CN103424556B - 过敏性疾病的可携式检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关于一种过敏性疾病的可携式检测系统，其包含过滤感测模块及读取模块，该过滤感测模块包含有弯曲平板波传感器及液体样本过滤装置，该弯曲平板波传感器具有框体、载板及感测芯片，该载板具有多个导电端子，该些导电端子电性连接该感测芯片，该感测芯片具有容置槽，该液体样本过滤装置包含注入口、流道模块、过滤薄膜及汇流孔，该注入口连通该汇流孔，该汇流孔连通该感测芯片的该容置槽，该读取模块具有导接槽，该些导电端子可插设于该导接槽。
Description
技术领域
本发明有关于一种可携式检测系统，特别是有关于一种过敏性疾病的可携式检测系统。
背景技术
现今检测免疫球蛋白浓度的方式是以酵素联结免疫吸附分析法(Enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA)为主要量测方法之一，但是，酵素联结免疫吸附分析法的量测方式所对应的待测检体须经过加热与离心等前处理，此步骤将造成球蛋白溶解度降低、球蛋白变性及丧失抗原性等缺点，大幅影响免疫球蛋白浓度的量测精确度，此外，传统免疫球蛋白浓度分析仪器所使用的试剂量大，因此受检者所负担的检测费用相当昂贵，又，分析仪器的完整受检流程需费时7至10天，过敏性疾病患者无法有效进行立即性检测。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种过敏性疾病的可携式检测系统，其用以检测液体样本的免疫球蛋白浓度，以解决现有的免疫球蛋白浓度分析仪器所使用的试剂量大、费时等问题。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种过敏性疾病的可携式检测系统，其包含：过滤感测模块，其包含：液体样本过滤装置，包含注入口、流道模块、过滤薄膜及汇流孔，该注入口连通该汇流孔；以及弯曲平板波传感器，其具有框体、载板及感测芯片，该载板结合于该框体，该感测芯片设置于该载板上，该载板具有多个导电端子，该些导电端子电性连接该感测芯片，该感测芯片包含有容置槽，该汇流孔连通该感测芯片的该容置槽；以及读取模块，该读取模块具有导接槽，该过滤感测模块的该些导电端子可插设于该导接槽。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的过敏性疾病的可携式检测系统，其中该载板具有上表面、下表面及开口，该感测芯片设置于该下表面上，该液体样本过滤装置设置于该上表面上，该开口贯穿该上表面及该下表面，该开口连通该容置槽及该汇流孔。
前述的过敏性疾病的可携式检测系统，其中该感测芯片包含：基板，其具有第一侧、第二侧、阻绝层、设置于该阻绝层的P型硅层及设置于该P型硅层的N型多晶硅层，该容置槽贯穿该阻绝层与该P型硅层并显露该N型多晶硅层，该N型多晶硅层形成有N型多晶硅薄膜；交指式电极，其设置于该基板的该第二侧；金属层，其设置于该N型多晶硅薄膜上；反射栅极，其设置于该交指式电极的两侧；以及自我组装单分子层，该自我组装单分子层具有多个自我组装单分子及多个免疫球蛋白E抗体，各该自我组装单分子具有乙醛基，各该乙醛基呈间隔性地设置于该金属层，各该免疫球蛋白E抗体具有头端及结合端，该头端连接该乙醛基，该结合端结合免疫球蛋白E抗原。
前述的过敏性疾病的可携式检测系统，其中该N型多晶硅层的该N型多晶硅薄膜的厚度不大于3微米。
前述的过敏性疾病的可携式检测系统，其中该反射栅极的厚度为3微米。
前述的过敏性疾病的可携式检测系统，其中该N型多晶硅层的厚度为20微米。
前述的过敏性疾病的可携式检测系统，其中该弯曲平板波传感器另具有比对芯片，该载板的该些导电端子电性连接该比对芯片。
前述的过敏性疾病的可携式检测系统，其中该过滤薄膜具有多个孔洞，该些孔洞连通该汇流孔。
前述的过敏性疾病的可携式检测系统，其中该过滤薄膜另具有表面，该表面凹设有多个导流槽，各该孔洞形成于各该导流槽。
前述的过敏性疾病的可携式检测系统，其中该流道模块包含过滤层，该过滤层具有第二流道，该过滤薄膜位于该第二流道及该汇流孔之间，该些孔洞连通该第二流道。
前述的过敏性疾病的可携式检测系统，其中该第二流道为漩涡状流道。
