TWI446958B - 液體定量及混合之裝置與方法 - Google Patents

Description

液體定量及混合之裝置與方法

本發明是有關於一種液體定量及混合裝置與液體定量及混合方法，且特別是有關於一種用於微流體系統(Microfluidic System)的液體定量及混合裝置與液體定量及混合方法。

近年來，微小化的生化分析系統已在積極的發展中，許多微流體裝置(Microfluidic Device)也已經被提出以用於各種不同的應用中。微小化對生化分析系統的好處包括分析快速、定量準確、試樣所需量低以及節省空間等等優點，因而許多的分析裝置都逐漸的朝微小化發展，甚至是整合在單一晶片上。

以混合試劑液體與試樣液體以進行檢測的生化分析系統而言，此一連串生化反應可於晶片上執行。生化反應依試劑的種類包括免疫型與化學型。免疫型試劑可增加檢測的專一性，且不須在晶片上進行多步驟反應，但試劑成本較為昂貴。反之，化學型試劑成本較低，但在分析過程中須進行多步驟的生化反應。因此，若將由化學型試劑進行檢測的生化分析系統設置在晶片上，則必須針對發生在晶片上的多步驟反應進行定量與程序的控制，以提高精確度，亦即除了將試劑液體與試樣液體混合之外，其混合的時間順序也影響甚鉅。

控制微量流體流動的微流體技術可使用多種驅動方法來實施，例如藉由對微流道施加電壓以控制流體的電泳方法(Electrophoresis Method)或電濕潤方法(Electro-wetting Method)。然而，這些須藉由電力進行控制的驅動方法，具有較高的驅動成本。另一方面，毛細流動方法(Capillary Flow Method)藉由微流道中流體的毛細現象，使微量流體無需其他元件就能自發地沿通道流通。因此，許多研究也以利用毛細流動方法來設計微流體系統。然而，毛細流動方法雖可使流體在流道中自發性的流動，而其控制仍是一大問題。現雖有離心式微流系統，可藉由旋轉晶片而產生離心力以克服毛細力的液體控制方式，但此系統亦需藉由外部驅動以達到準確的液體控制，成本也較高。

本發明提供一種液體定量及混合裝置，用以定量試樣液體並混合已定量的試樣液體及試劑液體，且具有簡易的操作方式。

本發明再提供一種液體定量及混合方法，適於定量試樣液體並混合已定量的試樣液體及試劑液體。

本發明提出一種液體定量及混合裝置，包括一液體混合晶片。液體混合晶片包括一試樣裝載腔室、一定量流道、一餘料腔室、一第一試劑裝載腔室、一混合流道、一檢測腔室。試樣裝載腔室適於容納試樣液體。定量流道將試樣裝載腔室連通至一第一毛細閥門。餘料腔室經由一第二毛細閥門連通至試樣裝載腔室。第一試劑裝載腔室經由一第三毛細閥門連通至第一毛細閥門，並適於容納定量的第一試劑液體。混合流道連通至第一毛細閥門。檢測腔室連通至混合流道。

當液體混合晶片相對於重力方向傾斜至一第一角度時，試樣裝載腔室內的一部分的試樣液體藉由毛細力而流入定量流道並停止於第一毛細閥門，以經由定量流道來定量試樣液體。當液體混合晶片相對於重力方向傾斜至小於第一角度的一第二角度時，試樣裝載腔室內多餘的試樣液體藉由重力突破第二毛細閥門而流入餘料腔室。當液體混合晶片相對於重力方向傾斜至小於第二角度的一第三角度時，第一試劑裝載腔室內的第一試劑液體藉由重力突破第三毛細閥門而接觸停止於第一毛細閥門的定量試樣液體，進而藉由慣性力突破第一毛細閥門，使得定量試樣液體與第一試劑液體一起流過混合流道而到達檢測腔室。

本發明再提出一種液體定量及混合方法，適於定量試樣液體並混合已定量的試樣液體及試劑液體。液體定量及混合方法包括：提供一液體混合晶片，其中液體混合晶片包括一試樣裝載腔室、一定量流道、一餘料腔室、一試劑裝載腔室、一混合流道以及一檢測腔室。試樣裝載腔室容納試樣液體。定量流道將試樣裝載腔室連通至一第一毛細閥門。餘料腔室經由一第二毛細閥門連通至試樣裝載腔室。試劑裝載腔室經由一第三毛細閥門連通至第一毛細閥門，並容納定量的試劑液體。混合流道連通至第一毛細閥門。檢測腔室連通至混合流道。

將液體混合晶片相對於重力方向傾斜至一第一角度，使得試樣裝載腔室內的試樣液體藉由毛細力流入定量流道並停止於第一毛細閥門，以經由定量流道來定量試樣液體；將液體混合晶片相對於重力方向傾斜至小於第一角度的一第二角度，使得試樣裝載腔室內多餘的試樣液體藉由重力突破連通於第二毛細閥門而流入餘料腔室。

