TW200951061A - Method and apparatus for separating particles in a fluid - Google Patents

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200951061 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於分離流體中所分散之微粒的方法及裝 置。 【先前技術】 在分析裝置中所使用的結構已經逐漸縮小其尺寸，目 前已經到達微米甚至是奈米的範圍。在分析系統中使用小 型結構可降低運送時間、運送體積、能量消耗、製造成本 等。在醫藥分析裝置中利用微型結構，已經證實對於近患 者（near-patient)或定點照護（p〇int_〇f_care)的臨床化學診斷 來說特別有用，這是因為他們具有能快速提供分析結果之 潛力。其中一項重要的臨床應用情形是從血液中分離出細 胞成分，以製造出毫無細胞或大致上沒有細胞的血漿，以 便測量出例如蛋白質等與臨床有關的組成物。 ❹已經提出很多種用於從血液中分離出血漿的微流體裝 置’這些裝置一般是依賴兩種流體分離原理的其中之一：

Zweifach-Fung 效應與 Fahraeus 效應。Zweifach_Fung 效應 係描述紅血球在毛細血管内的流動，相較於較小的血管來 說，紅血球在毛細血管内傾向以更大的流速行進，而在較 小的血管内流速顯著較低。如此意味著當紅血球遇到分叉 的區域時，紅血球傾向移動到具有更大流速的通道内而 血漿則移動到具有較低流速的通道内。利用Zweifach_Fung 效應而從血液中分離出血漿的裝置之一個範例係揭示於美 5 200951061 國專利申請案公告第US 2005/0029190號。Fahraeus效應係 ‘ 描述可受到剪力而變形的細胞具有透過流體動力飄移而遠 離邊界的自然傾向，如此意味著流經微通道（micr〇channel) 的紅血球傾向離開此通道的壁體，以產生出一血漿層。藉 由沿著此通道的壁體放置一個或多個導管可達成血漿的收 集’這些導管係用以將血漿引導至一個可吸引且/或分析樣 本的收集點上。利用緊縮通道（constricti〇n)產生局部高剪力 區，已經顯示出能夠增加無細胞血漿層的厚度高達一公分 的距離。利用Fahraeus效應結合緊縮通道的血漿分離裝置 © 係揭示於Faivre等人所著之「生物流變學」43期第147至 159頁。另一個用於從血液中分離金蒙的裝置已經同時運用 Zweifach-Fung效應與Fahraeus效應並結合離心力場，但其 結果疋失敗的。此種裝置係揭示於M. Kersaudy-Kerboas等 人在2006年晶片世界大會海報中所著之「用於血液_血漿分 離的拋棄式微流體系統之設計、製造與測試」。 在大部分的習知裝置中之一項共同特點在於：他們適 用於以低流速下處理血液。而且，在利用緊縮通道的裝置 〇 中（例如Kersaudy-Kerboas等人所提出的裝置），血漿收集通 道總疋被放置於緊縮通道下游處一段相當大的距離。在先 前的分離裝置之間的另一項共同特點在於：他們需要預先 處理血液，此預先處理步驟一般來說包括在被引進到分離 裝置之前’須減少金液的血球容積比（heniat〇crit)。 【發明内容】 6 200951061 根據本發明之一觀點，提出一種用於分離流體分散液 (fluid dispersion)中之微粒的裝置，包含：一入口通道及一 出口通道，兩者之間藉由一緊縮通道而互相連接起來，該 入口通道、出口通道與緊縮通道被建構成在出口通道與緊 縮通道的接合點上產生一流體分散液流動，此流體分散液 流動具有一第一流動區域與一第二流動區域，第二流動區 域具有比第一流動區域更低的微粒濃度；以及一收集通 道’其位於緊縮通道與出口通道的接合點上，且具有一個 ^ 位於流體流動的第二流動區域内之入口。 根據本發明另一觀點，提出一種用於自流體分散液分 離微粒的方法，此方法包含以下步驟：（a)引導流體分散液， 使其相繼地通過一入口通道、一緊縮通道與一出口通道， 以便在出口通道與緊縮通道的接合點上產生一流體分散液 流動，此流體分散液流動具有一第一流動區域及一第二流 動區域，第二流動區域具有比第一流動區域更低的微粒濃 ❹度，以及（b)將第二流體流動區域内的至少一部分流體收集 於一收集通道内，此收集通道係位於緊縮通道與出口通道 的接合點上。 根據本發明的另一觀點，提出一種用於自血液分離微 粒的方法’此方法包含運用Zweifach_Fung效應與Fahraeus 效應，藉此降低一部分血液的血球容積比，以及基於血漿 收集之目的，而接著運用Zweifach-Fung效應與Fahraeus 效應從血球容積比降低的此部分血液之血漿中分離出殘餘 的血球。在一個實施例中，降低血球容積比以及分離血球 7 200951061 與血漿的這些步驟是在一個單元裝置内執行的。 根據本發明的另一觀點，提出一種用於分離第一流體 分散液中之微粒的裝置，其包含：一入口通道及一流動分 離通道，兩者係藉由一第一緊縮通道而彼此相連，此入口 通道、流動分離通道及第一緊縮通道被建構成能夠在流動 分離通道與緊縮通道的接合點上產生一第二流體分散液流 動，此第二流體分散液流動具有一第一稀釋流動區域及一 第一濃縮流動區域，第一稀釋流動區域具有比第一濃縮流 動區域更低的微粒濃度，流動分離通道具有一個用於接收 至少一部分第一稀釋流動的第一稀釋通道以及一個用於接 收至少一部分第一濃縮流動的濃縮通道，稀釋通道具有一 出口，此裝置另外包含一第二緊縮通道，其用於將第一稀 釋通道的出口與第一出口通道相連結，此第一稀釋通道、 第一出口通道及第二緊縮通道被建構成能夠在第一出口通 道與第二緊縮通道的接合點上產生一第三分散液流動，此 第三分散液流動具有一第二稀釋流動區域及一第二濃縮流 動區域，第二稀釋流動區域具有比第二濃縮流動區域更低 的微粒濃度；以及一個或多個收集通道，其等具有位於第 —稀釋流動區域内的入口。 根據本發明的另一觀點，提出一種用於自第一流體分 散液分離微粒之方法’此方法包含以下步驟：（a)引導流體 分散液，使其相繼地通過一入口通道、一第一緊縮通道及 一分離通道’以便在分離通道與第一緊縮通道的接合點上 產生第二流體分散液流動’此第二流體分散液流動具有一 200951061 第一稀釋流動區域及一第一濃縮流動區域，第—稀釋流動 區域具有比第一濃縮流動區域更低的微粒濃度，流動分離 通道具有一個用於接收至少一部分第一稀释流動的第一稀 釋通道，以及一個用於接收至少一部分第一濃縮流動的濃 縮通道，稀釋通道具有一出口；（b)引導至少一部分第一稀 釋流動，使其相繼地通過該稀釋通道、一第二緊縮通道及 一出口通道，以便在出口通道與第二緊縮通道的接合點上 產生第二流體分散液流動，此第三流體分散液流動具有一 第二稀釋流動區域及一第二濃縮流動區域，第二稀釋流動 區域具有比第二濃縮流動區域更低的微粒濃度；以及（^將 至少一部分的第二稀釋流動收集於一個或多個位於第二稀 釋流動區域内的收集通道内。 雖然說明書最後的申請專利範圍中特別指出並明確主 張本發明之範圍，但是伴隨附圖並參考以下的詳細說明， 可以更加清楚地了解本發明的優點。 【實施方式】 在以下的說明中，提出許多特定的細節， 以便對本發

