CN108072766A - 流体取样系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种流体取样系统，用以将一定量的流体传送至一取样容器，前述流体取样系统包括一传输管路、一缓冲腔室、一通道、以及一被动阀。前述通道连接前述缓冲腔室以及前述取样容器，前述被动阀连接前述缓冲腔室以及前述传输管路，其中前述被动阀具有比前述传输管路更大的流阻，用以阻挡前述传输管路内的前述流体进入前述缓冲腔室。当前述取样容器被施加负压时，位于前述传输管路内的前述流体流过前述被动阀而进入前述缓冲腔室内。

Description

流体取样系统

技术领域

本发明涉及一种流体取样系统，特别涉及一种具有被动阀的流体取样系统。

背景技术

在目前常见的自动化生物检测设备中，由特定试剂储存槽取得定量的目标试剂，再将其传输到另一个反应槽，乃是整体检测过程中相当重要的一环。在传统的大型检测机台上，通常是采用机械手臂配合三轴定位平台和取样器(pipettor)以进行前述取样程序，然而上述方式至少存在有以下缺点：(1)设备体积过大，无法应用在体外诊断医疗器材(InVitro Diagnostic Devices,IVD)市场；(2)试剂槽与移动液体过程为开放式，极有可能造成污染而产生伪阳性/阴性。

有鉴于于此，如何发展出体积小、准确性高且成本低廉的生物检测晶片或其他生物自动化检测装置开始成为重要课题之一。

发明内容

本发明的一实施例提供一种流体取样系统，用以将一定量的流体传送至一取样容器，前述流体取样系统包括一传输管路、一缓冲腔室、一通道、以及一被动阀。前述通道连接前述缓冲腔室以及前述取样容器，前述被动阀连接前述缓冲腔室以及前述传输管路，其中前述被动阀具有比前述传输管路更大的流阻，用以阻挡前述传输管路内的前述流体进入前述缓冲腔室；

当前述取样容器被施加负压时，位于前述传输管路内的前述流体流过前述被动阀而进入前述缓冲腔室内，且当前述取样容器再次被施加负压时，前述流体由前述缓冲腔室流过前述通道而进入前述取样容器。

于一实施例中，前述流体取样系统还包括一流体储存槽以及一废液收集槽，前述传输管路连接前述流体储存槽以及前述废液收集槽，其中前述流体由前述流体储存槽进入前述传输管路，且位于前述传输管路中的前述流体经由前述传输管路进入前述废液收集槽。

于一实施例中，当前述废液收集槽被施加负压时，前述流体由前述流体储存槽被吸入前述传输管路，且当前述废液收集槽再次被施加负压时，位于前述传输管路中的前述流体经由前述传输管路进入前述废液收集槽。

于一实施例中，前述流体取样系统还包括一气体缓冲槽，连接前述流体储存槽，其中前述气体缓冲槽与前述流体储存槽之间形成有一挡墙，用以防止前述流体储存槽内的前述流体溢出至前述气体缓冲槽。

于一实施例中，前述流体储存槽的高度高于或低于前述传输管路的高度。

于一实施例中，前述流体取样系统还包括一气体流道，连接前述取样容器，用以将前述取样容器内的气体排出，并于前述取样容器内形成负压。

于一实施例中，前述传输管路和前述被动阀的底部位于同一水平面上。

于一实施例中，前述流体取样系统还包括多个相对应的被动阀、缓冲腔室、通道以及取样容器，当前述些取样容器被施加负压时，位于前述传输管路内的前述流体分别流过前述些被动阀而进入前述些缓冲腔室内，且当前述些取样容器再次被施加负压时，前述流体由前述些缓冲腔室分别流过前述些通道而进入前述些取样容器。

于一实施例中，前述些取样容器分别被施加不同的负压，以分别将不同容积量的前述流体吸入前述些取样容器内。

于一实施例中，当前述些取样容器被施加负压以使前述流体流过前述些通道而进入前述些取样容器时，前述传输管路同时被施加一正压，以避免前述些缓冲腔室内的前述流体溢出至前述传输管路。

本发明的有益效果在于，本发明提供一种流体取样系统，其主要是利用在缓冲腔室以及传输管路之间设置被动阀，当取样容器被施加负压时，位于传输管路内的流体便可流过被动阀而进入到缓冲腔室内；接着，当传输管路内的剩余流体被净空后，则可再次对取样容器施加负压，此时流体可由缓冲腔室流入取样容器内，以达到精准且定量的流体取样程序。由于前述被动阀并不需要通过电力或驱动机构加以控制，因此可大幅降低制造成本，同时能有助于实现流体取样系统的微型化。

