TWI595223B - Bio-chip carrier - Google Patents
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Description
本創作是關於一種承載生物晶片以進行感測之載具。
生物晶片是指運用分子生物學、分析化學、生化反應等原理，以矽晶片、玻璃、或高分子為基材，結合微積電技術與生物醫學技術設計及製作具有微小化、快速處理能力的生物及醫療用檢測元件，可在微小面積上快速進行大量生化感測或反應，用以執行醫療檢測、環境檢測、食品檢測、新藥開發、基礎研究、軍事防禦、化學合成等用途的精密微小化設備。
生物感測晶片屬於生物晶片中的一個類型，用於一待測物之定性及定量，該待測物可選自蛋白質、細胞、化合物、金屬離子及其組合所組成之群組。該晶片大致包含一基材、分別設置於該基材上的一奈米粒子單元及一感測單元。該基材由可透光的材質所製成，該奈米粒子單元包括多數個相間隔地形成於該基材一表面的金屬奈米粒子，該感測單元包括多數個修飾在該基材上，並位於該等金屬奈米粒子之間且鄰近該等金屬奈米粒子的接收器。當該感測單元的接收器與目標分析物形成專一性接合時，金屬奈米粒子誘發的局部性電磁場會受週遭環境影響而變化，並導致光譜訊號變化，藉此能偵測目標分析物。
生物感測晶片於感測過程需與含待測物之液體接觸、進行專一性鍵結反應、反覆清洗、及最終之乾燥程序，感測結果可透過外部之光譜儀進行讀取。於感測過程和光譜結果讀取時，生物感測晶片應藉由一載具支持。
中華民國新型專利M488629(以下簡稱629案)揭露一種承載生物感測晶片的載具，該載具為有孔元件，有孔元件具有一孔，孔的一端設有一槽，晶片設置於該槽中而位於該孔的一端，含待測物之液體滴注於孔中與晶片表面接觸。629案說明書進一步指出，該可裝卸晶片與該有孔元件的連接方式可為黏接、鉚接、螺接、焊接、嵌接及鉸接，該晶片被固定於該孔的一端。
如上所述，生物感測晶片於感測過程中需經過反覆的清洗，629案所揭之載具於晶片清洗過程中，需先將含待測物之液體從孔中移除，接著，於孔中添加沖洗液，之後，將沖洗液移除。因此629案之載具需要反覆實施數次的液體添加和移除的動作且最終可能有水份殘留於孔，因此適用於不需乾燥條件的光譜偵測，例如酵素連結免疫吸附法測讀儀(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay reader,ELISA reader)，在需要乾燥模式的局部表面電漿共振(localized surface plasmon resonance,LSPR)可能降低判讀靈敏度。
本創作提出一種生物晶片載具，本創作載具以一次性的沖洗動作改進了先前技術之載具在清洗過程中需反覆添加液體和移除液體的複雜性；另一方面，本創作載具可透過乾燥程序使晶片獲得充份的乾燥，較先
前技術之載具更適用於乾燥模式之光譜檢測。
本創作之生物晶片載具，包括：一載具本體；一貫通該載具本體上、下表面之通孔；一成型於該通孔內部之環形側壁，該環形側壁與該通孔內壁具有一間距，該環形側壁的外壁與該通孔之內壁以一連接部連接，該連接部保持該間距之暢通據以形成一液體流通部；該環形側壁之內為一光路通道；一晶片承載部，位於該光路通道之環形側壁的一端；該晶片承載部的高度低於該載具本體的上表面；該晶片承載部至該本體上表面之間為一容載空間；該晶片承載部上設置一生物感測晶片(以下簡稱晶片)。
