CN105353159A - 微流体检验装置及其运作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明目的在于提供一种微流体检验装置，其包含一动力模块以及一微流体平台。在微流体检验装置中，动力模块的旋转单元及震荡单元可驱动微流体平台运动，而微流体平台上则具有多个微流体结构可供进行检验分析。本发明另一目的在于提供一种微流体检验装置的运作方法，其包含利用旋转单元或震荡单元所提供的动力将样本传送至微流体结构中的不同区域。

Description

微流体检验装置及其运作方法
技术领域
本发明关于一种微流体检验装置及其运作方法，特别是指一种在离心系统下传送定量流体的装置及其运作方法。
背景技术
在传统检测中，样本前处理与样本定量是项费力繁琐的工作，需仰赖大型仪器与专业人员方能取得适合进行检测的样本。这些设备成本及人事成本大幅提高检测部门的建置门槛，往往只有研究机构或大型医院具备足够的能力及资金自行完成样本检测。相反地，处于第一线的小型实验室、诊所碍于成本，只能委托专业检验机构取得报告，如此一来一往的运输过程将耗费大量时间成本，同时容易导致样本变质、检测质量降低等问题。
为克服上述缺点，近年来市场上发展出一系列的实验室芯片(Lab-on-a-chip)产品，着重检验快速、仪器体积小、样本需求量小、成本低廉等优势。这趋势也推动近代近患者生物医学检测(Point-of-careTesting,POCT)的改革，使得实验室芯片亦可应用在事故现场替伤者做出快速检测，或是在偏远地区就近完成医疗服务。然而，对实验室芯片而言，样本前处理步骤与样本定量步骤依然是提升检验精准度的关键之一。
在目前便携式检测仪器中，常因缺乏样本前处理的功能导致实验室芯片的检测结果稳定度偏低。举例而言，生活中常见血脂肪检测器、血糖检测器等，尽管仪器本身具有小巧、快速、方便等优点，但碍于血液样本未经过任何前处理便直接使用全血进行检测，同时须仰赖毛细现象来运输全血至仪器内部的检验槽，故无法提供良好的检验精准度，检验结果参考价值低，不适合用在需要严谨数据判读、决定用药剂量、进行综合医疗评估的医疗场所。
在现有的样本前处理手段中，离心处理因其成本低廉且纯化快速等优势而在市场上占有大量比例。离心处理能利用密度差的原理快速纯化出所需的样本，借此提高检验准确度。举例而言，环保局人员可利用离心处理分离水质样本中的悬浮物后，进行水样色度测定。在另一个例子中，医检师可以利用离心处理分离尿液检体中的固体沉淀物后，取固体沉淀物于显微镜下分析尿液结晶物组成。
对于实验室芯片而言，检测精准度的另一项关键为样本定量步骤。在生化检测中，为维持检验的稳定度与准确度，样本皆须经过定量以减少操作过程中的误差或变因。举例而言，在对照实验(controlexperiment)中常先利用阳性对照组(positivecontrol)与阴性对照组(negativecontrol)的反应结果建立参考值(reference)或标准曲线(standardcurve)，再将未知样本的反应结果与参考值相互比较。而在这过程中，对照组与未知样本的体积都必须先经过定量，以取得一致的反应条件及可信赖的反应结果。
而在目前的实验室芯片上，样本定量的设计也是亟待改善的缺陷之一。实验室芯片的定量方式可分为人工定量以及机械定量两类定量方式。在人工定量的方式中，常因人为因素出现检测样本及试剂分配不均的问题，导致检测结果受到严重干扰。以三酸甘油酯检测为例，在一般状况下三酸甘油酯浓度被认为应小于200mg/mL。假设一血浆样本中三酸甘油酯的实际浓度为180mg/mL，但在检测过程因误差将8μL的血浆注入原应注入6μL的检测槽中的话，将导致检测出的三酸甘油酯浓度高达240mg/mL，并使原先健康的样本被误判为心血管疾病高危险群。而现有的机械定量方法中，大多利用毛细现象或蜡阀来大量分配液体，此作法亦有稳定度低以及蜡阀制作的技术难度的问题。
鉴此，目前依然缺乏一个价格低廉、制造容易、稳定性高三者兼具的技术。
发明内容
为改善上述问题，本发明至少一实施例为一种微流体检验装置，其具备价格低廉、制造容易、稳定性高、样本需求量小等优势。该微流体检验装置利用旋转及震荡的方式快速完成样本前处理及样本定量等步骤。
