TW394843B - Electropipettor and compensation means for electrophoretic bias - Google Patents

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經濟部中央標準局員工消費合作社印製 .A 7 _^_B7____ 五、發明説明（1 ) 詳細說明 本申請是1996年12月6日所提出之序號爲08/760,446 之美國專利申請之延續部份，而後者又係1996年6月28日 所提出之序號爲08/671,986之美國專利申請之延續部份’ 在此，這些專利申請之全部內容皆納入本文參考以求完 整。 用於獲得化學與生化資訊之微流體系統之製造及使用 是愈來愈受到重視。而通常與半導體電子工業相關之一些 技術，譬如光蝕刻，濕式化學蝕刻等皆被用於製作這些微 流體系統。名詞"微流體"係指其通道與腔室通常是以微米 或次微米大小（譬如至少一橫截面大小爲0.1微米至約爲 500微米之範圍）製作之系統或裝置。Manz等人發表於 Trends in Anal. Chem.(1990) 10(5): 144-149以及Manz 等人發表於AvD. in chromatog.(1993) 33: 1-66之文章 係早期討論到以平面晶片技術製作微流體系統之論著，文 中述及以矽與玻璃基體製作這類流體裝置且特別是微細管 裝置之過程。 微流體系統之應用是極爲廣泛的。譬如，1996年2月15 日發表之國際專利申請WO 96/04547中即說明微流體系統 在毛細管電泳法，液相色譜法，流動注入分析，以及化學 反應與合成之使用。1996年6月28日所提出之序號爲 08/671，987之美國專利申請（已列入本文參考）中則揭示微 流體系統在快速分析多種化合物對化學系統及特別是生化 系統之影響方面之廣泛應用。”生化系統”通常是指一般在 活體內所發現之分子之化學反應。這些反應包括所有發生 '本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' —Γ'私衣 I —訂 I I I I '線 -N\... . (讀先閱讀背面之注意事續再填寫本頁) 五、 發明説明（2 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 在生命系統中包含酵素催化，結合，發出信號及其它反應 等之分解代謝及合成代謝反應。至於所關注之生化系統則 包括譬如，受體配位交互作用，酵素基體交互作用，細胞 信號通道，包含用於生物利用率篩選之模型隔膜系統（誓 如，細胞或薄膜部份）等之輸運反應，以及多種其它一般 系統。 多種輸送這些微流體系統或裝置內流體（譬如，試樣， 被測物，緩衝液及試劑）及其流向之方法曾被提出。其中 一種方法是利用微組合裝置內之機械式微幫浦與閥來移動 該裝置內之流體。可參考已發表之序號爲2 248 891之英 國專利申請（10/18/90)，序號爲568 902之歐洲專利申請 (5/2/92)，序號爲5,271，724(8/21/91)，277,556(7/3/91) 之美國專利。亦可參考序號爲5,171,132屬Miyazaki等人 之美國專利（12/21/90)。另一種方法是藉由聲流效果以聲 能移動裝置內之流體試樣。此可參考已發表之序號爲 94/05414龎Northrup與White之PCT申請。而一種直接方法 則是施加外部壓力以移動裝置內之流體。譬如，可參考序 號爲5,304,487屬Wi ldiiig等人之美國專利中之說明》 而另一種方法是使用電場以使流體物質流過微流體系 統之通道。譬如，可參考已發表之序號爲376 611(12/30/88 )屬Kovacs之歐洲專利申請，由Harrison等人發表於Anal. Chem.( 1992) 64: 1926-1932之文章以及Manz等人發表 J.Chromatog(1992) 593 : 253-258 之文章，以及序號爲 5，126,022屬Soane之美國專利。電動力具有直接控制快速 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） 請 先 閱 讀 背 面 意 事 ύ{裝 頁 訂 線 -5-

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 發明説明（3 ) 反應以及簡單等優點。不過，它仍有一些缺點。爲得到最 大效率，所輸送之對象物質最好是儘量靠在一起。然而， 這些物質在輸送時不得與其它輸送物質彼此相互污染。此 外，在微流體系統某一位置之某狀態之物質，被移動至微 流體系統另一位置後，須保持相同狀態。這些條件可使化 合物之測試，分析與反應依需要隨時隨地被控制。 在物質爲電動力移動之微流體系統，在對象物質區以 及分隔這些對象物質區之區域中之帶電分子與離子會受到 不同電場作用力而使流體流動。 不過，在施加這些電場時，對象物質內之不同帶電物 種會展現不同的電泳流動性，亦即，帶正電物種之移動率 與帶負電物種之移動率不同。以往，將受到電場作用之試 樣內之不同物種分開是不被視爲一個問題的，但事實上譬 如在毛細管電泳中卻是期望之結果。不過，當需要簡單之 流體輸送時*這些不同的移動性會使對象物質產生非預期 之改變或是"電泳偏壓"》 在未有避免相互污染之考量與措施下，微流體系統必 須將對象物質分隔較開，或是，在最壞情況，一次一個地 使對象物質流過系統。在任一種情況’微流體系統之效率 均會顯著下降。此外，若在輸送時無法保持所輸送物質之 狀態，許多需要物質到達某一位置不會改變之應用則須避 免。 本發明係解決或大致減輕這些電動力輸送問題°使用 本發明，微流體系統可有效移動物質而不會非預期改變所 本紙張又度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） ---τ----)|丨裝------訂-----—線 (請先閎讀背面之注意事嚷再填寫本頁), B7 一 -__ ____--..- 五、發明説明（4 ) 輸送之物質。本發明提供一種具有直接且快速控制物質流 過微流體系統之通道之高產量微流體系統，而此系統可廣 泛應用於諸如化學，生化，生化技術，分子生物學領域以 及多種其它領域。 本發明提供一種微流體系統，以電滲方式在該微流體 系統中將對象物質沿流體條（亦稱爲"對象物質區域"）之通 道從一第一點移動至一第二點。一高離子濃度之第一隔離 區至少在其一側會接觸每一對象物質區，而低離子濃度之 第二隔離區則與對象物質之對象物質區域以及第一或髙離 子濃度隔離區一起安置，使至少一低離子濃度區會位於第 一點與第二點之間，以確保該二點間之大部份電壓降與所 生電場會橫過低離子濃度區。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 本發明亦提供一種與使用電滲力移動對象物質之微流 體系統相容之電吸移管管理器。電吸移管管理器具有一含 有一通道之毛細管。沿毛細管之外部長度裝有一電極並終 止於毛細管末端之一電極環。藉由操控該電極以及位於一 目標儲槽（當毛細管末端被置入一物質源時，其通道即與 該儲槽成流體連通）之電極電壓，可使這些物質爲電動力 引入通道中。可在通道中建立一連串的對象物質區，高與 低離子濃度緩衝或隔離區，以便使物質易於引入微流體系 統中》 本發明更在電動力將對象物質沿微流體系統之通道輸 送時，補償電泳偏壓。在一實施例，一位於微流體系統二 點間之通道具有側壁含有相反表面電荷之二部份。而一電 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） A7 ^一 _57 ._ 五、發明説明（5 ) 極被置於此二部份之間。設定該二點之電壓大致相等且該 二部份間之中間電極電壓不同時，會在此二部份之間產生 方向相反之電泳力，而電滲力之方向則相同。當從一點輸 送對象物質至另一點時，在電滲力移動流體物質通過通道 時，電泳偏壓會被補償。 在另一實施例，在微流體系統之通道交叉處形成一腔 室。此腔室之側壁與交叉通道之側壁連接。當一對象物質 區域在交叉處從一通道轉向另一通道時，腔室側壁會將對 象物質區域聚集成第二通道。第二通道的寬度係用於擴散 混合任何流經第一通道時在對象物質區域受到電泳偏壓之 對象物質。 在另一實施例，本發明提供一種使用可在至少具有二 個交叉通道之微流體裝置內控制一液流輸送之系統之微流 體系統與方法。此系統包括一其內至少配置二個交叉通道 之基體。在此實施例，其中之一通道較另一通道爲深。此 系統又包括一電滲流體導向系統。此系統對於至少包含二 種具有不同離子強度之流體區域之液流是特別有用的。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本發明亦提供一種使用本發明電吸移管管理器之取樣 系統。此取樣系統包括一試樣基體，其上有多個不流動之 不同試樣。此系統亦包括一平移系統，相對於該試樣基體 移動電吸移管管理器。 本發明如前所述可有許多不同用途（其本身亦爲發）， 譬如如下： 使用一具有一通道之基體，沿該通道至少將一第一對 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Μ _Β7 五、發明説明（6 ) 象物質從至少一第一位置輸送至一第二位置，至少使用一 爲所施加之電壓將其沿通道輸送之低離子濃度區域。 使用前述之本發明’其中一區域之離子濃度低於對象 物質之離子濃度。 使用前述之本發明，其中多種對象物質被輸送，並爲 高離子濃度之隔離區所分隔》 使用一具有一通道（具電泳偏壓補償）之基體，可沿該 通道輸送至少~'第一對象物質，該通道被分成一第一及一* 第二部份，其中通道之側壁被充以極性相反之電荷，以使 至少第一對象物質在第一部份輸送時所產生之電泳偏壓會 爲其在第二部份輸送時所產生之電泳偏壓所補償。 使用前述之本發明，其中一第一電極位於第一部份之 遠端，一第二電極位於該二部份之交叉處，以及一第三電 極位於第二部份之遠端。 使用前述之本發明，其中該基體係一微流體系統。 使用前述之本發明，其中該基體係一電吸移管管理。 