9 200951061 物’且特別集中於分離血漿與血球。然而，要知道的是本 發明並未被侷限於構成血液的流體分散液而已，本發明也 可以被應用於其他生物流體分散液及非生物性流體分散液 上。非生物性的應用例如可以包括分離化學處理流中的微 粒0

圖1A顯示本發明一個實施例中㈣體分散液分離裝置 10,此分離裝置1〇包括一入口通道14及一出口通道16, 兩者藉由-緊縮通道18而結合在一起，此緊縮通道的剖面 積比入π通道14及出口通道的剖面積更小，甚至最好明顯 小很多。在-個較佳的實施例中，人σ通道14具有一個錐 狀或收敛的區段15，此區段在進入緊縮通道㈣入口處具 有縮減的剖面積’以提供進人緊縮通道的平順流動過渡 區。藉由在流體分散液來源入口 3〇及裝置出口 32之間引 起-個足以產生想要流速的壓力梯度，而建立起通過此裝 置10的流體流動。這一點也可以藉由運用泵、注射器、或 其他適當的壓力引發裝置或方法以大於裝置出口 32處的壓 力之高壓將流體分散液引進到人口通道14θ而達成。在處 理血液的情形中，此裝置可以透過導管、注射針或其他適 當方式而被直接裝附至病人的血管上。例如，在從病人身 上抽血的期間，此裝置10是與用以取得血液來源的注射針 同一直線，且血液被吸入或推擠而通過此襞置10，以完成 所選定的血液成分之分離。另一方面，可以藉由利用真空 泵、注射器或其他真空引發裝置或方法使震置出口 32處的 壓力低於流體分散液來源（未顯示）的壓力，而產生通過此裝 10 200951061 置的流動。例如閥體、孔洞等的流體流動控制裝置或壓力 調節裝置’可以被整合到一個或多個裝置流動通道内，或 者可以被連接到一個或多個裝置連接點36、38與40上， 以便對裝置的操作參數提供更精確的控制。為了達此目 的’可以將一個或多個壓力感應器合併到裝置通道内。而 且’補後會進一步詳細說明，可以將溫度感應器合併到裝 置内，用以調節及/或監控流體分散液的溫度。 繼續參考圖1A’入口通道14具有一個連接器36，用 ® 於將裝置入口 30連接至流體分散液來源（未顯示）。連接器 36可以是一個如圖所示具有螺紋的母配件，或者可以包含 其他熟知連接器的任何一種連接器（例如：公配件、套接式 配件等）。分別位於出口通道與收集通道的出路上之連接器 38與40 —般包含類似種類的連接器。根據Zweifach Fung 效應與Fahraeus效應的原理，入口通道14、緊縮通道18 及出口通道16被建構成可接收流體分散液，而且在緊縮通 φ 道18與出口通道16的接合點上產生一個流體分散液流 動，此流體分散液流動具有第一流動區域5〇及第二流動區 域52。在處理血液的情形中，第一流動區域5〇將含有比入 口通道14中的流體分散液更高的血球濃度，反之第二流動 區域將含有更低濃度的血球’且最好是毫無細胞或大致上 毫無細胞的血聚。具有一個位於緊縮通道與出口通道的接 合點28上的出口 26之收集通道20，係被建構成可接收第 一肌動區域52内的至少一部分流體。位於此裝置丨〇内且 與通道20相通的儲存器22被定位成能夠接收來自第二流 11 200951061 體區域的流體樣本。在一個實施例中，儲存器Μ包含用於 为析及/或辨識此樣本内的 、 , 傈本内的特定化學特性或組成物。此分析/ =方法可以是被動式、主動式或兩種方式。被動式方法 不限於將—個或多個反應劑放置於-個可與特殊樣 本組成物產生化學反應的儲存器22内。在此實施例中，儲 存器22可以設置有一個窗口或其他視覺指示器，藉此可以 從裝置的外界看到。視覺指示器（例如：腕）的變化例 如可代表存在某種組成物及/或某種組成物在樣本内的程 度。主動式方法可以包括運用分㈣測器’藉此提供局部 或遠端分析結果。在其他實施例中，省略掉儲存器Μ，且 流體樣本僅被引導至—個連接到收集通道出口 34之外部收 集儲存上。 本發明的一個形態是將收集通道20放置在緊縮通道18 與出口通道16的接合點28上。如圖1B所示，出口通道16 :、有個位於出口通道入口的橫向表面66内之流體分散液 進入點60。出口通道16的入口分別具有第一與第二圓周隔 開的壁部62與64。流體分散液進入點60係位於壁部62尚 〇 或其附近，而使收集通道入口 60在抵靠或幾乎抵靠此橫向 表面66的位置上搁置於第二壁部64内。稍後會進一步詳 細說明’此結構的優點在於它將入口收集通道2〇的入口 26 放置於第二流動區域52的寬闊部位，且也許是最寬的部 位。如此能產生好幾個優點，其中一項優點在於它可增加 收集通道入口 26與第一流體流動區域50之間的距離，因 此減到最少或完全消除在第一流動區域50内的微粒移動到 12 200951061 收集通道20内。因為流體分散液的流體流動特性大部分是 由流體通違尺寸而決定的，所以將收集通道入口 26放置於 第二流動區域52的寬闊或最寬闊部位内，能夠提供設計彈 性的程度且容許較寬廣的製造公差，因而產生較小的製造 成本及較高的生產量。也就是說，根據本發明的此形態， 分離裝置10能夠適應通道尺寸内較大的變化，同時維持足 夠的第二流體區域寬度/厚度。對於其中以微米測量的通道 鲁尺寸之血細分離裝置來說’能夠適應較大的製造公差是特 別重要的。另一項優點在於分離裝置1〇能夠處理一種以上 的流體分散液，且適應流體分散液特性中更大的變化。例 如，在從整個血液中分離出血漿的情形中，典型地需要在 分離血球與血漿之前減少血液的血球容積比，以便能夠在 收集通道20的入口 26處產生出沒有細胞或大致上沒有細 胞的流體流。將入口 26放置在血漿流動層其最厚的接合點 28上，能夠處理具有較高血球容積比的血液，而對於通道 ❹ 20内所收集到的血漿純度產生最小的影響。