CN103913562A - 多通道微流体光盘检测系统及其方法 - Google Patents

多通道微流体光盘检测系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明是关于一种多通道微流体光盘检测系统，以可抛弃式光盘所制作成的检测装置，其对检验反应的速度与灵敏度可与商业化商品的水准比拟，且仅需使用少量的测试试剂便可检测，因此可大幅降低操作所需耗能与繁杂程序。多通道微流体光盘的使用，有助于增加血液配对，进而以血液凝聚型态的影像辨识提升检测成效。

Description

多通道微流体光盘检测系统及其方法
技术领域
本发明有关于一种流体检测系统，特别是有关于一种多通道微流体光盘检测系统及其方法。
背景技术
现今，医疗领域中，常需要针对特定的生物性流体进行检测，以作为诊断的依据。目前一种习知的血液鉴定方法之一为微盘方法（microplatemethod），其已经广泛地被使用于各种医疗检测行为上。该方法需要以人工方式在九十六孔盘上进行操作，因此相当耗时、耗费人力、检体，以及测试剂。在各种医疗产物及其研究中，如血液的检测、体液的检测、医疗试剂的测试等，常在检测期间使用生物性流体进行检测当成试验检测方法，如血型的检测、疾病的检测、开发药剂检测等。一般而言，此些检体及测试剂都有量少、昂贵等取得不易的状况。若此些检体及测试剂的耗费过量、检测错误将导致如检测失败，无法进行下一步正确医疗对策、以及实验失败，以致于延误医疗或药物的开发等严重困境。因此，为了能保护人体与检体，避免受到因为检测需要，抽出大量的血液或检体的危害，少量且准确地检体的检测与分析是极其重要的事项。
微盘方法（microplate method）检测的研究其已经广泛地被使用于各种医疗检测行为上。Jeong-gun等人所发表的专利「CENTRIFUG MAGENETICPOSITION CONTROL DEVICE,DISK-SHAPED MICRO FLUIDICSYSTEM INCLUDING THE SAME,AND METHOD OF OPERATING THECOMPACT DISK-SHAPED MICRO FLUIDIC SYSTEM」中揭露一种可抛弃式的多通道微流体的平盘，用以进行液体鉴定。Per Andersson等人所发表的专利「SEPARATION STRUCTURE」中揭露一种可抛弃式的多通道微流体的平盘，用以进行液体鉴定。常见的多通道微流体的平盘技术原理主要有下列几种缺点：单次量测，使用大量的液体样本与试剂，不易分析，检测困难，以及复杂的试片制备等等，此些缺点导致成本增高、检测时程漫长，尤其单次检测仅能针对单一量测标的，十分繁琐。因此，在医疗研究、生化分析以及临床诊断等领域当中仍难以广泛地采用目前的。
据此，发展一种可同时量测以简化多重步骤，并降低大量的液体样本与试剂的使用、容易分析、方便检测，及简单的试片制备，以降低成本、降低工时等优势的生物性流体检测系统，即为当前产业亟欲发展的重要标的。
发明内容
鉴于上述发明背景中，为了符合产业上特别的需求，本发明提供一种多通道微流体光盘检测系统及其方法，可用以解决上述传统技艺未能达成的标的。
本发明之一目的是提供一种多通道微流体光盘检测系统，用以检测生物性流体中的待检测成分物及其浓度，本发明的多通道微流体光盘检测系统是借由抛弃式光盘模块与「多通道微流体光盘检测影像辨识量测系统」所组合而成。多通道微流体光盘检测影像辨识量测系统包含加药模块、旋动模块、检测模块、分析控制模块和能源模块。本发明的多通道微流体光盘检测系统特别设计抛弃式检测光盘，在添加检体与不同的测试试剂后进行离心混合动作形成反应物，其反应物的待检测因子于不同测试剂作用下，会有不同凝聚型态而设计，利用不同凝聚型态差异，可标定所侦测的待检测因子的凝聚型态的检体。
本发明提供的多通道微流体光盘检测系统，结合「抛弃式光盘模块」与「多通道微流体光盘检测影像辨识量测系统」所组成，本发明的检测系统的光盘模块上附有检测机构，检测机构包含至少一个通气孔、至少一个通气腔、至少一个加料孔、至少一个供料腔、至少一个反应腔、至少一个反应检测区、至少一个废弃腔、至少一个微流道、以及至少一个毛细管阀。本多通道微流体光盘检测系统的设计，乃针对抛弃式检测光盘，以液体产生表面张力的阻力的特性，在添加检体与测试试剂停留在添加的容置空间内，依离心的慢快速度，逐一突破各溶液的表面张力阻力，然后将检体与测试试剂逐一流入反应空间进行混和动作，以形成反应物。借以随检测试剂改变，产生不同的反应物聚集的型态，确认检体中待检测因子的存在和浓度。
本发明的光盘模块制造，采用传统的低成本成型技术，以至少一个透明基材，并且使用雕刻或射出成型等制程技术制备。经由本多通道微流体光盘检测系统内置软件做校准和计算，仪器将直接显示待检测因子的类型以及浓度。此外，本发明的多通道微流体光盘检测系统的光盘模块为抛弃式，系统本身不易受到检体与测试试剂的污染而损坏，可靠性将大幅被提升，且可大幅延长系统使用寿命。本多通道微流体光盘检测系统，可安装于有少量或贵重检体的检测需的医疗院所、实验室中。本发明的多通道微流体光盘检测系统，由抛弃式光盘模块与多通道微流体光盘检测影像辨识量测系统所构成，由于简易的光盘模块制造程序，便利的检测过程，以及低廉的成本，环境限制需求也较为低，使得本发明产品/技术优势比常见的微盘方法（microplate method）更具优势，同时更俱备有极少检体、极少测试剂与快速检测的优点。此外，相较于传统的人工比对分析方式，本发明的使用人员无需俱备医学或化学专业的知识即可自行操作，直接进行简易的数据判读。
