TWI489110B - 生物晶片 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種晶片，且特別是有關於一種生物晶片。
目前，生物晶片檢測裝置種類眾多，流式細胞儀(flow cytometer)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，將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。
圖1即繪示習知之一種生物晶片的示意圖。請參考圖1，將含有待測細胞的流體置入生物晶片10後，使用者會把作為電極之探針30直接接觸於生物晶片10上的流體，以施加偏壓來驅動含有待測細胞的流體在微流道12中流動。流式細胞儀(未繪示)會發出檢測光束，使每個懸浮於流體中的細胞通過檢測光束以產生螢光反應。接著，光偵測器20記錄散射光與螢光反應的變化。根據光偵測器20的偵測結果就能推算出細胞的物理和化學性質。然而，在進行下次檢測前，直接接觸了含有待測細胞的流體的探針30必須確實進行清潔，否則容易造成後續接觸的含有待測細胞的流體的汙染。
本發明提供一種生物晶片，可解決含有待測細胞的流體受到探針直接接觸所造成的汙染。
本發明提出一種生物晶片，包括一晶片本體、一第一電極以及一第二電極。晶片本體具有一第一容置槽、一第二容置槽與一微流道。微流道連通第一容置槽與第二容置槽。第一電極與第二電極配置於晶片本體。第一電極具有一第一端與一第二端，第一端用以接觸一檢測裝置的一第一探針，第二端位於第一容置槽。第二電極具有一第三端與一第四端，第三端用以接觸檢測裝置的一第二探針，第四端位於第二容置槽。
在本發明之一實施例中，上述之晶片本體包括一第一基板與第二基板。第一電極與第二電極配置於第一基板上。第二基板具有一第一貫孔、一第二貫孔與微流道。第二基板配置於第一基板上而未覆蓋第一端與第三端。第一貫孔與第二貫孔分別暴露第二端與第四端。第一貫孔構成第一容置槽，第二貫孔構成第二容置槽。
在本發明之一實施例中，上述之晶片本體包括一第一基板與一第二基板。第一基板具有一第一貫孔與一第二貫孔。第一電極與第二電極配置於第一基板上。第二端環繞第一貫孔，第四端環繞第二貫孔。第二基板具有一第一凹槽、一第二凹槽與微流道。第二基板配置於第一基板上而未覆蓋第一端與第三端。第二端與第四端分別暴露於第一凹槽與第二凹槽。第一貫孔與第一凹槽構成第一容置槽，第二貫孔與第二凹槽構成第二容置槽。
在本發明之一實施例中，上述之晶片本體包括一第一基板、一第二基板以及一第三基板。第一基板具有一第一凹槽、一第二凹槽與微流道。第二基板具有一第一貫孔與一第二貫孔。第二基板配置於第一基板上。第一電極與第二電極配置於第二基板上。第二端環繞第一貫孔，第四端環繞第二貫孔。第三基板具有一第三貫孔與一第四貫孔。第三基板配置於第二基板上而未覆蓋第一端與第三端。第三貫孔與第四貫孔分別暴露第二端與第四端。第一凹槽、第一貫孔與第三貫孔構成第一容置槽，第二凹槽、第二貫孔與第四貫孔構成第二容置槽。
在本發明之一實施例中，生物晶片更包括一遮蔽層。遮蔽層配置於晶片本體且具有一光學窗。光學窗的位置對應微流道的一段。
在本發明之一實施例中，上述之第一電極、第二電極與遮蔽層屬於同一層圖案化金屬層。
在本發明之一實施例中，生物晶片更包括一第三電極。第三電極配置於晶片本體且具有一第五端與一第六端。晶片本體更具有連通微流道的一第三容置槽。第五端用以接觸檢測裝置的一第三探針，第六端位於第三容置槽。
在本發明之一實施例中，上述之晶片本體的材質為高分子材料。
基於上述，在本發明的生物晶片中，檢測裝置的探針不會直接伸入到生物晶片中的第一容置槽與第二容置槽。因此，含有待測細胞的流體可避免被探針接觸而受汙染。
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2為本發明之第一實施例的生物晶片的剖面示意圖。圖3為圖2之第二基板的示意圖。圖2與圖3中的第二基板是上下顛倒的。在此為了便於說明的關係，故圖2未繪示完整的生物晶片。請參閱圖2與圖3，本實施例的生物晶片100包括一晶片本體110、一第一電極120以及一第二電極130。晶片本體110具有一第一容置槽140a、一第二容置槽140b與一微流道114c。微流道114c連通第一容置槽140a與第二容置槽140b。第一電極120與第二電極130配置於晶片本體110。第一電極120具有一第一端122與一第二端124，第一端122用以接觸一檢測裝置50的一第一探針52，第二端124位於第一容置槽140a。第二電極130具有一第三端132與一第四端134，第三端132用以接觸檢測裝置50的一第二探針54，第四端134位於第二容置槽140b。
