生物检测基片、生物检测系统和读出系统技术方案

本发明专利技术提供了一种聚集大量物质和可对物质灵活分类的生物检测方法。一种能够通过光学方法读出记录信息的碟形生物检测基片具有可固化可检测物质的检测表面Ｓ。检测表面Ｓ被当从上方看时沿径向设置的沟槽３（凹坑３ａ）按预定的间隔划分成若干扇区。本发明专利技术还公开了采用上述生物检测基片的一种生物检测装置和一种读出装置。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种碟形信息记录介质，其构成生物信息及相关领域的有用的生物检测工具。特别是，本专利技术涉及到一个生物检测基片，通过将含有被标记的待检物的溶液喷点到固化有检测物的基片表面位点，以精确实现杂交或其它分子间反应；一种采用所述基片的生物检测方法；一个采用所述基片的生物检测系统和一个记录信息读出系统。
技术介绍
下面介绍与本专利技术有关的传统技术。目前，用于生物检测的集成基片称为DNA芯片或DNA微阵列(以下一般称作DNA芯片)，在其上使用微阵列技术将预先选定的DNAs排列成微阵列，进行基因突变分析、SNPs(单核苷酸多态性)分析和基因表达频率分析等等，已经广泛应用于包括新药物开发、临床诊断、药物遗传学和法医学等等在内的各种领域。DNA芯片的特点使之能够对如杂交等分子间反应进行全面分析，因为大量的多种多样性的DNA低聚链、cDNAs(互补DNAs)、或其它类似物可集成到一个玻璃基片或硅基片上。下面描述一个使用DNA芯片的分析技术的例子，在该分析技术中，在使用一个反转PCR扩增反应或类似方法合成一个荧光探针dNTP过程中，使用固化在玻璃或硅基片上的DNA探针，将从细胞、组织或其它类似物中提取的mRNA，进行PCR扩增。杂交是在基片上进行的，使用预先确定的检测器完成荧光测定。在这里DNA芯片被分为两种类型，第一种类型是采用应用半导体曝光技术的光刻技术将寡核苷酸直接合成在一个预先确定的基片上。Affymetrix生产的芯片是典型的这种芯片，这种DNA芯片的集成度非常高，但是受限于基片上合成的DNA，可获得的DNA的长度约为几十个碱基；第二种类型的DNA芯片也称作“斯坦福系统”，DNA芯片的制作是使用分裂针尖短针(split tip pins)将预先制备好的DNA点样并固化到基片上，这种DNA芯片在集成度上低于前者，但是其优点在于可以固化约1kb的DNA片断。然而，按照上述传统DNA芯片技术，集成的片断数量和DNA芯片本身的集成密度比较小，因此一次检测中能进行的分析数量不够多。此外，很难让用户自由地设置检测物的种类和数量，更不用说将检测物在基片上分组。另外，在传统的DNA芯片中，在基片表面包含的检测物具有两维延伸DNA探针特性，并随Tm(解链温度)或GC含量而变化(而不是调整)，其存在问题是，由于暴露在相同杂交条件和洗涤条件下，因而产生假阳性或假阴性的概率很高。此外，一个用于将检测物例如DNA探针固化于基片表面，和用于将含有待检物的样品溶液点样的检测系统，以及一个用于读取检测物和被标记的待检物之间的反应结果的分析器，也称“读取器”或“扫描器”通常被分开并独立制作。这样，以连续的方式实现生物检测过程和随后的读取及分析过程是不可能的，因而使得传统系统的使用非常不方便。此外，由于检测物例如DNA探针以及样品液滴的形状和加样量不一致，从而存在所读出的荧光强度的精确度低这一技术问题。还有，在传统系统中每个芯片以及每个集成单元的成本都很高，因此分析器很昂贵。
技术实现思路
因此，本专利技术的首要目的在于提供一种检测基片，可以大规模集成固化的检测物、检测物可以自由分组且价格便宜；一种所述基片的优选制作方法；一个使生物检测能有效、安全进行的生物检测系统；以及一个能够使检测过程及记录和分析过程以连续方式进行的基片记录信息读出系统。为了解决上述问题，首先本专利技术提供了如下的“生物检测基片”。这里，术语“生物检测”是指基于物质之间反应的生物化学分析。首先，本专利技术提供了一种包含检测表面的生物检测基片，检测物可以固化于该检测表面。检测表面位于一个碟形基片的表面上，可以通过光学方式读出记录信息。检测表面呈凹槽结构，从上侧看去，这些凹槽结构沿径向排列。