使用前述之本發明，其中電吸移管管理器具有一用於 輸送對象物質之主通道以及至少另一與主通道成流體連通 之通道，從該通道可沿主通道輸送另一種物質。 使用前述之本發明，其中引入另一種物質作爲各個不 同對象物質彼此間之緩衝區。 使用一具有至少一第一流體通道以及一與其相交之第 二流體通道之微流體系統，此系統在最佳流動狀況且該等 通道具有不同深度》 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) Α4規格（210 X 29*7公釐） I.--„----,Μ —裝------訂-----1 線 (請先閱讀背面之注意事哽再填寫本頁) -9- .A 7 B7 — 一- . 五、發明説明（7 ) 使用前述之本發明，其中一通道之深度較另一通道深 2-10 倍。 使用一具有一第一通道以及一與該第一通道相交之第 二通道之微流體系統，此系統具電泳補償，且通道交叉處 之形狀可使一沿該第一通道朝向該第二通道輸送之流體在 此交叉處混合並使任何存在於該流體之電泳偏壓消失。 第1圖顯示一微流體系統實施例之簡圖： 第2 A圖顯示一流經第1圖所示之依據本發明實施例之 微流體系統通道中之流體區域之排列情形；第2B圖則是流 經依據本發明之微流體系統通道中之不同流體區域之另一 排列之比例圖； 第3A圖係在一對象物質區域流過微流體系統通道之 前，使用高離子濃度隔離區域之另一種排列情形；第3B圖 顯示在一對象物質區域流過微流體系統通道之後，使用高 離子濃度隔離區域之排列情形； 第4A圖係一依據本發明電吸移管管理器之實施例簡 圖； 第4B圖係另一依據本發明之電吸移管管理器簡圖： 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 第5圖係一依據本發明微流體系統中之通道簡圖，該 通道具有側壁帶相反電荷之二部份；以及 第6A-6D圖顯示在一依據本發明微流體系統之通道交 叉處，匯集側壁之混合動作。 第7A圖顯示將一試樣流體注入一充滿低鹽緩衝液之細 管三次之結果，其中該試樣流體是在一低鹽緩衝液中加入 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -10- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（8 ) 二電極相反之化學物質而成。第7B圖顯示注入三次試樣之 結果，其中試樣是在高鹽緩衝液中，高鹽緩衝液是從試樣 區域二端注入以作爲防護帶，而試樣/防護帶則是在充滿 低鹽緩衝液之毛細管中流動。第7C圖亦顯示注入三次試樣 之結果，與第7B圖類似，但介於試樣/高鹽隔離區（防護帶） 間之低鹽隔離區變小，以允許試樣內之物質部份溶解，但 不允許試樣元素與其後或其前之試樣混合。 第8圖顯示一與一取樣系統一起使用之電吸移管管理 器簡圖，該取樣系統在基片或基體上使用不能移動，譬如’ 乾燥之試樣。 第9A圖係螢光-時間圖，顯示一由試驗化學物質所組 成之試樣流體定期注入並流過一依據本發明之電吸移管管 理器之流動情形。第9B圖顯示在不同之參數下，由化學物 質所組成之試樣流體流過一與電吸移管管理器連通之微流 體基體之流動情形。第9C圖顯示試樣流體與化學物質之一 由空氣磨蝕之基體所形成之電吸移管管理器中之流動情 形。 第10圖再顯示一定期注入依據本發明電吸移管管理器 之試樣流體中之化學物質之流動情形。在此實驗，該物質 係一小分子化合物。 第1圖顯示一依據本發明之示範微流體系統100之代表 圖。如圖所示，整個裝置100是以一平面基體102製作。通 常適宜之基體材料是根據其與裝置所欲執行之特定操作所 存在之狀況之相容情形來選擇。這些狀況可包括PH値，溫 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） _ I*— I ^ I I I |批衣— I I I I I 訂— — I I I 線 -»/. (請先閱讀背面之注意事^再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（9 ) 度，離子濃度，以及電場之施加等之極値。此外’基體材 料亦可由其對系統所執行之分析或合成之主要成份之惰性 來選擇。. 有用之基體材料包括誓如，玻璃，石英與矽’以及誓 如塑膠等之類的聚合物基體。對於導體或半導體基體’在 基體上須有一絕綠層。這對裝有諸如電氣流體導向系統’ 感測器及類似元件，或是使用電滲力將物質在系統中移動 之裝置是特別重要的，下文將作說明。對於聚合物基體， 其基體材料可依甩途而爲剛性，半剛性’或非剛性’不透 明，半不透明或透明。臀如，具有一光學或視訊偵測元件 之裝置通常是或者部份是由透明物質製作，以允許或至少 便於偵測。或者，可在裝置中加入譬如玻璃或石英等透明 窗，作爲此類偵測元件。此外，聚合物材料可具有線性或 分支之骨幹，且可爲交聯或非交聯。特別適合之聚合物材 料之例子包括譬如，聚二甲矽氧烷（PDMS)，聚亞胺酯，聚 氯乙烯（PVC)，聚苯乙烯，聚嗍（polysulfone)，聚碳酸酯 及類似物質。 第1圖所示之系統包括一系列在基體102表面製作之通 道110，Π2，114及116。如同在"微流體"定義所討論，這 些通道之橫截面通常很小，最好是約在0.1至100微米之範 圍。在下文所討論的一些特別應用，深度約10微米寬度約 60微米之通道效果佳，但與這些尺寸有所偏差之尺寸亦是 可行的。 可使用本技藝所熟知之任何微製作技術在基體102表 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事贫再填寫本頁) -裝_ 訂 線 -12- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 〜_;__B7__ 五、發明説明（ίο ) 面製作這些通道及其它微型元件。譬如，可使用平版印刷 技術製作玻璃，石英或矽基體.，譬如一些半導體製造業所 熟知之方法。光刻掩模，電漿或濕蝕刻以及其它半導體處 理技術界定基體表面與其上之微型冗仵。或者，可使用諸 如雷射鑽孔，微磨及類似方法等之類的微機械方法。同樣 地•對於聚合物基體*亦可使用熟知之製造技術。這些技 術包括可生產大量基體之噴射鑄造技術或衝壓鑄造法，使 用臀如滾動衝壓法生產大片微型基體，或是在微製造模內 聚合基體之聚合物微鑄造技術。 除了基體102，微流體系統包括一額外之平面元件（未 顯示），覆蓋具通道之基體102以封住並流體密封不同通道 以形成導管。此平面覆蓋元件可使用多種方法加裝至基 體，這些方法包括諸如，熱接合，膠黏劑或是在玻璃，或 半剛性與非剛性聚合基體，在二構件之間自然黏附。平面 覆蓋元件更可加裝存取口及/或儲槽，以引入特別篩選所 需之不同流體元素。 第1圖所示之系統100亦包括分別配.置在（並流體連通） 通道114, 116與110末端之儲槽104, 106及108。如圖所示， 試樣通道112係用於將多種不同對象物質引入裝置。而通 道112則流體連通至一具有很多不同對象物質之來源，這 些對象物會被個別引進試樣通道112,再至另一通道110。 如圖所示，通道110係用於以電泳法分析對象物質。 須知道，名詞"對象物質"僅係指諸如所關注之化學或生物 化合物等物質。對象化合物可包括範圍廣泛之不同化合 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） I. ^ H. 裝I 訂 線 (請先聞讀背面之注意事β再填寫本頁) -13- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ___B7_ 五、發明説明（11 ) 物，包括化學化合物，譬如多醣類等化學化合物之混合物， 小的有機或無機分子，譬如縮胺酸，蛋白質，核酸，或由 諸如細菌，植物，真菌，或動物細胞或組織等生物物質所 得之萃取物等生物大分子，天然產生或合成之化合物。 系統100以一電壓控制器所提供之電動力使物質在通 道110, 112, 114及116中流動，該電壓控制器可同時將所 選擇之電壓準位（包括地電位）施加至每一儲槽。可使用多 個分壓器與多個繼電器來實現此種電壓控制器以得到可選 擇之電壓準位。或者，可使用多個獨立電壓源。電壓控制 器經由位於每一儲槽或在其內之一電極電氣連接至每一儲 槽。罾如，可參考已發表之序號爲WO 96/04547靥Ramsey 之國際專利申請，此申請之全部內容已列入本文參考以求 其完整性。 施加至系統100通道中之流體物質之電動力可分爲電 滲力與電泳力。使用於本發明系統之流體控制系統係使用 電滲力在存在於基體102表面上之多個通道與反應室中移 動，導引與混合流體。簡言之，當將一適當流體置入一通 道或其它具有存在於表面之作用團之流體導管中時，這些 作用團可離子化。譬如，若通道表面包括存在於表面之氫 氧根作用團時，質子將離開通道表面並進入流體中。在這 些狀況下，特別是在接近通道表面與流體間之介接區域， 表面會具有一淨負電荷，而流體則具有一過量質子或正電 荷。 藉由橫過通道長度施加一電場，可使陽離子流向負電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） I> Μ ” 裝 訂 線 (請先閣讀背面之注意事賓再填寫本頁) -14- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（12 ) 極。流體中帶正電物質之移動會帶動溶劑一起移動。此流 體移動之穩態速度通常是以下式表示： 其中，V是溶劑速度，ε是流體之電介質常數，（是 表面之Ζ-電位，Ε是電場強度，以及是溶劑黏度。因此， 從此公式可很容易看出，溶劑速度是直接與Ζ-電位及所施 加之電場成正比》 當帶電分子在系統100之通道中流動時，除了電滲力 外，亦有電泳力會影響帶電分子。當將對象物貿從系統100 之一點移動至另一點時，通常希望在輸送時對象物質之成. 份保持不變，亦即，對象物質在輸送時不會被電泳分化。 依據本發明，對象物質是以流體條（爾後稱爲"對象物 質區域"）在通道內移動，這些流體條具有高離子濃度以使 在這些特別區域內之對象物質之電泳力減至最小。