TWI641823B - 流體整合模組及其適用之多流體系統之流體運作的調控方法 - Google Patents

流體整合模組及其適用之多流體系統之流體運作的調控方法 Download PDF

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Abstract

流體整合模組包含流體岐管部、旋轉閥定子、旋轉閥轉子及旋轉閥殼體。流體岐管部包含與樣品反應單元連接之微管道，及與流體源連接之流體源輸入管道。旋轉閥定子包含至少一溝槽及複數個穿孔，至少一溝槽與複數個穿孔之至少一個穿孔連接，且部分之溝槽及穿孔與微管道及流體源輸入管道相連通。旋轉閥轉子包含至少一溝槽。旋轉閥殼體承載旋轉閥轉子及旋轉閥定子。當旋轉閥轉子轉動至不同位置時，其至少一溝槽與旋轉閥定子之至少一穿孔或溝槽連接，以連通至少一流體路徑，使流體源提供之流體經由被連通的流體路徑導向樣品反應單元之對應槽體。

Description

流體整合模組及其適用之多流體系統之流體運作的調控方 法
本案係關於一種流體整合模組，尤指一種具有內建旋轉閥之流體整合模組。
隨著科技進步及交通工具便利性，傳染性疾病的傳播速率也被加速，如SARS、禽流感、登革熱等疾病的傳染，是現今全球所需面對的挑戰。因而，提出有效的防治策略，快速的進行疑似病例的檢測與確認，進行早期隔離或確認治療的方式，是現在檢測醫學所努力的目標，故研發傳染性疾病的「即時就地檢測手段」，是相當重要的議題。
而在大部分臨床試驗及診斷中，例如蛋白純化及細菌培養等之流體處理及調控過程中，一連串的樣品處理步驟，包括組織分離(tissue dissociation)、細菌捕捉(bacteria capture)、細胞裂解(cell lysis)、核酸萃取(nuclear acid extraction)及清洗等，都是不可避免的。這些處理步驟通常需要複雜的實驗流程，且通常由專業研究人員在中心實驗室利用試管、吸量管及相關設備進行操作。
「晶片實驗室(lab-on-a-chip)」則是近年來被提出的新穎性概念，提出將不同微型元件整合於同一平台，達到現今所提出「即時就地照護(Point of Care,POC)」與「體外診斷(In Vitro Diagnostics,IVD)」的目標，其精髓便是建構「體積小」、「準確性高」、及「即時診斷」的醫療檢測平台。這樣的平台主要是藉由微流體技術來達成，使得各種生物及化學樣品或試劑能在名片大小的晶片或卡匣中進行處理。
在典型的微流體裝置中，許多實驗室功能，例如流體抽送(flow pumping)、閥門控制(valving)、混合、加熱、反應等，都被精密地整合在晶片上，且複雜的樣品處理過程通常由程式進行控制，以實現自動化操作。然而，大部分在實驗室開發的晶片實驗室技術並不適用在工業應用。舉例來說，在分子診斷時，用於樣品測試的微流體晶片必須是低成本、容易量產且為一次性使用產品，因此，利用射出成型或熱壓成型製造的塑膠晶片或卡匣仍然被普遍使用。由於塑膠微流體晶片或卡匣無法完全實現晶片實驗室功能，在大多數這些微流體裝置之多槽體間的流體分配及調控必須高度依賴各種外部的幫浦、電磁閥、感應器及致動器。在這些設計中，每一個槽體及微流體通道都是由一或更多獨立的電磁閥來調控，因此，對應的流體路徑的連接或分離都是藉由電磁閥的開啟或關閉來控制。
然而，這樣的設計雖然能夠成功的在系統中輸送流體，但是成本相當高且通常會佔據大量空間。此外，電磁閥、幫浦及微流體裝置之間大部分皆由塑膠軟管連接，然而塑膠軟管除了壽命短、占空間之外，在生產線組裝時，更有繁複、耗時且易出錯的問題，故有不易製造及良率與可靠度低之缺點，因此不適用於量產，且缺乏模組化設計，無法讓其他系統在無須重新設計的情況下直接使用。
因此，提供一種可改善現有技術缺點之流體控制裝置實為本領域之人士需要努力的方向。
本案之目的在於提供一種流體整合模組，其係利用內建旋轉閥來進行流體切換，以降低成本及設備空間，同時提升可靠度及製造便利性。
本案之另一目的在於提供一種流體整合模組，其係利用流體岐管部之微管道來輸送流體，以避免習知技術使用塑膠軟管來輸送流體所產生的缺點。
本案之又一目的在於提供一種流體整合模組，其係透過旋轉閥定子上之溝槽及穿孔與旋轉閥轉子上之溝槽的對位關係，來實現多重流體路徑的切換。
本案之再一目的在於提供一種流體整合模組，其係具有模組化設計之結構，可適用於不同的樣品反應單元，更具有工業應用價值。
為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一種流體整合模組，係與一具多槽體之樣品反應單元連接，用以調控一多流體系統之流體運作，該流體整合模組包含一流體岐管部、一旋轉閥定子、一旋轉閥轉子及一旋轉閥殼體。該流體岐管部包含一本體、複數個微管道及複數個流體源輸入管道，其中每一該微管道係貫穿該流體岐管部之本體，且與該樣品反應單元之一對應槽體連接，該複數個流體源輸入管道係與複數個流體源連接。該旋轉閥定子係貼附於該流體岐管部，且包含至少一溝槽及複數個穿孔，其中該旋轉閥定子之該至少一溝槽係設置於該旋轉閥定子之一頂面或一底面，且與該旋轉閥定子之該複數個穿孔之至少一個穿孔直接連接，且至少部分之該旋轉閥定子之該至少一溝槽及該複數個穿孔與該流體岐管部之該複數個微管道及該複數個流體源輸入管道相連通。該旋轉閥轉子係貼附於該旋轉閥定子，且包含至少一溝槽，其中該旋轉閥轉子之該至少一溝槽係設置於該旋轉閥轉子之一頂面。該旋轉閥殼體，包含一容置槽，用以承載該旋轉閥轉子及該旋轉閥定子，並與該流體岐管部固定並組合形成一模組化結構。當該旋轉閥轉子轉動至不同位置時，該旋轉閥轉子之該至少一溝槽係與該旋轉閥定子之該複數個穿孔之至少一穿孔或至少 一溝槽相連接，以連通至少一對應之流體路徑，使得該流體源所提供之流體經由該被連通的流體路徑而導向該樣品反應單元之該對應槽體，進而調控該對應槽體之流體運作。
為達上述目的，本案之另一較廣義實施態樣為提供一種利用前述流體整合模組調控一多流體系統之流體運作的方法，其係包含下列步驟：將該樣品反應單元容置於該流體整合模組之該流體岐管部上，使該流體岐管部之該複數個微管道與該樣品反應單元之該多槽體連接；以及轉動該流體整合模組之該旋轉閥轉子自一第一位置至一第二位置，使該旋轉閥轉子之該至少一溝槽與該旋轉閥定子之該複數個穿孔之至少一穿孔或至少一溝槽相連接，以連通至少一對應之流體路徑，使得該流體源所提供之流體經由該被連通的流體路徑而導向該樣品反應單元之該對應槽體，進而調控該對應槽體之流體運作。
1‧‧‧流體整合模組
11‧‧‧流體岐管部
110‧‧‧本體
111‧‧‧安裝槽
112‧‧‧第一容置槽
113‧‧‧頂面
114‧‧‧底面
115‧‧‧孔洞
116‧‧‧微管道
1161‧‧‧第一開口
1162‧‧‧第二開口
