專利名稱：設置有光掃描裝置的生物芯片和該生物芯片的讀取方法
技術領域：
本發明涉及用于對DNA等試樣進行分析的生物芯片，特別涉及設置有光掃描裝置的生物芯片。
但是，現有的生物芯片讀取裝置在對各個試樣進行激勵光照射或發光的檢測時，需要機械式地進行掃描，所以掃描用的驅動部很大，整個裝置龐大并且昂貴。此外，難以縮短掃描時間。
在一實施例中，本發明的生物芯片設置有具備多個試樣的基板以及被配置在所述基板的沒有所述試樣一側的由多個液晶單元構成的液晶板；其特征在于所述液晶板包括上偏振光濾光片、上透明電極、上取向膜、液晶、下取向膜、下透明電極和下偏振光濾光片；所述各個試樣被配置得分別對應于所述液晶單元；通過向所述液晶單元施加電壓，使來自外部的光有選擇地照射所述試樣。
在另一實施例中，本發明的光學裝置設置有生物芯片、向所述生物芯片照射光的光源裝置以及接受所述試樣產生的光的受光裝置；所述生物芯片設置有配置有多個試樣的基板以及被配置在所述基板的沒有所述試樣一側的由多個液晶單元構成的液晶板；其特征在于所述液晶板包括上偏振光濾光片、上透明電極、上取向膜、液晶、下取向膜、下透明電極和下偏振光濾光片；所述各個試樣被配置得分別對應于所述液晶單元；通過向所述液晶單元施加電壓，使來自外部的光有選擇地照射所述試樣。
在另一實施例中，本發明的生物芯片讀取方法包括以下步驟將來自光源裝置的光照射到試樣上；接受從所述試樣產生的光；向對應于各個所述試樣的液晶單元有選擇地施加電壓，使來自所述光源裝置的光照射到所期望的試樣上。
圖2是本發明第二實施例的說明圖。
圖3是圖2的局部放大圖。
圖4是本發明第三實施例的說明圖。
圖5是本發明第四實施例的說明圖。
圖6是本發明第五實施例的說明圖。
圖7是本發明第六實施例的說明圖。
圖8是本發明第七實施例的說明圖。
此外，在以下的附圖中，對與附圖中已經記載的部件相同的部件標以相同標號。
(第一實施例)如
圖1所示，在某一實施例中，本發明的生物芯片101設置有配有試樣108的基板104以及液晶板103。液晶板103由多個液晶單元107構成。各個試樣108被配置得分別對應于各個液晶單元107。
液晶板103依次配置有上偏振光濾光片、上透明電極、上取向膜、液晶、下取向膜、下透明電極和下偏振光濾光片。偏振光濾光片是僅通過特定的直線偏振光的濾光片，上偏振光濾光片和下偏振光濾光片的偏振方向相互平行。取向膜是用于將液晶的分子向一定方向排列的薄膜，在相同方向上刻上幾條溝。為使溝的方向垂直，將上取向膜和下取向膜配置得取向一致，當把液晶封在其中時，液晶就沿取向膜排列，成為90度扭轉狀態。如果向扭轉狀態的液晶施加電壓，液晶就排列成行。入射到液晶的光沿分子的排列間隙行進。
這種結構的情況下，在對液晶不加電壓的狀態下，光不通過液晶板103。而在加了電壓的情況下，獲得液晶的扭轉，光透過液晶板103。可以對每個液晶單元107控制電壓的施加。即，將電壓有選擇地施加在液晶單元107上，使來自外部的光有選擇地照射在試樣108上。
只要液晶板的結構是使液晶具有控制光透過的光閘的功能，則不限于這里記述的結構。
(第二實施例)如圖2所示，在某一實施例中，本發明的光學裝置106包括生物芯片101、將光照射到生物芯片上的光源裝置102以及接受試樣產生的光的受光裝置105。圖3是圖2的局部放大圖。
光源裝置102也可以是點光源和擴散板構成的面光源裝置，點光源的數目不限于一個，也可以設置多個。
從光源裝置102射出的光入射到液晶板103。如實施例1中說明的那樣，在不對液晶施加電壓的狀態下，入射到液晶板103的光不通過液晶板103，但是，在對液晶施加了電壓的情況下，透過液晶板103。因此，通過向液晶單元107有選擇地施加電壓，就使來自外部的光有選擇地照射到試樣108上。
被光照射的試樣108受到激勵而產生熒光之類的光。試樣108產生的光由受光裝置105接受。
這樣，按照本實施例，因為液晶板103來控制照射到試樣108的光，所以不需要機械掃描，不會因掃描部而使整個裝置大型化。此外，因為沒有機械的動作，所以在時序上精度不差。而且，能夠以短時間且低耗電實現液晶板的光掃描。
