利用激光打开细胞外层结构的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种利用激光打开细胞外层结构的方法及装置，该方法由激光二极管射出的短脉冲激光经过光学镜片组收光、整光而汇聚于一焦点，以该短脉冲激光处理固定于该焦点或运动通过该焦点的生物样本，使得生物样本的细胞的细胞膜或细胞壁破裂。本发明专利技术可结合检测卡匣以及具有激光装置的仪器，有利于处理大量且产线式的检体筛检。线式的检体筛检。线式的检体筛检。

【技术实现步骤摘要】
利用激光打开细胞外层结构的方法及装置


[0001]本揭露是关于一种利用激光打开细胞外层结构的方法及装置，且特别是关于一种利用短脉冲激光打开细胞外层结构的方法及装置。

技术介绍

[0002]分子检测兼具快速筛检以及高准确性等优点，为近年来广泛使用的检测技术，随着分子检测技术的进步，相关领域对于核酸萃取技术的需求与日俱增。一般来说，核酸的萃取包括核酸的释放以及核酸的纯化，而核酸的释放即是利用机械手段、物理性手段或化学性手段破坏细胞，释放出核酸的方法。其中，该机械手段是利用一机械力，如研磨、压力、超音波震荡等方式将核酸自细胞中溶出；该物理性方法是利用温度变化，如利用液态氮反复快速冷冻、解冻等方式使细胞破裂，而破坏其结构等；该化学性手段则是利用药剂、化学或渗透压差异等方式，使细胞破裂。然而，前述各种核酸释放的方式均有操作繁琐、耗时、设备昂贵或便利性不高等缺点，同时人为操作易衍生污染以及误差，并不利于大批检体或产线式的筛检方式。因此，相关产业仍需要提供新的破菌技术，以满足相关产业的使用需求。

