TWI234655B - Microfluidic titration apparatus - Google Patents

Description

1234655 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域3 發明領域 本發明係有關一種滴定流體試樣之裝置，更特別係有 5 關一種分析晶片其具有微流體試樣操控通道及相關滴定艙 供進行試樣之滴定分析。 【先前技術1 發明背景 滴定是一種常用之化學分析程序，典型用來測定例如 10 於一試樣之一種預定化合物濃度。當然有多種不同程序及 技術可用來進行滴定分析。雖言如此，簡言之，大部分滴 定方法涉及添加經測量之增量標準溶液（「滴定劑」）至試樣 溶液，俾測定滴定劑與試樣間的化學計算學當量點。滴定 劑包括已知濃度之化合物，該化合物係以已知方式而與試 15 樣反應。滴定劑也包括指示劑化合物（例如染料），當滴定劑 中之化合物已經與試樣反應時，指示劑反應，換言之，當 滴定劑與試樣間之反應出現「終點」時，該指示劑反應。 終點也可由其它標準指示例如pH。無論採用何種措施來測 定終點，當到達終點時，兩種溶液係呈化學計算學當量， 20 可求出試樣中之預定化合物濃度。 雖然標準滴定於許多實驗室例行進行，但典型皆有相 關考驗。例如大部分滴定要求技術員至少接受相對複雜程 度的訓練來準備標準溶液、清潔設備與架設設備、校準設 備、小心準備溶液與執行滴定。結果須經過計算。顯示例 1234655 行滴定分析相當複雜之範例係根據美國環保署公開之一種 試驗程序，測定具有鹼度於約10至250毫升/升總鹼度（以碳 酸鈣計算）之水試樣之總鹼度。此種分析涉及使用酸滴定經 測量量之試樣至預定pH。除了清潔與架設玻璃器皿及其它 5 設備之外，技術員必需準備備用溶液；本試驗之標準滴定 劑為0.0200 N硫酸及pH緩衝劑，典型為pH 7.0及pH 4.5，需 準備來校準pH計。製備備用鹼度對照溶液，典型為已知濃 度之破酸鈉於蒸顧水。當此等準備完成時，經測量之遞增 容積之滴定劑添加至已知容積之試樣，直到pH達到4.5為 10 止。然後計算以碳酸鈣表示之總鹼度為（滴定劑毫升數)xl〇。 須了解前述滴定程序耗時、昂貴、相當複雜且容易出 錯。有鑑於關聯傳統滴定之此等及其它困難，仍然持續需 要有一種裝置及方法可快速、準確及精準地以低成本且導 入誤差的變數少而進行滴定。 15 解決此等需求之裝置及方法之細節說明如後。本發明 之優點及特色鑑於後文說明書及申請專利範圍將顯然自 明。 【發明内容3 發明概要 20 本裝置界定一種微流體滴定晶片，其具有一本體元件 其具有一第一孔口界定流體試樣入口，以及複數個微流體 通道，各個通道於一第一端係與該試樣入口連通。複數個 滴定艙各自係與一微流體通道做流體連通，且各個滴定艙 係於一空氣管理埠口連通。各個滴定搶含有一種滴定劑， 1234655 = 舱之滴疋劑遭度係與於其餘各艙之滴定劑濃度不 卜J 0 圖式簡單說明 5 -=1圖為根據本發明之-具體實施例，微流體滴定裝置 二頂視平面圖，顯示虛線之内部結構。 第2圖為第1圖所示微流體滴定裝置 施例 1圖之線2_2所取之剖面圖。 、 第3圖為第1圖所示微流體滴定裝置之具體實施例沿第 1圖之線3-3所取之剖面圖。 第4圖為第1圖所示微流體滴定裝置之具體實施例沿第 1圖之線4-4所取之剖面圖。 