117‧‧‧流體源輸入管道
1171‧‧‧第三開口
1172‧‧‧第四開口
12‧‧‧旋轉閥定子
120‧‧‧本體
121‧‧‧頂面
121a‧‧‧內部區域
121b‧‧‧外部區域
122‧‧‧底面
123‧‧‧孔洞
124、124a、124b、124c‧‧‧第一溝槽
125‧‧‧第一穿孔
126‧‧‧第二穿孔
127‧‧‧第二溝槽
13‧‧‧旋轉閥轉子
131‧‧‧頂面
131a‧‧‧內部區域
131b‧‧‧外部區域
132‧‧‧底面
133‧‧‧插孔
134‧‧‧盲孔
135‧‧‧第三溝槽
14‧‧‧旋轉閥殼體
141‧‧‧第二容置槽
142‧‧‧孔洞
143‧‧‧孔洞
144‧‧‧穿孔
15‧‧‧驅動單元
151‧‧‧轉軸
152‧‧‧馬達
153‧‧‧孔洞
16‧‧‧襯墊
161‧‧‧孔洞
162‧‧‧穿孔
17‧‧‧墊片
171‧‧‧中央穿孔
172‧‧‧孔洞
181‧‧‧第一固定元件
182‧‧‧第二固定元件
183‧‧‧第三固定元件
2‧‧‧樣品反應單元
2a‧‧‧樣品卡匣
2b‧‧‧微流體晶片
21‧‧‧槽體
31‧‧‧流體源
31a‧‧‧第一流體源
31b‧‧‧第二流體源
32‧‧‧感測器
33‧‧‧電路板
34‧‧‧微控制器
35‧‧‧橡膠密封層
36‧‧‧框架
37‧‧‧插槽
4‧‧‧樣品卡匣
4a‧‧‧頂面
4b‧‧‧底面
401-409‧‧‧槽體
401a-409a‧‧‧開孔
421-429‧‧‧穿孔或溝槽
第1圖為本案之流體整合模組及樣品反應單元示意圖。
第2圖為流體整合模組之剖視圖。
第3圖為流體整合模組之爆炸圖。
第4A圖及第4B圖為流體岐管部之不同角度示意圖。
第5A圖及第5B圖為旋轉閥定子之不同角度示意圖。
第6A圖及第6B圖為旋轉閥轉子之不同角度示意圖。
第7圖為流體岐管部、襯墊、旋轉閥定子及旋轉閥轉子之透視圖。
第8A圖為旋轉閥定子之頂面示意圖。
第8B圖為旋轉閥轉子之頂面示意圖。
第9圖為流體整合模組之運作方式示意圖。
第10A圖為流體岐管部另一實施例之示意圖。
第10B圖為流體岐管部又一實施例之示意圖。
第11圖為流體整合模組與樣品卡匣組合示意圖。
第12A圖及第12B圖為第11圖之樣品卡匣之不同角度示意圖。
第13A圖至第20C圖顯示旋轉閥轉子旋轉至不同位置時，旋轉閥轉子與旋轉閥定子組合結構之透視圖。
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，且其中的說明及圖式在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。
本案提供一種流體整合模組(integrated fluidic module)，係與一具多槽體之樣品反應單元連接，用以調控一多流體系統(multi-fluid-system)之流體運作，使多槽體中的流體，例如樣品或反應試劑等，往預定的方向流動。請參閱第1圖，其係為本案較佳實施例之流體整合模組及樣品反應單元示意圖。如第1圖所示，樣品反應單元2係承載於流體整合模組1上，且樣品反應單元2可為一樣品卡匣(sample cartridge)2a或微流體晶片(microfluidic chip)2b。樣品反應單元2具有多個槽體(multiple chambers)21，例如但不限於樣品存放槽體、裂解緩衝液存放槽體、清洗緩衝液存放槽體、沖提緩衝液存放槽體、抗體存放槽體、反應槽體、廢液槽體、及產物收集槽體等，用以進行各項生醫或化學試驗及檢測，例如核酸萃取、蛋白質純化、臨床疾病檢測、新藥研發、或其他生醫或化學研究等。在這些試驗及檢測過程中，樣品或試劑須根據反應流程，自存放槽體流至反應槽體，而廢液也須收集至廢液槽體，故本案之目的即在提供流體整合模組，其係利用內建旋轉閥(build-in rotary valve)來驅動及調控多槽體間之流體分配(dispensing)及處理(processing)，且更可進一步達成自動化試驗或檢測之目的。
請參閱第2圖及第3圖，其中第2圖為本案較佳實施例之流體整合模組之剖面圖，第3圖為本案較佳實施例之流體整合模組之爆炸圖。在一實施例中，如第2圖及第3圖所示，流體整合模組1主要包含一流體岐管部(fluid manifold)11、一旋轉閥定子(valve stator)12、一旋轉閥轉子(valve rotor)13、及一旋轉閥殼體(valve housing)14，其中，旋轉閥定子12及旋轉閥轉子13構成內建旋轉閥，旋轉閥定子12貼附於流體岐管部11之底部，旋轉閥轉子13貼附於旋轉閥定子12之底部，旋轉閥殼體14承載旋轉閥轉子13及部分之旋轉閥定子12，並與流體岐管部11固定並組合形成一模組化結構。
在一實施例中，流體整合模組1可更包含一驅動單元15，驅動單元15包含一轉軸151及一馬達152(例如步進馬達)，轉軸151係與旋轉閥轉子13連接，並由馬達152驅動以轉動旋轉閥轉子13一特定角度，亦即從一第一位置到一第二位置，以進行流道切換。在另一實施例中，旋轉閥轉子13亦可手動旋轉，例如由操作者透過把手(handle)或旋鈕(knob)來轉動旋轉閥轉子13。
在旋轉閥運作時，旋轉閥定子12及旋轉閥轉子13之間會施加壓力(compression force)以減少滲漏(leaking)。在一實施例中，流體整合模組1可選擇性包含一片或一組碟型彈簧(disc spring)，其係設置於旋轉閥轉子13之底部，可使旋轉閥轉子13向上緊貼於旋轉閥定子12，以避免在旋轉時發生滲漏。在另一實施例中，流體整合模組1更包含軸承(bearing)及墊圈(washer)，用以降低旋轉閥轉子13轉動時所產生的摩擦力。
請再參閱第1圖至第3圖。流體整合模組1更包含複數個流體源(fluid source)31，例如第一流體源31a及第二流體源31b，其係與流體岐管部11連接，以提供流體，且該流體可為氣體或液體。在一實施例中，流體源31可為氣體源，例如一幫浦(pump)，且第一流體源31a及第二流體源31b分別為具有低於及高於大氣壓力之氣體，亦即第一流體源31a及第二流體源31b分別提供負壓及正 壓至流體整合模組1。在此實施例中，由於流體源31皆為氣體，可避免流體源為液體所可能產生液體殘留而導致汙染的問題。
在另一些實施例中，流體源31可為加壓氣體(compressed gas)、真空源(vacuum source)、液體儲存槽(liquid reservoir)或其組合。第一流體源31a及第二流體源31b可同時為氣體源，同時為液體源，或是分別為氣體源及液體源。
在一實施例中，流體整合模組1更包含至少一感測器32，例如壓力感測器(pressure sensor)、流速感測器(flow rate sensor)、溫度感測器(temperature sensor)、pH計(pH meter)、或其他類型的感測器，其係與流體岐管部11連接，用以感測流體岐管部11內部訊號，例如壓力大小、流速、溫度、pH值等。
