[发明专利]生物芯片的扫描方法以及实施该扫描方法的装置

说明书

技术领域

本发明总的发明构思涉及一种扫描生物芯片的方法，更具体地，涉及一 种以显著提高的速度扫描生物芯片的方法。

背景技术

生物芯片通常是例如通过将生物有机材料(诸如活的生物体、微生物以 及动物和植物的细胞、器官和神经的酶、蛋白质、抗体和脱氧核糖核酸 (DNA))结合到类似于半导体芯片的微芯片而制成的生物特征识别器件 (biometric device)。更具体地，例如，DNA生物芯片是用于检测DNA的 器件，且通过在基板上的小空间内以单螺旋形(而不是双螺旋形)布置具有 不同碱基序列(base sequence)的数百种至数十万种DNA而制成，该基板 可以是例如玻璃基板或半导体基板，且细胞内DNA的功能是已知的。一般 而言，具有相同碱基序列的单螺旋形DNA的集合被称为点(spot)，差不 多二十至三十个碱基通常连接而形成单个点(single spot)。类似地，在蛋 白质生物芯片中，可与相同蛋白质结合的抗体或受体的集合被称为点。

当试样被滴到生物芯片上时，只有与特定点相对应的基因或蛋白质与该 点结合，不与生物芯片上的点结合的基因或蛋白质被洗掉。因而，通过识别 生物芯片上与试样结合的点而容易地获得试样的基因信息。例如，利用生物 芯片易于分析在特定细胞或组织中的独特的基因表达或突变的方面 (aspect)。此外，生物芯片还可以用于例如基因表达的大量分析、病原菌 (pathogenic bacteria)感染测试、抗生素抗性测试，关于环境因素的生物反 应的研究、食品安全检测、罪犯识别、新药开发以及动物和植物的医学检查。

已经提出了识别生物芯片上的点(其与滴到该生物芯片上的试样的基因 结合)的各种方法，具体地，荧光检测方法是一个示例。在荧光检测方法中， 当被激发光激发时发射特定颜色光的荧光材料与试样结合。通过将试样滴到 生物芯片上然后分析通过投射激发光到生物芯片上而获得的荧光图像，从而 识别与试样结合的点。

一般地，扫描装置通过利用约5μm至约10μm的像素尺寸扫描生物芯片 而获得荧光图像，该扫描装置通过投射激发光到生物芯片上而获得荧光图 像。基本扫描单元被称为板(panel)，单个生物芯片通常包括几百个板。此 外，数百到数十万个点形成单个板上的微阵列。一般地，通过移动生物芯片 和扫描装置的照相机来顺次扫描各个板(individual panel)而获得各个板的 荧光图像。从而，通过连接各个板的荧光图像而形成单个大的生物芯片图像。 从而分析生物芯片的与试样结合的点。

然而，当生物芯片的微阵列的表面倾斜时，荧光图像的亮度和位置通过 聚焦在每个单独的板上而精确地获得。然而，这意味着具有大量板的高密度 生物芯片需要过多的扫描时间来聚焦在每个板上。此外，例如当生物芯片的 微阵列没有被精确地布置(例如，未平行于扫描装置的照相机的移动轴而布 置)时(例如如果生物芯片被旋转)，部分荧光图像被切去，从而不能扫描 整个荧光图像。而且，将各个板的荧光图像旋转和连接而形成单个大的生物 芯片图像是冗长且不方便的，从而大大增加了分析试样所需的时间。

发明内容

本发明提供一种快速准确地扫描生物芯片的方法而不用改变用于获得 生物芯片的荧光图像的扫描装置的结构。本发明还提供了一种实施该方法的 装置。

为了实现以上和/或其它的方面，本发明提供了一种扫描生物芯片的方 法，该方法包括：测量生物芯片的表面上至少三个不同地点的三维位置；基 于所测量的三维(3D)位置确定相对于生物芯片表面的虚拟近似平面(virtual approximation plane)和曲面(curved surface)之一；基于该虚拟近似平面和 曲面之一确定设置在生物芯片上的两个或多个板的成像位置；基于所确定的 成像位置通过扫描生物芯片获得该两个或多个板的各个图像；以及从该两个 或多个板的各个图像提取生物芯片的全部数据。

两个或多个板可以彼此相邻，至少三个不同地点可以是生物芯片的基板 上的目标标记(target mark)。

目标标记可以设置在点的微阵列的外部，该点的微阵列设置在基板上。

该方法还可以包括将照相机聚焦在目标标记上。所测量的目标标记的 3D位置可以基于其上设置有生物芯片的台(stage)的运动度(degree of motion)来计算。

虚拟近似平面和曲面之一可以基于所测量的3D位置利用最小二乘法确 定。