而且，因為正 被分離的血液之溫度與流速會影響血漿流動層的厚度，所 以本發明的分離裝置1〇考慮到這些處理參數的變化性，且 對於樣本純度產生最小的影響。當分離血液時這-點特別 重要，每是因為血液來源的溫度一般會因為不同的周圍條 件且因著運用分離裝置的位置有所變化。 ，在—個實施例中，分離裝置1〇的通道是如圖ia所示 :成於-基板12内’此基板12可以包含矽、金屬、塑膠 或任何其他可以與欲處理的流體分散液的化學特性與生物 13 200951061 特!·生相令之材質。在微流體裝置中，纟中流體通道具有非 常小的尺寸，必須考量到基板材質的表面粗糙度，這是因 為匕可旎會影響流體流動特性。可以藉由任何熟知的製造 方法而形成通道，例如：微影技術、銳磨、雷射切割等。 通道尺寸及/或剖面結構（例如：圓形矩形等）一般是根據 所處理的流體分散液之種類、裝置操作參數（例如：流動、 /置度、壓力）、結合通道的尺寸特性等而有所變化。在一些 情形中，一個或多個通道的一個或多個尺寸特性可能會有 所變化。例如，為了在裝置10的特定區域内產生出想要的 流動及/或壓力輪廓，這些通道可以是呈現錐狀的，含有收 斂及/或岔開的區段等。在一個較佳的實施例中，通道的剖 面積比例如下：出口通道16對緊縮通道18的剖面積比例 係介於大約1〇_〇與大約30 0之間，且最好介於大約15 〇 與大約25_0之間。入口通道14對緊縮通道18的剖面積比 例係介於大約5.0與大約20.0之間，且最好介於大約1〇 〇 與大約15.0之間。出口通道16對收集通道2〇的剖面積比 例係介於大約5.0與大約15.〇之間，且最好介於大約8 〇 與大約12 · 0之間。 圖10是根據上述原理分離流體分散液中之微粒的方法 之流程圖。此方法包含引導含有微粒的流體分散液，使其 相繼地通過分離裝置10的入口通道14、緊縮通道18與出 口通道16,以便在緊縮通道與出口通道的接合點28上產生 一流體分散液流動，此流體分散液流動具有第一流動區域 5〇及第二流動區域52’第二流動區域具有比第一流動區域 200951061 更低的微粒濃度（方塊701)。然後，第二流動區域52内的 至少一部分流體被收集於位在緊縮通道18與出口通道16 的接合點28上之通道20内（方塊702)。在分離血液的情形 中，可以利用一個位於入口通道14上游處的裝置，以便在 血液進入入口通道之前減少金液中的紅血球、白血球或其 他組成物之濃度。 在一組用於分離血漿與血液的實驗中，使用以下的通 道尺寸。入口通道14分別具有lcm的長度、400# m的寬 度、以及40/zm的深度。緊縮通道18分別具有800 #π!的 長度、30/zm的寬度、以及40私m的深度。出口通道16分 別具有lcm的長度、600 " m的寬度、以及40 /z m的深度。 收集通道20分別具有2.05cm的長度、60 的寬度、以及 40 # m的深度。在此實驗期間，運用顯微鏡以及錄影機而觀 察接合點28上及其下游處的一個區域中出口通道16内的 血液之流動特性。以不同的血液流速、溫度與血液容積比， 而實施上述實驗。很重要須注意的是：雖然利用上述通道 尺寸執行實驗’但是本發明並未侷限於上述尺寸而已。而 且’要了解的是裝置尺寸在不同的應用情形下可以廣泛地 變化。 圖2A與2B分別顯示在緊縮通道18與出口通道16的 接合點28上形成第一流體分散液流動區域5〇與第二流體 分散液流動區域52之照片。在圖2A中，以50# L/min的 流速以及26°C的溫度處理具有20%血球容積比的血液樣 本。在圖2B中，以相同的流速與溫度處理具有3〇%血球容 15 200951061 積比的血液樣本。如上所述，藉由 Fahraeus效應與 Zweifach-Fung效應的組合，而引發流動區域50與52。流 動區域50代表具有較高血球濃度的流動流，流動區域52 代表血漿流動流，此血漿流動流是由於血球遠離通道壁且 移動到具有較高流速的流動路徑内所引起的。如照片所 示，被處理的血液之血球容積比降低會在接合點28產生較 厚/較寬的血漿流動流。 圖3A與3B是類似接合點的照片，其顯示改變被處理 金液的溫度之效果。在兩個實驗中，使用流速為70/z L/min 且20%血球容積比之血液。在圖3A的實驗中是以20°C的 溫度處理血液，在圖3B的實驗中是以50°C的溫度處理血 液。從這些照片中可以清楚顯示，在接合點上在較高的溫 度下會顯著增加血漿流動流52的厚度，此增加的厚度被顯 示為尺寸〜c 〃。此外，血衆流動流的厚度與純度被維持一 段更大的距離，此距離被顯示為尺寸〜a 〃。在較低的血聚 流動流中有些微變化，此變化被顯示為尺寸'' b〃 。以下將 會詳細說明，具有被維持的血漿流動流之優點在於：它能 允許利用更大量的收集通道，因而能增進分離裝置的收集 性能。 圖5是實驗資料的圖形，這些實驗資料顯示出血漿流 動流的厚度為血液溫度的函數。利用 20%的血球容積比且 流速為70〆L/min之血液而獲得上述資料，以圖3A與3B 所示的相同位置而取得上述尺寸、a〃 、、b"與''' c〃。如 圖所示，在緊縮通道與出口通道的接合點處之血聚流動流 16 200951061 之厚度（尺寸\〃）係隨著血液溫 當血液溫度從奶增加到4代時，^而、增加。顯著地’ 25〇%，而且當溫度上升到 =度^會增加大約 各奘罟沾媒从 時厚度會增加大約275% » 而B木i 血毁仙的厚度"a"也會增加， 而且®血液溫度從23oc拗 大約50%。 a J 5 °時，厚度Y會增加

