TW202317986A - 生物晶片檢測裝置及其檢測方法 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種生物晶片檢測裝置及其檢測方法，檢測裝置包括導流層，與基材疊設形成之本體，基材於所謂之一對電極的局部有反應區，而反應區塗覆有可供檢測標的結合的受體；導流層具有與反應區同位設置之開孔，受體於開孔處外露於該本體，導流層和基材間具有一微流道；檢測方法包括滴樣、清洗及檢測之步驟，係將樣本液從開孔直接滴於反應區而和受體進行反應，在反應時間後於反應區再滴清洗液加入樣本液，而經毛細作用滲入該微流道並排出，接著在反應區滴入檢測液以進行樣本檢測，能夠在無需外力之驅動下完成樣本檢測，且有效提昇檢測效率。

Description

生物晶片檢測裝置及其檢測方法

本發明係提供一種檢測裝置，尤指一種生物晶片檢測裝置及其檢測方法。

一種習知的生物晶片檢測裝置，其在反應區塗覆有可供檢測標的結合的受體，所述反應區為設置在檢測裝置中而不外露，檢測時由操作者從生物之體液(例如血液)中取適量的樣本滴在反應區的入口處，再經由外部動力裝置而透過例如氣體加壓而將樣本推向反應區，讓樣本液接觸所述受體而透過反應後進行檢測，進而獲得分析結果。然而，透過外部動力裝置對樣本進行加壓的方式，樣本在受有壓力下容易被破壞，進而導致所獲得之分析結果不準確。

另一種習知的生物晶片檢測裝置，同樣是將樣本液滴在反應區的入口處，藉由毛細作用將樣本液引流至所述反應區中，在接觸所述受體後進行檢測，以獲得所述分析結果。然而，所述樣本液被引流至所述反應區的過程需要時間，待樣本液被引流至所述反應區後才開始所述反應，如此會造成檢測時間的拖延，導致檢測效率難以有效提昇。

發明人遂竭其心智悉心研究，進而研發出一種生物晶片檢測裝置及其檢測方法，以期達到在無需外力驅動下，能夠有效率地完成樣本檢測。

為達成上述目的，本發明提供一種生物晶片檢測裝置，其包括一本體，該本體包含一基材以及一導流層，該基材設有一對電極，且於該對電極的局部有一反應區，該反應區塗覆一可供檢測標的結合的受體；該導流層與該基材疊設，該導流層具有一與該反應區同位設置之開孔，該受體於該開孔處外露於該本體，讓一樣本液能夠直接滴在該反應區而和該受體進行反應，且該導流層和該基材間具有一連通該反應區之微流道，反應後之所述樣本液加入一清洗液後滲入該微流道而排出。

較佳地，該導流層包括一具毛細作用之親水層和一不吸水之疏水層，該疏水層位於該基材和該親水層之間，該開孔穿透該親水層和該疏水層而直通該反應區，該疏水層有裸空而在該基材和該親水層之間形成該微流道。

較佳地，該開孔呈六邊形而具有一等寬之反應段和一呈漸縮狀之緩衝段，該緩衝段具有一寬端和一窄端，該寬端延續於該反應段的一端，而該窄端相通於該疏水層之所述裸空處而連通該微流道。

較佳地，進一步包括一吸附件，該親水層在該微流道遠離該反應區的一端具有一排水口，該吸附件於該排水口處設在該親水層上。

較佳地，進一步包括一殼件，該本體和該吸附件被該殼件包覆而定位，該殼件具有一視窗經該開孔而在該受體上方直通該反應區，且該殼件在該排水口的一側具有一氣孔，該排水口在該殼件中與該氣孔相通。

為達成上述目的，本發明提供一種生物晶片檢測裝置之檢測方法，其包括滴樣、清洗以及檢測之步驟，在滴樣之步驟中，將所述樣本液從該開孔直接滴於該反應區，而和該受體進行一反應時間之反應；在清洗之步驟中，係經該反應時間後，於該反應區再滴入所述清洗液於所述樣本液而大於該反應區之可容納體積，讓所述樣本液和清洗液經毛細作用滲入該微流道並排出；在檢測之步驟中：經該清洗步驟後，在該反應區再滴入一檢測液，以進行樣本檢測。

