九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於-種分離晶片，尤指_種串連式提場 型血衆血球分離晶月及其製造方法，其係利用串連式堤壞 型的設計逐步降低血容積比，而達到血聚血球分離:: 白勺。 【先前技術】 分離血漿血球是許多生化分析和臨床醫學檢驗的第一 個步驟，檢驗血液中也漿的成分和组成可用來評估人體生 理功能並應用於疾病的診斷上。例如糖尿病患者的血嘴血 :檢查Ή中膽固醇含量檢測及三酸甘油醋含量檢查 寺。傳統分離血聚的方法多使用離心的方式，利用比重的 :同得以分離出各種血液成份，其缺點是離心設備價格昂 y不易攜帶且必須從檢測者身上取得數毫升的血液才能 Γ二=有樣本需求量大且處理時間長的缺點。目前 2 R至晶片（Lab^a.chip)的逐步發展，可分離血毁 血球的晶片具有相當大的商業潛力。 薄膜气：用以刀離血漿血球的微過濾裝置或晶片略可分為 样由^結構式S種’薄膜式即利用商業化多孔性薄膜， 棺田雖合技術替人 球通過，部，以尺寸限制的方式阻指血 術製作朽 "刀離之目的。而結構式是利用微製程技 膜等結槿<(P〇St)陣列' 堤壞狀（dam)陣列與網狀（_h)隔 過滹妒罟透匕微、。構限制以分離血漿血球。此類結構式 車列的孔洞都需遠小於被過濾物的直 1338134 性’且在血液流動戶斤雨认& l < 而、動力來源上-般是透過外加力場 (如壓力、離心力盘雷p '、劳力寻）來驅動。在加工基材選用上 為承受較大的壓力盥剪切 ή(ν pe 」切力，一瓜皆選用矽或破璃，以免 在施加壓力推動時’使結構產生變形。 在堤壩式設計上，如v。n y ^ 如 VanDehnder 和 Gr〇isman 以錯 Μ⑽SS-fW)的方式降低血球聚集來分離血聚⑴，盆晶片 結構包括一可供血液樣本流動之主通道與複數個和二道 連通且抓向與主通道垂直之㈣通道以及複數個用以收集 血聚之且與㈣通道連通之收集通道，H由堤㈣設計攔 阻血球通過。血液樣本注入晶片後藉由氣動壓力推血液在 主通道中向前流動’並以錯流方式使血液進入過濾區域， 再經由0.5μ1Ώ冑度的過渡通道將灰球和血聚分開，最後血 漿經由收集通道流出而得到過濾後之血漿。此晶片是屬於 連續式的血漿血球分離晶片，操作時間可持續進行一小 時，在平均流率〇.65pL/min下可得到約8%的血漿。其缺 點是以壓力差為血液驅動源，容易造成微通道的變形，並 易使紅血球破裂而污染血漿，使血漿的品質降低。 此外Crowley等人的血|灵血球分離裝置同樣也採用堤 壤式結構設計’此微過濾裝置包括一輸入槽、一與輸入槽 連通之主流道、一過濾通道、一血漿輸出通道以及一與過 渡通道連接之寬度較寬的擴展通道。血液樣本滴入輸入槽 後會在主流道中向前流動’寬扁型的主流道設計（主流道高 ΙΟμίΏ寬ΙΟΟμηι)使液體在毛細作用力下亦能產生較快的流 速’以避免血球的凝集。過濾通道後兩旁設有與主流道方 6 1338134 。互相垂直的微流道以及與微流道相通之血聚收集通道， 血液進入過慮通道後’藉“ 〇5_高度的微流道將血球 和血聚分開’帛後在血漿收集通道中收集得到血漿。此裝 置以毛細作用力做為驅動源’利用流道寬窄變化的結構設 計來控制微流道中血液的流速’纟增加血液在過遽區域之 過遽'時間’在平均流率35〜175卟/S下，可得到約H〜45nL 的血漿。