第5圖為第1圖所示雙層微流體滴定裝置之具體實施例 之上層之頂視平面圖，顯示上層之下表面。 第6圖為第1圖所示雙層微流體滴定裝置之具體實施例 15之上層之頂視平面圖，顯示下層之上表面。 第5與第6圖組合顯示第1圖之微流體滴定裝置之具體 實施例之㈣上層及下相侧書本方式並排之視圖。 第7圖為根據本發明之第二具體實施例，微流體滴定裝 置之示思頂視平面圖，顯示虛線之内部結構。 2〇 第8圖為第7圖所示微流體滴定裝置之具體實施例沿第 7圖之線8-8所取之剖面圖。 第9圖為第7圖所示微流體滴定裝置之具體實施例沿第 7圖之線9-9所取之剖面圖。 第10圖為第7圖所示微流體滴定裝置之具體實施例沿 1234655 第7圖之線10-10所取之剖面圖。 第11圖為第7圖所示雙層微流體滴定裝置之具體實施 例之上層之頂視平面圖，顯示上層之下表面。 第12圖為第7圖所示雙層微流體滴定裝置之具體實施 5 例之上層之頂視平面圖，顯示下層之上表面。 第11與第12圖組合顯示第7圖之微流體滴定裝置之具 體實施例之個別上層及下層以攤開書本方式並排之視圖。 第13圖為第1圖所示微流體滴定裝置之具體實施例及 用來由該裝置收集、彙編及儲存分析資料之相關分析儀器 10 之示意圖。 實施方式1 較佳實施例之詳細說明 本發明提供一種供滴定流體試樣之整合一體的自容式 裝置。本發明有助於將試樣導入晶片，藉被動毛細作用讓 15 試樣通過複數個微流體通道而進入複數個滴定艙内部。各 個滴定艙預先載有經校準量之試劑及指示劑，試劑及指示 劑係根據欲執行的特定滴定種類選用。各個滴定艙開口至 一空氣管理艙，俾輔助試樣流體由入口藉被動毛細作用， 移動通過微流體通道，且進入滴定艙。依據預先載入滴定 20 艙之試劑及指示劑，可執行多種滴定分析之任一種。雖然 本發明裝置可用於多種情況，但本發明裝置特別可用於水 樣的現場分析，於該處較為傳統之收集水樣及傳統分析儀 器難以使用或無法使用。此外，雖然此處所述本發明主要 係就其用作為分析裝置用於水的取樣及分析，但也同等適 用於滴定其它流體。 本發明包八—^ 結合複數個滴定種體晶片裝置，其於—具體實施例 後詳述，各個、、二於艙内滴定流體試樣，例如水樣。容 於任何指定滴^驗内預S載有校準量之試劑及指示劑， 樣容積為已知=的4财度經過小^控制，滴定艙的試 濃度之「滴定南因各晶片包括複數個滴定艙，各自有不同 當試樣進入^」，故於單—晶片可提供某個範圍之滴定。 則該滴定艙之I艙時，若該滴定艙之緩衝能力已經超過， 10 分析儀器，特旨示劑將變色。此處所述晶片用於所設計之 定艙的:色^_用於晶片。分析儀器經設計成可摘測滴 而何者則否欠=。經由偵測何者滴定艙已經超過緩衝能力 儀器可連钟，=易以高速、準確度及精度測定預定參數。 快速收集與t铽處理器如個人數位助理器或膝上型電腦來 15 成本發彳_存於現場取得㈣料。雖然分析儀器並未構 〇σ 邻分，但於此處概略描述以便了解本發明。 早U/4體滴定晶片10之第一具體實施例顯示於第1 () |w|。弟 1 唇| 〇 _馮根據本發明之一方面，組配供執行滴定分 析之微流體滴中θ u _ 曰曰片10之示意線圖。須了解第1圖戶斤述晶片 1〇係以高庶干立π ν、思形式顯示，俾提供有關晶片結構之操作之 細節資訊。 ^ 圖’日日片10包含一複合基材，其具有/上層12 及一下層14。如後述，各層12及14係分開製造。