在一實施例中，流體整合模組1更包含一電路板33及一微控制器34，其係與流體源31、感測器32及馬達152連接，用以控制流體源31、感測器32及馬達152依據預定程式進行運作，藉此將流體源31提供之流體導向樣品反應單元2之槽體21，以調控槽體21間之流體運作。
請再參閱第1圖至第3圖，並配合第4A圖至第6B圖，其中第4A圖及第4B圖為流體岐管部之不同角度示意圖，第5A圖及第5B圖為旋轉閥定子之不同角度示意圖，第6A圖及第6B圖為旋轉閥轉子之不同角度示意圖。流體岐管部11具有一本體110、一安裝槽111及一第一容置槽112，其中，安裝槽111係設置於本體110之一頂面113，用以安裝樣品卡匣2a或微流體晶片2b於其上，第一容置槽112係設置於本體110之一底面114，且其形狀大致對應旋轉閥定子12且略大於旋轉閥定子12，用以容置旋轉閥定子12於其中。在一實施例中，安裝槽111係為一內凹之平台(concaved platform)，例如但不限於溝槽(groove)、插槽(slot)、卡夾(clip)等。安裝槽111之深度約介於0.1mm至10mm之間，其係取決於樣品反應單元2之尺寸，且較佳介於0.5mm至5mm之間。
在一實施例中，流體岐管部11之材質可為但不限於金屬、木材、塑膠、聚合物或玻璃等，且其製造方式可為但不限於電腦數控加工(CNC machining)、鑄造(casting)、射出成型(inject molding)、3D列印(3-dimentional printing)或層層黏合(layer-to-layer bonding)。
在一實施例中，流體岐管部11之底面114形狀可為平面(flat)、球面(spherical)、弧面(cambered)、圓錐面(cone-shaped)、或其他能與旋轉閥定子12之頂面相貼合的表面。
旋轉閥定子12大致呈但不限於薄型圓柱體狀，具有一本體120、一頂面121及一底面122。旋轉閥轉子13亦大致呈但不限於薄型圓柱體狀，具有一本體130、一頂面131及一底面132。當旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13組裝於流體整合模組1中時，旋轉閥轉子13之頂面131係貼附於旋轉閥定子12之底面122。
在另一些實施例中，旋轉閥定子12之剖面形狀不限於圓形，亦可為矩形、三角形、或其他不規則形狀。在一實施例中，旋轉閥定子12之徑長約介於1mm至100mm之間，厚度約介於0.5mm至50mm之間。在一實施例中，旋轉閥定子12係由金屬材質製成，例如不鏽鋼、鎳、鈦，亦可由塑料、聚合物、玻璃或陶瓷等材質製成。
在一實施例中，旋轉閥定子12之頂面121的形狀可為平面(flat)、球面(spherical)、弧面(cambered)、圓錐面(cone-shaped)、或其他能與流體岐管部11之底面114相貼合的表面。
在一實施例中，旋轉閥定子12之頂面121係直接貼附於流體岐管部11之底面114。在另一實施例中，流體整合模組1可選擇性包含一襯墊(gasket)16，其係設置於流體岐管部11之底面114及旋轉閥定子12之頂面121之間，藉由襯墊16變形提供之壓力，可加強流體岐管部11與旋轉閥定子12之密封度。在此實施例中，流體整合模組1更包含複數個第一固定元件181，例如定位銷(dowel pin)，用以穿設於流體岐管部11、襯墊16及旋轉閥定子12之對應孔洞115、161及123中，以將襯墊16及旋轉閥定子12固定於流體岐管部11底面114之第一容置槽112中。在一實施例中，孔洞115及123為盲孔(blind hole)，孔洞161為穿孔。當然， 前述固定襯墊16、旋轉閥定子12及流體岐管部11的方式不限於定位銷，亦可利用凸部(extrusion)、螺絲(screw)、凹槽(groove)、鍵槽(hinge slot)或其他設計來達成。
在一實施例中，襯墊16之材質為橡膠(rubber)、彈性體(elastomer)、或其他軟性塑膠(soft plastic)，且其厚度約介於0.1mm至5mm之間。在一些實施例中，尤其在低旋轉扭力情況下，碟型彈簧並非必要，此時襯墊16即可提供軟性彈簧(soft spring)之功效。除了增加流體岐管部11與旋轉閥定子12之密封度外，襯墊16的另一功用在於可降低流體岐管部11底面114及旋轉閥定子12頂面121的表面光潔度要求(surface finish requirement)。
在一實施例中，襯墊16表面形狀可為平面(flat)、球面(spherical)、弧面(cambered)、圓錐面(cone-shaped)、或其他能與流體岐管部11之底面114及旋轉閥定子12之頂面121形狀相貼合的表面。
在另一些實施例中，旋轉閥轉子13之剖面形狀不限於圓形，亦可為矩形、三角形、或其他不規則形狀。在一實施例中，旋轉閥轉子13之徑長約介於1mm至100mm之間，厚度約介於0.5mm至50mm之間。在一實施例中，旋轉閥轉子13係由金屬材質製成，例如不鏽鋼、鎳、鈦，亦可由塑料、聚合物、玻璃或陶瓷等材質製成。
在一實施例中，旋轉閥殼體14包含一第二容置槽141，設置於旋轉閥殼體14之頂部，且其形狀大致對應旋轉閥轉子13且略大於旋轉閥轉子13，用以容置旋轉閥轉子13及部分之旋轉閥定子12於其中。
在一實施例中，流體整合模組1可選擇性包含一墊片17，其係夾設於流體岐管部11及旋轉閥殼體14之間，且具有對應旋轉閥定子12及旋轉閥轉子13之中央穿孔171。在一實施例中，流體整合模組1更包含複數個第二固定元件182，例如但不限於螺絲或定位銷，用以穿設於流體岐管部11、墊片17及旋轉閥殼體14之對應孔洞116、172及142中，以組合及固定流體岐管部11、墊片17及 旋轉閥殼體14。在另一實施例中，墊片17非必要元件，亦即第3圖所示之墊片17可移除，以減少流體整合模組1的整體厚度。
在一實施例中，流體整合模組1更包含複數個第三固定元件183，例如但不限於螺絲或定位銷，用以穿設於旋轉閥殼體14及驅動單元15之對應孔洞143及153中，以組合及固定旋轉閥殼體14及驅動單元15。
如第2圖及第6B圖所示，旋轉閥轉子13之底面132具有一插孔133，驅動單元15之轉軸151係穿過旋轉閥殼體14之一穿孔144，再插入旋轉閥轉子13底面132之插孔133中，且轉軸151與插孔133係呈緊配設置，故當轉軸151受馬達152驅動而旋轉時，可帶動旋轉閥轉子13從第一位置旋轉到第二位置。在一實施例中，轉軸151之頂部為具切削面之圓柱體，旋轉閥轉子13之插孔133則具有對應的形狀，以達緊配效果。當然，轉軸151頂部及插孔133之形狀不限於此，亦可為任何可達緊配效果之形狀，例如剖面為矩形、十字形或星形等形狀。
