TW201111782A - Anesthetic sensing optical microfluidic chip system - Google Patents
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Description
201111782 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係與一微流體系統(microfluidic system)有關, 特別是關於一種麻醉劑感測光學微流體晶片系統(anesthetic sensing optical microfluidic chip system) 0 【先前技術】 近年來,由於麻醉劑於臨床醫學領域中具有非常重要之 地位,因此,和麻醉劑相關的研究數目持續地增加中。舉例 而s ’異丙酌'(2,6-二異丙基苯酌)乃是一種靜脈用的麻醉劑並 且廣泛地被使用於麻醉誘導(induction of anesthesia)、全靜脈 麻醉(total intravenous anesthesia)以及鎮定重症戒護病房的病 患(sedation of intensive care unit patients)等用途中。 為了偵測人體血液中之麻醉劑濃度,通常會使用高性能 的液相層析儀(liquid chromatography)及/或高性能的氣相層析 儀(gas chromatography)。然而,無論是高性能的液相層析儀 或氣相層析儀,其價格均十分昂貴並且不易取得。此外,高 性月&的液相層析儀或氣相層析儀之偵測流程不僅相當耗時且 無法達到及時谓測(real-time detection)之功效,所以對於醫師 及病患而言,傳統上常見的高性能的液相層析儀或氣相層析 儀使用起來並不方便。因此,於臨床上亟需—缝夠方便且 有效地監控血液巾之麻賴濃度的裝置,藉 麻醉劑過量或不足導致各細個之產生。由於 因此,本發明提出-種麻醉劑感測光學微流體晶片系 201111782 統,以解決上述問題。 【發明内容】 攄太麻醉劑感測光學微流體晶片系統。根 體實施例為—種麻醉劑感測光學微流 實施财’該麵親測光學微流體晶片 =包3-生物晶片、一光源及一铺測器。該生物晶片包含
:二::通ΐ及:分子壓印生物感測器。該微通道係設 置於祕板之-第-表面上。該分子壓印生物制器係設置 於該微通翻’該分子壓印生物感_之—表面具有複數個 Μ印位址點。 當包含複數個麻醉劑分子之一樣本被注入該微通道内並 流經該分子壓印生物感·之該表面時,部分的該些麻醉劑 分子會被該些壓印位址點所捕捉。該光源係用以發射出一感 測光至該生物晶片。該偵測器係設置於該基板相對於該第三 表面之一第二表面下方,用以接收通過該分子壓印生物感測 器之該表面上的該些壓印位址點之該感測光,並根據接收到 之該感測光產生一债測結果。 於實際應用中’該麻醉劑係一異丙酚(pr〇p〇f〇1),例如 2,6-二異丙基苯紛(2,6-di-isopropylphenol),並且該分子壓印生 物感測器係以聚合物製成。該表面上之該複數個壓印位址點 係依序透過聚合物結合(combination)、聚合(polymerization)及 排除(extraction)之步驟所形成。 相較於先前技術,根據本發明所提出之具有分子壓印生 201111782 物感測器的麻醉劑感測光學微流體晶片系統具有相 點’例如體積小、靈敏度高、成本低以及反應速度“ 過,麻醉劑感測光學微流體晶片系統,除了能夠達到即 度之功效外’還能嶋麻醉劑濃度的即時_ …果適备地調整目前所使用之麻醉劑的濃度。 此外,由於該麟劑_光學微频“系統所採用之 成本非常低廉而可用完―次即丟#___ q 統壞液相層析儀或氣相層析儀所檢測的 二争二:所產生的父互污染現象。藉此,醫師於臨床上 也控制麻醉劑的濃度,病患的安全性亦可得到 關於本發明之優點與精神可以以 所附圖式得到進一步的瞭解。 …孑述及 【實施方式】 測器學 =:=具!:子壓印生物感 晶片系統’除了可達到即時::醉Ξΐ 目乂 轉料舰度的㈣侧絲適當地調整 ==狀麻醉_紐。藉此,醫師於臨床上能夠更為 到更進-步的保障㈣亦使付病患的安全性能夠得 賴測光學微 Ν 圖 Α係繪示該麻醉劑感 201111782 測光學微流體晶片系統的示意圖。 如圖一 A所示’麻醉劑感測光學微流體晶片系統1包 含光源10、生物晶片12、偵測器14及處理器16。生物晶片 12包含基板120、分子壓印生物感測器122及微通道124。 微通道124係設置於基板12〇之一第一表面上。分子壓印生 物感測器122係設置於微通道124内。