將液體混合晶片相對於重力方向傾斜至小於第二角度的一第三角度，使得試劑裝載腔室內的試劑液體藉由重力突破第三毛細閥門而接觸停止於第一毛細閥門的定量試樣液體，進而藉由慣性力突破第一毛細閥門，使得定量試樣液體與第一試劑液體一起流過混合流道而到達檢測腔室。

本發明更提出一種液體定量及混合方法，適於定量試樣液體並混合已定量的試樣液體、一第一試劑液體及一第二試劑液體。液體定量及混合方法包括：提供一液體混合晶片，其中液體混合晶片包括一試樣裝載腔室、一定量流道、一餘料腔室、一第一試劑裝載腔室、一混合流道、一檢測腔室、一第二試劑裝載腔室以及一混合腔室。試樣裝載腔室容納試樣液體。定量流道將試樣裝載腔室連通至一第一毛細閥門。餘料腔室經由一第二毛細閥門連通至試樣裝載腔室。第一試劑裝載腔室經由一第三毛細閥門連通至第一毛細閥門，並容納定量的第一試劑液體。混合流道連通至第一毛細閥門。檢測腔室連通至混合流道。第二試劑裝載腔室容納定量的第二試劑液體。混合腔室將第一毛細閥門經由一第五毛細閥門而連通至混合流道，並經由一第四毛細閥門連通至第二試劑裝載腔室；將液體混合晶片相對於重力方向傾斜至一第一角度，使得試樣裝載腔室內的試樣液體藉由毛細力流入定量流道並停止於第一毛細閥門，以經由定量流道來定量試樣液體。

將液體混合晶片相對於重力方向傾斜至小於第一角度的一第二角度，使得試樣裝載腔室內多餘的試樣液體藉由重力突破連通於第二毛細閥門而流入餘料腔室。

將液體混合晶片相對於重力方向傾斜至小於第二角度的一第三角度，使得第一試劑裝載腔室內的第一試劑液體藉由重力突破連通於第三毛細閥門而接觸停止於第一毛細閥門的定量試樣液體，進而藉由慣性力突破第一毛細閥門，使得定量試樣液體與第一試劑液體一起流入混合腔室。

將液體混合晶片相對於重力方向傾斜至小於第三角度的一第四角度時，使得第二試劑裝載腔室內的第二試劑液體藉由重力突破連通於第四毛細閥門而流入混合腔室，進而藉由慣性力突破第五毛細閥門，使得定量試樣液體、第一試劑液體與第二試劑液體一起流過混合流道而到達檢測腔室。

在本發明之一實施例中，上述之液體混合晶片更包括一試樣注入口，連通於試樣裝載腔室，以注入試樣液體至試樣裝載腔室。

在本發明之一實施例中，上述之液體混合晶片更包括一餘料通氣口，連通於餘料腔室。

在本發明之一實施例中，上述之液體混合晶片更包括一第一試劑通氣口，連通於第一試劑裝載腔室。

在本發明之一實施例中，上述之液體混合晶片更包括一檢測通氣口，連通於檢測腔室。

在本發明之一實施例中，上述之液體混合晶片更包括一第二試劑裝載腔室以及一混合腔室。第二試劑裝載腔室適於容納定量的第二試劑液體。混合腔室將第一毛細閥門經由一第五毛細閥門而連通至混合流道，並經由一第四毛細閥門連通至第二試劑裝載腔室。

當液體混合晶片相對於重力方向傾斜至小於第二角度的一第三角度時，第一試劑裝載腔室內的第一試劑液體藉由重力突破第三毛細閥門而接觸停止於第一毛細閥門的定量試樣液體，進而藉由慣性力突破第一毛細閥門，使得定量試樣液體與第一試劑液體一起流入混合腔室。當液體混合晶片相對於重力方向傾斜至小於第三角度的一第四角度時，第二試劑裝載腔室內的第二試劑液體藉由重力突破第四毛細閥門而流入混合腔室，進而藉由慣性力突破第五毛細閥門，使得定量試樣液體、第一試劑液體與第二試劑液體一起流過混合流道而到達檢測腔室。

在本發明之一實施例中，上述之液體混合晶片更包括一第一試劑通氣口以及一第二試劑通氣口。第一試劑通氣口連通於第一試劑裝載腔室。第二試劑通氣口連通於第二試劑裝載腔室。

在本發明之一實施例中，上述之液體混合晶片更包括一混合通氣口，連通於混合腔室。

在本發明之一實施例中，上述之液體混合裝置更包括一傾斜工具，能將液體混合晶片安裝其上，並能相對於重力方向將液體混合晶片傾斜至所需角度。

在本發明之一實施例中，上述之傾斜工具具有多個定位軌道，而液體混合晶片能手動地嵌合至這些定位軌道之一，以將液體混合晶片相對於重力方向對應這些定位軌道而傾斜至多個不同的角度。