欲使電 泳力在對象物質區域內之影響減至最小，在一流體條之二 側置入隔離流體區域Γ第一隔離區域"）。這些第一隔離區 域具有高離子濃度以使這些區域之電場減至最小，如後文 之說明，以便將對象物質從微流體系統之一位置輸送至另 一位置時不會影響對象物質。對象物質是在系統100之代 表通道110，112，114，116中，在具有某些離子濃度之區 域，以及其它具有與攜帶對象物質之區域之離子.濃度不同 之區域輸送。 第2Α圖顯示一特定排列，顯示對象物質區域200沿微 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） i ) 、、. (請先閱讀背面之注意事f再填寫本頁) 、言 -15· 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A 7 〜、 _ B7___ 五、發明説明（13 ) 流體系統100之一通道，從A點被輸送至B點。在對象物質 區域200之二側係高離子濃度流體之第一隔離區域201 ^此 外’低離子濃度流體之第二隔離區域202定期分隔對象物 質區域200與第一隔離區域201之排列。由於係低離子濃 度，A、B二點間之電壓降大部份發生在這些第二隔離區域 202。第二或低濃度隔離區域202散佈在對象物質區域200 與第一隔離區域201之排列之間，以便使對象物質區域200 與第一隔離區域201在通道中爲電滲力泵送時，至少會有 一第二或低離子濃度隔離區域202介於A點與B點之間。如 此可確保大部份之電壓降發生在第二隔離區域202，而非 對象物質區域200與第一隔離區域201 〇換一種說法，Α點. 與B點間之電場集中在第二隔離區域202，而對象物質區域 200與第一隔離區域201則受到較低電場（以及低電泳力）。 因此，根據對象物質區域200，第一隔離區域201以及第二 或低離子濃度隔離區域202之相對離子濃度，可得到這些 對象物質區域200,以及第一與第二隔離區域201與202之 其它排列。 譬如，第2B圖所顯示之排列是一第二或低離子濃度隔 離區域202被規則地置於第一隔離區域201 /對象物質區域 200/第一隔離區域201所形成之組合與組合之間。此種排 列可確保至少有一第二或低濃度隔離區域202位於A點與B 點之間。此外，此圖是依比例繪製以便顯示一種由對象物 質區域200，第一或高濃度隔離區域201與第二或低濃度隔 離區域202所構成之可能組合之相對長度。在第2B圖之例 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨〇><297公釐） ; ^ 裝I 訂 線 (請先鬩讀背面之注意事'項再填寫本頁) -16- 五、 發明説明（14 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 子，對象物質區域200將對象物質保持在150mM NaCl之高 離子濃度中》對象物質區域200在通道中之長度爲lmm。二 個第一隔離區域201具有150mM NaCl之離子濃度。每一第 ~隔離區域201之長度爲lmra。第二隔離區域202之長度爲 2mra並具有5raM硼酸鹽緩衝液之離子濃度。設計此種特別構 造係爲化合物在微流體系統通道中流動時，維持對象物質 區域200與緩衝區域201中之化合物快速電泳。譬如，使用 這些方法，一含有譬如苯甲酸之對象物質區域可流過一微 流體系統歴經72秒而不會受到過置之電泳偏壓。 更詳細地說，可決定流過微流體系統通道之流體流動 速度vE(3F，且藉由測量可決定一對象物質分子在通道中行 進之總距離，lt。因此，對象物質分子行經總距離所需之 輸送時間，h爲： Ϊτγ=:1τ// vHOF 要在鄰接於對象物質區域200之第一隔離區域201內含有一 對象物質分子X，第一隔離區域201之長度（lg)必須大於在 第一隔離區域201之對象物質分子X之電泳速度（νίΧ)與輸 送時間之乘積： lg> (V8X)(tTr) 由於電泳速度與第一隔離區域201之電場成正比，本 發明可透過控制Vgx使對象物質在微流體系統通道中被輸 送。 在第2A圖與第2B圖之排列，第一或高離子濃度隔離區 域201係幫助維持對象物質區域200附近之對象物質位置。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 請 先 閲 讀 背 © 之 注 意 事厂 項r 再 填 寫 本 頁 裝 訂 線 -17- A7 '〜__!Z_ 五、發明説明（15 ) 不論對象物質之電荷極性爲何，在對象物質區域200二側 之第一隔離區域201，由於其具有較高之離子濃度，故可 確保任何離開對象物質區域200之對象物質僅會受到一較 低之電場。若對象物質之極性爲已知，則電泳力對對象物 質之分子之作用方向亦爲已知。 第3A圖顯示一例子，其中在所有對象物質區域200之 對象物質所帶之電荷使電泳力對對象物質分子之作用方向 與電滲流方向相同。因此，在流動方向，第一隔雛區域201 係在對象物質區域200之前。但在對象物質區域200之後則 未跟隨第一隔離區域201，這是因爲電泳力使對象物質不 會在該方向逃離對象物質區域200之故。藉由去除一半的 第一隔離區域201，對象物質區域200在通道長度將可攜帶 更多的對象物質。如此可增進微流體系統之輸送效率。第 二或低離子濃度隔離區域202則對應於對象物質區域200與 第一或高離子濃度隔離區域201配置，以使高的電場落在 第二隔離區域202,並使對象物質區域200與第一隔離區域 201之電場（及電泳力）保持在低強度。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 在第3Β圖，在電滲流方向，第一隔離區域201緊隨在 對象物質區域200之後。在此例子，在所有對象物質區域200 之對象物質所帶之電荷會使電泳力對對象物質分子之作用 方向與電滲流方向相反。因此，對象物質會逃離其對象物 質區域200之邊界，實際上，會留在其對象物質區域200之 後。跟隨在對象物質區域200之後的第一隔離區域201會使 對象物質不致離開其對象物質區域200太遠。同樣地，第 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） -18- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（16 ) 二或低離子濃度隔離區域202與對象物質區域200及第一或 高離子濃度隔離區域201排列，以使高的電場落在第二隔 離區域202並使對象物質區域200與第一隔離區域2〇1之電 場保持在低強度。 選擇不同的高及低離子濃度溶液以產生用於第一及第 二隔離區域201與202，具有所需之導電率之溶液。賦予溶 液導電率之特殊離子可得自無機鹽（臂如NaCl，KI，CaCl2 , FeF3，（NH4)2S04等），有機鹽（譬如苯甲酸砒啶，月桂酸苯 甲烴銨）’或混合之無機/有機鹽（誓如苯甲酸鈉，脫氧硫 酸鈉’苯甲基胺鹽酸）。亦選擇這些離子使其與微流體系 統所欲執行之化學反應，析出等相容。除了水溶劑外，亦 可使用諸如水中摻雜低濃度之DMSO等之水性/有機溶劑之 混合液，以輔助對象物質分子之溶解。譬如，亦可使用諸 如CHC13 : MeOH之類的有機溶劑混合液，以加速磷脂腺活 動性之分析。 槪言之，當使用水性溶劑時，是使用無機離子來調整 溶液導電率。當使用較少極性溶劑時，通常是使用有機或 混合之無機/有.機離子。若同時存在二種不互溶之溶劑（譬 如，水與一諸如癸烷之類的碳氫化合物）以使電流必須從 一溶劑流至另一溶劑時，則可使用離子載體（誓如，真菌 徽素，無活菌素，各種冠醚等。）及其適當離子在非極性 之溶劑中傳導電流。 在所說明之電動力流動系統中，若一通道內存在不同 流動性之流體（譬如，在特別的系統具有不同之電動流動 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事咦#'填寫本頁) -•s

I -19- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ___iZ__ 五、發明説明（17 ) 性）時，會在系統中沿一通道長度產生數個不同壓力。譬 如，這些電動力流動系統通常在一指定通道中使用一連串 之低與高離子濃度區域（譬如，第一與第二隔離區域以及 對象物質之對象物質區域）以產生電滲流動，且同時防止 在一包含對象物質區域之對象物質內之電泳偏壓之影響。 當所施加電壓之大部份電壓降橫過通道內之低離子濃度區 域之長度時，這些低離子濃度區域會推動流體在通道中流 動。反之，通道內之高離子濃度流體區域則橫過其長度僅 提供相當小之電壓降，且由於黏滯阻力會使流體之流動減 慢。 由於這些推動及拖曳效果，通常會沿一充滿流體之通 道產生壓力變化。通常可在低離子濃度區域（譬如，第二 隔離區域）之前緣發現最高壓力，而通常可在這些低離子 濃度流體區域之後緣發現最低壓力。 雖然這些壓力差異在直的通道系統是無甚緊要的，但 其影響會使採用交叉通道配置（亦即，前已列入本文參考 之序號爲08/671，987之美國專利申請所述及之系統）之微 流體裝置中之流體方向與操作之控制變差。譬如，若配置 一第二通道與一含有不同離子濃度流體區域之第一通道交 叉時，當這些不同的流體區域流過交叉處時，前述之壓力 變動會使流體流進及流出交叉之第二通道。此種波動流動 會潛在，顯著干擾來自第二通道之流體之定量電滲驅動流 動，及/或擾亂通道內各個流體區域。 藉由減少交叉通道（譬如，第二通道）相對於第一或主 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） J „ „ 裝 訂 Ί線 (請先閱讀背面之注意事，再填寫本頁) ί -20· A 7 s____£Z___ 五、發明説明（18 ) 通道之深度，可大致消除流體在流動時之波動。特別是， 對一給定之電壓梯度，在電滲流體推進或方向，流率（體 積/時間）通常隨通道（寬深比大於10)深度之倒數而變。 此通用比率對較低之寬深比（誓如，大於5)亦適用，但在 計算上會有一些小而不重要之錯誤。