TW201819883A - 流體取樣系統 - Google Patents

Abstract

一種流體取樣系統，用以將一定量之流體傳送至一取樣容器，前述流體取樣系統包括一傳輸管路、一緩衝腔室、一通道、以及一被動閥。前述通道連接前述緩衝腔室以及前述取樣容器，前述被動閥連接前述緩衝腔室以及前述傳輸管路，其中前述被動閥具有比前述傳輸管路更大的流阻，用以阻擋前述傳輸管路內的前述流體進入前述緩衝腔室。當前述取樣容器被施加負壓時，位於前述傳輸管路內的前述流體流過前述被動閥而進入前述緩衝腔室內。

Description

流體取樣系統

本發明是有關於一種流體取樣系統，特別是有關於一種具有被動閥之流體取樣系統。

在目前常見的自動化生物檢測設備中，由特定試劑儲存槽取得定量的目標試劑，再將其傳輸到另一個反應槽，乃是整體檢測過程中相當重要的一環。在傳統的大型檢測機台上，通常係採用機械手臂配合三軸定位平台和取樣器(pipettor)以進行前述取樣程序，然而上述方式至少存在有以下缺點：(1)、設備體積過大，無法應用在體外診斷醫療器材(In Vitro Diagnostic Devices,IVD)市場；(2)、試劑槽與移動液體過程為開放式，極有可能造成汙染而產生偽陽性/陰性。

有鑑於於此，如何發展出體積小、準確性高且成本低廉的生物檢測晶片或其他生物自動化檢測裝置始成為重要課題之一。

本發明之一實施例提供一種流體取樣系統，用以將一定量之流體傳送至一取樣容器，前述流體取樣系統包括一傳輸管路、一緩衝腔室、一通道、以及一被動閥。前述通道連接前述緩衝腔室以及前述取樣容器，前述被動閥連接前述緩衝腔室以及前述傳輸管路，其中前述被動閥具有比前述傳輸管路 更大的流阻，用以阻擋前述傳輸管路內的前述流體進入前述緩衝腔室。

當前述取樣容器被施加負壓時，位於前述傳輸管路內的前述流體流過前述被動閥而進入前述緩衝腔室內，且當前述取樣容器再次被施加負壓時，前述流體由前述緩衝腔室流過前述通道而進入前述取樣容器。

於一實施例中，前述流體取樣系統更包括一流體儲存槽以及一廢液收集槽，前述傳輸管路連接前述流體儲存槽以及前述廢液收集槽，其中前述流體由前述流體儲存槽進入前述傳輸管路，且位於前述傳輸管路中之前述流體經由前述傳輸管路進入前述廢液收集槽。

於一實施例中，當前述廢液收集槽被施加負壓時，前述流體由前述流體儲存槽被吸入前述傳輸管路，且當前述廢液收集槽再次被施加負壓時，位於前述傳輸管路中之前述流體經由前述傳輸管路進入前述廢液收集槽。

於一實施例中，前述流體取樣系統更包括一氣體緩衝槽，連接前述流體儲存槽，其中前述氣體緩衝槽與前述流體儲存槽之間形成有一擋牆，用以防止前述流體儲存槽內之前述流體溢出至前述氣體緩衝槽。

於一實施例中，前述流體儲存槽的高度高於或低於前述傳輸管路的高度。

於一實施例中，前述流體取樣系統更包括一氣體流道，連接前述取樣容器，用以將前述取樣容器內的氣體排出，並於前述取樣容器內形成負壓。

於一實施例中，前述傳輸管路和前述被動閥的底部大致位於同一水平面上。

於一實施例中，前述流體取樣系統更包括複數個相對應之被動閥、緩衝腔室、通道以及取樣容器，當前述些取樣容器被施加負壓時，位於前述傳輸管路內的前述流體分別流過前述些被動閥而進入前述些緩衝腔室內，且當前述些取樣容器再次被施加負壓時，前述流體由前述些緩衝腔室分別流過前述些通道而進入前述些取樣容器。

