專(zhuān)利名稱(chēng)：生物測(cè)定設(shè)備和生物測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物測(cè)定設(shè)備和生物測(cè)定方法。更具體地，本發(fā)明涉及的生物測(cè)定設(shè)備和生物測(cè)定方法，它們被設(shè)計(jì)成防止由于干燥而導(dǎo)致駐留或保持在反應(yīng)區(qū)的介質(zhì)的濃度發(fā)生改變，該反應(yīng)區(qū)為物質(zhì)間的相互作用提供了場(chǎng)所。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，通過(guò)微陣列技術(shù)將所需DNA顯微排列而得到的集成化生物測(cè)定板，即通常稱(chēng)的“DNA芯片”或“DNA微陣列”(下文中統(tǒng)稱(chēng)“DNA芯片”)，越來(lái)越多地應(yīng)用于基因突變分析、SNP(單核苷酸多態(tài)性)、基因表達(dá)頻率分析等方面，并開(kāi)始廣泛應(yīng)用于藥物研發(fā)、臨床診斷、藥物基因組學(xué)(pharmacogenomics)、進(jìn)化研究、法醫(yī)學(xué)和其它領(lǐng)域。“DNA芯片”的特征在于可以綜合分析雜交，這是因?yàn)榇罅糠N類(lèi)不同的DNA寡核苷酸鏈或cDNA (互補(bǔ)DNA)被集成在玻璃基板或硅基板上。
除了上述DNA芯片之外，現(xiàn)已研制出多種傳感器芯片，包括蛋白質(zhì)芯片，其用于檢測(cè)與蛋白質(zhì)有關(guān)的相互作用。通常，在這種傳感器芯片技術(shù)中，事先將反應(yīng)區(qū)域設(shè)置在基板上，所述反應(yīng)區(qū)域滿(mǎn)足為生物分子等物質(zhì)間的相互作用(例如，雜交)提供場(chǎng)所等條件，并且事先在每一反應(yīng)區(qū)中固定探針物質(zhì)，使所述探針物質(zhì)與目標(biāo)物質(zhì)相互作用，用熒光信號(hào)檢測(cè)、表面質(zhì)子共振原理或石英晶體原理等測(cè)定原理檢測(cè)所述探針物質(zhì)與所述目標(biāo)物質(zhì)相互作用的有無(wú)或程度。
這種傳感器芯片技術(shù)能處理極微量的介質(zhì)(例如，溶液)。因此，在測(cè)定相互作用期間，使介質(zhì)干燥導(dǎo)致介質(zhì)中的物質(zhì)發(fā)生濃度變化并析出，從而對(duì)測(cè)量精度造成不利影響。因此，當(dāng)進(jìn)行分析相互作用的測(cè)定時(shí)，有必要采取防止水分蒸發(fā)的對(duì)策，如設(shè)定具有適當(dāng)濕度和溫度的環(huán)境或使反應(yīng)區(qū)域封閉。
例如，特開(kāi)2002-36302號(hào)公報(bào)公開(kāi)了一種技術(shù)，其為解決制作微陣列時(shí)(固定探針時(shí))樣品點(diǎn)樣期間因樣品溶液蒸發(fā)而導(dǎo)致的微陣列質(zhì)量不穩(wěn)定的問(wèn)題，通過(guò)設(shè)定濕度水平，使樣品溶液很難隨著微陣列設(shè)備附設(shè)的蒸氣發(fā)生裝置的蒸氣一起蒸發(fā)。
此外，特開(kāi)2003-079377號(hào)公報(bào)公開(kāi)了一種技術(shù)，其在凝膠中事先含有預(yù)定量以上的多元醇，以抑制該凝膠中水分蒸發(fā)、凝膠收縮、凝膠脫落。
為了減少反應(yīng)區(qū)域中水的蒸發(fā)(速率)，僅有兩種方法理論上可行(1)提高相對(duì)濕度，和(2)降低溫度，使飽和蒸氣壓降低。
因此，可以考慮采用以下方法，即當(dāng)允許在反應(yīng)區(qū)域中進(jìn)行測(cè)定步驟時(shí)，將整個(gè)氣氛維持在高濕度環(huán)境中。然而，其效果很有限。該方法也帶來(lái)一些問(wèn)題，例如為維持高濕度和必要的維護(hù)措施而增加了機(jī)械設(shè)備成本。
用蓋件等封閉裝有樣品溶液的反應(yīng)區(qū)域是必要的。然而，將探針物質(zhì)或目標(biāo)物質(zhì)供給到(例如，滴到)設(shè)置在基板上的大量反應(yīng)區(qū)域的每一個(gè)區(qū)域中，需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間。因此，在加蓋子之前，每一反應(yīng)區(qū)中的物質(zhì)濃度隨時(shí)間推移不斷改變。
例如，圖19顯示，供給到指定反應(yīng)區(qū)域R的預(yù)定量介質(zhì)M1隨時(shí)間推移變得干燥，其初始體積V1逐漸減小，變成體積為V2的介質(zhì)M2(V2＜V1)。介質(zhì)的這種體積變化引起以下問(wèn)題反應(yīng)區(qū)域R中的物質(zhì)m(探針物質(zhì)、目標(biāo)物質(zhì)等)的濃度改變，或者反應(yīng)區(qū)域R中的物質(zhì)m析出、固著。結(jié)果，各個(gè)反應(yīng)區(qū)R之間的物質(zhì)濃度出現(xiàn)變化，對(duì)檢出精度造成不利影響。
因此，本發(fā)明的主要目的是，提供生物測(cè)定設(shè)備和生物測(cè)定方法，其可以防止因駐留或保持在提供物質(zhì)間相互作用場(chǎng)所的反應(yīng)區(qū)域中的介質(zhì)發(fā)生干燥而引起的所含物質(zhì)濃度改變或介質(zhì)中物質(zhì)的析出、固著，補(bǔ)充所述反應(yīng)區(qū)域內(nèi)介質(zhì)所損失的水。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供以下“生物測(cè)定設(shè)備”和“生物測(cè)定方法”。
根據(jù)本發(fā)明的“生物測(cè)定設(shè)備”至少包括介質(zhì)供給裝置以及補(bǔ)水裝置，所述介質(zhì)供給裝置將介質(zhì)供給到反應(yīng)區(qū)，所述反應(yīng)區(qū)提供物質(zhì)間相互作用如雜交的場(chǎng)所，該介質(zhì)含有在相互作用中涉及的物質(zhì)，所述補(bǔ)水裝置在需要時(shí)將水自動(dòng)補(bǔ)充到反應(yīng)區(qū)這種設(shè)備可以，例如，在適宜的時(shí)間內(nèi)，將水補(bǔ)充到反應(yīng)區(qū)域，其補(bǔ)充量與供給到所述反應(yīng)區(qū)域的介質(zhì)所損失的水量相同。這樣可以將介質(zhì)中物質(zhì)的濃度維持在所需濃度，使多個(gè)反應(yīng)區(qū)域中介質(zhì)所含的物質(zhì)的濃度一致，并有效防止因過(guò)度干燥而引起的物質(zhì)的析出、固著。