在一些實施例中，旋轉閥轉子13並非直接固定於驅動單元15之轉軸151上，亦可透過一轉子固持部(rotor holder)而間接與驅動單元15連接。在另一些實施例中，旋轉閥轉子13與驅動單元15及轉子固持部亦可透過螺絲、定位銷或其他固定方式進行固定。在一實施例中，旋轉閥轉子13之底面132可選擇性包含複數個盲孔134，以供螺絲或定位銷進行固定與對位。
請參閱第7圖，並配合第4A圖至第6B圖，其中第7圖為流體岐管部、襯墊、旋轉閥定子及旋轉閥轉子之透視圖。首先說明，襯墊16為可省略之元件，亦即旋轉閥定子12可直接貼附於流體岐管部11之底部。如圖所示，流體岐管部11包含複數個微管道116，每一微管道116係貫穿流體岐管部11之本體110，且在流體岐管部11之頂面113及底面114分別具有一第一開口1161及一第二開口1162。微管道116之第一開口1161的位置係對應樣品卡匣2a或微流體晶片2b底部開口的位置，該底部開口係通往樣品卡匣2a或微流體晶片2b之槽體21。微 管道116可為直線形、弧形、L形、蛇形或其他任何形狀，只要彼此不交錯即可。在一實施例中，微管道116之徑長約介於0.1mm至4mm之間。
在一實施例中，如第7圖所示，二或更多微管道116亦可共同開口於頂面113或底面114，亦即具有同一個第一開口1161或同一個第二開口1162，以增加更多流體路徑之變化。
流體岐管部11更包含複數個第三開口1171，其係開口於但不限於流體岐管部11之一側壁上，用以連接流體源31，使流體源31提供之流體可輸入至流體岐管部11。第三開口1171經流體源輸入管道117與流體岐管部11之底面114相連通，且流體源輸入管道117於底面114具有一第四開口1172。在一實施例中，流體源輸入管道117由第一管道117a、第二管道117b及第三管道117c構成，但不以此為限，只要能將流體源31提供之流體經由流體岐管部11導向旋轉閥定子12的流道設計皆可適用於本案。在另一實施例中，第一管道117a具有至少一與感測器32連接之分支(未圖示)。
襯墊16包含複數個穿孔162，係分別對應流體岐管部11之微管道116之第二開口1162及流體源輸入管道117之第四開口1172而設置，並與微管道116及流體源輸入管道117相連通。
旋轉閥定子12包含至少一第一溝槽124及複數個第一穿孔125，第一穿孔125係貫穿旋轉閥定子12之本體120，第一溝槽124係設置於旋轉閥定子12之頂面121，且沿著頂面121延伸，並與第一穿孔125直接連接，亦即，第一溝槽124會通過第一穿孔125，且第一穿孔125之一端係開口於第一溝槽124中，其中，每一第一溝槽124與至少一個，較佳為至少兩個第一穿孔125直接連接。至少部分之第一溝槽124或第一穿孔125係與襯墊16之至少一穿孔162、流體岐管部11之微管道116之至少一第二開口1162或流體源輸入管道117之至少一第四開口1172對應設置，使得第一溝槽124或第一穿孔125與流體岐管部11之微管道116及流體源輸入管道117之流體路徑相連通。在一實施例中，第一穿孔125之徑長不大於 第一溝槽124之寬度，且由流體岐管部11導入之流體可經由第一溝槽124及第一穿孔125分布在多重路徑中並流至旋轉閥定子12之底面122。
在一實施例中，第一溝槽124之寬度及深度約介於0.1mm至5mm之間，且第一溝槽124之剖面形狀可為圓形、矩形、三角形、梯形、或其他形狀，只要流體能流經第一溝槽124即可。在一實施例中，第一溝槽124係沿圓形路徑延伸，但不以此為限，亦可沿直線、弧形、蛇形、L型、T型或其他形狀延伸。在一實施例中，旋轉閥定子12包含第一溝槽124a、124b及124c，且第一溝槽124a、124b及124c分別沿著不同半徑之同心圓延伸。
在一實施例中，旋轉閥定子12更包含複數個第二穿孔126，其係貫穿旋轉閥定子12之本體120，且未與第一溝槽124直接連接，亦即第一溝槽124不會通過第二穿孔126。第二穿孔126係對應襯墊16之穿孔162、流體岐管部11之第二開口1162及流體源輸入管道117之第四開口1172，而與流體岐管部11之微管道116及流體源輸入管道117相連通。
在一實施例中，旋轉閥定子12之底面122包含至少一第二溝槽127，其係沿著底面122延伸，且與該第二穿孔126中之至少一個或至少兩個穿孔直接連接，亦即，第二溝槽127會通過第二穿孔126中之至少兩個穿孔，且第二穿孔126之一端係開口於第二溝槽127中。在一實施例中，第二溝槽127之寬度及深度約介於0.1mm至5mm之間，且第二溝槽127之剖面形狀可為圓形、矩形、三角形、梯形、或其他形狀，只要流體能流經第二溝槽127即可。在一實施例中，第二溝槽127可沿圓形、直線、弧形、蛇形、L型、T型或其他形狀之路徑延伸。
旋轉閥轉子13係設置於旋轉閥定子12之底部，且旋轉閥轉子13之頂面131係直接與旋轉閥定子12之底面122接觸。旋轉閥轉子13之頂面131包含至少一第三溝槽135或其他凹部圖案。當旋轉閥轉子13旋轉一特定角度以使旋轉閥轉子13轉至一預設位置時，旋轉閥轉子13頂面131之第三溝槽135係選擇性與 旋轉閥定子12底面122之第二溝槽127、第一穿孔125及第二穿孔126連接，以實現流體切換(fluid switching)。
在一實施例中，第三溝槽135之寬度及深度約介於0.1mm至5mm之間，且第三溝槽135之剖面形狀可為圓形、矩形、三角形、梯形、或其他形狀，只要流體能流經第三溝槽135即可。在一實施例中，第三溝槽135可沿圓形、直線、弧形、蛇形、L型、T型、或其他形狀之路徑延伸。
請參閱第8A圖及第8B圖，其中第8A圖係為旋轉閥定子之頂面示意圖，第8B圖係為旋轉閥轉子之頂面示意圖。在一實施例中，旋轉閥定子12及旋轉閥轉子13可分別進一步區分成複數個區域，且該等區域可以軸向區分、扇形區分、或以不規則方式區分。每一區域包含負責一類流體源調控之溝槽及/或穿孔。舉例來說，如第8A圖及第8B圖所示，旋轉閥定子12之頂面121及旋轉閥轉子13之頂面131分別包含兩個區域，且以虛線區隔兩個區域，其中，旋轉閥定子12之頂面121包含內部區域121a及外部區域121b，旋轉閥轉子13之頂面131包含內部區域131a及外部區域131b。在一實施例中，旋轉閥定子12之內部區域121a及旋轉閥轉子13之內部區域131a係對應第一流體源31a且共同參與第一流體源31a之調控，例如負壓之調控，而旋轉閥定子12之外部區域121b及旋轉閥轉子13之外部區域131b對應第二流體源31b且共同參與第二流體源31b之調控，例如正壓之調控。