雨層12及 14可由夕種不同材料製造，包括玻璃、矽材或甚i塑膠， 只要使用之材料有足夠光學透明度及材料可相容性即可。 20 1234655 上層12為一板其含有一孔口，該孔口界定一試樣入口 16，該入口 16係與形成於下層“之試樣分配艙18連通。於 第1至6圖所示具體實施例中，上層12包括複數個空氣管理 璋口，分別標示為20a至2〇〇。各個空氣管理埠口 20a至20〇 5係與形成於下層14之不同滴定艙個別做流體連通，如此關 聯個別不同滴定艙。第丨至4圖中，滴定艙標示為22a至22〇。 试樣入口 16界定一個貫穿上層12上表面24之開口，該 開口完全延伸貫穿上層至下表面26，故開口界定一流體路 徑至下層14之試樣分配艙18。第2圖中，複數個流體承載微 10流體通道32形成於下層14之上表面28。下層14之下表面標 示以參考符號30。第1圖中有15個分開微流體通道32，分別 標示為32a至32〇。各個通道32界定一流體流徑，其於第一 端係由試樣分配艙18連通，以及於第二端係連通至個別滴 定艙22。微流體通道32之尺寸為，欲分析流體(例如水）流經 15 通道而流入滴定艙内。如前述，空氣管理埠口 20係與相關 滴定艙做流體連通。但空氣管理埠口 20界定由上表面24至 滴定艙的開口，埠口 20之尺寸讓欲分析流體不會流入埠口 20内部。空氣管理埠口 20係設置用來經由輔助毛細流體 流，而控制及管理試樣流體之移動通過流體承載微流體通 2〇 道32，以及流入滴定艙内部。「被動毛細作用」一詞偶爾用 於此處，因通過晶片10之毛細流體流非以任何主動機轉誘 生。由空氣管理埠口 20(如第1圖所示係對大氣為開啟)所提 供之空氣管理功能可由艙提供，該艙界定一空氣管理埠口 但未對大氣開放。本結構範例顯示於第7至12圖，容後詳述。 10 1234655 如前述，滴定艙22a至22〇各自組配用來進行基於化學 反應之滴定分析，結果導致比色變化，可藉適當偵測器（例 如後述分析儀器60)偵測。為了有助於驗室内之預定化學反 應，於上層12及下層14黏合在一起前，試劑之比色指示劑 5 等預先載入滴定艙内部。如此(僅供舉例說明之用），晶片10 可組配供滴定水的鹼度。如此，滴定艙22a至22〇各自預先 載有適合滴定鹼度之經過校準的已知濃度試劑。於任何單 一滴定艙之試劑濃度將與另一艙之試劑濃度不同。因各滴 定艙22之容積為已知（如此欲滴定之液體試樣容積為已 10 知），且與另一滴定艙之容積相同，故預先載入任何指定滴 定艘之試劑量可經計算而獲得分級漸進變化的滴定範圍。 「滴定劑」一詞用於此處來表示進行特定滴定所需要的各 種化學品安定劑及指示劑。用於任何晶片10之特定滴定劑 將依據欲進行之滴定類別決定。 15 舉例言之，參照第4圖，滴定劑以參考符號34表示。滴 定劑34與滴定艙22a之濃度可以命名習慣[34/22a]表示，換 言之，「[34/22a]」表示於滴定艙22a之滴定劑34之濃度。遵 照此種習慣表示法，於次一毗鄰滴定艙22b之滴定劑34濃度 表示為[34/22b]。一具體實施例中，於複數個滴定艙22之滴 20 定劑濃度如後： [34/22a]<[34/22b]<[34/22c]<[34/22d]<...<[34/22o] 如此，於各個滴定擒之滴定劑34濃度由具有最低滴定 劑濃度之滴定艙22a，增加至具有最高濃度之滴定艙22〇。 