反之，相同通道之壓 力所生流動將隨通道深度倒數之三次方而變》因此，因通 道中同時存在不同離子濃度之流體區域而增加之壓力將隨 通道深度倒數之平方而變》 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 因此，藉由減少相對於第一或主通道深度之交叉第二 通道深度一 X倍數，可譬如以X3之倍數顯著減少壓力所生 流動•而僅以譬如X倍數稍微減少電滲力所生流動》臂如， 若以一大小級次減少第二通道相對於第一通道之深度，則 壓力所生流動將減少1000倍而電滲力所生流動僅將減少10 的倍數。因此，在一些方面，本發明提供微流體裝置譬如 至少在其內配置有第一與第二交叉通道，但其中第一通道 較第二通道深。槪言之，可改變這些通道之深度以使所預 期之應用得到最佳流動狀況。因此，根據應用而異，第一 通道的深度可約大於第二通道深度的二倍，約大於第二通 道深度的五倍，且甚至約大於第二通道深度的十倍。 改變通道深度除了可用於減輕壓力影饗外，亦可用於 在相同裝置之不同通道內差別流動流體，譬如，以混合來 自不同來源之不同比例流體。 如前所述，任何對象物質可在或接近對象物質區域200 被有效地在微流體系統100中輸送。使用第一及第二隔離 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -21 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _E__ 五、發明説明（19 ) 區域201與202,可使對象物質在系統通道內行進時受到局 限。爲將對象物質有效引入微流體系統，本發明亦提供一 種電吸移管管理器，以對象物質區域200,第一及第二隔 離區域201與202所組合之相同串列流，將對象物質引入一 微流體系統。 如第4A圖所示* —電吸移管管理器250是由一中空之 毛細管251所構成》毛細管251具有一與微流體系統100之 通道成流體連通之通道，其尺寸與微流體系統通道相同。 如第4A圖所示，通道254爲一圓柱形，其橫截面直徑在1-100 微米範圍，最好是約爲30微米。一電極252位於毛細管251 之外壁並終止於一環繞在毛細管251末端之環形電極253。 相對於一與通道成流體連通之目標儲槽（未顯示）之電 壓施加一電壓至電極252，以將對象物質區域200之對象物 質及緩衝區域201與202引入電吸移管管理器通道254內。 目標儲槽係在微流體系統100內，以使已經在通道中之對 象物質區域200及緩衝區域201與202可從電吸移管管理器 依序被輸送至系統100。 在程序上，電吸移管管理器250之毛細管通道末端被 置於一對象物質來源之中。與對象物質來源接觸之環形電 極253電氣偏壓對象物質來源，以在對象物質來源與目標 儲槽之間產生一電壓降。實際上，對象物質來源與目標儲 槽成爲微流體系統中之A點及B點，亦即，如第2A圖所示。 對象物質被電動力引入毛細管通道254以建立一對象物質 區域200 »然後切斷電極252之電壓並將毛細管通道末端 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I... ^ 裝 訂 線 (請先閱讀背面之注意事齋再填寫本頁) -22- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（20 ) 置入一高離子濃度緩衝液物質來源中。然後再度施加一相 對於目標儲槽電極之電壓至電極252,使第一隔離區域201 被電動力引入毛細管通道254中，緊鄰著對象物質區域 200。 若在電吸移管管理器通道254內需要一第二或低濃度 隔離區域202時，則將毛細管通道254之末端插入一低離子 濃度緩衝液物質來源中，然後施加一電壓至電極252 »然 後可將電吸移管管理器250移至另一對象物質來源，在通 道254中建立另一對象物質區域200。 藉由重覆上述步驟，可將多個具有不同對象物質且爲· 第一與第二隔離區域201及202分隔之對象物質區域200以 電動力引進毛細管通道254及微流體系統100中。 需知道若對象物質來源與緩衝液物質（低與高離子濃 度）來源具有自己之電極時，則不需電極252。目標儲槽與 來源電極間之電壓可操作電吸移管管理器。或者，電極252 與毛細管251可爲固定關係（但彼此分開），以使毛細管251 之末端與一儲槽接觸時，電極252亦可接觸儲槽》其工作 情形與前述所說明之第4A圖電吸移管管理器之工作情形相 同。 第4B圖顯示第4A圖電吸移管管理器250之一變化構 造。在此變化構造，電吸移管管理器270不需在一對象物 質來源與緩衝物質來源之間移動以在吸移管管理器內建立 第一與第二隔離區域201與202。電吸移管管理器270具有 一包含三個毛細管通道274，275及276之本體271。主通道 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2I〇X297公釐） —- I. 裝 訂 ..1 線 (請先閎讀背面之注意事^再填寫本頁) 、 -23- A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（21 ) 274之動作情形與前述電吸移管管理器250之通道254完全 相同。不過，輔助毛細管通道275及276之一端係流體連通 至緩衝液來源儲槽（未顯示），另一端則流體連通至主通道 274。 —儲槽（亦即，連通至輔助通道275)儲存高離子濃度 之緩衝液物質，而另一儲槽（亦即，連通至通道276)則儲 存低離子濃度之緩衝液物質》 所有儲槽皆連接至電極，用以電氣偏壓這些儲槽以操 作電吸移管管理器270。電吸移管管理器270亦可具有一延 伸於其本體271壁上並終止於一位於主通道274末端之環形 電極273之電極272 »藉由施加電壓至電極272(以及環形電 極273)以沿通道274，275，276產生電壓降，則不僅可將 對象物質從對象物質來源引入主通道274,同時亦可將高 與低離子濃度之緩衝液物質從輔助通道275及276引入主通 道274。 將主毛細管通道274末端置於一對象物質來源280之 中，.即可以電極272操作電吸移管管理器270 »施加一相對 於一位於目標儲槽之電極之電壓至電極272,以在對象物 質來源280與目標儲槽之間建立一電壓降。對象物質會爲 電動力引入毛細管通道274 »然後將毛細管通道末端自對 象物質來源280移出並在連通至通道274之目標儀槽與連通 至通道275之儲槽之間產生一電壓降》在通道274中形成一 第一或高離子濃度隔離區域201。當從輔肋通道275引入緩 衝液物質時，毛細管作用會阻止空氣進入通道274。然後 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閣讀背面之注意事嘎苒填寫本頁) .裝. 訂 線 -24- 經濟部中夬檩準局員工消費合作社印製 A7 _ 五、發明説明（22 ) 若主通道274中需要一第二或低離子濃度隔離區域202時， 可施加一電壓至目標儲槽之電極以及低離子濃度緩衝液物 質儲槽之電極。電動力將一第二隔離區域202從第二輔助 通道276引入毛細管通道274。然後可將電吸移管管理器270 移至另一對象物質來源以在通道274中建立另一對象物質 區域200 = 藉由重覆上述步驟，可將多個具有不同對象物質且爲 第一與第二隔離區域201及202分隔之對象物質區域200以 電動力引進毛細管通道274及微流體系統100中。 若不希望將對象物質來源暴露於來自環形電極273之 氧化/還厚反應，可不使用電極272操作電吸移管管理器' 由於在較高離子濃度之溶液中電滲流動較緩慢，故從連通 通道274之儲槽至連通通道275之儲槽施加一電位（-至+) 時，會在通道274與275之交叉處形成一真空狀態。此一真 空會將試樣從對象物質來源吸入通道274。當在此種模式 下操作時，對象物質多少會爲通道275與276中之溶液所稀 釋。 可藉由減少通道276及275相對於通道274之相對尺寸 來減輕此種稀釋現象。 如前述之方式操作電吸移管管理器270，即可將第一 與第二隔離區域201及202引進毛細管通道274 »將毛細管 通道末端自對象物質來源280移出並在連通至通道274之目 標儲槽與連通至所選擇之通道275或276之儲槽之間產生一 電壓降。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） L-------I裝^------訂------線 (請先閲讀背面之注意事咬再填寫本頁) 25- A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（23 ) 雖然是以二個輔肋通道及一主通道做說明，但需知道 亦可提供額外的輔助通道將額外的流體，緩衝液，稀釋液* 試劑以及類似物引進主通道。 如以上對微流體裝置（誓如，晶片）內之交叉通道所做 之說明，不同吸移管管理器通道內之差別流動流體所導致 之壓差亦會影響吸移管管理器通道內流體流動之控制。因 此，如前所述，亦可提供彼此深度不同之吸移管管理器通 道以最佳化流體控制。 電吸移管管理器可由一中空毛細管構成，如第4A圖之 說明。不過，對於較複雜的構造，電吸移管管理器最好是 由與前述微通道系統相同之基體材料所構成。電吸移管管 理器（及儲槽）是以與微流體系統中形成微通道之相同方式 在基體形成且形成通道之基體爲一平面覆蓋元件所覆蓋， 如前所述。然後依需要可將基體之邊緣及覆蓋元件製作成 適合之吸移管管理器（特別是其末端）之水平尺寸。可使用 諸如蝕刻，空氣磨蝕（以粒子及壓力空氣吹擊一表面），硏 磨及切割等技術。然後依需要可在基體以及也許覆蓋之表 面上形成電極。或者，可在基體與覆蓋元件安裝在一起前， 先將基體之邊緣與覆蓋元件成形。此種製造方法特別適合 替如前面有關第4B圖之說明以及後文有關第8圖之說明中 之多通道電吸移管管理器。 如前所述，前述之方法，系統及裝置通常可發現能廣 泛應用於許多不同領域。譬如，如前所述，這些方法與系 統特別適用於譬如葯物發現應用等高產量化學篩選工作* 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝.

