CN115178309A - 阵列式微流体芯片及抗生素感受性测试的操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种阵列式微流体芯片及抗生素感受性测试的操作方法。该阵列式微流体芯片包含一芯片本体、一透明亲水膜以及一盖片。芯片本体包含一滴样槽及多个反应槽，且反应槽呈阵列式排列。透明亲水膜层叠设置于芯片本体上并覆盖反应槽，且透明亲水膜包含多个微气孔。多个微气孔分别对应连通一个反应槽。盖片设置于透明亲水膜上并覆盖微气孔。盖片、盖片的胶粘件与透明亲水膜层叠设置以形成一通气空间，通气空间通过一通气孔而与一芯片外部空间连通，且反应槽通过微气孔而与通气空间连通。因此，本发明的阵列式微流体芯片可同时进行多种抗药性检测，并具有优良的临床应用潜力。

Description

阵列式微流体芯片及抗生素感受性测试的操作方法
技术领域
本发明涉及一种微流体芯片及抗生素感受性测试的操作方法，特别涉及一种包含呈阵列式排列的反应槽的微流体芯片及抗生素感受性测试的操作方法。
背景技术
在医学高度发展的现代社会中，抗生素的正确使用仍为本领域的专业人员所努力的目标，以期提升治疗效率、降低抗药性菌株的产生及减少医疗资源的浪费。
目前临床上用以确认微生物对特定抗生素的感受性的检验方式包含纸锭扩散试验(disk-diffusion test)、最小抑菌浓度试验(Minimum inhibitory concentration，MIC)、最低杀菌浓度试验(Minimum bactericidal concentration， MBC)、棋盘格杀菌试验(checkerboard test)与杀菌时间曲线试验(time-kill curves test)等，然而，现有的抗生素感受性检测的试验材料准备与其操作方法较为繁复与耗时，亦可能因为操作手法的差异造成试验上的误差，导致检测的准确率及效率皆不如预期。
因此，如何提供一种兼具低成本与高稳定性的抗生素感受性测试平台，以进行快速且准确的抗生素感受性测试，并对抗生素的使用提供更可靠的测试结果，遂成为相关学界及业界所致力发展的目标。
发明内容
本发明的一实施方式是在于提供一种阵列式微流体芯片，包含一芯片本体、一透明亲水膜以及一盖片。芯片本体包含一滴样槽及多个反应槽。滴样槽设置于芯片本体的一侧端部。多个反应槽分别管路连接前述的滴样槽，且前述的反应槽呈阵列式排列。透明亲水膜层叠设置于芯片本体上并覆盖前述的反应槽，且透明亲水膜包含多个微气孔及一第一开口。多个微气孔分别对应连通一个反应槽。第一开口对应连通前述的滴样槽。盖片设置于透明亲水膜上并覆盖前述的微气孔，且盖片包含一胶粘件及一通气孔。胶粘件设置于盖片的一表面并位于盖片与透明亲水膜之间，且胶粘件沿盖片的一外缘部呈环状设置。盖片、胶粘件与透明亲水膜层叠设置以形成一通气空间，通气空间通过通气孔而与一芯片外部空间连通，且前述的反应槽通过微气孔而与通气空间连通。其中，所述的芯片本体还包含一独立试验槽，所述的透明亲水膜还包含一第二开口，且第二开口对应连通独立试验槽。
依据前述实施方式的阵列式微流体芯片，其中前述的芯片本体可还包含一平行流道，前述的滴样槽可包含一管路连接部，管路连接部可设置于滴样槽远离芯片本体的侧端部的一侧，平行流道连接于管路连接部，且各反应槽与所述的平行流道连接。
依据前述实施方式的阵列式微流体芯片，其中前述的平行流道的宽度可为0.02mm至5.0mm。
依据前述实施方式的阵列式微流体芯片，其中各反应槽可包含一倾斜管腔以及一反应腔。倾斜管腔的一端与前述的平行流道连接。反应腔与倾斜管腔的另一端连接。
依据前述实施方式的阵列式微流体芯片，其中各反应槽的倾斜管腔的长轴与前述的平行流道之间具有一夹角，且所述的夹角的大小可为90°至 179°。
依据前述实施方式的阵列式微流体芯片，其中各反应槽的倾斜管腔的宽度可大于0.1mm。
依据前述实施方式的阵列式微流体芯片，其中前述的各反应槽的反应腔可包含一底部，且所述的底部的形状可为圆弧形或尖角形。
依据前述实施方式的阵列式微流体芯片，其中所述的一反应槽可对应至少一微气孔，且至少一微气孔可对应所述的反应槽的反应腔。
依据前述实施方式的阵列式微流体芯片，其中前述的芯片本体可还包含至少一倾斜流道，前述的平行流道的数量可为至少二，所述的倾斜流道设置于一平行流道与管路连接部之间，且所述的一平行流道通过倾斜流道而与前述的滴样槽连通。