在本专利技术中使用的术语“检测物”广泛地包括低分子物质、高分子物质、活体物质(vital substance)等等，它们可以直接或通过接头固化在检测表面，并与被荧光物质或其它类似物标记的待测物呈特异性偶合反应，总之该术语不应被狭义理解。基片上的“凹槽结构”是指，例如以条纹的形式出现的微通道结构或凹槽结构。在凹槽结构中，放射状结构被划分为凹坑的、分格式的结构，或其它类似结构。凹槽结构由一系列凹坑或分格式的结构构成。从上侧看去，凹坑或分格式的结构排列整齐的部分看起来基本上像是条纹。不应当对术语“凹槽结构”进行狭义地解释。生物检测基片包括的凹槽结构区域是碟形微通道阵列。在生物检测基片中，例如采用直径约10cm的碟形基片用以固化检测物；这样，该生物检测基片的优点在于用于将检测物固化于其上的检测表面的多样性，或在于可以将包括检测表面的凹坑、凹槽或其它类似物集成为一个整体。换句话说，生物检测系统可以是一个DNA芯片、一个生物传感器芯片或其类似物，其记录信息的集成量是很大的。此外，由于检测表面具有凹槽结构，从上侧看沿径向设置并且具有预定的间隔，因此可以避免相互之间的污染，可根据每个凹槽结构对检测物进行分类。例如根据每个凹槽结构对疾病产生标记基因进行分组，或者根据每个凹槽结构将要固化的核苷酸(检测物)基于不同的Tm值或GC含量进行分组。这使得变换反应条件，例如杂交条件，例如缓冲液组成及浓度等，洗涤条件、样品溶液的浓度等，从而得出检测物的最适反应条件成为可能，从而显著降低由于分析操作而导致假阳性和/或假阴性结果的可能性。另外，由于在基片上形成从上侧看呈径向的，也就是从碟形基片的中心向外周延伸展开的凹槽结构，所以，使用某种预定方法旋转碟形基片，由毛细管原理产生的吸力，以及通过使用某种预定方法旋转碟形基片时产生的离心力可将液体传送过去。例如，当去除多余的、在反应后没有被结合的待测物时，洗涤用的液体即可平滑地和安全地从基片的中心区域流入并通过凹槽结构(特别是其中的检测表面位点)。本专利技术还提供了一种生物检测基片，其包括在上述提及的检测表面位置提供位置信息和旋转同步信息的装置。该装置可包含在基片上提供的摆动或地址凹坑。这里的术语“摆动”表示相对于轨道的，即用于用户记录数据，即用于预先在碟上记录有关碟上的物理地址的信息的凹槽(引导凹槽)的中心，轻微地左右摆动。通常，以相对于高于跟踪伺服频带的频率的轻微频率偏差进行FM调制，并且在基片上，在凹槽径向移动时，正弦波调制信号的振幅被削减。生物检测基片更适用于将包含检测物的溶液和包含待检物的溶液，根据位置信息和旋转周期信息，精确地喷点到预先确定的检测表面位点。本专利技术进一步提供了一种生物检测基片，选自由核苷酸链、肽、蛋白质、质脂、低分子量化合物、核糖体及其它有机物所组成的一组中的至少一种物质固化于基片上的检测表面位点。这种基片可以广泛地用作生物传感芯片，用来实现单链核苷酸链之间的反应，或者是一个DNA芯片双链核苷酸和用于杂交的肽(蛋白质)之间的反应、抗原抗体反应或其它的分子间反应。这里，术语“核苷酸链”泛指包含由核苷酸聚合成的包含寡核苷酸和多核苷酸的DNA探针、由嘌呤核苷酸和嘧啶聚合成的DNAs(其全长或片段)、由反转录得到的DNAs(cDNA探针)、RNAs及其类似物。在单链的情况下，分析基于与靶核苷酸之间的杂交反应而进行。在双链的情况下，可用于进行蛋白质和DNA(特异性的排列位点)的分析；例如，可以分析受体分子如作为转录因子的激素受体与反应阵列DNA部分及其类似物的结合反应。术语“肽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物检测基片，包括其上可以固化检测物的检测表面，所述检测表面被设置在一能够通过光学方法读出记录信息的碟形的基片的表面上，　　　　其中，所述的检测表面被设置在凹槽结构中，而该凹槽结构被设置在所述的基片的所述的表面中，以便在上侧看是沿径向延伸。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：古木基裕，山津久行，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]