偵測器14係設置於 基板120之一第二表面下方,並且該第二表面係相對於該第 一表面。處理器16係耦接至偵測器14。 .於實際應用中,光源1G可以是―雷射二極體(1術 diode);生物晶片12的基板12〇可採用塑膠材料製成;偵測 态14可以是光偵測器;處理器16可以是電腦;分子壓印生 物感測器122可採用聚合物製成;微通道124的形狀可以是 U型。然而,值得注意的是,上述情況僅為具體範例,實際 應用時仍有其他可能性,並不以此為限。 請,照圖-B ’ ® - B麟示操作麻醉_測光學微流 體晶片系統1根據接收到的感測光產生一偵測結果之示意 圖。如圖一 B所示,當包含複數個麻醉劑分子之一樣本被 注入微通道124㈣’該樣本將會流經分子壓印生物感測器 122之一表面。 值得注意的是,分子壓印生物感測器122之該表面具有 複數個壓印位址點,因此,當包含複數個麻醉劑分子之該樣 本流經分子壓印生物_1| 122之絲面時,部分的麻醉劑 ^子將會被位於分子壓印生物感測器122之該表面上的該些 壓印位址點所捕捉。此時,分子壓印生物❹彳器變成一 201111782 待測樣本並且已準備好要進行光偵測之程序。實際上,該麻 醉劑分子可以是異丙酚(pr〇p〇f〇1)分子,例如2,6-二異丙基^ 紛(2,6-di-is〇propylphenol)分子’但不以此為限。 接著,麻醉劑感測光學微流體晶片系統】將會開始偵測 被分子壓印生物感測器122所捕捉之該些麻醉劑分子^麻醉 劑濃度。在麻醉劑感測光學微流體晶片系統丨中,光源1〇將 會發射出-感測光至塑膠的生物晶片12。實際上,由於異丙 酚可以於波長655奈米的感測光下被偵測到,故光源1〇可以 發射出波長655奈米的感測光,但不以此為限。
、如圖一 B所示,光源10所發射出的該感測光將會依序 通過被該些壓印位址點所捕捉之該些麻醉劑分子、分子壓印 ^物感測器122以及基板120。接著,處理器16將會自偵測 器14接收該彳貞測結果並根據該偵測結果產生一即時麻醉劑濃 度為訊。因此,麻醉劑的濃度即可根據處理器16所產生之該 即時麻醉劑濃度資訊進行適當的調整。 A 於實際應用中,偵測器14所產生的偵測結果可與偵測 器14之一量測到的電壓降有關,並且偵測器14之該量測到 的電壓降可與該受到光偵測之樣本的麻醉劑濃度有關。 請參照圖二,圖二係繪示麻醉劑感測光學微流體晶片系 統1中之生物晶片12的基板120上之微通道124的上視圖。 如圖二所示,圖一 A及圖一 B所示之微通道124實際上是 一微偵測腔(detection microchamber),並且該樣本係被注入微 偵測腔124内並於_測腔丨24内進行分子辨識(咖以也 recognition)之程序。此外,另有一個稱之為微參考腔的腔體 201111782 係作為參考之用。 j照H三A ’圖三A鱗示 入至分子壓印生物感測請之前,生物“ 12之^= Ϊ物上的該些壓印位址闕上視®。如圖三A所 的壓印位址點2係位於分子壓印生物感測器122 二二並且每—個齡位址點2係由—個分子21以及 兩個刀子23所共同組成。
^些麻醉劑分子3被注入微通道m並流經位於微通 =八巾之分子壓印生物感測器122的該表面時,該些麻醉 知刀子3中之。卩》的麻醉劑分子3將會分別被該些壓印位址 點2所捕捉住,如圖三6所示。 、請參照圖四A至圖四C,圖四A至圖四c係繪示製 醉劑感測光學微流體晶片系統丨中之生物晶片Ο之步驟 示意圖。如圖四A及圖四B所示,波長365奈米的紫外光 UV係用以照射至未被光罩5所阻擋住之聚合物層4上。 在依序進行完聚合物結合(c〇mbinati〇n)、聚合❻〇lymerizati〇n) 及排除(extraction)等步驟後,該些壓印位址點將會形成於基 板120上之分子壓印生物感測器122的該表面上。然後,分 子壓印生物感測器122及基板120將會與微通道124彼此結 合’即可製造出麻醉劑感測光學微流體晶片系統1中之生物 晶片12。 請參照圖五A ’圖五A係繪示具有不同異丙酚濃度之 麻醉劑樣本的動態量測結果。於該些實驗中,麻醉劑感測 光學微流體晶片系統1係耦接至一電源供應器及一以電腦為 201111782 擷:也_系統,用以即時紀錄 y 圖五A所示,一旦異丙酚的濃度升高,註 光偵測器所量測到之電壓降Δν—亦會隨之升高。 °" 清參照圖五Β,圖五β係緣示當時間為第6〇秒時, 該些麻醉本的量測結果。如圖五Β所示,於某 該光偵測器所量測到的電壓降與異丙酚的 /晨没Lpropofbl之間大致呈現一線性關係。 於實際應財,麻醉_測光學微流m统1可進 了步包含-顯示器(未顯示於圖中)。