所述生物測(cè)定設(shè)備還可以包括體積檢測(cè)裝置，其自動(dòng)檢測(cè)保持在所述反應(yīng)區(qū)中的介質(zhì)的體積，基于從所述體積檢測(cè)裝置獲得的體積變化信息，將與因干燥而損失的水相同量的水通過(guò)補(bǔ)水裝置補(bǔ)充到所述反應(yīng)區(qū)域。雖然不是特別限定，但所述體積檢測(cè)裝置可以適當(dāng)采用一種裝置，例如，該裝置從照相機(jī)圖像輸出裝置提取保持在所述反應(yīng)區(qū)域中的介質(zhì)的外形，并從介質(zhì)的彎月面外形的尺寸計(jì)算介質(zhì)的體積。
其次，本發(fā)明的生物測(cè)定方法借助下述程序(1)或(2)、經(jīng)不同路徑，向提供物質(zhì)間相互作用場(chǎng)所的反應(yīng)區(qū)供給介質(zhì)和水，所述介質(zhì)含有在所述相互作用中涉及的所述物質(zhì)(1)供給所述介質(zhì)，并隨后補(bǔ)充所述水，所述介質(zhì)含有在所述相互作用中涉及的所述物質(zhì)，以及(2)補(bǔ)充所述水，并隨后供給所述介質(zhì)，所述介質(zhì)含有在所述相互作用中涉及的物質(zhì)。
這種方法可以在供給含有探針物質(zhì)或目標(biāo)物質(zhì)等物質(zhì)的介質(zhì)后補(bǔ)充由于干燥而損失的水(程序(1))，或者在補(bǔ)充水后供給含有探針物質(zhì)或目標(biāo)物質(zhì)等物質(zhì)的介質(zhì)(程序(2))。特別是，程序(2)可以有效防止在邊緣或邊界區(qū)域的物質(zhì)的析出、固著。
本發(fā)明中使用的主要技術(shù)術(shù)語(yǔ)定義如下。
術(shù)語(yǔ)“相互作用”廣義上指物質(zhì)間的非共價(jià)結(jié)合、共價(jià)結(jié)合和氫鍵結(jié)合等化學(xué)結(jié)合或解離，例如，該術(shù)語(yǔ)廣義上包括，核酸(核苷酸鏈)間的互補(bǔ)結(jié)合即雜交，高分子-高分子、高分子-低分子或低分子-低分子間的結(jié)合、會(huì)合等?！半s交”指具有互補(bǔ)堿基序列結(jié)構(gòu)的核苷酸鏈之間形成互補(bǔ)鏈(雙鏈)的反應(yīng)。
術(shù)語(yǔ)“反應(yīng)區(qū)域”指可為雜交或其它相互作用提供反應(yīng)場(chǎng)所的區(qū)域或空間。例如，可以是具有能使液相、凝膠等駐留的反應(yīng)井形狀的反應(yīng)場(chǎng)所。在所述反應(yīng)區(qū)域發(fā)生的相互作用不應(yīng)當(dāng)狹義限定，只要它是與本發(fā)明的目的和效果一致的相互作用即可。
術(shù)語(yǔ)“介質(zhì)”指含水介質(zhì)，其含有在相互作用中涉及的物質(zhì)(探針物質(zhì)或目標(biāo)物質(zhì))以及用于檢測(cè)所述相互作用的物質(zhì)，如嵌入劑。
術(shù)語(yǔ)“核酸”指核苷磷酸酯與嘌呤或嘧啶堿基以及糖通過(guò)糖苷鍵結(jié)合在一起形成的聚合物(核苷酸鏈)，該術(shù)語(yǔ)廣義上包括，探針DNA等寡核苷酸、多核苷酸、由嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸聚合形成的DNA(全長(zhǎng)或其片段)、由逆轉(zhuǎn)錄獲得的cDNA(互補(bǔ)探針DNA)、RNA、聚酰胺核苷酸衍生物(PNA)等。
根據(jù)本發(fā)明，在生物測(cè)定板上配設(shè)的每一反應(yīng)區(qū)內(nèi)，可以調(diào)整物質(zhì)的濃度。因此，可進(jìn)行高精度生物測(cè)定。此外，因無(wú)需維持恒濕度室的內(nèi)部高濕度，可使設(shè)備小型化并縮減成本。使用可自動(dòng)檢測(cè)反應(yīng)區(qū)域中溶液等介質(zhì)的量的自動(dòng)檢測(cè)裝置，可使物質(zhì)濃度的調(diào)整更容易。


圖1的橫截面圖顯示，適用于本發(fā)明生物測(cè)定設(shè)備和方法的、帶有反應(yīng)區(qū)的基板中部件的構(gòu)造。
圖2的斜視圖顯示，上側(cè)基板(下文中稱(chēng)為“蓋子”)12如何放在下側(cè)基板11之上。
圖3的橫截面圖顯示，將基板11和蓋子12重疊而獲得的基板1的層狀結(jié)構(gòu)。
圖4顯示下側(cè)基板11在設(shè)備2中供給模塊2a的位置接受處理的狀態(tài)。
圖5顯示基板1在設(shè)備2中反應(yīng)模塊2b的位置接受處理的狀態(tài)。
圖6顯示基板1在設(shè)備2中熒光測(cè)量模塊2c的位置接受處理的狀態(tài)。
圖7為設(shè)備2的熒光測(cè)量模塊2c中光學(xué)系統(tǒng)X的放大圖。
圖8的斜視圖顯示第一內(nèi)頂蓋(inline header)207和第二內(nèi)頂蓋208的一例布局結(jié)構(gòu)。
圖9是從上部觀察的一例布局結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖10顯示另一例中內(nèi)頂蓋207、208的布局結(jié)構(gòu)。
圖11說(shuō)明一例供給(滴加)介質(zhì)的操作順序。
圖12顯示，在50-90％RH范圍內(nèi)每一環(huán)境濕度中，所滴加的溶液完全干燥所需的時(shí)間，橫軸為滴加量，縱軸為干燥時(shí)間。
圖13放大了圖12中50％RH環(huán)境濕度、滴加量100pL附近的圖。
圖14說(shuō)明向基板11滴加供水溶劑的供給程序。
圖15說(shuō)明另一滴加補(bǔ)水程序(該程序利用了照相機(jī)輸出圖像)。
圖16說(shuō)明該滴加程序中的一例操作順序。
圖17說(shuō)明另一例操作順序。
圖18說(shuō)明又一例操作順序。
圖19說(shuō)明常規(guī)技術(shù)存在的問(wèn)題。
具體實(shí)施例方式
下文中，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例參照附圖進(jìn)行說(shuō)明。需注意，附圖中所示實(shí)施例僅舉例說(shuō)明本發(fā)明設(shè)備和方法的代表例，本發(fā)明的范圍不限于這些舉例。
首先，圖1的橫截面圖顯示，適用于本發(fā)明生物測(cè)定設(shè)備和方法的、帶有反應(yīng)區(qū)的基板中部件的構(gòu)造。