較佳地，在該滴樣之步驟中，所述樣本液係以10~15微升之體積於該反應區進行反應，該反應時間為1~5分鐘。

較佳地，在該清洗之步驟，係先滴第一滴清洗液於該反應區中清洗所述樣本液，且讓所述樣本液和清洗液滲入該微流道以進行第一次清洗，再滴第二滴清洗液於該反應區再清洗所述樣本液，且讓所述樣本液和清洗液再滲入該微流道以進行第二次清洗。

較佳地，在該檢測之步驟，係先滴第一滴檢測液於該反應區，且讓所述殘留清洗液和檢測液經毛細作用滲入該微流道後，再滴第二滴檢測液於該反應區，所述第二滴檢測液停留於該反應區以進行所述樣本檢測。

為達成上述目的，本發明提供另一種生物晶片檢測裝置之檢測方法，其包括滴樣、清洗以及檢測之步驟，在滴樣之步驟中，將所述樣本液從該開孔直接滴於該反應區，而和該受體進行一反應時間之反應；在清洗之步驟中，係經該反應時間後，於該反應區再滴入所述清洗液於所述樣本液而大於該反應區之可容納體積，讓所述樣本液和清洗液經毛細作用滲入該微流道並排出；在檢測之步驟中：經該清洗步驟後，在該反應區滴入一檢測液，以進行樣本檢測；其中，流經該微流道之所述樣本液和清洗液或所述檢測液，被該吸附件快速吸收而排出該微流道。

為達成上述目的，本發明提供另一種生物晶片檢測裝置之檢測方法，其包括滴樣、清洗以及檢測之步驟，在滴樣之步驟中，將所述樣本液從該開孔直接滴於該反應區，而和該受體進行一反應時間之反應；在清洗之步驟中，係經該反應時間後，於該反應區再滴入所述清洗液於所述樣本液而大於該反應區之可容納體積，讓所述樣本液和清洗液經毛細作用滲入該微流道並排出；在檢測之步驟中：經該清洗步驟後，在該反應區滴入一檢測液，以進行樣本檢測；其中，調節該氣孔之孔徑大小，以控制所述樣本液和清洗液或所述檢測液排出該微流道之流速。

藉此，本發明之生物晶片檢測裝置及其檢測方法，是讓樣本液直接滴在反應區，而和受體先進行反應，待反應後，所述樣本液和清洗液或所述檢測液再滲入微流道而排出，除了可在無需外力之驅動下完成檢測外，並可透過樣本液滴入反應區時直接和受體先進行反應，而可相對縮短檢測時間，藉此達到有效提昇檢測效率之功效。

為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後：

請參考圖1至圖8D所示，本發明係提供一種生物晶片檢測裝置100及其檢測方法200。所述生物晶片檢測裝置100，如圖1至圖6所示，其包括一本體10包含一基材20以及一導流層30，且於一實施例中進一步包括一吸附件40和一殼件50，其中：

所述基材20，其設有一對電極21，且於該對電極21的局部有一反應區22，反應區22塗覆一可供檢測標的結合的受體23，此述受體23之檢測標的可以是抗體、抗原、核酸或小分子，但不以此為限。

所述導流層30，其與基材20疊設而構成本體10。導流層30具有一開孔31，此開孔31與反應區22為同位(on-site)設置，受體23於開孔31處外露於本體10，讓一樣本液S能夠直接滴在反應區22而和受體23進行反應(如圖8A所示)。所述導流層30，其和基材20間具有一微流道11，此微流道11連通反應區22。所述樣本液S例如血液，但本發明不以此為限。