滴定劑34之絕對濃度及數量當然係依據多項因素決定，包 11 !234655 括所進行之特定滴定、滴定艙容積、食用之試劑等而可根 據需要來設定各項因素。總而言之，由滴定艙22a至滴定舱 220之滴定劑34之濃度範圍係設計成涵蓋某個指定滴定的 可施結果範圍。 5 滴定艙數目可與第1圖顯示之15滴定艙有寬廣改變，同 理，田比鄰滴定搶間之滴定劑濃度差異也可根據需要而有寬 廣改變。通常於一個含有n個滴定艙之晶片1〇，於各個滴定 艙之滴定劑Τ之濃度關係如後： [Τ1]<[Τ2]<[Τ3]<[Τ4]...[Τη] 10 於第一較佳具體實施例，乃與丁2之滴定劑34之濃度差 異係與丁2與丁3間之滴定劑濃度差異才目@，餘此類推。如此， 滴定艙係組配成線性循序梯度，由一滴定艙至次一滴定艙 梯度之各階就滴定劑濃度而言為相等。須了解滴定劑濃度 由一滴定艙遞增至次一滴定艙無需為線性，例如可遵循對 15數濃度梯度，該種情況下晶片10所涵蓋之濃度範圍將更 大。此外須了解進行滴定反應時，指示劑溶液典型不會以 開/關方式變色。換言之，由指示劑引發的變色將係以徐緩 色調的遷移來反應。舉例言之酚紅是一種常用於？11滴定之 滴定指示劑，酚紅具有於相對寬pH範圍高達丨ρΗ之色調遷 20移。如此化學計算當量點可經由分析於兩個或兩個以上滴 定艙之色調遷移而設定。 滴疋;=1彳34較it於晶片1 〇製造期間被侷限於滴定舱内， 如弟4圖示思顯示。若滴定劑34為固體，則滴定劑可單純沉 積於滴定艙内（不同的經校準量之滴定劑可沉積於循序各 12 1234655 個艙内）。當滴定劑屬於不容易侷限於滴定搶之類型時’較 佳於晶片製造期間沈積非反應性基體化合物於滴定艙， 用於以物理方式捕捉或化學方式結合滴定劑之目的’藉此 於導入試樣之前，維持滴定劑於滴定艙内部。有多種適當 5 基體材料可用於此項目的。例如聚乙細醇(PVA)或尼龍 >冗積 於滴定艙内表面上，形成可捕捉多種滴定劑料之物理基體 結構。其它吸附劑型的材料也同樣可用來吸引或結構有機 滴定劑及無機滴定劑化合物，且與供結合滴定劑用之基體 材料組合。適當吸附劑包括常用於色層分析管柱之化學吸 10 附劑類別。市面上有多種吸附劑，選用之特定類別吸附劑 將依據多項因素決定，該等因素包括執行之試驗類型以及 試驗中使用的滴定劑類別、相關分子大小、極性、溶解度、 操作環境條件等。可使用例如交聯纖維素或瓊脂等吸附 劑、液相層析術使用之吸附劑、及薄層層析術常用之該等 15 吸附劑類別。較佳任一種使用之基體化合物及吸附劑材料 容易塗覆至滴定艙壁面上，例如使用低容積流體分配等技 術經由施用材料單層而塗覆。 第5圖顯示晶片10上層12 ’特別上層12之下表面％。第 6圖顯示下層14及上表面28。第5及6圖以並態方式說明兩層 2〇 12及14彼此拆卸，以攤開書本之方式彼此並排。換言之， 於第5及6圖所示視圖，上層12之下表面26為可見，及下層 14之上表面28為可見，當晶片組裝時，二表面（26及28)彼此 匹配。於本視圖中，多個璋口、滴定艙及微流體通道清晰 可見，當兩層12及14組裝（容後詳述)成為晶片1〇時，晶片具 13 1234655 有類似第1圖所示形式。須指出根據該具體實施例之晶片10 可製造成入口 16為流體通道32及滴定艙22之相對位置排列 成與附圖所示位置不同。舉例言之，晶片1〇具有微流體通 道32成形於上層12之下表面26，滴定艙22成形於下板14之 5上表面28等。