當然，區域劃分不限於第8A圖及第8B圖所示之兩個區域，亦可為三個或更多區域，例如以軸向由內而外或以扇形區分為三個區域。配合旋轉閥之作動，這些區域可依據預定程式而獨立運作。在一些實施例中，當旋轉閥轉子13旋轉至一或更多預設位置時，一或更多之溝槽124、127、135及穿孔125、126可連接至一或更多區域。
請參閱第9圖，其係為本案流體整合模組之運作方式示意圖，其中，空心箭頭表示用以控制、程式化及反饋之訊號途徑，虛線箭頭表示從外部 流體源流入的流體輸入方向，實心箭頭則代表經由旋轉閥切換流體路徑後之流體輸出方向。如第9圖所示，流體係由第一流體源31a及第二流體源31b導入流體岐管部11，再送入由旋轉閥定子12及旋轉閥轉子13組成之內建旋轉閥進行流體路徑分配。流體路徑分配係由微控制器34依據預定程式控制驅動單元15來帶動旋轉閥轉子13旋轉一特定角度至一特定位置，使輸入流體分配在一或更多路徑中，並進一步經由流體岐管部11之微管道116傳送至樣品反應單元2之預定槽體21中。此外，感測器32係感測流體岐管部11內部訊號，例如壓力大小、流速、溫度、pH值等，並將訊號反饋至微控制器34，微控制器34則進一步控制流體源31a及31b以及驅動單元15依據預定程式進行運作。
請再配合參閱第7圖。第一流體源31a及第二流體源31b係由流體源輸入管道117導入流體岐管部11，由於旋轉閥轉子13頂面131之第三溝槽135與旋轉閥定子12底面122之第一穿孔125、第二穿孔126及第二溝槽127之位置有對應關係，以及旋轉閥定子12頂面121之第一溝槽124、第一穿孔125及第二穿孔126與流體岐管部11底面114之微管道116之第二開口1162及流體源輸入管道117之第四開口1172之位置有對應關係，當旋轉閥轉子13依據預定程式旋轉一特定角度至一特定位置時，可使流體源輸入管道117經由旋轉閥定子12及旋轉閥轉子13而與特定之微管道116相連通，並將第一流體源31a及第二流體源31b提供之流體導入特定微管道116所連接的樣品反應單元2之槽體21，進而調控樣品反應單元2之多槽體21間的流體運作。特別的是，由於旋轉閥定子12頂面121之第一溝槽124係與複數個第一穿孔125直接連接，故可實現多重流體路徑之切換。
請參閱第10A圖，其係為本案流體岐管部另一實施例之示意圖。如第10A圖所示，流體岐管部11包含一橡膠密封層(rubber seal)35及一可分離之框架36，框架36係將橡膠密封層35固定於流體岐管部11之頂面113上，用以增加流體岐管部11與樣品反應單元2之密封度。框架36與流體岐管部11係可透過緊配方式進行組裝。此外，由於框架36係為可分離之結構，當橡膠密封層35使用一 段時間而需要替換時，即可輕易將框架36拆卸並更換新的橡膠密封層35。當然，橡膠密封層35上具有與流體岐管部11頂面113之第一開口1161相對應之孔洞351。
請參閱第10B圖，其係為本案流體岐管部又一實施例之示意圖。如第10B圖所示，流體岐管部11包含兩插槽37，其係設置於流體岐管部11之安裝槽111的兩相對側邊，可供樣品反應單元2對應之卡邊結構(未圖示)沿插槽37滑入，以利安裝樣品反應單元2於流體岐管部11上，不但有助於樣品反應單元2之定位及固定，且與流體岐管部11緊密連接不滲漏。
以下將以實例進一步說明本案流體整合模組之運作方式。請參閱第11圖、第12A圖及第12B圖，其中，第11圖係為本案之流體整合模組與樣品卡匣組合示意圖，第12A圖及第12B圖則為第11圖之樣品卡匣之不同角度示意圖。如圖所示，樣品卡匣4係承載於流體整合模組1上，樣品卡匣4之頂面4a具有複數個槽體401至409，且複數個槽體401至409之間係以微管道相連接。樣品卡匣4之底面4b具有複數個開孔401a至409c，其係經由微管道通往槽體401至409。在此實施例中，第一流體源31a及第二流體源31b係為分別提供負壓及正壓之幫浦，且所提供之外部壓力源經內建旋轉閥切換流體路徑後，會經由開孔401a至409c導入樣品卡匣4之對應槽體401至409中。
請參閱第13A圖至第20C圖，其係顯示旋轉閥轉子旋轉至不同位置時，旋轉閥轉子與旋轉閥定子組合結構之透視圖，其中，這些圖式是從旋轉閥轉子底面向旋轉閥定子方向觀看之視圖。請同時參閱第5A圖至第8B圖，以及第11圖至第12B圖，在這些實施例中，第一流體源31a係為負壓幫浦，且經流體源輸入管道117導引至旋轉閥定子12內部區域121a中央之第二穿孔126位置(以V表示)，而第二流體源31b則為正壓幫浦，且經另一流體源輸入管道117導引至旋轉閥定子12之外部區域121b，且對應旋轉閥定子12之第一溝槽124b位置(以P表示)。
當樣品卡匣4承載於流體整合模組1上時，樣品卡匣4底面4b之複數個開孔401a至409c係分別對應且連通流體岐管部11頂面113之複數個第一開口1161，並經由流體岐管部11之微管道116進一步與旋轉閥定子12之穿孔或溝槽421至429連接。
在一實施例中，旋轉閥轉子13係以旋轉角度來定義位置，且可包含20個位置(位置編號#1至#20)，其中兩相鄰之位置相隔18度。例如，旋轉閥轉子13從位置編號#1旋轉18度後，即轉至位置編號#2。在另一實施例中，每個位置可以非均勻配置，即兩相鄰之位置之相隔角度可以大於或者小於18度。
第12A圖及第12B圖所示之樣品卡匣4係用以例示本案之流體整合模組1如何參與調控樣品卡匣4之複數個槽體401至409間之流體運作，並非用以限制本案。在一實施例中，樣品卡匣4所進行之試驗或檢測包含8個步驟，第13A圖至第20C圖則分別說明在此8個步驟中，本案之內建旋轉閥實現多重流體路徑切換之方式。為較清楚顯示旋轉閥轉子13之轉動位置，旋轉閥轉子13頂面131之第三溝槽135係以點狀標示。
第13A圖及第13B圖顯示內建旋轉閥對應步驟1之流體切換方式。當進行步驟1：將流體自槽體401推進至槽體406，再接著將流體自槽體406推進至槽體407時，旋轉閥轉子13係首先處於原始位置，亦即位置編號#1(如第13A圖所示)，且第二流體源31b提供正壓(P)至旋轉閥定子12頂面121之第一溝槽124b，此時正壓流體可經由旋轉閥定子12之第一溝槽124b、與第一溝槽124b連接之第一穿孔125、以及與第一穿孔125連接之旋轉閥轉子13之第三溝槽135，而導向與第三溝槽135連接之旋轉閥定子12之穿孔421，使得穿孔421被施予正壓，且由於穿孔421可經由開孔401a通往槽體401，故可對槽體401施加正壓。同時，第一流體源31a提供負壓(V)至旋轉閥定子12中央之第二穿孔126，此時，負壓流體可經由旋轉閥定子12之第二穿孔126、與第二穿孔126連接之旋轉閥轉子13之第三溝槽135、與第三溝槽135連接之旋轉閥定子12之第一穿孔125，以及與第一 穿孔125連接之旋轉閥定子12之第一溝槽124a，進而導向旋轉閥定子12之溝槽426，使得溝槽426被施予負壓，且由於溝槽426可經由開孔406a通往槽體406，故可對槽體406施加負壓。