TWI245116B - Detection array luminometer - Google Patents

Description

1245116 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種冷光偵測裝置，尤其是關於一種债 測陣列式冷光儀(Luminometer)，此種冷光儀可同時偵測複數 個樣本的光訊號，而可大幅節省偵測時間。 【先前技術】 生物檢測技術中，利用冷光光反應結果作為定量或定 性試驗之測試指標，已成為目前實驗室中試驗基因表現、基 因分析、免疫分析與細胞增殖等常用之測試方法。冷光反應 之進行並不如螢光反應般需要另加激發光源，也沒有放射線 元素的危險性，同時也科傳_素免疫反應财樣本濃縮 或稀釋之触’在實驗上有其便歡優越性。 …名的冷光儀主要分為兩類，-種是偵測單-試管的 :式)光儀’另一種則是测讀微量盤(microPlate)之盤式冷光 冷光儀因為—次只能細—試管，通相於樣本數 ::::::式:若欲進行樣本數量較大時之，選分析，則 * i K冷域，找符合較域 知盤式冷光儀為例，如第H 而衣以各 10 所不’該冷光儀包括—偵測部 :::10下方面向微孔盤2°處設有-_端11， 11於制時 上方，與每—受測之，至承載相樣本之孔井㈣1) 應所發出相對應，孔井21中進行冷光反 仰即由偵树端11前端之先入口 進入 。為使冷光聚集Μ，該偵測端Π於光入口 1245116 12上方’同時設有—聚焦透鏡13，冷光15經過聚焦透鏡 If,聚集後’投射在三稜鏡14上’縣線折射後傳入光電倍 增管（ph〇t〇multiplier tube，PMT) 16 中，該光電倍增管 μ 可將光訊號轉變為電子訊號，以進—步㈣。此種f知冷光 儀，僅設置單-偵測端，因此於偵測微量盤時，該 須在孔井間作X、Y_之财軸，分職每—孔井進行 谓測。此種偵測方式’―方面相t耗時，對於大規模筛選分 析之試驗亦相當不便，且鱗能夠進行χ、γ軸向移動之元 件襄置價格較高，將提高設置該型冷光儀之成本。另—方 面’對於冷光反應_較為短暫之試驗，倘反應發生後至憤 測間之日⑽差過大，其結果恐亦發生反應時間條件不—之誤 差。猶有甚者，偵測端頻繁的來回移動，經久使用後，元件 本身將因熱膨脹而使偵測端之定位產生誤差，進而使该測數 據發生偏產，因而降低該儀器之準確度。 【發明内容】 為縮短冷光儀之偵測時間，維持相近似之偵測條件， 並增加其偵測準確度，本發明的目的為提供_種偵測陣列式 冷光儀，該冷光儀包含一具有複數個偵測端的偵測陣列，其 可同時偵測複數個樣本的冷光訊號，因此可以增加樣品的偵 測速率及其準確度。 m 、 本發明的冷光儀包括一偵測陣列，該偵測陣列具有複 數個偵測端，其係用於擷取待測樣本所發出之冷光訊號複 數個光訊號傳輸元件，其係分別延伸自各偵測端，藉=^專1 1245116 光感測元件，該光感測元件係用以接收該 先Μ傳輸兀件所傳輸之複數個冷光訊號，而這些訊 唬可經由電子訊號之數值或影像方式加以呈$見。 ° 利用本發明之冷光儀偵測樣本時 該痛測端分卿應於—制樣本，各縣㈣歹之各 輸至光感測元件上，元:：先訊號傳輪元件傳 以仔上糾制凡件接_銳個冷光㈣ j ’可將該些訊號以數值或影像方式細呈現，以進―步岁; 項該些待測樣本之冷光數值。 夕 ，侧端的排列方式，並無特別限制，但為使 移動方向能僅向單—軸向(χ軸向或γ軸向)進行，各谓測 ===目’應與職賴量盤的單列或單攔的規格相 L ® ’本發明之冷光儀所翻的微量盤規格亦無限