在上述的配置之下，第一電極120與第二電極130的第二端124與第四端134分別位於第一容置槽140a與第二容置槽140b。第一電極120與第二電極130的另一端，也就是第一端122與第三端132則是位於第一容置槽140a與第二容置槽140b之外。因此，當使用者欲透過檢測裝置50檢測生物晶片100時，使用者只需將第一探針52以及第二探針54分別與第一端122與第三端132接觸以施加偏壓，偏壓就會經由第二端124與第四端134傳遞至第一容置槽140a與第二容置槽140b內的含有待測細胞的流體，藉以驅動含有待測細胞的流體在微流道114c中流動而便於進行檢測。換言之，檢測裝置50的第一探針52與第二探針54不會直接接觸到第一容置槽140a與第二容置槽140b中含有待測細胞的流體。因此，在完成檢測後不需要清潔第一探針52與第二探針54，也不會污染到下次進行檢測的含有待測細胞的流體。
詳細地說，本實施例中的晶片本體110包括一第一基板112與一第二基板114。第一電極120與第二電極130配置於第一基板112上。第二基板114具有一第一貫孔114a、一第二貫孔114b與微流道114c。第一貫孔114a構成第一容置槽140a，第二貫孔114b構成第二容置槽140b。第一貫孔114a與第二貫孔114b分別暴露第二端124與第四端134。所以，第一電極120與第二電極130的第二端124與第四端134可與第一容置槽140a與第二容置槽140b中含有待測細胞的流體接觸。再者，第二基板114配置於第一基板112上，而第二基板114未覆蓋在第一基板112上的第一端122與第三端132。因此，第一端122與第三端132可用以接觸檢測裝置50的第一探針52與第二探針54。本實施例中，第一探針52與第二探針54以及檢測光束都是由圖2中的上方接近生物晶片100。當然，檢測光束也可由圖2中的下方接近生物晶片100。
以下舉例說明本發明之生物晶片100檢測的過程，本實施例之生物晶片檢測裝置50為流式細胞儀，但生物晶片檢測裝置之種類不以此為限。首先，將含有待測細胞的流體置入生物晶片100。接著，使用者利用第一探針52與第二探針54分別與第一端122與第三端132接觸。此時，流式細胞儀提供電壓來驅動流體中的細胞，使細胞能在微流道114c中流動。
再來，流式細胞儀會輸入檢測光束，使每個懸浮於流體中的細胞通過檢測光束以產生螢光反應。接著，這些檢測訊號將被流式細胞儀的光偵測器(未繪示)紀錄，根據這些偵測結果以計算細胞的數目多寡且輸出細胞的物化性質的結果。最後，使用者將第一探針52與第二探針54從第一端122與第三端132移開，便完成整個檢測的動作。由於第一探針52與第二探針54未接觸含有待測細胞的流體，因此檢測完畢後無需作清潔的動作，也不會對下次的含有待測細胞的流體產生化學反應及污染。
此外，本實施例中的第一探針52與第二探針54可設計為具有彈性而可壓縮的型態。也就是說，當第一探針52與第二探針54接觸第一端122與第三端132時，可用彈力回饋來知道是否有接觸，並可稍微施加更大的力量以確保第一探針52與第二探針54與第一端122與第三端132接觸良好。本實施例的第一探針52與第二探針54可為彈性探針(Pogo-pin)，但第一探針52與第二探針54之種類不以此為限。
圖4為本發明之第二實施例之生物晶片的剖面示意圖。圖5為圖4之第一基板的示意圖。圖4與圖5中的第一基板是上下顛倒的。請參閱圖4與圖5，本實施例中的晶片本體210包括一第一基板212與一第二基板214。第一基板212具有一第一貫孔212a與一第二貫孔212b。第一電極220與第二電極230配置於第一基板212上。第二端224環繞第一貫孔212a，第四端234環繞第二貫孔212b。第二基板214具有一第一凹槽214a、一第二凹槽214b與微流道214c。第二端224與第四端234分別暴露於第一凹槽214a與第二凹槽214b。第一貫孔212a與第一凹槽214a構成第一容置槽240a，第二貫孔212b與第二凹槽214b構成第二容置槽240b。第二基板214配置於第一基板212下，而第二基板214未覆蓋在第一基板212上的第一端222與第三端232。本實施例中，第一探針與第二探針是由圖4中的下方接近晶片本體210，而檢測光束則是由圖4中的上方接近晶片本體210。