如圖2至圖4所示，本實施例之導流層30包括一親水層32和一疏水層33，其中疏水層33是位於基材20和親水層32之間，親水層32具毛細作用而可吸水，疏水層33則不吸水，開孔31穿透親水層32和疏水層33而直通反應區22，而疏水層33有裸空而在基材20和親水層32之間形成微流道11。

如圖3所示，本實施例之親水層32具有一第一穿孔321，且親水層32在微流道11遠離反應區22的一端具有一排水口322，而疏水層33具有一第二穿孔331，以第一穿孔321和第二穿孔331重合而形成開孔31；另疏水層33具有一第三穿孔332形成所述裸空，第二穿孔331和排水口322相通於第三穿孔332兩端。

如圖4所示，開孔31呈六邊形，其具有一反應段311和一緩衝段312，反應段311為等寬，而緩衝段312呈漸縮狀。其中，緩衝段312具有一寬端312a和一窄端312b，寬端312a延續於反應段311的一端，而窄端312b相通於疏水層33之第三穿孔332而連通微流道11。本實施例之受體23位於反應段311，另以緩衝段312之設置而具有緩衝和流速調節的作用。所述開孔31呈六邊形僅為一種實施例，本發明並不以此為限。藉由開孔31呈六邊形且直通反應區22，此時親水層32在開孔31中不生毛細作用，且樣本液S被開孔31之六邊形構造所阻隔，讓樣本液S及清洗液W或檢測液T滴在反應區22時不會外溢。

如圖5至圖6所示，本體10和吸附件40被殼件50包覆而定位，殼件50具有一視窗51經開孔31而在受體23上方直通反應區22，且殼件50在排水口322的一側具有一氣孔52，排水口322在殼件50中與氣孔52相通。較佳地，吸附件40於排水口322處設在親水層32上。

如圖5至圖6所示，殼件50對應吸附件40具有一固定部53，以此固定部53壓制吸附件40於排水口322上，使吸附件40定位而不會任意位移。固定部53於本實施例中，為二個凸起於殼件50上的肋，惟固定部53於本發明不以前述為肋之實施例為限，例如固定部53也可以是一個或三個以上的肋，肋的形狀包括但不限於直線形，例如點狀或片狀。易言之，凡能達成所述壓制吸附件40於排水口322上之功能者，皆屬本發明之固定部53所欲保護之範疇；另殼件50對應本體10具有一插槽54供本體10插設，而使反應區22位於視窗51之中，且殼件50於插槽54具有一肋部55，於插槽54之本體10被肋部55壓制定位。另殼件50於本實施例係由兩半殼部56對合組成。

如圖7所示，所述檢測方法200，包括滴樣201、清洗202以及檢測203之步驟，其中：

在滴樣201之步驟中，樣本液S從開孔31直接滴於反應區22(如圖8A所示)，而和受體23進行一反應時間之反應。較佳地，樣本液S係以10~15微升之體積於反應區22進行反應，該反應時間為1~5分鐘。本發明所述受體23，可包括但不限於免疫球蛋白、核酸探針、化學分子或功能性蛋白；本發明所述樣本液中為包含可結合於所述受體之檢測標的。於一實施例中，受體23為IgG抗體或IgM抗體，樣本液S中包含的檢測標的為可與所述IgG抗體或IgM抗體特定結合之病毒或微生物類型者。

於一實施例中，受體23為免疫球蛋白，於此更指為抗新冠病毒受體結合區位蛋白的抗體(anti-COVID-19 RBD antibody)，其濃度為1-10 ug/mL(微克/毫升)；而樣本液S中包含的檢測標的，於本實施例為口水或鼻粘液中所含有之新冠病毒受體結合區位蛋白(COVID-19 RBD)，其可偵測範圍為1~1000 pg/mL (皮克/毫升)。

