CN100427951C - 分段收集液体的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种分段收集液体的装置及其方法，特别是一种由毛细管现象收集液体的装置及其方法。本发明收集液体的装置包含一个入口，一个出口，一个通道与复数个收集器。入口透过通道分别连通收集器与出口，而且收集器与通道连通的位置介于入口与出口之间。本发明收集液体的方法具有两个步骤。第一个步骤是先将液体注入至入口，液体会沿着通道被引导而流向出口的方向，在流经收集器时，会靠着毛细管作用的力量一个一个地填满收集器；在收集器都填满液体后，剩余的液体才会流到出口。第二个步骤就是在收集器已分别填满液体后，将一股压力气体注入通道里，使分别位于收集器中的液体受到气压推挤，而被分别取出至复数个相应的检测器中。

Description

分段收集液体的装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种收集液体的装置及其方法，特别是有关于由毛细管现象收集液体的装置与方法。

背景技术

在已知技术中，已有多种不同的分段收集液体的装置被使用，举例来说，美国专利号6,450,218(U.S.Pat.No.6,450,218)中所申请的装置就是一例。图1中所示的便是此已知技术中装置的概要附图，该技术中的收集装置2，乃用以液体供应源的液体分配至收集容器4(receptacles)的中。收集容器4被设置于旋转车台6(rotatable turntable)之上。而此车台6通过一个支持臂10(support arm)与一个分段收集罩壳8(fraction collector casing)相连通。亦即车台6在支持臂10的一端上旋转，而支持臂10的另一端则被旋转固定于分段收集罩壳8之上。因此，透过固定于支撑臂12(holding arm)上的配液管14(dispensingtube)，就可以将液体滴落至旋转车台6上任何一个位置的收集容器4。

此已知技术综合了许多已知技术的特征，举例而言，如静止配液管、短接触管长、旋转车台所需较小容置空间与在X轴与Y轴方向的二维方向上滴落液体。所以，此已知技术中的分段收集器2只要在收集时使用各种不同尺寸的收集器，就可以二维排列的方式收集不同尺寸的液体(如在滴量平板上环状排列放置不同尺寸的测试管，即可收集不同尺寸的液体)。而此种已知技术以收集容器产生位移的方式进行收集，在与移动配液管的方式比较后，此已知技术所产生液体滴错位置的风险，比以往使用移动配液管的方式收集要小得多。由于配液管相对于收集容器来说是静止不动的，所以可以使配液管放置的位置，与任何液的供给装置的出口非常地接近，像液体色层分析柱的出口(outlet of a liquid chromatography column)就是其中一例。所以此已知技术可以将可能的接触管长缩至很小。

然而，即使此已知技术比以往的技术有更多的优点，但仍然是有待改进。举例而言，此已知技术中的收集装置2是一个成本非常昂贵的仪器，而且在有需要移动此已知装置时，并不容易将其移动。在价钱方面，此已知技术中的一台收集装置2的价钱，可能就需要数千美元，甚至更多。而在使用的方便性方面，当所收集的液体为一种具特别性质的液体时，如有毒的液体，而必须在一个如真空般的特别空间中进行收集时，就较不易将此已知技术中的收集装置2搬至真空中进行收集。而且，此已知技术的收集装置2在进行滴落液体至收集容器4的时候，可能就需要某些电子装置进行时段或是收集容器4与配液管14间位置的控制。

因此，就有需要改进已知技术的缺点，以发展出成本低、收集简便且元件数少的装置与方法，以进行应用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种成本低的装置与方法，以分段收集液体。因为本发明所使用的收集装置为很便宜的材料，例如，可以是很便宜的压克力板、压克力块与毛细管，所以本发明的装置可以降低成本。

本发明的另一目的在于提供一方便操作的收集液体的装置与其方法。因为本发明的装置为一易于操作、方便移动且体积可以很小的装置，所以可以轻易地将本发明的装置移至任何需要的地方。

本发明的再一目的在于提供一可依据所需时间，收集不互相混合且份量固定液体的装置与其方法。通过计算液体于本发明收集装置的通道与收集器中流动的速率，便可依照所需时间收集不同时间段与固定份量的液体。

本发明提供一分段收集液体的收集装置及其收集方法。本发明以不需使用电子装置控制收集装置位置、收集时间与收集份量的简单结构，收集在不同时间反应的不同份量的液体。本发明的装置，具有一通道系统和复数个收集器；其中该通道系统包括一入口，一出口与一连通上述入口和出口的通道，该通道乃位于一板块中，且该通道的尺寸不能过大；上述的复数个收集器，乃分别连通于该通道，且设置于该连通上述入口与出口之通道的不同位置处，其中上述复数个收集器乃由复数根毛细管组成。本发明的方法是透过第一个步骤先将液体注入至入口，使液体沿通道流向出口方向，并靠着毛细管作用的力量在流经收集器时，一个一个地填满收集器，直至收集器都填满液体后，再将一股压力气体注入通道，使分别位于收集器中的液体被分别取出至复数个相对应的检测器中。

