TW201416659A - 生物晶片檢測裝置及其光源的檢測方法 - Google Patents

Abstract

一種生物晶片檢測裝置，用以檢測生物晶片。生物晶片接受入射光後產生激發光。入射光與激發光均包含特定波長。生物晶片檢測裝置包括光源、衰減片、濾光片、感測器以及控制模組。光源產生入射光。濾光片用以通過特定波長光線。衰減片配置在光源與濾光片之間並用以衰減入射光強度，且可移除地替換生物晶片。感測器偵測經過衰減片衰減後之特定波長光線的強度，並產生對應的強度訊號。控制模組電性連接感測器與光源。控制模組依據感測器所產生之強度訊號是否符合預定要求，而對應地調整入射光的強度。另揭露生物晶片檢測裝置的光源檢測方法。

Description

生物晶片檢測裝置及其光源的檢測方法

本發明是有關於一種檢測裝置與檢測方法，且特別是有關於一種生物晶片檢測裝置及其光源的檢測方法。

目前，生物晶片檢測裝置種類眾多，流式細胞儀即是其中一種。流式細胞儀可對懸浮於流體中的細胞進行分類，並且可檢測細胞的物化性質。當使用流式細胞儀來分類細胞時，細胞選擇性地加上某種電荷，並在通過電磁場後偏轉，從不同出口流出。這樣就可以從一個混合物中高速準確地將細胞分類。

當使用流式細胞儀來檢測細胞的物化性質時，由於流式細胞儀具有多個光源與光偵測器，每個懸浮於流體中的細胞通過光束時，光會被散射，且細胞可能被激發而發射出頻率低於激發光的螢光。這些散射光和螢光被光偵測器記錄，根據各個光偵測器的偵測結果就能推算出細胞的物理和化學性質。

由於生物晶片檢測裝置對於激發光源要求甚高，一旦光源特性衰減，可能會影響到檢測結果的正確性。此外，當光源需要更換時，使用者可能需要將生物晶片檢測裝置拆開，並將內部的激發光源元件拆除以利於更換光源。甚至，使用者需要使用專用的光源元件檢測儀器對光源進行測試。因此，針對目前的生物晶片檢測裝置，需要一個簡 單且有效的檢測方法來檢測出光源的衰減程度，以增加使用者操作生物晶片檢測裝置時的便利性。

本發明提供一種生物晶片檢測裝置，具有自我檢測光源衰變程度以及自我補償光源強度的功能。

本發明提供一種生物晶片檢測裝置的光源檢測方法，使生物晶片檢測裝置中的可自我檢測其光源衰變程度並且補償其光源強度。

本發明提出一種生物晶片檢測裝置，用以檢測生物晶片，此生物晶片適於接受入射光後產生激發光。入射光與激發光均是包含特定波長的光線。生物晶片檢測裝置包括光源、衰減片、濾光片、感測器以及控制模組。光源用以產生入射光。濾光片用以通過特定波長光線。衰減片配置在光源與濾光片之間用以衰減入射光的強度，且可移除地替換生物晶片。感測器偵測經過衰減片衰減後之特定波長光線的強度，並產生對應的強度訊號。控制模組電性連接感測器與光源。控制模組依據感測器所產生之強度訊號是否符合預定要求，而對應地調整入射光的強度。

本發明提出一種生物晶片檢測裝置的光源檢測方法，生物晶片檢測裝置用以檢測生物晶片，且生物晶片適於接受入射光後產生出激發光。入射光與激發光均是包含特定波長的光線。生物晶片檢測裝置包括光源、濾光片、感測器以及控制模組。光源用以產生入射光，而控制模組 電性連接感測器與光源。光源檢測方法包括：設置衰減片在光源與濾光片之間，以取代生物晶片並衰減入射光的強度。驅動光源產生入射光並使入射光依序通過衰減片與濾光片而被感測器接收，以使感測器產生與所接受光線強度對應的第一感測電壓。控制模組取得並依據第一感測電壓，以判斷是否符合預定要求後而對應地調整入射光的強度。

在本發明之一實施例中，上述之光學檢測模組更包括一透鏡，入射光通過透鏡而傳送至衰減片或生物晶片。

在本發明之一實施例中，上述之控制模組還包括一訊號處理單元與一控制單元。訊號處理單元電性連接感測器以接受並調整感測器所傳送的強度訊號。控制單元電性連接訊號處理單元與光源。控制單元判斷從訊號處理單元傳來已調整過的強度訊號是否符合預定要求後，而去對應地調整光源的驅動電壓。

