专利名称：多重激发光源系统的制作方法
技术领域：
本发明是提供一种光源系统，特别是用于提供对已注入荧光染料的生物样本进行观察检测的多重激发光源系统。
背景技术：
随着生物科技的研究逐渐受到重视，其中的生物样本检测(例如蛋白质、细胞与脱氧核糖核酸(DNA)等)亦受到十分的关注。已知技术中，该生物样本是利用荧光检测法(fluorescence detection)进行检测。该突光检测法是利用突光染料具有特定的激发态(excitation state)与放射态(emission state)的特性,用以对该生物样本进行标记，以供检测者通过该标记的结果检测出关于该生物样本所包含的复杂分子组成。以该脱氧核糖核酸样本为例，该脱氧核糖核酸样本是放在由缓冲液(例如TAEbuffer)与凝胶(例如洋菜凝胶电泳(agarose gel electrophoresis,AGE)或聚丙烯酰胺凝胶电泳(polyacrylamide gel electrophoresis,PAGE))所组成的电泳液中，并施加电压以产生脱氧核糖核酸电泳，而形成具有脱氧核糖核酸的电泳胶片，又再取出该电泳胶片并将该胶体注入溴化乙锭的突光染料(Ethidium Bromide, EtBr)。再者,再利用紫外光源用以激发该电泳胶片上·的荧光染料以产生荧光，用以提供检测者可通过该荧光以确认该脱氧核糖核酸在该电泳胶片上的位置。然而，该紫外光源是需要在特定的暗室里进行作业，才能明显地观察到该荧光染料；以及，该紫外灯管所产生的光源是会对人体皮肤产生如日照的效果，对检测者长期使用而言，是十分不利于健康的。故有鉴于此本发明是提出一种可以解决上述已知技术所造成的缺点的多重激发光源系统。
发明内容
本发明的一目的是提供一种多重激发光源系统，通过可见光波长及/或非可见光波长所组成的多重光源，用以达到对生物样本进行观察检测的功效。本发明的另一目的是提供上述的多重激发光源系统，是通过在不同位置上产生所述多重光源，用以增强该生物样本上该荧光染料的显现功效。为达上述目的或其它目的，本发明是一种多重激发光源系统，是用于提供已注入荧光染料的生物样本进行观察检测，其包含机壳、样本平台、第一光源模块与第二光源模块。该机壳是具有容置空间；该样本平台是设置于该容置空间，是供放置该生物样本；该第一光源模块是设置于该样本平台的一侧，该第一光源模块是产生位于可见光波长的第一波长光源；以及，该第二光源模块是设置于该样本平台的一侧，该第二光源模块是产生位于可见光波及/或非可见光波长的第二波长光源，且该第一波长光源与该第二波长光源是用于同时激发该荧光染料，并通过荧光共振能量转移的多重能量迭加激发产生相对的第三波长光源。与已知技术相较，本发明的多重激发光源系统是提供包含可见光波长及/或非可电光波长所组成的多重光波长，对生物样本中的荧光染料进行荧光共振能量转移的多重能量迭加激发，用以产生显著的荧光波长。再者。于另外一实施例中，检测者又通过滤波单元接收该荧光波长，以滤除光噪声以增强显现该生物样本的检测结果。此外，又根据放置该生物样本前后的影像差异，可动态地调整该生物样本影像的亮度差异、白平衡差异与对比差异，而使得检测者便于进行对该生物样本的观察。
为充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体的实施例，并配合附图，对本发明做一详细说明，说明如后，其中:图1是本发明第一实施例的多重激发光源系统的剖面示意图；图2是说明图1中第一光源模块与第二光源模块的配置示意图；图3是本发明第二实施例的多重激发光源系统的剖面示意图；图4是本发明实施例的多重激发光源系统的荧光染料受激辐射的过程示意图；图5是本发明实施例的多重激发光源系统的第三波长光源产生示意图；图6是本发明第三实施例的多重激发光源系统的剖面示意图；图7是本发明第四实施例的多重激发光源系统的剖面示意图；图8是本发明第五实施例的多重激发光源系统的剖面示意图；图9是本发明第六实 施例的多重激发光源系统的剖面示意图；图10是本发明第七实施例的多重激发光源系统的剖面示意图；以及图11至图14是生物实验结果的比较图。
