生物晶片、生物晶片讀取裝置以及生物晶片讀取方法
2023-06-19 13:22:11
專利名稱：生物晶片、生物晶片讀取裝置以及生物晶片讀取方法
技術領域：
本發明涉及用於根據位點處所產生的螢光的光量分布進行分析的生物晶片、生物晶片讀取裝置以及生物晶片讀取方法。
背景技術：
使用生物晶片的方法已知是一種用來牢固地附著生物聚合物(例如DNA)的方法。在牢固地附著(例如)DNA的情況中，將鹼基序列已知的DNA探針牢固地附著到生物晶片的各個位點上，然後通過雜交，使具有互補鹼基序列的靶DNA與各個位點結合。通過對以雜交方式結合到各個位點的靶DNA用螢光分子進行標記，靶DNA的結合量就可以作為螢光的光量而被識別。
牧野徹·狩野恭一、會誌「光學」ライフサイエンスにおける光技術「DNA解析と光技術」、第28卷10號(1999)、(社)応用物理學會分科會 日本光學會、1999年、p549～552發明內容使用專用讀取裝置測量光量。為了測量各個位點的光量，必需檢測位點的位置。然而，因為通過使用液體點樣而形成的位點是透明的，所以不可能通過照相來檢測各個位點。雖然在位點的螢光較暗的情況下，是有可能利用發生雜交的各個位點的螢光檢測出各個位點的位置的，但是難以確定各個位點的位置。
本發明的目的是提供其各個位點的位置能被容易地檢測的生物晶片，等等。
本發明的生物晶片用於根據其上設置的位點處所產生的螢光的光量分布進行分析，在本發明的生物晶片上形成有標識物，並且該標識物與所述位點具有預定的相對位置關係。
可以用相同的裝置通過相同的操作來形成位點和標識物。
標識物是由以下物質中的至少一種所形成的，所述物質為染料、顏料、與生物聚合物結合的金屬膠體、與生物聚合物結合的染料、以及與生物聚合物結合的顏料。
本發明的生物晶片讀取裝置用於根據生物晶片上的位點處所產生的螢光的光量分布進行分析，該生物晶片讀取裝置包括標識物位置檢測設備，用於檢測標識物的位置，所述標識物是在生物晶片上形成的並且與位點具有預定的相對位置關係；以及識別設備，用於根據由此檢測到的標識物的位置來識別生物晶片上的位點的位置。
本發明生物晶片讀取方法用於根據生物晶片上的位點處所產生的螢光的光量分布進行分析，該生物晶片讀取方法包括檢測標識物的步驟，所述標識物是在生物晶片上形成的並且與位點具有預定的相對位置關係；以及識別步驟，根據由此檢測到的標識物的位置來識別生物晶片上的位點的位置。
根據本發明的生物晶片，因為在生物晶片上形成有與位點具有規定的相對位置關係的標識物，所以根據標識物的位置可以容易地識別位點的位置。
圖1是根據本實施方案的生物晶片的結構的平面圖。
圖2是根據本實施方案的生物晶片讀取裝置的光學系統的結構圖，所述裝置用於讀取生物晶片；並且圖3是根據本實施方案的生物晶片讀取裝置的控制系統的結構框圖。
具體實施例方式
圖1是根據本實施方案的生物晶片的結構的平面圖。
如圖1中所示，在生物晶片60的基板61上形成有位點區域62。多個位點以矩陣的方式設置於位點區域62上。在位點區域62的周圍設有四個標識物63。
通過滴加點樣液體(例如DNA溶液等)，在位點區域62上形成各個位點。此外，通過使用形成各個位點所用的裝置來滴加不透明的液體，而形成各個標識物63。因為各個位點和標識物63是通過用相同的裝置經液體點樣而連續形成的，所以可以以優異的精確性來限定它們之間的相互位置關係。製造方法不受限制，只要該方法可以限定位置關係即可。不透明的液體是通過染料、顏料、或者通過使金膠體與DNA結合、或者通過使色素(例如染料或顏料)與DNA經生物素結合而得到的。
使用(例如)玻璃製成基板61。基板61可以是透明的基板、或者通過在其表面上設置金屬層而成為不透明的基板、或者是具有反射性的基板。