^ 一般常見的96孔或384孔微量盤均可適用。若為試技 測试’則可依其數目及其間距調整設置。 …B 妨樣本的制時，係以成狀料，對複數個 樣本同日禮行_，因此可尬缩減檢測的時間 = =r:r測所產生之時間差，也可儘量縮^ 、、差。再者，由於偵測端移動時，僅呈單一軸向之浐 ϋ大巾田減^、因反覆移動所產生之熱膨脹的定位誤差， 於準確度之維持亦有相當大的幫助。同時，由於僅做單、 向移動之元件取得較為容易，且其價格也較低，因此^ 低冷光儀之成本。 降 本發明所使用的光訊號傳輸元件，較佳者為光纖，因 1245116 其具有訊號損耗小的優點。由於光纖具有全内反射之特性， 各偵測端所接收的冷光訊號可全部透過各光纖加以傳輸，並 因其光入射角之限制，而無庸顧慮其他相鄰孔井之冷光干 擾。同時，因為光纖傳遞光線時不受光線折射角度所限，且 其可依儀器結構延伸或曲折，因此對於儀器内元件的配置設 計較為方便。 本發明所使用的光感測元件，較佳者為一次可同時接 收並％區分複數個光訊號之光感測元件，例如：電荷搞合元 件(charge-coupled device，CCD)、互補性氧化金屬半導體 (complementary metal-oxide semiconduct〇r，CM〇s)、雪崩二 極體(avalanche photodiode)或其他相類之光感測元件。上述 之光感測元件皆可將光訊號轉換成影像訊號，以ccd為 例、，其可接受並將絲號記錄為影像，只要將各影像訊號轉 換為數據後，即可侧各樣本之冷光數值。至於在習知技 術中作為域測元件的光電倍增管，由於其無法同時接收並 區分複數個紐號，-次只能偵測—個樣本，因此並不適用 於本發明。 以下將配合圖式進-步說明本發明的實施方式，下述 所歹]舉的κ把例係用以闡明本發明，並非用以限定本發明之 範圍’任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍 内’當可做些許更動與潤飾’因此本發明之賴朗當視後 附之申請專利範圍所界定者為準。 【實施方式】 !245116 。月參閱第二圖，本發明之冷光儀包括一憤測陣列3〇、 複數個用以傳輪冷光訊號之光纖34,以及一揍收冷光訊號 之CCD陣列36。該偵測陣列30，其係用以對微量盤2〇中 所承載之樣本進行偵測，其面向微量盤20之方向，設有複 數個偵測端31，該些侧端之數目及其排狀間距，可依 斤名人測。式之樣本容器而設置。此處係以％孔（8孔X 列) 4的檢測為例，偵測陣列3〇包含單列8個偵測端， 其可與微量盤20單_ 8個孔井相職。_冷光時，所 有的偵測端31與相對應之孔井21相互對齊，孔井21中進 行冷光反應所產生之冷光35經由偵測端31下方末端之光入 口 32進入各該偵測端31。冷光35經過一設於光入口以上 =之聚焦透鏡33，藉其聚焦作用，冷光35被集中傳入偵測 端31上方所連結之光纖34中，各該光纖％則分別傳輸各 光35至CCD陣列36不同之區塊上，藉由該cCD陣列 =可將CCD陣列36上不同區塊之光訊號分別轉換成電子 =就數值，或進―步還原成影像訊號，而後㈣換為數據 ^即可判讀出各該樣本之冷光數值。而偵測室 祕料光纖34以及CCD陣列36之空間，其中，光纖34 可依儀器的設計需纽伸_折。雖絲纖％能夠將待測 樣本所發&之冷光訊號幾近完全的傳導，而不受外界影變， t照射於微量盤2〇週遭的光線，爐訂擾該待測^本 M t出之冷光訊號，因此本發明實施例中伯測陣列30债測 =里盤20時，應係在一不透光之環境下進行，因此可於該 二兀件外罩以—外蓋（财未*)，以確保冷光制之準確 1245116 性。 另外’請參閱第三圖，該圖為CCD陣列36接收光訊 號之示意圖’ CCD陣列36上可設置一阻隔板361，該阻 隔板361可使CCD陣列36上各相鄰之光纖％之輸入區域 得以被區1% ’以避免各輸入訊號間的相互干擾。光纖34傳 輸時係將_端31所傳來之冷光訊號直接傳送至ccd陣列 36上各相舰塊’並由各軸應區塊之ccd記錄該些冷光 訊號。本發明可進-步包括—同步處理訊號單元，藉:同時 處理CCD _ 36上^; _塊各像素所傳來的訊號，其後再 將該些訊號職為數據，即能進—步判讀各該樣本之冷光數 值0 她之…’奉圖中所示者為福測 孔微«時之情形，財_陣列3G連結至—移 40 ’藉由該移動部4〇帶動偵測陣列3〇 動 該偵測陣列30中並設有8 _ ^移動。 分別與微量盤2G上縱轴 '井 、及端31則 ^ v , 神…您孔井21相對應。偵測陣列3〇 ^ 移動時可同時偵測―縱_ 8個樣本， =置η次即可將此微量盤偵測完畢。由 = :數目或間隔之設置係配合待測微量盤之孔井規= =此谓測過程中，即可—次偵測微量盤 更 Π面若Γ本實施例所示，即可節省原八分之-的二 可同_ 域測器可_錄·個光喊，因此亦 優。°得複數個樣本數值，其整_測效率較習知技術為 1245116 【圖式簡單說明】 第一圖係習知發明進行冷光偵測時之示意圖。 第二圖係本發明進行冷光偵測時之示意圖。 第三圖係本發明CCD陣列接收光訊號之示意圖。 第四圖係本發明偵測96孔微量盤時之示意圖。 【主要元件符號說明】 10 偵測部 11 偵測端 12 光入口 13 聚焦透鏡 14 三稜鏡 15 冷光 16 光電倍增管 17 偵測室 20 微量盤 21 孔井 30 偵測陣列 31 偵測端 32 光入口 33 聚焦透鏡 34 光纖 35 冷光 36 CCD陣列 361 阻隔板 37 偵測室 40 移動部 11