前述的过敏性疾病的可携式检测系统，其中该流道模块另包含样本容置层，该样本容置层设置于该过滤层上方，该样本容置层具有第一流道，该第一流道连通该过滤层的该第二流道。
前述的过敏性疾病的可携式检测系统，其中第二流道具有第二入液口，该第一流道具有第一出液口，该第二入液口对应且连通该第一出液口。
前述的过敏性疾病的可携式检测系统，其中该流道模块另包含上盖，该上盖罩盖该样本容置层，该注入口形成于该上盖，该第一流道具有第一入液口，该注入口对应且连通该第一入液口。
前述的过敏性疾病的可携式检测系统，其另具有驱动装置，该样本容置层另具有通孔，该驱动装置结合于该通孔。
前述的过敏性疾病的可携式检测系统，其中该流道模块另包含收集层，该过滤层设置于该收集层上方，该汇流孔形成于该收集层上，该收集层具有多个第三流道，该些第三流道连通该汇流孔及该些孔洞。
前述的过敏性疾病的可携式检测系统，其中该些第三流道为爪形、叉形、扫帚形、梳状形或栅状流道。
前述的过敏性疾病的可携式检测系统，其中该过滤层另具有废液储存槽，该第二流道连通该废液储存槽。
前述的过敏性疾病的可携式检测系统，其中该第二流道具有第二出液口，该样本容置层另具有第四流道，该第二出液口连通该第四流道。
前述的过敏性疾病的可携式检测系统，其中该第四流道具有第三入液口及第三出液口，该第二出液口对应且连通该第三入液口，该第三出液口连通该废液储存槽。
借由上述技术方案，本发明过敏性疾病的可携式检测系统至少具有下列优点及有益效果：该过敏性疾病的可携式检测系统可快速检测人体血清的免疫球蛋白浓度，患有过敏疾病的病患可使用该检测系统作为过敏疾病的初步立即性检测，此外，该过敏性疾病的可携式检测系统相较于传统的免疫分析仪器具备更小的体积、更少的检测剂量及更迅速的检测时间。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1：依据本发明一较佳实施例，一种过敏性疾病的可携式检测系统的分解立体图。
图2：依据本发明一较佳实施例，该过敏性疾病的可携式检测系统的组合立体图。
图3：依据本发明一较佳实施例，该过敏性疾病的可携式检测系统的过滤感测模块的侧面剖视图。
图4：依据本发明一较佳实施例，该过敏性疾病的可携式检测系统的液体样本过滤装置的分解立体图。
图5A：依据本发明一较佳实施例，该过敏性疾病的可携式检测系统的过滤薄膜的仰视图。
图5B：图5A的剖视图。
图6：依据本发明一较佳实施例，该过敏性疾病的可携式检测系统的收集层的立体图。
图7：依据本发明一较佳实施例，该过敏性疾病的可携式检测系统的过滤薄膜进行待测全血筛选的示意图。
图8：依据本发明一较佳实施例，该过敏性疾病的可携式检测系统的弯曲平板波传感器的侧面剖视图。
【主要元件符号说明】
100：过敏性疾病的可携式检测微系统
110：过滤感测模块
120：液体样本过滤装置
121：注入口 122：流道模块
123：上盖 124：样本容置层
1241：第一流道 1242：第一入液口
1243：第一出液口 1244：第四流道
1245：第三入液口 1246：第三出液口
1247：通孔 125：过滤层
1251：第二流道 1252：第二入液口
1253：第二出液口 1254：废液储存槽
126：收集层 1261：第三流道
127：过滤薄膜 1271：孔洞
1272：表面 1273：导流槽
128：汇流孔
130：弯曲平板波传感器
131：框体 132：载板
1321：上表面 1322：下表面
1323：开口 1324：导电端子
133：感测芯片 134：容置槽
135：基板 1351：第一侧
1352：第二侧 1353：阻绝层
1354：P型硅层 1355：N型多晶硅层
1356：N型多晶硅薄膜 136：交指式电极
1361：输入交指式传感器
1362：输出交指式传感器
137：金属层 138：反射栅极
139：自我组装单分子层 1391：自我组装单分子
1392：免疫球蛋白E抗体
140：读取模块 141：导接槽
C：比对芯片
D：驱动装置