在上述兩篇堤壩型微結構過濾晶片的研究中，主要都 ^(transverse f,〇w 〇r cross flow) ^ ^ ^ ^ 剪變率（shear輸），以避免血球凝集堵住過濾微流道 而’由於上述的Μ渡裝|僅只在單—堤壩型結構中進行 血液過濾，並採用遠小於血球半徑如高度心祚爪的微流道 來濾除血球，但微流道高度過小容易造成紅血球的阻塞， 且血液在微流道中剪變率不足會影響其血漿血球分離效率 反之若以外加力場的方式推動血液而造成剪流率過大，則 會導致紅血球的破裂而使血漿品質降低。 【發明内容】 有鑑於現有血聚血球分離晶片有易於造成紅血球阻塞 微流道而使分離效率不佳，或紅血球容易破裂而造成血淡 品質下降等問題’本發明之目的在於提供一種串連式堤權 型血漿血球分離晶片及其製造方法，其係利用串連式堤塌 型的設計而避免紅血球阻塞微流道’且無須外加作用力驅 動血液流動而可避免紅血球破裂。 為達成以上的目的’本發明之串連式堤壩型血聚血球 分離晶片係包括： 基板’基板頂面係設有一輸入槽與一輸出槽，並於 輪入槽與輪出槽間設有-組以上之微凹槽串列，各微凹样 串列係包含有複數個微凹槽’各微凹槽係間隔設置且直二 度係大於100微米（Jim)以上；以及 ’、冰 包覆層，&覆層之底面係連接於基板頂面且 凹槽，包覆層設有-貫穿包覆層且與輸入槽連通之輸二 與一貝穿包覆層且與輸出槽連通之輸出孔； 各微凹槽串列相鄰之微凹槽間、輪入槽與各微凹槽串 列間以及輸出槽與各微凹槽串間係分別連通設有—個二上 ，微流道，微流道係與微凹槽之頂緣相接，微流道之高度 約為2〜10微米而接近於紅血球直徑(紅血球係略為圓： 狀’橫向直徑約為8微米，縱向直徑約為2微米）。 本發明又關於一串連式堤壩型血漿血球分離晶片之製 造方法，其係包含以下步驟： 製備一微凸柱母模：該微凸柱母模係包括一微凸柱基 座’微凸柱基座頂面係形成有一輸入凸枉與一輸出凸柱， 亚於輸入柱與輸出柱間形成有一組以上之微凸柱串列，各 微凸柱串列係包含有複數個微凸柱，各微凸柱係間隔設 置； ^備―微凸肋母模：該微凸肋母模係包括_微凸肋基 座」微&肋基座頂面對應於微凸柱母模各微&柱串列之相 i5 U凸柱之間m位χ、輸入凸柱與各微凸柱串列之間隔位 置、及輸出凸柱與各微凸柱串列之間隔位置係分別設有一 8 丄桃134 個以上之微&肋’各微凸肋之長度係大於相對應之間隔寬 度； 翻模成型一微凹槽基板：將一基材灌注於微凸柱母模 、面，並於基材固化後使基材翻模成型為一微凹槽基板， 基板頂面係形成有對應於微凸柱母模輸入凸柱、輸出凸柱 -、微凸柱之輸入槽、輸出槽與微凹槽； “翻杈成型一微流道包覆層：將一基材灌注於微凸肋母 、頂面，並於基材固化後使基材翻模成型為一微流道基 板，基板頂面係形成有對應於微凸肋母模微凸肋之微流 道：以及 ' 接合微凹槽基板與微流道包覆層：將微流道包覆層頂 面接合至微凹槽基板頂面並覆蓋微凹槽基板之輸入槽、輸 =與微凹槽，微流道係連接於相對應之微凹槽頂緣，微 流道包覆層係設有-貫穿包覆層纟與輸人槽連通之輸入孔 A貝穿包覆層且與輸出槽連通之輸出孔。 、生本發明另關於-串連式堤壩型血漿血球分離晶片之製 造方法’其係包含以下步驟： 製備一雙層母模：該母模係包括—微結構基座，微結 構基座頂面係形成有—輸入凸柱與—輸出凸柱並於輸入 柱與輸出柱間形成有—組以上之微凸柱㈣，各微凸柱串 列係包含有複數微凸棱，各微凸柱係間隔設置，各微凹槽 串列之相鄰之微凸柱間、輪入凸柱與各微凸柱串列間以及 輸出凸柱與各微凸柱串列.間係分別連接設有—個以上之微 凸肋，微凸肋係與對應之微凸柱底緣相接； 1338134 翻模成型一微結構基板：將一基材灌注於雙層母模頂 面’並於基材固化後使基材翻模成型為一微結構基板，微 J結構基板頂面係形成有對應於雙層母模輸入凸桎、輸出凸 - 柱、微凸柱與微凸肋之輪入槽、輸出槽、微凹槽與微流道； 以及 接合一包覆層：將一包覆層接合至微結構基板頂面並 覆盍微結構基板之輸入槽、輸出槽、微凹槽與微流道，包 鲁後層ϋα又有貝穿包覆層且與輸入槽連通之輸入孔與一貫 穿包覆層且與輸出槽連通之輸出孔。 本發明可達成的具體功效包括： 1 .本發明串連式堤壩型結構，而非僅僅利用單一的 堤壩型結構來過濾血漿血球。