圖4顯示標有v

B

C E1 與 F 之照片，每張，昭八Si丨瓶-+ 、、、片刀別顯不在不同的實驗條件下緊 縮通道18與出口 的接0點28上之血液流動流輪腐。在每個實驗中，血液湳讳力s " τ / · ^ 伙机迷在5 " L/min與50 /z L/min之 1變化這些圖形本身代表5〇〆L/min的流速。•在照片、A" B中，刀別以26 C與37〇c的溫度處理具有20%血球 容積比的a液。在照片π與n，分別以26〇c與 37 C的溫度處理具有3〇%血球容積比的血液。在照片 與、、F〃中，分別以26〇c與37〇c的溫度處理完整的血液。

在咼達20〇/〇血球容積比的濃度中，本裝置能夠有效地以5 仁L/min與50 y L/min之間的流速分離血漿與血球。血球與 金漿的分離效率與血球容積比與流速之間的交互作用有 關。在大於20。/〇的血球容積比濃度，有一些細胞會如箭頭 所示跑到收集通道20内。如照片所示’相較於26〇c的操 作溫度’在接合點28處的血漿流動流之厚度在37°C的操 作溫度下較大。 圖3至圖5的實驗中所獲得的資料顯示出；藉由使被 處理的血液之溫度上升到周圍溫度上，便可以在緊縮通道 17 200951061 18的出口處產生更厚的金漿流動流層。而且，此資料顯示‘ 血衆流動流的厚度與純度在緊縮通道出口下游處的出口通 道中被保持-段更A的距離。在本發明的實施例中，流體 分散液的溫度在分離之前會升高到超過周圍溫度。在處理 血液的情形中，較佳地，血液在介於大約3〇(>c與5〇。匸之 間的溫度下進行處理，更好地是介於大約35<>c與45。匸之 間的溫度。如圖1A所示，連接至内部或外部電源的一個或 多個電阻器90可以被植入於一基板12内，藉此升高或者 以其他方式控制流體分散液的溫度。位於裝置通道或基板❹ 内的溫度感應器可以被用來監控溫度且/或控制輸送至感應 器90的電力。在其他實施例中，本裝置1〇可以熱偶接至 一個單獨的熱板或一個具有局部或遠端電源的整合熱板 上。 圖6疋實驗資料的圖形，這些實驗資料顯示出血漿流 動流的厚度是流速的函數。利用2〇%的血球容積比且血液 溫度為26°C之血液而獲得上述資料，以圖3A與3B的照片 所示的相同位置而取得上述尺寸 與、/ 。如 Ο 圖所示，在接合點28處之企漿流動流之厚度（尺寸、、c// ) 係隨著通過本裝置的血液流速之增加而增加。顯著地，當 血液流速從30/zL/min增加到，厚度\〃會 增加大約200%。額外的實驗顯示出在高達大約19〇# L/min 的流速，本裝置能有效地分離血漿與血液。以相當高的流 速（大於5"L/min的流速，且最好大於3〇"L/min的流速） 處理血液能提供好幾項優點。如資料所示，在緊縮通道18 18 200951061 的出口處可達成較厚的血漿流動層。較高的流速亦允許每 單位時間能夠處理更大體積的流體分散液，如此意味著（1) 可以更加快速地處理樣本體積’以及（2)可處理更大體積的 血液。能夠分離並分析較大流體分散液體積的能力是很有 利的這疋因為從大體積分散液所得到的分析結果一般來 說更忐夠代表在原始點的流體分散液。在處理生物流體分 散液的情形中，運用更加接近模擬生物流速的分離裝置是 φ 比較有利的。此外，這些裝置更加能夠適用於活體内（in-vivo) 的應用情形。圖13的照片入、丑與（：分別顯示在2〇^L/min、 β L/min、與1 〇〇以L/min的流速下血液的流動特性。 參考圖1C至1F，顯示出分離裝置1〇的另一個實施例。 在圖1C中，收集通道2〇被顯示成具有曲折或蜿蜒的形狀。 分離裝置10的正確操作一部分仰賴在收集通道2〇内維持 住背壓，此背壓必須被適當控制才能夠在收集通道入口％ 附近的出口通道16内維持適當的壓力輪廓。不足的背壓會 〇在收集通道入口 26内導致低壓區，如此會使第一流動區域 5〇内的a血球朝向並移動到收集通道入口 26。調整收集通道 的長度是其中一種控制收集通道20内的背壓之方法，運用 曲折或蜿蜒形狀的收集通道能允許利用較長的收集通道， 而不會影響本裝置10的小尺寸。 、 在圖1A的分離裝置中’當從出口通道16的縱 1〇0以順時針方向測量時，收集通道20的人口區段2〜 位成45度的角度、然而，本發明並未被侷限於此結 或被侷限於收集通道的任何特殊角度位置。然而，已經顯 19 200951061 示出改變收集通道20相對於出口通道16的縱向軸線l〇〇 * 之角度定向會影響收集通道入口 26處的流體流速，而且可 以調整此角度，以便使收集到的樣本之收集效率及/或純度 達j最佳。已經顯示出當從軸線1 〇 〇以順時針方向測量時， 收集通道的最佳角度位置係位於大約45度與大約135度之 間。因此，本發明的其他較佳實施例運用具有大約45度與 135度之間的角度定向之收集通道。在圖1D的實施例中， 收集通道20被顯示成位於135度的角度上。 在上述的每個流體分散液分離裝置中，收集通道在其 〇 處可flb裝設有緊縮通道，且/或在其入口區段内含有一 個縮減直徑的區段，藉此協助控制流體分散液的壓力與流 動輪廓’且禁止微粒移動到收集通道内。 圖1E顯示另一實施例，其具有位於出口通道16内的 多個收集通道20a、20b與20(^通道20a被定位成類似於 圖1A中所示的通道2〇,且通道2〇b與2〇c被定位成距離通 道20a處於相繼的下游位置。雖然顯示有三個收集通道，但 是也可以使用較少或超過三個的收集通道。使用多個收集 Ο 通道的優點在於：它能夠增加分離裝置的樣本收集速率。 在其中血漿流動流的厚度與純度從緊縮通道18的出口處被 維持一段更大距離之實施例中，如同先前所述，可以運用 更多的收集通道而增加血漿流動收集速率。 在一些情形中’最好能夠從含有血球濃度的第一流動 區域50中收集並分析樣本。在圖1F的實施例中，基於此 目的而設有一收集通道70,其具有一個位於出口通道16内 20 200951061 的入口 7 6。類似於收隼ig、兹 杲通道20’此收集通道70被連接於 一個位在裝置基板12内的锉户怒 遝接於

儲存器72。在一個實施例中，儲 存器72含有用於分淤月,斗、 W 析及/或辨識樣本中的特定化學特性或 組成物之機構。此分析/辨 / 竹辨識方法可以是被動式、主動式或

:種方式。被動式方法包括但不限於將一個或多個反應劑 放置於—個可與特殊樣本組成物產生化學反應的儲存器72 内。在此實施例中，健存器72可以設置有—個窗口或其他 視覺指示器’藉此可以從裝置的外界看到。視覺指示器 (例如：顏色）的變化例如可代表樣本内存在某種組成物及/ 或某種組成物的程唐。士南t ^ ^ 主動式方法可以包括運用分析偵測 器藉此提供局部或遠端分析結果。在其他實施例中’省 略掉儲存H 22，且流體樣本僅被引導至__個連接到收集通 道出口 74上的外部收集儲存器上。 回去參考圖2至圖4中的照片，其顯示出血漿流動流 52治著出口通道入口的橫向表面66流動而且更明顯地顯 示出血浆流動流的厚度在沿著此橫向表面的位置上是最寬 闕的。因此’在其他實施例中，如圖7A至7E中所示，一 個或多個收集通道被放置於橫向壁66内。在圖7A中，單 個收集通道120被放置於橫向壁66内，使得其入口 122被 定位在最遠離緊縮通道出口 19的位置上。在其他實施例 中’收集通道12〇的入口係沿著橫向壁66而被定位在其他 位置上。 圖7B顯示另一個實施例，其中多個收集通道120a與 120b被定位於橫向表面66内。如同先前所述，運用多個收 21 200951061 集通道的優點在於：它可以增加所取得的樣本之收集速 率。為了使收集速度達到最大，最好能夠將收集通道放置 在橫向壁66與出口通道16的侧壁部64内，這是因為血裝 流動流在兩個位置上具有顯著的厚度。圖7C的實施例運用 設置多個收集通道13〇3至130d所產生之優點，其中一些收 集通道（通道l30a與l3〇b)被放置在出口通道μ的壁部64 内，且其他的通道（通道130c與130d)被放置在橫向壁66 如上所述，可以改變收集通道的角度定向，以便使收 〇 集到的樣本之收集效率及/或純度達到最佳。圖7D與7E顯 示本發明的其他實施例，其中收集通道13如至n〇d具有不 同的角度定向。 圖8A至8C顯示流體分散液分離裝置2〇〇的其他實施 例，其中在單一基板202内形成多個分離單元3〇〇與4〇〇。 8A的實施例中，分離單元3〇0包括在基板2〇2的第一

是圖1A至1F以及圖7A至7F 例中’分離單元300與400 圖8C的實施例中，分離單元 個共同的出口 532。要注意的 中所描述的實施例之相關的 22 200951061 不同特色，均可以被合併到分離單元3〇〇與4〇〇的其中之 一或兩者上。此外，也可以理解分離裝置2〇〇可以具有兩 個以上的分離單元，而且這些分離單元不需要具有相同的 結構或尺寸特性。在具有#常小尺寸特性的分離單元中， 可以使用光學微影技術而在一個基板内產生幾十個甚至幾 百個分離單元。藉由在單—裝置内運用多個分離單元，可 以產生报多優點，纟中—項優點在於它能夠以較短時間收 集到更大的樣本體積，另一項優點在於它允許在單一裝置 的一個流體分散液或多個流體分散液上實施多組分析。 現在參考圖9A，其顯示出一個流體分散液分離裝置 600，此裝置具有用於產生稀釋流體分散液流動的第一組結 構以及用於分離稀釋流體分散液作為樣本收集之用的第二 組結構。此裝置600具有一入口通道614及一流動分離通 道680,兩者係藉由第一緊縮通道615而彼此連接。第一緊 縮通道與流體分離通道被建構成能夠在分離通道68〇的入 口内產生一流體分散液流動，此流體分散液流動具有第一 稀釋流動區域682及第一濃縮流動區域684。稀釋流體分散 液流入稀釋通道617内及濃縮流體分散液採取濃縮通道19 的路徑，此路徑藉由壁區段64〇而與稀釋通道617分開。 裝置600另外包括第二緊縮通道618，其用於連接稀釋通道 617至一出口通道616。這些通道被建構成能夠在第二緊縮 通道618與出口通道616的接合點628上產生一流體分散 液流動，此流體分散液流動具有第二稀釋流動區域652及 第二濃縮流動區域650。具有位於第二稀釋流動區域652内 23 200951061 的入口 626之-個或多個收集通道62〇被建構成可以接收 第二稀釋流動區域652内的至少—部分流體。與收集通道 620流體相通的一個儲存器622可以利用相同方式且與上述 實施例中儲存器22相同之目的而合併到基板6〇2内。 流體分散液分離裝置600提供許多優點。第一，藉由 在刀離流體分散液以收集樣本之前預先稀釋流體分散液， 可以增加所收集到的樣本之純m ’因為預先稀釋能 產生較厚且較長的第二稀釋流動區域，所以它能夠利用較