因此，藉由對槽體401施加正壓以及對槽體406施加負壓，可促使流體自槽體401推進至槽體406。之後再將旋轉閥轉子13以逆時針方向旋轉18度至位置編號#2(如第13B圖所示)，且第二流體源31b提供正壓(P)至旋轉閥定子12頂面121之第一溝槽124b，此時正壓流體仍可經由旋轉閥定子12之第一溝槽124b、與第一溝槽124b連接之第一穿孔125、與第一穿孔125連接之旋轉閥轉子13之第三溝槽135、以及與第三溝槽135連接之旋轉閥定子12底面122之第二溝槽127，而導向與第二溝槽127連接之旋轉閥定子12之穿孔421，使得穿孔421被施予正壓，且由於穿孔421可經由開孔401a通往槽體401，故可對槽體401施加正壓。同時，第一流體源31a提供負壓(V)至旋轉閥定子12中央之第二穿孔126，此時，由於與第二穿孔126連接之旋轉閥轉子13之第三溝槽135並未與任何旋轉閥定子12之穿孔或溝槽連接，故流體路徑被阻斷，而不會對任何樣品卡匣4之槽體施加負壓。由於槽體401被持續施加正壓，故可促使流體進一步從槽體406推進至槽體407，而完成此步驟之運作。
根據前述說明可知，樣品卡匣4之複數個槽體401至409間之流體運作係依靠旋轉閥定子13及旋轉閥轉子13上所設計的穿孔及溝槽配置，當旋轉閥轉子13旋轉一特定角度至一特定位置時，可使得預定之流體路徑被連通，以供第一流體源31a所提供之負壓及第二流體源31b所提供之正壓循著被連通的流體路徑輸送至流體岐管部11對應的微管道116，再接著輸送至對應的樣品卡匣4槽體401至409，而對對應的槽體401至409施加正壓或負壓，以進一步使得對應的槽體401至409中的流體，例如樣品或反應試劑等，往預定的方向流動，而達成調控槽體401至409之流體運作的目的。
由於第12A圖及第12B圖所示之樣品卡匣4僅係用以例示本案之流體整合模組1如何參與調控樣品卡匣4之複數個槽體401至409間之流體運作， 並非用以限制本案，且第14A圖至第20C圖之操作原理與第13A圖及第13B圖相仿，故不再贅述其對應之實驗步驟，僅對應圖式說明旋轉閥轉子13之轉動位置與多重流體路徑切換之關係。
如第14A圖所示，旋轉閥轉子13係由位置編號#2以逆時針方向旋轉18度至位置編號#3，此時正壓流體經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之穿孔422，使得穿孔422及其對應槽體被施予正壓。同時，負壓流體經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之溝槽426，使得溝槽426及其對應槽體被施予負壓。接著如第14B圖所示，旋轉閥轉子13係由位置編號#3以逆時針方向旋轉18度至位置編號#4，此時正壓流體仍可經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之穿孔422，使得穿孔422及其對應槽體被施予正壓。同時，負壓流體之流體路徑則被阻斷。
如第15A圖所示，旋轉閥轉子13係由位置編號#4以逆時針方向旋轉18度至位置編號#5，此時正壓流體經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之穿孔423，使得穿孔423及其對應槽體被施予正壓。同時，負壓流體經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之溝槽426，使得溝槽426及其對應槽體被施予負壓。接著如第15B圖所示，旋轉閥轉子13係由位置編號#5以逆時針方向旋轉18度至位置編號#6，此時正壓流體仍可經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之穿孔423，使得穿孔423及其對應槽體被施予正壓。同時，負壓流體之流體路徑則被阻斷。
如第16A圖所示，旋轉閥轉子13係由位置編號#6以逆時針方向旋轉18度至位置編號#7，此時正壓流體經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽 及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之穿孔424，使得穿孔424及其對應槽體被施予正壓。同時，負壓流體經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之溝槽426，使得溝槽426及其對應槽體被施予負壓。接著如第16B圖所示，旋轉閥轉子13係由位置編號#7以逆時針方向旋轉18度至位置編號#8，此時正壓流體仍可經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之穿孔424，使得穿孔424及其對應槽體被施予正壓。同時，負壓流體之流體路徑則被阻斷。
如第17A圖所示，旋轉閥轉子13係由位置編號#8以逆時針方向旋轉36度至位置編號#10，此時正壓流體經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之溝槽427，使得溝槽427及其對應槽體被施予正壓。同時，負壓流體經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之溝槽426，使得溝槽426及其對應槽體被施予負壓。接著如第17B圖所示，旋轉閥轉子13係由位置編號#10以順時針方向旋轉18度至位置編號#9，此時正壓流體可經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之穿孔425，使得穿孔425及其對應槽體被施予正壓。同時，負壓流體經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之溝槽426，使得溝槽426及其對應槽體被施予負壓。
如第18A圖所示，旋轉閥轉子13係由位置編號#9以逆時針方向旋轉54度至位置編號#12，此時正壓流體之流體路徑被阻斷。同時，負壓流體經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之溝槽426及穿孔427，使得溝槽426及穿孔427及其對應槽體被施予負壓。接著如第18B圖所示，旋轉閥轉子13係由位置編號#12以順時針方向旋轉18度至位置編號#11，此時正壓流體可經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝 槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之穿孔421、422、423、424及425，使得穿孔421、422、423、424及425及其對應槽體被施予正壓。同時，負壓流體經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之穿孔427，使得穿孔427及其對應槽體被施予負壓。