附图说明

图1已知收集器的概要附图；

图2a本发明第一实施例的概要透视图；

图2b本发明第一实施例的分解侧面图；

图2c本发明第一实施例的侧面图；

图2d本发明第一实施例的部份放大图；

图2e本发明第一实施例的部份放大图；

图3a本发明第二实施例的概要透视图；

图3b本发明第三实施例的概要图；以及

图4本发明第四实施例的概要图。

图中符号说明

2        收集装置

4        收集容器

6        旋转车台

8        分段收集罩壳

10            支持臂

12            支撑臂

14            配液管

20            收集装置

21            通道系统

22            板块

23、23a、23b与23c收集器

231、231a     毛细管

24            入口

26            出口

28、28a、28b与28c收集孔洞

30            沟渠

32            平面

34            板片

36            通道

39            板块

38            收集装置

40            通道系统

42            收集器

44            入口

46            通道

48            出口

50            板片

52            收集装置

54            通道系统

56            收集器

58            入口

60            通道

62            出口

64            入口

66         通道

682        与684收集器

686        第一出口

702        与704第二收集器

706        第二出口

具体实施方式

用以分段收集液体的本发明实施例的装置与方法将于以下详述。而本发明所保护的专利范围，并不以下述的图形与实施例的描述为限，而应以所申请的专利范围与精神为准。

本发明第一实施例的概要透视图列于图2a中。本发明用以分段收集液体的收集装置20包含一通道系统21与复数个收集器23。通道系统21具有一入口24、一出口26、一板块22、复数个贯穿板块22的收集孔洞28(包含收集孔洞28a、28b与28c)、一通道36与一黏着于板块22的板片34。通道36具有一前端与一尾端(未标示)，入口24位于通道36的前端，并以通道36与收集孔洞28和位于通道36尾端的出口26相通。而收集孔洞28与通道36相连通的位置介于入口24与出口26之间。且每一收集器23又分别与每一收集孔洞28以串联方式相连，且通道36是以弯曲线状分布的方布，排列成倒「S」状或「弓」字形；如图2d所示，每一收集器23是由复数根毛细管231所组成，亦如图2e所示，由7根毛细管231a组成收集器23a。其中，图2d与图2e为本发明的部份放大附图。

本发明第一实施例的侧视分解图如图2b所示，板片34所具有一平面32与板块22的一平面相黏着，而与位于板块22上的一沟渠30形成通道36。通道36分别与入口24、出口26与收集孔洞28相连，其中，收集孔洞28包含收集孔洞28a、28b与28c；所以可沿着通道36将液体从入口24导向出口26。而板片34的材质可与板块22相同。而板块22可以是像压克力(PolyMethyl MethAcrylate，PMMA)一般的疏水性材质，所以板片34亦可为压克力板或是具疏水性质的薄膜。所以通道36为一如压克力通道般的疏水性通道。而可以收集液体的毛细管231便是由像玻璃般的亲水性材料所构成。

至于通道与收集器的尺寸大小限制，则与毛细管作用的原理有很大的关系。形成于板块22上的通道36所具的深度，以及所具的宽度，约为1mm宽×1mm深。而本实施例中，每个组成收集器23的毛细管231，管径约为0.65mm。

至于本发明收集液体的方法则有两个步骤。第一个步骤是先将液体注入至入口24，以引导液体流向收集孔洞28以通过毛细管现象的力量装满各个收集器23，并沿着通道36流向出口26。其中，包含收集器28a、28b与28c的所有收集器28都会因为毛细管现象的力量，在液体流过收集器28时，依照流经收集器28的顺序一个一个地装满液体。

本发明第一实施例的侧视图如图2c所示。从入口24沿着通道36流动的液体将会先填满收集孔洞28a，然后被收集器23a中最先接触到的毛细管231a借着毛细管现象的力量收集。如图中所示，直到构成收集器23a的所有毛细管231a都填满液体后，通道36中的液体才会开始流向收集孔洞28b。所以液体会沿着通道36，先从入口24被引导到收集孔洞28a，然后在收集器23a填满液体后，才又被引导到收集孔洞28b并装满收集器23b。在收集器23b填满液体后，液体才会流向收集孔洞28c并装满收集器23c。同样地，液体会因为毛细管现象的力量，依序地流向各个收集孔洞28，并依序一个一个地填满分别装置于收集孔洞28上的收集器23，直到每一个收集器23依序填满液体后，液体才会沿着通道36流向出口26。