熟諳技藝人士了解於本發明範圍内可對此等 結構之位置做兔廣调整。 第7至12圖所示具體實施例之晶片5〇係與第1至6圖所 示晶片10相同，但晶片50使用不同型空氣管理艙，特別為 未對大氣開啟的空氣管理艙。第1至6圖所示相同參考符號 用來指示弟7至12圖之類似結構。參照第7圖，各個滴定艙 22a至22〇係透過微流體通道32而與試樣分配搶18傲流體連 通。但第1圖之具體實施例所示空氣管理琿口 2〇&至2〇0，於 第1圖之具體實施例中係對大氣開放，埠口2〇a至2〇0以微流 體通道54a至54〇替代（其各自關聯一個個別滴定搶），微流體 15 通道54&至540界定由滴定艙22至空氣管理艙56延伸之流體 路徑。空氣管理艙56係形成於晶片10之包封空隙，其容積 顯著大於滴定艙22與微流體通道32之組合容積。雖然空氣 管理舷56並未對大氣開放，但其容積夠大，可接納全部因 試樣流入艙内而由微流體通道32a至32〇之滴定艙22a至22〇 20所置換出的空氣。如同前文說明之空氣管理埠口 20，微流 體通道54之尺寸讓流體試樣(例如水)不會進入通道，但被置 換的空氣確實可流經該通道。再度，因空氣流經通道54， 而水不流進通道54，故流體以被動毛細作用流入滴定艙被 提升。此外’因試樣不會流入通道54，故滴定艙22之完整 14 1234655 容積係以流體試樣填補。因滴定艙之容積為已知，故可計 算於任何指定滴定艙沈積之滴定劑濃度。 多種材料可用於製造晶片ίο，包括多種玻璃、石英及 塑膠。典型地上層及下層12及14係由相同材料製成。與用 5 來製造晶片之材料無關，兩層中之至少一層且較佳為兩層 為光透明，容後詳述，於分析儀器60或其它偵測器中，來 自光源之光可經板材透射，讓分析儀器可偵測得滴定艙内 發生的比色變化。始於下層14，分配艙18、微流體通道32 及滴定艙22被蝕刻至上表面24(假設用於形成層14之材料 10 可被蝕刻）。若使用塑膠，則通道及艙可模製成形於該層。 蝕刻處理經控制，讓滴定艙之容積經控制且為已知。若使 用之空氣管理艙屬於第7至10圖所示該型，則此時空氣管理 艙被蝕刻入下層。蝕刻繼34固定於滴定艙22，如所述，滴 定劑34被固定入滴定擒22内部，如所示，滴定劑34包括特 15 定滴定所需的全部化學品。於各個滴定艙，添加不同的經 校準量之滴定劑34，故跨滴定艙呈現一定範圍之緩衝能 力。若支撐基體用來結合於滴定艙之滴定劑34，則於不應 沈積基體位置，經由遮罩底層14之不欲沈積部分，可讓基 體浸塗或層疊於滴定艙上方。滴定劑34可以任一種適當方 20 式例如使用微滴量管或羽毛管型微配送器而以適當方式沈 積。另外，基體及滴定劑可於一系列循序塗覆及遮蓋步驟 組合及施用。 上層12之孔口例如試樣入口 16以及空氣管理埠口 22(若使用）例如係經由使用雷射鑽頭或其它適當工具於基 15 1234655 材上鑽孔成形。孔Π定位於上層12，#兩層組裝時，讓孔 口係以預定方向校準下層14之各個結構。 10 15 20 然後兩層12及14係以面對面方式定向，換言之，下層 1化上表面28面對上層12之下表面26，上層12之孔口適當 枚準下層14之對應結構，兩層以此種預定方向性黏結在一 起。板可以任-種適當方式減，例如使用非水溶性黏結 劑、、包囊、熱壓或聚醢胺及/或熱固薄膜黏合。