基板1是用于生物測(cè)定的板，是由下側(cè)基板11以及通過(guò)貼合等作用重疊在該下側(cè)基板上的上側(cè)基板(下文稱(chēng)“蓋子”)12組成。下側(cè)基板11具有層狀結(jié)構(gòu)，其中，下層基板111、透明電極層112、固定層113和帶有反應(yīng)區(qū)R(例如為反應(yīng)井形式)的反應(yīng)區(qū)域形成層114依次堆疊。
需注意，當(dāng)在檢測(cè)相互作用的生物測(cè)定過(guò)程中利用了某種電動(dòng)力學(xué)作用時(shí)，可在下層基板111中用到透明電極層112，但該透明電極層不是本發(fā)明絕對(duì)必要的一層。
下層基板111由具有以下性質(zhì)的材料(例如，合成樹(shù)脂或玻璃)形成，所述性質(zhì)例如是，能允許熒光檢出時(shí)使用的激光束(熒光激發(fā)光、位置檢測(cè)伺服光(servolight)等)和在反應(yīng)區(qū)R產(chǎn)生的熒光透過(guò)。由于下層基板111具有透光性，可采用從基板11背側(cè)進(jìn)行光照射的光照射部件。
透明電極層112由透光的導(dǎo)體材料例如氧化銦錫(ITO)形成。該透明電極層112利用例如噴涂(sputter)技術(shù)在下層基板111上形成，并具有指定的膜厚度(例如200nm)。
固定層113由適于在其一端固定探針物質(zhì)的材料形成，所述探針物質(zhì)例如，探針DNA(例如寡核苷酸鏈)等核酸分子。例如，利用噴涂技術(shù)形成的、表面經(jīng)硅烷修飾的SiO2，其具有指定的膜厚度(例如200nm)。
在固定層113的表層可以涂敷具有一種或多種諸如氨基、巰基或羧基、半胱胺、鏈霉親和素之類(lèi)的官能團(tuán)(活性基團(tuán))的物質(zhì)。例如，當(dāng)用鏈霉親和素處理表面時(shí)，固定層適于一端固定生物素化探針DNA之類(lèi)的探針物質(zhì)。而用巰基(SH)處理表面時(shí)，固定層適于用一端經(jīng)二硫鍵(-S-S-鍵)連接巰基而修飾的探針物質(zhì)進(jìn)行固定。
反應(yīng)區(qū)域形成層114是指大量上方開(kāi)口的凹狀反應(yīng)區(qū)R在下側(cè)基板11中形成的層。這種反應(yīng)區(qū)域形成層114可以利用例如感光性聚酰亞胺經(jīng)光刻而形成。每一個(gè)反應(yīng)區(qū)R都可以形成例如直徑100μm、深5μm的形狀。在這種情況下，每一反應(yīng)區(qū)域R的內(nèi)部容積約為100pL。
圖2的斜視圖說(shuō)明蓋子(上側(cè)基板)12如何重疊在具有相同直徑的下側(cè)基板11之上，圖3的橫截面圖說(shuō)明基板11和蓋子12重疊而得的層狀結(jié)構(gòu)基板1。
當(dāng)從上向下觀察整個(gè)基板時(shí)，如圖2所示，多個(gè)反應(yīng)區(qū)R從下側(cè)基板11的中心向外呈放射狀排列。此外，反應(yīng)區(qū)R的放射狀排列處于沿半徑方向按指定間隔設(shè)置的形式。
在由本發(fā)明人制作的一例下側(cè)基板11中，總共50個(gè)反應(yīng)區(qū)R在距基板中心25mm-35mm的半徑范圍內(nèi)以0.2mm的間隔形成放射狀的一列，這些放射狀的列沿半徑方向以0.2mm的斜度(pitch)總共形成785列。在該例中，基板上總共形成39,250個(gè)反應(yīng)區(qū)R(50個(gè)反應(yīng)區(qū)×785列)。
在基板1上形成了地址坑(address pit)、條形碼等，它們可作為該基板的位置信息(地址信息)，但附圖中并未明示。例如，在反應(yīng)區(qū)域形成層114上，旋轉(zhuǎn)方向時(shí)作為基準(zhǔn)位置的地址坑通過(guò)與反應(yīng)區(qū)R相同的過(guò)程形成。用指定的伺服光追蹤這種地址坑，可獲得基板上的位置信息。根據(jù)基板上的這種位置信息，可以具體確定正確的目標(biāo)反應(yīng)區(qū)域R。
蓋子12主要是作為防止駐留或保持在反應(yīng)區(qū)R中的介質(zhì)干燥的部件。例如，如圖3所示，蓋子12放置后，將反應(yīng)區(qū)域R封閉而保持不與外界空氣連通。例如，蓋子12可以由具有導(dǎo)電性的n-型Si制成。
接下來(lái)，根據(jù)圖4-8說(shuō)明本發(fā)明“生物測(cè)定設(shè)備”的具體構(gòu)成。
由圖4中數(shù)字2表示的“生物測(cè)定設(shè)備”等大體由以下構(gòu)成供給模塊2a，將介質(zhì)供給到反應(yīng)區(qū)R；反應(yīng)模塊2b，允許進(jìn)行固定反應(yīng)或相互作用；以及，熒光測(cè)量模塊2c，測(cè)量反應(yīng)區(qū)R的激發(fā)熒光。需注意，在設(shè)備2中，控制每一操作的驅(qū)動(dòng)器(后文中描述)和施加電場(chǎng)的操作等通過(guò)計(jì)算機(jī)C控制。
圖4顯示下側(cè)基板11在供給模塊2a位置接受處理的狀態(tài)，圖5顯示基板1在反應(yīng)模塊2b位置接受處理的狀態(tài)，圖6顯示基板1在熒光測(cè)量模塊2c位置接受處理的狀態(tài)。
從上述可知，下側(cè)基板11被構(gòu)造成，在模塊2a、2b、2c之間滑動(dòng)式移動(dòng)，并停止在模塊2 a、2b、2c中的指定位置，以進(jìn)行所需處理或反應(yīng)。
具有上述結(jié)構(gòu)的下側(cè)基板11通過(guò)圖4所示的夾緊機(jī)構(gòu)201固定在轉(zhuǎn)盤(pán)202上。轉(zhuǎn)盤(pán)202被連接到主軸電動(dòng)機(jī)203和旋轉(zhuǎn)編碼器204上。主軸電動(dòng)機(jī)203與絲杠205嚙合，使得通過(guò)由驅(qū)動(dòng)器206a控制的主軸步進(jìn)馬達(dá)206，基板1可以被傳送到供給模塊2a、反應(yīng)模塊2b和熒光測(cè)量模塊2c的相應(yīng)模塊。
如圖8所示，在下側(cè)基板11上方的區(qū)域內(nèi)設(shè)有供給模塊2a，它帶有第一內(nèi)頂蓋207，在該內(nèi)頂蓋中，通過(guò)可拆卸的機(jī)構(gòu)，沿每一放射線設(shè)置了與反應(yīng)區(qū)R數(shù)量相同的50個(gè)噴嘴。該第一內(nèi)頂蓋207作為反應(yīng)區(qū)R的介質(zhì)供給裝置。
基于該第一內(nèi)頂蓋207的構(gòu)成，可根據(jù)需要，將填充有含探針物質(zhì)的介質(zhì)的供給噴嘴(未示出)，替換為填充有含目標(biāo)物質(zhì)的介質(zhì)的供給噴嘴(未示出)，或反之亦然，從而將含有所需物質(zhì)的介質(zhì)供給到反應(yīng)區(qū)R內(nèi)。