圖6為本發明之第三實施例之生物晶片的剖面示意圖。請參閱圖6，晶片本體310包括一第一基板312、一第二基板314以及一第三基板316。第一基板312具有一第一凹槽312a、一第二凹槽312b與微流道312c。第二基板314具有一第一貫孔314a與一第二貫孔314b。第二基板314配置於第一基板312上。第一電極320與第二電極330配置於第二基板314上。第二端324環繞第一貫孔314a，第四端334環繞第二貫孔314b。第三基板316具有一第三貫孔316a與一第四貫孔316b。第三基板316配置於第二基板314上而未覆蓋第一端322與第三端332。第三貫孔316a與第四貫孔316b分別暴露第二端324與第四端334。第一凹槽312a、第一貫孔314a與第三貫孔316a構成第一容置槽340a，第二凹槽312b、第二貫孔314b與第四貫孔316b構成第二容置槽340b。本實施例中，第一探針與第二探針以及檢測光束都是由圖6中的上方接近晶片本體310。
圖7為圖2之生物晶片稍做變化後的示意圖，其中相似元件採用相同標號。請參閱圖7，生物晶片102更包括一遮蔽層150。第一電極120、第二電極130與遮蔽層150屬於同一層圖案化金屬層。換言之，第一電極120、第二電極130與遮蔽層150可以是由同一層金屬層經過單一道圖案化的製程後形成的。遮蔽層150配置於晶片本體110且具有一光學窗152。光學窗152的位置對應微流道114c的一段。因此，流式細胞儀提供的檢測光束在照射到遮蔽層150後會被侷限在只能從光學窗152的位置通過。藉此，不需要在流式細胞儀上配置額外的機構來限制檢測光束照射的區域，也可避免光偵測器20接受到過多的背景光而降低訊噪比。
本實施例中的晶片本體110的材質可為高分子材料。相較於習知利用玻璃(glass)製作晶片本體的方式來說，高分子材料加工容易，可以縮短製作晶片本體110時間。再者，晶片本體110可以是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)等硬性高分子材料所製成，相較於習知利用聚二甲基矽氧烷(PDMS)做為晶片本體來說，因PDMS為疏水性矽膠類，故需要先打電漿才能做後續的檢測動作。然而，本實施例採用的PMMA不需要打電漿，因此不會有檢測時間冗長的問題存在。
此外，本實施例中的生物晶片110更包括一第三電極。第三電極160配置於晶片本體110且具有一第五端162與一第六端164。晶片本體110更具有連通微流道114c的一第三容置槽140c。第五端162用以接觸檢測裝置50的一第三探針56，第六端164位於第三容置槽140c。藉此，在圖6中的微流道114c中含有待測細胞的流體的流向可為第一電極120至第二電極130、第一電極120至第三電極160或是第二電極130至第三電極160。因此，使用者可選擇適合的電極來施加偏壓以控制流向，換言之，使用者可選擇在第一電極120、第二電極130以及第三電極160之間施加偏壓，使微流道114c中含有待測細胞的流體的流向靈活。又，本實施例中的電極與容置槽的數量並不限制，舉例來說，在生物晶片102上可再擴充一第四電極170。
綜上所述，在本發明的生物晶片中，電極的一端用以接觸檢測裝置的探針，電極的另一端用以與容置槽相連。藉此，檢測裝置的探針施加偏壓時，不需要接觸到容置槽中含有待測細胞的流體。所以，可以避免含有待測細胞的流體受到探針的汙染。再者，晶片本體採用高分子材料所製成，因此加工容易，可以縮短製作晶片本體時間。又，可依照檢測的需求，在生物晶片上增加電極的數量。而且，使用者可選擇適合的電極來施加偏壓以控制流體的流向。
此外，透過配置光學窗在生物晶片上，不需要在檢測儀上設計機構來限制檢測光束，並且有利於避免雜訊。
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。
10．．．生物晶片
12．．．微流道
20．．．光偵測器
30．．．探針
50．．．檢測裝置
52．．．第一探針
54．．．第二探針
56．．．第三探針
100、102．．．生物晶片
110、210、310．．．晶片本體
112、212、312．．．第一基板
114、214、314．．．第二基板