在本發明之一實施例中，其中衰減片衰減具特定波長的光強度。

在本發明之一實施例中，前述之生物晶片檢測裝置的光源檢測方法還包括：以預設驅動電壓驅動光源，且控制模組取得預設感測電壓。以第一驅動電壓驅動光源，且控制模組取得第一感測電壓。比較第一感測電壓與預設感測電壓的差異而產生一差異比(Z)，其中Z=a^＊(Y/X)，Y為第一感測電壓，X為預設感測電壓，a為常數。當差異比(Z)小於預設值時，控制模組以第二驅動電壓驅動光源， 以讓控制模組取得第二感測電壓，其中第二驅動電壓大於第一驅動電壓，第二感測電壓大於第一感測電壓。

在本發明之一實施例中，前述之第一感測電壓小於感測器的飽和電壓。

在本發明之一實施例中，前述之控制模組具有訊號處理單元，且第一感測電壓小於訊號處理單元的可判讀電壓。

在本發明之一實施例中，前述之生物晶片檢測裝置的光源檢測方法還包括：以第三驅動電壓驅動光源產生另一入射光，並使另一入射光通過濾光片而傳送至感測器，以使感測器產生一第三感測電壓傳送至該控制模組，其中濾光片用以通過特定波長的光線，且第三感測電壓小於感測器的飽和電壓，而第三驅動電壓小於第一驅動電壓。

在本發明之一實施例中，前述之控制模組具有訊號處理單元，該第三感測電壓小於該訊號處理單元的可判讀電壓。

基於上述，本發明之生物晶片檢測裝置利用可移除地配置在光源與濾光片之間的衰減片，以達到自我光源強度偵測的目的。當使用者需要檢測生物晶片檢測裝置中光源的衰變程度時，只要更換生物晶片，改將衰減片放置在光源以及濾光片之間，衰減片會衰減光源產生的入射光的強度使入射光的強度適於被感測器所感測。在光源衰變程度的檢測過程中，生物晶片檢測裝置是利用檢測裝置自身內部的控制模組來判別光源產生的入射光強度大小，並且利用控制模組調整入射光的強度。在整個光源衰變程度的檢 測流程裡，並不需要採用額外的檢測裝置即可達到光源檢測以及光源強度補償，因此使用者在操作本發明之生物晶片檢測裝置時會非常便利。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本發明之一實施例之一種生物晶片檢測裝置的示意圖。請參考圖1，生物晶片檢測裝置100例如是作為生醫檢測用途的一流式細胞儀，以檢測一生物晶片110。此生物晶片110適於接受一入射光L1後產生出一激發光L2，其中入射光L1與激發光L2均是包含一特定波長的光線。

在本實施例中，生物晶片檢測裝置100包括一光源120、透鏡170、濾光片140、感測器150以及一控制模組160。光源120例如是雷射或發光二極體，其用以產生入射光L1。透鏡170例如是準直鏡(collimator)，用以將入射光L1聚焦於生物晶片110。濾光片140例如是帶通濾波器(band pass filter)，用以通過特定波長的光線，而將非允許通過波長的光線以熱或其他方式轉換。生物晶片110可移除地配置在光源120與濾光片140之間。控制模組160電性連接感測器150與光源120，其接受並評斷感測器150因接受光線後產生並傳來的電子訊號而作為控制光源120特性的依據。在此，本實施例並不限制光源120、透鏡170 或濾光片140的形式，即能達到上述符合生物晶片檢測裝置100之檢測需求者，皆能適用於本實施例。

據此，光源120所發出的入射光L1，經由透鏡170之後入射生物晶片110，並讓生物晶片110接受後產生激發光L2。接著，激發光L2經由濾光片140通過具有特定波長的激發光L2’(亦即過濾掉其他波長的光線)後並藉由感測器150來偵測激發光L2’。控制模組160接收並判斷從感測器150傳來的電子訊號(例如感測器150接受激發光L2’後產生的感應電壓)，以藉此檢測生物晶片110中待測物的物理和化學性質。