第二个步骤为将一压力气体注入通道36之中，使分别被收集器23收集的液体因受到压力气体的压力，而分别从收集器23里流出到未于图中显示的复数个相对应的检测器中。

概要地说，收集器23可收集液体的原因，与液体在所接触到的收集器23未收集满液体前不会流向另一个收集器23的原因，都是因为毛细管现象的力量而产生的现象。当液体沿着通道36依序被收集器23所收集时，已被收集器23收集好的液体与正沿着通道36流动的液体并不会互混，原因是因为已被收集器23收集的液体会对正在通道36中流动的液体产生一定的阻力，所以才不会互混。也就是说，不同收集器23所收集到不同段的液体之间，不会有互相混合的情形发生。

而本发明所提供的分段收集液体的装置及其方法，可以收集到所需的不同反应时间的液体与不同反应份量的液体。

经由计算出液体于通道36流动的速率与各个收集器23收集液体的速率，即可收集到不同时段反应的液体。举例而言，若每个收集器23填满液体的时间需30秒，使液体沿着通道36从一个收集器23流向另一个收集器23的时间需要10秒，当分别需要1秒到30秒、61秒到90秒与121秒到150秒反应的液体时，将液体在开始反应时注入入口24。然后在液体被第五个收集器23收集好之后，就可以停止注入液体。然后将被第一个收集器23a、第三个收集器23c与第五个收集器23收集的液体取出就可以因为此三个收集器23分别收集到1秒到30秒、61秒到90秒与121秒到150秒反应的液体，而取出所需要的反应时段的液体。

而因为可知道收集器23里面的毛细管的容量，所以可以透过本发明的收集装置20收集到所需容量的分段液体。

本发明第二实施例的概要透视图附图标于图3a中。形成于一板块39用以分段收集液体的收集装置38包含一通道系统40与复数个收集器42。而通道系统40又包含一入口44、一个出口48与一个通道46。收集器42连通于入口44与出口48间的通道46，而且收集器42是透过在板块39上进行蚀刻或钻洞等方式而形成于板块39之内。

板块39是一个像压克力般的疏水性板块。通道46则是一个疏水性通道，且形成于板片50与板块39之间，并以弯曲线分布的方式形成一「G」状通道。而板片50可以是一个像压克力般疏水性材质的板块或薄膜。于此实施例中，板片50具有两个分别连通于入口44与出口48的孔洞，以透过此二孔洞注入与排出液体。形成于具疏水性质板块39内部的收集器42，为穿透板块39的亲水性中空管道；其形成的方法乃通过将亲水性物质，沉积于该板块39所具的复数条疏水性中空隧道的表面中，而形成可透过毛细管现象而收集液体的亲水性隧道，即收集器42。

本发明的第三实施例概要透视图标于图3b中。用以分段收集液体的收集装置52，包含一通道系统54与复数个收集器56。而通道系统54又包含一入口58、一个通道60与一个出口62。收集器56连通于入口58与出口62间的通道60。

通道60为一中空管状物，为一直线状分布的管道，是一个具有如压克力般疏水性性质的疏水性管状物。收集器56则为一个可利用毛细现象收集液体的具亲水性质的中空通道。每一收集器56亦可由复数根毛细管组成，以透过毛细现象的力量自通道60收集液体。

本发明每个实施例收集液体的方法皆相同。先将液体分别注入第一、第二与第三实施例的入口24、44与58，然后将液体分别导向出口26、48与62。然后在所有收集器23、42与60都填满应收集的液体后，分别注入压力气体至实施例的通道26、46与60之内，以取出已分段收集的液体。

于本发明的每一实施例中的通道为一疏水性通道，以引导液体从出口流向入口，而收集器为可通过毛细管现象分段收集液体的亲水性收集器。

本发明中的通道可以不同的方式形成，图3a中，乃形成于一个板块上，而图3b就是以疏水性的中空管形成通道。依据毛细管现象的作用范围，分别形成于图3a与板块39上的通道46所具的深度，以及其宽度，约为1mm宽×1mm深。

至于本发明中的每一个收集器可以是由7根毛细管形成，或由亲水性的中空管状物形成，甚或是经由形成于一板块中的亲水性隧道所形成。依据毛细管现象作用的范围，每一根毛细管、亲水性中空管状物以及隧道的管径应如第一实施例里的毛细管231，管径约为0.65mm。

于已列出的最佳实施例中，通道与收集器的相连都是以串联的方式连通，而于图4所示的第四实施例，便有一第二出口706位于通道66的前端，而第一出口686位于通道66的尾端，入口64连通通道66的位置则介于第一出口686与第二出口706之间；而复数个第二收集器702与704分别连通于通道66，且与通道66连通的位置介于入口64与第二出口706之间。亦即，入口64透过通道66与一边的收集器682、收集器684与第一出口686连通；再以另一边的第二收集器702与704与第二出口706相互连通，使液体在被从入口64注入后，会顺着通道66同时流至收集器682与第二收集器702，直至此两个收集器分别填满液体后，液体便继续流向收集器684与第二收集器704，最后再分别流向第一出口686与第二出口706。