、-IT 線 -26 經濟部中夬操準局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（24 ) 譬如’同在審理中之1996年6月28日所提出申請之序號爲 08/671，987之美國專利申請（前已列入本文參考）中有說 明。 本發明之吸移管吸取與流體輸送系統通常是以液體試 樣之取樣數目（亦即，自多孔板）來說明。不過，在許多場 合，欲被取樣之液態試樣之數目或性質會產生試樣處理問 題。誓如，在化學篩選或葯物發現應用方面，用於篩選之 化合物種類庫可有數千種或者甚至數十萬種之多。因此， 這些種類庫將需要極大數目之試樣板，故即使輔佐以機械 人系統，仍會在試樣儲存，操作與辨識方面造成無數困難。 此外，在一些情況，特定之試樣化合物以液態儲存時，會 分解，複合或是具有較短之有效半存留期。這對試樣在篩 選前以液態儲存一段長時期之情形，可能會導致不可信的 結果。 因此，本發明藉由提供欲被取樣之化合物爲不移動型 態之方式，提洪對付這些進一步問題之取樣系統》"不移 動型態”意謂使試樣物質在一固定位置，亦即將試樣物質 結合至一固定基體內以將試樣維持在一給定位置，此固定 基體可以是多孔基體，帶電基體，憎水基體或是親水基體。 或者，此種不移動試樣包括在一給定試樣基體上之固定而 乾燥之試樣。在較佳觀點，是以乾燥形式在一試樣基體上 提供欲被篩選之化合物。通常，此種試樣基體將包括可用 於固定或不移動物質之多種物質中之任一物質，譬如包括 例如纖維素，硝化纖維，PVDF，尼龍，聚嗍及類似物等之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ； ^ Ή 裝 訂 Ί Λ&. .(請先聞讀背面之注意事養再填寫本頁) • 27- A7 〜___B7_ 五、發明説明（25 ) 類的薄膜。通常，最好是具撓性之試樣基體，以允許折叠 或捲起試樣基體，而這些試樣基體上具有爲數很多之不移 動之不同試樣化合物，易於儲存及處理。 一般說來，可用任何熟知方法將試樣施加至試樣基 體。譬如，可使用允許定點放置爲數很大之化合物之機械 人吸移管吸出系統*將試樣庫定點置於一試樣基體之薄片 上。或者，可處理試樣基體以提供局限試樣之預定區域， 譬如，鋸齒狀之孔，或是爲憎水屏障所包圍之親水區域， 或是爲親水屏障所包圍之憎水區域（瞽如，試樣最初是在 一憎水溶液中），使定點放置之物質在乾燥過程期間將會 被保留》此種處理允許使用更先進之試樣施加方法，譬如 在序號爲5,474,796之美國專利即有說明，其中使用一壓 電幫浦及噴嘴系統將液體試樣導引至一表面。不過，一般 而言，在’796專利中所述及之方法係有關施加液體試樣至 一表面以與額外的液體試樣做隨後反應。不過，可很容易 修改這些方法以在一基體上提供乾燥之定點試樣》 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 同樣地，亦可使用其它不移動或定點方法。譬如，若 試樣在液體形式爲穩態時，則試樣基體可包括一多孔層， 凝膠體或其它聚合物，可保留住一液體試樣不會過度擴 散’蒸發或類似情形，但可依需要至少取出一部份試樣物 質。爲將一試樣引入一吸移管管理器，吸移管管理器可藉 由溶解基體，離子交換，試樣稀釋以及類似方式從基體釋 出一部份試樣。 如前所述，本發明之取樣及流體輸送方法與系統易於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） -28- 經濟部中央襟準局員工消費合作社印製 A7 ____B7_ 五、發明説明（26 ) 應用在篩選，分析或處理這些具有此種試樣型態之不移動 試樣。譬如，若試樣基體上之試樣物質爲乾燥形式，則可 施加電吸移管管理器系統至基體表面。然後使用電吸移管 管理器逐出少童液體，此液體瞽如藉由反轉施加至吸移管 管理器之電場極性，或是藉由從低離子濃度緩衝液儲槽施 加一電位至高離子濃度緩衝液儲槽來溶解基體表面上已乾 燥之試樣（溶解一固定基體，或從一不移動支座洗提一試 樣），如前所述。一旦試樣溶解後，吸移管管理器以其典 型順向形式將溶解之試樣吸入吸移管管理器通道，如前所 述。 第8圖顯示一用於執行此功能及其操作之電吸移管管 理器實施例之簡圖。簡言之，吸移管管理器800(如圖所示） 之頂端802通常是連通至分析系統（譬如，一微流體晶片）， 以便能獨立供應電壓至吸移管管理器之三個通道804，806 與808。通道804及808通常分別流體連通至含有低與高離 子濃度流體之緩衝液儲槽。在工作時，吸移管管理器之尖 端810與一試樣基體812之表面接觸，而該表面上有一不移 動（譬如，乾燥）試樣814。從低離子濃度緩衝液通道804施 加一電壓至高離子濃度緩衝液通道808,以迫使緩衝液從 吸移管管理器尖端流出而接觸並溶解試樣。如圖所示，吸 移管管理器尖端810可包括一凹槽或"試樣杯"818，以保持 吸移管管理器尖端與基體表面之間排出之溶液。在一些情 形，甓如，在篩選有機試樣時，爲確保試樣之溶解，低離 子濃度緩衝液中可加入一適當濃度之譬如，MSO之類的可 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） —^ j Ή. 裝 訂 .~ (請先閱讀背面之注意事咦界填寫本頁) { -29· 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 ΑΊ _ 五、發明説明（27 ) 接受之溶劑。然後從高離子濃度緩衝液通道施加電壓至試 樣通道806以將試樣以一試樣柱塞820形式引入吸移管管理 器中。一旦將試樣杯之試樣完全吸入吸移管管理器後，空 氣進入試樣通道所引起之髙表面張力會終止試樣吸出，而 高離子濃度緩衝溶液將開始流入試樣通道，在試樣之後形 成一第一隔離區域822。然後藉由從低離子濃度緩衝液通 道804施加電壓至試樣通道806，可將低離子濃度緩衝溶液 注入試樣通道，亦即，作爲一第二隔離區域824。在基體 上之下一試樣位置出現前或期間，藉由在髙離子濃度緩衝 液通道與試樣通道之間施加電壓，可將一第一或高離子濃 度隔離區域822引入試樣通道。如前所述，一捲，一片' —板或多捲，多片或多板之具有數千或數十萬欲被篩選之 不同化合物之試樣基體可以此方式存在，以允許其在一適 當裝置或系統中進行串列篩選。 如前所述，使用電動力在微流體系統100之通道中輸 送對象物質。若在溶液中之對象物質帶有電荷，則其不但 受到電滲力，亦會受到電泳力。因此，對象物質在沿微流 體系統之一通道從一點流動至另一點時，可能會遭遇電泳 現象。因此，一對象物質區域200在起點之對象物質混合 情形或帶不同電荷之物種之局部化很可能與在到達點時之 混合情形或局部化不同。此外’不論第一隔離區域201， 在到達點對象物質甚至有可能不在對象物質區域2〇〇中。 因此，本發明之另一觀點係當對象物質被輸送通過微 流體系統100時，補償電泳偏壓。第5圖顯示一種補償電泳 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I一 ^ 裝 訂 ”备 (請先閱讀背面之注意事項，再填寫本頁) I、 -30- A 7 ___B7 五、發明説明（2S ) 偏壓之方式。在前述之微流體系統100,每一通道110,112， 114或116均被視爲係一沿其長度之單一結構。在第5圖， 一示範通道140被分成二部份142與144。而通道部份142與 144之側壁具有極性相反之表面電荷。此二通道部份142與 144經由一鹽橋133(誓如一玻璃熔塊或膠質層）彼此實體連 通。雖然鹽橋133將通道140中之流體與一儲槽135(其部份 係由鹽橋133所界定）中之離子流體隔離，但鹽橋133會讓 離子通過。因此，儲槽135是與通道140以電氣而非流體溝 通。 經濟部中央標準局κ工消費合作社印製 要沿A點與B點間之通道140傳遞電滲力及電泳力，在A 點及B點分別安置電極132與I 34。此外，一第三電極則裝 置在位於二部份142與144接合處之儲槽135。電極132與134 維持在相同電壓，而電極137維持在另一電壓。在第5圖所 示之例子，二電極132與134爲負電壓，而電極137以及二 部份142與144之接合處則爲0電壓，亦即，地電位。因此， 在此二部份142與144之電壓降以及電場會被導引指向相反 方向。詳言之，彼此之電場方向爲相互背離。因此，對帶 有某一種電荷之分子之電泳力在通道部份142之方向與在 通道部份144之方向相反。故在行經此二部份142與144後， 會使任何在一對象物質之電泳偏壓受到補償。 不過，在此二部份142與144之電滲力仍爲相同方向。 譬如，假設通道部份142之側壁具有會吸引溶液中負離子 之正表面電荷，而通道部份1 44之側壁則具有會吸引溶液 中正電荷之負表面電荷，如第5圖所示，則在此二部份142 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -31 - 五、發明説明（29 ) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 與144之電滲力是指向圖的右邊。因此，電滲力是將對象 物質從A點輸送至B點，而電泳力則在通道部份142與另一 通道部份144具有相反方向》 欲建立側壁具有正或負表面電荷之一通道，通道之一 或二部份塗敷具表面電荷之絕緣薄膜物質，譬如一聚合 物。譬如，在微流體系統100中，基體102及通道可由玻璃 構成。每一通道之一部份譬如塗上諸如多熔素之類的具有 相反表面電荷之聚合物，或是譬如以一諸如氨丙基三氯矽 烷之類的含有氨基功能之矽烷化劑做化學修改。此外，二 通道部份之表面電荷密度及體積須大致相同以補償電泳偏 壓。 除了在實心平面基體形成通道外，亦可以一爲鹽橋連 接之二個毛細管構成通道，其中鹽橋將一離子流體儲槽與 毛細管中之流體隔離。一電極亦裝置在離子流體儲槽。一 毛細管具有負表面電荷而另一毛細管具有正表面電荷。所 形成之毛細管通道之工作情形如前所述》 第6A-6D圖顯示另一本發明實施例，其中對象物質從A 點移動至B點所感生之電泳偏壓影響被補償。在此實施例， 對象物質在B點（譬如第1圖所示之二通道交叉處）混合。 第6A-6D圖顯示一在通道150，152，154及156相交處 所形成之腔室160。腔室160具有四面側壁162 * 164，166 及168。側壁162將通道152之一側壁連接至通道150之一側 壁：側壁164將通道154之一側壁連接至通道152之另一側 壁；側壁166將通道156之一側壁連接至通道154之另一側 請 先 閲 讀 背 之 注 意 事 T) i 裝 訂 線 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -32- 經濟、邓中央檩準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 i、發明説明（3〇 ) 壁；以及側壁168將通道156之另一側壁連接至通道150之 另一側壁。假設物質從通道152流向通道156，若物質折向 通道150，則側壁162與168如同形成一漏斗。 側壁162與168之大小可容納沿通道152流動之對象物 質柱塞200之長度。側壁162與168使柱塞200變窄至通道150 之寬度。通道150之寬度係能使對象物質在通道150之寬度 發生擴散，亦即發生混合，並消除沿通道152流動時在對 象物質區域200所產生之任何電泳偏壓》譬如，若通道150 之寬度爲50微米時，則對於一具有lX10-5cra2/sec擴散常 數之分子，横過通道之擴散約爲1秒。 在第6Α圖，一陽離子對象物質柱塞200沿通道152朝向 通道156移動。當柱塞200到達腔室160時，對象物質因曾 受到電泳作用而使物質較集中在對象物質區域200之前 端。這顯示在第6Β圖。然後終止沿通道152及156所施加之 電壓降並沿通道154及150產生一電壓降以將對象物質區域 200引入通道150。腔室160之側壁162及168會匯集對象物 質區域200中受電泳偏壓之對象物質》這顯示在第6C圖。 藉由擴散，在對象物質沿通道150行進任何顯著距離之前， 對象物質會在通道150之整個寬度散佈：對象物質區域200 中之對象物質混合並準備好微流體系統100之下一工作步 驟。 需知道第6圖所示之構造除了用於校正一單一試樣內 之電泳偏壓外，在這些微流體裝置內混合流體元素，譬如， 二不同的對象物質，緩衝液，試劑等，亦是有用的。 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） f— ； ^ 裝 . 訂 線 再填寫本頁)， -33· 五、 發明説明（31 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製

