TW201424843A - 微管道輸液裝置及其微管道輸液晶片 - Google Patents

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Abstract

一種微管道輸液裝置，係包含：一板體，其一表面設有非連續的一微管道，該微管道區分有不相連接的二流道，該二流道之間形成一壓變區，且該二流道各連通有一輸液口；一彈性膜，貼覆於該板體設有該微管道之表面，且該彈性膜具有對應該壓變區的一形變區，該形變區可相對該壓變區膨脹變形，且該形變區以外形成一貼覆區，該貼覆區則與該板體設有該微管道之表面相密合；及一輸液元件，係與其一輸液口相連通。

Description

微管道輸液裝置及其微管道輸液晶片
本發明係關於一種微管道輸液裝置及其微管道輸液晶片，特別是一種具有單向閥作用之微管道輸液裝置及其微管道輸液晶片。
微流體技術乃是生物晶片製作中的一項重要關鍵，以能藉此準確控制流體於微管道內的流速與流量標準，達到提升生物晶片應用於流體檢測之精確性。
但傳統以閥門啟閉來維繫生物晶片之流體通量時，不僅為此須製作較為繁雜之微幫浦而衍生製程難度，更因閥門長期處於高壓操作下而容易疲勞、損壞，以致其可靠度及使用效率均顯得不彰。且如國立台灣海洋大學機械與機電工程學系之裘常新等人於95年1月所發表「新式微蠕動幫浦之設計製作及操控」論文，其係揭示一種微蠕動幫浦(micro-peristaltic pump)，該微蠕動幫浦係藉PDMS所製成之斜薄膜為閥門，而能在外力施加於該斜薄膜時，致使該斜薄膜產生連續且不對稱之變形，進而推擠流動於微管道內之液體往前順行。惟，前述微蠕動幫浦在斜薄膜變形而推擠液體順行時，卻仍須配合一止流閥，方能藉由該止流閥防止液體在斜薄膜變形回復後產生回流之情形。
甚者，亦有業者會選擇利用具彈性形變特性之PDMS薄膜覆蓋於呈連續之微管道相對二側，並於液體流經該微管道的同時，再施予外力供PDMS薄膜膨脹而阻斷液體於 該微管道內之流通。於此情況下，非但需借助額外動力源方能控制PDMS薄膜作動，而相對衍生能源耗損及成本負擔等問題；況且，以PDMS薄膜設置於該微管道二側時之加工顯然較為繁瑣而具有相當難度，故如前述之傳統微管道輸液裝置並無法為各領域所廣泛應用。
有鑑於此，確實有必要發展一種具單向閥作用之微管道輸液裝置，以解決如上所述之各種問題。
本發明主要目的乃改善上述缺點，以提供一種微管道輸液裝置及其微管道輸液晶片，其係能夠控制流體通量並同時防止流體回流，以維持流體流速與流量之標準者。
本發明次一目的係改善上述習知之缺點，以提供一種具有簡易型態之微管道輸液裝置及其微管道輸液晶片。
為達到前述發明目的，本發明之微管道輸液裝置，包含：一板體，其一表面設有非連續的一微管道，該微管道區分有不相連接的二流道，該二流道之間形成一壓變區，且該二流道各連通有一輸液口；一彈性膜，貼覆於該板體設有該微管道之表面，且該彈性膜具有對應該壓變區的一形變區，該形變區可相對該壓變區膨脹變形，且該形變區以外形成一貼覆區，該貼覆區則與該板體設有該微管道之表面相密合；及一輸液元件，係與其一輸液口相連通。
其中，該微管道自該板體的其一表面凹設於該板體的相對二側端緣之間，且該二流道與其輸液口之間各相接有一液流管道。或者，該微管道自該板體的一側端緣貫穿至 該板體的另一側端緣，且該二輸液口為該微管道於該板體的相對二側端緣所形成之開口。
其中，該二流道各具有一液流端，該二流道之液流端係呈相互對位，該壓變區係形成於該二液流端之間。
其中，該彈性膜係為PDMS薄膜。
其中，該輸液元件為一往復式幫浦，以透過一管路與該微管道的其一流道相互連通。
為達到前述發明目的，本發明另提供一種微管道輸液晶片，係包含：一板體，其一表面設有非連續的一微管道，該微管道區分有不相連接的二流道，該二流道之間形成一壓變區，且該二流道各連通有一輸液口；及一彈性膜，貼覆於該板體設有該微管道之表面，且該彈性膜具有對應該壓變區的一形變區，該形變區可相對該壓變區膨脹變形，且該形變區以外形成一貼覆區，該貼覆區則與該板體設有該微管道之表面相密合。
其中，該微管道自該板體的其一表面凹設於該板體的相對二側端緣之間，且該二流道與其輸液口之間各相接有一液流管道。或者，該微管道自該板體的一側端緣貫穿至該板體的另一側端緣，且該二輸液口為該微管道於該板體的相對二側端緣所形成之開口。
其中，該二流道各具有一液流端，該二流道之液流端係呈相互對位，該壓變區係形成於該二液流端之間。
其中，該彈性膜係為PDMS薄膜。
為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第1圖所示，其係為本發明一較佳實施例，該微管道輸液裝置係包含一板體1、一彈性膜2及一輸液元件3，該彈性膜2覆蓋於該板體1之上，且以該輸液元件3供流體流通於該板體1與該彈性膜2之間。
