TWI487915B - 自動化微噴液檢測裝置 - Google Patents

Description

自動化微噴液檢測裝置

本案係關於一種微噴液檢測裝置，尤指一種適用於生物醫學檢驗，且可確保微液滴量的準確，進而達到自動化、微量、高通量、快速檢測生物分子之自動化微噴液檢測裝置。

隨著醫療品質逐漸受到重視，生物醫學檢驗的效率及精確性亦成為不容忽視的一環，快速且精確的檢驗報告可協助許多疾病早期發現，以進行後續的治療。目前的生物醫學檢測係由檢驗人員先將檢測藥劑抽取至注射筒內，再將檢測藥劑分別滴入待測試管內，予以進行篩檢測試及分析結果，然而，此生物醫學檢測方式不但耗時、耗力，且檢測藥劑的液滴量容易因檢驗人員施力於注射筒的力量不一致而無法精確地控制。另一方面，檢驗人員必須長期待在工作崗位，且檢測藥劑及待測試管種類亦繁多，故檢驗人員易因疏忽而將錯誤的檢測藥劑滴入待測試管內，而易發生檢測錯誤或是檢測藥劑交叉感染之情形，進而造成分析結果失真，且檢驗人員還需承擔人為疏失的風險。

又或者是，有些檢測項目所需使用之檢測樣本眾多，且其每一檢測樣本的量少，且具有時間性，例如：以人類血液樣本進行檢測作業，此時，為顧及該血液樣本檢測之有效性，需要於一定時間 內完成眾多樣本之精準測試，若於這種情況下，仍採用傳統之人工生化或生物分子檢測方式，則會因該人工一一滴送檢測藥劑之檢驗方式耗時、且無法精準控制檢測藥劑之液滴量，而導致該檢測結果有誤差、或是無法於有效時間內完成檢測作業之缺失。

有鑑於此，如何發展一種可改善上述習知技術缺失之自動化微噴液檢測裝置，為目前迫切需要解決之問題。

本案之一目的為提供一種用於生物分子之檢測噴液裝置，係利用該視覺回饋裝置具有觀液滴及辨位之功效，藉以解決習知技術之檢驗方式耗時、無法精確控制藥劑溶液之液滴量，導致檢測上所得到結果有誤差而造成失真等問題，而可監控該可控微量噴印頭所噴出的微液滴量或監控該被噴印基座之微液滴量，因而可即時回饋於檢測人員，以確保微液滴量的準確，進而達到自動化、微量、高通量、快速檢測生物分子之目的。

提供一種為達上述目的，本案之一較廣義實施樣態為提供一種自動化微噴液檢測裝置，適用於生物分子檢測，自動化微噴液檢測裝置包含：第一平台，設有第一軸位移機構及第二軸位移機構，分別交錯於兩垂直方向進行往復式位移；第二平台，架構於第一平台之第一軸位移機構上；至少一待測物模組，設置於至少一第二平台上，且具有複數個待測物；至少一可控微量噴印頭模組，架構於第一平台之第二軸位移機構上；以及視覺回饋模組，具有複數個視覺回饋裝置；其中，至少一可控微量噴印頭模組因應第二軸位移機構之位移以於第二平台上之待測物模組進行相對應之微噴液檢測作業，且藉由複數個視覺回饋裝置監控微噴液之精確 位置及微噴液量，並執行即時回饋，以確保微噴液檢測作業之準確性。

1‧‧‧自動化微噴液檢測裝置

10‧‧‧第一平台

101‧‧‧第一軸位移機構

102‧‧‧第二軸位移機構

11‧‧‧第二平台

12‧‧‧待測物模組

121‧‧‧待測物

13‧‧‧可控微量噴印頭模組

131‧‧‧基座

131a‧‧‧上表面

131b‧‧‧下表面

132‧‧‧容置瓶

132a‧‧‧頂部

133‧‧‧穿刺部

134‧‧‧隔離組件

14‧‧‧視覺回饋模組

141‧‧‧第一視覺回饋裝置

142‧‧‧第二視覺回饋裝置

B‧‧‧第一方向

A‧‧‧第二方向

第1圖係為本案較佳實施例之自動化微噴液檢測裝置示意圖。

第2圖係為第1圖所示之自動化微噴液檢測裝置之局部示意圖。

第3圖係為第2圖所示之可控微量噴印頭模組之示意圖。

第4圖係為第1圖所示之待測物模組之示意圖。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。

請參閱第1圖，其係為本案較佳實施例之自動化微噴液檢測裝置示意圖。如圖所示，本案之自動化微噴液檢測裝置1包括第一平台10、第二平台11、至少一待測物模組12、至少一可控微量噴印頭模組13以及視覺回饋模組14。其中，第一平台10上設有第一軸位移機構101及第二軸位移機構102，該第一軸位移機構101係於一第一方向B上進行往復式位移，該第二軸位移機構102則於一第二方向A上進行往復式位移，且於本實施例中，第一方向B係與第二方向A相互垂直，意即該第一軸位移機構101與該第二軸位移機構102係分別交錯於兩垂直方向A、B，且各自利用驅動構件(未圖式)帶動以進行一往復式之平移。