本发明至少一实施例为一种微流体检验装置，其包含一动力模块及一微流体平台。其中，该动力模块具备一旋转单元及一震荡单元，用以驱动并控制该微流体平台的运动；该微流体平台则置于该动力模块上，具备一旋转中心及至少一微流体结构，是用以进行样本前处理及样本定量。每个微流体结构又进一步包含一样本注入槽、一定量槽以及一反应槽。该样本注入槽上可供使用者放置样本。而该定量槽与该样本注入槽相连接，可用以进行样本前处理及样本定量；该反应槽则与该定量槽相连接，是设置来收集经样本前处理步骤及样本定量步骤后的样本。同时，该反应槽可用以置入一试纸，以供样本在微流体平台上直接进行检测。
本发明至少一实施例为一种微流体检验装置的运作方法。在进行检测前，可以先置入一试纸至一微流体平台上的一反应槽，并置入一样本至同微流体平台上的一样本注入槽。接着，旋转该微流体平台使该样本自该样本注入槽传送至一定量槽内。当该样本传送至该定量槽后，再震荡该微流体平台，使该定量槽中的该样本倾注至相连通的一反应槽。待该反应槽内的该样本与该试纸反应完毕后，再使用仪器或人工的方式检测反应结果。
本发明至少一实施例的特征在于样本前处理效果优异。微流体检验装置能利用其中的旋转单元快速纯化出检测所需的样本。其利用密度差的原理在短时间内分离出样本中的高密度物质与低密度物质，以改善样本前处理的结果。
本发明至少一实施例的特征在于稳定性与重现性优异。微流体检验装置能在样本前处理完后，利用震荡单元以震荡或顺逆时针交替旋转的方式将样本中的低密度物质自定量槽中倾注至反应槽。通过震荡单元统一将样本倾注至反应槽中将可减少人工取样所造成的误差，使各组微流体结构的反应条件趋于一致，借此改善检测的稳定性及重现性。
本发明至少一实施例的特征在于可控制的样本倾注量。在微流体平台的制造过程中，可以通过改变储存槽的形状、半径位置与样本体积来控制样本倾注量。此外，在微流体检验装置运作的过程中，亦可通过改变震荡单元的震荡条件来实时调整倾注系数以及样本倾注量。
本发明实施例中的微流体检验装置具备价格低廉、制造容易、稳定性高、样本需求量小等优势，除可用于生化检测及医学检测外，亦可使用于化学检测、水质检测、环保检测、食品检测、国防工业等范畴。
附图说明
图1A为本发明部分实施例的微流体检验装置示意图。
图1B为本发明部分实施例的微流体检验装置示意图，用以解释元件连结关系。
图2A为本发明部分实施例的独立式微流体平台示意图。
图2B为本发明部分实施例的分流式微流体平台示意图。
图3A为本发明部分实施例的微流体结构示意图。
图3B为本发明部分实施例的微流体结构示意图，用以解释元件连结关系。
图4A为本发明部分实施例的微流体结构示意图。
图4B为本发明部分实施例的微流体结构示意图，用以解释元件连结关系。
图5为本发明部分实施例的微流体结构示意图，用以解释元件分布。
图6为本发明部分实施例的运作流程图。
图7A为本发明部分实施例的旋转单元的角速度随时间变化示意图。
图7B为本发明部分实施例的震荡单元的角加速度随时间变化示意图。
图8A-8D为本发明部分实施例的微流体检验装置运作示意图。
图9为本发明部分实施例的倾注量稳定性测验结果。
具体实施方式
本发明至少一实施例为一种微流体检验装置，其包含一动力模块及一微流体平台。其中，动力模块具备一旋转单元及一震荡单元，用来驱动并控制微流体平台的运动。微流体平台则置于动力模块上，具备一旋转中心及至少一微流体结构，是用以进行样本前处理及样本定量。每个微流体结构又进一步包含一样本注入槽、一定量槽以及一反应槽。
图1A及图1B为本发明部分实施例的微流体检验装置示意图。微流体检验装置包含一动力模块10以及一微流体平台20。其中，动力模块10具备一旋转单元11及一震荡单元12，是用以驱动并控制微流体平台20的运动；微流体平台20则置于动力模块10上，具备一旋转中心21及一周缘22，是用以进行样本前处理及样本定量。此外，如图1B所示，微流体平台20进一步包含至少一微流体结构50。
图1A中的动力模块10可以是离心机，唯其具备一旋转单元11及一震荡单元12。当动力模块10运作时，将带动微流体平台20一起旋转、震荡或顺逆时针交替旋转。
图1A中的微流体平台20可以是圆形、方形、多角形等形状对称的碟片，而材质可以是聚乙烯(polyethylene)、聚乙烯醇(polyvinylalcohol)、聚丙烯(polypropylene)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane)、二氧化硅(silicondioxide)或其组合。