在本發明之一實施例中，上述之傾斜工具具有一旋轉底座及耦接旋轉底座至一固定平台，固定平台能將液體混合晶片安裝其上，而旋轉底座能旋轉固定平台，以將液體混合晶片相對於重力方向傾斜至多個不同的角度。

在本發明之一實施例中，上述之液體混合裝置更包括一光學檢測模組，連接至傾斜工具，用以光學檢測檢測腔室內的混合液體。

在本發明之一實施例中，上述之液體混合方法在傾斜液體混合晶片的步驟中，藉由將液體混合晶片手動地嵌合至一傾斜工具之多個定位軌道之一，以將液體混合晶片相對於重力方向對應這些定位軌道而傾斜至多個不同的角度。

基於上述，本發明提出一種液體定量及混合裝置與一種液體定量及混合方法。液體定量及混合裝置包括液體混合晶片，可藉由傾斜工具傾斜至不同的角度，使得分別容置在試樣裝載腔室與試劑裝載腔室的試樣液體與試劑液體，能藉由重力與毛細力通過各個毛細閥門，並流動至其餘腔室或流道，以定量試樣液體並將已定量的試樣液體與試劑液體混合並流入檢測腔室。據此，液體混合裝置具有較低的製作成本，並可依照液體混合方法操作，具有簡易操作的特性，以進行試樣液體的相關檢測。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是本發明一實施例之液體混合晶片的立體圖。圖2是圖1之液體混合晶片的爆炸圖。為使說明更為詳細，此處在圖1上以虛線繪示液體混合晶片100的內部結構。在本實施例中，液體混合裝置包括一液體混合晶片100。請參考圖1與圖2，液體混合晶片100包括一試樣裝載腔室110、一定量流道120、一餘料腔室130、一第一試劑裝載腔室140、一混合流道150、一檢測腔室160、一第二試劑裝載腔室170以及一混合腔室180。在本實施例中，液體混合晶片100可以是由多層基板疊加而成，其中各腔室與各流道可以是由位於中間的基板設置一鏤空區域，並與其它基板疊合後所構成，如圖2所示。

圖3是圖1之液體混合晶片的俯視圖。具體而言，請參考圖3，試樣裝載腔室110適於容納試樣液體112(如後續圖4A所示)。定量流道120將試樣裝載腔室110連通至一第一毛細閥門V1。餘料腔室130經由一第二毛細閥門V2連通至試樣裝載腔室110。第一試劑裝載腔室140經由一第三毛細閥門V3連通至第一毛細閥門V1，並適於容納定量的第一試劑液體142(如後續圖4A所示)。第二試劑裝載腔室170適於容納定量的第二試劑液體17(如後續圖4A所示)。混合腔室180將第一毛細閥門V1經由一第五毛細閥門V5而連通至混合流道150，並經由一第四毛細閥門V4連通至第二試劑裝載腔室170。檢測腔室160連通至混合流道150。

再者，請參考圖2與圖3。在本實施例中，液體混合晶片100更包括一試樣注入口114、一餘料通氣口132、一第一試劑通氣口144、一檢測通氣口162、一第二試劑通氣口174以及一混合通氣口182。試樣注入口114連通於試樣裝載腔室110，以注入試樣液體112至試樣裝載腔室110。此外，餘料通氣口132連通於餘料腔室130。第一試劑通氣口144連通於第一試劑裝載腔室140。第二試劑通氣口174連通於第二試劑裝載腔室170。混合通氣口182連通於混合腔室180。檢測通氣口162連通於檢測腔室160。將這些通氣口分別設置於各腔室上，可使容納於其內的試樣液體112、第一試劑液體142或第二試劑液體172藉由毛細現象流動於液體混合晶片100內。

圖4A至圖4D是圖1之液體混合晶片的俯視圖。與圖3不同之處，在於圖4A至圖4D分別繪示本實施例之試樣液體112、第一試劑液體142以及第二試劑液體172在液體混合晶片100內的流動狀態。換言之，將試樣液體112、第一試劑液體142以及第二試劑液體172分別置入試樣裝載腔室110、第一試劑裝載腔室140以及第二試劑裝載腔室170後，各液體在液體混合晶片100中的流動方式，可由圖4A至圖4D中分別表示。

詳細而言，請先參考圖4A，當液體混合晶片100相對於重力方向傾斜至一第一角度θ1(例如90度)時，試樣裝載腔室110內的一部分的試樣液體112藉由毛細力而流入定量流道120並停止於第一毛細閥門V1，以經由定量流道120來定量試樣液體112。

接著，請參考圖4B，當液體混合晶片100相對於重力方向傾斜至小於第一角度θ1的一第二角度θ2(例如60度)時，試樣裝載腔室110內多餘的試樣液體112藉由重力突破第二毛細閥門V2而流入餘料腔室130。

