專利名稱：生化檢測(cè)單元及其生化儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種生化檢測(cè)單元；具體而言，本發(fā)明是關(guān)于一種具有光導(dǎo)材料的生化檢測(cè)單元。
背景技術(shù)：
生物晶片，廣義地說(shuō)，是指在玻璃、硅片、塑膠等材質(zhì)上，利用微電子、微機(jī)械等工業(yè)技術(shù)來(lái)制成應(yīng)用于生物化學(xué)分析的產(chǎn)品，其作用對(duì)象可以為基因、蛋白質(zhì)、細(xì)胞組織或環(huán)境中任何可分離而得的化合物。生物晶片技術(shù)的主要特點(diǎn)是其分析可信度及精確性高、分析速度快，所使用的樣品及試劑少，可獲得整體性(平行化)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。生物晶片的概念起源于二十世紀(jì)80年代后期，歐美許多研究單位體認(rèn)到結(jié)合微電子、微機(jī)械、生命科學(xué)和生物訊息等的綜合產(chǎn)物一生物晶片，其發(fā)展和應(yīng)用必將為二十一世紀(jì)帶來(lái)一場(chǎng)生物技術(shù)革命?？傮w來(lái)說(shuō)，生物晶片研究在國(guó)際上仍屬于初期發(fā)展階段，但已有許多重大成果，如基因晶片(Genechip，DNAchip or Microarray)、蛋白質(zhì)晶片 (protein chip)、微流體晶片(Microfluidics)及實(shí)驗(yàn)室晶片(Lab-on-a-chip)。其中以基因晶片發(fā)展較為成熟，目前研究發(fā)展或生技產(chǎn)業(yè)所指的生物晶片大都是指基因晶片。基因晶片依DNA樣品制備的方式不同又可分為二種。第一種是Affymetrix公司研發(fā)出的光學(xué)微影法(photolithography)與化學(xué)合成法相結(jié)合的光引導(dǎo)原位合成法 (light-directed synthesis)。第二種是Manford大學(xué)所使用的接觸式點(diǎn)樣法，是利用預(yù)先合成好的DNA以機(jī)器手臂快速、高密度的固定到玻璃片上，這種高密度整齊排列的晶片， 很多人稱它為微陣列技術(shù)(Microarray)，這正是目前最熱門的產(chǎn)業(yè)?！皣?guó)際標(biāo)準(zhǔn)”的基因微點(diǎn)陣技術(shù)是將探針O^robe)，通常是將數(shù)千或數(shù)萬(wàn)個(gè)DNA或 cDNA，以高密度點(diǎn)陣固定在經(jīng)表面化學(xué)涂布處理過(guò)的玻璃載體表面上，而受測(cè)的樣品則是 cDNA標(biāo)的核酸(target)。再將玻璃片與樣品進(jìn)行雜交試驗(yàn)(Hybridization)。由于DNA為雙股螺旋結(jié)構(gòu)具有互補(bǔ)的專一特性，就如同拉煉般的性質(zhì)，樣本中的標(biāo)的核酸，會(huì)雜交固定在cDNA微點(diǎn)陣玻璃上含有互補(bǔ)的核酸序列的探針的點(diǎn)；再經(jīng)過(guò)清洗將沒(méi)有雜交的樣本核酸去掉，就可以記錄下有雜交反應(yīng)的點(diǎn)的位置，之后再由探針(probe)上的標(biāo)幟物(例如 螢光、放射物質(zhì)、酵素呈色等)進(jìn)行電腦掃描以及資料分析。由于一片生物晶片上含有上千至萬(wàn)的基因樣點(diǎn)，因此標(biāo)幟物所產(chǎn)生的顏色形式 (pattern)，需要適當(dāng)?shù)赜涗洸⒆屑?xì)比對(duì)，而于顏色形式可能會(huì)隨反應(yīng)時(shí)間改變，因此。顏色的比對(duì)以及反應(yīng)樣點(diǎn)的判斷就變成很大的挑戰(zhàn)。有鑒于此，本發(fā)明人為了改善并解決上述缺點(diǎn)，而深思研究并配合學(xué)術(shù)理論的運(yùn)作，而提出一種設(shè)計(jì)合理且有效改善上述缺點(diǎn)的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的在于提供一種生化檢測(cè)單元，通過(guò)光導(dǎo)材料與受體的整合，進(jìn)而當(dāng)檢體粘附于受體時(shí)，光導(dǎo)材料板的照度將受到檢體遮蔽而改變，由于照度改變，電阻感測(cè)元件則可感測(cè)光導(dǎo)材料板的光導(dǎo)材料的電阻值改變，因此可精密地感測(cè)檢體粘附于特定受體，正是如此本發(fā)明可避免因顏色比對(duì)誤差的缺點(diǎn)。本發(fā)明的另一目的在于提供一種釋放第一親合劑的生化儀器，通過(guò)第一親合劑反應(yīng)端及粘附端的特性，而使第一親合劑能專一地粘附已粘附檢體的受體，進(jìn)而避免偽陽(yáng)性反應(yīng)(False Positive Reaction)。本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有定量功能的生化儀器，通過(guò)主流道、分流道及分離單元的設(shè)置，可適當(dāng)?shù)貙z體分散于不同反應(yīng)區(qū)域，以避免檢體特別集中于某些反