如图1A及图1B所示，微流体检验装置可进一步包含一侦测模块30。其中，侦测模块30与动力模块10相连接，是用以侦测微流体检验装置上的检测结果。侦测模块30视检验需求可为分光光度计(spectrophotometer)、比色计(colorimeter)、浊度计(turbidimeter)、温度计(thermometer)、酸碱度计(pHmeter)、电阻计(ohmmeter)、菌落计数器(colonometer)、感光元件(imagesensor)或其组合。
图2A为本发明部分实施例的独立式微流体平台示意图。微流体平台20上包含多个独立的微流体结构50，每个微流体结构50上各有一个样本注入槽40及样本注入孔41，故每个微流体结构50可各自放置不同的样本，并进行相同或不同的检测。
图2B为本发明部分实施例的分流式微流体平台示意图。微流体平台20上包含一样本注入槽40’、一样本注入孔41、多个分流槽42与多个微流体结构50。其中，样本注入槽40’置于微流体平台20中央，并通过多个分流槽42连通多个微流体结构50。当样本注入孔41注入样本时，单一样本便能通过分流槽42平均分配至微流体结构50中，并同时执行多种不同的检测。
本发明部分实施例亦可依需求结合图2A及图2B的特性，将微流体结构设计成多个一组。举例而言，微流体平台上的八个微流体结构可依需求，设计成每两个微流体结构共享一个样本注入槽，形成四对微流体结构。当注入样本至其中一个样本注入槽时，样本便能通过与样本注入槽相连结的两个分流槽平均分配至两个微流体结构中，并同时执行两种不同的检测。
图3A为本发明部分实施例的微流体结构示意图。在图3A的微流体结构50中，其包含一样本注入槽40A、一阀门70A、一缓冲槽517、一定量槽511A、一储存槽515A、一溢流槽513A、一收集槽516以及一反应槽514A。微流体结构50可设置于与图1A相似的圆形微流体平台20上。在这情况下，以微流体平台20的旋转中心21为内侧，而以周缘22为外侧，微流体结构50由内而外依序为样本注入槽40A、阀门70A、缓冲槽517、定量槽511A与储存槽515A。溢流槽513A与收集槽516分别设置于定量槽511A的左右两侧，而反应槽514A则设置于收集槽516的外侧。此外，微流体结构50可上设有多个气孔60，以减少样本在微流体结构50中移动时因气压产生的阻力。举例而言，气孔60可以设置在缓冲槽517、溢流槽513A及收集槽516上，亦可依需求设在储存槽515A、反应槽514A或微流体结构50中的其他位置上。
图3A中的样本注入槽40A可以容置一样本，例如一血液样本、一尿液样本、一唾液样本、一水质样本或一液态食品样本。样本中包含一高密度物质与一低密度物质，例如血液样本中的血球与血清、尿液样本中的尿蛋白与尿液，或是水质样本中的泥沙与水。
图3A中的阀门70A可为一实体阀或一微流阀，用以避免样本在预定情况前即提前流入缓冲槽517。以微流阀为例，当微流体检验装置的旋转单元11(如图1B)运作时，样本会在微流阀处因表面张力与离心力对抗而滞留于微流阀处；唯当旋转单元11的转速提高，使得离心力大于表面张力时，样本才会突破微流阀流入缓冲槽517中。
图3A中的缓冲槽517可用以减缓样本进入定量槽511A的速度。当样本进入定量槽511A的速度大于微流体结构50的排气速度时，样本容易因定量槽511A中的气压过大而不定向窜流，并泄漏至微流体结构50的各个部位，导致样本前处理的效率降低及检测准确度下降。
图3A中的收集槽516包含一收集槽入口与一收集槽出口。其中收集槽入口与定量槽511A相连接，而收集槽出口与反应槽514A相连接，且收集槽入口的面积大于收集槽出口的面积，使收集槽516呈现漏斗形状。在微流体检验装置的运作过程中，收集槽516可用以协助反应槽514A收集自定量槽511A倾注过来的样本。
图3A中的反应槽514A可置入一试纸80(如图8A)，以供样本在微流体平台20上直接进行检测。试纸80可依不同检测项目替换成各种种类的试纸80，例如石蕊试纸(litmus)、二氧化氯试纸(chlorinedioxidetest)水硬度试纸(waterhardnessteststrips)、血糖试纸(glucoseteststrips)、排卵试纸(ovulationteststrips)、胶体金试纸(colloidcold)、试纸或其他试纸。
图3A中的溢流槽513A是用以容置自定量槽511A溢流而出的样本。举例而言，定量槽511A具有一第一预定体积，而当大量样本流入定量槽511A时，超过第一预定体积的样本便会自定量槽511A溢流入溢流槽513A。因此，溢流槽513A能稳定定量槽511A内的样本量，并改善微流体结构50的样本定量准确度。