生物感測晶片於感測過程中需與含待測物之液體接觸，進行專一性鍵結反應，含待測物之液體通過該容載空間滴注於該晶片表面，與該晶片表面充份接觸，以預定的時間進行鍵結反應；之後，需以沖洗液沖洗多餘的含待測物之液體，充足量的沖洗液通過該容載空間以及液體流通部，將含待測物之液體一併帶離該晶片；沖洗程序完成可視檢測需要進行乾燥程序或不進行乾燥程序，在乾燥程序中，因該液體流通部、光路通道以及容載空間使晶片可獲得充份的乾燥，無液體殘留。一光譜儀之光線可通過該光路通道照射並通過該晶片，肉眼或探測儀可通過該容載空間辨識或收集該晶片之光訊號。
上述載具更包含一上蓋，該上蓋包括：一上蓋本體；一成型於該上蓋本體下表面的環形限制部；一貫通該環形限制部與該上蓋本體的貫孔。
該上蓋本體以下表面相對於該載具本體上表面的方式蓋覆於該載具上，該環形限制部伸入該容載空間，包圍且限制於該晶片的外圍。
生物感測晶片於感測過程中需與含待測物之液體接觸，進行專一性鍵結反應，含待測物之液體通過該蓋本體之貫孔而滴注於該晶片表面或者是充滿於整個貫孔中，含待測物之液體與該晶片表面充份接觸，以預定的時間進行鍵結反應；之後，取下該上蓋，再以沖洗液沖洗多餘的含待測物之液體，充足量的沖洗液通過該容載空間以及液體流通部，將含待測物之液體一併帶離該晶片；沖洗程序完成可視檢測需要進行乾燥程序或不進行乾燥程序，在乾燥程序中，因該液體流通部、光路通道以及容載空間使晶片可獲得充份的乾燥，無液體殘留。一光譜儀之光線可通過該光路通道照射並通過該晶片，肉眼或探測儀可通過該容載空間辨識或收集該晶片之光訊號。
本創作之功效在於：
本創作之載具可供一次性充足的沖洗液對晶片持續進行沖洗，無需反覆執行添加液體和移除液體的動作。
本創作之載具可透過乾燥程序使晶片獲得充份的乾燥，較先前技術之載具更適用於乾燥模式之光譜檢測，例如表面電漿共振(localized surface plasmon resonance,LSPR)，並增進靈敏度。
10‧‧‧載具本體
11‧‧‧通孔
12‧‧‧環形側壁
13‧‧‧液體流通部
14‧‧‧連接部
15‧‧‧光路通道
16‧‧‧晶片承載部
17‧‧‧容載空間
20‧‧‧生物感測晶片
31‧‧‧含待測物之液體
32‧‧‧沖洗液
33‧‧‧光線
40‧‧‧上蓋
41‧‧‧上蓋本體
42‧‧‧下表面
43‧‧‧環形限制部
44‧‧‧貫孔
100‧‧‧承載單元
101‧‧‧上表面
102‧‧‧下表面
400‧‧‧限制單元
第一圖為本創作晶片載具正面外觀暨內部透視圖。
第二圖為第一圖之2-2剖面圖。
第三圖為本創作陣列式晶片載具之外觀圖。
第四圖為本創作之晶片載具承載一晶片並進行感測步驟之示意圖。
第五圖為本創作晶片載具之上蓋之外觀圖。
第六圖為第五圖之6-6剖面圖。
第七圖為本創作陣列式上蓋之外觀圖。
第八圖為本創作晶片載具與上蓋之組合剖面圖。
第九圖為本創作之晶片載具與上蓋承載一晶片並進行感測步驟之示意圖。
為便於說明上述發明內容一欄中所表示的中心思想，茲以具體實施例表達。實施例中各種不同物件係按適於說明之比例、尺寸、變形量或位移量而描繪，而非按實際元件的比例予以繪製，合先敘明。
如第一圖至第三圖，本創作之生物晶片載具，包括：一載具本體10；一貫通該載具本體10上表面101及下表面102之通孔11；該通孔的斷面形狀可為圓形、橢圓形、多邊形、多角形、或其他各式幾何形狀；一成型於該通孔11內部之環形側壁12，該環形側壁12與該通孔11內壁具有一間距，該環形側壁12的外壁與該通孔11之內壁以至少一連接部14連接，該連接部14保持該間距之暢通據以形成一液體流通部13；該環形側壁12之內為一光路通道15；該環形側壁12的斷面形狀可為圓形、橢圓形、多邊形、多角形、或其他各式幾何形狀；一晶片承載部16，位於該環形側壁12的一端；該晶片承載部16的高度低於該載具本體10的上表面101；該晶片承載部16至該載具本體10上