爲了說明用於消除或減少電泳偏壓方法之功效，在一 毛細管通道中以電動力泵送二個具相反電荷之物種並以一 單一試樣柱塞一起移動。使用一Beckman毛細管電泳系統 模仿在一毛細管通道中之電泳力。 簡言之，在此實驗使用一在低離子濃度（或"低鹽 ”）（5mM硼酸鹽），或高離子濃度（"高鹽"）（500mM硼酸鹽）緩 衝液中之含有苯甲基胺與苯甲酸之試樣，pH値爲8.6。苯 甲酸之濃度約爲苯甲基胺的二倍。所有注入費時0.17分 鐘。注入之柱塞長度是由注入電壓，8或30kV決定。低鹽 及高鹽緩衝液則如前所述。 在一第一實驗，連續三次注入在低鹽緩衝液中之試樣 至一充滿低鹽緩衝液之毛細管。在8kV執行試樣注射液之 注入並在30kV以低鹽注射液將之分隔。第7A圖顯示得自這 些注射液之數據。這些數據顯示第一與第二注射液之苯甲 基胺（短尖峰，因其濃度較低之故）是在第一注射液之苯甲 酸尖峰（高尖峰）之前》此外，第三注射液之苯甲基胺尖峰 大約與第一苯甲酸之尖峰重合。因此，此實驗顯示電泳偏 壓之影響，其中試樣尖峰離開一毛細管通道之順序可能會 與其進入通道之順序不同。故從本實驗可淸楚瞭解，此種 分隔方式會實質干擾一單一試樣之特性，或者更壞的是， 會與其前或其後引進之試樣混在一起。 在一第二實驗，毛細管充滿低鹽緩衝液。在注入試樣 前*首先在8kV引入/注入高鹽緩衝液至毛細管（第一隔離 區域1)。隨後在8kV注入在高鹽緩衝液中之試樣，然後在8kV 請 閱 讀 背 之 注 意 事 項， 再 I裝 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） -34- 五、 發明説明（32 ) A7 B7 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 再注入一第二高鹽緩衝液（第一隔離區域2)。以此方式注 入試樣三次，並在30kV注入一低鹽緩衝液將之分隔。從第 7B圖可看出，包含在試樣中之該二化合物被迫使在相同試 樣柱塞中共同流過毛細管通道，同時每一注射液僅會有一 尖峰。此說明試樣之重合與電泳流動性無關》 藉由減少位於試樣間之低鹽隔離柱塞相對於試樣之大 小，可使每一試樣注射液之成份部份溶解。此對於一試樣 在電動力泵送期間需要有些分隔，但又不會與其後或其前 注入之試樣混合時，是有用的。此可藉由在8kV而非30kV 注入低鹽隔離柱塞來完成。第7C圖顯示得自本例之數據。 第9A-9C圖顯示透過前述之電吸移管管理器將一對象 物質（亦即，一試樣）引入一微流體系統基體之實驗測試結 果。試樣爲在一pH値爲7.4之磷酸緩衝鹽溶液中加入若丹 明B。一高離子濃度Γ高鹽"）緩衝液亦由pH値爲7.4之磷酸 緩衝鹽溶液所形成。一低離子濃度Γ低鹽”）緩衝液是由5mM 硼酸鈉，pH値爲8.6之溶液所形成。 在這些試驗，含有螢光若丹明B之對象物質區域被定 期注入一與微流體系統基體接合之電吸移管管理器之毛細 管通道。亦在對象物質區域之間注入高鹽及低鹽緩衝液* 如前所述。第9A圖顯示沿毛細管通道接近其與基體一通道 連接處之一點所監測到之若丹明B螢光強度對時間之圖（須 知道在第9A-9C圖與第10圖之螢光強度軸之數値僅供比較 參考而非絕對値）。注入周期時間爲7秒而移動對象物質區 域通道電吸移管管理器之電場爲1000 volts/cra。光電二 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項.， 再I裝 頁 訂 線 -35- B7 B7 五 發明説明（¾ ) 極體監測來自毛細管通道光線之積分時間被設定爲1〇毫 秒。從第9A圖可很容易看出，光線強度突波出現在7秒間 隔，與螢光若丹明B之注入周期時間匹配。 在另一實驗，相同的緩衝液與若丹明B試樣一起使用》 監測點是在與電吸移管管理器連接之基體通道內》注入周 期時間設定爲13.1秒，在容納若丹明B之來源儲槽與基體 上之目的儲槽間之電壓被設定爲- 3000伏特。監測光電二 極體之積分時間爲400毫秒。如第9B圖所示，螢光強度突 波與螢光若丹明B之注入周期時間接近匹配。 第9C圖顯示一第三實驗測試結果。在此實驗，電吸移 管管理器是由一基體形成並以空氣磨蝕方法成形。監測點. 是沿基體（與一平面覆蓋）上形成之毛細管通道。在此，試 樣物質係在一pH値爲7.4之PBS緩衝液中之100//M若丹明 B。亦使用pH値爲7.4之高鹽緩衝溶液，以及pH値爲8.6之5raM 硼酸鈉低鹽緩衝溶液。同樣地，定期之螢光強度突波與注 入若丹明B至電吸移管管理器之周期匹配。 第10圖顯示周期注入另一對象物質至一本發明電吸移 管管理器之結果。在此實驗，試樣係在一pH値爲7.4之磷 酸緩衝鹽溶液中加入具有1%DMS0之100# Μ小分子化合物。 亦使用一 pH値爲7.4之相同磷酸緩衝鹽溶液之髙鹽緩衝 液，以及一 pH値爲8.6之5raM硼酸鈉低鹽緩衝溶液。移動對 象物質區域通過電吸移管管理器所施加之電壓爲-4000伏 特*而光電二極體監測來自毛細管通道光線之積分時間被 設定爲400毫秒。試樣如前所述被定期注入電吸移管管理 • 36· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0'乂29祕釐） κι _ Β7 _ 五、發明説明（34 ) 器。如同前面結果，第10圖顯示對於小分子化合物，電吸 移管管理器是在均勻間距之時間（及距離）間隔移動試樣。 雖然某種程度地詳細說明本發明以求淸楚明瞭，但熟 知本技藝者從閱讀本說明即可知道只要不偏離本發明之真 正範圍，可對本發明做形式及細節方面之不同修改》誓如， 前述之所有技術可以不同組合使用之。在本申請中所引用 之所有出版及專利文件其全部內容皆納入本文參考，其目 的是使每一單獨出版或專利文件均可個別表示。 --------J------裝-- X)- (請先閲讀背面之注意事_再填寫本頁} 訂線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本纸浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 五、發明説明（35 ) A7 B7 經濟部中夬標隼局員工消費合作社印製 100 102 104 106 108 110 112 114 116 132 133 134 135 137 140 142 144 150 152 154 156 160 元件標號對照表 微流體系統 平面基體 儲槽 儲槽 儲槽 通道 通道 通道 通道 電極 鹽橋 電極 儲槽 電極 示範通道 通道之一部份 通道之另一部份 通道 通道 通道 通道 腔室 (請先閲讀背面之注意事爷再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準.（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -38- A7 B7 五、發明説明（36 ) 162 腔室側壁 164 腔室側壁 166 腔室側壁 168 腔室側壁 200 對象物質區域 201 第一隔離區域 202 第二隔離區域 250 電吸移管管理器 251 毛細管 252 電極 253 環形電極 254 通道 270 電吸移管管理器 271 本體 272 電極 273 環形電極 274 毛細管通道 275 毛細管通道 276 毛細管通道 280 對象物質來源 800 吸移管管理器 802 吸移管管理器頂端 804 低離子濃度緩衝液通道 806 試樣通道 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -39- A7 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 B7 五、發明説明（37 ) 808 高離子濃度緩衝液通道 810 吸移管管理器尖端 812 試樣基體 814 不移動試樣 818 凹槽 820 試樣柱塞 822 第一隔離區域 824 第二隔離區域 — _ I, 裝 訂^ ~ 線 i (請先閲讀背面之注意事f弈镇寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ • 40 -