血液在微流道中過濾的方式 也有所不同，串連式堤壩型微結構藉由約略大於血球直徑 之微流道高度來限制血球細胞在不同微凹槽中的移動，目 的並不是要由—次的微流道結構就進行完全過遽，而是希 籲望藉由多次的微流道設計依序降低血容積比，如此較不易 因血球堵塞微流道就不能再進行分離，而個別微凹槽則提 供足夠大的體積’以收集未能通過微流道的血球細胞。 2 ·本發明且本發明之串連式堤壩型微結構由於使用 -高度略大於紅血球直徑的微流道，可僅藉由毛細作用力即 可帶動血液流動，故無須施加外力以推動血液前進，所以 血球不易破裂，可提高分離後的血漿品質。 【實施方式】 清參照第一圖至第四（SI μ + 弟四圖所不，本發明串連式堤壩型血 1338134 漿血球分離晶片之較佳實施例係包括一基板（1 〇)與一 連接基板（1 〇 )之包覆層（2 0 )，基板（1 〇 )頂面 係設有一輸入槽（1 1 )與一輸出槽（1 2 )，並於輸入 槽（1 1 )與輸出槽（1 2 )間設有一組以上之微凹槽串
列’各微凹槽串列係包含有複數個微凹槽（1 3 )，各微 凹槽（1 3 )係間隔設置且其深度係大於丨〇〇微米（μπι); 較佳的是，本較佳實施例係設有一微凹槽串列，微凹槽串 列係包含有十個微凹槽（1 3 )，各微凹槽（1 3 )之間 隔距離為丨000微米，微凹槽（1 3 )係為圓柱形，微凹 槽（1 3 )之直徑在1000微米〜2〇〇〇微米間，微凹槽（工 3 )之深度在330微米〜350微米間；藉由遠大於血球直徑 U凹彳a ( 1 3 )深度設計使血液樣本通過微凹槽（1 3 ) 時，血球可自然沉降於微凹槽（1 3 )中； 包覆層（2 0 )之底面係連接於基板（工〇 )頂面且 覆蓋微凹槽⑴），包覆層（2〇)設有一貫穿包覆層 (2 0 )且與輸入槽（工！）連通之輸入孔（2丄）與一 :穿包覆層（2〇)且與輸出槽（"）連通之輸出孔（2 二)，血液樣本藉由輸入孔（21)而可由外界注入輸入 ^(11)，並由輸出孔（22)取出流至輸出槽（13) τ之已分離之血漿； 1 Λ ^ 、丄J J間、輸入槽（1 列門^ 糟（1 3 )與各微凹槽串 間係分別連通設有一個以上之料泣 (1 , , r u流道（1 〇 ，微流道 (1 4 )係與微凹槽（1 3 )之頂铬如 員緣相接；較佳的是，微 11 1338134 产道Γ 1 /1 1 抓 4 )之高度約在2微米〜】0微米間，各微凹槽串 列相郇之微凹槽（1 3 )間、輸入槽（1 1 )與各微凹槽 串歹j間以及輸出槽（1 2 )與各微凹槽串列間係分別連通 ' 又有五個並列之微流道（1 4 )，微流道（1 4 )之寬度 在50微米〜】〇〇微米間，微流道的深寬比以不低於〇. 1為 •限’以避免此寬扁型微流道之底部與包覆層（2〇 )產生沾 -黏接致使微流道阻塞；藉由微流道（工4 )之設置而使微 Φ 凹4曰（1 3 )以堤壩型（dam_Hke)的方式形成串連式 (s ies type)的連接，當血液樣本注入輸入槽（1 1 )後， 血液樣本即可依序流經各微凹槽（1 3 )而流至輸出样（工
2 )中。 S 由於本發明之較佳實施例中，微流道（1 4 )的高度 略大於欲分離之血球直徑，因此血液易藉由毛細作用力的 驅動而往前流動，以填充至深度1〇〇微米以上之微凹槽（工 3 )。由於微流道（i 4 )高度並非遠小於血球直徑，故 •血球還是有可能可在微流道（1 4 )中移動’但其機率會 fk Μ凹槽（1 3 )堤壩結構的串連增加而顯著降低。此外， 當血液流入微凹槽（1 3 )時，血球可因重力作用而自然 沉降於微凹槽（1 3 )中，而達到分離血漿血球的目的。 .本發明晶片之較佳實施例的設計並不在要求通過第—個微 凹槽（1 3 )就完全過濾血球，而是經由串連式堤壩型的 微凹槽（1 3 )的設計依序降低血液容積比，而達到分離 血浆之目的。 