[发明专利]光检测芯片和设置有光检测芯片的光检测装置

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2009年8月12日提交的日本专利申请JP2009-187313的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本公开涉及一种光检测芯片。更具体地，本公开涉及一种光检测芯片和设置有光检测芯片的光检测装置，其用于基因表达(gene expression)的分析、传染病的检查、基因分析(例如，SNP分析)、蛋白质分析以及细胞分析。

背景技术

在包括医疗服务、新药开发、临床实验室试验、食品产业、农业、工程学、法医学以及犯罪鉴定的各种领域中，正在进行基因分析、蛋白质分析以及细胞分析的全面研究和开发。其中引人注目的是一种“芯片实验室(lab-on-chip)”的新技术，该技术允许在形成于芯片中的微观尺度的通道或阱中发生各种反应(用于核酸、蛋白质以及细胞的检测和分析)。现在该技术引起注意是由于其具有用简单方法测量生物分子的潜在能力。

片上实验室(lab-on-chip)技术的问题在于，必须在形成于芯片中的微观尺度的通路或阱中用极少量的样本来执行混合、反应、分离、提纯以及检测。为了有效地检测和分析，需要设计良好的用于芯片设计及其实现的方式和装置。

例如，日本专利公开第2008-151770号(专利文献1)中提出了一种具有形成于其中的微通道的芯片。该芯片被设计为，使得混有热熔解性粘合剂混合的试剂被保持在在微通道中的预定位置处。在导入样本溶液之后，加热芯片，使得热熔解性粘合剂在其被支撑的位置处开始熔化。这使得能够有效地溶解和混合，并允许在相同的位置处进行后续的反应和分析。结果是，可以减少微通道中反应点的数量，这使得尺寸减小并降低了成本。

日本专利公开第2007-139744号(专利文献2)中提出了一种能够用非常少量(大约是现有技术试验中使用的量的百分之一)的样本进行分析的荧光偏振试验。该试验包括：(1)准备荧光探针分子和生物分子的步骤，(2)将它们注入片上实验室的微通道中从而形成它们的复合物的步骤，(3)将偏振光的光束导向至该复合物并测量由复合物导致的荧光偏振的步骤，以及(4)量化荧光偏振(fluorescent polarization)并确定荧光偏振度的步骤。

日本专利公开第2008-17779号(专利文献3)中提出了一种由设置在单个基板上的以下单元组成的片上实验室：用于制备核酸的单元，其设置有第一电极；用于将样本流体导入核酸制备单元的单元；通过通道与核酸制备单元连接的反应单元，该反应单元设置有第二电极；用于将药液导入反应单元的单元；用于从反应单元排出流体的单元；连接至第一和第二电极的控制电路；以及连接至第二电极的检测电路。该片上实验室能够在单个基板上复制、合成、反应并检测核酸。

日本专利公开第2007-187582号(专利文献4)中提出了一种设置有检测器(例如，工作电极、参考电极以及对电极)和薄膜晶体管的生物芯片。该芯片被用作生物传感装置，其具有轻、薄、短、小、便宜且具有高性能的特点。其还能够可拆卸地安装在具有喷墨头的生物传感器上。

发明内容

分析样本的一般方式是，在用光照射时，检测从导入到片上实验室的样本发出的光(尤其是荧光)。在片上实验室技术的领域中，有效地检测来自极少量样本的光仍是一个重要因素，尽管为了更精确的分析如上所述已经做了许多改善和改进。

然而，存在难以有效地检测来自极少量样本的光的许多情况，因为来自样本的光(例如荧光)在所有方向上(360°)发散。此外，激励光和来自包含在样本中的任何物质的自发荧光使这种情况加重，从而难以单独地有效检测期望的荧光。事实上，普通的光检测器能够检测从样本发出的荧光的约5％。

期望提供一种能够有效地检测从非常少量的样本所发出的光的新技术。本发明实施方式使得通过修改用于光检测的芯片的结构，能够有效地检测来自非常少量的样本的光。

在一个实施方式中，光检测芯片包括：至少一个检测区域，配置为容纳能够发出荧光的样本；以及光反射部，配置为在朝着光检测器的方向上反射从样本发出的荧光的至少一部分。

在另一实施方式中，光检测装置包括：光源，配置为发出激励光；至少一个检测区域，配置为容纳能够发出荧光的样本；光反射部，配置为在朝着光检测器的方向上反射从样本发出的荧光的至少一部分；以及光检测部，配置为接收光反射部反射的荧光的至少一部分。

不特别限制这些实施方式的光检测芯片的光反射部的形状。光反射部可具有，例如，凹面形状、凸面形状或平面形状。