具体实施例方式参考图1，是本发明第一实施例的多重激发光源系统的剖面示意图。于图1中，该多重激发光源系统100是用于提供已注入荧光染料2 (或可称为荧光基团)的生物样本4进行观察检测。其中，该生物样本4是可为注入脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)、蛋白质或生物性材料的电泳胶片等。该多重激发光源系统100是包含机壳12、样本平台14、第一光源模块16与第二光源模块18。其中，该机壳12是形成灯箱体，且该壳体12具有容置空间122以及，该样本平台14是设置于该容置空间122，且于该样本平台14的一侧是用于放置该生物样本4。其中，该样本平台14是可为透明状或雾面状。该第一光源模块16与该第二光源模块18是设置于该容置空间122的另一侧，用以使得该第一波长光源FW与该第二波长光源SW是可分别地或同时地通过该样本平台14入射至该生物样本4，如图2所示，是第一光源模块16与第二光源模块18的其中的一实施例的配置方式。该第一光源模块16产生可见光波长的该第一波长光源FW。换言之,该第一波长光源FW的波长范围是介于380 (紫光)纳米至750 (红光)纳米之间。于一实施例中，该第一波长光源FW的波长范围是介于435纳米与480纳米之间的蓝光。此外，该第一光源模块16是可由多个发光单元162所组成，例如所述发光单元162是为蓝光二极管。该第二光源模块18是产生可见光波长或非可见光波长的第二波长光源SW。其中，该第二波长光源SW的波长范围是除可包含如同前述可见光波长的范围外，亦包含波长介于280 (远紫外光)纳米至380 (近紫外光)纳米之间的非可见光波长，更甚至超过750 (红外光)纳米以上，例如该第二光源模块18是为紫外灯管(UV)、绿光与黑管。于一实施例中，该第二波长光源SW的波长范围是介于250纳米与400纳米之间的紫外光；以及，该第二波长光源SW的波长范围是577纳米与492纳米之间的绿光。其中，该第一波长光源FW与该第二波长光源SW是用于同时激发该荧光染料2，并通过荧光共振迭加能量转移使该荧光染料产生相对的第三波长光源TW。换言之，当该第一波长光源FW与该第二波长光源SW是用于同时入射于该突光染料2时，该荧光染料2是同时吸收该第一波长光源FW的第一能量Eg1 (Eg1 = hv，其中h是卜朗克常数6.626X10_34焦耳/秒；以及，v是为光的频率)与该第二波长光源SW的第二能量Eg2 (Eg1 = hv)，并通过荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer,FRET)使得该突光染料2释放出相对第三能量Eg3的第三波长光源TW。参考图3，是本发明第二实施例的多重激发光源系统的荧光染料受激辐射的过程示意图。于图3中，除前述实施例中所包含的该机壳12、该样本平台14、该第一光源模块16与该第二光源模块18外，更可包含滤波单元20，是设置于该样本平台14的一侧，且该滤波单元20是接收该第三波长光源TW并经由滤除光噪声后的滤波产生相对该第三波长光源TW更为清晰的第三波长光源TW’，例如该滤波单元20是为琥珀色滤波片。换言之，该第三波长光源TW’的波长是在该第三波长光源TW的波长范围之间，仅是该第三波长光源TW’是较为近似单一波长的光源。参考图4，是本发明实施例的多·重激发光源系统的荧光染料受激辐射的过程示意图。于图4(a)中，该荧光染料2是吸收该第一能量Eg1与该第二能量Eg2，使得该荧光染料2的光子在收能量(EgJEg2)之后，从基态SO跃迁至激发态SI ;接着，在数纳秒之后，该光子又从该激发态SI落在略低于该激发态SI的另一激发态SI’ ；以及，该光子是从该激发态SI’又回到该基态SO，使得该荧光染料2释放出具有第三能量Eg3的第三波长光源TW，其中由于能量损耗与光子的能量减少，辐射波长总是大于其受激波长，而两者之间的差值叫史托克位移(Stokes shift)。换言之，入射波波长与荧光染料所释放出荧光波长不同。