於本發明之較佳實例中，基板（1 0 )係可為矽膠 12 1338134 (s】HCOne)材料所製成（如聚二甲基矽氧烷 .㈣沖⑽响i】㈣ne，PDMS)) ’由於PDMS為疏水性的 石夕膠類材質’因此血液樣本不易於PDMS材料上的微流道 • ( 1 4 )中藉由毛細作用力自然流入微結構内部，且疏水 性質容易在通入液體時產生氣泡’甚至可能會 .的阻塞。因此需對PDMS基板與PDMS包覆層進行表面修 .飾以增加其親水性。於本發明之較佳實施例中，pDMS基 #板與PDMS包覆層表面係進行氧電聚處理（〇2 p丨w二 Treatment)與矽烷化（Silanizati〇n)處理β氧電漿處理主要是 由氧氣經電漿激發產生具有能量的粒子，這些粒子與pDMs 材料表面互相作用後，使PDMS材料表面上的Km轉變 為可離子化的矽醇基Si_0H，以增加其表面的親水性。由 於氧電漿處理之PDMS表面親水性並不十分穩定，可再以 矽烷化處理以維持親水性的穩定與持久。矽烷化處理係可 使用一端帶有Alkoxy-sily丨基團，另一端則帶有特定官能 •基的有機矽烷化合物，如3-胺基丙烯基三曱氧基矽烷（3_ am丨n〇-propy丨-trimeth〇xysi丨ane(ApTES))和 3 氰基丙烯基三 氣矽烷（3-Cyanpropyltrichlorosilane(CPTES))，來做矽烷化 的處理，當於氧電漿處理後之PDMS表面進行矽烷化反應 時’ Alk0xy-Si丨y丨基團會與Pdms基材表面的_0H官能基 進行反應，而形成具有特定官能基的有機分子層，經ApTES 石夕烧化處理後其表面會帶有NH2官能基，經CPTES矽烷 化處理後其表面則帶有CN官能基，藉此將特定官能基導 入PDMS材料的表面。 13 丄：)：)δ 丄：)4 請進：步參照第五圖所示，基板（i〇a)頂面係可 '兩平仃並列之微凹槽串％。於本發明之第—較佳實例 中’微流道（1 3# π # & u ' d ) ίτ形成於基板（1 0 )之頂面，包覆 曰（2 〇 ) ir'為玻璃材質。請進一步參照第六圖所示，於 本發明之第二較佳實例微流道（1 4 )係形成於包覆 S ( 1 0 B )之底面’包覆層係為石夕膠材料如PDMS 〇
參照第,、圖所示，本發明之串連式堤壩型血漿血球 分離晶片之製造方法係包含以下步驟： 1 .製備-微凸柱母模：該微凸柱母模（3 〇 )係包 括-微凸柱基座（31)，微凸柱基座（31)頂面係形 成有-輸入…32)與一輸出…33)，並於輸 入凸柱（3 2 )與輸出凸柱（3 3 )間形成有—組以上之 微凸柱串歹|卜各微凸柱串列係包含有複數個微凸柱（3 4 )，各微凸柱（3 4 )係間隔設置且其高度係大於ι〇〇 微米； # 2 .製備一微凸肋母模：該微凸肋母模（4 〇 )係包 括一微凸肋基座（4 1 )，微凸肋基座（4 1 )頂面對應 於微凸柱母模（3 〇 )各微凸柱串列之相鄰微凸柱（3 4、 之間隔位置、輸入凸柱（3 2 )與各微凸柱串列之間隔位〃 置以及輸出凸柱（3 3 )與各微凸柱串列之間隔位置係分 別設有一個以上之微凸肋（4 2 )，各微凸肋（4 2 ): 長度係大於相對應之間隔寬度，微凸肋（4 2 )之高产在 】〇微米；較佳的是，微凸肋基座（4 1 )頂面對應於相鄰 微凸柱（3 4 )之間隔位置、輸入凸柱（3 2 )與各微凸' 14 4主串列之間隔位置以及輸出凸柱（3 3 )與各微凸柱串列 之間隔位置係分別設有五個平行並列之微凸肋（4 1 ); 3 .