TWI414776B - 基因檢測設備及基因檢測方法 - Google Patents

Description

基因檢測設備及基因檢測方法

本發明是有關於一種檢測設備及檢測方法，且特別是有關於一種基因檢測設備及基因檢測方法。

生物之DNA依核苷酸組成(GC/AT比例)、DNA片段長度及序列(sequence)而有不同的解鏈溫度(Melting Temperature，Tm)。解鏈曲線分析(Melting Curve Analysis，MCA)即利用DNA片段之解鏈溫度具有專一性來進行基因分型檢測。詳細而言，在檢測過程中，是藉由緩慢溫度升高使DNA結構發生改變，並記錄過程中溫度與DNA樣本的螢光變化，所得數據曲線的一次負導數之峰值所對應的溫度即為檢體的解鏈溫度，由於解鏈溫度具有專一性，因此可藉以判斷不同基因型的DNA檢體。

然而，所述解鏈溫度及數據曲線會受升溫速率所影響，因此不同設定值可能導致量測結果改變，而溫控系統之誤差與硬體效能也會影響分析的準確與否。為使檢測結果較為準確，需使用造價昂貴的精密升溫與溫控系統，而造成檢測成本的上升。

本發明提供一種基因檢測設備，可節省硬體成本。

本發明提供一種基因檢測方法，可簡化檢測步驟、利於大量檢體檢測、自動化整合。

本發明提出一種基因檢測設備，適於對液態基因檢體進行檢測。基因檢測設備包括承載結構、管體及兩定溫熱源。管體配置於承載結構上而沿一方向延伸，其中液態基因檢體適於填充於管體內。兩定溫熱源分別配置於承載結構相對的兩側邊，其中兩定溫熱源對承載結構加熱而使承載結構沿所述方向具有溫度梯度。

在本發明之一實施例中，上述之承載結構的材質為金屬。

在本發明之一實施例中，上述之基因檢測設備更包括光源，配置於承載結構上方，其中光源發出的光線適於對摻入於液態基因檢體的螢光試劑進行激發。

在本發明之一實施例中，上述之基因檢測設備更包括濾光片，配置於光源以使光源發出的光線具有特定波長。

在本發明之一實施例中，上述之光源為白光發光二極體光源。

在本發明之一實施例中，上述之基因檢測設備更包括影像擷取裝置，配置於承載結構上方且適於對液態基因檢體進行影像擷取。

在本發明之一實施例中，上述之基因檢測設備更包括資料分析單元，電性連接於影像擷取裝置，其中資料分析單元適於對影像擷取裝置所擷取的影像進行分析。

在本發明之一實施例中，上述之影像擷取單元為互補式金氧半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)影像感測器或電荷耦合元件(Charged Couple Device，CCD)。

在本發明之一實施例中，上述之管體的材質為透明材料。

本發明提出一種基因檢測方法。首先，提供承載結構及管體，其中管體配置於承載結構上而沿一方向延伸。接著，定溫加熱承載結構，以使承載結構沿所述方向具有溫度梯度。填充液態基因檢體於管體內，且使液態基因檢體靜止於管體內。對液態基因檢體進行數據分析。

在本發明之一實施例中，上述之對液態基因檢體進行數據分析的方法包括對液態基因檢體進行影像擷取而得到影像資料，並對影像資料進行分析。

在本發明之一實施例中，上述之基因檢測方法更包括摻入螢光試劑於液態基因檢體。

在本發明之一實施例中，上述之基因檢測方法更包括提供光源並藉由光源對螢光試劑進行激發，其中光源配置於承載結構上方。

在本發明之一實施例中，上述之對影像資料進行分析的方法包括提供電性連接於影像擷取裝置的資料分析單元，並藉由資料分析單元對影像資料進行分析。

在本發明之一實施例中，上述之對影像資料進行分析的方法包括對影像資料進行解鏈曲線分析。

在本發明之一實施例中，上述之加熱承載結構的方法包括提供分別配置於承載結構相對的兩側邊的兩定溫熱源，並藉由兩定溫熱源分別加熱承載結構的兩側邊。

基於上述，本發明利用定溫熱源對承載結構兩側邊加熱而讓承載結構具有溫度梯度，使承載結構上之管體內的液態基因檢體沿所述溫度梯度分佈，藉以觀察處於不同溫度下之液態基因檢體的結構變化，以對液態基因檢體進行分析。由於在所述檢測過程中，是利用定溫熱源進行加熱，並利用形成於承載結構上的溫度梯度使處於不同位置的液態基因檢體具有不同的溫度，因此不需對液態基因檢體進行精密的升溫及溫控，而可降低硬體需求以節省檢測成本。

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為本發明一實施例之基因檢測設備的立體圖。請參考圖1，本實施例的基因檢測設備100例如適於對液態基因檢體50進行解鏈曲線分析。基因檢測設備100包括承載結構110、管體120(繪示為三個)、兩定溫熱源130及影像擷取裝置140。