另一方面，本发明的流体取样系统更可视需要而扩充取样容器的数量，其中通过前述特殊的管道设计配合气体泵(压力源)的控制顺序，可提供单一管道或多管道的流体样品的定量送样需求，尤其是针对具有相同结构的不同管道，可通过控制施加负压的大小或时间以将传输管路中不同特定容积的流体分别自不同管道抽出，进而可实现多管道流体样品的定量取样功能。由于本发明的流体取样系统不会产生因传输管路前、后端压力不同而导致取样容器之间的取样误差过大等问题，故相较于传统的流体取样装置系统而言更可大幅提升流体取样的效率与准确度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并配合说明书附图做详细说明。

附图说明

图1A表示本发明一实施例的流体取样系统示意图。

图1B表示第一、第二、第三气体泵P1、P2、P3与图1A中的流体取样系统连接的示意图。

图1C表示被动阀V1、V2、V3阻挡传输管路10内的流体流入缓冲腔室R1、R2、R3的局部剖视图。

图1D表示沿图1A中A-A线段的局部剖视图。

图2为图1A的流体取样系统于另一视角的示意图，其中图2省略了流体储存槽20以及废液收集槽30等元件。

图3～图6表示流体由传输管路10依序进入缓冲腔室R1、R2、R3以及取样容器T1、T2、T3的示意图。

其中，附图标记说明如下：

传输管路10

入口端101

出口端102

流体储存槽20

气体缓冲槽21

导管201、202、211、301

废液收集槽30

气体流道2021、C10、C20、C30

通道C11、C21、C31

液体L

第一气体泵P1

第二气体泵P2

第三气体泵P3

缓冲腔室R1、R2、R3

取样容器T1、T2、T3

被动阀V1、V2、V3

挡墙W

具体实施方式

兹配合附图说明本发明的较佳实施例。有关本发明的前述及其他技术内容、特点与技术效果，在以下配合参考附图的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

首先请一并参阅图1A、图1B，本发明一实施例的流体取样系统例如可应用于一生物晶片或生物自动化检测装置中，其主要是用以将储存于一流体储存槽20内的流体通过传输管路10传送到多个不同的取样容器T1、T2、T3，使得每个取样容器T1、T2、T3能够准确地取得一特定容积的流体样本，其中来自外部的流体样本(例如含有血液的有机样本)可经由导管201预先注入流体储存槽20内。

如图1A、图1B所示，前述传输管路10的一端是通过导管202而连接到流体储存槽20的底侧，传输管路10的另一端则与一废液收集槽30连接，其中流体储存槽20的高度可高于或低于传输管路10的高度；此外，前述流体储存槽20更与一气体缓冲槽21连接，其中气体缓冲槽21通过导管211连接至一第一气体泵P1(图1B)，废液收集槽30则通过导管301连接至一第二气体泵P2(图1B)。应了解的是，前述第一、第二气体泵P1、P2可用以驱动流体储存槽20中的所有流体经由导管202而进入到传输管路10，并可将取样后仍残存在传输管路10中的流体抽出至废液收集槽30。

另一方面，由图1A、图1B中也可以看出，在传输管路10的一侧设有多个被动阀V1、V2、V3(passive valve)，其中多个缓冲腔室R1、R2、R3分别通过前述被动阀V1、V2、V3而与传输管路10相连接。需特别说明的是，通过在前述传输管路10的一侧设置被动阀V1、V2、V3，可以确保流体样本在从储存槽20被吸入传输管路10的过程中，不会进入到缓冲腔室R1、R2、R3内；此外，前述被动阀V1、V2、V3也可配合如图1B中的气体泵P3对取样容器T1、T2、T3施加一负压，并通过施加负压的大小/时间以确保传输管路10中的流体能通过定量的方式分别注入缓冲腔室R1、R2、R3，接着流体样本便可进一步地经由通道C11、C21、C31而分别导入不同的取样容器T1、T2、T3中，以同时完成多个流体样本的取样程序，至于剩下仍残存在传输管路10内的流体则会被传送到废液收集槽30中储存。

接着请参阅图1C，于本实施例中所采用的被动阀V1、V2、V3是具有较传输管路10更小的截面积，因此可提供比传输管路10更大的流阻，借以阻挡传输管路10内的流体流入缓冲腔室R1、R2、R3中。反之，当欲将传输管路10内的流体导入缓冲腔室R1、R2、R3时，可通过在缓冲腔室R1、R2、R3内提供足够的负压，使得传输管路10中的流体可克服流阻并分别经过被动阀V1、V2、V3而被吸入缓冲腔室R1、R2、R3内。应了解的是，前述传输管路10、被动阀V1、V2、V3以及缓冲腔室R1、R2、R3的底部皆大致位于同一水平面上，其中被动阀V1、V2、V3并不需要通过电力或驱动机构加以控制，因此可大幅降低制造成本，同时能有助于实现流体取样系统的微型化。