本发明的另一目的是提供一种抛弃式光盘，抛弃式光盘包含至少一个透明基材和至少一个检测机构，检测机构包含至少一个添加口、至少一个通气腔、至少一个供料腔、至少一个反应腔、至少一个反应检测区、至少一个废弃腔、至少一个微流道、以及至少一个毛细管阀，以雕刻或射出成型的方式来制备，本制程在一般环境下即可操作。并且可以依照待检测因子产生反应凝聚型态的程序来设计检测机构结构。本发明的抛弃式光盘模块属抛弃式，制作价格便宜且操作方便。
目前微盘方法（microplate method）与传统人工作业分析费用偏高且耗费较大量的检体与检测试剂，为了克服以往的生物性流体进行检测方式的缺点，本发明提供的多通道微流体光盘检测系统具备低成本、便利的使用性和对生物性流体进行检测的低检体用量、检测试剂用量与反应时间短等优点，将可取代传统的多通道微流体光盘检测系统。本发明的多通道微流体光盘检测系统可达到降低检体用量、检测试剂用量与反应时间缩短的功能，对于医疗院所、实验室来说，可达成快速与低用量的检测，确认检体中待检测因子的存在与浓度，实为方便实用的检测装置。
本发明的目的是采用以下技术方案来实现的。根据本发明上述的目的，本发明提供一种多通道微流体机构，该多通道微流体机构包含至少一个供料腔，该供料腔为储存自外部输入的微流体的容置空间；与至少一个反应腔，该反应腔于离心状态下接收自该供料腔释放的微流体以进行微流体反应的空间。
本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的多通道微流体机构，其中上述的供料腔于离心状态下与外部大气相连通，并使该供料腔形成通气腔，以利微流体于离心状态下的流动。
前述的多通道微流体机构，其中上述的反应腔包含至少一个反应检测区，该反应检测区用以存留微流体的反应物，以便于该反应检测区撷取并分析反应物凝集状态的影像。
前述的多通道微流体机构，其更包含至少一个微流道，以连接该供料腔与该反应腔，并于离心状态下运输微流体。
前述的多通道微流体机构，其中上述的微流道具有特定的曲角，以借由离心转速的快慢控制微流体的释放速率，且对流出的微流体产生止逆的作用，其中，曲角愈小止逆作用的阻力越大。
前述的多通道微流体机构，其中上述的反应腔更包含至少一个废弃腔，以接收自该反应腔流出的废液。上述的微流道连通该反应腔与该废弃腔，且于连接两端形成水平倾斜角，其中，靠近该废弃腔的该微流道的出口处需高于靠近该反应腔的该微流道的入口处以形成止逆作用。
前述的多通道微流体机构，其中上述的微流道与该供料腔相连接处具有特定的连接角，以借由离心转速的快慢控制微流体的释放速率，且对流出的微流体产生止逆的作用。
前述的多通道微流体机构，其中上述的微流道与该供料腔相连接处具有毛细管阀，以借由离心转速的快慢控制微流体的释放速率，且对流出的微流体产生止逆的作用。上述的毛细管阀于该微流道上形成至少一个凸状渠道与至少一个凹状渠道的交互连结的组合，以形成锯齿状结构外观。上述的凸状渠道的管径大于该凹状渠道的管径，且该凸状渠道的管径亦大于该微流道的管径。
本发明的目的还采用以下技术方案来实现的。根据本发明上述的目的，本发明提供一种多通道微流体光盘，该多通道微流体光盘具有至少一个检测机构，该检测机构包含至少一个供料腔，该供料腔为储存自外部输入的微流体的容置空间；至少一个反应腔，该反应腔于离心状态下接收自该供料腔释放的微流体，以供微流体进行反应的容置空间；至少一个废弃腔，该废弃腔于离心状态下用以接收自该反应腔溢流的微流体；与多个微流道，该微流道分别连通该供料腔与该反应腔、连通该反应腔与该废弃腔。
本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的多通道微流体光盘，其中上述检测机构更包含至少一个通气腔，该通气腔为连通大气的空间，以利微流体在离心状态下能于该检测机构中流动。
前述的多通道微流体光盘，其中上述反应腔包含至少一个反应检测区，该反应检测区用以存留微流体的反应物，以便于该反应检测区撷取并分析反应物凝集状态的影像。
前述的多通道微流体光盘，其中上述的微流道具有特定曲角，以借由离心转速的快慢控制各微流体的释放速率，且对流出的微流体产生止逆作用。上述的微流道连通该反应腔与该废弃腔，且于连接两端形成水平倾斜角，其中靠近该废弃腔的该微流道的出口处需高于靠近该反应腔的该微流道的入口处，以形成止逆作用。
前述的多通道微流体光盘，其中上述微流道与该供料腔相连接处具有特定的连接角，以借由离心转速的快慢控制微流体的释放速率，且对流出的微流体产生止逆的作用。上述的微流道与该供料腔相连接处具有毛细管阀，以借由离心转速的快慢控制微流体的释放速率，且对流出的微流体产生止逆的作用。上述的毛细管阀于该微流道上形成至少一个个凸状渠道与至少一个凹状渠道，该凸状渠道与该凹状渠道以交错排列相互连结的方式形成锯齿状外观。上述凸状渠道的管径大于该凹状渠道的管径，且该凸状渠道的管径亦大于该微流道的管径。上述的凹状渠道的管径宽度小于等于该微流道的管径宽度。上述凸状渠道的管径范围为60～800微米，且该凹状渠道的管径范围为50～600微米。上述的凸状渠道的管径宽度与该凹状渠道的管径宽度的比例范围为2：1～5：1。上述凸状渠道的管径宽度较佳为300微米，且该凹状渠道的管径宽度较佳为100微米。上述供料腔、该反应腔、该废弃腔、该微流道与该毛细管阀的空间深度为50～1000微米。
本发明的目的再采用以下技术方案来实现的。根据本发明上述的目的，本发明提供一种多通道微流体光盘检测系统，该多通道微流体光盘检测系统包含光盘模块，用以接受多种微流体试剂，借由离心力作用于该光盘模块内混掺多种微流体试剂，以产生化学反应并形成反应物；给药模块，位于该光盘模块的转动方向的特定位置上，该给药模块提供多种微流体试剂与离心力作用予该光盘模块；与显像模块，位于该光盘模块上方的指定位置上，借以撷取该光盘模块的反应物的凝聚型态的影像，并产生影像信号。