Claims (1)

1245116 十、申請專利範圍： 1、 一種偵測陣列式冷光儀，其至少包括： 一偵測陣列，該偵測陣列包括複數個偵測端，其係用於擷取 待測樣本所發出之冷光訊號； 複數個光訊號傳輸元件，其係分別延伸自各該偵測端，藉以 傳輸該冷光訊號；以及 一光感測元件，其係用以接收該些光訊號傳輸元件所傳輸之 複數個冷光訊號，並將之轉換成可辨識各該待測樣本冷光訊 號之資料。 2、 如申請專利範圍第1項所述之偵測陣列式冷光儀，其中各該 偵測端内分別設有一聚焦裝置如透鏡，藉以使各樣本所發出 的冷光I集至各該光訊號傳輸元件之末端。 3、 如申睛專利範圍第1項所述之偵測陣列式冷光儀，其中該光 訊號傳輸元件為光纖。 4、 如申凊專利範圍第1項所述之偵測陣列式冷光儀，其中該光 感測元件為一電荷耗合元件。 5、 如申請專利範圍第4項所述之偵測陣列式冷光儀，其中該光 感測元件上設有阻隔板，藉以隔離各輸入冷光訊號相互間之 干擾。 6、 如申請專利範圍第1項所述之偵測陣列式冷光儀，其中該光 感測元件為一互補性氧化金屬半導體。 12 1245116 7 如申請專利範圍第 感測元件上設有阻 干擾。 6項所述之偵測陣列式冷光儀，其中該光 隔板’藉以隔離各輸入冷光訊號相互間之 心15第1項所述之制陣列式冷光儀，其中該光 感測元件為一雪崩二極體。 如申明專利範u第8項所述之侧_式冷光儀，其中該光 感测70件上設有阻隔板，藉關離各輸人冷光喊相互間之 干擾。 10 力11【 如申凊專利範圍第1項所述偵測陣列式冷光儀，其中該冷 光儀進一步包括一移動部，藉由該移動部，可使該偵測陣列 作單一軸向之移動。 11 Jr 1 如申清專利範圍第1項所述偵測陣列式冷光儀，其中該可 辨識該待測樣本冷光訊號之資料為電子訊號。 12、 如申請專利範圍第1項所述偵測陣列式冷光儀，其中該可 辨識該待測樣本冷光訊號之資料為影像訊號。 13、 如申請專利範圍第1項所述之冷光儀，其中該冷光儀進一 步包括一同步處理訊號單元，藉以同時處理該光感測元件上 不同像素所傳來的訊號。