胃/fe^lt包禾口β ^ (Oversaturation)。本發(fā)明提供一種用來(lái)檢測(cè)檢體的生化檢測(cè)單元，其包含光導(dǎo)材料板、受體及電阻感測(cè)元件。受體設(shè)置于光導(dǎo)材料板上，并包含親合力端，其可供與檢體專一地粘附，親合力端與光導(dǎo)材料板之間含有一定距離。換言之，親合力端并不與光導(dǎo)材料板直接連接。本發(fā)明的電阻感測(cè)元件，是與光導(dǎo)材料板電耦合，因此可感測(cè)到因受體粘附檢體所導(dǎo)致的光導(dǎo)材料板上照度的改變，由于照度改變將影響光導(dǎo)材料的電阻值改變，因此電阻感測(cè)元件可供感測(cè)光導(dǎo)材料板的電阻值改變。


圖IA顯示為生化檢測(cè)單元的示意圖IB顯示為生化檢測(cè)單元反應(yīng)的示意圖2Α顯示為生化儀器的反應(yīng)示意圖2Β顯示為生化儀器反應(yīng)實(shí)施例的示意圖3顯示為生化儀器反應(yīng)變化實(shí)施例的示意圖4顯示為生化儀器反應(yīng)其它實(shí)施例的示意圖5Α顯示為生化儀器避免偽陽(yáng)性實(shí)施例的示意圖5Β顯示為生化儀器避免偽陽(yáng)性其它實(shí)施例的示意圖
圖6Α顯示為生化檢測(cè)單元的遮蔽實(shí)施例的示意圖6Β顯示為生化檢測(cè)單元的遮蔽變化實(shí)施例的示意圖
圖7Α顯示為生物晶片的示意圖7Β顯示為生物晶片Z軸實(shí)施例一的示意圖7C顯示為生物晶片Z軸實(shí)施例二的示意圖7D顯示為生物晶片Z軸實(shí)施例三的示意圖7Ε顯示為生物晶片X-Y軸實(shí)施例一的示意圖7F顯示為生物晶片X-Y軸實(shí)施例二的示意圖8顯示為生化檢測(cè)單元變色實(shí)施例的示意圖9Α為生化儀器分離單元實(shí)施例一的示意圖9Β為生化儀器分離單元實(shí)施例二的示意圖9C為生化儀器分離單元實(shí)施例三的示意圖。
主要元件符號(hào)說(shuō)明
1生化檢測(cè)單元 60釋放單元
15反應(yīng)空間 601第一容置空間
17閉合蓋 603第二容置空間
2生化儀器605第三容置空間
20檢體2570第一親合劑
21表位701黏附端、第一黏附端
26主流道702反應(yīng)端
261 開(kāi)口702'螢光反應(yīng)端、第一螢光反應(yīng)
27分流道端
28分離單元30704酵素
30光導(dǎo)材料板71第二親合劑
35反應(yīng)劑711第二黏附端
40電阻感測(cè)元件712第二螢光反應(yīng)端
41電阻改變訊號(hào)80發(fā)光反應(yīng)劑
50受體3590外光源
51親合力端χ第一波長(zhǎng)范圍的螢光
511遮蔽區(qū)y第二波長(zhǎng)范圍的螢光
52接合端
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的生化檢測(cè)單元可用來(lái)偵測(cè)的檢體包含胺基酸單體、胺基酸片段、胺基酸聚合物、蛋白質(zhì)、有機(jī)化合物、無(wú)機(jī)化合物、金屬化合物(包含氧化物、硫化物、硝基化合物)、金屬合金、有機(jī)聚合物單體以及各種有機(jī)聚合物。如圖IA所示的實(shí)施例中，本發(fā)明用來(lái)檢測(cè)檢體20的生化檢測(cè)單元1，其包含光導(dǎo)材料板30、受體50及電阻感測(cè)元件40。受體50如圖IA所示，較佳設(shè)置于光導(dǎo)材料板30 上，受體50較佳為免疫球蛋白，然而在其它實(shí)施例中，受體50亦可為其他胺基酸片段，如具有專一性粘附于檢體20的胺基酸片段。如圖IA所示的實(shí)施例中，受體50包含親合力端51 及接合端52，親合力端51可供與檢體20專一地粘附，此處所言的“專一地粘附”是指親合力端51胺基酸片段能通過(guò)氫鍵、凡德瓦力等分子與分子之間的親合力粘附。圖IA所示的實(shí)施例中，接合端52較佳為免疫球蛋白的Fc區(qū)域，接合端52較佳是以化學(xué)鍵結(jié)的方式連接于光導(dǎo)材料板30 ；然而在其它實(shí)施例(圖未示)中，接合端52與光導(dǎo)材料板30之間的連接關(guān)系亦可通過(guò)氫鍵、凡德瓦力等分子與分子之間的親合力連接。因此，親合力端51與光導(dǎo)材料板30之間含有距離，此距離將因受體50的結(jié)構(gòu)與大小而有差異，距離較佳為0. 1 μ m 至0. Icm之間，更佳為Iym至Imm之間、ΙΟμπι至ΙΟΟμπι之間。