也就是说，本发明提供一种简单的方法与成本低的装置，依据所需时间分段收集不互混且固定份量的液体。因本发明的收集装置对产生液体的反应时间与份量都可通过计算获得，而收集装置与液体之间的位置可以经由人工调整，所以，使用本发明的装置时，无须特别搭配其它的电子仪器以控制分段收集反应液体的位置、份量与时间。本发明的装置成本与已知的装置成本相较后，要便宜许多，举例来说，本发明的装置，可以只有一片压克力板片或压克力板块，以及复数根毛细管，压克力板片(或板块)与毛细管的成本都不是很高，所以本发明的装置成本较已知的成本低许多。又因本发明的装置为一结构简单、可轻易被移动且体积小的的装置，可依所需被轻易地移至所需的处，所以本发明收集方法也较已知技术来得方便。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在所述的申请专利范围内。

Claims (16)

1.一种分段收集液体的装置，其特征在于，包括：

一通道系统，包括一入口，一出口与连通上述入口和出口的一通道，其中该通道位于一板块中，且该通道的尺寸不能过大，以及

复数个收集器，分别连通于该通道，且设置于连通上述入口与出口之通道的不同位置处，其中上述每一个收集器乃由复数根毛细管组成。

2.如权利要求1所述的分段收集液体的装置，其特征在于，上述的通道为一疏水性通道，且上述的收集器为亲水性的收集器。

3.如权利要求1所述的分段收集液体的装置，其特征在于，所述的通道由一沟渠形成于上述板块的一平面上，将具有该沟渠板块的平面与一板片相粘，则形成该通道。

4.如权利要求3所述的分段收集液体的装置，其特征在于，上述的板片为一薄膜。

5.如权利要求1所述的分段收集液体的装置，其特征在于，上述的通道为一深度与宽度皆为1mm的通道。

6.如权利要求1所述的分段收集液体的装置，其特征在于，上述的毛细管直径为0.65mm。

7.如权利要求1所述的分段收集液体的装置，其特征在于，上述的收集器形成于该板块内部。

8.如权利要求7所述的液体收集装置，其特征在于，上述的收集器乃通过将亲水性物质，沉积于该板块所具有的复数条中空隧道的表面中，所形成亲水性隧道。

9.如权利要求1所述的分段收集液体的装置，其特征在于，该通道具有一前端与一尾端。

10.如权利要求9所述的分段收集液体的装置，其特征在于，该通道为一直线通道。

11.如权利要求9所述的分段收集液体的装置，其特征在于，该通道为一弯曲通道。

12.如权利要求9所述的液体收集装置，其特征在于，上述的入口位于该通道的该前端，该出口位于该通道的该尾端。

13.一种分段收集液体的装置，其特征在于，包括：

一通道系统，包括一入口，两个出口与连通上述入口和出口的一通道，其中该通道位于一板块中，且该通道的尺寸不能过大；

该通道的两个出口为第一出口与第二出口，该通道的第一出口位于该通道的尾端，第二出口位于该通道的前端，而通道的入口连通该通道的位置介于该第一出口与该第二出口之间；

复数个第一收集器，分别连通于该通道，且设置于连通上述入口与出口之通道的不同位置处，其中上述每一个收集器乃由复数根毛细管组成。

14.如权利要求13所述的分段收集液体的装置，其特征在于，还包含复数个第二收集器，分别连通于该通道，且与该通道连通的位置介于通道的入口与该第二出口之间。

15.一种分段收集液体的方法，其特征在于，包括：

提供一分段收集液体的装置，该分段收集液体的装置具有一通道系统和复数个收集器；其中该通道系统包括一入口，一出口与连通上述入口和出口的一通道，该通道乃位于一板块中，且该通道的尺寸不能过大；上述的复数个收集器，乃分别连通于该通道，且设置于该连通上述入口与出口之通道的不同位置处，其中上述每一个收集器乃由复数根毛细管组成；以及

将一液体注入至通道入口，沿着该通道引导该液体流向通道出口，并于流经复数个收集器时，依靠毛细管作用的力量依序填满上述复数个收集器，而在上述复数个收集器填满该液体后，剩余的该液体才会流至通道出口。

16.如权利要求15所述的分段收集液体的方法，其特征在于，还包括在上述复数个收集器已分别填满该液体后，将一压力气体注入该通道中，进而使分别位于复数个收集器中的该液体被分别取出至复数个相对应的检测器中。

Images