再者，請參考圖4C，當液體混合晶片100相對於重力方向傾斜至小於第二角度θ2的一第三角度θ3(例如30度)時，第一試劑裝載腔室140內的第一試劑液體142藉由重力突破第三毛細閥門V3而接觸停止於第一毛細閥門V1的定量試樣液體112，進而藉由慣性力突破第一毛細閥門V1，使定量試樣液體112與第一試劑液體142一起流入混合腔室180。

最後，請參考圖4D，當液體混合晶片100相對於重力方向傾斜至小於第三角度θ3的一第四角度θ4(例如0度)時，第二試劑裝載腔室170內的第二試劑液體172藉由重力突破第四毛細閥門V4而流入混合腔室180，進而藉由慣性力突破第五毛細閥門，使得定量試樣液體112、第一試劑液體142與第二試劑液體172一起流過混合流道150而到達檢測腔室160。

由此可知，液體混合晶片100可用以定量試樣液體112，並混合已定量的試樣液體112、第一試劑液體142以及第二試劑液體172，並使混合後的液體流入檢測腔室160，以進行試樣液體112的檢測。

圖5是本發明一實施例之液體定量及混合裝置的示意圖。在本實施例中，液體定量及混合裝置50除了包括液體混合晶片100以外，還包括一傾斜工具200。具體而言，請參考圖5，傾斜工具200具有多個定位軌道210，而液體混合晶片100能手動地嵌合至這些定位軌道210之一，如虛線處所示，以將液體混合晶片100相對於重力方向對應這些定位軌道210而傾斜至多個不同的角度。據此，液體混合晶片100可藉由傾斜工具200手動地定量試樣液體並混合已定量的試樣液體與試劑液體。

另一方面，在本發明另一實施例中，液體定量及混合裝置50包括另一傾斜工具300。

圖6是本發明另一實施例之液體定量及混合裝置的示意圖。請參考圖6，傾斜工具300具有一旋轉底座310及耦接旋轉底座310至一固定平台320。固定平台320能將液體混合晶片100安裝其上，而旋轉底座310能旋轉固定平台320，以將液體混合晶片100相對於重力方向傾斜至多個不同的角度。在本實施例中，傾斜工具300可以是由電力控制。據此，液體混合晶片100可藉由傾斜工具300自動地定量試樣液體並混合已定量的試樣液體與試劑液體。

此外，液體定量及混合裝置50還包括一光學檢測模組400，連接至傾斜工具200或傾斜工具300。圖7是圖6之液體定量及混合裝置於光學模組處的示意圖。請參考圖5至圖7，光學檢測模組400可包括一光源410與一接收器420。當液體混合晶片100安裝至傾斜工具200或傾斜工具300上且相對於重力方向傾斜多個不同的角度，使得試樣液體112、第一試劑液體142以及第二試劑液體172混合並流入檢測腔室160後，光源410可發射光線穿過檢測腔室160到達接收器420，使得光學檢測模組400可光學檢測檢測腔室160內的混合液體，如圖7所示。

由此可知，液體定量及混合裝置50可將液體混合晶片100安裝至傾斜工具200或傾斜工具300，以將液體混合晶片100相對於重力方向傾斜多個不同的角度，以定量試樣液體112，並混合已定量的試樣液體112、第一試劑液體142以及第二試劑液體172。據此，本發明也提出一種液體混合方法，適於定量試樣液體並混合已定量的試樣液體與試劑液體。

圖8是本發明一實施例之液體定量及混合方法的流程圖。請參考圖8，在本實施例中，液體定量及混合方法包括：提供液體混合晶片100[S810]。將液體混合晶片100相對於重力方向傾斜至一第一角度θ1(例如90度)，使得試樣裝載腔室110內的試樣液體112藉由毛細力流入定量流道120並停止於第一毛細閥門V1，以經由定量流道120來定量試樣液體112[S820]，如圖4A所示。

接著，將液體混合晶片100相對於重力方向傾斜至小於第一角度θ1的一第二角度θ2(例如60度)，使得試樣裝載腔室110內多餘的試樣液體120藉由重力突破連通於第二毛細閥門V2而流入餘料腔室130[S830]，如圖4B所示。

再者，將液體混合晶片100相對於重力方向傾斜至小於第二角度θ2的一第三角度θ3(例如30度)，使得第一試劑裝載腔室140內的第一試劑液體142藉由重力突破連通於第三毛細閥門V3而接觸停止於第一毛細閥門V1的已定量試樣液體112，進而藉由慣性力突破第一毛細閥門V1，使得定量試樣液體112與第一試劑液體142一起流入混合腔室180[S840]，如圖4C所示。