如圖IA的實(shí)施例所示，生化檢測(cè)單元1包含電阻感測(cè)元件40，電阻感測(cè)元件40與光導(dǎo)材料板30電耦合，供感測(cè)光導(dǎo)材料30的電阻值改變。電阻感測(cè)元件40較佳為三用電表或其他可供測(cè)量電阻值改變的儀器或裝置。如圖IB所示的實(shí)施例中，受體50可設(shè)計(jì)成與檢體20具有專一地粘附的親合力， 此時(shí)受體50可設(shè)計(jì)因親合粘附檢體20而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)改變(conformational change)，而減弱接合端52與光導(dǎo)材料板30之間的親合力，由于親合力減弱將使接合端52容易與光導(dǎo)材料板30分離，待受體50與檢體20 —同與光導(dǎo)材料板30分離時(shí)，光導(dǎo)材料板30因受光面積增加，因而讓電阻感測(cè)元件40感測(cè)光導(dǎo)材料30的電阻值改變。此處的電阻值改變可依不同的光導(dǎo)材料30，設(shè)計(jì)成因光照度增加而導(dǎo)致不同光導(dǎo)材料的電阻值下降或上升，進(jìn)而使電阻感測(cè)元件40產(chǎn)生電阻改變訊號(hào)41。換言之，電阻改變訊號(hào)41是指電阻值的改變，而非單指電阻值的下降或上升。本發(fā)明的光導(dǎo)材料(photoconductor)定義為能夠把電磁輻射轉(zhuǎn)化為電流的物質(zhì)，電磁輻射通常指紫外光、可見(jiàn)光及紅外光。一般說(shuō)來(lái)這類物質(zhì)帶靜電后，受特別波長(zhǎng)的光照射后就能將靜電轉(zhuǎn)化成電流。換言之，這些物質(zhì)在暗中一定是良好的絕緣體，受光后馬上變成良好的導(dǎo)體。本發(fā)明的光導(dǎo)材料板30的光導(dǎo)材料主要可分為有機(jī)光導(dǎo)材料及無(wú)機(jī)光導(dǎo)材料。有機(jī)光導(dǎo)材料是選自聚乙烯咔唑、酞菁絡(luò)合物、偶氮化合物、斯夸啉化合物及上述物質(zhì)的混合物。而無(wú)機(jī)光導(dǎo)材料是選自硒、硒碲合金、硫化鎘、氧化鋅、硫化鉛、銻化銦及上述物質(zhì)的混合物。本發(fā)明的光導(dǎo)材料板30可由純有機(jī)光導(dǎo)材料、純無(wú)機(jī)光導(dǎo)材料或有機(jī)無(wú)機(jī)混合的光導(dǎo)材料所構(gòu)成。此外，有機(jī)無(wú)機(jī)混合光導(dǎo)材料的混合方式包含但不限于層迭、 混合結(jié)晶、涂布及化學(xué)氣相沉積等方式。如圖2A所示的實(shí)施例中，應(yīng)用生化檢測(cè)單元的生化儀器2較佳包含釋放單元60。 在此實(shí)施例中，釋放單元60包含第一容置空間601及第二容置空間603，釋放單元60并不限于只包含兩個(gè)容置空間，亦可只包含一個(gè)容置空間或一個(gè)以上的容置空間，例如只含有一個(gè)容置空間時(shí)，單一容置空間即可容置不同的物質(zhì)以供反應(yīng)。在此實(shí)施例中，釋放單元60 較佳為可控制的試劑輸入裝置，此裝置可用生化儀器2內(nèi)建的晶片控制其所包含的容置空間，控制的具體方式如控制開(kāi)啟容置空間的時(shí)間、釋放容置空間內(nèi)容物的方式，以及分別開(kāi)啟各個(gè)容置空間的順序。如圖2A所示的實(shí)施例中，第一容置空間601容置第一親合劑70， 第二容置空間603則容置發(fā)光反應(yīng)劑80。第一親合劑70包含黏附端701及反應(yīng)端702。 在較佳實(shí)施例中，第一親合劑70是為另一株抗體，此抗體較佳能專一地粘附于受體50的抗體。然而在其它實(shí)施例中，第一親合劑70不必然為抗體，亦可為與受體50具有專一性親合力的胺基酸序列或蛋白質(zhì)。在此實(shí)施例中，容置空間較佳為試劑輸入裝置所內(nèi)含的空腔；然而在其它實(shí)施例(圖未示)中，釋放單元60是為可控制釋放時(shí)間的膠囊，而第一容置空間 601及第二容置空間603可分別為釋放單元60大膠囊內(nèi)所包含的具有相同或不同溶解時(shí)間的微小膠囊。在此膠囊的實(shí)施例中，釋放單元60亦具有同樣的上述控制方式，控制具體方式如控制開(kāi)啟容置空間的時(shí)間、釋放容置空間內(nèi)容物的方式，以及分別開(kāi)啟各個(gè)容置空間的順序。如圖2A的實(shí)施例所示，第一親合劑70的黏附端701可專一地粘附于已粘附檢體 20的親合力端51。因此第一親合劑70可避免與受體50，因非專一性的結(jié)合，而使本發(fā)明的生化檢測(cè)單元1感測(cè)光導(dǎo)材料板30的光導(dǎo)材料電阻值改變，進(jìn)而避免定性測(cè)量時(shí)的偽陽(yáng)性(False Positive)反應(yīng)。