除了上述第一內(nèi)頂蓋207用于供給含有探針物質(zhì)等的介質(zhì)之外，供給模塊2a還有專(zhuān)為下側(cè)基板11上的反應(yīng)區(qū)R供水而設(shè)的必需量的第二內(nèi)頂蓋208，作為所述反應(yīng)區(qū)域R的補(bǔ)水裝置。
每一個(gè)第二內(nèi)頂蓋208設(shè)有與下側(cè)基板11每一放射線上的一組反應(yīng)區(qū)R數(shù)量相同的總共50個(gè)噴嘴。需注意，內(nèi)頂蓋207、208都與噴射驅(qū)動(dòng)器209連接并受該噴射驅(qū)動(dòng)器控制。
反應(yīng)模塊2b裝有以下結(jié)構(gòu)具有防止干燥等作用的導(dǎo)電性蓋子12被重疊安裝在設(shè)有反應(yīng)區(qū)R的下側(cè)基板11上。這種安裝結(jié)構(gòu)主要包括控制蓋子12裝卸的致動(dòng)驅(qū)動(dòng)器210a，由驅(qū)動(dòng)器210a控制的致動(dòng)器210b，檢測(cè)蓋子12的位置的位置傳感器211，等。
這種反應(yīng)模塊2b裝有通過(guò)電源212(如高頻電源)對(duì)導(dǎo)電性蓋子12施加電場(chǎng)(如高頻交流電場(chǎng))的接觸電極213，用于加熱基板1的加熱器214，等。此外，數(shù)字215是設(shè)在加熱器214上的溫度傳感器，數(shù)字216是響應(yīng)溫度傳感器215傳來(lái)的檢測(cè)信號(hào)而控制加熱器214溫度的加熱器驅(qū)動(dòng)器。
下側(cè)基板11和蓋子12以及加熱器214可以全部容納在恒濕度室217內(nèi)。該恒濕度室217在其一部分具有開(kāi)口217a。由驅(qū)動(dòng)器218控制致動(dòng)器219，使快門(mén)220上下移動(dòng)，從而開(kāi)關(guān)所述開(kāi)口217a。數(shù)字221是檢測(cè)快門(mén)220位置的位置傳感器。需注意，恒濕度室217保持關(guān)閉狀態(tài)，只有當(dāng)基板1(或下側(cè)基板11)傳送期間通過(guò)該位置時(shí)例外(例如，參見(jiàn)圖4)。
熒光測(cè)量模塊2c主要由測(cè)量控制設(shè)備225控制的光學(xué)系統(tǒng)X構(gòu)成。如圖7放大圖4-圖6的光學(xué)系統(tǒng)X所示，光學(xué)系統(tǒng)X裝有熒光激發(fā)光學(xué)系統(tǒng)P1(熒光激發(fā)激光器LD1、平行透鏡(collimator len)L1、物鏡L3、分色鏡(dichromic mirror)DM1)，其可激發(fā)下層基質(zhì)11的反應(yīng)區(qū)R中的熒光物質(zhì)(例如目標(biāo)物質(zhì)上標(biāo)記的熒光染料或熒光嵌入劑)發(fā)出熒光。
光學(xué)系統(tǒng)X也裝有測(cè)量激發(fā)熒光的熒光光學(xué)系統(tǒng)P2(物鏡L3、波長(zhǎng)選擇鏡F、物鏡L5、熒光檢測(cè)器PMT、分色鏡DM1、DM2)，還裝有檢測(cè)物鏡L5的自動(dòng)聚焦AF控制信號(hào)的AF檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)P3(AF檢測(cè)激光器LD2、平行透鏡L2、分束器M3、散光鏡(astigmatic len)L4、AF檢測(cè)器PD)。
熒光激發(fā)激光器、AF檢測(cè)激光器和熒光分別具有不同的波長(zhǎng)，它們通過(guò)分色鏡DM1、DM2進(jìn)行組合/分離。
在供給模塊2a和反應(yīng)模塊2b中，設(shè)置上述恒濕度室217(參見(jiàn)圖4等)，通過(guò)圖中未示出的恒濕控制器，將基板周?chē)h(huán)境維持在恒定濕度，例如50％RH。結(jié)果，可將含探針物質(zhì)的介質(zhì)或含目標(biāo)物質(zhì)的介質(zhì)在供給后的水損失(蒸發(fā))控制到最小。
下文說(shuō)明用具有上述構(gòu)成的生物測(cè)定設(shè)備2進(jìn)行探針物質(zhì)的固定試驗(yàn)。下文中，將探針DNA作為探針物質(zhì)的代表例進(jìn)行說(shuō)明。但以下說(shuō)明不應(yīng)被解釋為將探針物質(zhì)限定到探針DNA。
探針DNA為單鏈DNA(核苷酸鏈)，其具有與希望通過(guò)下述生物測(cè)定程序在作為目標(biāo)物質(zhì)的目標(biāo)DNA(單鏈)中測(cè)定其有無(wú)的堿基序列互補(bǔ)的堿基序列。
通過(guò)將預(yù)定量的含探針DNA的介質(zhì)，經(jīng)由設(shè)置在第一內(nèi)頂蓋207上的噴嘴，供給(滴加)到反應(yīng)區(qū)R，可將探針DNA供給到設(shè)置在下側(cè)基板11的反應(yīng)區(qū)R中供給模塊2a的位置。
起供給噴嘴作用的那些噴嘴，包括用于含探針的介質(zhì)的那些和用于補(bǔ)水溶劑的那些，以與下側(cè)基板11每一放射線中的反應(yīng)區(qū)R一樣的斜度和數(shù)量進(jìn)行設(shè)置，使得可從這些噴嘴分別滴加不同介質(zhì)。
首先，下側(cè)基板11(處于未蓋上的狀態(tài))安裝在熒光測(cè)量模塊2c位置處的轉(zhuǎn)盤(pán)202上。當(dāng)基板11由夾緊機(jī)構(gòu)201固定后，基板11由主軸步進(jìn)馬達(dá)206傳送到主軸位置傳感器222a檢出的供給模塊2a位置。傳送后，基板11的狀態(tài)如圖4所示。
下側(cè)基板11隨后由驅(qū)動(dòng)器203a所控制的主軸電動(dòng)機(jī)203旋轉(zhuǎn)，用磁盤(pán)基準(zhǔn)位置傳感器223檢測(cè)下側(cè)基板11在旋轉(zhuǎn)方向的基準(zhǔn)位置，根據(jù)磁盤(pán)基準(zhǔn)位置傳感器223的輸出和旋轉(zhuǎn)編碼器204的輸出，產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)區(qū)域R的信號(hào)(反應(yīng)區(qū)域位置信號(hào))。將該反應(yīng)區(qū)域位置信號(hào)與相應(yīng)的供給噴嘴的吐出位置信號(hào)同步，從而將含有所需探針DNA的介質(zhì)供給到下側(cè)基板11的指定反應(yīng)區(qū)域R。