於本實施例中，第二平台11係架構於該第一平台10之第一軸位移 機構101上，且其數量並不以此為限，於另一些實施例中，在第一軸位移機構101上亦可同時架設複數個第二平台11，其係可依實際施作情形而任施變化。

請同時參閱第1圖及第4圖，如第1圖及第4圖所示，自動化微噴液檢測裝置1係可包括至少一待測物模組12，且待測物模組12係設置於第二平台11之上，其數量亦可為一或為複數個，均不以此為限。

以及，待測物模組12更可具有至少一待測物121，於一些實施例中，待測物121係可為一試管，但不以此為限。舉例來說，待測物模組12係可為一具有複數個試管之試管盒組(或試管架)，如此一來，即可使待測物121，如：試管，整齊且有秩序地排列，以便進行自動化、快速、準確、且有效率達到高通量之微噴液檢測作業。

請續參閱第1圖，於本實施例中，自動化微噴液檢測裝置1具有一可控微量噴印頭模組13，且其係架構於第一平台10之第二軸位移機構102上，但其數量並不以此為限，其亦可依實際需求而進行數量上之調整。當第二軸位移機構102受驅動構件(未圖式)所驅動時，則設置於其上之可控微量噴印頭模組亦會因應該第二軸位移機構102之位移，進而可對設置於該第二平台11上之待測物121進行微噴液檢測作業。此時，更可透過視覺回饋模組14以進一步監控該微噴液的精確位置及其微噴液量(如第二圖所示)，並執行即時回饋，以確保該微噴液檢測作業之準確性。

請同時參閱第2圖及第3圖，第2圖係為第1圖所示之自動化微噴液 檢測裝置之局部示意圖，第3圖則為第2圖所示之可控微量噴印頭模組之示意圖。如圖所示，本案之可控微量噴印頭模組13包括：基座131及容置瓶132，基座131大致上係可為一方型殼體結構，但不以此為限，且其係具有上表面131a、下表面131b及一內部空間(未圖示)，上表面131a係與下表面131b相對設置。於本實施例中，基座131更包括穿刺部133、隔離組件134以及噴頭組件(未圖示)等結構，其中穿刺部133及隔離組件134等結構係設置於上表面131a之上。

於一些實施例中，穿刺部133係可為但不限為一頂針結構(未圖示)，其大致呈一圓柱體之結構，且於其頂部具有尖部(未圖示)，但不以此為限，於一些實施例中，尖部係可為但不限為一圓錐狀結構，且在尖部之頂端更具有至少一孔洞(未圖示)，該孔洞係可與隔離組件134及噴頭組件(未圖示)相連通，但不以此為限。

於另一些實施例中，可控微量噴印頭模組13更可具有一卡固部(未圖示)，且其係可為但不限為一卡摯結構，以用於對應容置瓶132之頂部132a之周緣，俾用以與該容置瓶132之頂部132a相卡合，以將容置瓶132固定設置。以及，卡固部之型態並不以卡摯結構為限，其係可依實際施作情形而任施變化。

隔離組件134係可為但不限為一瓣膜隔離結構，其大致上為一盒體結構，但不以此為限，且其內部具有一過濾組件(未圖示)，用以過濾外部氣體，且該隔離組件134係與穿刺部133相連通，因而可使過濾後之潔淨氣體經由穿刺部133之孔洞(未圖示)導引至容置瓶132內，以調節容置瓶132之內部壓力。

以及，於本實施例中，噴頭組件(未圖示)係設置於基座131之內部空間(未圖示)中，用以控制該可控微量噴印頭模組13之微噴液檢測作業，且噴頭組件(未圖示)更具有一噴孔(未圖示)，該噴孔(未圖示)係設置於基座131之下表面131b上，且其係對應於待測物121，用以將檢測液(未圖示)噴送至該對應的待測物121內。