请继续参阅图1B，除了前述第一、第二气体泵P1、P2外，于本实施例中更设有第三气体泵P3，其中第三气体泵P3是分别通过气体流道C10、C20、C30而连接至取样容器T1、T2、T3中，当欲将缓冲腔室R1、R2、R3内的流体样本分别导入不同的取样容器T1、T2、T3时，可通过第三气体泵P3在取样容器T1、T2、T3中产生一负压，借以使缓冲腔室R1、R2、R3内的流体可分别经由通道C11、C21、C31而被吸入取样容器T1、T2、T3内。

需特别说明的是，由于本实施例中是在前述传输管路10和缓冲腔室R1、R2、R3之间分别设置有被动阀V1、V2、V3，因此可利用前述气体泵P3对取样容器T1、T2、T3施加一负压，并利用控制前述被施加的负压大小或时间，以使传输管路10中特定容积的流体可分别注入缓冲腔室R1、R2、R3；下方表1即表示当气体泵P3所施加的负压大小/时间不同时，不同容积的流体可由传输管路10而被导入缓冲腔室R1、R2、R3中。

表1

请参阅图1D，前述流体储存槽20和气体缓冲槽21之间是形成有一挡墙W，其中挡墙W可防止流体储存槽20内的流体溢出至与其相邻的气体缓冲槽21，然而通过形成于挡墙W上方的气体流道2021仍可使流体储存槽20和气体缓冲槽21之间的气体保持相通。

接着请一并参阅图1A、图1B以及图2，其中为了更清楚地表示流体在整个流体取样系统中的行进过程，在图2中是省略了图1A所示的流体储存槽20以及废液收集槽30等元件。如图2所示，前述传输管路10的一入口端101是连接前述流体储存槽20(于图2中省略)，传输管路10的一出口端101则连接前述废液收集槽30(于图2中省略)，其中在被动阀V1、V2、V3和通道C11、C21、C31之间的缓冲腔室R1、R2、R3可用以储存来自传输管路10的流体样本，有关整个流体取样的详细过程则详述于后。

为了方便理解，请一并参阅图1A、图1B以及参阅图3，当欲对进行流体储存槽20内的流体进行取样时，首先可利用第二气体泵P2于废液收集槽30提供一负压，借以将流体储存槽20内的流体从传输管路10的入口端101吸入传输管路10内(如图3中箭头方向所示)。应了解的是，由于此时位在传输管路10内的流体尚无法克服被动阀V1、V2、V3的流阻，因此流体并不会由传输管路10流入缓冲腔室R1、R2、R3中。

接着，如图4所示，当欲将传输管路10内的流体导入缓冲腔室R1、R2、R3时，可通过第三气体泵P3将取样容器T1、T2、T3和通道C11、C21、C31内的气体抽出(如图4中箭头方向所示)以形成负压，此时传输管路10内的流体便可受气压影响而顺利流过被动阀V1、V2、V3，进而被吸入到缓冲腔室R1、R2、R3内；其中，通过调整第三气体泵P3的操作压力跟时间，可有效控制由传输管路10进入到缓冲腔室R1、R2、R3的流体容积量，进而可达到定量取样的目的。于一实施例中，前述取样容器T1、T2、T3也可以通过气体流道C10、C20、C30而分别连接至不同的气体泵，如此一来便可分别控制不同的气体泵，以同时抽取不同容积的流体样本到不同的取样容器T1、T2、T3内。

再请参阅图5，当流体样本被吸入缓冲腔室R1、R2、R3后，可通过第二气体泵P2施加一负压(或者可通过第一气体泵P1施加一正压)，借以将传输管路10内残余的流体从其出口端102传送至废液收集槽30内(如图5中箭头方向所示)，并使得传输管路10被清空。请注意，此时位在缓冲腔室R1、R2、R3内的流体样本由于受到被动阀V1、V2、V3的阻挡，所以仍然会保持在缓冲腔室R1、R2、R3内而不会流回到传输管路10。最后，如图6所示，可利用前述第三气体泵P3将取样容器T1、T2、T3内的气体经由气体流道C10、C20、C30抽出(如图6中箭头方向所示)，借以在取样容器T1、T2、T3内形成负压，并使得原本留置在缓冲腔室R1、R2、R3内的流体样本可经过通道C11、C21、C31而分别流入到取样容器T1、T2、T3内，至此完成整个流体取样程序。

需特别说明的是，为了避免在取样容器T1、T2、T3内形成负压时可能造成不同缓冲腔室R1、R2、R3内的流体穿过被动阀V1、V2、V3而经由传输管路10溢出到相邻的缓冲腔室，因此在通过第三气体泵P3将取样容器T1、T2、T3内的气体抽出时，可同时利用第一气体泵P1对传输管路10提供一正压，借此可避免缓冲腔室R1、R2、R3内的流体回流到传输管路10中，进而可提升流体取样时的准确性。

