TWI650542B - 用於多重反應生物檢測的流道設計及其檢測方法 - Google Patents

Abstract

一種用於多重反應生物檢測的流道設計，包括一第一暫存槽、一第二暫存槽、一第一微流道以及一第二微流道。第一暫存槽用以在一初始狀態時暫時存放一第一液體。第二暫存槽用以在初始狀態時暫時存放一第二液體。第一微流道位於第一暫存槽上游。第一微流道具有一出口端及一入口端，分別連接第一暫存槽與第二暫存槽。第二微流道位於第一暫存槽下游，並連接第一暫存槽。在初始狀態時，部分的第一液體進入第二微流道，第一微流道的出口端被第一液體覆蓋，第一微流道的入口端被第二液體覆蓋。

Description

用於多重反應生物檢測的流道設計及其檢測方法

本發明是有關於一種流道設計及其檢測方法，且特別是有關於一種用於多重反應生物檢測的流道設計及其檢測方法。

在習知多重反應的生物檢測流程中，待檢測的檢體(例如血液)需要先後與兩種以上的試劑進行反應後，才可從其反應結果中偵測到所需的檢測項目。此外，除了需要兩種以上的試劑之外，在與另一種試劑進行反應前，亦有可能需要先使用清洗液來清洗反應槽，並將多餘的廢液排出。例如，在反應槽中先使生物檢體與第一種試劑進行反應；反應完成後，再將未參與反應的剩餘生物檢體抽乾；接著將清洗液注入反應槽進行清洗，再抽乾清洗試劑以確保反應槽內無未反應的檢體殘留；最後，將第二種試劑注入反應槽內以進行反應，進而利用檢測裝置檢測該反應結果。

為了將多種液體依序注入反應槽中，並可在下一個液體注入反應槽前，將反應槽中的廢液排出，在習知用於多重反應生物檢測的流道設計中，一般需要有許多槽體及微流道才能達成。然而，如此多的槽體及微流道的設計，除了會使流道設計的整體結構過於複雜之外，也會使流道設計的體積無法縮小，且也會提高製程上的困難度，造成成本的增加。因此，對於如何有效地簡化用於多重反應生物檢測的流道設計，是有待解決的問題。

本發明提供一種用於多重反應生物檢測的流道設計及其檢測方法，其可大幅減少微流道的使用量，且具有體積小的優點。

本發明的用於多重反應生物檢測的流道設計，包括一第一暫存槽、一第二暫存槽、一第一微流道以及一第二微流道。第一暫存槽用以在一初始狀態時暫時存放一第一液體。第二暫存槽用以在初始狀態時暫時存放一第二液體。第一微流道位於第一暫存槽上游。第一微流道具有一出口端及一入口端，分別連接第一暫存槽與第二暫存槽。第二微流道位於第一暫存槽下游，並連接第一暫存槽。在初始狀態時，部分的第一液體進入第二微流道。在初始狀態時，第一微流道的出口端被第一液體覆蓋，第一微流道的入口端被第二液體覆蓋。

在本發明的一實施例中，上述在初始狀態時，第二液體無法進入第一微流道。

在本發明的一實施例中，上述在初始狀態之後，流道設計進行第一次轉動，使第一液體通過第二微流道離開第一暫存槽，而第二液體仍位於第二暫存槽。

在本發明的一實施例中，上述在第一次轉動之後，流道設計靜止一段時間，使部分的第二液體進入第一微流道，接著，流道設計進行第二次轉動，使第二液體通過第一微流道離開第二暫存槽，並進入第一暫存槽。

在本發明的一實施例中，上述流道設計更包括：一反應槽，其中第一液體以及第二液體在不同時間點先後進入反應槽。

在本發明的一實施例中，上述第一液體以及第二液體分別為一檢體、一試劑或一清洗液其中之一。

本發明的用於多重反應生物檢測的流道設計的檢測方法。流道設計至少包括一第一暫存槽、一第二暫存槽、一第一微流道，位於第一暫存槽上游，以及一第二微流道，位於第一暫存槽下游。檢測方法包括以下步驟。在一初始狀態時，將一第一液體暫存於第一暫存槽，以及將一第二液體暫存於第二暫存槽。第一微流道具有一出口端及一入口端，分別連接第一暫存槽與第二暫存槽。在初始狀態時，第一微流道的出口端被第一液體覆蓋，第一微流道的入口端被第二液體覆蓋，且部分的第一液體進入第二微流道。對流道設計進行第一次轉動，使第一液體通過第二微流道離開第一暫存槽，而第二液體仍位於第二暫存槽。