於一實施例中，前述些取樣容器分別被施加不同之負壓，以分別將不同容積量之前述流體吸入前述些取樣容器內。

於一實施例中，當前述些取樣容器被施加負壓以使前述流體流過前述些通道而進入前述些取樣容器時，前述傳輸管路同時被施加一正壓，以避免前述些緩衝腔室內之前述流體溢出至前述傳輸管路。

為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。

10‧‧‧傳輸管路

101‧‧‧入口端

102‧‧‧出口端

20‧‧‧流體儲存槽

21‧‧‧氣體緩衝槽

201、202、211、301‧‧‧導管

30‧‧‧廢液收集槽

2021、C10、C20、C30‧‧‧氣體流道

C11、C21、C31‧‧‧通道

L‧‧‧液體

P1、P2、P3‧‧‧第一、第二、第三氣體幫浦

R1、R2、R3‧‧‧緩衝腔室

T1、T2、T3‧‧‧取樣容器

V1、V2、V3‧‧‧被動閥

W‧‧‧擋牆

第1A圖表示本發明一實施例之流體取樣系統示意圖。

第1B圖表示第一、第二、第三氣體幫浦P1、P2、P3與第1A圖中的流體取樣系統連接之示意圖。

第1C圖表示被動閥V1、V2、V3阻擋傳輸管路10內的流體流入緩衝腔室R1、R2、R3的局部剖視圖。

第1D圖表示沿第1A圖中A-A線段的局部剖視圖。

第2圖為第1A圖之流體取樣系統於另一視角的示意圖，其中第2圖省略了流體儲存槽20以及廢液收集槽30等元件。

第3~6圖表示流體由傳輸管路10依序進入緩衝腔室R1、R2、R3以及取樣容器T1、T2、T3的示意圖。

茲配合圖式說明本發明之較佳實施例。有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

首先請一併參閱第1A、1B圖，本發明一實施例之流體取樣系統例如可應用於一生物晶片或生物自動化檢測裝置中，其主要係用以將儲存於一流體儲存槽20內的流體透過傳輸管路10傳送到複數個不同的取樣容器T1、T2、T3，使得每個取樣容器T1、T2、T3能夠準確地取得一特定容積之流體樣本，其中來自外部的流體樣本(例如含有血液之有機樣本)可經由導管201預先注入流體儲存槽20內。

如第1A、1B圖所示，前述傳輸管路10之一端係透過導管202而連接到流體儲存槽20的底側，傳輸管路10的另一端則與一廢液收集槽30連接，其中流體儲存槽20的高度可高於或低於傳輸管路10的高度；此外，前述流體儲存槽20更與一氣體緩衝槽21連接，其中氣體緩衝槽21透過導管211連接至一第 一氣體幫浦P1(第1B圖)，廢液收集槽30則透過導管301連接至一第二氣體幫浦P2(第1B圖)。應了解的是，前述第一、第二氣體幫浦P1、P2可用以驅動流體儲存槽20中的所有流體經由導管202而進入到傳輸管路10，並可將取樣後仍殘存在傳輸管路10中的流體抽出至廢液收集槽30。

另一方面，由第1A、1B圖中也可以看出，在傳輸管路10的一側設有複數個被動閥V1、V2、V3(passive valve)，其中複數個緩衝腔室R1、R2、R3分別藉由前述被動閥V1、V2、V3而與傳輸管路10相連接。需特別說明的是，透過在前述傳輸管路10之一側設置被動閥V1、V2、V3，可以確保流體樣本在從儲存槽20被吸入傳輸管路10的過程中，不會進入到緩衝腔室R1、R2、R3內；此外，前述被動閥V1、V2、V3也可配合如第1B圖中的氣體幫浦P3對取樣容器T1、T2、T3施加一負壓，並透過施加負壓的大小/時間以確保傳輸管路10中的流體能透過定量之方式分別注入緩衝腔室R1、R2、R3，接著流體樣本便可進一步地經由通道C11、C21、C31而分別導入不同的取樣容器T1、T2、T3中，以同時完成複數個流體樣本的取樣程序，至於剩下仍殘存在傳輸管路10內的流體則會被傳送到廢液收集槽30中儲存。