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的过敏性疾病的可携式检测系统其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1及图2，其是本发明的一较佳实施例，一种过敏性疾病的可携式检测系统100，用以检测液体样本的免疫球蛋白浓度，包含过滤感测模块110及读取模块140，该过滤感测模块110包含液体样本过滤装置120及弯曲平板波传感器130，该液体样本过滤装置120装设于该弯曲平板波传感器130上，请参阅图4、图5A及图5B，该液体样本过滤装置120包含注入口121、流道模块122、过滤薄膜127及汇流孔128，该注入口121连通该汇流孔128，请参阅图5A及图5B，在本实施例中，该过滤薄膜127具有多个孔洞1271，该注入口121经由该些孔洞1271而连通该汇流孔128，请参阅图1及图3，该弯曲平板波传感器130具有框体131、载板132、感测芯片133及比对芯片C，该载板132结合于该框体131，该载板132具有上表面1321、下表面1322、开口1323及多个导电端子1324，该液体样本过滤装置120设置于该上表面1321上，该感测芯片133及该比对芯片C设置于该载板132的该下表面1322上，该开口1323贯穿该上表面1321与该下表面1322，该些导电端子1324电性连接该感测芯片133及该比对芯片C，该感测芯片133包含有容置槽134，该汇流孔128连通该感测芯片133的该容置槽134，较佳地，该汇流孔128可经由该载板132的该开口1323而连通该感测芯片133的该容置槽134，该读取模块140具有导接槽141，该弯曲平板波传感器130的该些导电端子1324可插设于该导接槽141。
请参阅图5A、图5B及图7，该过滤薄膜127另具有表面1272，该表面1272凹设有多个导流槽1273，各该孔洞1271形成于各该导流槽1273，在本实施例中，该液体样本为待测全血，当待测全血流经该过滤薄膜127时，该些导流槽1273能有效将待测全血的血清导入该过滤薄膜127的该些孔洞1271中，以提升该液体样本过滤装置120的过滤速度，此外，请再参阅图4，该流道模块122包含上盖123、样本容置层124、过滤层125及收集层126，其中该上盖123罩盖该样本容置层124，且该注入口121形成于该上盖123上，该样本容置层124设置于该过滤层125上方，该样本容置层124具有第一流道1241，该第一流道1241具有第一入液口1242及第一出液口1243，该注入口121对应且连通该第一入液口1242，此外，该过滤层125设置于该收集层126上方，该过滤层125具有第二流道1251，该过滤薄膜127位于该第二流道1251及该汇流孔128之间，该过滤薄膜127的该些孔洞1271连通该第二流道1251，在本实施例中，该第二流道1251为漩涡状流道，该第二流道1251具有第二入液口1252，该第一流道1241的该第一出液口1243对应且连通该第二流道1251的该第二入液口1252，请参阅图6，该汇流孔128形成于该收集层126，该收集层126具有多个第三流道1261，该些第三流道1261连通该汇流孔128及该过滤薄膜127的该些孔洞1271，在本实施例中，该些第三流道1261为爪形、叉形、扫帚形、梳状形或栅状流道。
请再参阅图4，该过滤层125另具有废液储存槽1254，该过滤层125的该第二流道1251另具有第二出液口1253，该样本容置槽124另具有第四流道1244，该第二出液口1253连通该第四流道1244，较佳地，该第四流道1244具有第三入液口1245及第三出液口1246，该第二出液口1253对应且连通该第三入液口1245，该第三出液口1246连通该废液储存槽1254，在本实施例中，该液体样本过滤装置120的材质为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚双甲基硅氧烷(PDMS)、环氧树脂(epoxy)、金属材质或玻璃材质等。