最後，將液體混合晶片100相對於重力方向傾斜至小於第三角度θ3的一第四角度θ4(例如0度)，使得第二試劑裝載腔室170內的第二試劑液體172藉由重力突破連通於第四毛細閥門V4而流入混合腔室180，進而藉由慣性力突破第五毛細閥門V5，使得已定量的試樣液體112、第一試劑液體142與第二試劑液體172一起流過混合流道150而到達檢測腔室160[S850]，如圖4D所示。

此外，在本實施例中，利用上述之液體混合方法傾斜液體混合晶片100時，其步驟中包括將液體混合晶片100手動地嵌合至傾斜工具200之多個定位軌道210之一，使得液體混合晶片100可相對於重力方向而傾斜至多個不同的角度，以手動地定量試樣液體並混合已定量的試樣液體與試劑液體。另一方面，在本發明另一實施例中，液體混合方法的步驟包括將液體混合晶片100安裝至傾斜工具300之固定平台320上，使得液體混合晶片100可相對於重力方向而傾斜至多個不同的角度，以自動地定量試樣液體並混合已定量的試樣液體與試劑液體。

圖9是本發明另一實施例之液體混合晶片的俯視圖。請參考圖9，在本實施例中，液體混合晶片100’包括一試樣裝載腔室110’、一定量流道120’、一餘料腔室130’、一第一試劑裝載腔室140’、一混合流道150’以及一檢測腔室160’。試樣裝載腔室110’適於容納試樣液體112’(如後續圖10A所示)。定量流道120’將試樣裝載腔室110’連通至一第一毛細閥門V1’。餘料腔室130’經由一第二毛細閥門V2’連通至試樣裝載腔室110’。第一試劑裝載腔室140’經由一第三毛細閥門V3’連通至第一毛細閥門V1’，並適於容納定量的第一試劑液體142’(如後續圖10A所示)。混合流道150’連通至第一毛細閥門V1’。檢測腔室160’連通至混合流道150’。

再者，請參考圖9，在本實施例中，液體混合晶片100’更包括一試樣注入口114’、一餘料通氣口132’、一第一試劑通氣口144’以及一檢測通氣口162’。試樣注入口114’連通於試樣裝載腔室110’，以注入試樣液體112’至試樣裝載腔室110’。此外，餘料通氣口132’連通於餘料腔室130’。第一試劑通氣口144’連通於第一試劑裝載腔室140’。檢測通氣口162’連通於檢測腔室160’。將這些通氣口分別設置於各腔室上，可使容納於其內的試樣液體112’或第一試劑液體142’藉由毛細現象流動於液體混合晶片100’內。

圖10A至圖10C是圖9之液體混合晶片的俯視圖。與圖9不同之處，在於圖10A至圖10C分別繪示本實施例之試樣液體112’以及第一試劑液體142’在液體混合晶片100’內的流動狀態。換言之，將試樣液體112’以及第一試劑液體142’分別置入試樣裝載腔室110’以及第一試劑裝載腔室140’後，各液體在液體混合晶片100’中的流動方式，可由圖10A至圖10C中分別表示。

詳細而言，請先參考圖10A，當液體混合晶片100’相對於重力方向傾斜至一第一角度θ1’時，試樣裝載腔室110’內的一部分的試樣液體112’藉由毛細力而流入定量流道120’並停止於第一毛細閥門V1’，以經由定量流道120’來定量試樣液體112’。

接著，請參考圖10B，當液體混合晶片100’相對於重力方向傾斜至小於第一角度θ1’的一第二角度θ2’時，試樣裝載腔室110’內多餘的試樣液體112’藉由重力突破第二毛細閥門V2’而流入餘料腔室130’。

最後，請參考圖10C，當液體混合晶片100’相對於重力方向傾斜至小於第二角度θ2’的一第三角度θ3’時，第一試劑裝載腔室140’內的第一試劑液體142’藉由重力突破第三毛細閥門V3’而接觸停止於第一毛細閥門V1’的定量試樣液體112’，進而藉由慣性力突破第一毛細閥門V1’，使定量試樣液體112’與第一試劑液體142’一起流過混合流道150’而到達檢測腔室160’。

由此可知，液體混合晶片100’的用途為混合試樣液體112’以及第一試劑液體142’，並使混合後的液體流入檢測腔室160’，以進行試樣液體112’的相關檢測。

因此，在本實施例中，液體混合晶片100’也可安裝至傾斜工具200或傾斜工具300上，以將液體混合晶片100’相對於重力方向傾斜多個不同的角度，以定量試樣液體並混合已定量的試樣液體與試劑液體。據此，本發明也提出一種液體定量及混合方法，適於定量試樣液體並混合已定量的試樣液體與試劑液體。