此外，為了避免第一親合劑70與受體50非專一性的結(jié)合產(chǎn)生偽陽(yáng)性反應(yīng)，如圖2B的實(shí)施例所示，發(fā)光反應(yīng)劑80 (如2，2 ‘ -azino-bis (3-ethylbenzt hiazoline-6-sulphonic acid)或 3，3，，5，5，-Tetramethyl benzidine)可與第一親合齊Ll 70的反應(yīng)端702末端的酵素704(如過(guò)氧化酶peroxidase)反應(yīng)后發(fā)出特定波長(zhǎng)范圍的螢光，此反應(yīng)亦稱為酵素免疫分析法(ELISA)。在此實(shí)施例中，螢光所發(fā)出的波長(zhǎng)范圍較佳是選自620 750nm、495 570nm及358 461nm ；然而在其它實(shí)施例中，最佳是選自575 900nm、470 610nm、300 480nm。當(dāng)上述螢光照射至光導(dǎo)材料板30后，配合適當(dāng)?shù)墓鈱?dǎo)材料以及電阻感測(cè)元件40，即可通過(guò)電阻改變訊號(hào)41而偵測(cè)到檢體20確實(shí)粘附于受體50 的親合力端51。換言之，檢體20粘附受體50后，通過(guò)發(fā)光反應(yīng)劑80與酵素704反應(yīng)所發(fā)出的螢光，可激發(fā)光導(dǎo)材料板30而改變光導(dǎo)材料的電阻值。由于檢體20 —般是由流體所攜帶，流體的范圍包含但不限于空氣、液體及半固體(膠體)。由于流體除了可將檢體20攜帶至受體50，亦可將無(wú)粘附的第一親合劑70攜出。如圖3所示的實(shí)施例中，應(yīng)用生化檢測(cè)單元的生化儀器2進(jìn)一步包含釋放單元60， 此實(shí)施例的釋放單元60包含第一容置空間601，在此實(shí)施例中為單一容置空間。第一容置空間601容置第一親合劑70，釋放單元60可控制第一容置空間601而釋放出至少一第一親合劑70，第一親合劑70包含黏附端701及反應(yīng)端702。在此實(shí)施例中，粘附端701粘附于已粘附檢體20的親合力端51。與前述實(shí)施例不同處在于，第一親合劑70所包含的反應(yīng)端702 是自發(fā)出特定波長(zhǎng)范圍的光波。具體而言，此原理為放射免疫分析(radioimmunoassay)。在此實(shí)施例中，反應(yīng)端702較佳是用合并同位素(如UC、14C、131I)的胺基酸為單元；然而在其它實(shí)施例中，粘附端701亦可設(shè)計(jì)為粘附特定同位素(如12C、14C、131I)的胺基酸序列，因此反應(yīng)端702此時(shí)為同位素物質(zhì)。在此實(shí)施例中，若反應(yīng)端702為同位素時(shí)，其所自發(fā)出的光波包含但不限于α、β或γ射線。在其它實(shí)施例中，反應(yīng)端702亦可為自發(fā)光的螢光蛋白， 在此實(shí)施例中，反應(yīng)端702所發(fā)出的特定波長(zhǎng)范圍較佳是選自620 750nm、495 570nm及 358 461nm ；然而在其它實(shí)施例中，最佳是選自575 900nm、470 610nm、300 480nm。 如圖3所示的實(shí)施例中，當(dāng)反應(yīng)端702所自發(fā)出的射線輻射至光導(dǎo)材料板30時(shí)，電阻感測(cè)元件40可感應(yīng)光導(dǎo)材料受射線所激發(fā)而改變的電阻值，進(jìn)而產(chǎn)生電阻改變訊號(hào)41。如圖4所示的實(shí)施例中，應(yīng)用生化檢測(cè)單元的生化儀器2進(jìn)一步包含釋放單元60 及外光源90，釋放單元60釋出至少一第一親合劑70，第一親合劑70包含黏附端701及螢光反應(yīng)端702’。黏附端701粘附于已粘附檢體20的親合力端51。與前述實(shí)施例不同處在于，螢光反應(yīng)端702’受到外光源90光照后，螢光反應(yīng)端702’可發(fā)出特定波長(zhǎng)范圍的螢光， 此螢光可激發(fā)光導(dǎo)材料板30而改變光導(dǎo)材料板30的電阻值。在此實(shí)施例中，外光源90包含但不限于鐳射、白光及其它單色光源。此外，螢光反應(yīng)端702’可設(shè)計(jì)成發(fā)出不同波長(zhǎng)范圍的螢光蛋白(如綠色螢光蛋白GFP、紅色螢光蛋白HcRed、黃色螢光蛋白^^ellow等)，螢光反應(yīng)端702，所發(fā)出光波的特定波長(zhǎng)范圍較佳是選自620 750nm、495 570nm及358 461nm ；然而在其它實(shí)施例中，最佳是選自575 900nm、470 610nm、300 480nm。通過(guò)搭配設(shè)計(jì)適合的光導(dǎo)材料，光導(dǎo)材料板30可受螢光所激發(fā)而改變電阻值，因此電阻感測(cè)元件40可感應(yīng)而產(chǎn)生電阻改變訊號(hào)41。在定性分析中，偽陽(yáng)性反應(yīng)常會(huì)造成檢測(cè)結(jié)果的誤判，為了減少偽陽(yáng)性反應(yīng)的發(fā)生。