大量的收集通道620,如此可增強本裝置的收集效率。此裝 置600所提供的另一項重要優點在於：它可以減少或完全 消除在引進到裝置之前預先處理流體分散液的必要性。如 上所述’ A 了從血液巾獲得毫無細胞或大致上沒有細胞的 血目前現有的血漿分離裝置要求在血液被引進到裝置 之前必須減少血液的血球容積比，這些處理過程很昂責且 耗時。運用上述的預先稀釋方法，從病人身JL所取得的整 個血液均能夠被有效分離，藉此獲得毫無細胞或大致上沒 有細胞的血漿樣本，而不需要在血液被引進到分離裝置之 刖降低血液的血球容積比。 、在圖9A的實施例中，設有一些結構，用以在分離流體 刀散液達到收集樣本目的之前，預先稀釋流體分散液一 -人。很重要需注意的是本發明並未偈限於__組預先稀釋結 構而已，反而它可以包括多個串聯配置的稀釋結構，其中 ，分離流體分散液以達到收集樣本目的之前，流體分散液 就被遞增地稀釋過。而且，本發明並未被侷 限於以下的實 24 200951061 施例，就是預先稀釋結構及/或裝置係被設置於相同基板或 平台内，如同用於分離流體分散液以達到樣本收集目的之 分離結構/裝置一樣。例如，在一個實施例中，入口通道614、 第一緊縮通道615、分離通道680、及稀釋通道617被合併 到一個單獨的稀釋裝置内，且連接到一個圖1A所示的分離 裝置10之入口 30上。在這樣的一個實施例中稀釋裝置 内的稀釋通道617之出口被連接到裝置1〇的入口通道14。 0 稀釋裝置可以包括多個串聯配置的稀釋結構，其中在分離 流體分散液以達到收集樣本目的之前，⑽分散液就被遞 增地稀釋過。所使用的串聯稀釋結構之數量在每個應用情 形中可以有所不同，且與欲分析的樣本之想要純度有很大 的關係。 此外，可以在單一裝置基板内設置一個以上的分離單 元以便產生與圖8A至8C的實施例有關之相同優點。設 置多個分離單元的其中一種方法是用以在單一基板内多次 0 複製圖9A的流體分散液分離結構。很重要須注意的是在單 一基板内的分離裝置並不需要都相同，且其形式可以廣泛 地變化。圖9B顯示許多可能的實施例中之一種實施例。如 圖所示，分離裝置700具有一個入口通道714及一個分離 通道710,兩者係藉由第一緊縮通道715而結合在一起。稀 釋通道717與718係被設置於分離室71〇的相反兩側之出 口上，且分別被壁區段729與73〇與一段共同的濃縮通道 719相隔開。在一側上，緊縮通道7 19連接稀釋通道717至 第一出口通道725，此第一出口通道725内具有—個或多個 25 200951061

收集通道721。在另一側上，緊縮通道720連接稀釋通道 718至第二出口通道726，此第二出口通道726内同樣地具 有一個或多個收集通道722。基於先前實施例之類似目的， 可以選擇性地設置收集儲存器723與724。在圖9B的實施 例中’濃縮通道719及第一與第二出口通道725與726在 一裝置出口通道750上會合。在其他實施例中，壁區段729 與730的其中之一或兩者可以延伸至裝置出口 760處以產 生分開的出口。要注意的是與圖1A至ip以及圖7A至7E 所不的實施例有關之各種特點，均可以被合併到圖9a與9B 的替代實施例中’且也可以被合併到以下圖9C的實施例中。 圖9C顯示類似於圖9B的裝置7〇〇之流體分散液分離 裝置800，其差異在於收集通道770與780被設置於分離通 道710的相反壁體71丨與712内，藉此允許從第一稀釋流 動流682與684收集並分析樣本。 圖11是依據剛剛描述的原理而分離流體分散液中之微 粒的方法之流程圖。此方法包含引導含有微粒的流體分散 液，使其相繼通過入口、第-緊縮通道及分離通道，以便 在緊縮通道與分離通道的接合點上產生流體分散液流動，