(第三實施例)如圖4所示，在某一實施例中，本發明的光學裝置在液晶板103和基板104之間設置有微透鏡陣列112。微透鏡陣列112設置有與基板104上的各個試樣108一一對應的透鏡部。
因此，微透鏡陣列112的聚光功能能夠將來自光源裝置的光高效率地照射到試樣108上。微透鏡陣列112的透鏡部的形狀既可以是曲面，也可以是棱柱狀。
(第四實施例)如圖5所示，在某一實施例中，本發明的光學裝置的受光裝置105由導光部109和測定部110構成。導光部109對試樣108產生的熒光之類的光進行導光，由光電二極管等構成的測定部110接受光。
導光部109可以是矩形，也可以是楔形。導光部109的表面也可以設置多個圖案形狀。入射到導光部109的光被圖案形狀反射而導向測定部110的方向。控制圖案形狀的法線方向就可以將試樣108產生的光高效率地導向測定部110。
這里，用測定部110有可能測定到試樣108產生的光，同時還測定到照射到試樣108的來自光源裝置102的光。這種情況下，會降低S/N比，所以最好在停止了來自光源裝置102的光照射后，測定來自試樣108的發光。
(第五實施例)如圖6所示，在某一實施例中，本實施例的光學裝置在導光部109的與基板104的相反側設置有黑格柵圖案113。黑格柵圖案113具有在S波或P波中使一方的至少一部分透過，而反射另一方的性質。
對試樣108照射例如被調制為S波的調制光。這里，所謂調制光是指從光源裝置產生的參照光中接受了偏振變換等某些調制作用的光。照射S波的調制光后從試樣108產生的光成為S波信號光和P波信號光的混合波的信號光。
在試樣108產生的S波信號光和P波信號光的混合波中的S波信號光的至少一部分透過黑格柵圖案113，P波信號光不透過黑格柵圖案113而入射到導光部109，被導向測定部110側。
另一方面，照射過試樣108的S波的調制光的至少一部分透過導光部109而不被黑格柵圖案113反射。
因此，用黑格柵圖案113就能夠減輕照射了試樣108的調制光入射到測定部110的量。因此，使S/N比提高，從而提高了測定精度。
在本實施例中，說明了透過S波的黑格柵圖案，但也可以使用透過P波的黑格柵圖案。
此外，取代黑格柵圖案，也可以使用具有使S波或P波中一方的至少一部分透過，反射另一方性質的光學膜。光學膜一般由多層膜形成，但也可以是單層膜。
(第六實施例)如圖7所示，在某一實施例中，本發明的光學裝置在導光部109中設置有濾光片114。濾光片114具有防止來自光源裝置106的照射光入射到導光部109的功能。濾光片114在照射到試樣的照射光未按規定的偏振狀態進行偏振的情況下以及按規定的偏振狀態進行偏振的情況下，被賦予的性質有所不同。
(照射光未按規定的偏振狀態進行偏振的情況)這種情況下，為了防止向導光部109入射照射光，把吸收照射光的至少一部分的性質賦予濾光片114。
因此，試樣108產生的信號光不被濾光片114吸收，而入射到導光部109，但照射光的至少一部分被濾光片114吸收，不入射到導光部109。因此，可以防止照射光引起的S/N比的下降，而將測定精度提高。
(照射光按規定的偏振狀態進行偏振的情況)這種情況下，由不透過至少一部分以規定的偏振狀態偏振的光的偏振板來構成濾光片114。
以下，說明由不透過S波的光的至少一部分的偏振板構成濾光片114的情況。
首先，向試樣108照射被調制成S波的光。照射了S波的調制光的試樣108產生的光成為S波信號光和P波信號光的混合波的信號光。在試樣108產生的混合波的光中的P波信號光透過濾光片114入射到導光部109，而S波信號光的至少一部分由濾光片114來控制其透過，不入射到導光部109。
另一方面，照射過試樣108的S波的調制光的至少一部分被濾光片114阻礙透過，不入射到導光部109。
于是，在本實施例中，濾光片114防止照射過試樣108的光的至少一部分入射到導光部109而被測定裝置測定，所以可進行高精度的檢測。
濾光片114可設置在導光部109的面對基板的表面上，也可以設置在面對測定裝置的表面上。