在圖8和圖9中，顯示了內(nèi)頂蓋207、208的一例布局結(jié)構(gòu)。圖8為斜視圖，而圖9為從上部觀看到的平面圖。
在圖8和圖9描述的例子中，填充有含探針DNA的介質(zhì)的噴嘴采用吐出速率為100pL、吐出頻率為5kHz的噴嘴。例如，將與每一放射線上反應(yīng)區(qū)R數(shù)目相同的50個(gè)噴嘴通過(guò)可拆機(jī)構(gòu)設(shè)置在第一內(nèi)頂蓋207上。
補(bǔ)水噴嘴采用例如吐出速率為2pL、吐出頻率為20kHz的噴嘴。例如，將與每一放射線上反應(yīng)區(qū)R數(shù)目相同的50個(gè)噴嘴通過(guò)可拆機(jī)構(gòu)設(shè)置在第二內(nèi)頂蓋208上。
在該實(shí)例中，設(shè)置了兩個(gè)內(nèi)頂蓋208(參見(jiàn)圖8和圖9)。它們起不同作用，一個(gè)(208a)調(diào)整介質(zhì)中的物質(zhì)濃度，另一個(gè)(208b)防止物質(zhì)析出。
需注意，在圖10的修改例中，第二內(nèi)頂蓋208具有調(diào)節(jié)物質(zhì)濃度和防止物質(zhì)析出這兩種功能，或者僅具有其中一種功能。
接下來(lái)基于圖11說(shuō)明供給(滴加)介質(zhì)的操作順序。
首先，旋轉(zhuǎn)下側(cè)基板11，將含探針DNA的介質(zhì)滴加供給到基板11的反應(yīng)區(qū)R。隨后旋轉(zhuǎn)基板11。當(dāng)反應(yīng)區(qū)R到達(dá)第二內(nèi)頂蓋208的補(bǔ)水位置時(shí)，參考存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)C中的“干燥時(shí)間查表”計(jì)算溶劑滴加量，按所需滴加量滴加供給補(bǔ)水溶劑。
“干燥時(shí)間查表”事先通過(guò)在多種濕度條件下的實(shí)驗(yàn)制得。在“干燥時(shí)間查表”中，對(duì)應(yīng)于反應(yīng)區(qū)R的不同位置編號(hào)，記錄了補(bǔ)水溶劑的滴加量。
圖12和圖13顯示了由實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)。圖12是在50-90％RH范圍內(nèi)不同環(huán)境濕度中，所滴加的溶液完全干燥所需的時(shí)間，橫軸為滴加量，縱軸為干燥時(shí)間。圖13放大了圖12中50％RH環(huán)境濕度、滴加量100pL附近的圖。
從該實(shí)驗(yàn)可看出，例如，當(dāng)濕度為50％RH時(shí)，在最先滴加介質(zhì)的反應(yīng)區(qū)R(例如，第1列反應(yīng)區(qū)域)中，含探針DNA的介質(zhì)自滴加最后一個(gè)反應(yīng)區(qū)R(例如，第785列反應(yīng)區(qū)域)的0.16秒后，約11pL水因干燥而損失。
因此，如圖14所示，通過(guò)計(jì)算并設(shè)定每一列反應(yīng)區(qū)域的溶劑滴加量，可將每一反應(yīng)區(qū)域R中探針DNA濃度因干燥而發(fā)生的變化控制到最小。
更具體地，對(duì)于基板11上呈放射狀排列的反應(yīng)區(qū)R，沿環(huán)形方向每一放射線配給一個(gè)列編號(hào)(參見(jiàn)字母N)。向列編號(hào)N所指明的區(qū)域中的每一反應(yīng)區(qū)R供給所需滴加量的補(bǔ)水溶劑(參見(jiàn)圖14)。需注意，在圖14中，供給順序越晚，滴加量越多。
接下來(lái)參照?qǐng)D15說(shuō)明另一例補(bǔ)水實(shí)例。
在該例中，設(shè)定裝有含探針DNA的介質(zhì)的噴嘴吐出速率為100pL、吐出頻率為5kHz。與每一放射線中的反應(yīng)區(qū)R數(shù)目相同的噴嘴(例如，50)通過(guò)可拆機(jī)構(gòu)安裝到第一內(nèi)頂蓋207上。
在該例中，設(shè)定用于補(bǔ)水的溶劑供給噴嘴吐出速率為2pL、吐出頻率為20kHz。與每一條放射線中的反應(yīng)區(qū)R數(shù)目相同的噴嘴(50)通過(guò)可拆機(jī)構(gòu)安裝到第二內(nèi)頂蓋208上。
在該例中，用于自動(dòng)測(cè)量每一反應(yīng)區(qū)R中介質(zhì)量的光學(xué)顯微鏡CCD照相機(jī)223設(shè)置在基板11上方(參見(jiàn)圖4-圖6)。需注意，圖15中符號(hào)Y所指區(qū)域表示光學(xué)顯微鏡CCD照相機(jī)223的焦點(diǎn)范圍。
每一反應(yīng)區(qū)域R中的介質(zhì)體積，可以通過(guò)提取從照相機(jī)輸出圖像溶液外形，基于介質(zhì)的彎月面外形尺寸算出。
該實(shí)施例中的操作順序的例子基于圖16進(jìn)行描述。
旋轉(zhuǎn)下側(cè)基板11，將含探針DNA的介質(zhì)供給到(滴加)板11上的所有反應(yīng)區(qū)R。在接下來(lái)的旋轉(zhuǎn)中，用光學(xué)顯微鏡CCD照相機(jī)223測(cè)定每一反應(yīng)區(qū)域R的介質(zhì)量，隨后算出溶液減少量?；谠撚?jì)算，當(dāng)特定反應(yīng)區(qū)域R移動(dòng)到第二內(nèi)頂蓋208的補(bǔ)水位置時(shí)，滴加所需量的補(bǔ)水溶劑。
由于這種構(gòu)成，無(wú)需事先檢測(cè)恒濕度室217(參見(jiàn)圖4等)中的濕度，就可以將每一反應(yīng)區(qū)域R中探針DNA的濃度因干燥而產(chǎn)生的變化控制到最小。
在另一例中，含探針DNA的介質(zhì)用吐出速率為2pL、吐出頻率為20kHz的噴嘴來(lái)供給。與每一放射線中的反應(yīng)區(qū)R數(shù)目相同的噴嘴(例如，50個(gè))通過(guò)可拆機(jī)構(gòu)安裝到第一內(nèi)頂蓋207上。
在該例中，補(bǔ)水(滴加溶劑)用吐出速率為100pL、吐出頻率為5kHz的噴嘴。與每一放射線中的反應(yīng)區(qū)R數(shù)目相同的噴嘴(例如，50個(gè))通過(guò)可拆機(jī)構(gòu)安裝到第一內(nèi)頂蓋207上。
該實(shí)施例中供給操作的順序基于圖17進(jìn)行說(shuō)明。