依据前述实施方式的阵列式微流体芯片，其中前述的芯片本体可包含至少三个反应槽。
依据前述实施方式的阵列式微流体芯片，其中前述的芯片本体靠近透明亲水膜的一表面可包含一粘胶层。
依据前述实施方式的阵列式微流体芯片，其中各微气孔的一直径可为 0.01mm至5mm。
依据前述实施方式的阵列式微流体芯片，其中芯片本体、透明亲水膜与盖片的材质可为塑胶材料。
因此，本发明的阵列式微流体芯片通过多个反应槽的设置，可同时进行多种抗药性检测和微生物的培养，而呈阵列式排列的多个独立反应槽则可防止交叉污染的发生，进而使本发明的阵列式微流体芯片可在防止试剂互相污染干扰的前提下快速进行抗生素感受性的检测。再者，通过多个微气孔分别对应连通一反应槽，且反应槽通过微气孔而与通气空间连通的方式，可使输入至滴样槽的样品定量地传输至各反应槽中，进而使本发明的阵列式微流体芯片的试验准确率大幅提升，并具有相关市场的应用潜力。
本发明的另一实施方式是在于提供一种抗生素感受性测试的操作方法，包含下述步骤。提供一如前述实施方式的阵列式微流体芯片，其中所述的阵列式微流体芯片是置于一操作平台上，且前述的芯片本体的多个反应槽分别储存一抗生素溶液或一干燥抗生素。进行一菌液添加步骤，其是将前述的阵列式微流体芯片倾斜置放，以使芯片本体的侧端部远离所述的操作平台，并将一含菌培养液由前述的第一开口输入滴样槽，此时含菌培养液将由所述的滴样槽输入到各反应槽，且含菌培养液是由滴样槽定量地分别输入各反应槽。进行一封口步骤，其是封闭前述的第一开口与前述的通气孔，以使滴样槽及反应槽与前述的芯片外部空间隔离。进行一混合步骤，其是调整前述的阵列式微流体芯片与操作平台的相对位置，以使各反应槽中的含菌培养液与抗生素溶液或干燥抗生素充分混合，以形成一反应溶液。进行一反应步骤，其是将前述的反应溶液反应一预定反应时间，以得一反应结果。
依据前述实施方式的抗生素感受性测试的操作方法，其中前述的芯片本体的侧端部远离操作平台的高度为H，其可满足下述条件：H≥1cm。
依据前述实施方式的抗生素感受性测试的操作方法，其中各反应槽可包含一倾斜管腔及一反应腔，反应腔储存前述的抗生素溶液或干燥抗生素，且所述的含菌培养液是由滴样槽输入各反应槽的倾斜管腔后，再与各反应槽中的抗生素溶液或干燥抗生素混合。
依据前述实施方式的抗生素感受性测试的操作方法，其中在前述的菌液添加步骤中，可更将一不含菌的培养液由所述的第二开口输入独立试验槽。
依据前述实施方式的抗生素感受性测试的操作方法，其中在前述的封口步骤中可更封闭所述的第二开口，以使独立试验槽与芯片外部空间隔离。
因此，本发明的抗生素感受性测试的操作方法通过本发明的阵列式微流体芯片进行抗生素感受性测试，可有效简化现有抗生素感受性测试的操作步骤，并可有效避免人为操作所造成的误差，进而提升本发明的抗生素感受性测试的操作方法的检测准确度，并具有相关市场的应用潜力。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，说明书附图的说明如下：
图1是示出本发明一实施方式的阵列式微流体芯片的示意图；
图2是示出图1的阵列式微流体芯片的分解图；
图3是示出图1的阵列式微流体芯片沿割面线3-3的剖示图；
图4是示出图1的阵列式微流体芯片的芯片本体的示意图；
图5是示出图1的阵列式微流体芯片的另一示意图；
图6是示出本发明另一实施方式的抗生素感受性测试的操作方法的流程图；
图7A是示出图6的抗生素感受性测试的操作方法的一操作示意图；
图7B是示出图7A的抗生素感受性测试的操作方法中阵列式微流体芯片倾斜置放的示意图；
图8是示出图6的抗生素感受性测试的操作方法的另一操作示意图；
图9是示出图6的抗生素感受性测试的操作方法的又一操作示意图；
图10A是本发明的阵列式微流体芯片用以对大肠杆菌ATCC25922进行阿米卡星的抗生素感受性测试的结果图；
图10B是本发明的阵列式微流体芯片用以对大肠杆菌ATCC25922进行庆大霉素的抗生素感受性测试的结果图；
图10C是本发明的阵列式微流体芯片用以对大肠杆菌ATCC25922进行万古霉素的抗生素感受性测试的结果图；