通過形成標識物63，使得其相對於基板61的位置能夠通過反射光或透射光而被識別出來。在形成有標識物63的區域和沒有形成標識物63的區域之間，反射光(或透射光)相對於下文所述的照明光的反射率(或透射率)會存在差異。
圖2是用於讀取生物晶片60的生物晶片讀取裝置的光學系統的結構圖。
如圖2中所示，本實施方案的生物晶片讀取裝置設有以下設備作為用於使激發光照射在生物晶片60上的光學系統，所述設備為雷射光源1，用於產生激發光；光學系統2；和二色鏡3，用於使雷射偏轉。
雷射光源1的光的波長與cy3或cy5螢光分子的激發光的波長一致。
同時，本實施方案的生物晶片讀取裝置還具有以下設備作為用於接收生物晶片60發出的光的光學系統，所述設備為阻擋層濾波器11和光學系統12，其分別被設置在光路上；以及CCD照相機13，用於接收通過光學系統12的光。
此外，本實施方案的生物晶片讀取裝置還具有以下設備作為進行反射照明的光學系統，所述設備為光源21，用於發出白光；阻擋層濾波器22；和二色鏡23，用於使光源21發出的光偏轉。阻擋層濾波器22的功能是在從光源21發出的光中排除螢光分子激發光的波長成分；或者只允許波長比所述激發光的波長更長的光通過。通過這種功能，可防止螢光衰減。
此外，本實施方案的生物晶片讀取裝置還具有以下設備作為進行透射照明的光學系統，所述設備為光源31，用於發出白光；以及阻擋層濾波器32。阻擋層濾波器32的功能是在從光源31發出的光中排除螢光分子激發光的波長成分；或者只允許波長比所述激發光的波長更長的光通過。通過這種功能，可防止螢光衰減。
如圖2中所示，生物晶片60被放置在臺子41上。
圖3是根據本實施方案的生物晶片讀取裝置的控制系統的結構框圖。
如圖3中所示，根據本實施方案的生物晶片讀取裝置具有計算部分51，用於執行各種計算操作；雷射光源1；光源21；光源31；CCD照相機13；以及控制部分61，用於控制計算部分51。
以下描述用於檢測位點在生物晶片60上的位置的操作過程。
根據本實施方案，通過根據生物晶片的結構使用反射光或透射光，來檢測標識物63的位置，並且可根據標識物63的位置來識別位點區域62的位置。
在使用反射光時，開啟光源21。光源21發出的光通過阻擋層濾波器22，並經二色鏡23偏轉，然後通過二色鏡3，並對生物晶片60進行照明。在圖2中，生物晶片60上的反射光向上傳播，並由CCD照相機13進行檢測。由CCD照相機13輸出的信號被傳輸到計算部分51，並由計算部分51對生物晶片60上的標識物63的位置進行檢測。
如上所述，因為標識物63和位點區域62之間的位置關係是根據本發明的生物晶片來限定的，所以可根據標識物63的位置，通過計算部分51來識別位點區域62的位置。
在使用透射光來檢測位點的位置時，開啟光源31。由光源31發出的光通過阻擋層濾波器32，並從臺子41那一側對生物晶片60進行照明。在圖2中，透射光以與上述反射光類似的方式向上傳播，並由CCD照相機13進行檢測。由CCD照相機13輸出的信號被傳輸到計算部分51，並由計算部分51來檢測生物晶片60上的位點的位置。
如上述所述，因為標識物63和位點區域62之間的位置關係是根據本發明的生物晶片來限定的，所以可根據標識物63的位置，通過計算部分51來識別位點區域62的位置。
以下說明在測量生物晶片60時對生物晶片60進行的操作。
在對生物晶片60進行測量時，由雷射光源1發出的雷射通過光學系統2，並經二色鏡3偏轉，然後照射生物晶片60。
生物晶片60由雷射激發而產生螢光，該螢光通過二色鏡3、二色鏡23、阻擋層濾波器11以及光學系統12，並由CCD照相機13進行檢測。由CCD照相機13輸出的信號被傳輸到計算部分51，並由計算部分51來測量生物晶片60上各個位點的光量。