此外，每一种该荧光染料2都具有一个最佳地特征波长，是会使得该荧光染料2在受激发的光谱上可以看到在某一受激波长(即特征波长)下，该荧光染料2具有最大的发射荧光强度，一并参考图4(b)。参考图5，是本发明实施例的多重激发光源系统的第三波长光源产生示意图。于图5中，在可见光的该第一波长光源FW是还包含第一特征波长FW’，该第一特征波长FW’是激发该荧光染料2用以产生该第三波长光源TW，例如当该荧光染料2是选用SYPRO RUBY时，通过该第一波长光源FW的波长范围是介于435纳米与480纳米之间的蓝光进行激发。其中，该第一特征波长FW’是为470纳米。该荧光染料2是根据吸收的该第一特征波长FW’，使得该荧光染料2辐射出波长在610纳米的该第三波长光源TW。接着，在非可见光的该第二波长光源SW是还包含第二特征波长SW’，且该第二特征波长SW’是激发该荧光染料2用以产生如同前述的该第三波长光源TW，当该荧光染料2是选用SYPRO RUBY时，通过该第二波长光源SW的波长范围是介于250纳米与400纳米之间的紫外光进行激发。其中，该第二特征波长SW’是为290纳米。该荧光染料2是根据吸收的该第二特征波长SW’，使得该荧光染料2辐射出波长在610纳米的该第三波长光源TW。该可见光与该非可见光是同时地产生具有相同波长(例如610纳米)的第三波长光源TW，且通过具有该第一能量Eg1的该第一特征波长FW’与该第二能量Eg2的该第二特征波长SW’进行能量的迭加转移，使得该第三波长光源TW的第三能量Eg3是接近于或等于该第一能量Eg1与该第二能量Eg2的能量总和。换言之，吸收二能量的该荧光染料2所产生的荧光强度是远高于吸收单一能量所产生的荧光强度。参考图6，是本发明第三实施例的多重激发光源系统的剖面示意图。于图6中，该多重激发光源系统101是同样包含该机壳12、该样本平台14、该第一光源模块16、该第二光源模块18与该滤波单元20。然而，与前述实施例不同的是，仅只有该第一光源模块16是设置于该样本平台14的下缘处，而该第二光源模块18是设置于该样本平台14的侧缘处，使得该第二波长光源SW是直接地斜向入射至该生物样本4。此外，于另一实施例中，在该多重激发光源系统102中为避免利用发光二极管所提供的点光源不平均无法作为检测的光源，该多重激发光源系统102是更可包含光扩散单元22是设置于该第一光源单元16的一侧，用以产生具有面光源的该第一波长光源FW”，如图7所示，是本发明第四实施例的多重激发光源系统的剖面不意图。参考图8，是本发明第五实施例的多重激发光源系统的剖面示意图。于图8中，该多重激发光源系统103与前述第二实施例所不同的是,将该第一光源模块16与该第二光源模块18的位置进行交换，使得该第二光源模块是设置于该样本平台14的下缘处，而该第一光源模块16是设置于该样本·平台14的侧缘处，使得该第一波长光源FW是直接地斜向入射至该生物样本4。参考图9，是本发明第六实施例的多重激发光源系统的剖面示意图。于图9中，该多重激发光源系统104的该第一光源模块16与该第二光源模块18是同时皆设置于该样本平台14的侧缘处，以让该第一波长光源FW与该第二波长光源SW通过该样本平台14直接地斜向入射至该生物样本4。参考图10，是本发明第七实施例的多重激发光源系统的剖面示意图。于图10中，该多重激发光源系统105除是包含该机壳12、该样本平台14、该第一光源模块16、该第二光源模块18与该滤波单元20外，更可包含影像撷取单元24是设置在该滤波单元20的上缘处，并在该样本平台14放置该生物样本4的前后分别地撷取相对应的影像，用以形成背景影像BMG与生物样本影像BSMG。再者，该背景影像BMG与该生物样本影像BSMG又通过与该影像撷取单元24连接的比较单元26，并在比较该背景影像与该生物样本影像之间的影像差异之后用以形成检测影像DIMG，以供检测者便于进行检测与观察。其中，该影像差异是为売度差异、白平衡差异与对比差异。再者，为了能够左证本发明所述的多重激发光源是能达到可对生物样本进行相较于传统检测中更为明显可供观察检测的功效。于图11至图14中是提供多个实验的测试结果，以验证本发明所述多重激发光源系统对已注入荧光染料(或可称为荧光基团)的生物样本所产生的功效。