接著請參閱第1C圖，於本實施例中所採用的被動閥V1、V2、V3係具有較傳輸管路10更小的截面積，因此可提供比傳輸管路10更大的流阻，藉以阻擋傳輸管路10內的流體流入緩衝腔室R1、R2、R3中。反之，當欲將傳輸管路10內的流體導入緩衝腔室R1、R2、R3時，可透過在緩衝腔室R1、R2、 R3內提供足夠的負壓，使得傳輸管路10中的流體可克服流阻並分別經過被動閥V1、V2、V3而被吸入緩衝腔室R1、R2、R3內。應了解的是，前述傳輸管路10、被動閥V1、V2、V3以及緩衝腔室R1、R2、R3的底部皆大致位於同一水平面上，其中被動閥V1、V2、V3並不需要透過電力或驅動機構加以控制，因此可大幅降低製造成本，同時能有助於達成流體取樣系統的微型化。

請繼續參閱第1B圖，除了前述第一、第二氣體幫浦P1、P2外，於本實施例中更設有第三氣體幫浦P3，其中第三氣體幫浦P3係分別透過氣體流道C10、C20、C30而連接至取樣容器T1、T2、T3中，當欲將緩衝腔室R1、R2、R3內的流體樣本分別導入不同的取樣容器T1、T2、T3時，可透過第三氣體幫浦P3在取樣容器T1、T2、T3中產生一負壓，藉以使緩衝腔室R1、R2、R3內的流體可分別經由通道C11、C21、C31而被吸入取樣容器T1、T2、T3內。

需特別說明的是，由於本實施例中係在前述傳輸管路10和緩衝腔室R1、R2、R3之間分別設置有被動閥V1、V2、V3，因此可利用前述氣體幫浦P3對取樣容器T1、T2、T3施加一負壓，並利用控制前述被施加的負壓大小或時間，以使傳輸管路10中特定容積之流體可分別注入緩衝腔室R1、R2、R3；下方表1即表示當氣體幫浦P3所施加之負壓大小/時間不同時，不同容積之流體可由傳輸管路10而被導入緩衝腔室R1、R2、R3中。

請參閱第1D圖，前述流體儲存槽20和氣體緩衝槽21之間係形成有一擋牆W，其中擋牆W可防止流體儲存槽20內的流體溢出至與其相鄰的氣體緩衝槽21，然而透過形成於擋牆W上方之氣體流道2021仍可使流體儲存槽20和氣體緩衝槽21之間的氣體保持相通。

接著請一併參閱第1A、1B圖以及第2圖，其中為了更清楚地表示流體在整個流體取樣系統中的行進過程，在第2圖中係省略了第1A圖所示的流體儲存槽20以及廢液收集槽30等元件。如第2圖所示，前述傳輸管路10之一入口端101係連接前述流體儲存槽20(於第2圖中省略)，傳輸管路10之一出口端101則連接前述廢液收集槽30(於第2圖中省略)，其中在被動閥V1、V2、V3和通道C11、C21、C31之間的緩衝腔室R1、R2、R3可用以儲存來自傳輸管路10的流體樣本，有關整個流體取樣的詳細過程則詳述於後。

為了方便理解，請一併參閱第1A、1B圖以及參閱第3圖，當欲對進行流體儲存槽20內的流體進行取樣時，首先可利用第二氣體幫浦P2於廢液收集槽30提供一負壓，藉以將流體儲存槽20內的流體從傳輸管路10之入口端101吸入傳輸管路 10內(如第3圖中箭頭方向所示)。應了解的是，由於此時位在傳輸管路10內的流體尚無法克服被動閥V1、V2、V3的流阻，因此流體並不會由傳輸管路10流入緩衝腔室R1、R2、R3中。