翻模成型一微凹槽基板：將一基材灌注於微凸柱 母^ C 3 0 )頂面’並於基材固化後使基材翻模成型為一 微四槽基板（1 Q β )，微凹槽基板（i 〇 B )頂面係形 成有對應於微凸柱母模（3 0 )輸入凸柱（3 2 )、輸出 凸才主（33)與微凸柱（34)之輸入槽（11B)、輸 出槽（1 2 B )與微凹槽（1 3 b );較佳的是，微凹槽 基板（1 Ο B )係為矽膠材料如Pdms所製成； 4 ·翻模成型一微流道包覆層：將一矽膠（silic〇ne)材 料如t 一曱基石夕氧從（p〇iydimethylsiloxane，PDMS)灌注於 <凸肋母模（4 〇 )頂面，並於材料固化後使基材翻模成 型為一微流道包覆層（2〇b)，微流道包覆層（20B) 頂面係形成有對應於微凸肋母模（4 〇 )微凸肋（4 2 ) 之微流道（2 3 B ) ，· 5 ·接合微凹槽基板與微流道包覆層：將微流道包覆 層（20B)頂面接合至微凹槽基板（ιοΒ)頂面並覆 盍微凹槽基板（1QB)之輸入槽（11B)、輸出槽（1 2 B )與微凹槽（1 3 B )，微流道（2 3 B )係連接於 相對應之微凹槽（1 3 B )頂緣，微流道包覆層（2 〇 B ) 係έ又有一貫穿微流道包覆層（2 〇 B )且與輸入槽（丄工 B)連通之輸入孔（2lB)與一貫穿微流道包覆層（2 〇B)且與輸出槽（12B)連通之輸出孔（22B)。 方、上述方法中之較佳實施例令，PDMS材料所製成的 15 丄丄J4 層（2 1 B )在進行 烷化處理步驟以增加 微凹槽基板（1 〇 β)與微流道包覆 接合前，先經過氧電漿處理步驟與矽 表面的親水性。 請參照第七圖所示，本發明之另—串連式堤場型血衆 血球分離晶片之製造方法係包含以下步驟： ^ 1 &備~~雙層母模‘·該雙層母模（5 G )係，包括- 一。1冓基座（5 1 )，微結構基座（5 1 )頂面係形成有 輪入凸柱（52)與一輸出凸柱（53)，並於輸入凸 柱（5 2 )與輸出凸柱（5 3 ”β，形成有一組以上之微四 串歹J各微凸柱串列係包含有複數個微凸柱（5 4 )， 也凸柱（5 4 )係間隔設置且其高度係大於100微米， 各微凸柱串列之相鄰微凸柱（5 4 )間、輸入凸柱（5 2 ) 與各微凸柱串列間以及輸出凸柱（5 3)肖各微凸柱串列 間k刀別連接設有—個以上之微凸肋（5 5 )，微&肋（5 5 :係與對應之微凸柱（5 4 )底緣相接，微凸肋（5 5 ) 之间度在10微米；較佳的是’相鄰之微凸柱（5 4 )間、 '丨凸柱（5 2 )與各微凸柱串列間以及輸出凸柱（$ 3 ) 人各Λ凸柱串列間係分別連接設有五個平行並列之微凸肋 (55); 翻模成型一微結構基板：將一基材灌注於雙層母 二 ）員面，並於基材固化後使基材翻模成型為一微 結構基板（1 η p、 c) ’微結構基板（1 〇 c)頂面係形成 有對應於雙層母& r c Λu , f 、 '(50)輸入凸柱（52)、輸出凸拄 (5 3 )、微凸柱（5 4 )與微凸肋（5 5 )之輸入槽（χ 16 13381^ 1二：輪出糟（l2c)、微凹槽（"c、 (1 4 C );較佳 c )與微流道 材料如PDMS戶斤製成Γ’微結構基板（1〇C)係'為石夕膠 3.接合一包覆屏 結構基板（！ 〇 c ) : $包後層（2 0 c )接合至微 輸入槽（1 1 c)、鈐面並覆蓋微結構基板（1 〇 C)之 與微流道（14C) ^:出槽（12c)、微凹槽…C) 覆層（20C)且蛊軟包覆層（2〇C)係、設有-貫穿包 1C)與—貫穿包=槽（HC)連通之輪入孔（2 連通之輸出孔（2 9 Γ、 ”輸出槽（丄2 c ) 係為破璃所製成。）；較佳的是，包覆層（2 0 C) 微結= 二Γ二佳實施例中，。dms材料所製成的 處理與石夕燒化表面修飾^進行接合步驟前，先經過氧電1 ” = 係包含 4)之間隔距離為_微：微= t(34) (5 微木微凸柱（3 4 ) ( 5 4 ) '、為圓柱形，微凸柱（3 4 ) ( ^ λ λ 士 米〜2000微半Μ “ （ 5 4 )之直徑在1000微 微米〜350 ^/ 1凸柱（3 4 ) ( 5 4 )之高度在330 50物；最佳的是，微凸枝（3 4 ) ( 5 4 )之 寬戶^ 350微米，·較佳的是，微凸肋（ 4 2 ) ( 5 5 )之 5〇微米〜⑽微米間；最佳的是，微凸肋（42) 5)之高度為〗。