詳細而言，管體120配置於承載結構110上而沿方向D延伸，其中液態基因檢體50適於填充於管體120內。兩定溫熱源130分別配置於承載結構110相對的兩側邊，其中兩定溫熱源130可對承載結構110加熱而使承載結構110沿方向D具有溫度梯度。影像擷取裝置140配置於承載結構110上方且適於對填充於管體120內的液態基因檢體50進行影像擷取。

藉此配置方式，使用者可先利用定溫熱源130對承載結構110兩側邊的加熱讓承載結構110具有溫度梯度，接著將液態基因檢體置入管體120內，使管體120內的液態基因檢體50沿所述溫度梯度分佈，並藉以觀察處於不同溫度下之液態基因檢體50的結構變化，以對液態基因檢體50進行解鏈曲線分析。由於在所述檢測過程中，是利用定溫熱源130進行加熱，並利用形成於承載結構110上的溫度梯度使處於不同位置的液態基因檢體50具有不同的溫度，因此不需對液態基因檢體50進行精密的升溫及溫控，而可降低硬體需求以節省檢測成本。

在本實施例中，管體120係直接配置於例如為平台的承載結構110上。然本發明不對此加以限制，在其它實施例中，管體120亦可形成於生醫晶片中(即生醫晶片中的微流道)，並將生醫晶片配置於平台(承載結構110)上。此外，承載結構110更可為一晶片，而管體120例如為晶片內的微流道。

值得注意的是，本實施例的液態基因檢體50是靜止地被置於管體120內，因此無暫態時間反應，不被時間參數影響，而可提升檢測準確性。此外，只要承載結構110上的配置面積足夠，可配置多個管體120(例如為圖1所繪示之三個)於承載結構110上，以同時對多個檢體進行檢測，提升檢測效率。

在本實施例中，承載結構110的材質例如為導熱性佳的金屬，以利定溫熱源130對承載結構110加熱產生所述溫度梯度。管體120的材質例如為透明材料，以利影像擷取裝置140擷取管體120內之液態基因檢體50的影像。此外，在檢測過程中，可於液態基因檢體50摻入螢光試劑，並藉由配置於承載結構110上方的光源150(繪示為兩個)對所述螢光試劑進行激發，以利影像擷取裝置140擷取液態基因檢體50之影像。進一步而言，可將影像擷取裝置140配置於承載結構110正上方，並將兩光源150分別配置於影像擷取裝置140的兩側，使液態基因檢體50受到均勻的光照。

值得注意的是，在其它實施例中，承載結構110的材質可為矽，並藉由施加電壓的方式對承載結構110加熱，使承載平台110具有所述溫度梯度。此外，對液態基因檢體50進行數據分析的方式，亦可為在液態基因檢體50中摻入導電粒子(如金奈米粒子)，並透過電訊號量測其解鍊曲線，以進行數據分析。

另外，更可如圖1所示在各光源150配置濾光片160，以使各光源150發出的光線具有特定波長，以有效對所述螢光試劑進行激發。本實施例的光源150例如為白光發光二極體光源，然本發明不以此為限，在其它實施例中其亦可為其它適當之發光元件。本實施例的影像擷取單元140例如為互補式金氧半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)影像感測器或電荷耦合元件(Charged Couple Device，CCD)，然本發明不以此為限，在其它實施例中其亦可為其它種類之適當影像擷取元件。

圖2為圖1之基因檢測設備的部分構件方塊圖。請參考圖2，在本實施例中，圖1的基因檢測設備100更包括資料分析單元170，資料分析單元170電性連接於影像擷取裝置140，並適於對影像擷取裝置140所擷取的影像進行分析。圖3為圖1之管體的側視圖。舉例而言，藉由形成於承載結構110(繪示於圖1)的溫度梯度，可使圖3中管體120的位置a~n分別具有不同的溫度。影像擷取裝置140可分別擷取液態基因檢體50於位置a~n的影像而得到影像資料60(標示於圖2)，並將影像資料60傳遞至資料分析單元170進行分析，以藉由得到之數據曲線判斷液態基因檢體50的解鏈溫度。

在本實施例中，承載結構110例如為一平台。以下藉由圖4對本發明之基因檢測方法的流程進行說明。圖4為本發明一實施例之基因檢測方法的流程圖。請參考圖4，首先，提供平台及管體(步驟S602)，其中管體配置於平台上而沿一方向延伸。接著，定溫加熱平台的兩側邊(步驟S604)，以使平台沿所述方向具有溫度梯度。填充液態基因檢體於管體內(步驟S606)，且使液態基因檢體靜止於管體內。摻入螢光試劑於液態基因檢體(步驟S608)。提供光源並藉由光源對螢光試劑進行激發(步驟S610)，其中光源配置於平台上方。對液態基因檢體進行影像擷取而得到影像資料(步驟S612)。最後，對影像資料進行分析(步驟S614)。