在本發明的一實施例中，上述在初始狀態時，第二液體無法進入第一微流道。

在本發明的一實施例中，上述檢測方法更包括：靜止流道設計一段時間，使部分的第二液體進入第一微流道；以及對流道設計進行第二次轉動，使第二液體通過第一微流道離開第二暫存槽，並進入第一暫存槽。

在本發明的一實施例中，上述流道設計更包括一反應槽，其中第一液體以及第二液體在不同時間點先後進入反應槽。

基於上述， 本發明的用於多重反應生物檢測的流道設計及其檢測方法，其是通過在初始狀態利用暫存於暫存槽中的液體將設置於暫存槽之間的微流道的入口端與出口端覆蓋，使其無法發生毛細現象，進而控制液體離開反應槽的時機。藉此設計，本發明的流道設計可達到分段式進樣以及大幅減少微流道的使用量的目的，進而可達成體積小與製程簡易的效果。

為讓本發明的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。

在本發明實施例中，多重反應生物檢測表示此種生物檢測檢體先後需要與至少兩種以上的試劑產生反應。換句話說，在多重反應生物檢測中，需先後注入兩種以上的液體至反應槽中，以達到多重反應的生物檢測。上述液體可為檢體、試劑或清洗液等，實際的液體種類以及注入反應槽的順序可根據實際生物檢測的多重反應流程而決定。例如，在部分生物檢測中，檢體需先與第一種試劑在反應槽中進行反應；接著，需將清洗液注入反應槽中，並將清洗液連同未反應的剩餘檢體抽乾；最後，再注入第二種試劑至反應槽中，以與反應槽中的化合物產生反應，以便檢測裝置檢測該反應結果。

為了在有限的體積空間中達到上述多重反應生物檢測，本發明實施例提出一種用於多重反應生物檢測的流道設計，其可有效地減少流道設計的複雜度，並降低製程的困難度。

為了簡化說明，本發明實施例是以依序將三種液體注入反應槽為例來說明。在實作上，根據需注入反應槽的液體的數量，本領域技術人員可在本發明實施例的架構下對應調整暫存槽的數量。

請參閱圖1，圖1繪示為本發明的一實施例的一種用於多重反應生物檢測的流道設計100的示意圖。本實施例的流道設計100包括一反應槽120、一廢液槽130以及多個暫存槽110、112、114，其中，反應槽120、廢液槽130以及該些暫存槽110、112、114之間通過微流道串接。其中，廢液槽130位於反應槽120的下游，而該些暫存槽110、112、114位於反應槽120的上游，且沿著液體流動方向依序串接。

在本發明實施例中，根據需注入反應槽的液體的數量，暫存槽的數量可等於或大於需注入反應槽的液體的數量，用以在初始狀態時，分別暫存需注入反應槽的液體。在本實施例中，以三種液體152、154、156為例，暫存槽的數量可等於或大於三個，以三個暫存槽為例，該些暫存槽包括一第一暫存槽110、一第二暫存槽112以及一第三暫存槽114，用以在初始狀態時，分別暫存該三種液體152、154、156，如圖2A所示。

具體而言，沿著液體流動方向，第三暫存槽114通過第四微流道146與第二暫存槽112連接；第二暫存槽112通過第一微流道140與第一暫存槽110連接；第一暫存槽110通過第二微流道142與反應槽120連接；而反應槽120通過第三微流道144與廢液槽130連接。

再者，本實施例的流道設計100可更包括多個通氣孔170、172、174、176、178，分別連接第一暫存槽110、第二暫存槽112、反應槽120、廢液槽130以及第三暫存槽114，使第一暫存槽110、第二暫存槽112、反應槽120、廢液槽130以及第三暫存槽114與外界相連通。