在图3A的部分例子中，溢流槽513A可进一步包含两个子槽，中间以一毛细管连结形成类似沙漏状的结构。沙漏状结构中间紧缩的部分可减少微流体检验装置在运作时，样本自溢流槽513A逆流回定量槽511A的问题，以借此提升微流体结构50的样本定量准确度。
图3A中的储存槽515A是用以容置经旋转单元11(如图1B)运作后，自样本中分离出的高密度物质。通过多槽设计，微流体结构50可以将样本中不同密度的物质分别隔离在定量槽511A、溢流槽513A、储存槽515A及其他槽中，借此提升微流体结构50的样本前处理效率。例如，当样本经离心等样本前处理步骤后，样本中的高密度物质会被隔离在储存槽515A中，样本中的低密度物质则会保留在定量槽511A中。在部分例子中，微流道512A与储存槽515A中间是以一毛细管连结，以减少微流体检验装置的震荡单元12在运作时，高密度物质自储存槽515A逆流回定量槽511A的问题，借此稳定定量槽511A内的样本量并改善微流体结构50的检测准确度。
图3A仅为本发明部分实施例的微流体结构50。在其他实施例中，微流体结构50的各个元件可依检验需求或成本考量等因素增减元件并调整其构造及形状。
图3B为本发明部分实施例的微流体结构示意图，用以解释图3A元件的连结关系。图3B的微流体结构50仅标示部分元件，然而，其包含与图3A对应的一样本注入槽40A、一阀门70A、一缓冲槽517、一定量槽511A、一储存槽515A、一溢流槽513A、一收集槽516以及一反应槽514A。图3B中，阀门70A的两端分别连结样本注入槽40A与缓冲槽517，定量槽511A再与缓冲槽517相连结。在图3B中，收集槽516两端各别与定量槽511A及反应槽514A相连接，而收集槽516与定量槽511A的连结处称为一第一连通道520A。定量槽511A与溢流槽513A之间则通过一微流道512A连结，而溢流槽513A与微流道512A的连结处称为一第二连通道521A。其中，微流道512A可延伸出一出口以与储存槽515A相连结。
在部分例子中，图3B中的微流道512A上具有一段微流道转折处5121A，其略呈C型且开口朝向微流体平台20的旋转中心(如图1A)。微流道转折处5121A可以减少微流体检验装置的震荡单元12(如图1B)在运作时，样本自溢流槽513A逆流回定量槽511A的问题，以借此提升微流体结构的检测准确度。
图4A为本发明部分实施例的微流体结构示意图。在图4A的微流体结构50中，其包含一样本注入槽40B、一定量槽511B、一储存槽515B、一溢流槽513B、一溶液注入槽518、一反应槽514B、一阀门70B以及一废液槽519。微流体结构50可设置于近似于图2A的正圆形微流体平台20上。在这情况下，以微流体平台20的旋转中心21为内侧并以周缘22为外侧，微流体结构50由内而外依序为样本注入槽40B、定量槽511B与储存槽515B，而溢流槽513B与反应槽514B分别设置于定量槽511B的左右两侧。此外，溶液注入槽518相邻设于反应槽514B的内侧，废液槽519则可设于反应槽514B的外侧或旁侧，而阀门70B连接反应槽514B与废液槽519。
图4A中的溶液注入槽518是用以注入一溶液，使注入的溶液可以绕开部分元件直接进入反应槽514B中。注入的溶液可以为缓冲溶液(buffersolution)、清洗液(washbuffer)、反应试剂(reagent)或溶剂(solvent)。举例而言，用于检测样本的试纸80(如图8A)可能是以不活化形(inactiveform)保存；当进行检测时，促活剂(activator)可注入溶液注入槽518使其流入反应槽514B中，以将试纸80转变为活化型(activeform)。在另一个例子中，样本与试纸80反应完毕后，清洗液(washbuffer)可通过溶液注入槽518流入反应槽514B并清洗试纸80，以便后续的检测分析。在又一个例子中，用于检测样本的试纸80为层析试纸(chromatographypaperstrips)；当进行检测时，缓冲液可注入溶液注入槽518，并在旋转单元11(如图1B)运作下因离心力而流入反应槽514B中以协助层析试纸进行色层分析。
图4A中的废液槽519是用以容置自反应槽514B排出的液体。举例而言，若样本滞留于反应槽514B中过久，样本可能会导致试纸80(如图8A)过度反应并产成伪阳性。在另一个例子中，若样本滞留于反应槽514B中，样本的颜色等性质可能会干扰侦测模块30(如图1B)的辨识效率，导致分析困难。因此，废液槽519可设置来容置反应槽514B排除的样本或其他溶液。