接著，如第4圖所示，當欲將傳輸管路10內的流體導入緩衝腔室R1、R2、R3時，可透過第三氣體幫浦P3將取樣容器T1、T2、T3和通道C11、C21、C31內的氣體抽出(如第4圖中箭頭方向所示)以形成負壓，此時傳輸管路10內的流體便可受氣壓影響而順利流過被動閥V1、V2、V3，進而被吸入到緩衝腔室R1、R2、R3內；其中，藉由調整第三氣體幫浦P3的操作壓力跟時間，可有效控制由傳輸管路10進入到緩衝腔室R1、R2、R3的流體容積量，進而可達到定量取樣之目的。於一實施例中，前述取樣容器T1、T2、T3也可以透過氣體流道C10、C20、C30而分別連接至不同的氣體幫浦，如此一來便可分別控制不同的氣體幫浦，以同時抽取不同容積的流體樣本到不同的取樣容器T1、T2、T3內。

再請參閱第5圖，當流體樣本被吸入緩衝腔室R1、R2、R3後，可透過第二氣體幫浦P2施加一負壓(或者可透過第一氣體幫浦P1施加一正壓)，藉以將傳輸管路10內殘餘的流體從其出口端102傳送至廢液收集槽30內(如第5圖中箭頭方向所示)，並使得傳輸管路10被清空。請注意，此時位在緩衝腔室R1、R2、R3內的流體樣本由於受到被動閥V1、V2、V3的阻擋，所以仍然會保持在緩衝腔室R1、R2、R3內而不會流回到傳輸管路10。最後，如第6圖所示，可利用前述第三氣體幫浦P3將取樣容器T1、T2、T3內的氣體經由氣體流道C10、C20、C30 抽出(如第6圖中箭頭方向所示)，藉以在取樣容器T1、T2、T3內形成負壓，並使得原本留置在緩衝腔室R1、R2、R3內的流體樣本可經過通道C11、C21、C31而分別流入到取樣容器T1、T2、T3內，至此完成整個流體取樣程序。

需特別說明的是，為了避免在取樣容器T1、T2、T3內形成負壓時可能造成不同緩衝腔室R1、R2、R3內的流體穿過被動閥V1、V2、V3而經由傳輸管路10溢出到相鄰的緩衝腔室，因此在透過第三氣體幫浦P3將取樣容器T1、T2、T3內的氣體抽出時，可同時利用第一氣體幫浦P1對傳輸管路10提供一正壓，藉此可避免緩衝腔室R1、R2、R3內的流體回流到傳輸管路10中，進而可提升流體取樣時的準確性。

接著請參閱下方表2，由表2中可以看出當預設之目標容積為10uL時，前述流體取樣系統經實際測試9次之後所得到的結果，其中不同的取樣容器T1、T2、T3所得到的實際流體樣本容積量相較於目標容積而言並未產生明顯的誤差。

再請參閱下方表3，由表3中可以看出當預設之目標容積為15uL，且將前述被動閥、緩衝腔室、通道、氣體流道以及取樣容器的數量由3個增加到6個時，前述6個不同的取樣容器所得到之實際流體樣本容積量相較於目標容積而言並未產生明顯的誤差。

綜上所述，本發明提供一種流體取樣系統，其主 要係利用在緩衝腔室以及傳輸管路之間設置被動閥，當取樣容器被施加負壓時，位於傳輸管路內的流體便可流過被動閥而進入到緩衝腔室內；接著，當傳輸管路內的剩餘流體被淨空後，則可再次對取樣容器施加負壓，此時流體可由緩衝腔室流入取樣容器內，以達到精準且定量之流體取樣程序。由於前述被動閥並不需要透過電力或驅動機構加以控制，因此可大幅降低製造成本，同時能有助於達成流體取樣系統的微型化。

