片仪分析生物芯片时，先将生物芯片置放于一承载平台59上，此平台59可经由计算机58控制，作X、Y轴向移动。进行扫描分析时，镭射光源50发出光束，此光束经聚焦透镜51，并由分光镜52反射，再以聚焦透镜53聚焦，使光束到达生物芯片54表面，此光束激发生物芯片54表面上的萤光物质，使该萤光物质发出萤光55。此萤光55通过分光镜52，并由滤波片56滤除光源的光波，之后，由光电倍增管57侦测此萤光讯号，并将此讯号转为电子讯号且加以放大。此讯号传输至一输出装置58，此光电倍增管的讯号可直接由此装置58输出或显示。为了使数据的统计分析更方便，此输出装置58可为一计算机，此计算机可以同时包含控制生物芯片承载平台59的程序，使此生物芯片仪5更容易操作。

光电倍增管的输出讯号可如图4所示，扫描生物芯片上的样品点时，可同步实时显示该点的讯号，不需再经过转换影像文件的程序，因此可于扫描的同时，实时判读该样品点的讯号。

另外，可视使用者的需求，使光电倍增管所侦测的讯号产生一如图5所示的图像文件，以方便对照生物芯片上各样品点的分析结果，此图像文件仅供作方便对照样品点之用，各样品点的讯号强度值仍直接来自光电倍增管所侦测的讯号，因此不会造成如现有技术将测得讯号转为图像文件后再判断读取时所产生的误差。

Claims (13)

1.一种扫描式生物芯片仪，其至少包含：

一光源，用以发出光束；

一光处理单元，使该光源所发出的光束聚焦于生物芯片上，使生物芯片上的萤光物质被激发出萤光；

一滤波片，用以滤除该光源的光波；

一光电倍增管，用以侦测该萤光，并将此萤光讯号转为电子讯号且加以放大；以及

一输出装置，用以输出或显示该光电倍增管所侦测的讯号；

其中，该输出装置所输出或显示的讯号，不是经转换的影像图文件所判断读取的讯号。

2.如权利要求1项所述的扫描式生物芯片仪，其中该光处理单元至少包含：

一分光镜，用以反射光束，并使该光束通过一聚焦透镜；以及

一聚焦透镜，使该分光镜反射的光束聚焦于该生物芯片上，使该生物芯片上的萤光物质被激发出萤光。

3.如权利要求2项所述的扫描式生物芯片仪，其中该光处理单元得进一步包含另一聚焦透镜，其设置于该光源与该分光镜之间，以加强聚焦效果。

4.如利要求1项所述的扫描式生物芯片仪，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、Y轴向移动。

5.如权利要求4项所述的扫描式生物芯片仪，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。

6.如权利要求5项所述的扫描式生物芯片仪，其中该计算机可作为该讯号输出装置，其至少包含一组可用以显示或输出该光电倍增管所侦测的讯号的参数。

7.如权利要求6项所述的扫描式生物芯片仪，其中该计算机至少包含一组可用以使该光电倍增管所侦测的讯号产生图像文件的参数，该图像文件为辅助对照该生物芯片样品分析结果之用。

8.一种扫描式生物芯片仪，其至少包含：

一光源，用以发出光束；

一分光镜，用以反射光束，并使该光束通过一聚焦透镜；以及

一聚焦透镜，使该分光镜反射的光束聚焦于该生物芯片上，使该生物芯片上的萤光物质被激发出萤光；

一滤波片，用以滤除该光源的光波；

一光电倍增管，用以侦测该萤光，并将此萤光讯号转为电子讯号且加以放大；以及

一输出装置，用以输出或显示该光电倍增管所侦测的讯号；

其中，该输出装置所输出或显示的讯号，不是经转换的影像图文件所判断读取的讯号。

9.如权利要求8项所述的扫描式生物芯片仪，进一步包含另一聚焦透镜，其设置于该光源与该分光镜之间，以加强聚焦效果。

10.如权利要求8项所述的扫描式生物芯片仪，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、Y轴向移动。

11.如权利要求8项所述的扫描式生物芯片仪，其中该扫描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。

12.如权利要求11项所述的扫描式生物芯片仪，其中该计算机作为该讯号输出装置，至少包含一组可用以显示或输出该光电倍增管所侦测的讯号的参数。

13.如权利要求12项所述的扫描式生物芯片仪，其中该计算机至少包含一组可用以使该光电倍增管所侦测的讯号产生图像文件的参数，该图像文件为辅助对照该生物芯片样品分析结果之用。

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