图4A中阀门70B可为一实体阀或一微流阀，用以控制样本溢流出反应槽514B的速度。举例而言，若样本在毫无阻力的情况下自反应槽514B快速排至废液槽519时，可能会导致试纸80反应尚未完全或反应不均匀的问题。因此，阀门70B可设置来避免样本在试纸80反应完全前即提前离开反应槽514B。
图4A仅为本发明部分实施例的微流体结构50。在其他实施例中，微流体结构50的各个元件可依检验需求或成本考量等因素增减元件并调整其构造及形状。
图4B为本发明部分实施例的微流体结构示意图，用以解释图4A元件的连结关系。图4B的微流体结构50仅标示部分元件，然而其同样包含与图4A对应的一样本注入槽40B、一定量槽511B、一储存槽515B、一溢流槽513B、一溶液注入槽518、一反应槽514B、一阀门70B以及一废液槽519。在图4B中，样本注入槽40B相邻设置于定量槽511B的内侧，并与定量槽511B相连结。定量槽511B的左右两侧则分别连结溢流槽513B与反应槽514B，并在定量槽511B与反应槽514B的连接处称为一第一连通道520B。在图4B中，溶液注入槽518相邻设置于反应槽514B的内侧，并与反应槽514B相连接。废液槽519则可设于反应槽514B的外侧或旁侧，而阀门70B则连接反应槽514B与废液槽519。定量槽511B与溢流槽513B之间则通过一微流道512B连结，并在溢流槽513B与微流道512B的连结处称为一第二连通道521B。其中，微流道512B上具有一段微流道转折处5121B，且微流道512B在微流道转折处5121B延伸出一出口以与储存槽515B相连结。
图5为本发明部分实施例的微流体结构示意图，用以解释元件分布。在图5的微流体结构50中，其包含一样本注入槽40C、一定量槽511C、一储存槽515C、一溢流槽513C、一溶液注入槽518以及一反应槽514C。其中，定量槽511C与反应槽514C的连接处称为一第一连通道520C，而溢流槽513C与微流道512C的连结处称为一第二连通道521C。
图5中的微流体结构50可设置于类似图2A的正圆形微流体平台20上，且位于微流体平台20的旋转中心21及周缘22之间。为凸显部分实施例的技术特征，弧状的周缘22在图5中是以直线表示。图5中显示微流体平台20的周缘22至第一连通道520C的距离为一第一距离H1，而周缘22至第二连通道521C的距离为一第二距离H2，其中第一距离H1大于或等于第二距离H2。在微流体结构50是设置于正圆形的微流体平台20的基础上，意即旋转中心21至第一连通道520C的距离小于或等于旋转中心21至第二连通道521C的距离。图5的微流体结构50中，此设计有助于进一步提升微流体结构50的样本定量准确度。举例而言，由于第一连通道520C与第二连通道521C的离心力势能(centrifugalpotentialenergy)差异，当旋转单元11(如图1B)运作时，过量的样本便会自定量槽511C优先流入溢流槽513C而非反应槽514C，借此稳定微流体结构50的样本定量准确度。在不同实施例中，第一距离H1与第二距离H2可视实验需求而设计成不同的长度，以调节样本定量的结果。
图6为本发明部分实施例的运作流程图。当要开始检测前，可以先置入试纸至微流体平台上的反应槽，并置入样本至同微流体平台上的样本注入槽。接着，旋转微流体平台使样本自样本注入槽传送至定量槽内。当样本传送至定量槽后，再震荡微流体平台，使定量槽中的样本倾注至相连通的反应槽。待反应槽内的样本与试纸反应完毕后，再使用人工或侦测模块等方法侦测、分析反应结果。以图1B的微流体检验装置及图3A的微流体结构50为例，可在检测开始前先置入试纸80(图8A)至微流体平台20上的反应槽514A，并置入样本至同微流体平台20上的样本注入槽40A。接着，旋转微流体平台20使样本自样本注入槽40A传送至定量槽511A内。当样本传送至定量槽511A后，再震荡微流体平台20，使定量槽511A中的样本倾注至相连通的反应槽514A。待反应槽514A内的样本与试纸80反应完毕后，再使用人工或侦测模块30等方法侦测、分析反应结果。
在图6的部分实施例中，微流体平台进一步包含与储存槽相连通的溢流槽。当样本通过离心作用传送至定量槽后，定量槽中的部分样本会进一步溢流至该溢流槽中，使定量槽中的样本体积减至一第一预定体积。以图5的微流体结构为例，这第一预定体积的大小与定量槽511C的体积相关，亦与周缘22至第二连通道521C的距离H2相关。