為了計算各個位點上的螢光的光量，就必須確定各個位點的位置。根據由上述操作過程所得到的檢測結果，根據圖像處理過程中由CCD照相機13所得到的圖像，首先確定各個位點的位置，然後測量該區域的光量。如上所述，因為可以從標識物63的位置精確地識別出位點區域62的位置，所以可以以優異的精確性來測量各個位點的光量。
可以在CCD照相機13接受到生物晶片60發出的螢光之後，檢測標識物63的位置。隨後根據對標識物63的位置的檢測結果，來確定CCD照相機13所拍攝的圖像，於是可測出螢光的光量。
根據上述實施方案，為了防止螢光分子的螢光衰減，應限制照明光的波長。如果螢光衰減不會造成任何問題，則可任意選擇照明光的波長。
雖然所述照明光是通過將白色光源與阻擋層濾波器結合使用而得到的，但是可使用LED、電致發光或雷射光源等來代替。
此外，目標生物聚合物不限於DNA，還可使用RNA、蛋白質、糖鏈和生物代謝物等。
本發明的應用範圍不限於本實施方案。本發明可廣泛應用於這樣的生物晶片，其用於根據各個位點處所產生的螢光的光量分布進行分析，本發明還可廣泛應用在讀取這種生物晶片的情況中。
權利要求
1.一種生物晶片(60)，用於根據其上設置的位點處所產生的螢光的光量分布進行分析，所述生物晶片(60)具有標識物(63)，該標識物是在所述生物晶片(60)上形成的，並且與所述位點具有預定的相對位置關係。
2.根據權利要求1所述的生物晶片，其中所述位點和所述標識物(63)是用相同的裝置通過相同的操作來形成的。
3.根據權利要求1或2所述的生物晶片，其中所述標識物(63)是由染料、顏料、與生物聚合物結合的金屬膠體、與生物聚合物結合的染料、以及與生物聚合物結合的顏料中的至少一種形成的。
4.一種生物晶片讀取裝置，用於根據生物晶片(60)上的位點處所產生的螢光的光量分布進行分析，所述生物晶片讀取裝置包括標識物位置檢測設備，用於檢測標識物(63)的位置，所述標識物是在所述生物晶片(60)上形成的並且與所述位點具有預定的相對位置關係；以及識別設備，用於根據被檢測到的所述標識物(63)的位置來識別所述生物晶片上(60)的所述位點的位置。
5.一種本發明的生物晶片讀取方法，用於根據生物晶片(60)上的位點處所產生的螢光的光量分布進行分析，所述生物晶片讀取方法包括檢測標識物的步驟，所述標識物是在所述生物晶片(60)上形成的並且與所述位點具有預定的相對位置關係；以及識別步驟，根據被檢測到的所述標識物(63)的位置來識別所述生物晶片(60)上的所述位點的位置。
全文摘要
本發明提供了一種其位點位置能被容易地檢測的生物晶片(60)。在該生物晶片(60)的基板(61)上形成有位點區域(62)。多個位點以矩陣的方式被設置於位點區域(62)上。在位點區域(62)的周圍設有四個標識物(63)。通過滴加點樣液體(例如DNA溶液等)，在位點區域(62)上形成各個位點。此外，通過使用形成各個位點所用的裝置來滴加不透明液體，而形成各個標識物(63)。因為各個位點和標識物(63)是使用相同的裝置經液體點樣而連續形成的，所以可以以優異的精確性來限定它們之間的相互位置關係。製造方法不受限制，只要該方法可以限定位置關係即可。不透明的液體是通過染料、顏料、或者通過使金膠體與DNA結合、或者通過使色素(例如染料或顏料)與DNA經生物素結合而得到的。基板(61)是通過使用(例如)玻璃而製成的。基板(61)是透明的基板、或者通過在其表面上設置金屬層而成為不透明的基板、或者是具有反射性的基板。通過形成標識物(63)，使得其相對於基板(61)的位置能夠通過反射光或透射光而被識別出來。
文檔編號C12M1/00GK1940562SQ200610152289
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月27日 優先權日2005年9月27日
發明者杉山由美子, 田名綱健雄 申請人:橫河電機株式會社