如圖5A的實(shí)施例所示，應(yīng)用生化檢測(cè)單元的生化儀器2的釋放單元60包含第一容置空間601及第二容置空間603。第一容置空間601容置第一親合劑70，第一親合劑70包含第一黏附端701與第一螢光反應(yīng)端702’。第二容置空間603容置第二親合劑71，第二親合劑71包含第二黏附端711與第二螢光反應(yīng)端712。第一黏附端701專一性地粘附于已粘附檢體20的親合力端51，第二黏附端711專一性地粘附遮蔽區(qū)511，遮蔽區(qū)511定義為檢體 20粘附親合力端51時(shí)所覆蓋的受體50部分。在此實(shí)施例中，應(yīng)用生化檢測(cè)單元的生化儀器2另包含外光源90，外光源90所發(fā)出的光的波長(zhǎng)范圍如前所述。當(dāng)?shù)诙H合劑71黏附遮蔽區(qū)511后，受到外光源90所發(fā)出的光線照射至第二螢光反應(yīng)端712時(shí)，第二螢光反應(yīng)端712將發(fā)散出第一波長(zhǎng)范圍的螢光X，由于相鄰的生化檢測(cè)單元1中，第一親合劑70的第一黏附端701粘附于已粘附檢體20的親合力端51后，由于第一粘附端701連接于螢光反應(yīng)端702’，此螢光反應(yīng)端702’受到第一波長(zhǎng)范圍的螢光χ激發(fā)后，將發(fā)出第二波長(zhǎng)范圍的螢光y，進(jìn)而激發(fā)光導(dǎo)材并改變光導(dǎo)材料板30的電阻值，因而產(chǎn)生電阻改變訊號(hào)41。由于相鄰兩個(gè)生化檢測(cè)單元1只有其中之一會(huì)產(chǎn)生電阻改變訊號(hào)41，因此可藉此排除相鄰兩個(gè)生化檢測(cè)單元1皆有產(chǎn)生電阻改變訊號(hào)41的偽陽(yáng)性反應(yīng)。由于受體50的親合力端51與光導(dǎo)材料板30的距離會(huì)影響第二波長(zhǎng)范圍螢光y照射于第二親合劑71所連接的光導(dǎo)材料板30的照度。因此在微弱的照度之下，第二親合劑71所接合的生化檢測(cè)單元1并不會(huì)產(chǎn)生電阻改變訊號(hào)41 ；此外，在其它實(shí)施例(圖未示)中，亦可在相鄰的生化檢測(cè)單元1之間設(shè)置能過(guò)濾第二波長(zhǎng)范圍螢光1的偏光片，使第二波長(zhǎng)范圍的螢光1只能于第一親合劑70 所接合的生化檢測(cè)單元1中產(chǎn)生反應(yīng)。在此設(shè)計(jì)中，即可排除相鄰兩個(gè)生化檢測(cè)單元1皆有產(chǎn)生電阻改變訊號(hào)41的偽陽(yáng)性反應(yīng)。在此實(shí)施例中，第一波長(zhǎng)范圍與第二波長(zhǎng)范圍的螢光較佳是選自620 750nm、495 570nm及358 461nm ；然而在其它實(shí)施例中，最佳是選自 575 900nm、470 610nm、300 480nm，但第一波長(zhǎng)范圍不重迭于第二波長(zhǎng)范圍。舉例而言，若螢光χ的第一波長(zhǎng)范圍為620 750nm時(shí)，螢光y的第二波長(zhǎng)范圍則可設(shè)計(jì)為495 570nm 或；358 461nm。如圖5B所示的變化實(shí)施例中，應(yīng)用生化檢測(cè)單元的生化儀器2的釋放單元60包含第一容置空間601、第二容置空間603及第三容置空間605。第一容置空間601包含第一親合劑70，第二容置空間603容置第二親合劑71，而第三容置空間605包含至少一發(fā)光反應(yīng)劑80。當(dāng)?shù)谝挥H合劑70與第二親合劑71，如前述實(shí)施例中粘附于生化檢測(cè)單元1后，釋放單元60所釋放至少一發(fā)光反應(yīng)劑80將逐漸擴(kuò)散而與第二螢光反應(yīng)端712作用后，發(fā)出第一波長(zhǎng)范圍的螢光X，而第一波長(zhǎng)范圍螢光χ可進(jìn)一步激發(fā)第一螢光反應(yīng)端702’而發(fā)出第二波長(zhǎng)范圍的螢光y。在此實(shí)施例中，即可排除相鄰兩個(gè)生化檢測(cè)單元1皆有產(chǎn)生電阻改變訊號(hào)41的偽陽(yáng)性反應(yīng)，不過(guò)此實(shí)施例是以發(fā)光反應(yīng)劑80提供螢光相互激發(fā)的來(lái)源，而不以外光源90的方式提供螢光相互激發(fā)的來(lái)源。如圖5B所示的變化實(shí)施例中，第一波長(zhǎng)范圍與第二波長(zhǎng)范圍的螢光較佳是選自620 750nm、495 570nm及358 461nm ；然而在其它實(shí)施例中，最佳是選自575 900nm、470 610nm、300 480nm，但第一波長(zhǎng)范圍不重迭于第二波長(zhǎng)范圍。如圖6A所示的實(shí)施例中，一種用來(lái)檢測(cè)檢體20的生化檢測(cè)單元1包含外光源90、 光導(dǎo)材料板30、受體50及電阻感測(cè)元件40。