(第七實施例)如圖8所示，在某一實施例中，本發明的光學裝置包括導光部109、液晶板103以及基板104，它們被按該順序層疊起來。而且，在導光部109的一側面上，并排配置光源裝置202和受光裝置205。
光源裝置202產生的照射光被導入導光部109并入射到液晶板103。通過對液晶板103的所期望的液晶單元施加電壓，使照射光在位置上有選擇地透過液晶板而照射到試樣108上。接著，試樣108產生的信號光透過液晶板103，入射到導光部109，被導入導光部109內并由受光裝置205接受。
這樣，共用把來自光源的照射光導入到試樣上的導光部和把來自試樣的信號光導入受光部的導光部，就能夠削減部件數目，實現小型、薄型化，可以實現低成本。
通過把光源裝置202和受光裝置205并排配置，就容易裝配，同時整個裝置就變得小型。而且，按照這樣的該結構，由于參照光和信號光的行進方向有所不同，所以能夠防止(減輕)受光裝置205接受到參照光，從而能夠以信號光為主進行檢測。因此，能提高S/N比。
(第八實施例)在第八實施例中，本發明的光學裝置設置有用于定位基板104和液晶板103的對準標記。
用對準標記能夠容易控制基板104的水平方向的定位和高度方向的組裝，而將設置的精度提高。此外，可以防止光學性能的劣化。
(第九實施例)在某一實施例中，按照本發明的生物芯片的讀取方法包括如下步驟將來自光源裝置的光照射到試樣上；接受從所述試樣產生的光；其特征在于，向對應于各個所述試樣的液晶單元有選擇地施加電壓，將來自所述光源裝置的光照射到所期望的試樣上。
于是，按照本實施例，由于用液晶板來控制照射到試樣上的光，所以不需要機械掃描，在時序上精度不變差。
也可以在停止來自光源裝置的光照射后，測定來自試樣的發光。這樣可以防止(減輕)從光源裝置向試樣照射的參照光或調制光被測定裝置測定，所以能提高S/N。
本發明的生物芯片讀取方法可用于遺傳因子排列的確定、有無特定遺傳因子的確認、特定遺傳因子的發現級別的測定、SNP(單一多堿基型)的解析、投配于實驗用動物的物質的代謝·吸收·排泄的路徑或狀態的確認、細胞內的離子濃度測定、蛋白質的識別或功能解析等。此外，還可以應用于判別個人健康狀態的健康診斷或個人安全的檢查等。
以上說明的實施例可被盡量組合起來。
如以上說明的那樣，根據本發明，由于生物芯片設置有光掃描裝置，所以在生物芯片的讀取時不需要進行機械掃描，可以實現小型化、高速化和低成本化。
權利要求
1.一種生物芯片，設置有配置了多個試樣的基板和被配置于所述基板的沒有所述試樣的一側的由多個液晶單元構成的液晶板；其特征在于所述液晶板包括上偏振光濾光片、上透明電極、上取向膜、液晶、下取向膜、下透明電極和下偏振光濾光片；所述各個試樣被配置得分別對應于所述液晶單元；對所述液晶單元施加電壓，使來自外部的光有選擇地照射所述試樣。
2.一種光學裝置，其特征在于設置有權利要求1中所記載的生物芯片、把光照射到所述生物芯片上的光源裝置以及接受所述試樣產生的光的受光裝置。
3.如權利要求2所述的光學裝置，其特征在于所述光源裝置是點光源和擴散板構成的面光源裝置。
4.如權利要求2所述的光學裝置，其特征在于所述受光裝置包括對光進行導光的導光部以及檢測光的測定部。
5.如權利要求4所述的光學裝置，其特征在于所述導光板為楔形。
6.一種配置有多個試樣的生物芯片的讀取方法，包括以下步驟將來自光源裝置的光照射到試樣上；以及接受從所述試樣產生的光；其特征在于通過向對應于各個所述試樣的液晶單元有選擇地施加電壓，將來自所述光源裝置的光照射到所期望的試樣上。
全文摘要
實現生物芯片讀取裝置的小型化、低成本和高速化。生物芯片(101)設置有液晶板(103)，該液晶板設置了與基板(104)上的各個試樣(108)對應的液晶單元(107)。液晶板(103)依次設置上偏振光濾光片、上透明電極、上取向膜、液晶、下取向膜、下透明電極和下偏振光濾光片。通過向所期望的液晶單元(107)施加電壓，使來自外部的光有選擇地照射到上述試樣上。
文檔編號B01L3/00GK1455002SQ03122648
公開日2003年11月12日 申請日期2003年4月18日 優先權日2002年4月30日
發明者松下智彥, 西川武男, 青山茂 申請人:歐姆龍株式會社