在清洗202之步驟中，係經該反應時間後，於反應區22再滴入清洗液W於樣本液S而大於反應區22之可容納體積，讓樣本液S和清洗液W經毛細作用滲入微流道11並排出，此述毛細作用於本實施例係親水層32提供。較佳地，本實施例在清洗202之步驟中(如圖8B所示)，先滴第一滴為35微升之清洗液W於反應區22中對樣本液S進行清洗，以移除留在樣本液S中的非與受體23特異性結合的物質，且讓樣本液S和清洗液W滲入微流道11以完成第一次清洗，接著再滴第二滴為35微升之清洗液於反應區22再對樣本液S進行清洗，再次移除留在樣本液S中的非與受體23特異性結合的物質，且讓樣本液S和清洗液W再滲入微流道11以完成第二次清洗，藉此讓反應區22不會因樣本液S中殘留非特異性結合的物質而影響檢測結果。

在檢測203之步驟中，為經清洗202步驟後，在反應區22滴入一檢測液T，以進行樣本檢測。較佳地，本實施例在檢測203之步驟中，係先滴第一滴為35微升檢測液T於反應區22，且讓檢測液T經毛細作用滲入微流道11後(如圖8B所示)，再滴第二滴檢測液於反應區22，第二滴檢測液T停留於反應區22(如圖8C所示)，以對反應後之受體23透過電化學反應進行所述樣本檢測。

上述樣本液S和清洗液W在清洗202之步驟中經毛細作用滲入微流道11，以及檢測液T在檢測203之步驟中經毛細作用滲入微流道11，於本實施例皆是在充滿微流道11，且從排水口322排出時被吸附件40快速吸收，而使清洗202之步驟中之樣本液S和清洗液W，或是在檢測203之步驟中的檢測液T，可以加速排出微流道11。所述吸附件40之設置僅為較佳實施例，本發明並不以此為限，意即流經微流道11之樣本液S和清洗液W或檢測液T，在充滿微流道11也可以是從排水口322自然排出，差異在於樣本液S和清洗液W或檢測液T在有吸附件40時能被快速吸收而加速排出微流道11。

於一實施例中，調節氣孔52之孔徑大小，以控制樣本液S和清洗液W或檢測液T排出微流道11之流速。如圖8A至圖8C所示，當殼體50之氣孔52較大時，因可提供之排氣量較多，故樣本液S和清洗液W或檢測液T排出微流道11之速度較快；另如圖8D所示，當殼體50之氣孔52較小時，因可提供之排氣量較少，故樣本液S和清洗液W或檢測液T排出微流道11之速度較慢。此述氣孔52之孔徑大小的控制，是依樣本液S和清洗液W或檢測液T排出微流道11之速度需求而定，而本實施例之氣孔52於殼體50為固定孔徑，透過殼體50的更換以調節氣孔52之孔徑大小，但本發明並不以此為限，例如於殼體50設置流量閥(圖中未示)，氣孔52形成在所述流量閥中，且孔徑大小可而由所述流量閥調節，同樣可控制樣本液S和清洗液W或檢測液T排出微流道11之流速。

由上述之說明不難發現本發明之特點，在於：

1.本發明之生物晶片檢測裝置100及其檢測方法200，在於樣本液S能夠直接滴在反應區22，而讓樣本液S和受體23先進行反應後，樣本液S和清洗液W再滲入微流道11而排出，相較習知檢測裝置是以毛細作用先將樣本液引流至反應區後再進行反應者，本發明除了可在無需外力之驅動下完成樣本檢測外，並可透過樣本液S滴入反應區22時直接和受體23先進行反應，以避免樣本液須引流至反應區所造成檢測時間的拖延，使檢測時間相對縮短，藉此達到有效提昇檢測效率之功效。

2. 藉由開孔31呈六邊形，且開孔31直通於反應區22，故親水層32於開孔31中不生毛細作用，六邊形構造之開孔31可對樣本液S形成阻隔作用，讓樣本液S及清洗液W或檢測液T滴在反應區22時不會有外溢的情形發生，藉此讓檢測過程順暢而有助於檢測效率的再提昇。