請續參閱第2圖，如圖所示，容置瓶132之內部具有一容置空間(未圖示)，用以容置一液體(未圖示)，該液體係為一檢測液，例如可為生物醫學檢驗用之相關藥劑、生化檢測用之生化試劑或是化學試劑等，均不以此為限，且容置瓶132係具有一頂部132a，且在該頂部132a上具有一開口(未圖示)，該開口係以隔膜(未圖示)予以密封，藉此以使容置瓶132內部之檢測液達到密封之效果，而不受外界之汙染，以維持其無菌之狀態。於一些實施例中，隔膜係為一軟性橡膠之材質，並具有可撓性，故其係可依據穿刺部133之抵頂而產生形變，且當穿刺部133刺破隔膜並穿越時，該隔膜之變形量係符合穿刺部133之穿越量，因而使得隔膜與穿刺部133接觸處緊密貼合，俾使容置瓶132設置於基座131上時，仍維持密封狀態，故其內部之檢測液不會滲流至基座131上，而是直接由穿刺部133頂端之孔洞(未圖示)引導而流入基座131內之噴頭組件(未圖示)中。

故於本實施例中，當容置瓶132設置於基座131上時，係將容置瓶132之隔膜(未圖示)對應設置於基座131之穿刺部133上，以使容置瓶132內之液體可經由穿刺部133之孔洞(未圖示)導引而流至基座131之噴頭組件(未圖示)內，並透過隔離組件134過濾外部氣體，將過濾後之潔淨氣體經由穿刺部133之孔洞導引至容置瓶132內 ，以調節容置瓶132之內部壓力，進而控制容置瓶132內的液體流動速率，最後再控制噴頭組件(未圖示)之噴液速率，以使噴頭組件(未圖示)內的液體可經由噴孔(未圖示)噴出微液滴，因此可避免容置瓶132內之液體受到外界污染。以及，於本實施例中，該可控微量噴印頭模組13係為一無菌無毒生物醫學專用之噴印頭組件，但不以此為限，故本案之可控微量噴印頭模組13實具備無毒、無菌、省力、省時及於使用後可整組拋棄之優點。

以及，於一些實施例中，該可控微量噴印頭模組13之噴頭組件(未圖示)所設置之液滴孔徑為0.05~200000pico-meter，且可噴出液滴大小為0.1~2000 pico-liter，以及噴出液滴速率為0~10000滴/秒，均不以此為限。

又，本案也可利用該可控微量噴印頭模組13之噴孔(未圖示)孔徑的差異或驅動功率的控制，即更換不同孔徑大小之噴頭組件(未圖示)或以控制電路控制該可控微量噴印頭模組13的驅動功率，以精準控制微液滴的量，改善習知技術因人為施力的大小而無法精確控制藥劑溶液之液滴量，導致檢測上所得到結果有誤差而造成失真之缺失。

請續參閱第1圖及第2圖，如第1圖及第2圖所示，自動化微噴液檢測裝置1具有視覺回饋模組14，該視覺回饋模組14係包括複數個視覺回饋裝置，且該複數個視覺回饋裝置具有觀液滴及辨位之功效。於本實施例中，該複數個視覺回饋裝置包括至少一第一視覺回饋裝置141以及至少一第二視覺回饋裝置142，但不以此為限。其中，該至少一第一視覺回饋裝置141係架構於該第二平台11的上方位置，以用於觀測及判斷該可控微噴液頭模組13進行微噴液 檢測作業之精確位置；至於該至少一第二視覺回饋裝置142則架構於該第二軸位移機構102上，以觀測該可控微噴液頭模組13中位於下表面131b(如3圖所示)之噴孔(未圖示)所噴出之微液滴位置及其微液滴量，以負責監控噴液的多寡，並執行即時回饋，以確保該微噴液檢測作業之準確。

於本實施例中，自動化微噴液檢測裝置1主要係利用第一視覺回饋裝置141架構於第一軸位移機構101上可觀測到第二平台11的上方位置，如此一來，當裝有檢測液的容置瓶132設置於該可控微噴液頭模組13的基座131上時，即可因應第二軸位移機構102之承載及位移，而使該可控微噴液頭模組13移送至待噴液之位置，並可透過該第一視覺回饋裝置141來觀測及判斷該微噴液之精確位置，於此同時，架構於第二軸位移機構102上的第二視覺回饋裝置142，亦可在該可控微噴液頭模組13受驅動進行微噴液檢測作業時，進一步觀測該該可控微噴液頭模組13位於下表面131b(如3圖所示)之噴孔(未圖示)所噴出之微液滴位置及其微液滴量，以負責監控噴液的多寡，並執行即時回饋，以確保液滴量的準確，透過此自動化之微噴液作業及相關之觀測方式，則可使設置於第二平台11上之待測物模組12及其上所載之待測物121可接收該可控微噴液頭模組13噴出之微液滴量，進而達到自動化、微量、快速、高通量檢測生物分子之目的。