本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的多通道微流体光盘检测系统，其中上述给药模块更包含至少一个加药装置，用以控制容置、装载、输运、注入多种该微流体至该光盘模块中；与至少一个旋动装置，用以提供旋转动能予该光盘模块以进行离心运动，并借离心力作用使多种该微流体试剂于该光盘模块中混和及反应。
前述的多通道微流体光盘检测系统，其中上述光盘模块包含至少一个检测单元，该检测单元更包含多个供料腔，用以分别接收并存储该给药模块所提供的多种该微流体试剂；至少一个反应腔，该反应腔于离心状态下分别接收多个该供料腔所释放的多种该微流体试剂，以进行反应并形成反应物，其中，该显像模块于该反应腔上方的特定位置上撷取反应物的凝聚型态的影像；与多个微流道，该微流道分别用以连通该供料腔与该反应腔。
前述的多通道微流体光盘检测系统，其中上述检测单元的外观为树状外观，多个该微流道为该树状外观的枝干，而多个该供料腔则分别位于枝干末端，且该反应腔位于树状外观的根部。上述多个该微流道的第一微流道当成该树状外观的主枝干，并与该反应腔相互连接。多个该微流道的多个第二微流道当成该树状外观的枝干，并连接该第一微流道与该供料腔。第二微流道具有曲角，以借离心转速的快慢控制该微流体试剂的释放速率并产生止逆作用。第二微流道与该供料腔的连接角为圆切角，以借由圆切线方式降低微流体的表面阻力而离心导出供料腔。
前述的多通道微流体光盘检测系统，其中上述反应腔的容置空间更包含至少一个反应检测区，以提供多个该微流体试剂所需的反应空间并留存反应物，以便显像模块于该反应检测区撷取反应物凝集型态的影像。检测单元更包含多个通气腔，该通气腔于离心状态时连通大气，以利该微流体试剂于离心状态时的流动。检测单元更包含至少一个废弃腔，以便于离心状态下接收自该反应腔溢流的微流体。反应腔借由该微流道连通该废弃腔，该微流道于连接两端形成水平倾斜角，靠近该废弃腔的该微流道出口处需高于靠近该反应腔的该微流道入口处，以形成止逆作用。
前述的多通道微流体光盘检测系统，其中上述微流道与该供料腔相连接处具有毛细管阀，以借由离心转速的快慢控制微流体的释放速率，且对流出的微流体产生止逆作用，其中该毛细管阀于该微流道上形成至少一个凸状渠道与至少一个凹状渠道，该凸状渠道与该凹状渠道以交错排列相互连结的方式形成锯齿状外观。凸状渠道的管径大于该凹状渠道的管径，且该凸状渠道的管径亦大于该微流道的管径，其中该凹状渠道的管径宽度小于等于该微流道的管径宽度。
前述的多通道微流体光盘检测系统，其中多种微流体试剂更包含红血球(RBC)、抗体(Antibody)/血清(Plasma)、低离子张力溶液(LIM)、Polybrene/Polyethy leneimine、再悬浮溶液(Resuspending solution)等。
前述的多通道微流体光盘检测系统，其更包含分析控制模块，分别与该给药模块及该显像模块相互通讯，以控制该给药模块与该显像模块的动作，且该分析控制模块接收显像模块所产生的影像信号，并据以分析比对且对外显示结果。
本发明的目的又采用以下技术方案来实现的。根据本发明上述的目的，本发明提供一种多通道微流体光盘检测方法，该多通道微流体光盘检测方法包含进行给药程序，以分别导入多种检体与检验试剂的微流体至光盘的多个供料腔中；借由控制旋动装置的转动速率产生不同的离心力，以便于对该光盘进行离心程序，并借此控制不同的该供料腔的该微流体的释放速率，其中多种该微流体于离心状态下分别经由多条微流道导入至该光盘的反应腔中以进行混和动作，以形成反应物于该反应腔的检测区中；与借由显像撷取装置进行检测程序，以观测该反应物的凝聚型态。
本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的多通道微流体光盘检测方法，其中上述离心程序更包含进行第一离心步骤，以便从多个该供料腔分别导出其内存的第一微流体、第二微流体与第三微流体至该反应腔；借由旋动元件往复式旋动光盘以便于反应腔中进行第一混掺程序，以混掺第一微流体、第二微流体与第三微流体并形成第一反应物；进行第二离心步骤，以便从多个该供料腔之一导出其内存的第四微流体至该反应腔；借由该旋动元件往复式旋动该光盘，以便于该反应腔中进行第二混掺程序，以混掺该第四微流体与该第一反应物并形成第二反应物，且增加其凝集反应；进行第三离心步骤，以分离第二反应物中的凝聚物，其中大部分检体与其它试剂的凝聚物会留置于该检测区中并混成第三反应物；进行第四离心步骤，以便从多个该供料腔之一导出其内存的第五微流体至该反应腔，并与该第三反应物混成第四反应物；与进行第三混掺程序，以凝集该第四反应物。
前述的多通道微流体光盘检测方法，其中上述第一微流体为RBC、第二微流体为Antibody、第三微流体为LIM、第四微流体为Polybrene/Polyethy leneimine、第五微流体为Resuspending solution。第一离心步骤的离心速度为600～800rpm，操作时间为1～10sec；第二离心步骤的离心速度为600～1000rpm，操作时间为1～10sec；第三离心步骤的离心速度为600～1500rpm，操作时间为1～10sec；第四离心步骤的离心速度为600～2000rpm，操作时间为1～10sec。第一混掺程序、第二混掺程序与第三混掺程序的往复旋动角度范围为10度～360度，往复次数为1～10次。
前述的多通道微流体光盘检测方法，其中上述检测程序借由该显像撷取装置根据该反应物的凝聚型态产生影像信号，以进行比对分析程序。比对分析程序借由比对分析装置根据其内预设数据库中的数据比对并分析该影像信号，借此确认该第四反应物的凝聚型态。
借由上述技术方案，本发明的多通道微流体光盘检测系统及其方法至少具有下列优点及有益效果：
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：根据本发明的第一实施例的多通道微流体光盘检测系统的示意图；
