[发明专利]生物检测设备及生物晶片

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物检测设备及生物晶片，特别是涉及一种具有微电极点阵列的生物检测设备及生物晶片。

背景技术

随着人们的平均寿命逐年增加，对于疾病筛检、医疗诊断或是老年照护，健康检查的重要性也逐年攀升。现有的分析方法是将检体使用离心机分离，取出待检测部分，再通过加入不同的试剂反应物，依照其显现的颜色或生成物的浓度等，来判断检体的状况。因此，所需要的人力多，分析时间长，导致费用较高。

相较之下，生物晶片的发展，不仅可以达到快速、有效的分析，还可以在居家使用，减少人力成本，因而能广泛普及。生物晶片中的实验室晶片(Laboratory-on-a-chip,LOC)，又称为微型全分析系统(Micro total analytical system,μTAS)，是将原本在实验室的操作过程微小化，整合至晶片。除了缩短整体的反应时间，提高效率外，实验室晶片也大幅度缩小检验误差。这种设计同时将医学分析和电子系统整合，能节省时间、空间和人力资源，大幅度地降低成本，绝对是未来备受瞩目的技术与产品。

现有的实验室晶片大多是以玻璃片当作基板，以微机电(Micro-electro-mechanical system,MEMS)技术为基础，配合半导体制程，在晶片上规划出一整套复杂的微流道及控制微流道的阀件，并配合外部的加压装置与检验装置，即完成一个完整处理及分析检体的平台。在此平台上，能够提供检体的分离与纯化、检体与试剂的混合及结果的判断。

然而，对于使用微流道及阀件控制的实验室晶片来说，系统层面遭遇到许多问题：

1.由于异质整合的困难，使得实验室晶片的控制元件与检测元件必须外置。一般而言，外置的控制元件过多，会造成输出入的电信号线数过多，因而限制实验室晶片的使用面积。

2.大多数微流道是以外置泵(pump)加压的方式，使微流道中的液体从高压处流向低压处。但因为微流道为密闭空间，当泵产生气压时，会使液滴四处流窜，而无法有效地驱动液滴，造成检体的浪费，并降低分析上的灵敏度。

3.因为晶片上的微流道都已制式规划完毕，所以针对不同实验的分析，会需要不同微流道的实验室晶片，因而导致人员需学习多种不同微流道的生物晶片的操作，使操作的复杂度提高，人员的训练成本也增加，也造成产品开发成本增加。

4.用于控制微流道中的液体方式虽然有很多种，如压力、温度等，但目前不论是采用哪种控制方式，都没有回读的机制，而造成实验上的误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种输出入信号数较少、有效驱动与感测检体、并具有回读机制的生物检测设备及生物晶片。

本发明生物检测设备，包含一生物晶片及一处理单元。

该生物晶片包括一微电极点阵列、一盖体、一屏蔽层及N个菊链串接的控制单元。

该微电极点阵列包含N个微电极，N为整数且N＞1，该N个微电极彼此间隔地排列。

该盖体设置于该微电极点阵列的上方，并接收一偏压信号，且该盖体包含一液滴空间，以容置液滴。

该屏蔽层设置于该微电极点阵列的下方，用于隔绝来自该盖体的电磁干扰传递到该屏蔽层的下方。

该N个菊链串接的控制单元设置于该屏蔽层的下方，而不受到来自该盖体的电磁干扰，每一控制单元位于所对应的微电极的下方，并各自电连接所对应的该微电极，以提供一微电极信号至所对应的该微电极，且每一控制单元接收一时钟信号、一第一控制信号、一第二控制信号及一第三控制信号，并根据该时钟信号及该第一控制信号选择一输入信号或一相关于该微电极信号的量测信号作为一输出信号，该N个控制单元中的第一个控制单元所接收的输入信号为一用于驱动该液滴的数据输入信号，其余N-1个控制单元中的每一控制单元所接收的输入信号分别来自前一控制单元的输出信号。

每一控制单元还根据该第二控制信号、第三控制信号及该输出信号来改变其所提供的微电极信号，利用不同控制单元间的微电极信号与该偏压信号的压差来驱动位于该盖体的液滴空间的液滴。

该处理单元电连接该N个控制单元，并产生该数据输入信号、该时钟信号、该第一控制信号、该第二控制信号及该第三控制信号，且接收一数据输出信号，该数据信号为来自该N个控制单元中的第N个控制单元的输出信号，并根据该时钟信号、该第一控制信号、该第二控制信号、该第三控制信号及该数据输出信号，使该生物晶片操作于一感测模式，以感测该液滴的位置。