此流體分散液流動具有第—稀釋流動區域與第一濃縮流 區域（方塊㈣），然後，—部分的第—稀釋流動被相繼地 導而通過稀釋通道、第二腎紱 策細通道與出口通道，以便在 二緊縮通道與出口通道的技人 接σ點上產生流體分散液流動 此流體分散液流動具有第-磁雜 弟一稀釋流動區域與第二濃縮流 區域（方塊911)。然後，$ ,丨、# \ 至夕—4分的第二稀釋流動被收 26 200951061 在一個或多個位於出口通道内的收集通道中（方塊912)。 圖12是依據本發明一些型態用於分離流體分散液中之 微粒的方法之另一個流程圖。此方法包括接收一流體分散 液流動，且利用Fahraeus效應與Zweifach-Fung效應而產生 第一稀釋流體分散液流動（方塊920)，且接著再次利用 Fahraeus效應與Zweifach-Fung效應而移除第一稀釋流體分 散液流動内的任何殘餘的不想要微粒，以產生第二流體分 散液流動（方塊92 1);以及，最後收集至少一部分的第二流 體分散液流動。 圖14A與14B顯示運用本發明分離裝置所實施的實驗 中在出口通道與收集通道内的流動之照片。在此實施例 中，用於分離流體分散液中的微粒之裝置包含一個具有單 一分離單元及單一緊縮通道的結構。分離裝置的通道是形 成於一 PDMS(polydimethylsiloxane，聚二甲基石夕氧烧）基板 内，且其具有以下的尺寸。入口通道具有1.0cm的長度、 400 // m的寬度及30 // m的深度。緊縮通道具有800 // m的 長度、30/zm的寬度及30//m的深度。出口通道具有1.0 cm 的長度、600 /zm的寬度及30#m的深度。收集通道具有 4.4 cm的長度、60"m的寬度及30"m的深度。在這些實驗 中，使用分離裝置以便從具有30%血球容積比的血液中分 離出血漿。在室溫下實施這些實驗，且利用注射器以人工 方式將血液注入此裝置内。流速可以在大約1 50 // Ι/min與 大約250 " Ι/min之間變化，流速也可以暫時地高到300 // Ι/min或450 " Ι/min。在這些實驗期間，運用顯微鏡與攝影 27 200951061 機以每秒鐘2_個圖框觀察緊縮通道與的接合點處以及該-接合點下游處的一區域内之出口通道中的血液流動特性。 (一般來說，攝影機每秒鐘的圖框數量可以纟12吻與 3〇〇〇fPS之間變化。流速越高，則每秒鐘需要越高的圖框才 能觀察到此流動。）在攝影機記錄時，觀察到在收集通道内 可獲得U)0%毫無紅血球的灰聚。圖14A肖UB顯示攝影機 記錄時的兩個圖框（照片），雖然這些照片顯示在收集通道内 有一些黑點與斑點，但是這些黑點與斑點只是由於Η· 基板内的一些雜質或瑕疵所造成的（例如撞擊到基板上的灰❹ 塵微粒)。圖14A肖14B兩張照片之間的差異在於瞬間流 速圖14B巾的瞬間流速較高，而且在此圖式中可以看到 緊縮通道出口處所產生的旋流。如圖所示，即使存在有旋 流，也可以在收集通道内可獲得1〇〇%毫無紅血球的血漿。 圖丨5藉由照片的範例方式顯示出在運用本發明另一個 刀離裝置分離血漿與整個企液的實驗中一個出口與收集通 道内的流動條件。在這些實驗中，經發現甚至使用來自人 類的元整也液（其丘球容積比介於大約37%與54%之間），仍 〇 可以運用本發明的裝置或方法而獲得1〇〇%毫無紅血球的血 浆在這些實驗中’用於分離流體分散液中之微粒的裝置 包含一個具有單一分離單元與單一緊縮通道的結構。分離 裝置的通道是形成於一 PDMS基板内，且其具有以下的尺 寸。入口通道具有0.9cm的長度、400 的寬度及30 的深度。緊縮通道具有800 的長度、30 "m的寬度及30 的深度。出口通道具有〇9cm的長度、6〇〇ym的寬度 28 200951061 及30//m的深度。收集通道具有i〇.0cm的長度、6〇// m的 寬度及30#m的深度。在室溫下實施這些實驗，且利用注 射器以人工方式將企液注入此裝置内。流速可以在大約150 // Ι/min與大約250 μ Ι/min之間變化，流速也可以暫時地高 到300 v l/min或450从Ι/min。運用顯微鏡與高速攝影機， 以每秒鐘2000個圖框記錄，而觀察緊縮通道與的接合點處 以及該接合點下游處的一區域内之出口通道中的血液流動 特性。在此攝影機記錄過程中，發現可以在收集通道内獲 得100%毫無紅血球的血漿。 因此發現到藉由本發明的分離裝置，即使運用來自人 類的完整血液，也可以獲得1〇〇%毫無紅血球的血漿。這一 點疋本發明所提供的極佳優點，因為它不需要為了獲得毫 無紅血球的血漿而在血液注入分離裝置之前預先處理血 液。 雖然在此僅顯示一個分離裝置，但是運用本發明具有 不同尺寸的通道之分離襄置，仍可以獲得相同的結果（1〇〇% 毫無紅血球的血漿 在-些型態，本發明的方法與裝置可以藉由減少紅血 球（或想要的敎微粒）而使「血漿大致上毫無紅灰球」，或 者使「液體大致上毫無微粒」。在較佳實施例中，紅血球 濃度（或其他特定微粒）的減少超過1()%、25%、观、乃。4、 90%、95%或99%。較佳妯，益山丄+ 藉由本發明的方法與裝置從液 體分散液中所移除的微粒量报足夠，所以並不會妨礙對所 產生的樣本進行臨床化學測試_得可靠的結果。 29 200951061 在一些實施例中，最好小濃度的特定細胞（或微粒）被收 集在收集通道内’致使可以特別地偵測這些細胞。例如， 收集通道被建構成可捕捉一定量的細胞，根據實際連續基 礎以偵測例如循環腫瘤細胞，或其他指出特定醫學情況的 細胞。

在本發明的一些實施例中，緊縮通道的寬度是小於1〇〇 /zm。在本發明的一些實施例中緊縮通道的寬度是小於 /zm在本發明的一些實施例中緊縮通道的寬度是小於 β m在本發明的—些實施例中，緊缩通道的宽度是小於π // m在本發明的一些實施例中，緊縮通道的寬度是小於々ο μ m 〇 在本發明的一些實施例中，緊縮通道的長度是小方 在本發明的—些實施例中’緊縮通道的長度U 於1100/zm。在本發明的—些實施射，緊縮通道的長度力 小於10 0 〇以m。力士致d。 β 發月的—些實施例中，緊縮通道的長肩 是小於 950am。；&士 發明的一些實施例中’緊縮通道的

度是小於90〇以m。 在本發明的一此眘 士丄 二耳施例中，緊縮通道的長度是大於20 以m。在本發明的一此 — 施例中，緊縮通道的長度是大於3〇 y m。在本發明的一肽 在本發明的一 例中’緊縮通道的長度是大於· P在本發明的一 It例中，緊縮通道的長度是大於⑽ βΐη〇 二貫施例中’緊縮通道的長度是大於60( 在本發明的一 些實施例中 ，緊縮通道的深度是小於1 00 30 200951061 m。在本發明 // m。在本發明 /z m。在本發明 V m。在本發明 g m ° 的一些實施例 的一些實施例 的一些實施例 的一些實施例 中，緊縮通道的 中，緊縮通道的 中，緊縮通道的 中，緊縮通道的 深度是小於80 深度是小於60 深度是小於5 0 深度是小於45 在本發明的 V m。在本發明的 "m。在本發明的 # m。在本發明的 以m。在本發明的 // m。 ❹ 一些實施例中，緊縮通道的深度是大於5 一些實施例中，緊縮通道的深度是大於t 〇 一些實施例中，緊縮通道的深度是大於i 5 些實施例中，緊縮通道的深度是大於2〇 些實施例中，緊縮通道的深度是大於25 為了分離血漿與血液，已經發現具有以下較佳尺寸的 明分離裝置可產生出良好的結果（具有顯著減少紅血球 :血襞)。入口通道的長度、寬度與深度分別介於4〇 — 與⑽之間、1〇〇心與8〇〇//m之間以及加㈣與6〇 瓜之間。緊縮通道的長度、寬度與深度分別介於500 " m 與 900 心之間、心 4 之間。出口通道的長度、寬度與深度分別介於6mm與 5cm之間、35〇# m與75〇以m之間、以及御以與6〇私 m之間。收集通道的長度、寬度與深度分別介於4.km與 UCm之間、57以m與65# m之間、以及2〇a m與60/z m 為了從具有尚血球容積比的血液（例如：完整的血液） 中刀離出血漿，已經發現具有以下較佳尺寸的本發明分離 裝置可產生出最佳的結果（具有顯著減少紅血球的血漿入 31 200951061 通道的長度、寬度與深度分別介於600/zm與1 cm之間、 3〇0 M m與600 V m之間、以及25 /Z m與35 μ m之間。緊縮 道的長度、寬度與深度分別介於600 # m與800 " m之間、 ^ 與之間、以及25μιη與35"m之間。出口通 道的長度、寬度與深度分別介於9mm與1.0cm之間、500 Μ茁與650从m之間、以及25 " m與35 μ m之間。收集通 道的長度、寬度與深度分別介於7 5cm與i〇crn之間、58“ 與62^m之間、以及25/zm與35/zm之間。在此方面， 值得注意的是入口通道的長度與寬度可以大幅地變化，❿❹ 不會顯著地影響此結果。如同先前已經說明過的一樣，應 該選擇收集通道的尺寸，以便在收集通道内產生適當的背 壓已經發現出口通道與收集通道之間的有利壓力比例可 乂在3與6之間變化（但是此壓力比例也可以甚至根據其他 作條件而變化’例如：流速、溫度等ρ已經另外發現： 為了藉由上述尺寸的分離裝置而分離血漿與血液，有利地 可以運用大約lGG/il/min以上的流速，且最好大約是15〇 βΐ/min以上的流速。在這樣的流速下，已經發現可以進一 〇 步限制溫度對於結果的影響。藉由在大約23。匚與5〇。匸之 ，變化的/皿度’可以獲得類似的良好結果(即使當使用完整 的血液，也能夠顯著地降低血漿中的紅血球 :雖然本發明的大部分範例係關於構成血液的流體分散 液，但是本發明並未被侷限於上述流體分散液而已。本發 明也可以被應用於其他生物流體分散液及其他非生物性流 體分散液。非生物性應用情形例如包括分離化學處理流中 32 200951061 的微粒ο 、：熟知此項技術者來說， 本發明說明 其實踐之後，i、 . °」以構思出其他實施例。而且，為求說明簡 漯有力，因茈 ^更用一些特定的術語，但這些術語並非用以 偈限本發明。 … 於， °上述的實施例與較佳特點應該被認為是作為 把例性之用， ’且本發明的範圍應該由以下的申請專利範圍 界定才是。 ❹ 【圖式簡單說明】