圖2是圖1的生物晶片檢測裝置進行光源檢測時的示意圖。請參考圖2並對照圖1，由於生物晶片110中待測物的物理和化學性質是根據其所接受的入射光L1後所產生的激發光L2而來，因此光源120的衰變程度對於生物晶片檢測裝置100而言具有十足之重要性。為讓本實施例的生物晶片檢測裝置100能以較方便的手段而達到檢測光源120衰變程度的效果，本實施例將衰減片130放置在光源120以及濾光片140之間來達到檢測光源120衰變程度的目的。也就是說，當使用者是將生物晶片110放置在生物晶片檢測裝置100的光源120以及濾光片140之間時，可利用生物晶片檢測裝置100來做一般的生醫檢測，而當使用者改將衰減片130放置在光源120以及濾光片140之間時，生物晶片檢測裝置100可以對其光源120做自我檢測。

請再參考圖2，生物晶片檢測裝置100更包括一衰減片130，可移除地配置在光源120與濾光片140之間，亦即將衰減片130放置並取代在圖1中生物晶片110的所在位置。在此，衰減片130可以是用以降低光強度中性密度鏡(Neutral Density Filter，ND filter)，但本發明並不以此為限。

詳細來說，若使用者改以將衰減片130放置在光源120與濾光片140之間，則當生物晶片檢測裝置100的光源120被驅動而發出入射光L1，其在未經過生物晶片110的狀態下，入射光L1的光強度較強，甚或可能讓感測器150產生過飽和的情形，因此需藉由上述衰減片130以降低其光強度。換句話說，在生物晶片檢測裝置100中，感測器150的設計是要偵測生物晶片110接受入射光L1後產生的激發光L2，因此感測器150所能接收的能量大小是適於激發光L2的能量，而激發光L2的能量通常遠小於入射光L1。故在本實施例中，則需先以衰減片130將入射光L1的能量做一定程度的衰減，使通過衰減片130之後的入射光L1能量減低，以適於被感測器150所偵測。

如此一來，入射光L1依序通過透鏡170、衰減片130與濾光片140而形成的入射光L1’便能被感測器150所接受。在此過程中，衰減片130用以衰減入射光L1的強度，即降低入射光L1所包含任一波長的光線，而濾光片140用以通過該特定波長的光線。

接著，控制模組160依據感測器150所感測到該特定 波長之光線的強度而調整入射光L1的強度，亦即控制模組160能依據感測器150在接受入射光L1’後所產生之強度訊號是否符合預定要求，而對應地調整入射光L1的強度。舉例來說，當入射光L1’的強度太小，控制模組160便可以調整入射光L1的強度使其強度增大，達到類似於自我檢測並進一步自我補償的作用。

使用本發明之生物晶片檢測裝置100的優點在於，使用者在需要檢測光源120的衰變程度時，只要更換生物晶片110，改將衰減片130放置光源120以及濾光片140之間即可，並不需要使用額外的檢測儀器來檢測光源120的衰變或將光源120從裝置上移除。同時，生物晶片檢測裝置100內部的控制模組160能直接據此判斷並調整入射光L1的強度。

請再參考圖2並對照圖1，此外，控制模組160包括彼此電性連接的一訊號處理單元162與一控制單元164，此訊號處理單元162電性連接於感測器150，以接受並調整感測器150所傳送的強度訊號，例如將感測器150所傳送到的強度訊號以一合適的比例放大至控制模組160所能判讀的大小。控制單元164電性連接光源120，以判斷從訊號處理單元162傳來已調整過的強度訊號後去調整光源120的驅動電壓。

據此，在進行圖2所繪示的光源120檢測過程中，經衰減片130衰減後的入射光L1在傳送至感測器150之後，還能藉由訊號處理單元162降低其放大訊號的比例，以適 於被控制單元164所接受。

圖3是依照本發明之一實施例之一種生物晶片檢測裝置的光源檢測方法的流程示意圖。請同時參考圖2以及圖3。

在步驟S220中，設置衰減片130在光源120與濾光片140之間以取代生物晶片110。

在步驟S230中，驅動光源120產生入射光L1並使入射光L1依序通過衰減片130與濾光片140而形成L1’並傳送至感測器150，以使感測器150產生第一感測電壓。在此，入射光L1使感測器150產生的第一感測電壓小於感測器150的飽和電壓。

在步驟S240中，控制模組160取得前述的第一感測電壓，並且依據第一感測電壓而調整入射光L1的強度。在此，第一感測電壓的值小於訊號處理單元162的可判讀電壓，避免訊號處理單元162無法判讀出這個第一感測電壓的值。