另一方面，本發明之流體取樣系統更可視需要而擴充取樣容器的數量，其中透過前述特殊的管道設計配合氣體幫浦(壓力源)的控制順序，可提供單一管道或多管道之流體樣品的定量送樣需求，尤其是針對具有相同結構的不同管道，可透過控制施加負壓的大小或時間以將傳輸管路中不同特定容積的流體分別自不同管道抽出，進而可達成多管道流體樣品的定量取樣功能。由於本發明之流體取樣系統不會產生因傳輸管路前、後端壓力不同而導致取樣容器之間的取樣誤差過大等問題，故相較於傳統的流體取樣裝置系統而言更可大幅提升流體取樣的效率與準確度。

雖然本發明已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項工藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，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。

Claims (10)

1. 一種流體取樣系統，用以將一定量之流體傳送至一取樣容器，該流體取樣系統包括：至少一傳輸管路，用以傳遞該流體；至少一緩衝腔室；至少一通道，連接該緩衝腔室以及該取樣容器；以及至少一被動閥，連接該緩衝腔室以及該傳輸管路，其中該被動閥具有比該傳輸管路更大的流阻，用以阻擋該傳輸管路內的該流體進入該緩衝腔室；當該取樣容器被施加負壓時，位於該傳輸管路內的該流體流過該被動閥而進入該緩衝腔室內，且當該取樣容器再次被施加負壓時，該流體由該緩衝腔室流過該通道而進入該取樣容器。
2. 如申請專利範圍第1項所述之流體取樣系統，其中該流體取樣系統更包括一流體儲存槽以及一廢液收集槽，該傳輸管路連接該流體儲存槽以及該廢液收集槽，其中該流體由該流體儲存槽進入該傳輸管路，且位於該傳輸管路中之該流體經由該傳輸管路進入該廢液收集槽。
3. 如申請專利範圍第2項所述之流體取樣系統，其中當該廢液收集槽被施加負壓時，該流體由該流體儲存槽被吸入該傳輸管路，且當該廢液收集槽再次被施加負壓時，位於該傳輸管路中之該流體經由該傳輸管路進入該廢液收集槽。
4. 如申請專利範圍第2項所述之流體取樣系統，其中該流體取樣系統更包括一氣體緩衝槽，連接該流體儲存槽，其中該 氣體緩衝槽與該流體儲存槽之間形成有一擋牆，用以防止該流體儲存槽內之該流體溢出至該氣體緩衝槽。
5. 如申請專利範圍第2項所述之流體取樣系統，其中該流體儲存槽的高度高於或低於該傳輸管路的高度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之流體取樣系統，其中該流體取樣系統更包括一氣體流道，連接該取樣容器，用以將該取樣容器內的氣體排出，並於該取樣容器內形成負壓。
7. 如申請專利範圍第1項所述之流體取樣系統，其中該傳輸管路和該被動閥的底部大致位於同一水平面上。
8. 如申請專利範圍第1項所述之流體取樣系統，其中該流體取樣系統更包括複數個相對應之被動閥、緩衝腔室、通道以及取樣容器，當該些取樣容器被施加負壓時，位於該傳輸管路內的該流體分別流過該些被動閥而進入該些緩衝腔室內，且當該些取樣容器再次被施加負壓時，該流體由該些緩衝腔室分別流過該些通道而進入該些取樣容器。
9. 如申請專利範圍第8項所述之流體取樣系統，其中該些取樣容器分別被施加不同之負壓，以分別將不同容積量之該流體吸入該些取樣容器內。
10. 如申請專利範圍第8項所述之流體取樣系統，其中當該些取樣容器被施加負壓以使該流體流過該些通道而進入該些取樣容器時，該傳輸管路同時被施加一正壓，以避免該些緩衝腔室內之該流體溢出至該傳輸管路。