圖 J A 至IF顯示依據本發明的分離裝置之不同實施例。 裴置 與2B是顯示在不同血球容積比濃度下血液分離 中出口通道與緊縮通道的接合點上之流動條件的照 出口 3八與38是顯示在一個血液分離裝置中不同溫度下 竭道内的流動條件之照片。 〇 件圖4顯示在企液分離裝置中不同血球容積比與溫度條 出口通道與收集通道内之流動條件的照片。 2 5顯示溫度對於緊縮通道下游處的血襞流動流之厚 又的影響之圖形。 圖6_示流速對於緊縮通道下游處的血衆流動 度的影響之圖形。 圖7 A至7E顯不依據本發明的分離裝置之不同實施例。 之八2 8A1 8C顯示本發明具有多個緊縮通道與出口通道 <刀離裝置。 33 200951061 圖9A至9C顯示依據本發明的分離裝置之其他實施例。 圖10是本發明的一個實施例中的分離方法之流程圖。 圖11是本發明的另一個實施例中的分離方法之流程 圖。 圖12是本發明的另一個實施例中的分離方法之流程 圖。 圖13以照片顯示在出口通道與收集通道中不同流 的流動條件之照片。 圖 14A 盜L 丄，

一 顯不在本發明另一個分離裝置内出〇 道與收集通道中；^ 不同流遑下的流動條件之照片。 圖5顯不在本發明另一個分離裝置内出口通道與 通道中的流動條件之照片。 一

【主要 元件符號說明】 10 流體分散液分離裝置 12 基板 14 入口通道 15 錐狀或收斂的區段 16 出口通道 18 緊縮通道 19 緊縮通道出口 20 收集通道 2〇a 收集通道 20b 收集通道 34 200951061 ❹ ❿ 20c 收集通道 22 儲存器 23 入口區段 26 收集通道入口 28 接合點 30 分散液來源入口 /裝置入口 32 裝置出口 34 收集通道出口 36 裝置連接點/連接器 38 裝置連接點/連接器 40 裝置連接點/連接器 50 第一流動區域 52 第二流動區域/血漿流動流 60 流體分散液進入點 62 第一壁部 64 第二壁部 66 橫向表面/橫向壁 70 收集通道 72 儲存器 74 收集通道出口 76 入口 90 電阻器 100 縱向軸線 120 收集通道 35 200951061 120a 收集 120b 收集 122 入口 130a 收集 130b 收集 130c 收集 130d 收集 200 流體 202 基板 204 壁體 300 分離 314 入口 316 出口 318 緊縮 320 收集 330 入口 332 出口 400 分離 414 入口 416 出σ 418 緊縮 420 收集 430 入口 432 出σ 通道 通道 通道 通道 通道 通道 分散液分離裝置 〇〇 一 早兀 通道 通道 通道 通道 τ»? 一 早兀 通道 通道 通道 通道 36 200951061

530 入口 532 出ο 600 分離裝置 602 基板 614 入口通道 615 第一緊縮通道 616 出口通道 617 稀釋通道 618 第二緊縮通道 620 收集通道 622 儲存器 626 入口 628 接合點 640 壁區段 650 第二濃縮流動區域 652 第二稀釋流動區域 680 流動分離通道 682 第一稀釋流動區域/第 一稀釋流動流 684 第一濃縮流動區域/第 一稀釋流動流 700 分離裝置 710 分離通道/分離室 711 壁體 712 壁體 714 入口通道 37 200951061 715 第一緊縮通道 717 稀釋通道 718 稀釋通道 719 濃縮通道/緊縮通道 720 緊縮通道 721 收集通道 722 收集通道 723 收集儲存器 724 收集儲存器 725 第一出口通道 726 第二出口通道 729 壁區段 730 壁區段 750 裝置出口通道 760 裝置出口 770 收集通道 780 收集通道 800 分離裝置 38

Claims (1)