兩層之黏合 式係k用不會$人/亏染物或劣化滴定艙内的任何滴定劑 之黏合方式。上層可有效關閉滴定艙及微流體通道。黏合 後之成品晶片H)可單獨使用，或固定於另—結構例如載體 用來輔助相當小型晶片的操控。 〜之尺寸及尺規係依據多項因數而改變，例如預 ^滴疋類型、欲滴定流體、成本等。微流體通道Μ及滴定 搶「:=」可由數微米變化至數毫米。此外’可改變滴定 任何助保有更大量或更小量試樣。晶片1〇可為 形狀:方二:所示之矩形、方形、橢圓形、圓形或其它 、片之邊長可由級m接近任何尺寸。 成只i:1 中2及下層14較佳皆為光學透明。但晶片1。可製造 沉積料Γ層鱗明。此外，於縫财，薄反射膜可 下表面—板之表面上’例如若有所需沉積於下層14之 射3M八^積反射膜之目的容後詳述。反射膜可輔助散 1〇之光儀_之光，該光係於分析過程中透射至晶片 Π 疋之進行方式，首先將流體試樣導人流體入 16 1234655 16。試樣可以任種方便方式&入入口，例如使用滴管或 滴量管、注射器或注射針頭，或例如將晶片本身浸沒於流 體試樣，讓入口低於流體液面。須注意試樣入口 16可以其 它相當結構替代，讓水樣流入晶片10内部，例如可以注射 5針等替代。總而言之，試樣流經入口 16，填補試樣分配艙 18，試樣由該艙18抽取進入各個微流體通道32。試樣係藉 被動毛細作用被抽取通過流體通道32，進入相關滴定艙 内，換言之，水樣流入反應艙内，而無需有感應流體流動 的主動機轉。藉流體而由通道32及相關滴定艙22置換出之 10 空氣經由空氣管理璋口 20流出。因空氣管理埠口之尺寸夠 小，故空氣可流經該埠口 ’而流體則否（例如以水滴定為 例，表面張力可防止水流入空氣管理埠口），滴定艙完全以 試樣流體填補。 當玻璃用來形成兩層12及14時，且玻璃足夠乾淨，發 15 現微流體通道的毛細作用足夠。雖言如此，試樣入口 16及 微流體通道32選擇性使用塗層或表面感性方法處理來輔助 毛細作用，例如防止於入口形成凹凸面，以及於試樣分配 艙18與微流體通道32間之界面形成凹凸面。特定類塑之表 面處理係依據板12之製造材料決定。例如若干玻璃材料可 20根據SCI清潔技術清潔。其它情況下，例如使用各種塑膠， 可將改良流動性之薄層成單層塗層例如自我組裝單層施用 於基材上。如所述，空氣管理埠口 20可輔助流體之毛細流 流經微流體通道32，且流入滴定艙22，確保流體試樣之流 經各個滴定艙且填補各個滴定艙，當試樣移動通過微流體 17 1234655 通道時，試樣置換出之空氣係經由埠口排放。再度，空氣 管理埠口 20(於第1圖所示具體實施例係對大氣開放）之功能 同樣可藉封閉式空氣管理艙進行，該空氣管理艙係流體連 通至滴定臉，如第7圖所示。 5 當試樣進入滴定艙22時，滴定艙22所含之滴定劑34與 試樣混合且反應。附圖顯示之晶片10有15個不同的滴定 艙，各自有如前述不同濃度之滴定劑34來涵蓋預定範圍。 當滴定劑34與試樣間進行反應時，緩衝能力已經超過之該 等滴定艙内，含括於滴定劑34之染料或指示劑將造成色彩 10 改變。於緩衝能力未超過之該等滴定艙，則未出現任何色 彩變化。如此滴定終點係位在色彩未改變之滴定艙與毗鄰 色彩已經發生變化之滴定艙間。解析度，亦即滴定終點的 準確度係依據毗鄰滴定艙之緩衝能力的遞增變化而決定。 由於有複數個滴定艙，各艙有不同濃度之滴定劑，故晶片 15 10大致上進行多次同時滴定，於各個滴定艙進行一次分開 滴定。