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 一電滲流體導向系統。 34. 依據申請專利範圍第33項所述之微流體系統，其中該 至少第一通道之深度至少爲該第二通道深度的二倍。 35. 依據申請專利範圍第33項所述之微流體系統，其中該 至少第一通道之深度至少爲該第二通道深度的五倍。 36. 依據申請專利範圍第33項所述之微流體系統，其中該 至少第一通道之深度至少爲該第二通道深度的十倍。 37. —種在一電滲流體導向系統中沿一第一通道可控制地 輸送一流體流之方法，其中該第一通道與至少一第二 通道交叉，且其屮該流體流至少包含二個具有不同離 子濃度之流體區域，此方法包括，提供該第一通道之 深度較該第二通道爲深。 38. —種在一微流體系統通道內輸送流體試樣之方法，包 括： 引入至少一具有一第一離子濃度之第一流體物質 柱塞至該通道； 引入至少一第一試樣流體柱塞至該通道； 引入至少一具有該第一離子濃度之第二流體物質 經濟部中央標準局員工消費合作社卬製 ，柱塞至該通道； ' 引入至少一具有一第二離子濞度之第 柱塞該第二離子濃度低於該第一離子濃度 該通道施加一電壓。 流體物質 以及橫過 39.依據申請專利範圍第38項所述之方法，其中該等引入 該至少第一流體物質柱塞該至少試樣流體柱塞’該 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -48- 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 B8 C3 D8 六、申請專利範圍 1. 一種具有電泳偏壓補償之微流體系統，包括 一毛細管通道，具有側壁，一第一端及一第二端’ 該毛細管通道更分成第一與第二部份，該第一及第二 部份之側壁具有極性相反之表面電荷；以及 —在該笫一端之第一電極； 一在該毛細管通道之該第一與第二部份之間之第 二電極：以及 一在該第二端之第三電極，該第一，第二及第三 電極所設定之電壓會使流體從該第一端被電滲力泵送 經過該第一及第二部份而至該第二端，同時在該第二 部份之電泳移動方向與在該第一部份之電泳移動方向 相反。 2. 依據申請專利範圍第1項所述之微流體系統，其中該毛 細管通道之該第一及第二部份具有大致相同之表面電 荷密度。 3. 依據申請專利範圍第2項所述之微流體系統，其中該毛 細管通道之該第一及第二部份之體積大致相同。 4. 依據申請專利範圍第1項所述之微流體系統，其中至少 該毛細管通道之該二部份之一之該等側壁爲一薄膜所 界定’該薄膜具有該一部份之該表面電荷。 5. —種具有電泳偏壓補償之微流體系統，包括： 一第一毛細管通道； 一與該第一毛細管通道相交之第二毛細管通道： 以及一在該第一與第二毛細管通道相交處之腔室，其 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公董） - 、/ (請先閲讀背面之注意事填寫本頁) 、言

   • 41 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範園 形狀是使一從該第一毛細管通道移動至該第二毛細管 通道之含有對象物質之區域混合以補償其在沿該第一 毛細管通道移動時所產生之電泳偏壓。 6. 依據申請專利範圍第5項所述之微流體系統，其中該腔 室是由沿一第一毛細管通道長度之側壁所界定，並成 漏斗狀匯集至該第二毛細管通道。 7. 依據申請專利範圍第6項所述之微流體系統，其中該腔 室之側壁是直的。 8. 依據申請專利範圍第6項所述之微流體系統，其中該第 二毛細管通道之寬度約等於該對象物質區域之長。 9. 依據申請專利範圍第5項所述之微流體系統，其中該對 象物質具有之擴散常數以及該第二毛細管通道具有之 寬度會使該對象物質在從該第二通道轉向之前先在該 .第二通道之整個寬度擴散。 10. 依據申請專利範圍第9項所述之微流體系統，其中該 對象物質具有一約爲lxl(T5cra2/sec之擴散常數，以 及該第二通道之寬度約爲ΙΌ/im。 11. 一種將對象物質引入微流體系統之電吸移管管理器， 該電吸移管管理器係流體連通至該微流體系統，該電 吸移管管理器包括： —毛細管通道，其一端至少與一該等物質之來源 連接；以及 一電壓源，當該毛細管通道末端與該物質之該來 源連接時，在該等物質之該來源與該微流體系統之第 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) A4洗格（210X297公釐） ----------^^------tr------L線 C (請先閔讀背面之注意事項@寫本頁) ί .42- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C3 D8 六、申請專利範圍 二電極間施加一電壓，使該來源之物質爲電動力引入 該電吸移管管理器並流向該微流體系統。 12. 依據申請專利範圍第11項所述之電吸移管管理器，其 中該毛細管通道之截面積約爲10-100( #ra)2 <· 13. 依據申請專利範圍第11項所述之電吸移管管理器，其 中該電壓源相對於該第二電極施加一負電壓至該第一 極。 14. 依據申請專利範圍第11項所述之電吸移管管理器，其 中該毛細管通道是在一基體界定且該基體爲一覆蓋元 件所覆蓋。 15. —種將對象物質引入微流體系統之電吸移管管理器， 該電吸移管管理器係流體連通至該微流體系統，該電 吸移管管理器包括： 一第一毛細管通道，具有一至少與一該等物質之 來源連接之第一端以及一終止於該微流體系統之第二 端； 一第二毛細管通道，具有一終止於接近該第一毛 細管通道之該第一端之第一端以及一終止於一第一隔 離物質來源之第二端； 一電壓源，在至少一該等對象物質來源與該微流 體系統之間，以及該第一隔離物質來源與該微流體系 統之間施加電壓，使對象物質從該一對象物質來源以 及隔離物質從該第一隔離物質來源爲電動力引入該電 吸移管管理器並流向該微流體系統。 表紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X2S>7公釐） . d 澤-- (請先閲讀背面之注意事t填寫本頁) 當

   -43 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 ___ D8 六、申請專利範圍 16. 依據申請專利範圍第15項所述之電吸移管管理器，更 包括： 一第三毛細管通道，具有一終止於接近該第一毛 細管通道之該第一端之第一端以及一終止於一第二隔 離物質來源之第二端；以及其中該電壓源施加電壓至 該第二隔離物質源以及該微流體系統，使對象物質從 該第二隔離物質來源爲電動力引入該電吸移管管理器 並流向該微流體系統。 17. 依據申請專利範圍第16項所述之電吸移管管理器，其 中該第一隔離物質來源所容納之隔離物質之離子濃度 大於該第二隔離物質來源所容納之隔離物質之離子濃 度。 18. 依據申請專利範圍第15項所述之電吸移管管理器.，更 包括一沿該第一毛細管通道安置之電極，以使該電極， 在該第一毛細管通道末端置於至少一該等對象物質之 來源中時’會與該對象物質接觸；以及該電壓源連接 至該電極以在該至少一對象物質來源與該微流體系統 之閭施加電壓。 19. 依據申請專利範圍第15項所述之電吸移管管理器，其 中該第一及第二毛細管通道是在一基體界定且該基體 爲一覆蓋元件所覆蓋。 20. —種將物質自多個來源引入一微流體系統之方法，該 微流體系統具有一有一末端之毛細管通道，一用於施 加一電壓至該微流體系統之一電極之電壓源，該方法 衣紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I"! 裝 — 訂 n 線 (請先閲讀背面之注意事t填寫本頁) -44- A BCD 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 .包括： 將該毛細管通道末端與一對象物質來源接觸： 相對於該電極施加一電壓至該對象物質來源，使 對象物質從該來源爲電動力引入該毛細管通道並流向 該微流體系統； 選擇一隔離物質來源，該隔離物質來源具有一預 定之離子濃度： 將該毛細管通道末端與該隔離物質來源接觸； 相對於該電極施加一電壓至該隔離物質來源，使 該隔離物質爲電動力引入該毛細管通道並緊鄰著該對 象物質；以及 以不同物質來源重覆以上步驟，使多個爲隔離物 質所分隔之不同物質爲電動力引入該毛細管通道並朝 向該微流體系統輸送而不會使該等不同物質互混。 21. 依據申請專利範圍第20項所述之方法，其中該隔離物 質包含一高離子濃度溶液》 22. 依據申請專利範圍第20項所述之方法，其中該隔離物 質包含一實質不溶混流體。 23. 依據申請專利範圍第20項所述之方法，其中該隔離物 質包含一離子載體。 24. 依據申請專利範圍第20項所述之方法，其中該毛細管 通道之截面積約爲10-1000( #m)2 » 25. 依據申請專利範圍第20項所述之方法，其中該等將該 毛細管通道末端接觸一隔離物質來源以及相對於該第 衣紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） ---f--,--;—裝------訂-----丨線 (請先閱讀背面之注意事填寫本页) • 45- ABCD 7T、申請專利範圍 一電極施加一電壓至該隔離物質來源使該隔離物質爲 電動力引入該毛細管通道之步驟更包括： 1_,丨_..__,--—裝丨- (請先閲讀背面之注意事t填寫本頁 將該毛細管通道末端置於一第一隔離物質之來源 中； 相對於該電極施加一電壓至該第一隔離物質來 源，使該第一隔離物質爲電動力引入該毛細管通道； 將該毛細管通道末端置於一第二隔離物質之來源 .中.； 訂 相對於該電極施加一電壓至該第二隔離物質來 源’使該第二隔離物質爲電動力引入該毛細管通道； 以及重覆最前面的二個步驟使多個不同對象物質爲該 第一，第二區域及第一隔離物質區域所分隔。 26. 依據申請專利範圍第25項所述之方法，其中該第一隔 離物質包含一高離子濃度溶液，以及該第二隔離物質 包含一低離子濃度溶液。 線 鯉濟部中央標準局J工消費合作社印策 27. 依據申請專利範圍第20項所述之方法，更包括沿該毛 細管通道安置一第二電極至該毛細管通道末端，使該 第二電極在該毛細管通道末端接觸該物質或隔離來源 時，會與一來源接觸；以及其中該等電壓施加步驟包 括在該微流體系統電極與該第二電極之間建立一電壓 差。 28. 依據申請專利範圍第20項所述之方法，其中該等電壓 施加步驟包括相對於該微流體系統電極施加一負電壓 至該對象物質或隔離來源。 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -46- A3 BS C3 D8 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 六、申請專利範圍 29. —種沿一通道將多個對象物質從一第一位置移動至一 第二位置之微流體系統，該微流體系統包括： 一用於在該第一位置與該第二位置之間建立一電 壓差之來源； 多個在該通道中之對象物質區域，該等對象物質 區域爲高離子濃度之第一隔離區域，以及至少一低離 子濃度之第二隔離區域所分隔。 30. —種將多個對象物質區域從一通道之一第一點輸送至 通道之一第二點之微流體系統，該微流體系統包括： 一對在每一對象物質區域兩端之第一隔離區域， 該第一隔離區域具有高離子濃度； 至少一第二隔離區域，該第二隔離區域具有一低 離子濃度。 31. 依據申請專利範圍第30項所述之微流體系統，其中該 第二隔離區域之離子濃度至少低於該第一隔離區域離 子濃度二個大小級次（百倍）。 32. 依據申請專利範圍第31項所述之微流體系統，其中該 第二隔離區域具有一範圍爲1至10mM之離子濃度，以及 該第一隔離區域具有一範圍爲1〇〇至lOOOraM之離子濃 度。 33. —種微流體系統，包括： 一基體在該基體配置有至少一'第~通道以及至 少一第二通道，該至少第二通道與該第一通道相交’ 其中該第一通道較該第二通道深；以及 (請先閲讀背面之注意事$填寫本頁) P -裝· 、tT Φ 線 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4現格（210X297公釐） .47-