圖2A至2F繪示為根據圖1的流道設計100的檢測方法的流程示意圖。請先參考圖2A，圖2A為圖1的流道設計100在準備開始進行檢測的初始狀態的示意圖。在初始狀態時，三種液體152、154、156根據欲注入反應槽120的順序，以及暫存槽110、112、114沿著液體流動方向的設置順序，暫存於對應的暫存槽110、112、114中。具體而言，假設三種液體152、154、156分別為檢體152、清洗液154以及試劑156，且其注入反應槽120的順序為檢體152、清洗液154以及試劑156，則檢體152被暫存在第一暫存槽110，而後續注入的清洗液154以及試劑156則從第一暫存槽110往上游方向依序分別暫存在第二暫存槽112以及第三暫存槽114。

在本發明實施例中，在初始狀態時，用於暫存該些液體的暫存槽是依序連接在一起。換句話說，在初始狀態時，該些暫存槽之間沒有空的暫存槽。如圖2A所示，在初始狀態時，用於分別暫存檢體152、清洗液154以及試劑156的第一暫存槽110、第二暫存槽112以及第三暫存槽114是依序連接在一起，且其之間沒有空的暫存槽。需注意的是，本發明實施例並不限定欲注入反應槽的液體是如何進入並暫存於暫存槽中，其可預先設置於暫存槽內，或從外部收集而進入暫存槽，或是由本發明實施例的流道設計之外的其他儲存槽進入暫存槽。

再者，在本發明實施例中，設置在該些暫存槽中的相鄰兩個暫存槽之間的微流道具有一入口端與一出口端，分別與位於上游的暫存槽以及位於下游的暫存槽連接。以設置於第一暫存槽110與第二暫存槽112之間的第一微流道140為例，第一微流道140具有一出口端140a與一入口端140b，其中，出口端140a與位於下游的第一暫存槽110連接，而入口端140b與位於上游的第二暫存槽112連接。以設置於第二暫存槽112與第三暫存槽114之間的第四微流道146為例，第四微流道146具有一出口端146a與一入口端146b，其中，出口端146a與位於下游的第二暫存槽112連接，而入口端146b與位於上游的第三暫存槽114連接。

在本發明實施例中，在初始狀態時，設置在該些暫存槽中的相鄰兩個暫存槽之間的微流道的入口端與出口端，被與其連接的暫存槽內的液體覆蓋。如圖2A所示，設置於第一暫存槽110與第二暫存槽112之間的第一微流道140的出口端140a與入口端140b分別被第一暫存槽110內的檢體152以及第二暫存槽112內的清洗液154覆蓋。而設置於第二暫存槽112與第三暫存槽114之間的第四微流道146的出口端146a與入口端146b分別被第二暫存槽112內的清洗液154以及第三暫存槽114內的試劑156覆蓋。

本發明實施例提出的流道設計是通過毛細現象以及虹吸現象來帶動各槽中的液體流動。具體而言，本發明實施例提出的流道設計是通過在靜止時，使槽中的液體因毛細現象而進入微流道，接著，通過對液體施加一外力，使微流道內的液體因虹吸現象而將液體帶至下一槽中。

在一實施例中，可透過旋動本發明實施例提出的流道設計以對液體施加一離心力，使微流道內的液體產生虹吸現象。如圖1所示，流道設計100可以以轉軸X為旋轉中心，並沿著旋轉方向A旋轉，以對流道設計100內的液體產生一離心力。

以下將以施加離心力為例，詳細說明本發明實施例的流道設計100的檢測方法的流程。

請參考圖2A，如前所述，在初始狀態時，欲依序注入反應槽120的檢體152、清洗液154以及試劑156，是分別暫存於第一暫存槽110、第二暫存槽112以及第三暫存槽114中，且設置在第一暫存槽110、第二暫存槽112以及第三暫存槽114之間的第一微流道140及第四微流道146的入口端140b、146b與出口端140a、146a，分別被第一暫存槽110、第二暫存槽112以及第三暫存槽114中的檢體152、清洗液154或試劑156覆蓋。

在初始狀態時，流道設計100將靜止一段時間，在此期間，暫存於第一暫存槽110的檢體152會因毛細現象而進入第二微流道142。此外，由於第一微流道140的入口端140b與出口端140a分別被清洗液154與檢體152覆蓋，所以清洗液154無法藉由毛細現象而進入第一微流道140內。同理，由於第四微流道146的入口端146b與出口端146a分別被試劑156與清洗液154所覆蓋，因此試劑156無法藉由毛細現象而進入第四微流道146內。