图10D是本发明的阵列式微流体芯片用以对金黄色葡萄球菌 ATCC29213进行阿米卡星的抗生素感受性测试的结果图；
图10E是本发明的阵列式微流体芯片用以对金黄色葡萄球菌 ATCC29213进行庆大霉素的抗生素感受性测试的结果图；以及
图10F是本发明的阵列式微流体芯片用以对金黄色葡萄球菌 ATCC29213进行万古霉素的抗生素感受性测试的结果图。
附图标记说明：
100：阵列式微流体芯片
101：通气空间
110：芯片本体
1101：侧端部
1102：表面
1103：独立试验槽
111：滴样槽
1111：管路连接部
112：反应槽
1121：倾斜管腔
1122：反应腔
1123：底部
113：平行流道
114：倾斜流道
120：透明亲水膜
121：微气孔
122：第一开口
123：第二开口
130：盖片
131：胶粘件
132：通气孔
200：抗生素感受性测试的操作方法
201：操作平台
210、220、230、240、250：步骤
10：含菌培养液
11：不含菌的培养液
20：封膜
3-3：割面线
θ：夹角
H：高度
具体实施方式
下述将更详细讨论本发明各实施方式。然而，此实施方式可为各种发明概念的应用，可被具体实行在各种不同的特定范围内。特定的实施方式是仅以说明为目的，且不受限于公开的范围。
一、本发明的阵列式微流体芯片
请参照图1、图2与图3，图1是示出本发明一实施方式的阵列式微流体芯片100的示意图，图2是示出图1的阵列式微流体芯片100的分解图，图3是示出图1的阵列式微流体芯片100沿割面线3-3的剖示图。阵列式微流体芯片100包含一芯片本体110、一透明亲水膜120以及一盖片130。
请同时参照图1、图2、图3与图4，图4是示出图1的阵列式微流体芯片100的芯片本体110的示意图。如图1、图2、图3与图4所示，芯片本体110包含一滴样槽111及多个反应槽112。滴样槽111设置于芯片本体 110的一侧端部1101，多个反应槽112分别管路连接滴样槽111，且所述的多个反应槽112呈阵列式排列。而如图4所示，滴样槽111是设置于呈现矩形的芯片本体110位于角落的侧端部1101，而多个反应槽112则是以阵列式排列的方式设置于芯片本体110异于侧端部1101的其他位置，如此一来将有利于输入滴样槽111的液体分别流入多个反应槽112中，使其使用更为便利。
透明亲水膜120层叠设置于芯片本体110上并覆盖反应槽112，且透明亲水膜120包含多个微气孔121及一第一开口122。多个微气孔121分别对应连通一反应槽112，且第一开口122对应连通滴样槽111。详细而言，在图1的实施例中，一反应槽112对应至少一个微气孔121，且各微气孔121 的直径可为0.01mm至5mm。或者，各微气孔121的直径可为0.5mm至1.5mm，但本发明并不以此为限。再者，芯片本体110靠近透明亲水膜120 的一表面1102可包含一粘胶层(图未示出)，以将透明亲水膜120固定于芯片本体110上，并可防止液体从反应槽112中渗漏，而粘胶层的材质则可视需求而选择适当的粘着剂，以实现固定透明亲水膜120的目的。
盖片130设置于透明亲水膜120上并覆盖微气孔121，且盖片130包含一胶粘件131及一通气孔132。胶粘件131设置于盖片130的一表面(图未标示)并位于盖片130与透明亲水膜120之间，且胶粘件131沿盖片130的一外缘部(图未标示)呈环状设置。而如图3所示，盖片130、胶粘件131与透明亲水膜120层叠设置以形成一通气空间101，通气空间101通过通气孔132而与一芯片外部空间(图未标示)连通，且各反应槽112分别通过一微气孔121而与通气空间101连通。详细而言，由于胶粘件131是环状设置于盖片130的外缘部，是以当盖片130与透明亲水膜120层叠设置时，盖片 130与透明亲水膜120之间将形成通气空间101，而各反应槽112将通过微气孔121而与通气空间101连通，以利于滴样槽111的液体通过各反应槽 112的微气孔121的调节而定量输入各反应槽112中。另外，胶粘件131的材质可视需求而选择双面胶、亚克力胶、UV胶等适当的粘着剂，但本发明并不以此为限。