   A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 一電滲流體導向系統。 34. 依據申請專利範圍第33項所述之微流體系統，其中該 至少第一通道之深度至少爲該第二通道深度的二倍。 35. 依據申請專利範圍第33項所述之微流體系統，其中該 至少第一通道之深度至少爲該第二通道深度的五倍。 36. 依據申請專利範圍第33項所述之微流體系統，其中該 至少第一通道之深度至少爲該第二通道深度的十倍。 37. —種在一電滲流體導向系統中沿一第一通道可控制地 輸送一流體流之方法，其中該第一通道與至少一第二 通道交叉，且其屮該流體流至少包含二個具有不同離 子濃度之流體區域，此方法包括，提供該第一通道之 深度較該第二通道爲深。 38. —種在一微流體系統通道內輸送流體試樣之方法，包 括： 引入至少一具有一第一離子濃度之第一流體物質 柱塞至該通道； 引入至少一第一試樣流體柱塞至該通道； 引入至少一具有該第一離子濃度之第二流體物質 經濟部中央標準局員工消費合作社卬製 ，柱塞至該通道； ' 引入至少一具有一第二離子濞度之第 柱塞該第二離子濃度低於該第一離子濃度 該通道施加一電壓。 流體物質 以及橫過 39.依據申請專利範圍第38項所述之方法，其中該等引入 該至少第一流體物質柱塞該至少試樣流體柱塞’該 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -48- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 至少第二流體物質柱塞以及該至少第三流體物質柱塞 之步驟包括： 放置該通道之一端，使之與一該至少第一流體物 質來源接觸，然後從該至少第一流體物質之該來源施 加一電壓至該通道，使該第一流體物質被引入該通道； 放置該通道之一端，使之與一該至少第一試樣流 體來源接觸，然後從該至少第一試樣流體之該來源施 加一電壓至該通道，使該第一試樣流體被引入該通道； 放置該通道之一端，使之與一該至少第二流體物 質來源接觸，然後從該至少第二流體物質之該來源施 加一電壓至該通道，使該第二流體物質被引入該通道； 以及 放置該通道之一端，使之與一該至少第三流體物 質來源接觸，然後從該至少第三流體物質之該來源施 加一電壓至該通道，使該第三流體物質被引入該通道。 40. —種取樣系統，包括： 一申請專利範圍第16項所述之電吸移管管理器； 一試樣基體，該試樣基體在其上有多個不能移動 之不同試樣；以及 一平移系統，相對於該試樣基體移動電吸移管管 理器。 41. 依據申請專利範圍第40項所述之取樣系統，其中該第 一毛細管通道之該第一端以及該第二毛細管通道之該 第一端均終止於該電吸移管管理器尖端之一流體保持 (請先閎讀背面乏注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X29*7公釐） -49 - ABCD 六、申請專利範圍 凹槽。 42. 依據申請專利範圍第40項所述之取樣系統，其中該等 多個不同試樣在該試樣基體之一表面上乾燥，且其中 該電吸移管管理器可排出一流體量，溶解該試樣基體 上之該試樣。 43. 依據申請專利範圍第42項所述之取樣系統，其中該等 試樣是以流體形式施加至該試樣基體表面，且該基體 表面包括多個流體局限區域。 44. 依據申請專利範圍第43項所述之取樣系統，其中該等 流體局限區域包括爲較僧水之區域所包圍之較親水區 域。 45. 依據申請專利範圍第43項所述之取樣系統，其中該等 流體局限區域包括爲較親水之區域所包圍之較僧水區 域。 46. 依據申請專利範圍第43項所述之取樣系統，其中該等 流體局限區域包括位於該試樣基體之該表面上之凹陷 區。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 47. —種基體之使用，該基體係具有一通道，供沿該通道 至少將一第一對象物質從至少一第一位置輸送至一第 二位置，而該輸送動作係至少利用到一受到施加電壓 而沿該通道輸送之低離子濃度區域者。 48. 依據申請專利範圍第47項所述之基體之使用，其中該 一區域之離子濃度低於該對象物質之離子濃度。 49. 依據申請專利範圍第47或48項所述之基體之使用，其 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -50- 六 ----------Η—llaapll 一，|_

   I 二 _—11 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 : j i 〜 ，丄（r Λ 1、（ .---,,....Α.::❿ :../:¾.. Ad Βδ C8 D8 -^-——— …一 ’ .—…―_ " — 1 '申請專利範園 中輸送多個爲高離子濃度隔離區域所分隔之對象物 質。 50. —種基體之使用，該基體係具有一在電泳偏壓補償狀 態中可沿其輸送至少一第一對象物質之通道，該通道 被分成一第一及一第二部份，其中該通道之側壁被充 以極性相反之電荷，以使該至少第一對象物質在該第 一部份輸送時所產生之電泳偏壓會爲其在該第二部份 輸送時所產生之電泳偏壓所補償。 51. 依據申請專利範圍第50項所述之基體之使用，其中一 第一電極位於該第一部份之遠端，一第二電極位於該 二部份之間之交接處以及一第三電極位於該第二部份 之遠端。 52. 依據申請專利範圍第47項所述之基體之使用，其中該 基體係爲一微流體系統。 53. 依據申請專利範圍第47項所述之基體之使用，其中該 基體係爲一電吸移管管理器。 54. 依據申請專利範圍第53項所述之基體之使用，其中該 電吸移管管理器具有一用於輸送該對象物質之主通道 以及至少另一與該主通道成流體連通之通道，從該通 道可沿該主通道輸送另一物質。 55. 依據申請專利範圍第54項所述之基體之使用，其中該 另一物質被引入該主通道作爲多個不同對象物質之每 一物質間之緩衝區域。 56. —種微流體系統之使用，其係具有至少一第一流體通 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） *:- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) ----4U;------ΐτ-----------^------------- -51 -

   經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 道以及一與其相交之第二流體通道，在最佳流動狀況 時，該等通道具有不同深度。 57. 依據申請專利範圍第56項所述之微流體系統之使用， 其中一通道之深度爲另一通道的2至10倍。 58. —種微流體系統之使用，該系統係具有一第一通道以 及一與該第一通道相交之第二通道，此系統具電泳補 償，且該等通道交叉處之形狀可使一沿該第一通道朝 向該第二通道輸送之流體在該交叉處混合並使任何存 在於該流體之電泳偏壓消失。 59. —種微流體系統，包括一具有一通道之基體，其中沿 該通道至少將一第一對象物質從至少一第一位置輸送 至一第二位置，至少利用一受到施加電壓而沿該通道 輸送之低離子濃度區域。 60. 依據申請專利範圍第59項所述之微流體系統，其中該 一區域之離子濃度低於該對象物質之離子濃度。 61. 依據申請專利範圍第59或60項所述之微流體系統，其 中輸送多個爲高離子濃度隔離區域所分隔之對象物 質。 62. —種基體，該基體係具有一在電泳偏壓補償狀態中可 沿其輸送至少一第一對象物質之通道，該通道被分成 一第一及一第二部份，其中該通道之側壁被充以極性 相反之電荷，以使該至少第一對象物質在該第一部份 輸送時所產生之電泳偏壓會爲其在該第二部份輸送時 所產生之電泳偏壓所補償。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 言- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -52- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B3 C8 D8 六、申請專利範圍 63. 依據申請專利範圍第62項所述之基體，其中一第一電 極位於該第一部份之遠端，一第二電極位於該二部份 之間之交接處以及一第三電極位於該第二部份之遠 端。 64. —種電吸移管管理器，係包括一依據申請專利範圍第 59項所述之微流體系統。 65. 依據申請專利範圍第64項所述之電吸移管管理器，係 具有一用於輸送該對象物質之主通道以及至少另一與 該主通道成流體連通之通道，從該通道可沿該主通道 輸送另一物質。 66. 依據申請專利範圍第65項所述之電吸移管管理器，其 中該另一物質被引入該主通道作爲多個不同對象物質 之每一物質間之緩衝區域。 67. —種微流體系統，其係具有至少一第一流體通道以及 一與其相交之第二流體通道，該等通道具有不同深度， 以便最佳化流動狀況。 68. 依據申請專利範圍第67項所述之微流體系統，其中一 通道之深度爲另一通道之2至10倍。 69. —種微流體系統，其係具有一第一通道以及一與該第 一通道相交之第二通道，該等通道交叉處之形狀可使 一沿該第一通道朝向該第二通道輸送之流體在該交叉 處混合並使任何存在於該流體之電泳偏壓消失。 70. 依據申請專利範圍第48項所述之基體之使用，其中該 基體係爲一微流體系統。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） --一---.------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -53- 經濟部中央標準局員工消費合作，社印製

   A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 71. 依據申請專利範圍第49項所述之基體之使用，其中該 基體係爲一微流體系統。 72. 依據申請專利範圍第50項所述之基體之使用，其中該 基體係爲一微流體系統。 73. 依據申請專利範圍第51項所述之基體之使用，其中該 基體係爲一微流體系統。 74. 依據申請專利範圍第48項所述之基體之使用，其中該 基體係爲一電吸移管管理器。 75. 依據申請專利範圍第49項所述之基體之使用，其中該 基體係爲一電吸移管管理器。 76. 依據申請專利範圍第50項所述之基體之使用，其中該 基體係爲一電吸移管管理器。 77. 依據申請專利範圍第51項所述之基體之使用，其中該 基體係爲一電吸移管管理器。 78. —種電吸移管管理器’係包括一依據申請專利範圍第 60項所述之微流體系統。 79. —種電吸移管管理器，係包括一依據申請專利範圍第 61項所述之微流體系統。 80·—種電吸移管管理器’係包括一依據申請專利範圍第 62項所述之基體。 81 ·—種電吸移管管理器，係包括一依據申請專利範圍第 63項所述之基體。 國國家楹準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -54-