图2A：根据本发明的第一实施例的多通道微流体光盘检测系统的检测机构的示意图；
图2B：根据本发明的第一实施例的检测机构的毛细管阀的示意图；
图3：根据本发明的第一实施例的多通道微流体光盘检测系统的检测流程示意图；
图4：根据本发明的第二实施例的多通道微流体光盘检测装置的示意图；
图5：根据本发明的第二实施例的光盘示意图；
图6A：根据本发明第二实施例的检测机构示意图；
图6B：根据本发明第二实施例的检测机构的毛细管阀示意图；
图7A：为根据本发明第二实施例的光盘的检测O型血受试者RBC及血清结果的示意图；与
图7B：为根据本发明第二实施例的光盘的检测A型血受试者RBC及血清结果的示意图。
【主要元件符号说明】
100：多通道微流体光盘检测系统
110：给药模块             112：输送装置
114：加药装置             116：旋动装置
120：光盘模块             126：固定机构
130：检测机构             131：供料腔
132：进料孔               133：通气腔
134：气孔                 135：反应腔
135A：反应检测区          137：废弃腔
138：微流道               139：毛细管阀
139A：凸状渠道            139B：凹状渠道
140：显像模块             145：影像撷取装置
150：分析控制模块         152：分析单元
154：控制单元             156：显示单元
160：能源模块
200：多通道微流体光盘检测方法
210：给药程序             220：离心程序
240：检测程序             250：分析程序
300：多通道微流体光盘的检测装置
310：承载机构             311：支撑机构
312：移动元件             314：给药元件
316：旋动元件             320：光盘
326：固定结构             330：检测单元
331a、331b、331c、331d、331e：供料腔
332a、332b、332c、332d、332e：进料孔
333a、333b、333c、333d：通气腔
334a、334b、334c、334d：气孔
335：反应腔               335A：反应检测区
337：废弃腔
338a、338b、338c、338d、338e：微流道
338f、338g、338h、338j、338k：微流道
339d、339e：毛细管阀      345：影像感测元件
352：分析元件             354：控制元件
356：显示元件             360：电源
371a、371b：凸状渠道      372a：凹状渠道
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一种多通道微流体光盘检测系统及其方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
本发明在此所探讨的方向为微流体的检测技术，为了能彻底地了解本发明，将在下列的描述中提出详尽的结构及其元件与方法步骤。显然地，本发明的施行并未限定于微流体检测技术的技艺者所熟习的特殊细节。另一方面，众所周知的结构及其元件并未描述于细节中，以避免造成本发明不必要的限制。此外，为提供更清楚的描述及使熟悉该项技艺者能理解本发明的发明内容，图示内各部分并没有依照其相对的尺寸而绘图，某些尺寸与其他相关尺度的比例会被突显而显得夸张，且不相关的细节部分亦未完全绘出，以求图示简洁。本发明的较佳实施例会详细描述如下，然而除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地施行在其他的实施例中，且本发明范围不受限定，其以之后的专利范围为准。
参考图1所示，根据本发明的第一实施例，本发明提供一种多通道微流体光盘检测系统100，该多通道微流体光盘检测系统100包含：给药模块110、光盘模块120、显像模块140、分析控制模块150与能源模块160。上述的给药模块110更包含至少一个输送装置112、至少一个加药装置114、至少一个旋动装置116，其中，给药模块110位于光盘模块120的转动方向上的特定位置上，并借由输送装置112运动加药装置114以提供试剂予光盘模块120，且借由旋动装置116提供旋转动能予光盘模块120进行离心运动，使试剂在光盘模块120中混和反应。上述的光盘模块120更包含至少一个固定机构126与检测机构130，其中，光盘模块120借由固定机构126固定于旋动装置116上，以提供特定的容置空间容置加药装置114所供给的试剂，并于此生成至少一个反应物，以便于显像模块140撷取至少一个反应物的影像。此外，上述的显像模块140位于光盘模块120上方的任一指定位置上，借以撷取光盘模块120的反应物的凝聚型态的影像。此外，光盘模块120为抛弃式，以避免受到检体及测试试剂的污染，并借此大幅提升检测的可靠性，且能防止直接接触本发明的给药模块110与显像模块140，将大幅延长整体设备的使用寿命。上述的分析控制模块150分别与给药模块110及显像模块140相互通讯，以便于分析控制模块150控制给药模块110的移动、加药、光盘转动等作用，且分析控制模块150能接收显像模块140所产生的影像信号，并据以分析比对是否在检体中存在着待测试因子，并对外显示结果。上述的能源模块160则分别与各模块相互电性耦合，以提供必要的能源予相关设备运作。