再请同时参照图4与图5，图5是示出图1的阵列式微流体芯片100的另一示意图。如图4与图5所示，芯片本体110还包含一平行流道113，滴样槽111包含一管路连接部1111，管路连接部1111设置于滴样槽111远离芯片本体110的侧端部1101的一侧。平行流道113连接于管路连接部1111，且各反应槽112与平行流道113连接。或者，平行流道113的宽度可为0.02 mm至5.0mm。或者，平行流道113的宽度可为0.2mm至2.0mm。因此，通过宽度适当的平行流道113的设置，输入滴样槽111中的液体将会在定量传送至各反应槽112后持续填充于平行流道113位于二反应槽112之间的区段，以使平行流道113中残留的液体于不同反应槽112之间形成液体屏障，而当芯片本体110垂直摆放时，在各反应槽112之间将形成气水隔离区域而防止操作过程中不同反应槽112之间的干扰。
再如图4与图5所示，芯片本体110可还包含至少一倾斜流道114，且平行流道113的数量至少为二。倾斜流道114设置于其中一个平行流道113 与管路连接部1111之间，且所述的平行流道113通过倾斜流道114而与滴样槽111连通。因此，通过直接或经过倾斜流道114而间接连接设置于滴样槽111的平行流道113的方式，滴样槽111中的液体将可先累积于管路连接部1111，并在管路连接部1111、平行流道113与倾斜流道114充满液体后再分别输入多个反应槽112中，以防止平行流道113中的液体因平行流道 113与倾斜流道114中存有气泡而影响后续液体输入反应槽112的体积，进而影响定量传输。另外，在图4的实施例中，平行流道113的数量为三，而倾斜流道114的数量为二，其中一平行流道113直接与管路连接部1111 连接，而二倾斜流道114则分别与另二平行流道113连接，且所述的另二平行流道113分别通过二倾斜流道114而与滴样槽111连通，但本发明并不以附图所公开的平行流道113与倾斜流道114的数量为限。
再如图4与图5所示，各反应槽112包含一倾斜管腔1121及一反应腔 1122，倾斜管腔1121的一端与平行流道113连接，而反应腔1122则与倾斜管腔1121的另一端连接。各反应槽112的倾斜管腔1121的长轴与平行流道 113之间具有一夹角θ，且夹角θ的大小可为90°至179°。或者，夹角θ的大小可为95°至175°。因此，通过倾斜管腔1121的设置，滴样槽111中的液体将可顺利分流至各个反应槽112，以简化后续抗生素感受性测试的操作流程。另外，各反应槽112的倾斜管腔1121的宽度可大于0.1mm。或者，各反应槽112的倾斜管腔1121的宽度可大于1mm，但本发明并不以此为限。
再者，在图4与图5的实施例中，一个微气孔121是对应一反应槽112 的反应腔1122，而微气孔121的位置则可视所需的液体体积而设置于各反应槽112中靠近倾斜管腔1121的一侧(所需液体的体积较少)或远离倾斜管腔1121的一侧(所需液体的体积较多)，但本发明并不以附图公开的内容为限。
再如图4与图5所示，各反应槽112的反应腔1122包含一底部1123，且底部1123的形状可为圆弧形或尖角形。因此，有利于本发明的阵列式微流体芯片100完成抗生素感受性测试或其他测试后直接通过透明亲水膜120 而观察反应腔1122中的微生物沉降情形，进而使本发明的阵列式微流体芯片100的使用更为便利。
另外，本发明的阵列式微流体芯片100的芯片本体110、透明亲水膜 120及盖片130的材质可为塑胶材料，但本发明并不以此为限。
再者，在图4与图5的实施例中，芯片本体110可还包含一独立试验槽1103，透明亲水膜120可还包含一第二开口123，且第二开口123对应连通独立试验槽1103。独立试验槽1103的设置可在本发明的阵列式微流体芯片100上提供一个进行阴性对照组试验的位置，以进一步与反应槽112 的试验结果进行比较，进而提升本发明的阵列式微流体芯片100的应用广度。
因此，本发明的阵列式微流体芯片100通过多个反应槽112的设置而可同时进行多种抗药性检测和微生物的培养，而呈阵列式排列的多个独立反应槽112则可进一步防止交叉污染的发生，进而使本发明的阵列式微流体芯片100可在防止试剂互相污染干扰的前提下快速进行抗生素感受性的检测。再者，通过多个微气孔121分别对应连通一反应槽112，且反应槽 112通过微气孔121而与通气空间101连通的方式，可使输入至滴样槽111 的样品定量地传输至各反应槽112中，进而使本发明的阵列式微流体芯片 100的试验准确率大幅提升，并具有相关市场的应用潜力。另外，通过宽度适当的平行流道113的设置，输入滴样槽111中的液体将会在定量传送至各反应槽112后持续填充于平行流道113中，当芯片垂直摆放后，在不同反应槽112之间将形成一气水隔离区域，进而防止操作过程中不同反应槽112之间发生样品回流而造成交叉污染的机会。