外光源90照射于受體50、光導(dǎo)材料板30，在此實(shí)施例中，受體50的親合力端51能粘附較大的檢體20，由于檢體20太大或具有較大的覆蓋面積，以致于光線被檢體20遮蔽而產(chǎn)生遮蔽效應(yīng)，使光導(dǎo)材料板30因接收不到光線的照射而無(wú)產(chǎn)生電阻改變訊號(hào)41。在圖6B的實(shí)施例中所示，相鄰的生化檢測(cè)單元1的受體50 的親合力端51所能粘附的檢體20表位(epitope)不同，但由于大型檢體20具有不同的表位21，因此若設(shè)計(jì)能粘附大型檢體20不同表位21的相鄰生化檢測(cè)單元1時(shí)，外光源90的光線將因大型檢體20而產(chǎn)生遮蔽效應(yīng)，進(jìn)而減少圖6A實(shí)施例因非專一性粘附其他非檢體 20物質(zhì)而產(chǎn)生的非專一性遮蔽效應(yīng)，進(jìn)而減少偽陰性(False Negative)反應(yīng)。本發(fā)明的生化檢測(cè)單元1即如上述包含光導(dǎo)材料板30、受體50及電阻感測(cè)元件 40。通過(guò)聚集許多生化檢測(cè)單元1，可形成檢測(cè)晶片或稱之為生物晶片。生物晶片中較佳具有106至1012個(gè)生化檢測(cè)單元1，然而在其他不同的設(shè)計(jì)晶片中，生化檢測(cè)單元1的數(shù)量并不以此為限。在生物晶片的較佳實(shí)施例中，生化檢測(cè)單元1的設(shè)計(jì)并非相同。舉例而言，如圖6B所示的實(shí)施例，相鄰的生化檢測(cè)單元1就不相同。由于生物晶片，如圖7A的實(shí)施例所示，包含復(fù)數(shù)個(gè)生化檢測(cè)單元1。此外，如圖7B所示，若以Z軸而言，每一生化檢測(cè)單元1由上而下可依順序排列，每列生化檢測(cè)單元1之間則存有反應(yīng)空間15可供攜帶檢體20的流體，流體包含空氣、液體及半固體(膠體)，當(dāng)流體將檢體20運(yùn)輸至生化檢測(cè)單元1處時(shí)，受體50將依專一性親合力與檢體20黏附。如圖7C與圖7D所示的實(shí)施例中，生化檢測(cè)單元 1的排列方式亦可有其他方式，如圖7C所示的交錯(cuò)式排列。交錯(cuò)式排列可增加生化檢測(cè)單元1的單位反應(yīng)空間15，同時(shí)亦可盡量避免生化檢測(cè)單元1過(guò)于接近，以至于產(chǎn)生偽陽(yáng)性反應(yīng)。如圖7D所示的閉合式排列可減少生物晶片的體積，易于方便攜帶，由于每一生化檢測(cè)單元1過(guò)于接近，因此需要閉合蓋17的設(shè)置，閉合蓋17較佳設(shè)置于每列生化檢測(cè)單元1的頂部，以防止螢光散射所產(chǎn)生的偽陽(yáng)性反應(yīng)。此外，閉合式排列將造成單位反應(yīng)空間15減少，因此對(duì)于含有大量檢體20的流體或較靈敏的生化檢測(cè)單元1才比較適合。這是由于每單位流體中檢體20數(shù)量不變前提下，單位反應(yīng)空間15減少，生化檢測(cè)單元1與檢體20的碰撞機(jī)率則減少，為了產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膫蓽y(cè)結(jié)果，則需要增加每單位流體中檢體20的數(shù)量。此外，如圖7E與圖7F的實(shí)施例所示，生化檢測(cè)單元1的排列，以X-Y軸而言，光導(dǎo)材料板30并不必然如圖7F所示，由相同材質(zhì)的光導(dǎo)材料板30所構(gòu)成而排列，如圖7E的實(shí)施例所示，亦可由相異光導(dǎo)材料的光導(dǎo)材料板30交互排列。如圖7E所示的相異交互排列方式可進(jìn)一步避免螢光散射時(shí)所產(chǎn)生的偽陽(yáng)性反應(yīng)。這是由于散射的螢光頻率并不能對(duì)不同的光導(dǎo)材料板30進(jìn)行激發(fā)，而且散射螢光對(duì)于每片光導(dǎo)材料板30的照度不同，太遠(yuǎn)的光導(dǎo)材料板30即使可受該螢光頻率激發(fā)，但由于照度不足，也無(wú)法使電阻感測(cè)元件40產(chǎn)生感應(yīng)。如圖8所示，用來(lái)檢測(cè)檢體20的生化檢測(cè)單元1包含外光源90、光導(dǎo)材料板30、 反應(yīng)劑35以及電阻感測(cè)元件40。反應(yīng)劑35是設(shè)置于光導(dǎo)材料板30上，待檢體20接觸反應(yīng)劑35時(shí)，反應(yīng)劑35則會(huì)產(chǎn)生化學(xué)變化而變色，由于變色后的反應(yīng)劑35會(huì)影響外光源90 所投射的光線照度，因此將減弱外光源照射于光導(dǎo)材料板30的照度。由于照度改變，電阻感測(cè)元件40藉與光導(dǎo)材料板30電耦合而產(chǎn)生電阻改變訊號(hào)41。