在此示範例中，如第18A圖所示，有2路負壓流體之流體路徑同時被連通，表示樣品卡匣4有2個槽體同時被施予負壓。再如第18B圖所示，有5路正壓流體之流體路徑同時被連通，表示樣品卡匣4有5個槽體同時被施予正壓。換言之，根據本案之旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔的配置，除在不同旋轉位置分別連通預定的流體路徑外，更可同時連通多個流體路徑，以實現更多樣的流體操作步驟，例如，穿孔421、422、423、424及425同時被施予正壓，可使得對應槽體401至405同時被施予正壓，可用來進行將槽體401至405中之反應試劑排空至廢液槽之步驟。
如第19A圖所示，旋轉閥轉子13係由位置編號#11以逆時針方向旋轉36度至位置編號#13，此時正壓流體經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之溝槽427，使得溝槽427及其對應槽體被施予正壓。同時，負壓流體經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之穿孔428，使得穿孔428及其對應槽體被施予負壓。接著如第19B圖所示，旋轉閥轉子13係由位置編號#13以逆時針方向旋轉18度至位置編號#14，此時正壓流體可經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之溝槽427，使得溝槽427及其對應槽體被施予正壓。同時，負壓流體經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之穿孔428、429a、429b及429c，使得穿孔428、429a、429b及429c及其對應槽體被施予負壓。
如第20A圖所示，旋轉閥轉子13係由位置編號#14以逆時針方向旋轉18度至位置編號#15，此時正壓流體經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之溝槽427，使得溝槽427及其對應槽體被施予正壓。同時，負壓流體經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之穿孔429c，使得穿孔429c及其對應槽體被施予負壓。接著如第20B圖所示，旋轉閥轉子13係由位置編號#15以逆時針方向旋轉18度至位置編號#16，此時正壓流體可經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之溝槽427，使得溝槽427及其對應槽體被施予正壓。同時，負壓流體經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之穿孔429b，使得穿孔429b及其對應槽體被施予負壓。再如第20C圖所示，旋轉閥轉子13係由位置編號#16以逆時針方向旋轉18度至位置編號#17，此時正壓流體可經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之溝槽427，使得溝槽427及其對應槽體被施予正壓。同時，負壓流體經由旋轉閥定子12與旋轉閥轉子13之溝槽及穿孔對位關係所連通的流體路徑，導向旋轉閥定子12之穿孔429a，使得穿孔429a及其對應槽體被施予負壓。
在第13A圖至第20C圖所示範之實例中，有高達20路之流體路徑可被切換，其中，旋轉閥轉子13之位置編號#1至17被用來操作特定的流體運作步驟，且旋轉閥轉子13之位置切換係根據流體路徑切換需求來進行，無須依照位置順序轉動。在這些示範例中，尚有3個旋轉閥轉子13之位置未被使用，故可保留給其他延伸功能。當然，旋轉閥轉子13之位置不限於以18度相隔區分的20個位置，亦可根據旋轉閥定子13及旋轉閥轉子13的溝槽及穿孔配置而有不同的設計。
在一些實施例中，當樣品反應單元2底部之開孔數量不同或少於流體岐管部11之第一開口1161數量時，只有部分之流體岐管部11之第一開口1161及其對應的微管道116可與樣品反應單元2連接，其他之第一開口1161則自然被樣品反應單元2之本體阻斷，故在旋轉閥轉動時，連接至這些被阻斷之第一開口1161的旋轉閥轉子13之位置可被略過。因此，透過模組化設計，本案之流體整合模組1亦可適用於不同的樣品反應單元2，更增加了本案之流體整合模組1的適用性。
此外，藉由選擇性地定義旋轉閥操作步驟，本案之流體整合模組1可用來進行相當彈性及多樣的樣品處理流程。在一些實施例中，每一個旋轉閥轉子13位置及其轉動順序可被自由組合，以達成多樣的樣品處理流程。在許多生物、化學及生命科學試驗之操作流程中，基本工作原理是相同的，只有在處理特定樣品時，操作流程會有些微地不同。例如，感染性疾病診斷裝置可用來檢測範圍相當廣的樣品，但針對每一待測樣品，所需使用的化學試劑之種類、體積及數量，生物分析以及捕捉、裂解及純化方法等並非完全相同，而本案之流體整合模組1則可配合旋轉閥之操作來進行這些彈性且多樣的樣品處理流程。
再者，由於本案之流體整合模組1利用單一之內建旋轉閥來進行流體切換，相較於利用電磁閥進行流體切換的習知技術，可大大降低成本及設備空間。又，本案之流體整合模組1利用流體岐管部11之微管道116連接樣品反應單元2及旋轉閥定子12，可避免使用塑膠軟管所產生的壽命短、占空間、不易製造及良率與可靠度低之缺點，且本案之流體整合模組1係為模組化設計，可適用不同的樣品反應單元，更具有工業應用價值。
綜上所述，本案提供一種流體整合模組，其係包含流體岐管部、旋轉閥定子、旋轉閥轉子及旋轉閥殼體，其中，流體岐管部具有複數個微管道，用以連接樣品反應單元，且旋轉閥定子上之溝槽及穿孔與旋轉閥轉子上之溝槽在旋轉閥轉子轉動時有對應的對位關係，故當旋轉閥轉子轉動至不同位置時， 即可實現多重流體路徑的切換，進而調控樣品反應單元之多槽體間之流體運作。另一方面，相較於習知技術，本案之流體整合模組具有成本低、體積小、壽命長、易於製造及量產、良率與可靠度高、以及具有模組化設計等優點，因此具有較大潛力的工業應用價值。
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。

Claims (23)