二、本发明的抗生素感受性测试的操作方法
请参照图6、图7A、图7B、图8与图9，图6是示出本发明另一实施方式的抗生素感受性测试的操作方法200的流程图，图7A是示出图6的抗生素感受性测试的操作方法200的一操作示意图，图7B是示出图7A的抗生素感受性测试的操作方法200中阵列式微流体芯片100倾斜置放的示意图，图8是示出图6的抗生素感受性测试的操作方法200的另一操作示意图，图9是示出图6的抗生素感受性测试的操作方法200的又一操作示意图。以下将以图7A、图7B、图8与图9辅助说明图6的抗生素感受性测试的操作方法200的细节，且本发明的抗生素感受性测试的操作方法200包含步骤210、步骤220、步骤230、步骤240以及步骤250。
步骤210为提供一阵列式微流体芯片。详细而言，本发明的抗生素感受性测试的操作方法200是以本发明的阵列式微流体芯片100进行抗生素感受性测试，而本发明的阵列式微流体芯片100的结构细节请参前段所述，在此将不再赘述。如图7A与图7B所示，阵列式微流体芯片100是置于一操作平台201上，且芯片本体110的反应槽112分别储存一抗生素溶液或一干燥抗生素(图未示出)。
步骤220为进行一菌液添加步骤。详细而言，如图7A、图7B与图8 所示，在步骤220中是将阵列式微流体芯片100倾斜置放，以使芯片本体 110的侧端部1101远离操作平台201(图7B)，并将一含菌培养液10由第一开口122输入滴样槽111(图7A)，此时含菌培养液10将由滴样槽111输入到各反应槽112(图8)，且含菌培养液10是由滴样槽111定量地分别输入各反应槽112。具体而言，芯片本体110的侧端部1101远离操作平台201的高度为H，其可满足下述条件：H≥1cm。因此，含菌培养液10将会通过侧端部1101远离操作平台201的方式，进一步因重力的作用而从滴样槽 111直接经由平行流道113输入各反应槽112，或依序经由倾斜流道114及平行流道113而输入各反应槽112。
而如图8所示，由于侧端部1101是以远离操作平台201的方式而放置，滴样槽111中的含菌培养液10将会先累积于远离芯片本体110的侧端部 1101的一侧的管路连接部1111，并在管路连接部1111、平行流道113与倾斜流道114充满液体后再分别输入多个反应槽112中，以防止平行流道113 中的液体因其中的气泡而影响后续液体输入反应槽112的体积。再者，由于各反应槽112是通过微气孔121而与通气空间101(请参图3)连通，含菌培养液10从倾斜管腔1121输入反应腔1122的动作将会止于微气孔121所在的位置，并以微气孔121的位置为分界而形成一气水界面，如此一来将可通过微气孔121的设置位置而调节输入各反应槽112的含菌培养液10的体积，以实现定量传输的目的。
另外，如图7A所示，在菌液添加步骤中，不含菌的培养液11将由第二开口123输入独立试验槽1103，以建立抗生素感受性测试的阴性对照组试验，进而提升本发明的抗生素感受性测试的操作方法200的应用广度。
步骤230为进行一封口步骤，其是封闭第一开口122与通气孔132，以使滴样槽111及反应槽112与芯片外部空间隔离。而如图9所示，封口步骤可利用封膜20或其他可封闭第一开口122与通气孔132的方式进行，并同时将第二开口123封闭，以利于后续混合步骤的进行。
步骤240为进行一混合步骤，其是调整阵列式微流体芯片100与操作平台201的相对位置，以使各反应槽112中的含菌培养液10与抗生素溶液或干燥抗生素充分混合，以形成一反应溶液。详细而言，在混合步骤中，阵列式微流体芯片100将以反应槽112的长轴垂直于操作平台201的方式摆放在培养架上，或以手持方式使阵列式微流体芯片100的平行流道113 的长轴与操作平台201之间呈垂直的角度，以利用重力使含菌培养液10滑落至各反应槽112的反应腔1122的底部1123，并与其中的抗生素溶液或干燥抗生素混合而形成反应溶液，以进行后续的分析。