請再參考圖3，更詳細的來說，在步驟S210中，先以預設驅動電壓驅動光源120，而讓控制模組160取得對應於此預設驅動電壓的一預設感測電壓X。舉例來說，此步驟適於在生物晶片檢測裝置100製造完成後的出廠調教之用。

之後，這個出廠時的預設感測電壓X可以與使用者在操作生物晶片檢測裝置100時的第一感測電壓值做比較。據此，在步驟S232中，使用者是以第一驅動電壓驅動光 源120，此時控制模組160取得對應於第一驅動電壓的第一感測電壓Y。

接著，在步驟S242中，生物晶片檢測裝置100的控制模組160會比較第一感測電壓Y與預設感測電壓X的差異而產生一差異比(Z)，其中Z=a^＊(Y/X)，Y為第一感測電壓，X為預設感測電壓，a為一常數，此常數a的值會根據光源120的種類而有所不同。

然後，在步驟S244中，當差異比(Z)小於一預設值時，控制模組160將改以一第二驅動電壓驅動光源120，以讓控制模組160取得一第二感測電壓。其中第二驅動電壓大於第一驅動電壓，第二感測電壓大於第一感測電壓。在此步驟中，差異比(Z)可做為一比較基準，讓控制模組160決定是否要調整入射光L1的強度。再者，使用者能依據使用環境或裝置特性而決定此預設值。

換言之，差異比(Z)是生物晶片檢測裝置100中，控制模組160決定是否要對光源120強度做自我補償的一個比較基準。當差異比(Z)小於預設值時，代表入射光L1的強度比預定小，因此控制模組160會改以一個大於第一驅動電壓的第二驅動電壓來驅動光源120，使光源120所產生的入射光L1的強度能增加以讓差異比(Z)達到預定值。在差異比(Z)的比較完成之後，便完成整個生物晶片檢測裝置100的光源120檢測流程。此外，雖然圖2的流程示意圖並未繪示，但當光源120的衰變程度達到一定程度時(例如當調高驅動電壓至預設之最大功率但仍無 法使差異比(Z)達到預定值時)，控制模組160可以提出一個提示訊息給使用者，以提醒使用者更換光源。

圖4是圖1的生物晶片檢測裝置進行光源初步檢測時的示意圖。請參考圖4，另一方面，在本實施例中在使用者配置衰減片130之前，尚可藉由一步驟對光源120進行初步檢測：以第三驅動電壓驅動光源120產生入射光L3，並使入射光L3直接通過濾光片140而傳送至感測器150，以使感測器150產生一第三感測電壓。與前述之實施例相同，濾光片140用以通過具有該特定波長的光線，且第三感測電壓小於感測器150的飽和電壓。

值得注意的是，本實施例的第三驅動電壓是以極小於上述第一驅動電壓而驅動光源120以讓入射光L3無須另外進行光強度衰減便能被感測器150所接受。換句話說，第三感測電壓小於感測器150的飽和電壓，亦小於訊號處理單元162的可判讀電壓。此舉藉以對光源120的衰變程度進行初步的判斷而讓使用者決定是否進一步地調整光源120強度。

惟上述步驟並未限定需在步驟S220之前實施，使用者可依據裝置的維修保養需求而予以定期實施。

綜上所述，本發明之生物晶片檢測裝置利用衰減片及現有生物晶片檢測裝置的相關構件，而達到光源自我檢測以及光源自我補償的效果。以舉讓生物晶片檢測裝置不需要採用額外的檢測裝置或拆除光源即可達到同樣的效果， 故本發明之生物晶片檢測裝置具有較佳的操作便利性。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧生物晶片檢測裝置

110‧‧‧生物晶片

120‧‧‧光源

130‧‧‧衰減片

140‧‧‧濾光片

150‧‧‧感測器

160‧‧‧控制模組

162‧‧‧訊號處理單元

164‧‧‧控制單元

170‧‧‧透鏡

210~244‧‧‧步驟

L1、L1’、L3、L3’‧‧‧入射光

L2、L2’‧‧‧激發光

圖1是依照本發明之一實施例之一種生物晶片檢測裝置的示意圖。

圖2是圖1的生物晶片檢測裝置進行光源檢測時的示意圖。

圖3是依照本發明之一實施例之一種生物晶片檢測裝置的光源檢測方法的流程示意圖。

圖4是圖1的生物晶片檢測裝置進行光源初步檢測時的示意圖。

100‧‧‧生物晶片檢測裝置

120‧‧‧光源

130‧‧‧衰減片

140‧‧‧濾光片

150‧‧‧感測器

160‧‧‧控制模組

162‧‧‧訊號處理單元

164‧‧‧控制單元

170‧‧‧透鏡

L1、L1’‧‧‧入射光

Claims (10)