技术实现思路

[0003]本揭露的一目的在于提供一种利用激光打开细胞外层结构的方法，是利用短脉冲激光给予一生物样本震波(shock wave)，造成该生物样本细胞内瞬间的压力差，借此达到打开或破裂细胞的效果。如此，本揭露的方法可结合检测卡匣以及具有激光装置的仪器，有利于处理大量且产线式的检体筛检。
[0004]为达上述目的，本揭露的一较佳实施例提供一种利用激光打开细胞外层结构的方法，包括以下步骤。首先，提供与微控制器电连接的激光二极管，其中激光二极管被配置以发射短脉冲激光。其次，提供设置于激光二极管前方的光学镜片组，使短脉冲激光通过光学镜片组。接着，提供生物样本，其中该微控制器被配置以控制该生物样本的运动状态为静止状态或流动状态。然后，借由控制该短脉冲激光的重复频率及光束大小，以该短脉冲激光处理该生物样本，使得该生物样本的细胞的细胞膜或细胞壁破裂。
[0005]为达上述目的，本揭露的一较佳实施例提供一种利用激光打开细胞外层结构的装置，包括：微控制器、激光装置、信号产生器、电源供应器以及流速与流量控制器。其中，该激光装置包括光学镜片组以及可发射短脉冲激光的激光二极管；该信号产生器电连接于该微控制器与该激光二极管之间，被配置以接收该微控制器的第一信号而调整该短脉冲激光的重复频率；该电源供应器电连接于该微控制器与该激光二极管之间，被配置以接收该微控制器的第二信号而输出一电压至该激光二极管以控制该短脉冲激光的输出功率；电连接于该微控制器的流速与流量控制器被配置以接收该微控制器的第三信号而控制含有细胞或疑似含有细胞的生物样本的运动状态。其中，该短脉冲激光通过该光学镜片组时进行收光及整光并聚焦于一焦点，且该生物样本在该焦点上受该短脉冲激光处理而使得该生物样本的细胞的细胞膜或细胞壁破裂。
附图说明
[0006]图1绘示本揭露较佳实施例中利用激光打开细胞外层结构的方法的流程图。
[0007]图2绘示本揭露较佳实施例中以激光装置打开细胞外层结构的示意图。
[0008]图3绘示本揭露较佳实施例中用于打开细胞外层结构的装置的示意图。
[0009]图4绘示本揭露较佳实施例中短脉冲激光的输出功率与细胞破裂比率的关系图。
[0010]图5绘示本揭露较佳实施例中短脉冲激光的重复频率与细胞破裂比率的关系图。
[0011]符号说明:
[0012]1：利用激光打开细胞外层结构的装置
[0013]2：卡匣
[0014]3：激光装置
[0015]4：微控制器
[0016]5：信号产生器
[0017]6：流速与流量控制器
[0018]7：电源供应器
[0019]100：激光二极管
[0020]101、103、105：光
[0021]107：焦点
[0022]200：光学镜片组
[0023]210：收光透镜
[0024]230：聚焦透镜
[0025]300：流道
[0026]301：细胞
[0027]302：生物样本
[0028]A：方向
[0029]D：深度
[0030]S1：提供激光
[0031]S2：提供样本
[0032]S3：以激光处理样本
具体实施方式
[0033]为使熟习本揭露所属
的一般技艺者能更进一步了解本揭露，下文特列举本揭露的数个较佳实施例，并配合所附图式，详细说明本揭露的构成内容及所欲达成的功效。并且，在不脱离本揭露的精神下，下文所描述的不同实施例中的技术特征彼此间可以被置换、重组、混合，以构成其他的实施例。
[0034]本揭露中所提及的“约”或“实质上”的用语通常表示在一给定值或范围的20％之内，较佳是10％之内，且更佳是5％之内，或3％之内，或2％之内，或1％之内，或0.5％之内。应注意的是，说明书中所提供的数量为大约的数量，亦即在没有特定说明“约”或“实质上”的情况下，仍可隐含“约”或“实质上”的含义。
[0035]请参照图1所示，其绘示本揭露第一实施例中的利用激光打开细胞外层结构的方
法的流程图。首先，提供激光(步骤S1)，其例如是一短脉冲激光，如一纳秒激光(ns
‑
laser)等，但不以此为限。在一实施例中，该短脉冲激光的波长例如是约介于800纳米(nm)至1100纳米之间，脉冲宽度(pulse width)约为1至500纳秒(ns)，而脉冲能量则介于20至2000纳焦耳(nanojoules,nJs)，但不以此为限。在一较佳实施例中，可选择使用纳秒的激光二极管(laser diode)发射该短脉冲激光，例如是图2及图3所示的激光二极管100，但不以此为限。在另一实施例中，该激光的种类除了激光二极管发射出的半导体激光外，还包括固态激光、光纤激光或其组合等。该激光的材料包括808nm及1064nm双波长的钕钇铝石榴石(Nd YAG)、波长905nm的砷化镓/砷化铝镓/铟砷化铝镓/铟砷化镓(GaAs/AlGaAs/InGaAlAs/InGaAs)、波长980nm的砷化铝镓铟(InGaAlAs)、磷化铟镓砷化物(InGaAsP)或其组合，但不以此为限。
[0036]需注意的是，激光二极管100所产生的光具有高指向性，并且容易控制能量，但因该短脉冲激光的发散角较大，较佳可搭配由多面透镜所组成的一光学镜片组200以改善其收光、整光与聚焦。请一并参照图2、图3所示，光学镜片组200包括一收光透镜210以及一聚焦透镜230，其中，收光透镜210例如为一短焦透镜，该短焦透镜的焦点约为5毫米(mm)、数值孔径(numerical aperture,NA)约为0.5，以利于快速整光，使光可接近平行；而聚焦透镜230则例如为一球面镜、物镜、非曲面镜、非球面镜或其组合，如一消球差透镜，该非曲面镜或非球面镜的焦点约为11毫米、数值孔径约为0.55，以利于将所有光聚焦。如此，当激光二极管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用激光打开细胞外层结构的方法，其特征在于，包括：提供与一微控制器电连接的一激光二极管，其中该激光二极管被配置以发射一短脉冲激光；提供一光学镜片组，设置于该激光二极管前方，使该短脉冲激光通过该光学镜片组；提供一生物样本，其中该微控制器被配置以控制该生物样本的运动状态，该运动状态为静止状态或流动状态；以及借由控制该短脉冲激光的重复频率及光束大小，以该短脉冲激光处理该生物样本，使得该生物样本的细胞的细胞膜或细胞壁破裂。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该短脉冲激光包括一纳秒激光，该短脉冲激光的脉冲宽度为1纳秒至500纳秒。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该短脉冲激光的波长介于800纳米至1100纳米。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该短脉冲激光的脉冲能量介于20纳焦耳至2000纳焦耳。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该短脉冲激光的输出功率为40瓦至150瓦，重复频率为0.5百万赫至3百万赫。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该生物样本存在于一流道中，当该运动状态为该静止状态时，该生物样本被置于该流道中的一固定点，且一振镜被设置于该激光二极管及该光学镜片组之间，用以将该短脉冲激光以二维或三维扫描方式发射至该生物样本上。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该生物样本存在于一流道中，当该运动状态为该流动状态时，该短脉冲激光随着该生物样本的流动施打该生物样本。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该生物样本的流速为每分钟0.01毫升至1毫升。9.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，该流道的深度为0.01毫米至3毫米，宽度为0.01毫米至3毫米。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该短脉冲激光选自由半导体激光、固态激光、以及光纤激光所组成的群组其中之一，该激光二极管的材料选自由钕钇铝石榴石、砷化镓/砷化铝镓/铟砷化铝镓/铟砷化镓、砷化铝镓铟、以及磷化铟镓砷化物所组成的群组其中之一。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，该光学镜片组被配置以对该短脉冲激光进行整光以及聚焦，且该短脉冲激光的焦点为1毫米平方至9毫米平方。12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该生物样本包括动植物组织、动植物细胞、微生物细胞或可能沾附有生物组织或细胞的检体。13.一种利用激光打开细胞外层结构的装置，其特征在于，包括：一微控制器；一激光装置，包括一光学镜片组以及可发射一短脉冲激光的一激光二极管；一信号产生器，电连接于该微控制器与该激光二极管之间，被配置以接收该微...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖盈达，欧育诚，陈依希，蔡仲威，陈冠颖，蔡睿逸，陈志垣，
申请(专利权)人：克雷多诊断生物医学私人有限公司，
类型：发明
国别省市：