該板體1可以為壓克力、玻璃或耐化性塑料所製成的一易加工體。該板體1的其一表面設有非連續的一微管道11，該微管道11可以自該板體1的一側端緣貫穿至該板體1的另一側端緣，或者該微管道11亦可如圖面所示僅自該板體1的其一表面(即圖面所示之上表面10)凹設於該板體1的相對二側端緣之間；其中，本實施例之微管道11可以透過壓印、雷射加工等各種方式所製成。
該微管道11係區分有不相連接的二流道11a、11b，該二流道11a、11b之間形成有一壓變區A，且該二流道11a、11b係以該壓變區A相連接而可用以供液體流通。詳如第2圖所示，該二流道11a、11b各具有一液流端111a、111b，該二流道11a、11b之液流端111a、111b係呈相互對位，該壓變區A較佳係形成於該二液流端111a、111b之間。其中，該壓變區A所圈設之範圍乃依實際需求而定，僅以能夠供液體自其一流道11a通入另一流道11b為原則，容不此限制之。另該二流道11a、11b各連通有一輸液口12a、12b，該二輸液口12a、12b可以直接是該微管道11於該板體1的相對二側端緣所形成之開口；或者，如第 1、2圖所示，該二流道11a、11b與其輸液口12a、12b之間還各相接有一液流管道121a、121b，以藉該液流管道121a、121b導入或導出液體。
請續閱第1、2圖所示，該彈性膜2可以是各種具彈性變形特性之軟性薄膜，特別是PDMS薄膜，以藉其表面易接合特性而可與該板體1緊貼。該彈性膜2係以其一表面貼覆於該板體1設有該微管道11之上表面10，且該彈性膜2具有對應該壓變區A的一形變區21，該形變區21可相對該壓變區A膨脹變形；且於該形變區21以外形成一貼覆區22，該貼覆區22係可與該板體1之上表面10密合。其中，基於該形變區21不與該板體1相互貼合之前提下，該彈性膜2與該板體10接合之方式乃可為所屬技術領域中具有通常知識者可知悉，容不在此贅述。
請再閱第1圖所示，該輸液元件3與其一輸液口(即圖面之輸液口12a或輸液口12b)相連通，以藉該輸液元件3致動液體流通於該微管道11的同時隨之改變該壓變區A之壓力，而使該彈性膜2之形變區21得以產生變形。本實施例之輸液元件3可以為一往復式幫浦，以透過一管路31與該微管道11的其一流道11a相互連通；且該輸液元件3亦可為其他致動液體流動之構件，毋需加以限制。
當本發明微管道輸液裝置構裝完成如第3圖所示之態樣，以將該彈性膜3貼合於該板體1上，而僅留有對應該壓變區A之形變區21可供變形時，係可詳參閱第4~6圖所示，以藉該微管道輸液裝置進行液體分流之動作。
如第4圖所示，當該輸液元件3以推進液體流通於其 一流道11a，且持續施予壓力源於該壓變區A時，該彈性膜2便能夠受液體壓力作用而致使其形變區21產生變形，藉此如第5圖所示相對該板體1之壓變區A膨脹凸起，以供液體自其一流道11a流經該壓變區A而進入另一流道11b；反之，當該輸液元件3停止輸液或再次自外部汲取液體時，該壓變區A則不再受壓力推進，進而致使該彈性膜2之形變區21回復平坦並重新貼覆於該壓變區A，以阻斷圖面左側流道11b內之液體回流於圖面右側流道11a內，藉此由該彈性膜2作為單向閥而防止液體回流並能更較有效率地控制液體流通於該微管道11之通量。
綜上所述，本發明微管道輸液裝置的主要特徵在於：藉由該彈性膜2貼合於該板體1上，並以其形變區21可對應該壓變區A彈性變形，遂能致使該彈性膜2可以在相對壓力變化下隨之改變該形變區21之型態，以迫使該微管道11的二流道11a、11b可在該彈性膜2之形變區21相對膨脹時呈相連通，反之則受阻斷。如此，以該彈性膜2為單向閥之作用係能架構出具簡易型態之微管道輸液裝置及其微管道輸液晶片，以在控制液體通量的同時亦能有效防止液體回流，進而達到維持流體流速與流量標準之功效。
雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
〔本發明〕
1‧‧‧板體
10‧‧‧上表面
11‧‧‧微管道
11a、11b‧‧‧流道
111a、111b‧‧‧注液端
12a、12b‧‧‧輸液口
121a、121b‧‧‧液流管道
2‧‧‧彈性膜
21‧‧‧形變區
22‧‧‧貼覆區
3‧‧‧輸液元件
31‧‧‧管路
A‧‧‧壓變區
第1圖：本發明微管道輸液裝置之立體分解圖。
第2圖：本發明微管道輸液裝置之組合上視圖。
第3圖：本發明沿第2圖3-3方向之組合剖視圖。
第4圖：本發明微管道輸液裝置之作動示意圖一。
第5圖：本發明微管道輸液裝置之作動示意圖二。
第6圖：本發明微管道輸液裝置之作動示意圖三。
1‧‧‧板體
10‧‧‧上表面
11‧‧‧微管道
11a、11b‧‧‧流道
111a、111b‧‧‧注液端
12a、12b‧‧‧輸液口
121a、121b‧‧‧液流管道
2‧‧‧彈性膜
21‧‧‧形變區
22‧‧‧貼覆區
3‧‧‧輸液元件
31‧‧‧管路
A‧‧‧壓變區