于此，该生物样本是以蛋白质电泳胶为例说明。请参考图11，第一实验对照组中，是提供蛋白质电泳胶片(SDS-PAGE)。其中，实验的条件是分别地以三道步骤形成，是分别为第一道为标准蛋白质分子量标记物10 ;1，第二道为5 yl，第三道为2.5 yl，后续依次减量一半，再者，在该组实验对照组中，该蛋白质电泳胶片是使用SYPRO Ruby染色。该第一实验对照组图11 (a)是显示该蛋白质电泳胶片经由单一紫外光照射后的状态；该第一实验对照组图11(b)是显示该蛋白质电泳胶片经由单一蓝光照射后的状态；以及，该第一实验对照组图11(c)是显示该蛋白质电泳胶片经由包含蓝光与紫外光同时进行多重激发光源照射的状态。经由比较上述三种状态，是可明显发现该第一实验对照组图11(c)相较图11(a)与图11(b)是发出明显可供行观察检测的光波长。请参考图12，第二实验对照组中，是提供DNA洋菜电泳。其中，实验的条件是分别地以三道步骤形成，是分别为第一道为标准DNA分子量标记物500ng，第二道为250ng，第三道为125ng，后续依次减量一半。再者，在该组实验对照组中，该DNA洋菜电泳是使用SYBRGreen I染色。该第二实验对照组图12 (a)是显示该DNA洋菜电泳经由单一紫外光照射后的状态；该第二实验对照组图12(b)是显示该DNA洋菜电泳经由单一蓝光照射后的状态；以及，该第二实验对照组图12(c)是显示该DNA洋菜电泳经由包含蓝光与紫外光同时进行多重激发光源照射的状态。经由比较上述三种状态，是可明显发现该第二实验对照组图12 (c)相较图12(a)与图12(b)是发出明显可供观察检测的光波长。请参考图13，第三实验对照组中，是提供IOOug BSA蛋白质直接加入SYPRO Ruby并放置于小透明管中。其中，该第三实验对照组图13(a)是显示在该小透明管中的该BSA蛋白质经由单一紫外光照射后的状态；该第三实验对照组图13(b)是显示在该小透明管中的该BSA蛋白质经由单一蓝光照射后的状态；以及，该第三实验对照组图13(c)是显示在该小透明管中的该BSA蛋白质经由包含蓝光与紫外光同时进行多重激发光源照射的状态。经由比较上述三种状态，是可明显发现该第三实验对照组图13(c)相较图13(a)与图13(b)是发出明显可供观察检测的光波长。请参考图14，第四实验对照组中，是提供IOii g DNA蛋白质直接加入SYBR GreenI并放置于小透明管中。其中，该第四实验对照组图14(a)是显示在该小透明管中的该DNA蛋白质经由单一蓝光照射后的状态；该第四实验对照组图14(b)是显示在该小透明管中的该DNA蛋白质经由单一绿光照射后的状态`；以及，该第四实验对照组图14(c)是显示在该小透明管中的该DNA蛋白质经由包含蓝光与绿光同时进行多重激发光源照射的状态。经由比较上述三种状态，是可明显发现该第四实验对照组图14(c)相较图14(a)与图14(b)是发出明显可供观察检测的光波长。故上述实施例是用于说明本发明的多重激发光源系统是提供可见光波长与非可电光波长所组成的多重光波长，对生物样本中的荧光染料进行荧光共振能量转移的多重能量迭加激发，用以产生显著的荧光波长。此外，检测者又通过滤波单元接收该荧光波长，以滤除光噪声以增强显现该生物样本的检测结果。此外，检测者又根据放置该生物样本前后的影像差异，可动态地调整该生物样本影像的売度差异、白平衡差异与对比差异，而使得检测者便于进行对该生物样本的观察。此外，又根据放置该生物样本前后的影像差异，可动态地调整该生物样本影像的亮度差异、白平衡差异与对比差异，而使得检测者便于进行对该生物样本的观察。本发明在上文中已以较佳实施例揭露，然熟习本项技术者应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围当以权利要求范围所界定的为 准。
权利要求