圖11是本發明另一實施例之液體定量及混合方法的流程圖。請參考圖11，在本實施例中，液體定量及混合方法包括：提供液體混合晶片100’[S1110]。將液體混合晶片100’相對於重力方向傾斜至一第一角度θ1’，使得試樣裝載腔室110’內的試樣液體112’藉由毛細力流入定量流道120’並停止於第一毛細閥門V1’，以經由定量流道120’來定量試樣液體112’[S1120]，如圖10A所示。

接著，將液體混合晶片100’相對於重力方向傾斜至小於第一角度θ1’的一第二角度θ2’，使得試樣裝載腔室110’內多餘的試樣液體112’藉由重力突破連通於第二毛細閥門V2’而流入餘料腔室130’[S1130]，如圖10B所示。

最後，將液體混合晶片100’相對於重力方向傾斜至小於第二角度θ2’的一第三角度θ3’，使得第一試劑裝載腔室140’內的第一試劑液體142’藉由重力突破第三毛細閥門V3’而接觸停止於第一毛細閥門V1’的定量試樣液體112’，進而藉由慣性力突破第一毛細閥門V1’，使得定量試樣液體112’與第一試劑液體142’一起流過混合流道150’而到達檢測腔室160’[S1140]，如圖10C所示。

此外，在本實施例中，利用上述之液體定量及混合方法傾斜液體混合晶片100’，其步驟中可包括藉由將液體混合晶片100’手動地嵌合至傾斜工具200之多個定位軌道210之一，使得液體混合晶片100’可相對於重力方向而傾斜至多個不同的角度，以手動地定量試樣液體並混合已定量的試樣液體與試劑液體。另一方面，在本發明另一實施例中，液體混合方法的步驟可包括藉由將液體混合晶片100’安裝至傾斜工具300之固定平台320上，使得液體混合晶片100’可相對於重力方向而傾斜至多個不同的角度，以自動地定量試樣液體並混合已定量的試樣液體112’與試劑液體。

綜上所述，本發明提出一種液體定量及混合裝置與一種液體定量及混合方法。液體定量及混合裝置將液體混合晶片安裝至傾斜工具上以傾斜至不同的角度，使得分別容置在試樣裝載腔室與試劑裝載腔室的試樣液體與試劑液體，能藉由重力與毛細力通過各個毛細閥門，並流動至其餘腔室或流道，以定量試樣液體並將已定量的試樣液體與試劑液體混合並流入檢測腔室，以光學檢測試樣液體與試劑液體的反應狀況。液體混合晶片可用在例如是檢測尿液中的肌酸酐濃度，亦即將尿液作為試樣液體，故可先定量尿液並將已定量的尿液與兩種試劑液體混合以產生催化及呈色反應，而後尿液中的肌酸酐濃度即可經由光學檢測而得知。據此，液體定量及混合裝置具有較低的製作成本，且具有定量與時序控制的功能。此外，液體定量及混合裝置可依照液體定量及混合方法操作，具有簡易操作的特性，可應用於須定量試樣液體並混合已定量的試樣液體與試劑液體以進行反應並檢測的液體檢查項目。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，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，故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。