微求’微凸肋（4 2:) ( 5 5 )之 I度為50微米。 17 1338134 實施例一：微凸肋母模的製備過程 ' (a )清洗玻璃基座。 - (b )利用滴管（Droper)塗覆SU8 30]0負光阻於玻璃 基座上’然後進行旋轉塗佈（Spin coating)，旋轉參數為step • 1: 500 rPm for 15s ’ Step 2: 2210 rpm for 40s ’ 然後將玻璃 基座放置在熱墊板（Hot P】ate)上進行軟烤（Soft Bake)，溫度 φ 從65°C逐步升溫至95°C維持15分鐘。 (c)軟烤後待基座冷卻至室溫，使用曝光機透過光罩 對負光阻進行接觸式曝光，曝光量為8丨mj/cm2,波長為365 。曝光結束後將玻璃基座放置熱墊板上進行曝後烤（post
Exposure Bake ’ PEB) ’溫度從65 °C逐步升溫至95。(：維 持15分鐘。 (d )曝後烤完後待基座冷卻至室溫，利用SU8顯影 液對晶片進行顯影以得到SU8微凸肋母模結構，微凸肋高 •度約為I0"01，最後在溫度95°C下烘烤15分鐘以加強微 凸肋母模結構的強度。 實施例二：微凸柱母模的製備 U)清洗玻璃基座，其長76毫米（mm)，寬26毫米。 (b)使用水平儀將熱塾板調整為水平，將玻璃基座放 置其上在/皿度57 C下使用注射針頭，利用定體積注射 (c_tant-v〇lume_inject】on)的方法塗佈體積為1 ^之 SU8 2050負光阻於玻璃基座上，塗佈過程中須盡量減少光 18 ⑴ 8134 阻中產生氣泡以免影響結構，破場基座邊緣亦要注意修 _，以避免烘烤後玻璃基座周圍的光阻產生向内縮減的情 形。 \ ( C )塗佈完成後逐步將溫度升高，先在65t：維持i 5 ^鐘，之後升溫至95» C維持15分鐘，最後升至丨2〇。〔 .，持3小時，之後逐步降低溫度，自12〇。c降至丨〇〇。匸 .維持15分鐘，再降至90。C維持15分鐘，在6〇。c維持 鲁30分鐘之後冷卻至室溫，接著使用曝光機透過光罩對晶片 進行接觸式曝光，曝光量為825mj/cm2 ,波長為365nm。 曝光結束後將玻璃基座放置熱墊板上進行曝後烤，溫度在 65° C維持丨5分鐘，之後升溫至％。c維持3〇分鐘。 (d )曝後烤完後待晶片冷卻至室溫，利用sus顯影 液對晶片進行顯影以得到SU8微凸柱母模結構，微凸柱高 度約為350，，最後在溫度95t下烘肖15分鐘以加強母 模結構的強度。 實施例三：雙層母模的製備過程 (a )清洗玻璃基座（6 〇 )，其長76毫米（mm)，寬 26毫米。 (b )利用滴管塗覆SU8 3010第一層負光阻（6丄） 於玻璃基座（6 0 )頂面，然後進行旋轉塗佈，旋轉參數 為 Step 1 : 500 rpm for 15s，Step 2: 221〇 rpm f〇r 4〇s，然 伋將玻璃基座（6 ο )放置在熱墊板上對第一層負光阻（6 1 )進行軟烤，溫度從65t逐步升溫至95t烘烤15分鐘。 1338134 c)軟烤後待玻璃基座（6 〇 )冷卻至室溫，使用曝 光機透過光罩（6 2 )㈣一層負光阻（6丄）進行接觸 式曝光’曝光量為81mJ/cm2，波長為365 _。 (d )曝光結束後，使用水平儀將熱墊板調整為水平， 將玻璃基座（6 Q)放置其上，在溫纟57tT使用注射針 頭利用疋體積注射（Constant-Volume-Injection)的方法涂 佈體積為l.lmL之SU8 3〇5〇第二層負光阻（6 3 )於^ 璃基座（6 0 )上’然後進行軟烤，在65t維持！ 