3.藉由吸附件40之設置，當樣本液S和清洗液W或檢測液T在排出微流道11時被吸附件40時快速吸收，相較於自然排出可達到加速之作用，而有助於檢測效率的再提昇。

本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

100:生物晶片檢測裝置 10:本體 11:微流道 20:基材 21:電極 22:反應區 23:受體 30:導流層 31:開孔 311:反應段 312:緩衝段 312a:寬端 312b:窄端 32:親水層 321:第一穿孔 322:排水口 33:疏水層 331:第二穿孔 332:第三穿孔 40:吸附件 50:殼件 51:視窗 52:氣孔 53:固定部 54:插槽 55:肋部 56:半殼部 S:樣本液 W:清洗液 T:檢測液 200:檢測方法 201:滴樣 202:清洗 203:檢測

圖1為本發明實施例之生物晶片檢測裝置之立體外觀示意圖。 圖2為本發明實施例之本體之立體外觀示意圖。 圖3為本發明實施例之本體之分解示意圖。 圖4為本發明實施例之本體之俯視分解示意圖。 圖5為本發明實施例之殼件之分解示意圖。 圖6為本發明實施例之生物晶片檢測裝置之局部剖視示意圖。 圖7為本發明實施例之檢測方法之流程方塊圖。 圖8A為本發明實施例之生物晶片檢測裝置在反應區直接滴入樣本液之示意圖。 圖8B為延續圖8A而在反應時間後於反應區再滴入清洗液至滲入微流道而排出之示意圖。 圖8C為延續圖8B而在清洗之步驟後於反應區第二次滴入檢測液而進行樣本檢測之示意圖。 圖8D為本發明實施例之生物晶片檢測裝置將殼件調節為縮小氣孔之示意圖。

100:生物晶片檢測裝置

10:本體

23:受體

31:開孔

50:殼件

51:視窗

52:氣孔

Claims (18)