Claims (11)

  1. 一種微管道輸液裝置，係包含：一板體，其一表面設有非連續的一微管道，該微管道區分有不相連接的二流道，該二流道之間形成一壓變區，且該二流道各連通有一輸液口；一彈性膜，貼覆於該板體設有該微管道之表面，且該彈性膜具有對應該壓變區的一形變區，，該形變區以外形成一貼覆區，該貼覆區則與該板體設有該微管道之表面相貼合；及一輸液元件，係與其一輸液口相連通。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之微管道輸液裝置，其中，該微管道自該板體的其一表面凹設於該板體的相對二側端緣之間，且該二流道與其輸液口之間各相接有一液流管道。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之微管道輸液裝置，其中，該微管道自該板體的一側端緣貫穿至該板體的另一側端緣，且該二輸液口為該微管道於該板體的相對二側端緣所形成之開口。
  4. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之微管道輸液裝置，其中，該二流道各具有一液流端，該二流道之液流端係呈相互對位，該壓變區係形成於該二液流端之間。
  5. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之微管道輸液裝置，其中，該彈性膜係為PDMS薄膜。
  6. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之微管道輸液裝置， 其中，該輸液元件為一往復式幫浦，以透過一管路與該微管道的其一流道相互連通。
  7. 一種微管道輸液晶片，係包含：一板體，其一表面設有非連續的一微管道，該微管道區分有不相連接的二流道，該二流道之間形成一壓變區，且該二流道各連通有一輸液口；及一彈性膜，貼覆於該板體設有該微管道之表面，且該彈性膜具有對應該壓變區的一形變區，該形變區可相對該壓變區膨脹變形，且該形變區以外形成一貼覆區，該貼覆區則與該板體設有該微管道之表面相密合。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之微管道輸液晶片，其中，該微管道自該板體的其一表面凹設於該板體的相對二側端緣之間，且該二流道與其輸液口之間各相接有一液流管道。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之微管道輸液晶片，其中，該微管道自該板體的一側端緣貫穿至該板體的另一側端緣，且該二輸液口為該微管道於該板體的相對二側端緣所形成之開口。
  10. 如申請專利範圍第7、8或9項所述之微管道輸液晶片，其中，該二流道各具有一液流端，該二流道之液流端係呈相互對位，該壓變區係形成於該二液流端之間。
  11. 如申請專利範圍第7、8或9項所述之微管道輸液晶片，其中，該彈性膜係為PDMS薄膜。
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