滴定終點係介於不具有色彩變化的最末滴定艙與該 系列中色彩改變之滴定艙間。因典型鑑於數個滴定艙間有 色調遷移，色調強度係依據滴定劑濃度範圍等決定，故基 於相關滴定艙之已知滴定劑濃度計算，可決定終點。 20 某些情況下，滴定艙之色彩變化可以人眼偵測，可未 經輔助目測，或經由放大裝置如顯微放大或巨觀放大裝置 偵測。更典型地，使用分析儀器來測量滴定終點。 現在參照第13圖，組配分析儀器60供測定其中出現色 彩變化之滴定艙。分析儀器60於此處係以概略方式顯示及 18 1234655 說明’俾對用於晶片10之分析儀器做說明。分析儀器60包 括光學組成元件，該等光學組成元件適合用於偵測維持於 滴定艙22内部之試樣之比色變化，且將分析結果以可儲存 於分析儀器60内部記憶體之資料形式報告及/或輸出至電 5細70。較佳具體實施例中，分析儀器6〇為自容式單元，容 易運送至現場，電腦70為可攜式單元，例如掌上型電腦或 膝上型電腦。 S试樣（例如水樣）被導入微流體滴定晶片10及相關滴 定艙22時，讓晶片1〇有足夠進行滴定反應的時間。於緩衝 10能力已經超過之滴定艙出現的任何色彩變化係藉光之光學 特丨生债’則，δ亥光係經晶片10而透射入分析儀器60，或於反 射膜轭用於晶片表面的情況下，光係透射通過試樣，且由 反射膜反射至儀器的適當偵測器。 如所述’某些情況下，薄反射膜可使用至二板之一之 15 一表面，例如下層14之下表面30。反射膜較佳為白膜，用 來散射分析儀器60中來自光源之光，但也可為例如鋁等反 射膜。當使用此型構造時，分析儀器60中來自光源之光藉 反射膜反射且透射至偵測器。 總而言之’ 一旦已知出現終點之二滴定艙身分，或另 2〇 外，一系列滴定艙具有色調遷移，而可計算滴定結果。例 如若晶片1〇係組配用以偵測水的鹼度，則由二滴定艙之已 知滴定劑濃度’可算出結果，二滴定艙亦即為缓衝能力已 經超過之最末層（且出現色彩變化），以及緩衝能力尚未超過 之毗鄰艙（且未出現色彩變化）。計算結果之精度係依據二滴 19 1234655 定艙之濃度之增量變化決定。分析儀經過程式規劃，基於 各滴定艙之滴定劑濃度來計算終點。 此處已經說明本發明之具體實施例，預期熟諳技藝人 士可於本發明之範圍做出其它修改。須了解本發明之精髓 5 及範圍非僅限於該等具體實施例，反而可延伸至隨附之申 請專利範圍所界定之各種修改及相當範圍。 t圖式簡單說明3 第1圖為根據本發明之一具體實施例，微流體滴定裝置 之不意頂視平面圖’顯不虛線之内部結構。 10 第2圖為第1圖所示微流體滴定裝置之具體實施例沿第 1圖之線2-2所取之剖面圖。 第3圖為第1圖所示微流體滴定裝置之具體實施例沿第 1圖之線3-3所取之剖面圖。 第4圖為第1圖所示微流體滴定裝置之具體實施例沿第 15 1圖之線4-4所取之剖面圖。 第5圖為第1圖所示雙層微流體滴定裝置之具體實施例 之上層之頂視平面圖，顯示上層之下表面。 第6圖為第1圖所示雙層微流體滴定裝置之具體實施例 之上層之頂視平面圖，顯示下層之上表面。 20 第5與第6圖組合顯示第1圖之微流體滴定裝置之具體 實施例之個別上層及下層以攤開書本方式並排之視圖。 第7圖為根據本發明之第二具體實施例，微流體滴定裝 置之示意頂視平面圖，顯示虛線之内部結構。 第8圖為第7圖所示微流體滴定裝置之具體實施例沿第 20 1234655 7圖之線8-8所取之剖面圖。 