114a、212a、314a．．．第一貫孔
114b、212b、314b．．．第二貫孔
114c、214c、312c．．．微流道
120、220、320．．．第一電極
122、222、322．．．第一端
124、224、324．．．第二端
130、230、330．．．第二電極
132、232、332．．．第三端
134、234、334．．．第四端
140a、240a、340a．．．第一容置槽
140b、240b、340b．．．第二容置槽
140c‧‧‧第三容置槽
150‧‧‧遮蔽層
152‧‧‧光學窗
160‧‧‧第三電極
162‧‧‧第五端
164‧‧‧第六端
170‧‧‧第四電極
214a、312a‧‧‧第一凹槽
214b、314b‧‧‧第二凹槽
316‧‧‧第三基板
316a‧‧‧第三貫孔
316b‧‧‧第四貫孔
圖1是習知之一種生物晶片的示意圖。
圖2為本發明之第一實施例的生物晶片的剖面示意圖。
圖3為圖2之第二基板的示意圖。
圖4為本發明之第二實施例之生物晶片的剖面示意圖。
圖5為圖4之第一基板的示意圖。
圖6為本發明之第三實施例之生物晶片的剖面示意圖。
圖7為圖2之生物晶片的示意圖。
50．．．檢測裝置
52．．．第一探針
54．．．第二探針
100．．．生物晶片
110．．．晶片本體
112．．．第一基板
114．．．第二基板
114c．．．微流道
120．．．第一電極
122．．．第一端
124．．．第二端
130．．．第二電極
132．．．第三端
134．．．第四端
140a．．．第一容置槽
140b．．．第二容置槽
Claims (8)
- 一種生物晶片，包括：一晶片本體，具有一第一容置槽、一第二容置槽與一微流道，其中該微流道連通該第一容置槽與該第二容置槽；一第一電極，配置於該晶片本體且具有一第一端與一第二端，其中該第一端用以接觸一檢測裝置的一第一探針，該第二端位於該第一容置槽，且該第一端位於該第一容置槽之外；以及一第二電極，配置於該晶片本體且具有一第三端與一第四端，其中該第三端用以接觸該檢測裝置的一第二探針，該第四端位於該第二容置槽，且該第三端位於該第二容置槽之外。
- 如申請專利範圍第1項所述之生物晶片，其中該晶片本體包括：一第一基板，其中該第一電極與該第二電極配置於該第一基板上；以及一第二基板，具有一第一貫孔、一第二貫孔與該微流道，其中該第二基板配置於該第一基板上而未覆蓋該第一端與該第三端，該第一貫孔與該第二貫孔分別暴露該第二端與該第四端，該第一貫孔構成該第一容置槽，該第二貫孔構成該第二容置槽。
- 如申請專利範圍第1項所述之生物晶片，其中該晶片本體包括：一第一基板，具有一第一貫孔與一第二貫孔，其中該 第一電極與該第二電極配置於該第一基板上，該第二端環繞該第一貫孔，該第四端環繞該第二貫孔；以及一第二基板，具有一第一凹槽、一第二凹槽與該微流道，其中該第二基板配置於該第一基板上而未覆蓋該第一端與該第三端，該第二端與該第四端分別暴露於該第一凹槽與該第二凹槽，該第一貫孔與該第一凹槽構成該第一容置槽，該第二貫孔與該第二凹槽構成該第二容置槽。
- 如申請專利範圍第1項所述之生物晶片，其中該晶片本體包括：一第一基板，具有一第一凹槽、一第二凹槽與該微流道；一第二基板，具有一第一貫孔與一第二貫孔，其中該第二基板配置於該第一基板上，該第一電極與該第二電極配置於該第二基板上，該第二端環繞該第一貫孔，該第四端環繞該第二貫孔；以及一第三基板，具有一第三貫孔與一第四貫孔，其中該第三基板配置於該第二基板上而未覆蓋該第一端與該第三端，該第三貫孔與該第四貫孔分別暴露該第二端與該第四端，該第一凹槽、該第一貫孔與該第三貫孔構成該第一容置槽，該第二凹槽、該第二貫孔與該第四貫孔構成該第二容置槽。
- 如申請專利範圍第1項所述之生物晶片，更包括一遮蔽層，配置於該晶片本體且具有一光學窗，該光學窗的位置對應該微流道的一段。
- 如申請專利範圍第5項所述之生物晶片，其中該第一電極、該第二電極與該遮蔽層屬於同一層圖案化金屬層。
- 如申請專利範圍第1項所述之生物晶片，更包括一第三電極，配置於該晶片本體且具有一第五端與一第六端，其中該晶片本體更具有連通該微流道的一第三容置槽，該第五端用以接觸該檢測裝置的一第三探針，該第六端位於該第三容置槽。
- 如申請專利範圍第1項所述之生物晶片，其中該晶片本體的材質為高分子材料。
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