步骤250为进行一反应步骤，其是将反应溶液反应一预定反应时间，以得一反应结果。详细而言，前述的预定反应时间将视不同微生物种类与不同抗生素种类而定，并可为3小时至24小时，且反应步骤更进一步分析反应溶液经过前述的预定反应时间后的一培养状态，以判断含菌培养液10 中的微生物对于抗生素的抗生素感受性的反应结果。
因此，本发明的抗生素感受性测试的操作方法200通过本发明的阵列式微流体芯片100进行抗生素感受性测试，可有效简化现有抗生素感受性测试的操作步骤及避免人为操作造成的误差，进而提升本发明的抗生素感受性测试的操作方法200的检测准确度，并具有相关市场的应用潜力。
三、本发明的阵列式微流体芯片的流体传输体积恒定性测试
本试验是以图1的阵列式微流体芯片100进行二重复的流体传输体积的恒定性测试，其中所使用的两个阵列式微流体芯片100分别重新命名为第一阵列式微流体芯片与第二阵列式微流体芯片，其中“第一”与“第二”的叙述非指特定的顺序，而是用以清楚说明两个相同的阵列式微流体芯片100的实验组别，特此先叙明。第一阵列式微流体芯片与第二阵列式微流体芯片皆包含一上排阵列、一中排阵列与一下排阵列，且上排阵列、中排阵列与下排阵列分别包含11个反应槽，而关于第一阵列式微流体芯片与第二阵列式微流体芯片的其他结构细节请参前段所述，在此将不再赘述。流体传输体积的恒定性测试流程与本发明的抗生素感受性测试的操作方法200 的步骤210至步骤230相似，其差别仅在于本试验中芯片本体的反应槽未储存抗生素溶液、干燥抗生素或其他溶液，且含菌培养液是以不含菌的培养液取而代之，以观察在单次操作下第一阵列式微流体芯片与第二阵列式微流体芯片的不同反应槽中液体体积差异。
请参照表一，其呈现不同阵列式微流体芯片的不同反应槽中的液体体积的测量结果(液体体积的单位为μL)。
Figure RE-GDA0003176454260000121
由表一的内容可见，无论是在第一阵列式微流体芯片或第二阵列式微流体芯片，不同反应槽之间的液体体积差异甚小，且其上排阵列中不同反应槽之间的液体体积的标准差、中排阵列中不同反应槽之间的液体体积的标准差与下排阵列中不同反应槽之间的液体体积的标准差均低，显示本发明的阵列式微流体芯片可将输入至滴样槽的样品定量地传输至各反应槽中，使本发明的阵列式微流体芯片的试验准确率大幅提升，并具有相关市场的应用潜力。
四、本发明的阵列式微流体芯片用以进行抗生素感受性测试
本试验是以本发明的阵列式微流体芯片对大肠杆菌ATCC25922 (Escherichiacoli ATCC25922)和金黄色葡萄球菌ATCC29213 (Staphylococcus aureus ATCC29213)进行阿米卡星(Amikacin)、庆大霉素 (Gentamicin)及万古霉素(Vancomycin)等三种抗生素的抗生素感受性测试。
在实验方面，首先将不同浓度干燥的阿米卡星、庆大霉素及万古霉素分别置于阵列式微流体芯片的不同反应槽中，并将阵列式微流体芯片封装后冷藏保存。接着，将适量的氧化还原指示剂分别加入包含大肠杆菌 ATCC25922与金黄色葡萄球菌ATCC29213的含菌培养液中，并将其分别输入阵列式微流体芯片的不同反应槽中以和不同浓度干燥的抗生素充分混合，而形成包含不同浓度的抗生素的反应溶液。
接着，将阵列式微流体芯片置于培养箱中以37℃的条件培养，并进一步根据反应溶液的变色情形判断大肠杆菌ATCC25922与金黄色葡萄球菌 ATCC29213对阿米卡星、庆大霉素及万古霉素的敏感性。详细而言，若大肠杆菌ATCC25922与金黄色葡萄球菌ATCC29213于特定抗生素及其特定浓度下有生长的情形，包含氧化还原指示剂的反应溶液将从蓝色逐渐转变成紫色，最终将转变成粉红色，并可直接由阵列式微流体芯片进行观察，以大幅缩短本发明的抗生素感受性测试的操作方法的检测时间。
请同时参照图10A、图10B、图10C与表二。图10A是本发明的阵列式微流体芯片用以对大肠杆菌ATCC25922进行阿米卡星的抗生素感受性测试的结果图，图10B是本发明的阵列式微流体芯片用以对大肠杆菌 ATCC25922进行庆大霉素的抗生素感受性测试的结果图，图10C是本发明的阵列式微流体芯片用以对大肠杆菌ATCC25922进行万古霉素的抗生素感受性测试的结果图，而表二则对应呈现图10A至图10C中由左至右呈阵列式排列的不同反应槽的抗生素浓度及其测试结果。另外，在图10C中，最左边为进行阴性对照组试验的独立试验槽的影像，而独立试验槽的测试结果将不另行呈现于表二，特此叙明。