接著，流道設計100會被旋轉以對微流道內的液體施加一離心力。當圖2A所示的流道設計100被旋轉時，第二微流道142內的檢體152受到離心力而產生虹吸現象，進而帶動第一暫存槽110內的檢體152進入反應槽120。此外，由於第一微流道140及第四微流道146內並沒有液體存在，所以在流道設計100旋轉時，第二暫存槽112及第三暫存槽114中的清洗液154或試劑156並不會被帶動。

如圖2B所示，在流道設計100旋轉過後，檢體152會進入反應槽120，而清洗液154及試劑156則仍分別暫存於第二暫存槽112及第三暫存槽114中。具體來說，當檢體152進入反應槽120後，此時的第一暫存槽110呈現空的狀態，意即第一微流道140的出口端140a沒有被覆蓋，因此當流道設計100靜止一段時間後，第二暫存槽112內的部分清洗液154可藉由毛細現象而進入第一微流道140中。同時，反應槽120內的部分檢體152亦可藉由毛細現象而進入第三微流道144中。此外，由於第四微流道146的入口端146b與出口端146a仍分別被試劑156與清洗液154所覆蓋，因此試劑156還是無法透過毛細現象而進入第四微流道146內。

在此階段，由於第一暫存槽110呈現空的狀態，因此下次的旋轉過程可作為將反應槽120內多餘的廢液排出至廢液槽130的過程。

接著，流道設計100再次被旋轉以對微流道內的液體施加一離心力。當圖2B所示的流道設計100被旋轉時，第一微流道140內的清洗液154以及第三微流道144內的檢體152受到離心力而產生虹吸現象，進而分別帶動第二暫存槽112內的清洗液154進入第一暫存槽110，以及帶動反應槽120內的檢體152進入廢液槽130。此外，由於第四微流道146內並沒有液體存在，所以在流道設計100旋轉時，第三暫存槽114中的試劑156並不會被帶動。

如圖2C所示，在流道設計100旋轉過後，檢體152會進入廢液槽130，清洗液154會進入第一暫存槽110，而試劑156則仍暫存於第三暫存槽114中。具體來說，當清洗液154進入第一暫存槽110後，此時的第二暫存槽112呈現空的狀態，意即第四微流道146的出口端146a沒有被覆蓋，因此當流道設計100靜止一段時間後，第三暫存槽114內的部分試劑156可藉由毛細現象而進入第四微流道146中。同時，第一暫存槽110內的部分清洗液154亦可藉由毛細現象而進入第二微流道142中。

接著，流道設計100再次被旋轉以對微流道內的液體施加一離心力。當圖2C所示的流道設計100被旋轉時，第二微流道142內的清洗液154以及第四微流道146內的試劑156受到離心力而產生虹吸現象，進而分別帶動第一暫存槽110內的清洗液154進入反應槽120，以及帶動第三暫存槽114內的試劑156進入第二暫存槽112。

如圖2D所示，在流道設計100旋轉過後，清洗液154會進入反應槽120，而試劑156會進入第二暫存槽112中。具體來說，當清洗液154進入反應槽120後，此時的第一暫存槽110呈現空的狀態，意即第一微流道140的出口端140a沒有被覆蓋，因此當流道設計100靜止一段時間後，第二暫存槽112內的部分試劑156可藉由毛細現象而進入第一微流道140中。同時，反應槽120內的部分清洗液154亦可藉由毛細現象而進入第三微流道144中。

同樣地，在此階段，由於第一暫存槽110呈現空的狀態，因此下次的旋轉過程可作為將反應槽120內多餘的廢液排出至廢液槽130的過程。

接著，流道設計100再次被旋轉以對微流道內的液體施加一離心力。當圖2D所示的流道設計100被旋轉時，第三微流道144內的清洗液154以及第一微流道140內的試劑156受到離心力而產生虹吸現象，進而分別帶動反應槽120內的清洗液154進入廢液槽130，以及帶動第二暫存槽112內的試劑156進入第一暫存槽110。

如圖2E所示，在流道設計100旋轉過後，清洗液154會進入廢液槽130，而試劑156會進入第一暫存槽110中。同樣地，在流道設計100靜止一段時間後，第一暫存槽110內的部分試劑156會藉由毛細現象而進入第二微流道142中。接著，流道設計100再次被旋轉以對微流道內的液體施加一離心力。