第9圖為第7圖所示微流體滴定裝置之具體實施例沿第 7圖之線9-9所取之剖面圖。 第10圖為第7圖所示微流體滴定裝置之具體實施例沿 第7圖之線10-10所取之剖面圖。 第11圖為第7圖所示雙層微流體滴定裝置之具體實施 例之上層之頂視平面圖，顯示上層之下表面。 第12圖為第7圖所示雙層微流體滴定裝置之具體實施 例之上層之頂視平面圖，顯示下層之上表面。 10 15 第11與第12圖組合顯示第7圖之微流體滴定裝置之具 體實施例之個別上層及下層以攤開書本方式並排之視圖。 第13圖為第1圖所示微流體滴定裝置之具體實施例及 用來由該裝置收集、彙編及儲存分析資料之相關分析儀器 之不意圖。 【圖式之主要元件代表符號表】 10···微流體滴定晶片 12…上層 14···下層 16···流體入口 18…試樣分配搶 20…空氣管理埠口 22···滴定艙 24、28···上表面 26、30···下表面 32…微流體試樣通道 34…滴定劑 50…晶片 54…微流體通道 56…空氣管理艙 60…分析儀器 70…電腦 21

Claims (1)

1234655 拾、申請專利範圍： 1 · 一種滴定裝置，包含： 一本體元件其具有： 一孔口，其界定一流體試樣流入本體之入口； 5 複數健流魏道，各㈣於第-端係與試樣入口 連通； 複數個滴定搶’各自係與一微流體通道做流體連 通，以及各自係與-空氣管理埠口做流體連通；以及 1 複數㈣定艙各自含有—種較劑，其中於複數個 1〇 較艙之任—艙的滴㈣濃度係與其餘各艙的滴定劑 濃度不同。 2. 如申請專利第丨項之㈣，其中該滴定劑經組配成 用於滴定試樣之預定屬性，且包括緩衝器及指示劑。 3. 如申請專利範圍第旧之裝置，其中複數個滴定舱被界 15 定域T丨至Tn，以及其巾讀Τ】之較輯度係低於於 艙τη之滴定劑濃度。 4. 如申請專利範圍第3項之裝置，其中複數個滴定搶被界 定為艙Τ,、Τ2·.·Τη ’及其中於艙了2之滴定劑濃度係以預 定增量大於艙乃之滴定劑濃度。 20 5·如中請專利範圍第4項之裝置，其中介於⑽二滴㈣ 間之滴定劑濃度係由几以線性方式增高至丁。 6. 如申請專利綱之裝置，其^於_二滴定搶 間之滴定劑濃度係由Τ1以對數方式增高至丁。 7. -種滴定-流體之-預定化學屬性之方法，該方法包含 22 1234655 下列步驟： (a) 提供-微流體晶片，其具有複數個滴定艙，各自 具有已知濃度之滴定劑供滴$流體至預定化學屬性，以 及複數個滴定艙界定滴定劑之分級漸進變化之濃度範 圍； (b) 將一流體導入晶片之一入口； (C)藉毛細作用’誘使流體由人σ經由複數個流體通 道而流入晶片，各個流體通道係與一滴定艙連通，且允 許流體填補各個滴定艙； (d) 允許流體與各個滴定艙之滴定劑反應； (e) 觀察滴疋艙，以及識別出現色彩變化之滴定艙以 及未出現色彩變化之滴定艙。 8·如申請專利範圍第7項之方法，其中該滴定終點係經由 識別其中已經出現色彩變化之滴定艙以及其中未出現 色彩變化之滴定艙測定。 9. 如申請專利範圍第7項之方法，其中步驟(c)包括允許由 通道及滴定艙被置換出之空氣由滴定艙中逃逸。 10. —種測定滴定終點之方法，包含下列步驟： (a)於一微流體晶片，其具有複數個滴定艙，將一試 樣流體導引入各個滴定艙，該流體與滴定劑反應而完成 於各滴定艙之分開滴定。 23