5分鐘， 逐步升溫至95 G維持3小時，之後逐步降低溫度，在的 C維持3 0分鐘之後冷卻至室溫。 (e )利用光罩（6 4 )對第二層負光阻（6 3 )進行 第二次的曝光，曝光量為825mJ/cm2 ,波長為365nm。曝 光結束後將玻璃基座（6 〇 )放置熱墊板上進行曝後烤 (PEB) ’溫度在65。c維持15分鐘，逐步升溫至95。c維 持30分鐘，進而產生微凸柱結構。 (f )曝後烤完後待玻璃基座（6 〇 )冷卻至室溫，利 用SU8顯影液對第二層負光阻（6 3 )進行顯影以得到雙 層SU8母模結構，最後在溫度95 t下烘烤丨5分鐘以加強 母模結構的強度。 實施例四：PDMS基材的製備 PDMS材料的製備是利用a劑（Base ’末端含有乙稀基 的長 PDMS 單體）及 b 劑（Curing agent，含有 SUic〇n hydride [Si-H]官能基的短PDMS單體）以】〇:1(w/w)比例充分混合 後（攪拌至佈滿泡沫），由於A劑中含有鉑（pt)催化劑而使 1338134
Sihcon hydride官能基與乙烯基的雙鍵交聯聚合，之後將 其放入真空泵浦抽真空，以除去稠狀PDMS液體在混合攪 拌時所產生之氣泡並形成PDMS材料。製備過程中須將泡 泡兀全去除，以避免PDMS材料加熱固化後在微結構内有 空洞產生。 實施例五：利用微凸柱母模與微流道母模分開進行翻 # 模之製造過程 (a )使用異丙醇（IPA)分別將微凸柱母模與微凸肋母 模表面清潔乾淨並吹 。 (b )將製備好之PDMS材料分別溶液灌注在兩母模 上，以8〇t加熱lhr，待PDMS材料固化完成並冷卻。 (c )對兩母模上的PDMS材料分別進行翻模得到微 流道包覆層與微凹槽基板。 (d )對微流道包覆層與微凹槽基板進行氧電漿處理。 藝 （e)氧電漿處理完成後將兩者取出並迅速對準接合。 實施例六：利用雙層母模進行翻模之製造過程 (a )使用丙醇將雙層母模表面清潔乾淨並吹。 (b )將製備好之PDMS材料溶液倒在雙層母模上， 以80°C加熱Ihr，待PDMS材料固化完成並冷卻。 (c )對PDMS材料進行翻模，得到微結構基板。 (d )對微結構基板進行氧電漿處理。 (e )凡成後將微結構基板取出並與玻璃包覆層迅速對 21 1338134 準接合。 實施例七：氧電漿處理過程 (a )將pdms材料所製成的基板或包覆層用異丙醇 (IPA)清洗’並以去離子水（Deionjze(j Water)水沖洗乾淨後， 用氮氣搶將表面的水分完全去除。 (b )將PDMS基板或包覆層放入氧電幾:機中抽真空 約 1 5 m i η 〇 (c )於1 〇〇w、40kHz的功率下進行1 〇sec的氧電聚 處理。 (d)將基板與包覆層取出進行接合。 實施例八：矽烷化表面修飾過程 將氧電漿處理後的PDMS基板或包覆層，浸泡在以丙 1%(ν/ν)的有機矽烷分子一小時。然後依序以丙 酮配製之 • 嗣和去離子水清洗表面，以去除未反應的矽烷分子。 血漿血球分離效果測 實施例九：不同微流道高度下， 進行血漿血球分離測試前， 先將稀釋好之血液滴在玻
之後開始進行血毁血球分離測試， 度、血球破裂情形等。 首先將稀釋血液自輸入 22 ，岗入本&明之血裝血球分離晶片中進行定量測試，滴入 液姐積$ 1 〇 " L。靜待數分鐘後，血液藉由表面張力與 細現象自以I流人微流道巾，待血球自然沉降在微凹槽 :底部後，利用顯微鏡觀察每—個微凹槽中血球沉降的情 形ϋ計算各個微槽中麻邱 底°Ρ，儿降之血球個數。