接着请参阅下方表2，由表2中可以看出当预设的目标容积为10uL时，前述流体取样系统经实际测试9次之后所得到的结果，其中不同的取样容器T1、T2、T3所得到的实际流体样本容积量相较于目标容积而言并未产生明显的误差。

表2

再请参阅下方表3，由表3中可以看出当预设的目标容积为15uL，且将前述被动阀、缓冲腔室、通道、气体流道以及取样容器的数量由3个增加到6个时，前述6个不同的取样容器所得到的实际流体样本容积量相较于目标容积而言并未产生明显的误差。

表3

综上所述，本发明提供一种流体取样系统，其主要是利用在缓冲腔室以及传输管路之间设置被动阀，当取样容器被施加负压时，位于传输管路内的流体便可流过被动阀而进入到缓冲腔室内；接着，当传输管路内的剩余流体被净空后，则可再次对取样容器施加负压，此时流体可由缓冲腔室流入取样容器内，以达到精准且定量的流体取样程序。由于前述被动阀并不需要通过电力或驱动机构加以控制，因此可大幅降低制造成本，同时能有助于实现流体取样系统的微型化。

另一方面，本发明的流体取样系统更可视需要而扩充取样容器的数量，其中通过前述特殊的管道设计配合气体泵(压力源)的控制顺序，可提供单一管道或多管道的流体样品的定量送样需求，尤其是针对具有相同结构的不同管道，可通过控制施加负压的大小或时间以将传输管路中不同特定容积的流体分别自不同管道抽出，进而可实现多管道流体样品的定量取样功能。由于本发明的流体取样系统不会产生因传输管路前、后端压力不同而导致取样容器之间的取样误差过大等问题，故相较于传统的流体取样装置系统而言更可大幅提升流体取样的效率与准确度。

虽然本发明已以较佳实施例公开于上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的变动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种流体取样系统，用以将一定量的流体传送至一取样容器，该流体取样系统包括：

至少一传输管路，用以传递该流体；

至少一缓冲腔室；

至少一通道，连接该缓冲腔室以及该取样容器；以及

至少一被动阀，连接该缓冲腔室以及该传输管路，其中该被动阀具有比该传输管路更大的流阻，用以阻挡该传输管路内的该流体进入该缓冲腔室；

当该取样容器被施加负压时，位于该传输管路内的该流体流过该被动阀而进入该缓冲腔室内，且当该取样容器再次被施加负压时，该流体由该缓冲腔室流过该通道而进入该取样容器。

2.如权利要求1所述的流体取样系统，其中该流体取样系统还包括一流体储存槽以及一废液收集槽，该传输管路连接该流体储存槽以及该废液收集槽，其中该流体由该流体储存槽进入该传输管路，且位于该传输管路中的该流体经由该传输管路进入该废液收集槽。

3.如权利要求2所述的流体取样系统，其中当该废液收集槽被施加负压时，该流体由该流体储存槽被吸入该传输管路，且当该废液收集槽再次被施加负压时，位于该传输管路中的该流体经由该传输管路进入该废液收集槽。

4.如权利要求2所述的流体取样系统，其中该流体取样系统还包括一气体缓冲槽，连接该流体储存槽，其中该气体缓冲槽与该流体储存槽之间形成有一挡墙，用以防止该流体储存槽内的该流体溢出至该气体缓冲槽。

5.如权利要求2所述的流体取样系统，其中该流体储存槽的高度高于或低于该传输管路的高度。

6.如权利要求1所述的流体取样系统，其中该流体取样系统还包括一气体流道，连接该取样容器，用以将该取样容器内的气体排出，并于该取样容器内形成负压。

7.如权利要求1所述的流体取样系统，其中该传输管路和该被动阀的底部位于同一水平面上。

8.如权利要求1所述的流体取样系统，其中该流体取样系统还包括多个相对应的被动阀、缓冲腔室、通道以及取样容器，当所述多个取样容器被施加负压时，位于该传输管路内的该流体分别流过所述多个被动阀而进入所述多个缓冲腔室内，且当所述多个取样容器再次被施加负压时，该流体由所述多个缓冲腔室分别流过所述多个通道而进入所述多个取样容器。

9.如权利要求8所述的流体取样系统，其中所述多个取样容器分别被施加不同的负压，以分别将不同容积量的该流体吸入所述多个取样容器内。

10.如权利要求8所述的流体取样系统，其中当所述多个取样容器被施加负压以使该流体流过所述多个通道而进入所述多个取样容器时，该传输管路同时被施加一正压，以避免所述多个缓冲腔室内的该流体溢出至该传输管路。