Figure RE-GDA0003176454260000141
如图10A至图10C所示，在以37℃的条件培养4小时后，大肠杆菌 ATCC25922的抗生素感受性结果即可从阵列式微流体芯片的反应槽中观察而得。再由表二的结果可见，阿米卡星对大肠杆菌ATCC25922的最小抑菌浓度(minimum inhibitory concentration,MIC)为1μg/mL(CLSI标准值为MIC ＝0.5～4μg/mL)，庆大霉素对大肠杆菌ATCC25922的最小抑菌浓度为1 μg/mL(CLSI标准值为MIC＝0.25～1μg/mL)，而万古霉素对大肠杆菌 ATCC25922的最小抑菌浓度则大于16μg/mL(CLSI标准值为MIC＝R-抗药性)。
再者，请同时参照图10D、图10E、图10F与表三。图10D是本发明的阵列式微流体芯片用以对金黄色葡萄球菌ATCC29213进行阿米卡星的抗生素感受性测试的结果图，图10E是本发明的阵列式微流体芯片用以对金黄色葡萄球菌ATCC29213进行庆大霉素的抗生素感受性测试的结果图，图 10F是本发明的阵列式微流体芯片用以对金黄色葡萄球菌ATCC29213进行万古霉素的抗生素感受性测试的结果图，而表三则对应呈现图10D至图10F 中由左至右呈阵列式排列的不同反应槽的抗生素浓度及其测试结果。另外，在图10E和图10F中，最左边为进行阴性对照组试验的独立试验槽的影像，而独立试验槽的测试结果将不另行呈现于表三，特此叙明。
Figure RE-GDA0003176454260000151
如图10D至图10F所示，在以37℃的条件培养5小时30分钟后，金黄色葡萄球菌ATCC29213的抗生素感受性结果即可从阵列式微流体芯片的反应槽中观察而得。再由表三的结果可见，阿米卡星对金黄色葡萄球菌 ATCC29213的最小抑菌浓度为1μg/mL(CLSI标准值为MIC＝1～4μg/mL)，庆大霉素对金黄色葡萄球菌ATCC29213的最小抑菌浓度为0.25μg/mL (CLSI标准值为MIC＝0.12～1μg/mL)，而万古霉素对金黄色葡萄球菌 ATCC29213的最小抑菌浓度则为0.5μg/mL(CLSI标准值为MIC＝0.5～2 μg/mL)。
由上述结果可见，本发明的抗生素感受性测试的操作方法通过本发明的阵列式微流体芯片进行抗生素感受性测试，所得的抗生素感受性结果与国际临床与实验室标准协会(Clinical&Laboratory Standards Institute,CLSI) 所公布的结果一致，且本发明的抗生素感受性测试的操作方法的检测时间可大幅缩短至4至6个小时，使其具有相关市场的应用潜力。
综上所述，本发明的抗生素感受性测试的操作方法通过阵列式排列多个反应槽的设置，可同时进行多种抗药性检测和微生物的培养，进而使本发明的阵列式微流体芯片可在防止试剂互相污染干扰的前提下快速进行抗生素感受性的检测。再者，通过多个微气孔分别对应连通一反应槽，且反应槽通过微气孔而与通气空间连通的方式，可使输入至滴样槽的样品定量地传输至各反应槽中。而通过宽度适当的平行流道的设置，输入滴样槽中的液体将会定量传送至各反应槽后持续填充于平行流道中，当芯片垂直摆放后，将可在不同反应槽之间形成一气水隔离区域，进而防止操作过程中不同反应槽之间发生样品回流而造成交叉污染的机会，如此一来将使本发明的阵列式微流体芯片的试验准确率大幅提升，并具有相关市场的应用潜力。
虽然本发明已以实施方式公开如上，然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，当可作各种的变动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (18)

1.一种阵列式微流体芯片，其特征在于，包含：
一芯片本体，包含；
一滴样槽，设置于该芯片本体的一侧端部；及
多个反应槽，分别管路连接该滴样槽，且该些反应槽呈阵列式排列；一透明亲水膜，层叠设置于该芯片本体上并覆盖该些反应槽，该透明亲水膜包含：