1. 一種生物晶片檢測裝置，其包括一本體，該本體包含： 一基材，其設有一對電極，且於該對電極的局部有一反應區，該反應區塗覆一可供檢測標的結合的受體；以及 一導流層，其與該基材疊設，該導流層具有一與該反應區同位設置之開孔，該受體於該開孔處外露於該本體，讓一樣本液能夠直接滴在該反應區而和該受體進行反應，且該導流層和該基材間具有一連通該反應區之微流道，反應後之所述樣本液加入一清洗液後滲入該微流道而排出。
2. 如請求項1所述之生物晶片檢測裝置，其中，該導流層包括一具毛細作用之親水層和一不吸水之疏水層，該疏水層位於該基材和該親水層之間，該開孔穿透該親水層和該疏水層而直通該反應區，該疏水層有裸空而在該基材和該親水層之間形成該微流道。
3. 如請求項2所述之生物晶片檢測裝置，其中，該開孔呈六邊形而具有一等寬之反應段和一呈漸縮狀之緩衝段，該緩衝段具有一寬端和一窄端，該寬端延續於該反應段的一端，而該窄端相通於該疏水層之所述裸空處而連通該微流道。
4. 如請求項2所述之生物晶片檢測裝置，進一步包括一吸附件，該親水層在該微流道遠離該反應區的一端具有一排水口，該吸附件於該排水口處設在該親水層上。
5. 如請求項4所述之生物晶片檢測裝置，進一步包括一殼件，該本體和該吸附件被該殼件包覆而定位，該殼件具有一視窗經該開孔而在該受體上方直通該反應區，且該殼件在該排水口的一側具有一氣孔，該排水口在該殼件中與該氣孔相通。
6. 如請求項1所述之生物晶片檢測裝置，其中，該受體選自免疫球蛋白、核酸探針、化學分子或功能性蛋白。
7. 一種如請求項1至3中任一項所述之生物晶片檢測裝置之檢測方法，其包括以下步驟： 滴樣：將所述樣本液從該開孔直接滴於該反應區，而和該受體進行一反應時間之反應； 清洗：經該反應時間後，於該反應區再滴入所述清洗液於所述樣本液而大於該反應區之可容納體積，讓所述樣本液和清洗液經毛細作用滲入該微流道並排出；以及 檢測：經該清洗步驟後，在該反應區滴入一檢測液，以進行樣本檢測。
8. 如請求項7所述之檢測方法，其中，在該滴樣之步驟中，所述樣本液係以10~15微升之體積於該反應區進行反應，該反應時間為1~5分鐘。
9. 如請求項8所述之檢測方法，其中，在該清洗之步驟，係先滴第一滴所述清洗液於該反應區中清洗所述樣本液，且讓所述樣本液和清洗液滲入該微流道以完成第一次清洗，再滴第二滴所述清洗液於該反應區再清洗所述樣本液，且讓所述樣本液和清洗液再滲入該微流道以完成第二次清洗。
10. 如請求項8所述之檢測方法，其中，在該檢測之步驟，係先滴第一滴所述檢測液於該反應區，且讓所述殘留清洗液和檢測液經毛細作用滲入該微流道後，再滴第二滴所述檢測液於該反應區，所述第二滴檢測液停留於該反應區以進行所述樣本檢測。
11. 一種如請求項4所述之生物晶片檢測裝置之檢測方法，其包括以下步驟： 滴樣：將所述樣本液從該開孔直接滴於該反應區，而和該受體進行一反應時間之反應； 清洗：經該反應時間後，於該反應區再滴入所述清洗液於所述樣本液而大於該反應區之可容納體積，讓所述樣本液和清洗液滲入該微流道；以及 檢測：經該清洗步驟後，在該反應區滴入一檢測液，以進行樣本檢測； 其中，流經該微流道之所述樣本液和清洗液或所述檢測液被該吸附件快速吸收而排出該微流道。
12. 如請求項11所述之檢測方法，其中，在該滴樣之步驟中，所述樣本液係以10~15微升之體積於該反應區進行反應，該反應時間為1~5分鐘。
13. 如請求項12所述之檢測方法，其中，在該清洗之步驟，係先滴第一滴所述清洗液於該反應區中清洗所述樣本液，且讓所述樣本液和清洗液滲入該微流道以完成第一次清洗，再滴第二滴所述清洗液於該反應區再清洗所述樣本液，且讓所述樣本液和清洗液再滲入該微流道以完成第二次清洗。
14. 如請求項12所述之檢測方法，其中，在該檢測之步驟，係先滴第一滴所述檢測液於該反應區，且讓所述殘留清洗液和檢測液經毛細作用滲入該微流道後，再滴第二滴所述檢測液於該反應區，所述第二滴檢測液停留於該反應區以進行所述樣本檢測。
15. 一種如請求項5所述之生物晶片檢測裝置之檢測方法，其包括以下步驟： 滴樣：將所述樣本液從該開孔直接滴於該反應區，而和該受體進行一反應時間之反應； 清洗：經該反應時間後，於該反應區再滴入所述清洗液於所述樣本液而大於該反應區之可容納體積，讓所述樣本液和清洗液滲入該微流道；以及 檢測：經該清洗步驟後，在該反應區滴入一檢測液，以進行樣本檢測； 其中，調節該氣孔之孔徑大小，以控制所述樣本液和清洗液或所述檢測液排出該微流道之流速。
16. 如請求項15所述之檢測方法，其中，在該滴樣之步驟中，所述樣本液係以10~15微升之體積於該反應區進行反應，該反應時間為1~5分鐘。
17. 如請求項16所述之檢測方法，其中，在該清洗之步驟，係先滴第一滴所述清洗液於該反應區中清洗所述樣本液，且讓所述樣本液和清洗液滲入該微流道以完成第一次清洗，再滴第二滴所述清洗液於該反應區再清洗所述樣本液，且讓所述樣本液和清洗液再滲入該微流道以完成第二次清洗。
18. 如請求項16所述之檢測方法，其中，在該檢測之步驟，係先滴第一滴所述檢測液於該反應區，且讓所述殘留清洗液和檢測液經毛細作用滲入該微流道後，再滴第二滴所述檢測液於該反應區，所述第二滴檢測液停留於該反應區以進行所述樣本檢測。

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