綜上所述，本發明所提供一種適用於生物分子檢測之自動化微噴液檢測裝置，利用具有觀液滴及辨位之視覺回饋模組搭配可控微噴液頭模組以進一步解決習知檢驗方式耗時、無法精確控制藥劑溶液之液滴量，導致檢測上所得到結果有誤差而造成失真等問題 。此外，透過本案之視覺回饋模組即可監控該可控微噴液頭模組所噴出的微液滴量、及其精確位置，並即時回饋於檢測人員，以確保微液滴量的準確，進而達到自動化、微量、高通量、快速檢測生物分子之目的，極具產業利用價值，爰依法提出申請。

縱使本發明已由上述實施例詳細敘述而可由熟悉本技藝人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1‧‧‧自動化微噴液檢測裝置

10‧‧‧第一平台

101‧‧‧第一軸位移機構

102‧‧‧第二軸位移機構

11‧‧‧第二平台

12‧‧‧待測物模組

121‧‧‧待測物

13‧‧‧可控微量噴印頭模組

131‧‧‧基座

132‧‧‧容置瓶

14‧‧‧視覺回饋模組

141‧‧‧第一視覺回饋裝置

142‧‧‧第二視覺回饋裝置

B‧‧‧第一方向

A‧‧‧第二方向

Claims (8)

1. 一種自動化微噴液檢測裝置，適用於生物分子檢測，該自動化微噴液檢測裝置包含：一第一平台，設有一第一軸位移機構及一第二軸位移機構，分別交錯於兩垂直方向進行往復式位移；一第二平台，架構於該第一平台之該第一軸位移機構上；至少一待測物模組，設置於該至少一第二平台上；至少一可控微量噴印頭模組，架構於該第一平台之該第二軸位移機構上，包含：一基座，其內部具有一噴頭組件，且其上設有一穿刺部及一隔離組件；以及一容置瓶，用以容置一液體，且具有一開口，該開口以一隔膜予以密封，該容置瓶之該隔膜對應於該基座之該穿刺部而設置於該基座上時，供該液體經由該穿刺部之導引而流至該噴頭組件，且該隔離組件引導一潔淨空氣以調節該容置瓶之一內部壓力，由該噴頭組件噴出微液滴；以及一視覺回饋模組，具有複數個視覺回饋裝置；其中，該至少一可控微量噴印頭模組因應該第二軸位移機構之位移以於該第二平台上之該待測物模組進行相對應之微噴液檢測作業，且藉由該複數個視覺回饋裝置監控微噴液之精確位置及微噴液量，並執行即時回饋，以確保該微噴液 檢測作業之準確性。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自動化微噴液檢測裝置，其中該待測物模組具有至少一待測物。
3. 如申請專利範圍第1項所述之自動化微噴液檢測裝置，其中該複數個視覺回饋裝置包括至少一第一視覺回饋裝置以及至少一第二視覺回饋裝置，該至少一第一視覺回饋裝置架構於該第二平台上方，以觀測該可控微量噴印頭模組進行微噴液檢測作業之精確位置，該至少一第二視覺回饋裝置架構於該第二軸位移機構上，以觀測該可控微量噴印頭模組所噴出之微液滴位置及其微液滴量，並執行即時回饋，以確保該微噴液檢測作業之準確。
4. 如申請專利範圍第1項所述之自動化微噴液檢測裝置，其中該穿刺部之頂端具有一孔洞，以使容置瓶內之該液體可經由該孔洞被導引流出。
5. 如申請專利範圍第1項所述之自動化微噴液檢測裝置，其中該可控微量噴印頭模組更具有一卡固部，以固定該容置瓶之該開口。
6. 如申請專利範圍第1項所述之自動化微噴液檢測裝置，其中該噴頭組件所設液滴孔徑為0.05~200000 pico-meter，且可噴出液滴大小為0.1~2000 pico-liter，以及噴出液滴速率為0~10000滴/秒。
7. 如申請專利範圍第1項所述之自動化微噴液檢測裝置，其中該穿刺部及該隔離組件之間係相互連通，俾使該隔離組件傳送一潔淨空氣至該穿刺部。
8. 如申請專利範圍第1項所述之自動化微噴液檢測裝置，其中 該可控微量噴印頭模組為一無菌無毒生物醫學專用之噴印頭組件。