  1. 一種流體整合模組，係與一具多槽體之樣品反應單元連接，用以調控一多流體系統之流體運作，該流體整合模組包含： 一流體岐管部，包含一本體、複數個微管道及複數個流體源輸入管道，其中每一該微管道係貫穿該流體岐管部之本體，且與該樣品反應單元之一對應槽體連接，該複數個流體源輸入管道係與複數個流體源連接； 一旋轉閥定子，係貼附於該流體岐管部，且包含至少一溝槽及複數個穿孔，其中該旋轉閥定子之該至少一溝槽係設置於該旋轉閥定子之一頂面或一底面，且與該旋轉閥定子之該複數個穿孔之至少一個穿孔直接連接，且至少部分之該旋轉閥定子之該至少一溝槽及該複數個穿孔與該流體岐管部之該複數個微管道及該複數個流體源輸入管道相連通； 一旋轉閥轉子，係貼附於該旋轉閥定子，且包含至少一溝槽，其中該旋轉閥轉子之該至少一溝槽係設置於該旋轉閥轉子之一頂面；以及 一旋轉閥殼體，包含一容置槽，用以承載該旋轉閥轉子及該旋轉閥定子，並與該流體岐管部固定並組合形成一模組化結構， 其中，當該旋轉閥轉子轉動至不同位置時，該旋轉閥轉子之該至少一溝槽係與該旋轉閥定子之該複數個穿孔之至少一穿孔或至少一溝槽相連接，以連通至少一對應之流體路徑，使得該流體源所提供之流體經由該被連通的流體路徑而導向該樣品反應單元之該對應槽體，進而調控該對應槽體之流體運作。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之流體整合模組，其中該旋轉閥轉子及該旋轉閥定子分別包含複數個區域，該複數個區域係分別對應該複數個流體源，用以調控對應之該流體源之流體路徑的切換。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之流體整合模組，其中該複數個流體源包含一正壓流體源及一負壓流體源。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之流體整合模組，其中該旋轉閥定子之該至少一溝槽包含至少一第一溝槽及至少一第二溝槽，該至少一第一溝槽設置於該旋轉閥定子之該頂面，及該至少一第二溝槽設置於該旋轉閥定子之該底面。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之流體整合模組，其中該旋轉閥定子之該至少一第一溝槽包含複數個第一溝槽，且該複數個第一溝槽分別沿著不同半徑之同心圓延伸。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之流體整合模組，其中該旋轉閥定子之該複數個穿孔包含複數個第一穿孔及複數個第二穿孔，該複數個第一穿孔係與該至少一第一溝槽直接連接，該複數個第二穿孔未與該至少一第一溝槽直接連接，且每一該至少一第一溝槽係與該複數個第一穿孔之至少兩個穿孔直接連接。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之流體整合模組，其中該旋轉閥定子之每一該至少一第二溝槽係與該複數個第二穿孔之至少一個穿孔直接連接。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之流體整合模組，更包含一驅動單元，其中該驅動單元包含一轉軸及一馬達，且該轉軸係與該旋轉閥轉子連接。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之流體整合模組，其中該旋轉閥轉子之一底面具有一插孔，以供該轉軸插設於其中。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之流體整合模組，其中該旋轉閥轉子係以手動方式進行旋轉。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之流體整合模組，更包含至少一感測器，其係與該流體岐管部連接，用以感測該流體岐管部之內部訊號。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之流體整合模組，更包含一電路板及一微控制器，用以控制該流體整合模組依據一預定程式進行流體路徑之切換。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之流體整合模組，其中該流體岐管部包含一安裝槽及一容置槽，該安裝槽用以安裝該樣品反應單元於其上，該容置槽用以容置該旋轉閥定子於其中。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之流體整合模組，其中該流體岐管部之每一該複數個微管道具有一開口，且該複數個微管道中之二或更多微管道係具有同一個開口。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之流體整合模組，更包含一襯墊，其係設置於該流體岐管部及該旋轉閥定子之間。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之流體整合模組，其中該襯墊包含複數個穿孔，其係與該流體岐管部之該複數個微管道及該流體源輸入管道相連通。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之流體整合模組，更包含複數個第一固定元件，其係穿設於該流體岐管部、該襯墊及該旋轉閥定子之對應孔洞中。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之流體整合模組，更包含一墊片，其係夾設於該流體岐管部及該旋轉閥殼體之間，且具有對應該旋轉閥定子及該旋轉閥轉子之中央穿孔。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之流體整合模組，更包含複數個第二固定元件，其係穿設於該流體岐管部、該墊片及該旋轉閥殼體之對應孔洞中。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之流體整合模組，其中該流體岐管部包含一橡膠密封層，設置於該流體岐管部之一頂面上。
  21. 如申請專利範圍第1項所述之流體整合模組，其中該流體岐管部包含兩插槽，以供該樣品反應單元沿該插槽滑入。
  22. 如申請專利範圍第1項所述之流體整合模組，其中該樣品反應單元為一樣品卡匣或一微流體晶片。
  23. 一種利用申請專利範圍第1項所述之流體整合模組調控一多流體系統之流體運作的方法，其係包含下列步驟： 將該樣品反應單元容置於該流體整合模組之該流體岐管部上，使該流體岐管部之該複數個微管道與該樣品反應單元之該多槽體連接；以及 轉動該流體整合模組之該旋轉閥轉子自一第一位置至一第二位置，使該旋轉閥轉子之該至少一溝槽與該旋轉閥定子之該複數個穿孔之至少一穿孔或至少一溝槽相連接，以連通至少一對應之流體路徑，使得該流體源所提供之流體經由該被連通的流體路徑而導向該樣品反應單元之該對應槽體，進而調控該對應槽體之流體運作。
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