首先，旋轉(zhuǎn)基板11，并且先通過(guò)第二內(nèi)頂蓋208滴加供給補(bǔ)水溶劑。接下來(lái)，旋轉(zhuǎn)基板11，通過(guò)排列在第一內(nèi)頂蓋207上的用于滴加供給含探針DNA的介質(zhì)的噴嘴，將含探針DNA的介質(zhì)滴加供給到反應(yīng)區(qū)R。應(yīng)當(dāng)事先調(diào)節(jié)含探針DNA的介質(zhì)的濃度，使得當(dāng)與每一反應(yīng)區(qū)域R中的100pL溶劑混合時(shí)達(dá)到指定濃度。
當(dāng)進(jìn)行上述測(cè)定時(shí)，在從滴加供給溶液直到安裝防干燥蓋子(上側(cè)基板12)的短時(shí)間內(nèi)不發(fā)生完全混合，從而可有效防止探針DNA在反應(yīng)區(qū)R中析出、固著。
通過(guò)在反應(yīng)區(qū)R中先滴加溶劑、隨后滴加含探針DNA的介質(zhì)，可以減小因探針物質(zhì)在反應(yīng)區(qū)R析出、固著所致的不規(guī)則，因此可以實(shí)現(xiàn)高精度生物測(cè)定。
在另一例中，第一內(nèi)頂蓋207采用吐出速率為2pL、吐出頻率為20kHz的噴嘴。此外，第二內(nèi)頂蓋208(補(bǔ)水)采用吐出速率為100pL、吐出頻率為5kHz的噴嘴。用光學(xué)顯微鏡CCD照相機(jī)223測(cè)量每一反應(yīng)區(qū)域R中的介質(zhì)量，通過(guò)從照相機(jī)輸出圖像提取溶液外形，從介質(zhì)的彎月面外形尺寸計(jì)算出反應(yīng)區(qū)域R中的介質(zhì)量。
該實(shí)施例中供給操作的順序基于圖18進(jìn)行說(shuō)明。
首先，旋轉(zhuǎn)基板11，將溶劑A滴加供給到反應(yīng)區(qū)R。隨后旋轉(zhuǎn)基板11，當(dāng)反應(yīng)區(qū)R達(dá)到第一內(nèi)頂蓋207的位置時(shí)，將含探針DNA的介質(zhì)滴加供給到反應(yīng)區(qū)R中。上述供給操作在板的整個(gè)旋轉(zhuǎn)面上進(jìn)行，并且在接下來(lái)的旋轉(zhuǎn)中，用光學(xué)顯微鏡CCD照相機(jī)223檢出每一反應(yīng)區(qū)域R中的介質(zhì)保有量，并計(jì)算其減少量?；谟?jì)算結(jié)果，當(dāng)特定反應(yīng)區(qū)域R達(dá)到第二內(nèi)頂蓋208中用于滴加供給溶劑B的位置時(shí)，滴加所需量的溶劑B。
根據(jù)這種方法，無(wú)需事先檢測(cè)恒濕度室217(參見(jiàn)圖4等)中的濕度，可將因干燥而引起的每一反應(yīng)區(qū)域R中探針DNA濃度的改變控制到最小。這也可有效防止探針DNA在反應(yīng)區(qū)域R中析出、固著。
含探針DNA的介質(zhì)用上述任一實(shí)施例所示方法滴加供給到基板11上之后，基板11被主軸步進(jìn)馬達(dá)206傳送到主軸位置傳感器222b所檢測(cè)的反應(yīng)模塊2b位置(圖5的狀態(tài))。隨后，用蓋子安裝/拆除致動(dòng)器210b和蓋子位置傳感器211，將蓋子(上側(cè)基板12)安裝到基板11上(再次參見(jiàn)圖5)。
隨后，基板11在恒濕度室21 7內(nèi)靜置一段時(shí)間，以完成將探針DNA固定到反應(yīng)區(qū)R的表面(該表面經(jīng)過(guò)處理適于進(jìn)行固定)的工作。
將完成了固定探針DNA的工作的基板11傳送到主軸位置傳感器222c檢出的熒光測(cè)量模塊2c位置。從轉(zhuǎn)盤(pán)202上拆下基板11，將指定清洗液供給到反應(yīng)區(qū)R并從反應(yīng)區(qū)R排出，實(shí)施清洗處理，以消除反應(yīng)區(qū)R中未固定狀態(tài)的任何探針DNA。隨后，將基板11存放在指定位置，以備生物測(cè)定。
以下說(shuō)明固定后的生物測(cè)定過(guò)程。這種生物測(cè)定過(guò)程指一系列步驟滴加供給目標(biāo)物質(zhì)→相互作用(例如，雜交)→熒光測(cè)定。
首先，目標(biāo)物質(zhì)(其現(xiàn)在被定為“目標(biāo)DNA”)是指，希望調(diào)查其是否含有與探針DNA互補(bǔ)的堿基序列的單鏈DNA(核苷酸鏈)，它是從生物體中提取并分離出的。
將固定了探針DNA的下側(cè)基板11安裝到轉(zhuǎn)盤(pán)202上熒光測(cè)量模塊2c的位置處，并由夾緊機(jī)構(gòu)201固定。隨后，主軸步進(jìn)馬達(dá)206將下側(cè)基板11傳送到主軸位置傳感器222a檢出的供給模塊2a位置(參見(jiàn)圖4的狀態(tài))。
噴嘴事先填充例如含有目標(biāo)DNA和嵌入劑(后述)的介質(zhì)(例如，溶液)。用主軸電動(dòng)機(jī)203旋轉(zhuǎn)下側(cè)基板11，用磁盤(pán)基準(zhǔn)位置傳感器224檢測(cè)下側(cè)基板11在旋轉(zhuǎn)方向的基準(zhǔn)位置，根據(jù)磁盤(pán)基準(zhǔn)位置傳感器224的輸出和旋轉(zhuǎn)編碼器204的輸出，產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)區(qū)域R的信號(hào)。將相應(yīng)反應(yīng)區(qū)域R的位置信號(hào)與相應(yīng)滴加噴嘴的吐出信號(hào)同步，從而將介質(zhì)滴加供給到下側(cè)基板11的指定反應(yīng)區(qū)域R。此時(shí)，通過(guò)與上述圖16同樣順序的過(guò)程可完成供給操作。在該例中，圖16的“DNA溶液”指含目標(biāo)DNA的溶液。
在目標(biāo)DNA的供給工作中，也將補(bǔ)水溶劑滴加供給到反應(yīng)區(qū)R。即，當(dāng)所需的一列放射線上的反應(yīng)區(qū)R到達(dá)第二內(nèi)頂蓋208的位置時(shí)，參照由上述實(shí)驗(yàn)事先獲得的干燥時(shí)間查表，滴加所需量的溶劑。這樣一來(lái)，可將因干燥引起的每一反應(yīng)區(qū)域R中目標(biāo)DNA濃度的變化控制到最小。
在目標(biāo)DNA的供給工作中，也可使用測(cè)定反應(yīng)區(qū)域R中介質(zhì)量的光學(xué)顯微鏡CCD照相機(jī)223，從照相機(jī)輸出圖像中提取溶液外形，從介質(zhì)的彎月面外形尺寸計(jì)算出反應(yīng)區(qū)域R中的介質(zhì)量。