请参阅图8，在本实施例中，该感测芯片133包含基板135、交指式电极136、金属层137、反射栅极138及自我组装单分子层139，其中该基板135具有第一侧1351、第二侧1352、阻绝层1353、P型硅层1354及N型多晶硅层1355，该P型硅层1354设置于该阻绝层1353上，该N型多晶硅层1355设置于该P型硅层1354上，该容置槽134贯穿该阻绝层1353与该P型硅层1354并显露该N型多晶硅层1355，该N型多晶硅层1355形成有N型多晶硅薄膜1356，该交指式电极136设置于该基板135的该第二侧1352，该金属层137设置于该N型多晶硅薄膜1356，该反射栅极138设置于该交指式电极136的两侧，该自我组装单分子层139具有多个自我组装单分子1391及多个免疫球蛋白E抗体1392，各该自我组装单分子1391具有乙醛基(图未绘出)，各该乙醛基呈间隔性地设置于该金属层137，各该免疫球蛋白E抗体1392具有头端(图未绘出)及结合端(图未绘出)，该头端连接该乙醛基，该结合端可结合待测血清的抗原，在本实施例中，该N型多晶硅层1355的该N型多晶硅薄膜1356的厚度不大于3微米，由于该N型多晶薄膜1356的厚度可控制于3微米以下，因此该弯曲平板波传感器130的可量测的中心频率可达到10MHz，此外，该反射栅极138的厚度为3微米，该反射闸极138能使弯曲平板波的传递能量损失降低，在本实施例中，其能量损失可小于20dB，且该N型多晶硅层1355的厚度为20微米。
请再参阅图4及图8，该过敏性疾病的可携式检测系统100的检测方式叙述如下，首先，请先参阅图4，将该待测全血注入该液体样本过滤装置120的该注入口121，以使待测全血可于该第一流道1241中流动，在本实施例中，该过敏性疾病的可携式检测系统100另具有驱动装置D，该样本容置层124另具有通孔1247，该驱动装置D结合于该通孔1247，该驱动装置D用以挤压该通孔1247内部的空气，以推动该第一流道1241中的待测全血流动，较佳地，该驱动装置D为压电式微型泵，接着，待测全血经由该第一流道1241而流动至该第二流道1251，由于该过滤薄膜127位于该第二流道1251的正下方，因此待测全血的血清可通过该过滤薄膜127的该些孔洞1271而流入该些第三通道1261，再经由该汇流孔128及该载板132的该开口1323而进入该感测芯片133的该容置槽134，相对地，待测全血中的悬浮物质、微粒及固态物质因粒径大于该些孔洞1271的孔径而无法通过该些孔洞1271，如图7所示，因此，待测全血中的剩余物质经由该第二流道1251的该第二出液口1253流至该第四流道1244，最后由该第四流道1244流至该废液储存槽1254并存放于该废液储存槽1254，之后，请再参阅图3及图8，血清滴入该感测芯片133的该容置槽134中，其血清中的免疫球蛋白E抗原与该些免疫球蛋白E抗体1392的该结合端(图未绘出)结合，造成特性改变，在本实施例中，该交指式电极136具有一组输入交指式传感器1361及一组输出交指式传感器1362，该交指式电极136以逆压电效应将加入于该输入交指式传感器1361的交流电信号转换为弯曲平板波输出，弯曲平板波经由传递而接触该输出交指式传感器1362，并以正压电效应将所接收的弯曲平板波转换为第一交流电信号，此时该比对芯片C同步输出第二交流电信号，该第二交流电信号为与该第一交流电信号进行比对的参考信号，请参阅图2，该第一交流电信号及该第二交流电信号经由插设于该读取模块140的该些导电端子1324而传输至该读取模块140，该第一交流电信号的频率与该第二交流电信号的频率之间产生一频移差值，该读取模块140可借由该频移差值而获得血清的免疫球蛋白浓度，在本实施例中，该读取模块140能以数值显示出血清的免疫球蛋白浓度。
本发明的该过滤感测模块110以该液体样本过滤装置120的该过滤薄膜127将待测全血筛选出血清，再借由该弯曲平板波传感器130感测并输出包含有免疫球蛋白浓度信息的第一交流电信号及第二交流电信号，该读取模块140因该第一交流电信号的频率及该第二交流电信号的频率而产生一频移差值，借由该频移差值可获得血清的免疫球蛋白浓度，该过敏性疾病的可携式检测系统100可快速检测人体血清的免疫球蛋白浓度，患有过敏疾病的病患可使用该检测系统作为过敏疾病的初步立即性检测，此外，该过滤感测模块110使用MEMS及IC批次制造的工艺，因此能有效整合成一系统芯片，又，该过敏性疾病的可携式检测系统100相较于传统的免疫分析仪器具备更小的体积、更少的检测剂量及更迅速的检测时间。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (20)
1.一种过敏性疾病的可携式检测系统，其特征在于其包含：
过滤感测模块，其包含：
液体样本过滤装置，包含注入口、流道模块、过滤薄膜及汇流孔，该注入口连通该汇流孔；以及
