專利名稱：顯像式生物芯片儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種生物芯片讀取裝置，特別是一種利用CCD(Charge-Coupled Device，電荷耦合組件)相機選取圖像后進行分析的裝置。
背景技術：
目前已有許多分析工具或分析方法可用來偵測核酸或蛋白質等生物分子，但是這些分析方法在分析大量的樣品時，常常需耗費相當長的時間才能得知分析結果。再者，分析大量樣品時，常因樣品數過多，而無法于同一次分析中完成，因此容易造成分析數據的誤差。對于基因體以及蛋白質體方面的研究而言，常需同時進行大量樣品的分析比對，而已有的分析方法已不能滿足所需，因此需要更有效率的分析工具。
生物芯片具有可同時分析大量樣品的優點，因此深受矚目。此種分析工具可以節省分析的人力物力，具有多方面的應用潛力，例如找尋具有特殊意義的基因，研究基因的表現機制，建立藥物篩選平臺，或是作為臨床檢驗工具等。
目前的生物芯片以DNA芯片為主流，其偵測方式大致上如圖1所示，首先在一固體承載物(如玻片或硅芯片)的表面放置許多被當作偵測探針的已知DNA片段2而形成DNA芯片1，一般這些DNA探針2是以數組方式排列，因此被稱為DNA微數組。另一方面，在待測的未知DNA片段3(Target DNA，目標DNA)上標記上螢光標記分子。接著將DNA芯片1與目標DNA3進行雜交(Hybridization)，經過清洗步驟，使DNA芯片1上只留有與DNA探針結合的DNA片段，再經過生物芯片儀的掃描，測定螢光標記分子被激發出的螢光，即可得知分析結果。
為了能更快速而正確地得知分析結果，讀取生物芯片分析結果的生物芯片儀，也吸引了相當多的研究者投入。
目前最常見的生物芯片儀是使用鐳射光作為激發光源，并且利用光電倍增管作為光偵測器，其組件構成大致上如圖2所示。此種生物芯片儀4由一鐳射光源40發出光束，此激光束通過聚焦透鏡41，于分光鏡(Beam splitter)42上反射，再通過另一聚焦透鏡43，到達待測芯片44表面，芯片44上的螢光標記分子受到鐳射光的激發而被激發出螢光45，螢光45通過聚焦透鏡43、分光鏡42、聚焦透鏡46，再通過濾波片(Filter)47濾除激發光源的光波，而后將光訊號傳入光電倍增管(Photomultiplier tube，PMT)48，光電倍增管48將光訊號轉為電子訊號并將訊號放大，再將此訊號輸入計算機49轉換成圖像文件后再行判讀。此種生物芯片數組分析儀需對生物芯片上的所有樣品點一一進行掃描讀取螢光訊號，因此相當耗時。
另一種類型的生物芯片儀，是利用寬頻譜的白光作為激發光源，并以高像素的CCD相機選取圖像后再進行分析。此種生物芯片儀雖然不需對樣品點一一進行掃描，但是因白光光源的激發效能較差，因此其分析靈敏度不如前述類型的生物芯片儀。若希望提升分析靈敏度，則仍需耗費相當長的時間才能得到較高的螢光訊號值。
綜上所述，若能發展一種快速讀取生物芯片分析結果的生物芯片儀，將使生物芯片分析系統的實用性大幅提升。
發明內容
本發明的目的之一為提供一種顯像式生物芯片儀，其以大面積的鐳射光同時激發生物芯片上的樣品，并以大鏡頭的CCD相機將訊號選取為影像再進行分析，如此可達到快速偵測的目的。
本發明的顯像式生物芯片儀，其至少包含一光源，用以發出光束；一準直透鏡(Collimating Lens)，其使光源所發出的光束形成大面積的平行光，該平行光通過生物芯片，可使生物芯片上的螢光物質被激發出螢光；一聚焦透鏡，用以使螢光聚焦；一濾光片；用以濾除干擾光波；以及一CCD相機，用以將螢光訊號選取為影像。該CCD相機所選取的影像可經由一影像數據轉換裝置，將影像訊號轉為數據，以利判斷讀取各分析樣品點的螢光強度。
因為本發明的顯像式生物芯片儀使用準直透鏡使鐳射光源產生大面積的鐳射光激發光源，因此可以使各樣品點同時接受到高效能的激發光源。此外，本發明的顯像式生物芯片儀，可以利用CCD相機，大面積而快速的選取生物芯片的螢光影像，再進行分析，因此可大幅減少分析時間。