多个微气孔，分别对应连通一该反应槽；及
一第一开口，对应连通该滴样槽；以及
一盖片，设置于该透明亲水膜上并覆盖该些微气孔，该盖片包含：
一胶粘件，设置于该盖片的一表面并位于该盖片与该透明亲水膜之间，且该胶粘件沿该盖片的一外缘部呈环状设置；及
一通气孔，其中该盖片、该胶粘件与该透明亲水膜层叠设置以形成一通气空间，该通气空间通过该通气孔而与一芯片外部空间连通，且该些反应槽通过该些微气孔而与该通气空间连通；
其中，该芯片本体还包含一独立试验槽，该透明亲水膜还包含一第二开口，且该第二开口对应连通该独立试验槽。
2.如权利要求1所述的阵列式微流体芯片，其特征在于，该芯片本体还包含一平行流道，该滴样槽包含一管路连接部，该管路连接部设置于该滴样槽远离该芯片本体的该侧端部的一侧，该平行流道连接于该管路连接部，且各该反应槽与该平行流道连接。
3.如权利要求2所述的阵列式微流体芯片，其特征在于，该平行流道的宽度为0.02mm至5.0mm。
4.如权利要求2所述的阵列式微流体芯片，其特征在于，各该反应槽包含：
一倾斜管腔，该倾斜管腔的一端与该平行流道连接；以及
一反应腔，与该倾斜管腔的另一端连接。
5.如权利要求4所述的阵列式微流体芯片，其特征在于，各该反应槽的该倾斜管腔的长轴与该平行流道之间具有一夹角，且该夹角的大小为90°至179°。
6.如权利要求4所述的阵列式微流体芯片，其特征在于，各该反应槽的该倾斜管腔的宽度大于0.1mm。
7.如权利要求4所述的阵列式微流体芯片，其特征在于，各该反应槽的该反应腔包含一底部，且该底部的形状为圆弧形或尖角形。
8.如权利要求4所述的阵列式微流体芯片，其特征在于，一该反应槽对应至少一该微气孔，且该至少一微气孔对应该一反应槽的该反应腔。
9.如权利要求2所述的阵列式微流体芯片，其特征在于，该芯片本体还包含至少一倾斜流道，该平行流道的数量为至少二，该倾斜流道设置于一该平行流道与该管路连接部之间，且该一平行流道通过该倾斜流道而与该滴样槽连通。
10.如权利要求1所述的阵列式微流体芯片，其特征在于，该芯片本体包含至少三该反应槽。
11.如权利要求1所述的阵列式微流体芯片，其特征在于，该芯片本体靠近该透明亲水膜的一表面包含一粘胶层。
12.如权利要求1所述的阵列式微流体芯片，其特征在于，各该微气孔的一直径为0.01mm至5mm。
13.如权利要求1所述的阵列式微流体芯片，其特征在于，该芯片本体、该透明亲水膜与该盖片的材质为塑胶材料。
14.一种抗生素感受性测试的操作方法，其特征在于，包含：
提供一如权利要求1所述的阵列式微流体芯片，其中该阵列式微流体芯片置于一操作平台上，且该芯片本体的该些反应槽分别储存一抗生素溶液或一干燥抗生素；
进行一菌液添加步骤，其是将该阵列式微流体芯片倾斜置放，以使该芯片本体的该侧端部远离该操作平台，并将一含菌培养液由该第一开口输入该滴样槽，此时该含菌培养液将由该滴样槽输入各该反应槽，且该含菌培养液是由该滴样槽定量地分别输入各该反应槽；
进行一封口步骤，其是封闭该第一开口与该通气孔，以使该滴样槽及该些反应槽与该芯片外部空间隔离；
进行一混合步骤，其是调整该阵列式微流体芯片与该操作平台的相对位置，以使各该反应槽中的该含菌培养液与该抗生素溶液或该干燥抗生素充分混合，以形成一反应溶液；以及
进行一反应步骤，其是将该反应溶液反应一预定反应时间，以得一反应结果。
15.如权利要求14所述的抗生素感受性测试的操作方法，其特征在于，该芯片本体的该侧端部远离该操作平台的高度为H，其满足下述条件：
H≥1cm。
16.如权利要求14所述的抗生素感受性测试的操作方法，其特征在于，各该反应槽包含一倾斜管腔及一反应腔，该反应腔储存该抗生素溶液或该干燥抗生素，且该含菌培养液是由该滴样槽输入各该反应槽的该倾斜管腔后，再与该各反应槽中的该抗生素溶液或该干燥抗生素混合。
17.如权利要求14所述的抗生素感受性测试的操作方法，其特征在于，在该菌液添加步骤中，更将一不含菌的培养液由该第二开口输入该独立试验槽。
18.如权利要求17所述的抗生素感受性测试的操作方法，其特征在于，在该封口步骤中更封闭该第二开口，以使该独立试验槽与该芯片外部空间隔离。
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