在图6的部分实施例中，震荡微流体平台前可以先决定合适的震频与震幅，再通过震荡的力道晃动样本，使定量槽中的样本倾注至相连通的反应槽中，其中倾注至反应槽的样本体积为一第二预定体积。这第二预定体积的大小与震荡微流体平台时的震频及震幅呈正相关，亦与定量槽511C内的样本体积呈正相关；然而，第二预定体积的大小与样本的黏度呈负相关。
图7A为本发明部分实施例的旋转单元的角速度(angularvelocity)随时间变化示意图。当图1B中动力模块10的旋转单元11运作时，动力模块10会从静止的状态开始旋转，并带动微流体平台20产生离心力。图7B为本发明部分实施例的震荡单元的角加速度(angularacceleration)随时间变化示意图。当图1B中动力模块10的震荡单元12运作时，动力模块10会在正负角速度中切换，或是在正负角加速度中切换，并带动微流体平台20震荡。
图8A-8D为本发明部分实施例的微流体检验装置运作示意图。其中，图8A-8D的微流体结构50与图5的微流体结构50相同，并为图1B的微流体检验装置的一部分。图8A中的微流体检验装置在进行检测前，可先置入试纸80至微流体平台20上的反应槽514C，并置入样本至同微流体平台20上的样本注入槽40C。其中，置入的样本中包含一低密度物质91与一高密度物质92。在图8B中，动力模块10中的旋转单元11开始增加角速度，使得样本中的低密度物质91与高密度物质92自样本注入槽40C中流入定量槽511C与储存槽515C中。其中，过量的样本则由溢流槽513C吸收，以将定量槽511C中的样本量稳定于一第一预定体积并避免过量的样本溢出至反应槽514C中。在图8C中，当旋转单元11运作一段时间后，样本中的物质会因离心力而依照密度梯度(densitygradient)分布于微流体结构50中。其中，高密度物质92主要容置于较靠近微流体平台20外侧的储存槽515C，而低密度物质91则主要容置于相邻、较内侧的定量槽511C。最后，如图8D所示，动力模块10中的震荡单元12开始运作，并促使定量槽511C中的样本部分倾注至反应槽514C并与试纸80进行反应。
在图8A-D的部分实施例中，微流体检验装置是采用类似图2B的分流式微流体平台20来测试市售牛乳质量。其中微流体平台20上具有一样本注入槽40’、一样本注入孔41、八个分流槽42与八个微流体结构50。微流体检验装置在进行检测前，可在微流体平台20上的八个反应槽514C内分别置入葡萄糖试纸(glucoseteststrip)、乳蛋白试纸(lactoproteinteststrip)、酸硷值试纸(pHteststrip)、测钙试纸(calciumteststrip)、四环霉素试纸(tetracyclineteststrip)、氯霉素试纸(chloramphenicolteststrip)及β内酰胺酶试纸(β-lactamteststrip)等试纸80，并置入210μL的牛乳至样本注入槽40’中。当动力模块10中的旋转单元11开始运作并将微流体平台20的旋转速度提升至600RPM时，牛乳便会平均分配进入八个微流体结构50中。其中，定量槽511C依设计可以容纳25μL的牛乳，超过25μL的牛乳则会溢流至储存槽515C及溢流槽513C中。当旋转单元11持续以600RPM的旋转速度运转3分钟后，牛乳中较重的凝块及微生物等杂质便会因为离心力而分布于储存槽515C中，而乳蛋白等沉淀系数(sedimentationcoefficient)较低的物质则留置在定量槽511C中。最后，动力模块10中的震荡单元12开始运作，并以震幅720度及频率10赫兹的方式顺逆时针交替旋转使得定量槽511C中的牛乳倾注至反应槽514C中与试纸80进行反应。
在图8A-D的部分实施例中，微流体检验装置是采用类似图2A的独立式微流体平台20来测试试管中血液检体的三酸甘油酯含量。其中微流体平台20上具有八个独立的微流体结构50。微流体检验装置在进行检测前，可在八个样本注入槽40C内个别置入30μL不同的血液检体，并在反应槽514C中置入三酸甘油酯试纸(triglyceridesstrip)。由于人为误差约为5％，故每个样本注入槽40C中的实际血液检体体积约在28μL至32μL之间不等。当动力模块10中的旋转单元11开始运作并将微流体平台20的旋转速度提升至5000RPM时，血液检体便会进入微流体结构50中。其中，定量槽511C依设计可以容纳25μL的血液检体，超过25μL的血液检体则会溢流至储存槽515C及溢流槽513C中，借此使每个定量槽511C中的血液检体量一致化。当旋转单元11持续以5000RPM的旋转速度运转90秒后，血液检体中较重的血球等杂质便会因为离心力而分布于储存槽515C中，而血浆则留置在定量槽511C中。最后，动力模块10中的震荡单元12开始运作，并以震幅720度及频率15赫兹的方式顺逆时针交替旋转，使得定量槽511C中的血浆倾注10μL至反应槽514C中与试纸80进行反应。