50．．．液體定量及混合裝置

100、100’．．．液體混合晶片

110、110’．．．試樣裝載腔室

112、112’．．．試樣液體

114、114’．．．試樣注入口

120、120’．．．定量流道

130、130’．．．餘料腔室

132、132’．．．餘料通氣口

140、140’．．．第一試劑裝載腔室

142、142’．．．第一試劑液體

144、144’．．．第一試劑通氣口

150、150’．．．混合流道

160、160’．．．檢測腔室

162、162’‧‧‧檢測通氣口

170‧‧‧第二試劑裝載腔室

172‧‧‧第二試劑液體

174‧‧‧第二試劑通氣口

180‧‧‧混合腔室

182‧‧‧混合通氣口

200、300‧‧‧傾斜工具

210‧‧‧定位軌道

310‧‧‧旋轉底座

320‧‧‧固定平台

400‧‧‧光學檢測模組

410‧‧‧光源

420‧‧‧接收器

V1、V1’‧‧‧第一毛細閥門

V2、V2’‧‧‧第二毛細閥門

V3、V3’‧‧‧第三毛細閥門

V4‧‧‧第四毛細閥門

V5‧‧‧第五毛細閥門

θ1、θ1’‧‧‧第一角度

θ2、θ2’‧‧‧第二角度

θ3、θ3’‧‧‧第三角度

θ4‧‧‧第四角度

圖1是本發明一實施例之液體混合晶片的立體圖。

圖2是圖1之液體混合晶片的爆炸圖。

圖3是圖1之液體混合晶片的俯視圖。

圖4A至圖4D是圖1之液體混合晶片的俯視圖。

圖5是本發明一實施例之液體定量及混合裝置的示意圖。

圖6是本發明另一實施例之液體定量及混合裝置的示意圖。

圖7是圖6之液體定量及混合裝置於光學模組處的示意圖。

圖8是本發明一實施例之液體定量及混合方法的流程圖。

圖9是本發明另一實施例之液體混合晶片的俯視圖。

圖10A至圖10C是圖9之液體混合晶片的俯視圖。

圖11是本發明另一實施例之液體定量及混合方法的流程圖。

100．．．液體混合晶片

110．．．試樣裝載腔室

114．．．試樣注入口

120．．．定量流道

130．．．餘料腔室

132．．．餘料通氣口

140．．．第一試劑裝載腔室

144．．．第一試劑通氣口

150．．．混合流道

160．．．檢測腔室

162．．．檢測通氣口

170．．．第二試劑裝載腔室

174．．．第二試劑通氣口

180．．．混合腔室

182．．．混合通氣口

V1．．．第一毛細閥門

V2．．．第二毛細閥門

V3．．．第三毛細閥門

V4．．．第四毛細閥門

V5．．．第五毛細閥門

Claims (16)