在圖4之流程中，加熱平台(承載結構110)的兩側邊的方法例如為如圖1所示之提供分別配置於承載結構110相對的兩側邊的兩定溫熱源130，並藉由兩定溫熱源130分別加熱承載結構110的兩側邊。而對影像資料進行分析的方法例如為如圖2所示之提供電性連接於影像擷取裝置140的資料分析單元170，並藉由資料分析單元170對影像資料60進行解鏈曲線分析分析。

綜上所述，本發明利用定溫熱源對承載結構兩側邊加熱而讓承載結構具有溫度梯度，使承載結構上之管體內的液態基因檢體沿所述溫度梯度分佈，藉以觀察處於不同溫度下之液態基因檢體的結構變化，以對液態基因檢體進行分析。由於在所述檢測過程中，是利用定溫熱源進行加熱，並利用形成於承載結構上的溫度梯度使處於不同位置的液態基因檢體具有不同的溫度，因此不需對液態基因檢體進行精密的升溫及溫控，而可降低硬體需求以節省檢測成本。此外，可於液態基因檢體摻入螢光試劑，並藉由配置於承載結構上方的光源對所述螢光試劑進行激發，以利影像擷取裝置擷取液態基因檢體之影像。

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。

50‧‧‧液態基因檢體

60‧‧‧影像資料

100‧‧‧基因檢測設備

110‧‧‧承載結構

120‧‧‧管體

130‧‧‧定溫熱源

140‧‧‧影像擷取裝置

150‧‧‧光源

160‧‧‧濾光片

170‧‧‧資料分析單元

D‧‧‧方向

圖1為本發明一實施例之基因檢測設備的立體圖。

圖2為圖1之基因檢測設備的部分構件方塊圖。

圖3為圖1之管體的側視圖。

圖4為本發明一實施例之基因檢測方法的流程圖。

50．．．液態基因檢體

100．．．基因檢測設備

110．．．承載結構

120．．．管體

130．．．定溫熱源

140．．．影像擷取裝置

150．．．光源

160．．．濾光片

D．．．方向

Claims (16)

1. 一種基因檢測設備，適於對一液態基因檢體進行檢測，該基因檢測設備包括：一承載結構；一管體，配置於該承載結構上而沿一方向延伸，其中該液態基因檢體適於填充於該管體內，該方向為水平方向；以及兩定溫熱源，分別配置於該承載結構相對的兩側邊，其中該兩定溫熱源對該承載結構加熱而使該承載結構沿該方向具有溫度梯度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之基因檢測設備，其中該承載結構的材質為金屬。
3. 如申請專利範圍第1項所述之基因檢測設備，更包括：一光源，配置於該承載結構上方，其中該光源發出的光線適於對摻入於該液態基因檢體的螢光試劑進行激發。
4. 如申請專利範圍第3項所述之基因檢測設備，更包括：一濾光片，配置於該光源以使該光源發出的光線具有特定波長。
5. 如申請專利範圍第3項所述之基因檢測設備，其中該光源為白光發光二極體光源。
6. 如申請專利範圍第1項所述之基因檢測設備，更包括一影像擷取裝置，配置於該承載結構上方且適於對該液 態基因檢體進行影像擷取。
7. 如申請專利範圍第6項所述之基因檢測設備，更包括：一資料分析單元，電性連接於該影像擷取裝置，其中該資料分析單元適於對該影像擷取裝置所擷取的影像進行分析。
8. 如申請專利範圍第1項所述之基因檢測設備，其中該影像擷取單元為一互補式金氧半導體影像感測器或一電荷耦合元件。
9. 如申請專利範圍第1項所述之基因檢測設備，其中該管體的材質為透明材料。
10. 一種基因檢測方法，包括：提供一承載結構及一管體，其中該管體配置於該承載結構上而沿一方向延伸；定溫加熱該承載結構，以使該承載結構沿該方向具有溫度梯度；填充一液態基因檢體於該管體內，且使該液態基因檢體靜止於該管體內；以及對該液態基因檢體進行數據分析。
11. 如申請專利範圍第10項所述之基因檢測方法，其中對該液態基因檢體進行數據分析的方法包括：對該液態基因檢體進行影像擷取而得到一影像資料；以及對該影像資料進行分析。
12. 如申請專利範圍第11項所述之基因檢測方法，更包括摻入一螢光試劑於該液態基因檢體。
13. 如申請專利範圍第12項所述之基因檢測方法，更包括：提供一光源，其中該光源配置於該承載結構上方；以及藉由該光源對該螢光試劑進行激發。
14. 如申請專利範圍第11項所述之基因檢測方法，其中對該影像資料進行分析的方法包括：提供一資料分析單元，其中該資料分析單元電性連接於該影像擷取裝置；以及藉由該資料分析單元對該影像資料進行分析。
15. 如申請專利範圍第11項所述之基因檢測方法，其中對該影像資料進行分析的方法包括對該影像資料進行解鏈曲線分析。
16. 如申請專利範圍第10項所述之基因檢測方法，其中加熱該承載結構的方法包括：提供兩定溫熱源，其中該兩定溫熱源分別配置於該承載結構相對的兩側邊；以及藉由該兩定溫熱源分別加熱該承載結構的兩側邊。