在图8A-D的部分实施例中，微流体检验装置是采用类似图2B的分流式微流体平台20来检测血液检体中的病原体。其中微流体平台20上具有一样本注入槽40’、一样本注入孔41、八个分流槽42与八个微流体结构50。微流体检验装置在进行检测前，可在微流体平台20上的八个反应槽514C内分别置入B型肝炎表面抗原试片(HBsAgteststrip)、C型肝炎抗体试片(HCVAbcassette)、梅毒试片(Syphilistestcassette)、人类免疫缺陷病毒试片(HIVtestcassette)、沙门氏菌抗原试片(SalmonellaAgteststrip)、疟疾抗原试片(MalariaAgtestcassette)、肺炎支原体抗体试片(MycoplasmaIgGteststrip)、幽门螺旋杆菌抗体试片(H.pyloriIgGteststrip)等试纸80，并置入68μL的血液检体至样本注入槽40’中。当动力模块10中的旋转单元11开始运作并将微流体平台20的旋转速度提升至600RPM时，血液检体便会平均分配至八个分流槽42中。当旋转单元11的旋转速度上升至5000RPM时，血液检体便会突破连接分流槽42与定量槽511C的阀门(如图2B)，并流入八个定量槽511C中。其中，定量槽511C依设计可以容纳8μL的血液检体，超过8μL的血液检体则会溢流至储存槽515C及溢流槽513C中。当旋转单元11持续以5000RPM的旋转速度运转90秒后，血液检体中较重的血球、血块等杂质便会因为离心力而分布于储存槽515C中，而血浆等低密度物质则留置在定量槽511C中。最后，动力模块10中的震荡单元12开始运作，并以震幅1080度及频率5赫兹的方式顺逆时针交替旋转75次，使得定量槽511C中的血浆倾注3.5μL至反应槽514C中与试纸80进行反应。
在上述实施例的变化例中，八个微流体结构可采用不同的结构设计。举例而言，梅毒试片及人类免疫缺陷病毒试片适合使用全血样本进行检测，肺炎支原体抗体试片及幽门螺旋杆菌抗体试片则适合使用血浆样本进行检测，故一部分微流体结构50可以视需求移除储存槽515C，另一部分则保留储存槽515C。
在图8A-D的部分实施例中，微流体检验装置是采用类似图2A的独立式微流体平台20来测试尿液检体的毒品反应。其中微流体平台20上具有八个独立的微流体结构50。微流体检验装置在进行检测前，可将同试管中的尿液检体各滴三滴至八个样本注入槽40C内，并在八个反应槽514C中分别置入不同的试纸80，如吗啡试片(morphineteststrip)、海洛因试片(herointeststrip)、摇头丸试片(MDMAteststrip)、可卡因试片(cocaineteststrip)、安非他命试片(amphetamineteststrip)、甲基苯丙胺试片(methamphetamineteststrip)、大麻试片(THCteststrip)、安定试片(valiumteststrip)等各种胶体金试纸(colloidcold)。由于滴管稳定性较差，故每个样本注入槽40C中的实际尿液检体体积约在15μL至20μL之间不等。当动力模块10中的旋转单元11开始运作并将微流体平台20的旋转速度提升至5000RPM时，尿液检体便会进入微流体结构50中。其中，定量槽511C依设计可以容纳13μL的尿液检体，超过13μL的尿液检体则会溢流至储存槽515C及溢流槽513C中，借此使每个定量槽511C中的尿液检体量一致化。当旋转单元11进一步以12000RPM的旋转速度运转120秒后，尿液检体中的尿蛋白等杂质便会因为离心力而分布于储存槽515C中，而尿液检体离心完后的上清液(supernatant)则留置在定量槽511C中。最后，动力模块10中的震荡单元12开始运作，并以震幅180度及频率30赫兹的方式顺逆时针交替旋转300次，使得定量槽511C中的上清液倾注5.5μL至反应槽514C中与试纸80进行反应。
在上述实施例的变化例中，由于每个尿液检体的性质不同，可能会导致部份试纸80反应不完全，这时便可视情况额外注入15μL的清洗液到溶液注入槽518中，再通过旋转单元11以1000RPM的旋转速度将清洗液送入反应槽514C中清洗试纸80，以改善检测结果。