参考图2A所示，根据本发明的第一实施例，上述的光盘模块120的检测机构130包含至少一个供料腔131、至少一个进料孔132、至少一个通气腔133、至少一个气孔134、至少一个反应腔135、至少一个反应检测区135A、至少一个废弃腔137、至少一个微流道138、及至少一个毛细管阀139，其中，光盘模块120的检测机构130更包含至少一个透明基材，经过雕刻、黄光制程、热压法或射出成型程序所形成，且检测机构130为可置换式机构。上述的通气腔133为连通大气的腔室，以利试剂在离心状态下能于检测机构130中流动，其中，气孔134位于通气腔133中以便与外部大气相连通。此外，上述的供料腔133、反应腔135、废弃腔137、微流道138与毛细管阀139的深度为50～1000微米。上述的供料腔131为储存加药装置114所添加的溶液/剂的容置空间，其中，供料腔131更包含至少一个进料孔132，以注入溶液/剂。上述的反应腔135于离心状态下接收来自供料腔131的试剂，以提供检体与测试试剂的反应容置空间，其中，反应腔135包含至少一个反应检测区135A，反应检测区135A设计于反应腔135的容置空间中，其用以存留检体与其它试剂的反应物，以便于显像模块140于该反应检测区135A，撷取反应物凝集状态的影像。上述废弃腔137与反应腔135相互流通以接收自反应腔135流出的废液。上述微流道138分别用于连接供料腔131与反应腔135、连接反应腔135与废弃腔137、连接通气腔133与废弃腔137、以及直接连结通气腔133，其中，微流道138与供料腔131及废弃腔137相连结的流体入口端处具有特定的连接角，连接角的角度可随试剂的特性设计，并借由离心转速的快慢控制检体与测试试剂的释放速率，且对流出的流体产生止逆的作用。上述的毛细管阀139位于连接供料腔131的微流道138的入口端处，此毛细管阀139可于离心状态下增加流体由供料腔131与反应腔135流出的阻力。
参考图2B所示，根据本发明的第一实施例，上述的毛细管阀139于微流道138上形成至少一个凸状渠道139A与至少一个凹状渠道139B的交互连结的组合，毛细管阀139外观为锯齿状结构，且凸状渠道139A的管径大于凹状渠道139B，且凸状渠道139A亦大于微流道138的主管径，其中，凸状渠道139A的管径范围约为60～800微米，且凹状渠道139B的管径范围为50～600微米。上述的反应检测区135A的反应物的凝聚型态在混掺程序中会随检测试剂的变化而转变，上述的显像模块140于光盘模块120处于检验程序时，用以撷取反应物的凝聚型态，并产生影像信号予分析控制模块150，以比对反应检测区135A所形成的凝聚型态，其中，反应物的浓度会影响凝聚型态的结果：若反应物的浓度极低则凝聚型态少；若是反应物的浓度渐渐提升，则凝聚型态将越来越多。上述的分析控制模块150用以控制给药模块110、光盘模块120与显像模块140的运作。分析控制模块150可控制给药模块110药剂的注射数量、注射速率、注射位置、光盘模块120的转速等。此外，分析控制模块150包含分析单元152、控制单元154与显示单元156，分析控制模块150接收显像模块140所传输的电能信号并经过分析单元152计算分析，同时借由控制单元154产生控制信号以控制显示单元156显示分析结果，其中，分析单元152具有预设数据库，预设数据库能提供特定的反应物的凝聚型态所对应的影像。
参考图3所示，根据本发明的第一实施例，本发明提供一种多通道微流体光盘检测方法200，首先将光盘模块120置于给药模块110的预设位置上，并借由分析控制模块150的控制单元154控制后续的程序。接着进行给药程序210，以便借由给药模块110分别导入检体与检验试剂的微流体至光盘模块120的供料腔131中。接着借由给药模块110的旋动装置116转动光盘模块120进行离心程序220，控制单元154控制旋动装置116的转动速率以产生不同的离心力，并进一步地借由离心力的控制突破供料腔131中所注入的检体与检验试剂的微流体的表面张力所形成的阻力，进而导入至微流道138中，再分别流入反应腔135进行混和动作，以形成反应物及其凝聚型态。之后借由显像模块140进行检测程序240，以观测反应检测区135A的反应物的凝聚型态，并产生相对应的影像信号予分析控制模块150。之后借由分析控制模块150的分析单元152根据相对应的影像信号进行分析程序250，以比对分析单元152的预设数据库中的反应物的凝聚型态，或所对应的反应物的凝聚型态所代表的数值，借以确定检体含有待检测因子的种类并产生信息，同时将信息传输至分析控制模块150的控制单元154，再借由控制单元154进行控制程序230，以产生控制信号，并将控制信号分别传输至显示单元156，以显示所检测检体含有待检测因子的凝聚型态。
参考图4A、图4B所示，根据本发明的第二实施例，本发明提供一种多通道微流体光盘的检测装置300，包含一个承载机构310、多个支撑机构311、至少一个移动元件312、至少一个给药元件314、至少一个旋动元件316、光盘320、影像感测元件345、分析元件352、控制元件354、显示元件356与电源360。多个支撑机构311用以支撑或夹持各部件，且多个支撑机构311可直接成形于承载机构310的特定区域上或另行制作。上述的移动元件312用以搬运及移动给药元件314，以利给药元件314对光盘320添加试剂。加药元件314是用来控制容置、装载、输运、注入各种微流体药剂/试剂至光盘320中，以利药剂/试剂于光盘320中混和及反应。上述的电源360则用以供应多通道微流体光盘的检测装置300所需的整体电源。