在實(shí)施例中，由于反應(yīng)劑 35直接設(shè)置于光導(dǎo)材料板30上，因此反應(yīng)劑35亦可視為一種受體50，雖然反應(yīng)劑35在此實(shí)施例中對(duì)于檢體20 —般具有專一性，但在其它實(shí)施例中，反應(yīng)劑35卻對(duì)于檢體20具有反應(yīng)性但不必然具有專一性。這是由于反應(yīng)劑35可設(shè)計(jì)成與特定化合物反應(yīng)，或是設(shè)計(jì)成與特定官能基反應(yīng)，因此反應(yīng)劑35可偵測(cè)單一化合物，亦可偵測(cè)特定衍生物。如圖9A所示的實(shí)施例中，應(yīng)用生化檢測(cè)單元的生化儀器2進(jìn)一步包含主流道26、 至少一分流道27以及分離單元觀。分流道27連通主流道沈于開(kāi)口沈1。在此實(shí)施例中， 光導(dǎo)材料板30設(shè)置于分流道27的末端；然而在其它實(shí)施例(圖未示)中，光導(dǎo)材料板30 設(shè)置于分流道27或主流道沈中。由于生化儀器2具有分離單元觀設(shè)置于開(kāi)口，可選擇地允許檢體20進(jìn)入分流道沈。因此，若檢體20的濃度過(guò)高而可能造成過(guò)飽和時(shí)，分離單元28可選擇地使檢體20無(wú)法進(jìn)入分流道26，因此檢體20與生化檢測(cè)單元1反應(yīng)并不會(huì)產(chǎn)生過(guò)飽和，而使應(yīng)用生化檢測(cè)單元的生化儀器2可達(dá)成分析定量的效果。如圖9A所示的實(shí)施例中，分離單元28為閥門，閥門28電訊號(hào)連接電阻感測(cè)元件40，當(dāng)分流道27末端的生化檢測(cè)單元1與檢體20的粘附反應(yīng)或變色反應(yīng)已經(jīng)趨于飽和時(shí)，電阻感測(cè)元件40將感測(cè)電阻值改變超過(guò)預(yù)定值時(shí)，電阻感測(cè)元件40將輸出控制訊號(hào)至閥門觀后，使閥門觀關(guān)閉開(kāi)口沈1。因此，本發(fā)明的閥門觀的設(shè)計(jì)能避免檢體20與生化檢測(cè)單元1產(chǎn)生過(guò)飽和的反應(yīng)，因而可達(dá)成本發(fā)明的分析定量的效果。如圖9B所示的實(shí)施例中，應(yīng)用生化檢測(cè)單元的生化儀器2包含主流道沈以及復(fù)數(shù)個(gè)分流道27如NpN2. ..Nn0每一分流道27與主流道沈的連接處為開(kāi)口沈1，在此實(shí)施例中，位于開(kāi)口 261處較佳設(shè)置分離單元觀，分離單元28可為電極組，電極組28將產(chǎn)生介電泳力(dielectrophoretic force)，由電極組28所產(chǎn)生的介電泳力能運(yùn)用來(lái)篩選適當(dāng)?shù)臋z體20進(jìn)入分流道27，因此介電泳力可選擇地允許檢體20進(jìn)入分流道27，并到達(dá)分流道27 末端而與生化檢測(cè)單元1反應(yīng)。然而在其它實(shí)施例中，分離單元觀亦可為光學(xué)夾(optical tweezer)，光學(xué)夾觀分離不同檢體20。本發(fā)明可善用光學(xué)夾觀的技術(shù)方式，選擇性地允許檢體20進(jìn)入分流道27，進(jìn)而避免檢體20與生化檢測(cè)單元1的過(guò)飽和反應(yīng)。如圖9C所示的實(shí)施例中，應(yīng)用生化檢測(cè)單元的生化儀器2的主流道沈與分流道 27之間的連接為開(kāi)口沈1。在此實(shí)施例中，分離單元觀為設(shè)置于開(kāi)口 261處的半透膜，半透膜28可選擇性地通透不同大小的檢體20，且會(huì)因?yàn)闄z體20的滲透壓影響檢體20于分流道27內(nèi)的濃度，因此分流道27內(nèi)的檢體20濃度將達(dá)成一定平衡，而不至于使檢體20與生化檢測(cè)單元1產(chǎn)生過(guò)飽和反應(yīng)。而可達(dá)成本發(fā)明的分析定量的效果。本發(fā)明已由上述相關(guān)實(shí)施例加以描述，然而上述實(shí)施例僅為實(shí)施本發(fā)明的范例。 必需指出的是，已披露的實(shí)施例并未限制本發(fā)明的范圍。相反地，包含于申請(qǐng)專利范圍的精神及范圍的修改及均等設(shè)置均包含于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用來(lái)檢測(cè)一檢體的生化檢測(cè)單元，包含一光導(dǎo)材料板；一受體，設(shè)置于該光導(dǎo)材料板上，該受體包含一親合力端，該親合力端供與該檢體專一地粘附；以及一電阻感測(cè)元件，與該光導(dǎo)材料板電耦合，供感測(cè)該光導(dǎo)材料板的電阻值改變。