1. 一種液體定量及混合裝置，包括：一液體混合晶片，包括：一試樣裝載腔室，適於容納試樣液體；一定量流道，將該試樣裝載腔室連通至一第一毛細閥門；一餘料腔室，經由一第二毛細閥門連通至該試樣裝載腔室；一第一試劑裝載腔室，經由一第三毛細閥門連通至該第一毛細閥門，並適於容納定量的第一試劑液體；一混合流道，連通至該第一毛細閥門；以及一檢測腔室，連通至該混合流道，當該液體混合晶片相對於重力方向傾斜至一第一角度時，該試樣裝載腔室內的一部分的試樣液體藉由毛細力而流入該定量流道並停止於該第一毛細閥門，以經由該定量流道來定量試樣液體，當該液體混合晶片相對於重力方向傾斜至小於該第一角度的一第二角度時，該試樣裝載腔室內多餘的試樣液體藉由重力突破該第二毛細閥門而流入該餘料腔室，當該液體混合晶片相對於重力方向傾斜至小於該第二角度的一第三角度時，該第一試劑裝載腔室內的第一試劑液體藉由重力突破該第三毛細閥門而接 觸停止於該第一毛細閥門的定量試樣液體，進而藉由慣性力突破該第一毛細閥門，使得定量試樣液體與第一試劑液體一起流過該混合流道而到達該檢測腔室。
2. 如申請專利範圍第1項所述之液體定量及混合裝置，其中該液體混合晶片更包括：一試樣注入口，連通於該試樣裝載腔室，以注入試樣液體至該試樣裝載腔室。
3. 如申請專利範圍第1項所述之液體定量及混合裝置，其中該液體混合晶片更包括：一餘料通氣口，連通於該餘料腔室。
4. 如申請專利範圍第1項所述之液體定量及混合裝置，其中該液體混合晶片更包括：一第一試劑通氣口，連通於該第一試劑裝載腔室。
5. 如申請專利範圍第1項所述之液體定量及混合裝置，其中該液體混合晶片更包括：一檢測通氣口，連通於該檢測腔室。
6. 如申請專利範圍第1項所述之液體定量及混合裝置，其中該液體混合晶片更包括：一第二試劑裝載腔室，適於容納定量的第二試劑液體；以及一混合腔室，將該第一毛細閥門經由一第五毛細閥門而連通至該混合流道，並經由一第四毛細閥門連通至該第二試劑裝載腔室，當該液體混合晶片相對於重力方向傾斜至小於該第 二角度的一第三角度時，該第一試劑裝載腔室內的第一試劑液體藉由重力突破該第三毛細閥門而接觸停止於該第一毛細閥門的定量試樣液體，進而藉由慣性力突破該第一毛細閥門，使得定量試樣液體與第一試劑液體一起流入該混合腔室，當該液體混合晶片相對於重力方向傾斜至小於該第三角度的一第四角度時，該第二試劑裝載腔室內的第二試劑液體藉由重力突破該第四毛細閥門而流入該混合腔室，進而藉由慣性力突破該第五毛細閥門，使得定量試樣液體、第一試劑液體與第二試劑液體一起流過該混合流道而到達該檢測腔室。
7. 如申請專利範圍第6項所述之液體定量及混合裝置，其中該液體混合晶片更包括：一第一試劑通氣口，連通於該第一試劑裝載腔室；以及一第二試劑通氣口，連通於該第二試劑裝載腔室。
8. 如申請專利範圍第6項所述之液體定量及混合裝置，其中該液體混合晶片更包括：一混合通氣口，連通於該混合腔室。
9. 如申請專利範圍第1項所述之液體定量及混合裝置，更包括：一傾斜工具，能將該液體混合晶片安裝其上，並能相對於重力方向將該液體混合晶片傾斜至所需角度。
10. 如申請專利範圍第9項所述之液體定量及混合裝 置，其中該傾斜工具具有多個定位軌道，而該液體混合晶片能手動地嵌合至該些定位軌道之一，以將該液體混合晶片相對於重力方向對應該些定位軌道而傾斜至多個不同的角度。
11. 如申請專利範圍第9項所述之液體定量及混合裝置，其中該傾斜工具具有一旋轉底座及耦接該旋轉底座至一固定平台，該固定平台能將該液體混合晶片安裝其上，而該旋轉底座能旋轉該固定平台，以將該液體混合晶片相對於該重力方向傾斜至多個不同的角度。
12. 如申請專利範圍第9項所述之液體定量及混合裝置，更包括：一光學檢測模組，連接至該傾斜工具，用以光學檢測該檢測腔室內的混合液體。
13. 一種液體定量及混合方法，適於定量試樣液體並混合已定量的試樣液體及試劑液體，該液體定量及混合方法包括：提供一液體混合晶片，該液體混合晶片包括：一試樣裝載腔室，容納試樣液體；一定量流道，將該試樣裝載腔室連通至一第一毛細閥門；一餘料腔室，經由一第二毛細閥門連通至該試樣裝載腔室；一試劑裝載腔室，經由一第三毛細閥門連通至該第一毛細閥門，並容納定量的試劑液體； 一混合流道，連通至該第一毛細閥門；以及一檢測腔室，連通至該混合流道；將該液體混合晶片相對於重力方向傾斜至一第一角度，使得該試樣裝載腔室內的試樣液體藉由毛細力流入該定量流道並停止於該第一毛細閥門，以經由該定量流道來定量試樣液體；將該液體混合晶片相對於重力方向傾斜至小於該第一角度的一第二角度，使得該試樣裝載腔室內多餘的試樣液體藉由重力突破連通於該第二毛細閥門而流入該餘料腔室；以及將該液體混合晶片相對於重力方向傾斜至小於該第二角度的一第三角度，使得該試劑裝載腔室內的試劑液體藉由重力突破該第三毛細閥門而接觸停止於該第一毛細閥門的定量試樣液體，進而藉由慣性力突破該第一毛細閥門，使得定量試樣液體與第一試劑液體一起流過該混合流道而到達該檢測腔室。
14. 如申請專利範圍第13項所述之液體定量及混合方法，其中在傾斜該液體混合晶片的步驟中，藉由將該液體混合晶片手動地嵌合至一傾斜工具之多個定位軌道之一，以將該液體混合晶片相對於重力方向對應該些定位軌道而傾斜至多個不同的角度。
15. 一種液體定量及混合方法，適於定量試樣液體並混合已定量的試樣液體、一第一試劑液體及一第二試劑液體，該液體定量及混合方法包括： 提供一液體混合晶片，該液體混合晶片包括：一試樣裝載腔室，容納試樣液體；一定量流道，將該試樣裝載腔室連通至一第一毛細閥門；一餘料腔室，經由一第二毛細閥門連通至該試樣裝載腔室；一第一試劑裝載腔室，經由一第三毛細閥門連通至該第一毛細閥門，並容納定量的第一試劑液體；一混合流道，連通至該第一毛細閥門；一檢測腔室，連通至該混合流道；一第二試劑裝載腔室，容納定量的第二試劑液體；以及一混合腔室，將該第一毛細閥門經由一第五毛細閥門而連通至該混合流道，並經由一第四毛細閥門連通至該第二試劑裝載腔室；將該液體混合晶片相對於重力方向傾斜至一第一角度，使得該試樣裝載腔室內的試樣液體藉由毛細力流入該定量流道並停止於該第一毛細閥門，以經由該定量流道來定量試樣液體；將該液體混合晶片相對於重力方向傾斜至小於該第一角度的一第二角度，使得該試樣裝載腔室內多餘的試樣液體藉由重力突破連通於該第二毛細閥門而流入該餘料腔室；將該液體混合晶片相對於重力方向傾斜至小於該第 二角度的一第三角度，使得該第一試劑裝載腔室內的第一試劑液體藉由重力突破連通於該第三毛細閥門而接觸停止於該第一毛細閥門的定量試樣液體，進而藉由慣性力突破該第一毛細閥門，使得定量試樣液體與第一試劑液體一起流入該混合腔室；以及將該液體混合晶片相對於重力方向傾斜至小於該第三角度的一第四角度，使得該第二試劑裝載腔室內的第二試劑液體藉由重力突破連通於該第四毛細閥門而流入該混合腔室，進而藉由慣性力突破該第五毛細閥門，使得定量試樣液體、第一試劑液體與第二試劑液體一起流過該混合流道而到達該檢測腔室。
16. 如申請專利範圍第15項所述之液體定量及混合方法，其中在傾斜該液體混合晶片的步驟中，藉由將該液體混合晶片手動地嵌合至一傾斜工具之多個定位軌道之一，以將該液體混合晶片相對於重力方向對應該些定位軌道而傾斜至多個不同的角度。