以下將結合附圖進一步說明本發明的實施方式，下述所列舉的實施例是用以說明本發明，并非用以限定本發明的范圍，任何熟悉此技術者，在不脫離本發明的精神和范圍內，可做一些更改與潤飾，因此本發明的保護范圍當視權利要求書所界定的范圍。
圖1為公知DNA芯片測定的示意圖。
圖2為公知生物芯片儀的示意圖。
圖3為本發明顯像式生物芯片儀的示意圖。
圖中1 DNA芯片2 DNA探針3 目標DNA4 公知的生物芯片儀 40 鐳射光源 41 聚焦透鏡42 分光鏡 43 聚焦透鏡 44 芯片45 螢光 46 聚焦透鏡 47 濾波片48 光電倍增管 49 計算機5 本發明的顯像式生物芯片儀50 光源 51 準直透鏡 52 生物芯片53 聚焦透鏡 54 濾光片 55 CCD相機56 影像數據轉換裝置 57 承載平臺具體實施方式
圖3為本發明顯像式生物芯片儀5的一實施例。圖3所示的生物芯片數組分析儀5包含一光源5)，用以發出光束；一準直透鏡51，使光源所發出的光束形成大面積的平行光，該平行光通過生物芯片52，使生物芯片52上的螢光物質被激發出螢光；一聚焦透鏡53，用以使螢光聚焦；一濾光片54；用以濾除干擾光波；一大鏡頭的CCD相機55，用以將螢光訊號選取為影像；一承載平臺57，用以承載生物芯片52；以及一影像數據轉換裝置56，其可將影像訊號轉為數據，以利判斷讀取各分析樣品點的螢光強度。
利用本發明的顯像式生物芯片儀分析生物芯片時，先將生物芯片置放于承載平臺57上，進行分析時，鐳射光源50發出光束，此光束經過準直透鏡51而形成大面積的平行光，該平行光通過生物芯片52，使生物芯片52上的螢光物質被激發出螢光。此光訊號通過聚焦透鏡53，并以濾光片54濾除干擾光波后，由CCD相機55將螢光訊號選取為影像，此影像訊號傳輸至影像數據轉換裝置56，而將影像訊號轉為數據。為了使數據的統計分析更方便，此影像數據轉換裝置56可為一計算機，此計算機56可以同時包含控制生物芯片承載平臺57移動的程序，使此顯像式生物芯片儀5更容易操作。
綜合上述說明及實施例，本發明的顯像式生物芯片儀利用準直透鏡使鐳射光源產生大面積的鐳射光激發光源，使得各樣品點同時接受高效能的激發光源。此外，利用CCD相機，大面積而快速的選取生物芯片的螢光影像再進行分析，可以大幅減少分析時間。
權利要求
1.一種顯像式生物芯片儀，其至少包含一光源，用以發出光束；一準直透鏡，使光源所發出的光束形成大面積的平行光，該平行光通過生物芯片，使生物芯片上之螢光物質被激發出螢光；一聚焦透鏡，用以使該螢光聚焦；一濾光片；用以濾除干擾光波；以及一CCD相機，用以將該螢光訊號選取為影像。
2.如權利要求1所述的顯像式生物芯片儀，進一步包含一影像數據轉換裝置，此裝置可將CCD相機所選取的影像訊號轉為數據。
3.如權利要求2所述的顯像式生物芯片儀，進一步包含一承載平臺，用以承載該生物芯片，該承載平臺可作X軸向移動。
4.如權利要求3所述的顯像式生物芯片儀，進一步包含一計算機，該計算機至少包含一組控制該承載平臺移動方向的控制參數。
5.如權利要求4所述的顯像式生物芯片儀，其中該計算機可作為影像數據轉換裝置，至少包含一組可將該CCD相機所選取的影像訊號轉為數據的參數。
全文摘要
本發明提供一種顯像式生物芯片儀，其至少包含一光源，用以發出光束；一準直透鏡，使光源所發出的光束形成大面積的平行光，該平行光通過生物芯片，可使生物芯片上的熒光物質被激發出熒光；一聚焦透鏡，用以使熒光聚焦；一濾光片；用以濾除干擾光波；以及一CCD相機，用以將熒光訊號選取為影像，該CCD相機所選取的影像可經由一影像數據轉換裝置，將影像訊號轉為數據，以利判斷讀取熒光強度。本發明的顯像式生物芯片儀利用準直透鏡使鐳射光源產生大面積的鐳射光激發光源，使得各樣品點同時接受高效能的激發光源，此外利用CCD相機大面積而快速的選取生物芯片的熒光影像再進行分析，可以大幅減少分析時間。
文檔編號G01N21/64GK1595115SQ0315685
公開日2005年3月16日 申請日期2003年9月10日 優先權日2003年9月10日
發明者王建華, 吳自強, 莊建和, 莊琮凱 申請人:開物科技股份有限公司