弯曲平板波传感器，其具有框体、载板及感测芯片，该载板结合于该框体，该感测芯片设置于该载板上，该载板具有多个导电端子，该些导电端子电性连接该感测芯片，该感测芯片包含有容置槽，该汇流孔连通该感测芯片的该容置槽；以及
读取模块，该读取模块具有导接槽，该过滤感测模块的该些导电端子可插设于该导接槽。
2.根据权利要求1所述的过敏性疾病的可携式检测系统，其特征在于该载板具有上表面、下表面及开口，该感测芯片设置于该下表面上，该液体样本过滤装置设置于该上表面上，该开口贯穿该上表面及该下表面，该开口连通该容置槽及该汇流孔。
3.根据权利要求2所述的过敏性疾病的可携式检测系统，其特征在于该感测芯片包含：
基板，其具有第一侧、第二侧、阻绝层、设置于该阻绝层的P型硅层及设置于该P型硅层的N型多晶硅层，该容置槽贯穿该阻绝层与该P型硅层并显露该N型多晶硅层，该N型多晶硅层形成有N型多晶硅薄膜；
交指式电极，其设置于该基板的该第二侧；
金属层，其设置于该N型多晶硅薄膜上；
反射栅极，其设置于该交指式电极的两侧；以及
自我组装单分子层，该自我组装单分子层具有多个自我组装单分子及多个免疫球蛋白E抗体，各该自我组装单分子具有乙醛基，各该乙醛基呈间隔性地设置于该金属层，各该免疫球蛋白E抗体具有头端及结合端，该头端连接该乙醛基，该结合端结合免疫球蛋白E抗原。
4.根据权利要求3所述的过敏性疾病的可携式检测系统，其特征在于该N型多晶硅层的该N型多晶硅薄膜的厚度不大于3微米。
5.根据权利要求3所述的过敏性疾病的可携式检测系统，其特征在于该反射栅极的厚度为3微米。
6.根据权利要求3所述的过敏性疾病的可携式检测系统，其特征在于该N型多晶硅层的厚度为20微米。
7.根据权利要求1所述的过敏性疾病的可携式检测系统，其特征在于该弯曲平板波传感器另具有比对芯片，该载板的该些导电端子电性连接该比对芯片。
8.根据权利要求1所述的过敏性疾病的可携式检测系统，其特征在于该过滤薄膜具有多个孔洞，该些孔洞连通该汇流孔。
9.根据权利要求8所述的过敏性疾病的可携式检测系统，其特征在于该过滤薄膜另具有表面，该表面凹设有多个导流槽，各该孔洞形成于各该导流槽。
10.根据权利要求8所述的过敏性疾病的可携式检测系统，其特征在于该流道模块包含过滤层，该过滤层具有第二流道，该过滤薄膜位于该第二流道及该汇流孔之间，该些孔洞连通该第二流道。
11.根据权利要求10所述的过敏性疾病的可携式检测系统，其特征在于该第二流道为漩涡状流道。
12.根据权利要求10所述的过敏性疾病的可携式检测系统，其特征在于该流道模块另包含样本容置层，该样本容置层设置于该过滤层上方，该样本容置层具有第一流道，该第一流道连通该过滤层的该第二流道。
13.根据权利要求12所述的过敏性疾病的可携式检测系统，其特征在于第二流道具有第二入液口，该第一流道具有第一出液口，该第二入液口对应且连通该第一出液口。
14.根据权利要求13所述的过敏性疾病的可携式检测系统，其特征在于该流道模块另包含上盖，该上盖罩盖该样本容置层，该注入口形成于该上盖，该第一流道具有第一入液口，该注入口对应且连通该第一入液口。
15.根据权利要求12所述的过敏性疾病的可携式检测系统，其特征在于其另具有驱动装置，该样本容置层另具有通孔，该驱动装置结合于该通孔。
16.根据权利要求10所述的过敏性疾病的可携式检测系统，其特征在于该流道模块另包含收集层，该过滤层设置于该收集层上方，该汇流孔形成于该收集层上，该收集层具有多个第三流道，该些第三流道连通该汇流孔及该些孔洞。
17.根据权利要求16所述的过敏性疾病的可携式检测系统，其特征在于该些第三流道为爪形、叉形、扫帚形、梳状形或栅状流道。
18.根据权利要求10所述的过敏性疾病的可携式检测系统，其特征在于该过滤层另具有废液储存槽，该第二流道连通该废液储存槽。
19.根据权利要求18所述的过敏性疾病的可携式检测系统，其特征在于该第二流道具有第二出液口，该样本容置层另具有第四流道，该第二出液口连通该第四流道。
20.根据权利要求19所述的过敏性疾病的可携式检测系统，其特征在于该第四流道具有第三入液口及第三出液口，该第二出液口对应且连通该第三入液口，该第三出液口连通该废液储存槽。
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