表面101之間為一容載空間17；該晶片承載部16上以可組卸之技術手段(包括黏合)設置一生物感測晶片20(以下簡稱晶片)。
該晶片20之面積為1~2500mm2，舉例來說，可為(1~43mm)×(1~43mm)。該晶片20之輪廓形狀可為圓形、橢圓形、多邊形、不規則形及其組合所組成之群組。該晶片20包含一基材、一奈米粒子單元以及一感測單元，其中該基材係以一透光材質所製成，該奈米粒子單元設置於該基材之上，並包含複數個相間隔的奈米粒子，各該奈米粒子係由一金屬所製成，該奈米粒子的粒徑為1~200nm，該奈米粒子之間具有一間距，該間距為1~200nm，該晶片20更包含設置於該些奈米粒子間的複數個接收器。
所述之通孔11、環形側壁12、液體流通部13、光路通道15、晶片承載部16、和容載空間17在本創作中被定義為一個承載單元100。如第一圖，在一個載具本體10上可設置一個承載單元100，如第三圖，該載體本體10上可設置多數個承載單元100，且承載單元100呈矩陣排列。換言之，該載具本體10上所設之承載單元數目100可為1~384間之整數。所述之載具本體10及其上之承載單元100可透過一體成型技術製成，載具本體10之材料包含但不限於聚丙烯(Polypropylene,PP)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚醯胺(Nylon)。
如第四圖，晶片20於感測過程中需與含待測物之液體接觸，進行專一性鍵結反應，該待測物係選自由一蛋白質、一細胞、一化合物、一金屬離子及其組合所組成之群組。含待測物之液體31通過該容載空間17滴注於該晶片20表面，與該晶片表面充份接觸，並以預定的時間進行鍵結反應[如第四圖(B)]；之後，需以沖洗液32沖洗多餘的含待測物之液體31，充
足量的沖洗液32通過該容載空間17以及液體流通部13，將含待測物之液體31一併帶離該晶片20及載具本體10[如第四圖(C)]。沖洗程序完成可視檢測需要進行乾燥程序或不進行乾燥程序，在乾燥程序中，因該液體流通部13、光路通道15以及容載空間17使晶片20可獲得充份的乾燥，無液體殘留[如第四圖(D)]。一可見光之光線33可通過該光路通道15照射並通過該晶片20，肉眼或光譜儀可通過該容載空間17辨識或收集該晶片之光訊號[如第四圖(E)]。
如第五圖至第八圖，上述載具更包含一上蓋40，該上蓋40包括：一上蓋本體41；一成型於該上蓋本體41下表面42的環形限制部43；一貫通該環形限制部43與該上蓋本體41的貫孔44。
該上蓋本體41以下表面42相對於該載具本體10上表面101的方式蓋覆於該載具本體10上，該環形限制部43伸入該容載空間17，包圍且限制於該晶片20的外圍。
所述之環形限制部43及貫孔44在本創作中被定義為一個限制單元，如第五圖，在一個上蓋本體41上可設置一個限制單元400，如第七圖，該上蓋本體41上可設置多數個限制單元400，且限制單元400呈矩陣排列。換言之，該上蓋本體41上所設之限制單元400數目可為1~384間之整數。所述之上蓋本體41及其上之限制單元400可透過一體成型技術製成，上蓋本體41之材料包含但不限於聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚醯胺(Nylon)。