本實施例中血 水血球分離效率的計算方式如下： 七分離效率=[(初始血球個數—過濾後▲球個數）/初始血 球個數]Μ 00% 么於本實施例的測試中，紅血球的形狀為圓盤狀，寬度 、·勺8_ ’向度約2_，血聚血球分離晶片之微流道高度為 _ Α凹槽串列的數目為一組，微凹槽之數目為1 〇個， :血液密度為1_ ceHs/卟之稀釋血液滴入血漿血球分離 阳片中’靜待數分鐘後，計數微凹槽底部沉降之紅血球數 目與其所對應之微槽’ &由計算微凹槽底部沉降之紅血球 可以D十算出此裝置之分離效率。實驗中以微流道高 度為10μΐΏ的結構尺寸來測試血漿血球分離的效率如第 九圖所不。微流道高度1的血漿血球分離晶片具有良 好的分離效率’且無觀察到紅血球阻塞微流道現象的發 生，此結果顯示微流道的高度約大於被過濾血球直徨的設 叶’可產生不錯的攔阻效應，此堤壩式設計可成功的依序 降低液體中血球的含量。本實施例共進行三次重覆測試。 23 1338134 實施例十：不同大小之細胞的分離效果測試測試中另 使用一種較大的子宮頸癌上皮細胞（HeLa Ce〗])來進行測 試，其細胞直徑約1 5 -1 8 μηι，目的是和红血球做比較並觀 • 察其分離效率之差異，測試結果如第十圖所示’子宮頸癌 上皮細胞之分離效率較紅血球略佳’原因是子宮頸癌上皮 .細胞的直徑較大，較不易通過微流道，因此會有較多的細 胞被微流道結構阻擋下來，因此分離效率較佳，但在某些 φ 微流迢中易產生阻塞微流道的情形，致使部分的血漿無法 在微流道中繼續流動前進。 由以上測試結果顯示本發明之血漿血球分離晶片具有 良好的血毁血球分離效率，其最終的過濾率約可達99 5%。 本發明之串連式堤壩型微結構藉由約等同血球直徑之
使用，因可降低血容積比，可提高 本發明之血漿血球分離晶片亦適用 本發明之血漿血球分離晶 量全血感測器的前處理使用， 全血感測器的精確性。太称 片適用於居家型或攜帶式微 24 1338134 於懸浮態細胞的過濾與收集。 【圖式簡單說明】 _ 第一圖係為本發明晶片較佳實施例之立體分解示意 - 圖。 第二圖係為本發明晶片較佳實施例之上視剖面示意 圖。 第三圖係為本發明晶片較佳實施例之前視剖面示意 φ 圖。 第四圖係為本發明晶片較佳實施例之側視剖面示意 圖。 第五圖係為本發明晶片另一較佳實施例之上視剖面示 意圖。 第六圖係為本發明方法利用微凸柱母模與微凸肋母模 分別進行翻模之流程示意圖。 第七圖係為本發明方法利用雙層母模進行翻模之流程 φ 示意圖。 第八圖係為本發明方法製備雙層母模之流程示意圖。 第九圖係為本發明產品測試其分離效果。 第十圖係為本發明產品測試在不同細胞大小時之分離 效果。 【主要元件符號說明】 (1 0 )基板 （1 0 A )基板 (1 Ο B )基板 （1 0 C )基板 (1 1 )輸入槽 （1 1 B )輸入槽 25 1338134 (1 1 c)輸入槽 (1 2 B )輸出槽 (1 3 )微凹槽 (1 3 B )微凹槽 (1 4 C )微流道 (2 Ο )包覆層 (2 0 C )包覆層 (2 1 B )輸入孔 (2 2 )輸出孔 (2 2 C )輸出孔 (3 Ο )微凸柱母模 (32)輸入凸柱 (3 4 )微凸枉 (4 0 )微凸肋母模 (4 2 )微凸肋 (5 0 )雙層母模 (52)輸入凸柱 (5 4 )微凸柱 (6 0 )玻璃基座 (6 2 )光罩 (6 4 )光罩 (7 0 )玻璃基座 (7 2 )光罩 (7 4 )光罩 (12)輸出槽 (1 2 B )輸出槽 (1 3 B )微凹槽 (1 4 )微流道 (2 Ο B )包覆層 (2 1 )輸入孔 (2 1 B )輸入孔 (2 2 B )輸出孔 (2 3 B )微流道 (3 1 )微凸柱基座 (3 3 )輸出凸柱 (4 1 )微凸肋基座 (5 1 )微結構基座 (5 3 )輸出凸柱 (5 5 )微凸肋 (6 1 )第一層負光阻 (63)第二層負光阻 (7 1 )第一層負光阻 (7 3 )第二層負光阻 26