参考图5与图6A所示，根据本发明的第二实施例，上述的光盘320用以混和及反应各种微流体药剂/试剂，借以提供反应物的凝聚型态。上述的光盘320具有至少一个固定结构326与至少一个检测单元330，固定结构326用以固定光盘320于旋动元件316上，以便于产生离心作用，其中，光盘320为可置换式。此外，光盘320为抛弃式，以避免受到检体及测试试剂的污染，并借此大幅提升检测的可靠性，且能防止直接接触本发明的加药模块310与检测模块340，将大幅延长整体设备的使用寿命。再者，检测单元330的外观设计更包含树状外观，根据本发明的外观设计，光盘320可容纳更多的检测单元330，每个检测单元330皆可视为一次检测程序，借此达成同步执行多次检测程序的目的。
上述的检测单元330借由至少一个透明基材，经过激光、雕刻或射出成型所构成。检测单元330包含多个供料腔331a、331b、331c、331d、331e、多个进料孔332a、332b、332c、332d、332e、多个通气腔333a、333b、333c、333d、多个气孔334a、334b、334c、334d、至少一个反应腔335、至少一个废弃腔337、多个微流道338a、338b、338c、338d、338e、338f、338g、338h、338j、338k、多个毛细管阀339d、339e。上述通气腔333a、333b、333c、333d是于离心状态时，通过气孔334a、334b、334c、334d连通大气的腔室，以利微流体于离心状态时可流动。上述的给药元件314可分别借由进料孔332a、332b、332c、332d、332e注入微流体于相对应的供料腔331a、331b、331c、331d、331e中存储，其中，给药元件314所注入的微流体可为RBC、Antibody、LIM、Polybrene/Polyethyleneimine、Resuspendingsolution等。此外，上述反应腔335分别接收来自供料腔331a、331b、331c、331d、331e的微流体试剂，且反应腔335的容置空间中更包含至少一个反应检测区335A，以提供检体与试剂所需的反应空间，其用以留存大部分检体与其它试剂的反应物，以便影像感测元件345于反应检测区335A撷取反应物凝集型态的影像。
再者，上述废弃腔337位于该反应腔335的相邻位置上，以便离心状态下接收自反应腔335溢流的微流体。上述微流道338a、338b、338c、338d、338e分别用以连通供料腔331a、331b、331c、331d、331e与反应腔335，且微流道338g、338h分别用以连通通气腔333a、333b与反应腔335，而微流道338j、338k分别用以连通通气腔333c、333d与废弃腔337，且微流道338f用于连通反应腔335与废弃腔337，其中，微流道338a、338b、338c、338d、338g、338h分别与微流道338e相互连通，再经由微流道338e通入反应腔335。此外，上述的微流道338a、338b、338c、338d、338f、338g、338h分别具有特定的连接角，连接角的角度可随试剂的特性设计，并借由离心转速的快慢控制检体与测试试剂的释放速率，且对流出的流体产生止逆的作用，其中，微流道338a与供料腔331a的连接角为圆切角，以借由圆边切线方式降低微流体的表面阻力而离心出供料腔331a，且微流道338b、338c、338d、338g、338h具有曲角（bending angle），以控制微流体流入微流道338e的速率，而连通反应腔335与废弃腔337的微流道338f则于连接两端形成水平倾斜角（inclination），靠近废弃腔337的微流道338f出口处需高于靠近反应腔335的微流道338f入口处，以形成止逆作用。
参照图6A与图6B所示，上述的微流道338d、338e位于供料腔331d、331e的入口处分别具有毛细管阀339d、339e，以延滞从供料腔331d、331e流出微流体的速率，进而控制药剂的释放作用。此外，上述的毛细管阀339d的结构包含多个凸状渠道371a、371b与至少一个凹状渠道372a，凸状渠道371a或371b与凹状渠道372a以交错排列相互连结以形成锯齿状结构的外观，其中，凹状渠道372a的管径宽度小于等于微流道338d，凹状渠道372a的管径较佳者包含100微米，且凸状渠道371a、371b的管径宽度大于微流道338d，凸状渠道371a、371b的管径较佳者包含300微米，而凸状渠道371a、371b的管径宽度与凹状渠道372a的管径宽度的比例范围约为2：1～5：1，较佳者为3：1。再者，凸状渠道371a、371b的管径长度373a、373b与凹状渠道372a的管径长度374a的比值较佳者包含1：1，且为100微米。
参考图6A所示，根据本发明的第二实施例，本发明提供范例，分别注入微流体药剂/试剂至预定腔室，借由旋动元件316带动光盘320进行第一离心程序（600～800rpm，1～10sec），将RBC由供料腔331a导入反应腔335，接着由供料腔331b、331c分别导入Antibody、LIM至反应腔335中，再借由旋动元件316往复式旋动光盘320以进行第一混掺程序（往复角度10度～360度，往复次数1～10次），混掺RBC、Antibody、LIM；然后进行第二离心程序（600～1000rpm，1～10sec），将Polybrene/Polyethy leneimine自供料腔331d导出至反应腔335中，再借由旋动元件316往复式旋动光盘320以进行第二混掺程序（往复角度10度～360度，往复次数1～10次），并增加其凝集反应；然后进行第三离心程序（600～1500rpm，1～10sec）以分离凝聚物，其中大部分检体与其它试剂的凝聚物留置于反应检测区335A，且此时过多的反应液将由微流道338f溢流至废弃腔337中；之后进行第四离心程序（600～2000rpm，1～10sec），自供料腔331e导入Resuspending solution至反应腔335内，最后再进行第三混掺程序（往复角度10度～360度，往复次数1～10次），以打散非抗原抗体反应的血球凝集反应。