如第九圖，晶片20於感測過程中需與含待測物之液體31接觸，進行專一性鍵結反應，含待測物之液體31通過該上蓋本體41之貫孔44而滴注於該晶片20表面或者是充滿於整個貫孔44中[如第九圖(B)]，含待測物之
液體31與該晶片20表面充份接觸，以預定的時間進行鍵結反應；之後，移除該上蓋40[如第九圖(C)]，再以沖洗液32沖洗多餘的含待測物之液體31，充足量的沖洗液通過該容載空間17以及液體流通部13，將含待測物之液體31一併帶離該晶片20及載具本體10[如第九圖(D)]；沖洗程序完成可視檢測需要進行乾燥程序或不進行乾燥程序，在乾燥程序中，因該液體流通部13、光路通道15以及容載空間17使晶片20可獲得充份的乾燥，無液體殘留[如第九圖(E)]。一可見光之光線33可通過該光路通道15照射並通過該晶片20，肉眼或光譜儀可通過該容載空間17辨識或收集該晶片之光訊號[如第九圖(F)]。
10‧‧‧載具本體
11‧‧‧通孔
12‧‧‧環形側壁
13‧‧‧液體流通部
14‧‧‧連接部
15‧‧‧光路通道
16‧‧‧晶片承載部
17‧‧‧容載空間
100‧‧‧承載單元
101‧‧‧上表面
102‧‧‧下表面
Claims (10)
- 一種生物晶片載具，包括：一載具本體；一貫通該載具本體之上表面及下表面之通孔；一成型於該通孔內部之環形側壁，該環形側壁與該通孔內壁具有一間距，該環形側壁的外壁與該通孔之內壁以至少一連接部連接，該連接部保持該間距之暢通據以形成一液體流通部；該環形側壁之內為一光路通道；一晶片承載部，位於該環形側壁的一端；該晶片承載部的高度低於該載具本體的上表面；該晶片承載部至該載具本體上表面之間為一容載空間；該晶片承載部上以可組卸之技術手段設置一生物感測晶片。
- 如申請專利範圍第1項所述之生物晶片載具，其中，上述之通孔、環形側壁、連結部、液體流通部、光路通道、晶片承載部、和容載空間構成一承載單元；在一個載具本體上可設置一個承載單元。
- 如申請專利範圍第1項所述之生物晶片載具，其中，上述之通孔、環形側壁、連結部、液體流通部、光路通道、晶片承載部、和容載空間構成一承載單元；在一個載具本體上可設置多數個承載單元。
- 如申請專利範圍第1項所述之生物晶片載具，其中，上述之通孔、環形側壁、連結部、液體流通部、光路通道、晶片承載部、和容載空間構成一承載單元；在一個載具本體上可設置1~384個承載單元，該承載單元為矩陣排列。
- 如申請專利範圍第2至4項之其中任一項所述之生物晶片載具，其中，該載具本體及其上之承載單元是透過一體成型技術製成。
- 如申請專利範圍第2至4項之其中一項所述之生物晶片載具，其中，該載具本體及其上之承載單元為塑膠材料製成。
- 如申請專利範圍第1項所述之生物晶片載具，其更包含一上蓋，該上蓋包括一上蓋本體、一成型於該上蓋本體下表面的環形限制部；一貫通該環形限制部與該上蓋本體的貫孔；該上蓋本體以下表面相對於該載具本體上表面蓋覆於該載具本體上，該環形限制部伸入該容載空間，包圍且限制於該晶片的外圍。
- 如申請專利範圍第7項所述之生物晶片載具，上述之環形限制部及貫孔構成一限制單元，在一個上蓋本體上可設置1~384個限制單元，該限制單元為矩陣排列。
- 如申請專利範圍第8項之其中任一項所述之生物晶片載具，其中，該上蓋本體及其上之限制單元是透過一體成型技術製成。
- 如申請專利範圍第9項之其中一項所述之生物晶片載具，其中，該上蓋本體及其上之限制單元為塑膠材料製成。
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