2.一種應(yīng)用如請(qǐng)求項(xiàng)1所述的生化檢測(cè)單元的生化儀器，進(jìn)一步包含一釋放單元，該釋放單元釋出至少一第一親合劑，該第一親合劑包含一粘附端，該粘附端粘附于已粘附該檢體的該親合力端，其中該釋放單元進(jìn)一步釋放至少一發(fā)光反應(yīng)劑，該第一親合劑另包含一反應(yīng)端，該發(fā)光反應(yīng)劑與該反應(yīng)端作用后，發(fā)出一特定波長(zhǎng)范圍的一螢光，該螢光激發(fā)該光導(dǎo)材料板而改變?cè)摴鈱?dǎo)材料板的該電阻值。
3.一種應(yīng)用如請(qǐng)求項(xiàng)1所述的生化檢測(cè)單元的生化儀器，進(jìn)一步包含一釋放單元，該釋放單元釋出至少一第一親合劑，該第一親合劑包含一粘附端，該粘附端粘附于已粘附該檢體的該親合力端，其中該第一親合劑另包含一反應(yīng)端，自發(fā)出一特定波長(zhǎng)范圍的光波，該光波激發(fā)該光導(dǎo)材料板而改變?cè)摴鈱?dǎo)材料板的該電阻值。
4.一種應(yīng)用如請(qǐng)求項(xiàng)1所述的生化檢測(cè)單元的生化儀器，進(jìn)一步包含一釋放單元及一外光源，該釋放單元釋出至少一第一親合劑，該第一親合劑包含一粘附端，該粘附端粘附于已粘附該檢體的該親合力端，其中該第一親合劑另包含一第一螢光反應(yīng)端，該第一螢光反應(yīng)端受到該外光源光照后，發(fā)出一特定波長(zhǎng)范圍的一螢光，該螢光激發(fā)該光導(dǎo)材料板而改變?cè)摴鈱?dǎo)材料板的該電阻值。
5.一種應(yīng)用如請(qǐng)求項(xiàng)1所述的生化檢測(cè)單元的生化儀器，進(jìn)一步包含一釋放單元，該釋放單元釋出一第一親合劑及第二親合劑，該第一親合劑包含一第一粘附端與一第一螢光反應(yīng)端，該第二親合劑包含一第二粘附端與一第二螢光反應(yīng)端，該第一粘附端專一性地粘附于已粘附該檢體的該親合力端，該檢體粘附該親合力端時(shí)所覆蓋的該受體部分為一遮蔽區(qū)，該第二粘附端專一性地粘附于該遮蔽區(qū)，其中該釋放單元進(jìn)一步釋放至少一發(fā)光反應(yīng)劑，該發(fā)光反應(yīng)劑與該第二螢光反應(yīng)端作用后，發(fā)出一第一波長(zhǎng)范圍的螢光，該第一波長(zhǎng)范圍的螢光激發(fā)該第一螢光反應(yīng)端而產(chǎn)生一第二波長(zhǎng)范圍的螢光進(jìn)而激發(fā)該光導(dǎo)材料板而改變?cè)摴鈱?dǎo)材料板的該電阻值。
6.如請(qǐng)求項(xiàng)2、3、4或5所述的生化儀器，其中該第一波長(zhǎng)范圍或該第二波長(zhǎng)范圍或該特定波長(zhǎng)范圍是選自620 750nm、495 570nm及358 461nm，該第一波長(zhǎng)范圍不重迭于該第二波長(zhǎng)范圍。
7.一種用來(lái)檢測(cè)一檢體的生化檢測(cè)單元，包含一外光源；一光導(dǎo)材料板，該外光源照射于該光導(dǎo)材料板；一反應(yīng)劑，設(shè)置于該光導(dǎo)材料板上，待該檢體接觸該反應(yīng)劑時(shí)，該反應(yīng)劑變色而減弱該外光源照射于該光導(dǎo)材料板的照度；以及一電阻感測(cè)元件，與該光導(dǎo)材料板電耦合，供感測(cè)因該光導(dǎo)材料板照度改變所產(chǎn)生的電阻值改變。
8.一種應(yīng)用如請(qǐng)求項(xiàng)1或7所述的生化檢測(cè)單元的生化儀器，進(jìn)一步包含一主流道；至少一分流道，連通該主流道于一開(kāi)口，該光導(dǎo)材料板設(shè)置于該主流道或該分流道；以及一分離單元，設(shè)置于該開(kāi)口，可選擇地允許該檢體進(jìn)入該分流道。
9.如請(qǐng)求項(xiàng)8所述的生化儀器，其中該分離單元包含一半透膜。
10.如請(qǐng)求項(xiàng)8所述的生化儀器，其中該分離單元包含一閥門，該閥門電訊號(hào)連接該電阻感測(cè)元件，當(dāng)該電阻感測(cè)元件感測(cè)該電阻值改變超過(guò)預(yù)定值時(shí)，該電阻感測(cè)元件輸出一控制訊號(hào)至該閥門后，該閥門關(guān)閉該開(kāi)口。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種用來(lái)檢測(cè)檢體的生化檢測(cè)單元，其包含光導(dǎo)材料板、受體及電阻感測(cè)元件。受體專一性地粘附檢體而導(dǎo)致光導(dǎo)材料板受光照度改變，進(jìn)而導(dǎo)致光導(dǎo)材料板的光導(dǎo)材料的電阻值改變。
文檔編號(hào)G01N21/64GK102192902SQ20101013849
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者周忠誠(chéng), 王威 申請(qǐng)人:明達(dá)醫(yī)學(xué)科技股份有限公司, 瑞鼎科技股份有限公司