上述情況中的操作順序與上述圖16相同。即，旋轉(zhuǎn)基板11，將含目標(biāo)DNA的介質(zhì)(其相應(yīng)于圖16的DNA溶液)滴加供給到整個(gè)基板旋轉(zhuǎn)面上。在接下來(lái)的旋轉(zhuǎn)中，檢出反應(yīng)區(qū)域R中的介質(zhì)量，計(jì)算出因干燥減少的介質(zhì)量。當(dāng)所選的反應(yīng)區(qū)域R到達(dá)第二內(nèi)頂蓋208位置時(shí)，滴加供給所需量的溶劑。以這種方式，無(wú)需事先檢出恒濕度室217的濕度，就可以將因干燥引起的各個(gè)反應(yīng)區(qū)域R中目標(biāo)DNA濃度的變化控制到最小。
供給目標(biāo)DNA時(shí)也可采用圖17所示的操作順序。即，旋轉(zhuǎn)基板11，并事先滴加溶劑。隨后，當(dāng)所需的一列放射線上的反應(yīng)區(qū)R到達(dá)第一內(nèi)頂蓋207的位置時(shí)，滴加供給含目標(biāo)DNA的介質(zhì)。含目標(biāo)DNA的介質(zhì)濃度應(yīng)當(dāng)事先調(diào)節(jié)，使得當(dāng)含目標(biāo)DNA的介質(zhì)與反應(yīng)區(qū)域R中100pL溶劑混合時(shí)達(dá)到指定濃度。通過(guò)實(shí)施該方法，可有效防止目標(biāo)DNA在反應(yīng)區(qū)域R中析出、固著。
在目標(biāo)DNA的供給工作中，也可從測(cè)量反應(yīng)區(qū)域R中介質(zhì)量的光學(xué)顯微鏡CCD照相機(jī)223獲得照相機(jī)輸出圖像，從該圖像提取溶液外形，從介質(zhì)的彎月面外形尺寸計(jì)算出反應(yīng)區(qū)域R中的介質(zhì)量。
在這種情況下的操作順序與上述圖18的相同。即，旋轉(zhuǎn)基板11以便首先將溶劑滴加供給到反應(yīng)區(qū)R中。隨后，旋轉(zhuǎn)基板11，當(dāng)所需的一列放射線上的反應(yīng)區(qū)R到達(dá)第一內(nèi)頂蓋207的位置時(shí)，滴加供給含目標(biāo)DNA的介質(zhì)。上述供給操作在基板的整個(gè)旋轉(zhuǎn)面上進(jìn)行，并且在接下來(lái)的旋轉(zhuǎn)中，通過(guò)光學(xué)顯微鏡CCD照相機(jī)223檢測(cè)保持在每一反應(yīng)區(qū)域R中的介質(zhì)量，并計(jì)算其減少量?；谟?jì)算結(jié)果，當(dāng)特定的反應(yīng)區(qū)域R到達(dá)第二內(nèi)頂蓋208中滴加供給溶劑B的位置時(shí)，滴加所需量的溶劑B。
根據(jù)這種方法，無(wú)需事先檢測(cè)恒濕度室217(參見(jiàn)圖4等)的濕度，可將各個(gè)反應(yīng)區(qū)域R中因干燥所致探針DNA濃度的變化控制到最小，也可有效防止探針在反應(yīng)區(qū)域R中DNA析出、固著。
如上所述，當(dāng)?shù)渭庸┙o含目標(biāo)DNA的介質(zhì)后，主軸步進(jìn)馬達(dá)206將基板11傳送到主軸位置傳感器222b檢出的反應(yīng)模塊2b。隨后，用蓋子安裝/拆除致動(dòng)器210b和蓋子位置傳感器211，將防干燥蓋子(上側(cè)基板)12安裝到基板11上(參見(jiàn)圖5的狀態(tài))。
現(xiàn)在，將基板11在反應(yīng)模塊2b中放置一段時(shí)間。當(dāng)目標(biāo)DNA中包含與(經(jīng)固定的)探針DNA互補(bǔ)的堿基序列時(shí)，兩者雜交形成雙鏈DNA。
該雜交是在安裝蓋子12、同時(shí)使基板11壓接加熱器214、在例如55℃加熱的狀態(tài)下完成。此外，例如，利用下側(cè)基板11中的透明電極層112(參見(jiàn)圖1)和作為相對(duì)電極的導(dǎo)電蓋子(上側(cè)基板)12，并將它們連接到高頻電源212，可以向反應(yīng)區(qū)R施加1MV/m、1MHz的高頻交流電場(chǎng)。
向反應(yīng)區(qū)R施加電場(chǎng)是為了使核酸分子在電動(dòng)力學(xué)作用如介電電泳作用下伸展或移動(dòng)。電場(chǎng)的應(yīng)用使得可以避免對(duì)雜交造成空間位阻或增加探針DNA與目標(biāo)DNA之間結(jié)合的概率。因此，可以迅速完成雜交。
當(dāng)固定在反應(yīng)區(qū)R中的探針DNA與目標(biāo)DNA之間的雜交完成后，下側(cè)基板11連帶其上安裝的蓋子(上側(cè)基板)12被傳送到主軸位置傳感器222c檢出的熒光測(cè)量模塊2c位置(參見(jiàn)圖6的狀態(tài))。
需注意，供給到反應(yīng)區(qū)R的嵌入劑是熒光物質(zhì)，它經(jīng)過(guò)修飾具有與雙鏈DNA結(jié)合后發(fā)熒光的結(jié)構(gòu)。因此，當(dāng)目標(biāo)DNA具有與探針DNA互補(bǔ)的堿基序列而形成雙鏈DNA時(shí)，這種嵌入劑與該雙鏈DNA結(jié)合，發(fā)出熒光。
因此，可通過(guò)測(cè)量嵌入劑的熒光強(qiáng)度，來(lái)確定目標(biāo)DNA中有無(wú)特定堿基序列。對(duì)嵌入劑無(wú)特別限定，可采用例如商購(gòu)的SYBER Green I等。
熒光測(cè)定可以采用與通常的光學(xué)磁盤(pán)系統(tǒng)同樣的操作進(jìn)行。具體地，用主軸電動(dòng)機(jī)203使下側(cè)基板11旋轉(zhuǎn)，用AF檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)P3和致動(dòng)器控制物鏡L3相對(duì)于基板面的位置(具體參見(jiàn)圖7)。
隨后，由熒光激發(fā)光學(xué)系統(tǒng)P1激發(fā)基板上反應(yīng)區(qū)域R中的嵌入劑，并由熒光計(jì)量光學(xué)系統(tǒng)測(cè)量所述嵌入劑的熒光。此時(shí)，熒光激發(fā)激光器LD1采用波長(zhǎng)為450nm的半導(dǎo)體激光器，其通過(guò)平行透鏡L1被轉(zhuǎn)化為平行光束，并被接下來(lái)的分色鏡DM1偏轉(zhuǎn)，之后經(jīng)物鏡L3聚焦到反應(yīng)區(qū)域R的固定層113上，以激發(fā)與固定層113上形成的雙鏈DNA結(jié)合的嵌入劑(參見(jiàn)圖7)。
這種嵌入劑產(chǎn)生波長(zhǎng)520nm附近的熒光。所述熒光穿過(guò)物鏡L3和分色鏡DM1、DM2，經(jīng)波長(zhǎng)選擇鏡F消除偏離光后，經(jīng)物鏡L5聚焦到熒光檢測(cè)器PMT的光接收部分，從而測(cè)定熒光強(qiáng)度。
由于此時(shí)熒光微弱，希望采用光電倍增管作為熒光檢測(cè)器PMT。此外，AF檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)P3和透鏡致動(dòng)器A(參見(jiàn)圖7)可采用光盤(pán)所用的結(jié)構(gòu)和控制方法。