参考图4A与图4B所示，根据本发明的第二实施例，上述的影像感测元件345包含影像撷取元件，影像感测元件345用以撷取位于反应检测区335A的反应物凝集型态的影像，如图7A、图7B所示，并予以转换成影像信号。图7A所示检测O型血受试者RBC及血清结果，此结果与临床使用的试管检测法结果一致，在RBC分型部分不与anti-A及anti-B抗血清产生凝集反应；血清分型部分会与A cells及B cells产生凝集反应；Rh分型部分会与anti-D抗血清产生凝集反应；不规则抗体筛检部分不与Screen I、II、III cells产生反应。此外，图7B所示检测A型血受试者RBC及血清结果的示意图，此结果与临床使用的试管检测法结果一致；在RBC分型部分会与anti-A抗血清产生凝集反应；血清分型部分会与B cells产生凝集反应；Rh分型部分会与anti-D抗血清产生凝集反应；不规则抗体筛检部分不与Screen I、III cells产生反应，具有Mia抗体，因此会与Screen IIcells产生弱反应。反应检测区335A的反应物的凝聚型态会随检测试剂转变，因而影像感测元件345所接收的影像亦会随反应物的凝聚型态转变变化。再者，上述的分析元件352更包含预设数据库，以提供特定的反应物的凝聚型态所对应的影像，以便于接收来自于影像感测元件345的影像信号并加以计算、分析、比对预设数据库的影像数据，然后借由控制元件354控制显示元件356显现相关信息。
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 (32)

1.一种多通道微流体机构，其特征在于该多通道微流体机构包含：
至少一个供料腔，该供料腔为储存自外部输入的微流体的容置空间；与
至少一个反应腔，该反应腔于离心状态下接收该供料腔释放的微流体，以进行微流体反应的空间。
2.如权利要求1所述的多通道微流体机构，其特征在于其中上述的供料腔于离心状态下与外部大气相连通，并使该供料腔形成通气腔，以利微流体于离心状态下的流动。
3.如权利要求1所述的多通道微流体机构，其特征在于其中上述的反应腔包含至少一个反应检测区，该反应检测区用以存留微流体的反应物，以便于该反应检测区撷取并分析反应物凝集状态的影像。
4.如权利要求1所述的多通道微流体机构，其特征在于其更包含至少一个微流道以连接该供料腔与该反应腔，并于离心状态下运输微流体，其中上述的微流道与该供料腔相连接处具有特定的连接角，以借由离心转速的快慢控制微流体的释放速率，且对流出的微流体产生止逆的作用。
5.如权利要求4所述的多通道微流体机构，其特征在于其中上述的微流道具有特定的曲角，以借由离心转速的快慢控制微流体的释放速率，且对流出的微流体产生止逆的作用。
6.如权利要求4所述的多通道微流体机构，其特征在于其中上述的反应腔更包含至少一个废弃腔，以接收自该反应腔流出的废液。
7.如权利要求4所述的多通道微流体机构，其特征在于其中上述的微流道与该供料腔相连接处具有毛细管阀，以借由离心转速的快慢控制微流体的释放速率，且对流出的微流体产生止逆的作用。
8.如权利要求7所述的多通道微流体机构，其特征在于其中上述的毛细管阀于该微流道上形成至少一个凸状渠道与至少一个凹状渠道的交互连结的组合，以形成锯齿状结构外观，其中，该凸状渠道的管径大于该凹状渠道的管径，且该凸状渠道的管径亦大于该微流道的管径。
9.一种多通道微流体光盘，该多通道微流体光盘具有至少一个检测机构，其特征在于该检测机构包含：
至少一个供料腔，该供料腔为储存自外部输入的微流体的容置空间；
至少一个反应腔，该反应腔于离心状态下接收自该供料腔释放的微流体，以供微流体进行反应的容置空间；
至少一个废弃腔，该废弃腔于离心状态下用以接收自该反应腔溢流的微流体；与
多个微流道，该微流道分别连通该供料腔与该反应腔、连通该反应腔与该废弃腔，其中，该微流道与该供料腔相连接处具有特定的连接角，以借由离心转速的快慢控制微流体的释放速率，且对流出的微流体产生止逆的作用。
10.如权利要求9所述的多通道微流体光盘，其特征在于其中上述的检测机构更包含至少一个通气腔，该通气腔为连通大气的空间，以利微流体在离心状态下能于该检测机构中流动。
11.如权利要求9所述的多通道微流体光盘，其特征在于其中上述的反应腔包含至少一个反应检测区，该反应检测区用以存留微流体的反应物，以便于该反应检测区撷取并分析反应物凝集状态的影像。
12.如权利要求9所述的多通道微流体光盘，其特征在于其中上述的微流道具有特定的曲角，以借由离心转速的快慢控制微流体的释放速率，且对流出的微流体产生止逆的作用。
13.如权利要求9所述的多通道微流体光盘，其特征在于其中上述的微流道与该供料腔相连接处具有毛细管阀，以借由离心转速的快慢控制微流体的释放速率，且对流出的微流体产生止逆的作用。
14.如权利要求13所述的多通道微流体光盘，其特征在于其中上述的毛细管阀于该微流道上形成至少一个凸状渠道与至少一个凹状渠道，该凸状渠道与该凹状渠道以交错排列相互连结的方式形成锯齿状外观，其中，该凸状渠道的管径大于该凹状渠道的管径，且该凸状渠道的管径亦大于该微流道的管径。
15.如权利要求14所述的多通道微流体光盘，其特征在于其中上述的凸状渠道的管径宽度与该凹状渠道的管径宽度的比例范围为2：1～5：1。
16.一种多通道微流体光盘检测系统，其特征在于该多通道微流体光盘检测系统包含：
光盘模块，用以接受多种微流体试剂，借由离心力作用于该光盘模块内混掺多种微流体试剂，以产生化学反应并形成反应物；
给药模块，位于该光盘模块的转动方向的特定位置上，该给药模块提供多种微流体试剂与离心力作用予该光盘模块；与
显像模块，位于该光盘模块的指定位置上，以撷取该光盘模块的反应物的凝聚型态的影像。
17.如权利要求16所述的多通道微流体光盘检测系统，其特征在于其中上述的给药模块更包含：