1. 200951061 七、申請專利範圍： 1. 一種用於分離流體分散液中之微粒的裝置，其包含： -入口通道及-出口通道，兩者之間藉由—緊縮通道 而互相連接起來，該人口通S、出nit道與緊縮通道被建 構成在出口通道與緊縮通道的接合點上產生一流體分散液 流動，該流體分散液流動具有一第一流動區域與一第二流 動區域，該第二流動區域具有比該第一流動區域更低㈣ 粒濃度；以及 ❹ ❹ 一收集通道，其位於緊縮通道與出口通道的接合點 上，且具有一個位於流體流動的第二流動區域内之入口。 2·如申請專利範圍第Η之襄置，其中，該入口通道、 出口通道、緊縮通道及收集通道分別具有第一、第二、第 三與第四剖面積，該第三剖面積大致上係小於該第-與第 二剖面積。 弟 3.如中請專利範圍第2項之裝置，其中，該出口通 各一個在接合點上的入口，該 開的壁邛，，山 3入口具有第-與第二圓周隔 紅°該出口通道流體分散液流動進入點是位於第— 内。或其附近，進入收集通道的人口係位於該第二壁部 4.如申請專利範圍第3項之裝置，其中，進入 道的入口係位於出口诵、#λ . 果通 流動進入點的县 通道人口處，且位於距離流體分散液 點的最大圓周隔開位置上。 有一專利範圍第1項之裝置，其中，該出口通道具 該收集通道具有一個共同延伸至收集通道 39 200951061 入口的入口區段’且並未平行於出口通道的縱向輛線。 6. 如申請專利範圍第5項之裝置，其中，該入口區段具 有介於大約45度與大約135度之間的斜率。 、 7. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該出口通道在 接個具有橫向面的人σ ’出口通道流體分散 流進入點與收集通道入口係位於該橫向面内。 8. 如申請專利範圍第7項之裝置，其中，該出口通道包 含用於連接入口的橫向面之第一與第二圓周隔開壁部，出 口通道流體分散液流動進入點是位於第一壁部上或其附 近，進入收集通道的入口係位於第二壁部上或其附近。 9.如申請專利範圍第7項之裝置，其中，進入該收集通 道的入口是位於與橫向面中的流體分散液流動進入點相隔 最大距離之處。 10. 如申請專利範圍第7項之裝置，其中，該出口通道 具有一縱向轴線’該收集通道具有一個共同延伸至收集通 道入口的入口區段，且並未平行於該出口通道的縱向轴線。 11. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該入口通道 在進入緊縮通道的入口處包含一個收斂區段。 12·如申請專利範圍第1項之袭置，其中，該入口通道、 出口通道、緊縮通道與收集通道是形成於一基板内’該裝 置包含一個用於控制基板溫度的裝置。 13.如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該出口通道 對該緊縮通道的剖面積比例是介於大約1 0 〇與大約3 0，0之 200951061 14.如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該入口通道 對該緊縮通道的剖面積比例是介於大約5.0與大約20.0之 間。 15·如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該出口通道 對該收集通道的剖面積比例是介於大約2.0與大約20.0之 間。 16·如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該出口通道 對該緊縮通道的剖面積比例是介於大約10.0與大約30.0之 〇 間，該入口通道對該緊縮通道的剖面積比例是介於大約5.0 與大約20.0之間，該出口通道對該收集通道的剖面積比例 是介於大約2_0與大約20.0之間。 17_如申請專利範圍第1項之裝置，其另外包含一個位 於該第二流動區域内的收集通道。 18.如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該流體分散 液是企液，且該等微粒包含血漿與血球。 Q 19·如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該入口通道、 緊縮通道、出口通道與收集通道包含一個分離單元，該裝 置具有多個分離單元。 20·如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該緊縮通道、 出口通道與收集通道包含一單元，該裝置包含多個單元， 各單元均被連接至入口通道上。 21.—種用於自一流體分散液分離微粒的方法，豆 以下步驟： ，八匕3 引導該流體分散液，使其相繼地通過—入口通道 一 41 200951061 緊縮通道與一出口通道，以便在該出口通道與該緊縮通道 的接合點上產生一流體分散液流動，此流體分散液流動具 有一第一流動區域及一第二流動區域，該第二流動區域具 有比該第一流動區域更低的微粒濃度；以及 將該第二流體流動區域内的至少一部分流體收集於一 收集通道内’此收集通道係位於該緊縮通道與該出口通道 的接合點上。 22.如申請專利範圍第21項之方法，其中，該流體分散 液是血·液，且該等微粒包含血漿與血球，該第二流動區域 大致上沒有紅血球。 23 ·如申請專利範圍第22項之方法，其中，該流體分散 液溫度被維持在大約30〇C與大約50°C之間。 24. 如申請專利範圍第22項之方法，其中，該流體分散 液溫度被維持在大約35°C與大約45°C之間。 25. 如申請專利範圍第22項之方法，其中，該流體分散 液的流速係於大約3〇eL/min與大約190/zL/min之間。 26. 如申請專利範圍第22項之方法，其中，該流體分散 液的流速係於大約30/zL/min與大約1〇〇/zL/min之間。 27. 如申請專利範圍第22項之方法，其中，在進入該緊 縮通道之前，先減少血液的血球容積比。 28. 如申請專利範圍第27項之方法，其中，血球容積比 減少為大約30%至大約20%。 29. —種用於分離一第一流體分散液中之微粒的裝置， 其包含： 42 200951061 一入口通道及一流動分離通道，兩者係藉由一第一緊 縮通道而彼此相連，該入口通道、流動分離通道及第一緊 縮通道被建構成能夠在流動分離通道與緊縮通道的接合點 上產生一第二流體分散液流動，該第二流體分散液流動具 有一第一稀釋流動區域及—第一濃縮流動區域，該第一稀 釋流動區域具有比第一濃縮流動區域更低的微粒濃度，該 流動分離通道具有一個用於接收至少一部分第一稀釋流動 的第一稀釋通道，以及一個用於接收至少一部分第一滚縮 流動的濃縮通道，該稀釋通道具有一出口； 一第二緊縮通道，其用於將第一稀釋通道的出口與第 一出口通道相連結，該第一稀釋通道、第一出口通道、及 第一緊縮通道被建構成能夠在第一出口通道與第二緊縮通 道的接合點上產生一第三分散液流動，該第三分散液流動 具有一第二稀釋流動區域及一第二濃縮流動區域，該第二 稀釋流動區域具有比第二濃縮流動區域更低的微粒濃度； 以及 一個或多個收集通道，其等具有位於第二稀釋流動區 域内的入口。 30. 如申請專利範圍第29項之裝置，其中，至少一個第 一收集通道入口係位於第二接合點上。 31. 如申請專利範圍第29項之裝置，另外包含一個或多 個收集通道’該等收集通道具有位於第一稀釋流動區域内 的入口。 32. 如申請專利範圍第29項之裝置，其中，該流動分離 43 200951061 通道包含一個用於接收至少一部分第一稀釋流動的第二稀 釋通道，該第二稀釋通道具有一出口，該裝置另外包含一 個用於連接第二稀釋通道的出口與一第二出口通道之第三 緊縮通道’該第二稀釋通道、第二出口通道及第三緊縮通 道被建構成可以在第二出口通道與第三緊縮通道的接合點 上產生第四流體分散液流動，該第四流體分散液流動具有 第三稀釋流動區域與第三濃縮流動區域，該第三稀釋流動 區域八有比第二濃縮流動區域更低的微粒濃度；以及 一個或多個收集通道，其具有位於第三稀釋流動區域 内的入口。 33.如申請專利範圍第32項之裝置，其另外包含一個或 多個收集通道，該等收集通道具有位於第一稀釋流動區域 内的入口。 34· 一種用於自第一流體分散液分離微粒之方法，該方 法包含以下步驟： 引導流體分散液，使其相繼地通過一入口通道、一第 一緊縮通道及一分離通道，以便在該分離通道與該第一緊 縮通道的接合點上產生一第二流體分散液流動，該第二流 體分散液流動具有一第一稀釋流動區域及一第一濃縮流動 區域該第一稀釋流動區域具有比第一濃縮流動區域更低 的微粒濃度’該流動分離通道具有一個用於接收至少一部 刀第稀釋流動的第一稀釋通道，以及一個用於接收至少 一部分第一濃縮流動的濃縮通道，該稀釋通道具有一出口； 引導至少一部分第一稀釋流動，使其相繼地通過該稀 200951061 釋通道、一第二緊縮通道及一出口通道以便在該 道與該第二緊縮通道的接合點上產生 Λ 压王罘—流體分散液流 動，該第三流體分散液流動具有第二稀釋流動區域及第二 濃縮流動區域’該第二稀釋流動區域具有比第二漠縮流動 區域更低的微粒濃度；以及 將至少-部分的第二稀釋流動收集於一個或多個位於 該第一稀釋流動區域内的收集通道内。

   35.如申請專利範圍第34項之方法，另外包含將至少一 部分的第-稀釋流純集於—個或多個位於第—稀釋流動 區域内的收集通道中。 广如申請專利範圍第34項之方法，其中，該流體分散 液是企液，且微粒包含血漿與血球。 37. 如申請專利範圍第36項之方法，其中，血液是從病 人身上取得之尚未處理過的血液。 38. 如申請專利範圍第36項之方法，其中，第一稀釋通 遒内的血液之血球容積比是小於第一流體分散液的血球容 積比。 3 9.如申請專利範圍第36項之方法，其申，第一稀釋通 道中的血球容積比是介於大約〇%與大約3〇%之間。 40. 如申睛專利範圍第36項之方法，其中，第一稀釋通 道中的血球容積比是介於大約〇%與大約2〇%之間。 41. 種用於分離流體分散液中之微粒的方法，該方法 包含以下步驟： 接收一流體分散液流動，且運用Fahraeus效應與 45 200951061 Zweifach-Fung效應產生一第一稀釋流體分散液流動； 運用Fahraeus及Zweifach-Fung效應，移除掉第一稀釋 流體分散液流動内任何殘餘不想要的微粒，以產生一第二 流體分散液流動；以及 收集至少一部分的第二流體分散液流動。 八、圖式： (如次頁） 46