該實(shí)例采用如下構(gòu)成AF檢測(cè)激光器LD2利用780nm波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光器，半導(dǎo)體激光經(jīng)平行透鏡L2被轉(zhuǎn)化為平行光束，使該平行光束穿過(guò)分束器M3，由分色鏡DM2偏轉(zhuǎn)，并穿過(guò)分色鏡DM1，經(jīng)物鏡L3聚焦到基板表面，再被該基板表面反射(參見(jiàn)圖7)。
反射的激光光束經(jīng)物鏡L3和分色鏡DM1、DM2前行，到達(dá)分束器M3。激光光束隨后被偏轉(zhuǎn)到聚焦誤差檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)，其包括散光鏡L4和AF檢測(cè)器PD，并采用了散光方法。
熒光控制系統(tǒng)首先利用AF檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)P3檢測(cè)指示基板最外周旋轉(zhuǎn)方向基準(zhǔn)位置的基準(zhǔn)位置標(biāo)記，儲(chǔ)存從旋轉(zhuǎn)編碼器204(參見(jiàn)圖4等)輸出的基準(zhǔn)位置信號(hào)，并計(jì)算每一反應(yīng)區(qū)域R的位置。
隨后，旋轉(zhuǎn)基板1，通過(guò)致動(dòng)器A對(duì)物鏡L3的位置進(jìn)行自動(dòng)聚焦控制，以允許在每一反應(yīng)區(qū)域R位置進(jìn)行穩(wěn)定的熒光測(cè)量。
通過(guò)分析上述測(cè)量獲得的熒光強(qiáng)度，可以分析目標(biāo)DNA中所含堿基序列的基因信息。以這種方式，可實(shí)現(xiàn)一系列的生物測(cè)定。上面通過(guò)參照噴墨系統(tǒng)的噴嘴作為介質(zhì)供給噴嘴進(jìn)行了說(shuō)明。然而，任何噴嘴，只要是能夠滴加或注入準(zhǔn)確體積的介質(zhì)的吐出裝置，都可以采用。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明可用作防止駐留或保持在提供物質(zhì)間相互作用場(chǎng)所的反應(yīng)區(qū)中的介質(zhì)干燥而導(dǎo)致所含物質(zhì)發(fā)生濃度變化，或防止介質(zhì)中物質(zhì)析出、固著的技術(shù)。本發(fā)明可以作為用于DNA芯片和蛋白質(zhì)芯片等傳感器芯片的生物測(cè)定技術(shù)。
權(quán)利要求
1.生物測(cè)定設(shè)備，至少包括介質(zhì)供給裝置，用于將介質(zhì)供給到反應(yīng)區(qū)，該反應(yīng)區(qū)提供了物質(zhì)間相互作用的場(chǎng)所，該介質(zhì)含有在所述相互作用中涉及的物質(zhì)，以及補(bǔ)水裝置，需要時(shí)將水自動(dòng)補(bǔ)充到所述反應(yīng)區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的生物測(cè)定設(shè)備，還包括體積檢測(cè)裝置，其自動(dòng)檢測(cè)保持在所述反應(yīng)區(qū)的所述介質(zhì)的體積，使得基于從所述體積檢測(cè)裝置得到的體積變化信息，通過(guò)所述補(bǔ)水裝置將因干燥而損失的水量補(bǔ)充到所述反應(yīng)區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的生物測(cè)定設(shè)備，其中所述相互作用為核酸分子間的雜交。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的生物測(cè)定設(shè)備，其中所述體積檢測(cè)裝置從照相機(jī)輸出圖像中提取保持在所述反應(yīng)區(qū)域的所述介質(zhì)的外形，并從所述介質(zhì)的彎月面外形的尺寸來(lái)計(jì)算所述介質(zhì)的體積。
5.一種生物測(cè)定方法，其借助下述程序(1)或(2)、經(jīng)不同路徑，向提供物質(zhì)間相互作用場(chǎng)所的反應(yīng)區(qū)供給介質(zhì)和水，所述介質(zhì)含有在所述相互作用中涉及的所述物質(zhì)(1)供給所述介質(zhì)，并隨后補(bǔ)充所述水，所述介質(zhì)含有在所述相互作用中涉及的所述物質(zhì)，以及(2)補(bǔ)充所述水，并隨后供給所述介質(zhì)，所述介質(zhì)含有在所述相互作用中涉及的物質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的生物測(cè)定方法，其中，在所述相互作用中涉及的物質(zhì)是，將要固定在所述反應(yīng)區(qū)中的探針物質(zhì)，或者是將要與所述探針物質(zhì)相互作用的目標(biāo)物質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及生物測(cè)定設(shè)備，其防止駐留或保持在提供物質(zhì)間相互作用場(chǎng)所的反應(yīng)區(qū)中的介質(zhì)因干燥作用而發(fā)生濃度變化，或防止介質(zhì)中物質(zhì)的析出、固著。本發(fā)明還提供了生物測(cè)定設(shè)備2，其至少裝有介質(zhì)供給裝置以及補(bǔ)水裝置，所述介質(zhì)供給裝置將介質(zhì)供給到反應(yīng)區(qū)R，所述反應(yīng)區(qū)提供物質(zhì)間相互作用如雜交的場(chǎng)所，該介質(zhì)含有在相互作用中涉及的物質(zhì)，所述補(bǔ)水裝置在需要時(shí)將水自動(dòng)補(bǔ)充到反應(yīng)區(qū)。裝置2可以具有體積檢測(cè)裝置，其自動(dòng)檢測(cè)保持在所述反應(yīng)區(qū)中的介質(zhì)的體積。
文檔編號(hào)G01N37/00GK101095052SQ200580045879
公開(kāi)日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2005年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月4日
發(fā)明者伊藤達(dá)巳, 武田實(shí), 古木基裕, 山根良一, 中島敏弘 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社