1. 一種生物晶片檢測裝置，用以檢測一生物晶片，該生物晶片適於接受一入射光後產生出一激發光，該入射光與該激發光均是包含一特定波長的光線，該生物晶片檢測裝置包括：一光源，用以產生該入射光；一濾光片，用以通過該特定波長光線一衰減片，配置在該光源與該濾光片之間用以衰減該入射光的強度，且可移除地替換該生物晶片；一感測器，偵測經過該衰減片衰減後之該特定波長光線的強度，並產生一對應的強度訊號；以及一控制模組，電性連接該感測器與該光源，該控制模組依據該感測器所產生之該強度訊號是否符合一預定要求，而對應地調整該入射光的強度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之生物晶片檢測裝置，其中該光學檢測模組更包括一透鏡，該入射光通過該透鏡而傳送至該衰減片或該生物晶片。
3. 如申請專利範圍第1項所述之生物晶片檢測裝置，其中該控制模組另包括：一訊號處理單元，電性連接該感測器以接受並調整該感測器所傳送的強度訊號；以及一控制單元，電性連接該訊號處理單元與該光源，該控制單元判斷從訊號處理單元傳來已調整過的強度訊號是否符合該預定要求後，而去對應地調整光源的一驅動電壓。
4. 如申請專利範圍第1項所述之生物晶片檢測裝置，其中該衰減片衰減具該特定波長的光強度。
5. 一種生物晶片檢測裝置的光源檢測方法，該生物晶片檢測裝置用以檢測一生物晶片，該生物晶片適於接受一入射光後產生出一激發光，該入射光與該激發光均是包含一特定波長的光線，其中該生物晶片檢測裝置包括一光源以產生該入射光，一濾光片，一感測器以及一控制模組，該控制模組電性連接該感測器與該光源，該光源檢測方法包括：設置一衰減片在該光源與該濾光片之間，用以取代該生物晶片並衰減該入射光的強度；驅動該光源產生該入射光，並使該入射光依序通過該衰減片與該濾光片而為該感測器所接收，以使該感測器產生與所接收光線強度對應之一第一感測電壓；以及該控制模組取得並依據該第一感測電壓，以判斷是否符合一預定要求後而對應地調整該入射光的強度。
6. 如申請專利範圍第5項所述之生物晶片檢測裝置的光源檢測方法，還包括：以一預設驅動電壓驅動該光源，且該控制模組取得一預設感測電壓；以一第一驅動電壓驅動該光源，且該控制模組取得該第一感測電壓；比較該第一感測電壓與該預設感測電壓的差異而產生一差異比(Z)，且Z=a^＊(Y/X)，Y為該第一感測電壓， X為該預設感測電壓，a為一常數；以及當該差異比(Z)小於預設值時，該控制模組以一第二驅動電壓驅動該光源，以讓該控制模組取得一第二感測電壓，其中該第二驅動電壓大於該第一驅動電壓，該第二感測電壓大於該第一感測電壓。
7. 如申請專利範圍第5項所述之生物晶片檢測裝置的光源檢測方法，其中該第一感測電壓小於該感測器的飽和電壓。
8. 如申請專利範圍第5項所述之生物晶片檢測裝置的光源檢測方法，其中該控制模組具有一訊號處理單元，該第一感測電壓小於該訊號處理單元的可判讀電壓。
9. 如申請專利範圍第5項所述之生物晶片檢測裝置的光源檢測方法，更包括：以一第三驅動電壓驅動該光源產生另一入射光，並使該另一入射光通過該濾光片而傳送至該感測器，該感測器產生一第三感測電壓傳送至該控制模組，其中該濾光片用以通過該特定波長的光線，且該第三感測電壓小於該感測器的飽和電壓，該第三驅動電壓小於該第一驅動電壓。
10. 如申請專利範圍第9項所述之生物晶片檢測裝置的光源檢測方法，其中該控制模組具有一訊號處理單元，該第三感測電壓小於該訊號處理單元的可判讀電壓。