該顯示器係減至處理 器16’若處理H 16偵測到該樣本之麻醉劑濃度超過一預 設臨界值時,該顯示11將會顯示-警告訊息,藉以提醒主 知,師及時根據該顯示ϋ所顯示之該警告訊息控制異丙ς 的濃度。 练上所述’根據本發明所提出之具有分子壓印生物 器的麻__光學微流體晶片系統具有相t多優點,例如 敏,、成本低以及反應速度快等。透過該麻醉 ^測光,微流^日日片糸統,除了能夠達到即時偵測麻醉劑 濃度之功效外,還能夠根據麻醉劑濃度⑽時_結果適當 地調整目前所使用之麻醉劑的遭度。 此外,由於該麻醉_戦學微越w祕所採用之 生物晶片成本非常低廉而可用完—次即丟棄,故能有效地避 免傳統大養液相層析儀或氣相層析儀所檢測的不同樣本之 間所產生的交互污染現象。藉此,醫師於臨床上能夠更為精 準地控制麟綱濃度,絲的安全性亦可制更進一步的 201111782 保障。 藉由以上較佳具體實施例之詳述, 特徵與精神,而並非以上述所揭露=; 體實補來對本發明之_純_。相反地,其目的是 希望㈣蓋各種改變及具轉性的安排於本發明所欲申請 之專利範圍的範疇内。 201111782 【圖式簡單說明】 意圖 圖- A翁示該麻醉劑感測光學微流體晶片系統的示 接收"f __絲微流體晶料統根據 接收_感測先產生-偵測結果之示意圖。 片流體晶“一晶 圖三A錯#麻_分子尚未脸人至分子 =的之f視圖生物晶片之分子壓印生物感測器上的該些壓印 2所物糊心繼娜卩位址點 曰曰 圖四人至圖四(:係料製造麻醉舰測光學微流體 片糸統中之生物晶片之步驟示意圖。 圖五A騎示具有不同異邮濃度之麻 態量測結果。 W動 圖五B係綠示當時間為第60秒時,該些 的量測結果。 W職本 12 201111782 【主要.元件符號說明】 1 :麻醉劑感測光學微流體晶片系統 10 :光源 12 :生物晶片 14 :偵測器 16 :處理器 120 :基板 122 :分子壓印生物感測器 124 :微通道 3:麻醉劑分子 2 :壓印位址點 21、23 :分子 4 :聚合物層 5 :光罩 △vdrop:電壓降 UV :紫外光 cprapQfcl:異丙酚濃度 13
Claims (1)
- 201111782 七、申請專利範圍: 1、 一種麻醉劑感測光學微流體晶片系統,包含: 一生物晶片,包含: —基板; 一微通道,係設置於該基板之一第一表面上;以及 一分子壓印生物感測器,係設置於該微通道内,該分 子壓印生物感測器之一表面具有複數個壓印位址 點’當包含複數個麻醉劑分子之一樣本被注入該微 通道内並流經該分子壓印生物感測器之該表面時, 部分的該些麻醉劑分子會被該些壓印位址點所捕 捉; 一光源,係用以發射出一感測光至該生物晶片;以及 一偵測器’係設置於該基板相對於該第一表面之一第二 表面下方’用以接收通過該分子壓印生物感測器之該 表面上的該些壓印位址點之該感測光,並根據接收到 之該感測光產生一偵測結果。 2、 如申請專利範圍第1項所述之麻醉劑感測光學微流體晶片系 統,其中該生物晶片之該基板係以塑膠材料製成。 3、 如申請專利範圍第1項所述之麻醉劑感測光學微流體晶片系 統,其中該光源係一雷射二極體。 4、 如申請專利範圍第!項所述之麻醉劑感測光學微流體晶片系 統,其中該偵測器係一光偵測器。 5、 如申請專利範圍第1項所述之麻醉嶋測光學微流體晶片系 統,其中該偵測結果係與該偵測器之一量測電壓降有關,並 201111782 樣本之該麻醉劑的濃度有 且該偵測n之該量测麵降係與該 關。 :申^麻醉劑感測光學微流編系 7、利細第6項所述之麻醉劑感測光學微流體晶片系 該異錢财長為655^之_測光到 =申^利範圍第6項所述之麻醉劑感測光學微流體晶片系 u該異丙紛係一 2,6_二異丙基苯酚。 9、如申請專利範圍帛i項所述之麻醉劑感測光學微流體晶片系 統’其中該分子壓印生物感測器係以聚合物(polymer)製成。 1〇、^申請專利範圍第1項所述之麻醉劑感測光學微流體晶片系j入其中該表面上之該複數個壓印位址點係依序透過聚合物 、、口 口(combination)、聚合(p〇iymerizati〇n)及排除(extracti〇n)之 步驟所形成。 11、 如申請專鄕圍第丨項所叙蘭舰測絲微流體晶片系 統,其中該微通道之形狀為U型。 12、 如申請專利範圍第1項所述之麻賴制光學微流體晶片系 統,進一步包含: 一處理為’係耦接至該偵測器,用以自該偵測器接收該 價測結果並處理該偵測結果以根據該偵測結果產生一 即時麻醉劑濃度資訊。 13、 如申請專利範圍第12項所述之麻醉劑感測光學微流體晶片系 15 201111782 統,其中該麻醉劑濃度係根據該處理器所產生之該即時麻醉 劑濃度資訊進行調整。16
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