图9为本发明部分实施例的倾注量稳定性测验结果。在图9的倾注量稳定性测验中，用来比较的两个微流体结构50与图3A的微流体结构50相似，唯其分别为：(a)含溢流槽513A的微流体结构50；以及(b)不含溢流槽513A的微流体结构50。其中，图9的数据指出有溢流槽513A的微流体结构50的倾注量误差约在正负3％之间，而不含溢流槽513A的微流体结构50的倾注量误差则约在正负25％之间。因此，使用含溢流槽513A的微流体结构50具有较佳的倾注量稳定性。而当使用不含溢流槽513A的微流体结构50时，则可考虑在微流体结构50中加入其他改善定量效果的设计，或是利用事前样本定量的方式改善倾注量稳定性。
以上实施方式仅为说明本发明的技术思想及特点，目的在于使熟习此技艺的人士能充分了解本发明的内容并能据以实施之，并不能以此限定本发明的专利范围，若依本发明所揭示精神所为之均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。
符号说明
10动力模块
11旋转单元
12震荡单元
20微流体平台
21旋转中心
22周缘
30侦测模块
40、40’、40A、40B、40C样本注入槽
41样本注入孔
42分流槽
50微流体结构
511A、511B、511C定量槽
512A、512B、512C微流道
5121A、5121B微流道转折处
513A、513B、513C溢流槽
514A、514B、514C反应槽
515A、515B、515C储存槽
516收集槽
517缓冲槽
518溶液注入槽
519废液槽
520A、520B、520C第一连通道
521A、521B、521C第二连通道
60气孔
70A、70B阀门
80试纸
91低密度物质
92高密度物质
H1第一距离
H2第二距离。

Claims (10)

1.一种微流体检验装置，其特征在于其包括：
一动力模块，具备一旋转单元以及一震荡单元；以及
一微流体平台，置于该动力模块上，并受该旋转单元及该震荡单元控制运动，其中该微流体平台具有一旋转中心及至少一微流体结构，而每个微流体结构分别包含：
一样本注入槽，用以容置一样本；
一定量槽，与该样本注入槽相连接；以及
一反应槽，用以放置一试纸，其中该反应槽与该定量槽相连接。
2.如权利要求1所述的微流体检验装置，其特征在于该微流体平台具有多个微流体结构，且该多个微流体结构中至少二样本注入槽为彼此连结互通。
3.如权利要求1所述的微流体检验装置，其特征在于每个微流体结构进一步包含：
一溢流槽；以及
一微流道，用以连接该定量槽与该溢流槽。
4.如权利要求3所述的微流体检验装置，其特征在于该定量槽与该反应槽的连接处具有一第一连通道，该微流道与该溢流槽的连接处具有一第二连通道，且该旋转中心至该第一连通道的距离小于或等于该旋转中心至该第二连通道的距离。
5.如权利要求3所述的微流体检验装置，其特征在于每个微流体结构包含一储存槽，且该储存槽与该微流道相连接。
6.如权利要求1所述的微流体检验装置，其特征在于每个微流体结构包含一收集槽，设置于该定量槽与该反应槽之间，该收集槽具有：
一收集槽入口，与该定量槽相连结；以及
一收集槽出口，与该反应槽相连结；
其中，该收集槽入口的面积大于该反应槽入口的面积。
7.如权利要求1所述的微流体检验装置，其特征在于每个微流体结构进一步包含一废液槽，与该反应槽相连接。
8.一种微流体检验装置运作方法，其特征在于其包含：
置入一试纸至一微流体平台上的一反应槽；
注入一样本至该微流体平台上的一样本注入槽；
旋转该微流体平台，使该样本自该样本注入槽传送至一定量槽；
震荡该微流体平台，使该定量槽中的该样本倾注至一反应槽；以及
检测该试纸与该样本的反应结果。
9.如权利要求8所述的微流体检验装置运作方法，其特征在于该微流体平台包含一溢流槽，且该旋转步骤包含：
离心该样本，使该样本自该样本注入槽传送至该定量槽；
溢流该样本，使该定量槽中该样本部分溢流至该溢流槽中；以及
定量该样本，使该定量槽中该样本的体积减至一第一预定体积。
10.如权利要求8所述的微流体检验装置运作方法，其特征在于该震荡步骤包含：
决定该震荡步骤的震幅或震频；
震荡该样本，使该定量槽中的该样本晃动；以及
倾注该样本，使该定量槽中的该样本倾注一第二预定体积至该反应槽。
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