至少一个加药装置，用以控制容置、装载、输运、注入多种该微流体至该光盘模块中；与
至少一个旋动装置，用以提供旋转动能予该光盘模块以进行离心运动，并借离心力作用使多种该微流体试剂于该光盘模块中混和及反应。
18.如权利要求16所述的多通道微流体光盘检测系统，其特征在于其中上述的光盘模块包含至少一个检测单元，该检测单元更包含：
多个供料腔，用以分别接收并存储该给药模块提供的多种该微流体试剂；
至少一个反应腔，该反应腔于离心状态下分别接收多个该供料腔释放的多种该微流体试剂，以进行反应并形成反应物，其中，该反应腔的容置空间更包含至少一个反应检测区，以提供多种该微流体试剂所需的反应空间，并留存反应物以便于该显像模块于该反应检测区撷取反应物凝集型态的影像；
废弃腔，该废弃腔于离心状态下接收自该反应腔溢流的微流体；与
多个微流道，分别连通该供料腔与该反应腔。
19.如权利要求18所述的多通道微流体光盘检测系统，其特征在于其中上述的检测单元的外观为树状外观，多个该微流道为该树状外观的枝干，而多个该供料腔则分别位于枝干末端，且该反应腔位于树状外观的根部。
20.如权利要求19所述的多通道微流体光盘检测系统，其特征在于其中上述的多个该微流道具有第一微流道与多个第二微流道，该第一微流道为该树状外观的主枝干并与该反应腔相互连接，且多个该第二微流道，为该树状外观的枝干，并连接该第一微流道与该供料腔。
21.如权利要求20所述的多通道微流体光盘检测系统，其特征在于其中上述的第二微流道具有曲角，以借由离心转速的快慢控制该微流体试剂的释放速率，并产生止逆作用。
22.如权利要求20所述的多通道微流体光盘检测系统，其特征在于其中上述的第二微流道与该供料腔的连接角为圆切角，以借由圆边切线方式降低微流体的表面阻力而离心导出该供料腔。
23.如权利要求18所述的多通道微流体光盘检测系统，其特征在于其中上述的检测单元更包含多个通气腔，多个该通气腔于离心状态时连通大气，以利多种该微流体试剂于离心状态时的流动。
24.如权利要求18所述的多通道微流体光盘检测系统，其特征在于其中上述的微流道与该供料腔相连接处具有毛细管阀，以借由离心转速的快慢控制微流体的释放速率，且对流出的微流体产生止逆的作用，其中，该毛细管阀于该微流道上形成至少一个凸状渠道与至少一个凹状渠道，该凸状渠道与该凹状渠道以交错排列相互连结的方式形成锯齿状外观。
25.如权利要求24所述的多通道微流体光盘检测系统，其特征在于其中上述的凸状渠道的管径大于该凹状渠道的管径，且该凸状渠道的管径亦大于该微流道的管径，其中，该凹状渠道的管径宽度小于等于该微流道的管径宽度。
26.如权利要求16所述的多通道微流体光盘检测系统，其特征在于其中上述的多种微流体试剂更包含RBC、Antibody、LIM、Polybrene/Polyethyleneimine、Resuspending solution。
27.一种多通道微流体光盘检测方法，其特征在于该多通道微流体光盘检测方法包含以下步骤：
进行给药程序，以分别导入多种检体与检验试剂的微流体至光盘的多个供料腔中；
借由控制旋动装置的转动速率产生不同的离心力，以便于对该光盘进行离心程序，并借此控制不同的该供料腔的该微流体的释放速率，其中，多种该微流体于离心状态下分别经由多条微流道导入至该光盘的反应腔中以进行混和动作，以借此形成反应物于该反应腔的检测区中；与
借由显像撷取装置进行检测程序，以观测该反应物的凝聚型态。
28.如权利要求27所述的多通道微流体光盘检测方法，其特征在于其中上述的离心程序更包含以下步骤：
进行第一离心步骤，以便从多个该供料腔分别导出其内存的第一微流体、第二微流体与第三微流体至该反应腔；
借由该旋动装置往复式旋动该光盘以便该反应腔中进行第一混掺程序以混掺该第一微流体、该第二微流体与该第三微流体并形成第一反应物；
进行第二离心步骤，以便从多个该供料腔之一导出其内存的第四微流体至该反应腔；
借由该旋动装置往复式旋动该光盘以便该反应腔中进行第二混掺程序以混掺该第四微流体与该第一反应物并形成第二反应物，且增加凝集反应；
进行第三离心步骤，以分离该第二反应物中的凝聚物，其中，大部分检体与其它试剂的凝聚物会留置于该检测区中并混成第三反应物；
进行第四离心步骤，以便从多个该供料腔之一导出其内存的第五微流体至该反应腔，并与该第三反应物混成第四反应物；与
进行第三混掺程序，以便凝集该第四反应物。
29.如权利要求28所述的多通道微流体光盘检测方法，其特征在于其中上述的第一微流体为RBC、该第二微流体为Antibody、该第三微流体为LIM、该第四微流体为Polybrene/Polyethy leneimine、该第五微流体为Resuspending solution。
30.如权利要求28所述的多通道微流体光盘检测方法，其特征在于其中上述的第一离心步骤的离心速度为600～800rpm，操作时间为1～10sec；该第二离心步骤的离心速度为600～1000rpm，操作时间为1～10sec；该第三离心步骤的离心速度为600～1500rpm，操作时间为1～10sec；该第四离心步骤的离心速度为600～2000rpm，操作时间为1～10sec。
31.如权利要求28所述的多通道微流体光盘检测方法，其特征在于其中上述的第一混掺程序、该第二混掺程序与该第三混掺程序的往复旋动角度范围为10度～360度，往复次数为1～10次。
32.如权利要求27所述的多通道微流体光盘检测方法，其特征在于其中上述的检测程序借该显像撷取装置根据该反应物的凝聚型态产生影像信号以进行比对分析程序，其中该比对分析程序借由比对分析装置根据其内预设数据库中的数据比对并分析该影像信号，借此确认该第四反应物的凝聚型态。
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