1.一种多重激发光源系统，用于提供已注入荧光染料的生物样本进行观察检测，其包含: 机壳，具有容置空间； 样本平台，设置于该容置空间，供放置该生物样本； 第一光源模块，设置于该样本平台的一侧，该第一光源模块产生位于可见光波长的第一波长光源；以及 第二光源模块，设置于该样本平台的一侧，该第二光源模块产生位于可见光波长与非可见光波长的其一者的第二波长光源，且该第一波长光源与该第二波长光源用于同时激发该荧光染料，并通过荧光共振能量转移的多重能量迭加激发使该荧光染料产生相对的第三波长光源。
2.如权利要求1所述的多重激发光源系统，还包含滤波单元设置于该样本平台的一侦牝该滤波单元接收该第三波长光源并经由滤波单元滤除光噪声。
3.如权利要求1所述的多重激发光源系统，其中该第一光源模块具有多个发光单元。
4.如权利要求3所述的多重激发光源系统，其中所述发光单元为发光二极管。
5.如权利要求4所述的多重激发光源系统，还包含光扩散单元，设置于该第一光源单元的一侧，用以产生具有面光源的该第一波长光源。
6.如权利要求3所述的多重激发光源系统，其中该第一波长光源还包含第一特征波长，且该第一特征波长激发该荧光染料产生该第三波长光源。
7.如权利要求6所述的多重激发光源系统，其中该第一波长光源的波长范围介于435纳米与480纳米之间的蓝光。
8.如权利要求7所述的多重激发光源系统，其中该第一特征波长为470纳米时，用以激发该荧光染料产生波长在610纳米的该第三波长光源。
9.如权利要求1所述的多重激发光源系统，其中该第二波长光源还包含第二特征波长，且该第二特征波长激发该突光染料产生该第三波长光源。
10.如权利要求7所述的多重激发光源系统，其中该第二波长光源的波长范围介于250纳米与400纳米之间的紫外光。
11.如权利要求10所述的多重激发光源系统，其中该第二特征波长为290纳米时，用以激发该荧光染料产生波长在610纳米的该第三波长光源。
12.如权利要求11所述的多重激发光源系统，其中该第二光源模块为紫外灯管、绿光或黑管。
13.如权利要求1所述的多重激发光源系统，其中该样本平台为透明状与雾面状的至少其一者。
14.如权利要求13所述的多重激发光源系统,其中该第一光源模块与该第二光源模块设置于该样本平台的下缘处，以供该第一波长光源与该第二波长光源通过该样本平台入射至该生物样本。
15.如权利要求13所述的多重激发光源系统,其中该第一光源模块或该第二光源模块的其一者设置于该样本平台的下缘处，以及另外其一者设置于该样本平台的侧缘处。
16.如权利要求15所述的多重激发光源系统，其中该第一波长光源或该第二波长光源直接地斜向入射至该生物样本。
17.如权利要求13所述的多重激发光源系统,其中该第一光源模块与该第二光源模块设置于该样本平台的侧缘处，以供该第一波长光源与该第二波长光源通过该样本平台直接地斜向入射至该生物样本。
18.如权利要求1所述的多重激发光源系统，还包含影像撷取单元，设置在该滤波单元的上缘处，并在该样本平台上放置该生物样本的前后分别地撷取相对应的影像，用以形成背景影像与生物样本影像。
19.如权利要求18所述的多重激发光源系统，还包含比较单元，连接至该影像撷取单元用以比较该背景影像与该生物样本影像之间的影像差异，以形成检测影像。
20.如权利要求19所述的多重激发光源系统，其中该影像差异为亮度差异、自平衡差异与对比差异。
21.如权利要求1所述的多重激发光源系统，其中该滤波单元为琥珀色滤波片。
22.如权利要 求1所述的多重激发光源系统，其中该生物样本为电泳胶片。
全文摘要
一种多重激发光源系统是用于提供已注入荧光染料的生物样本进行观察检测，其包含机壳、样本平台、第一光源模块与第二光源模块。该机壳是提供容置空间用以容置所述光源模块与滤波单元，而该第一光源模块与该第二光源模块是包含多个可见光波长及/或非可见光波长的光源，而通过不同光源激发该荧光染料以通过荧光共振迭加能量转移使该荧光染料产生相对的第三波长光源，以供该生物样本进行观察明显的观察检测。
文档编号F21V13/00GK103245611SQ20121002586
公开日2013年8月14日 申请日期2012年2月7日 优先权日2012年2月7日
发明者李冠林, 吴振声, 郭俊贤 申请人:鸿林堂科技股份有限公司