當圖2E所示的流道設計100被旋轉時，第二微流道142內的試劑156受到離心力而產生虹吸現象，進而帶動第一暫存槽110內的試劑156進入反應槽120，如圖2F所示。

通過上述的檢測流程，檢體152、清洗液154以及試劑156可先後依序地注入反應槽120中，且在注入前，還可具有將反應槽120內多餘的廢液排出至廢液槽130的過程。

綜上所述，本發明的用於多重反應生物檢測的流道設計及其檢測方法，其是通過在初始狀態利用暫存於暫存槽中的液體將設置於暫存槽之間的微流道的入口端與出口端覆蓋，使其無法發生毛細現象，進而控制液體離開反應槽的時機。藉此設計，本發明的流道設計可達到分段式進樣以及大幅減少微流道的使用量的目的，進而可達成體積小與製程簡易的效果。

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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100：流道設計 110：暫存槽/第一暫存槽 112：暫存槽/第二暫存槽 114：暫存槽/第三暫存槽 120：反應槽 130：廢液槽 140：第一微流道 140a：出口端 140b：入口端 142：第二微流道 144：第三微流道 146：第四微流道 146a：出口端 146b：入口端 152：液體/檢體 154：液體/清洗液 156：液體/試劑 170、172、174、176、178：通氣孔 A：旋轉方向 X：轉軸

圖1繪示為本發明的一實施例的一種用於多重反應生物檢測的流道設計的示意圖。 圖2A至2F繪示為根據圖1的流道設計的檢測方法的流程示意圖。

Claims (9)

1. 一種用於多重反應生物檢測的流道設計，包括：一第一暫存槽，用以在一初始狀態時暫時存放一第一液體；一第二暫存槽，用以在該初始狀態時暫時存放一第二液體；一第一微流道，位於該第一暫存槽上游，該第一微流道具有一出口端及一入口端，分別連接該第一暫存槽與該第二暫存槽；以及一第二微流道，位於該第一暫存槽下游，並連接該第一暫存槽，其中，在該初始狀態時，部分的該第一液體進入該第二微流道，其中，在該初始狀態時，該第一微流道的該出口端被該第一液體覆蓋，該第一微流道的該入口端被該第二液體覆蓋，其中，在該初始狀態之後，該流道設計進行第一次轉動，使該第二微流道內的該第一液體因虹吸現象而帶動該第一暫存槽內的該第一液體離開該第一暫存槽，而該第二液體仍位於該第二暫存槽。
2. 如申請專利範圍第1項所述的流道設計，其中，在該初始狀態時，該第二液體無法進入該第一微流道。
3. 如申請專利範圍第1項所述的流道設計，其中，在該第一次轉動之後，該流道設計靜止一段時間，使部分的該第二液體進入該第一微流道，接著，該流道設計進行第二次轉動，使該第 二液體通過該第一微流道離開該第二暫存槽，並進入該第一暫存槽。
4. 如申請專利範圍第1項所述的流道設計，更包括：一反應槽，其中該第一液體以及該第二液體在不同時間點先後進入該反應槽。
5. 如申請專利範圍第1項所述的流道設計，其中，該第一液體以及該第二液體分別為一檢體、一試劑或一清洗液其中之一。
6. 一種用於多重反應生物檢測的流道設計的檢測方法，該流道設計至少包括一第一暫存槽、一第二暫存槽、一第一微流道，位於該第一暫存槽上游，以及一第二微流道，位於該第一暫存槽下游，該檢測方法，包括：在一初始狀態時，將一第一液體暫存於該第一暫存槽，以及將一第二液體暫存於該第二暫存槽，其中，該第一微流道具有一出口端及一入口端，分別連接該第一暫存槽與該第二暫存槽，在該初始狀態時，該第一微流道的該出口端被該第一液體覆蓋，該第一微流道的該入口端被該第二液體覆蓋，且部分的該第一液體進入該第二微流道；以及對該流道設計進行第一次轉動，使該第二微流道內的該第一液體因虹吸現象而帶動該第一暫存區內的該第一液體離開該第一暫存槽，而該第二液體仍位於該第二暫存槽。
7. 如申請專利範圍第6項所述的檢測方法，其中，在該初始狀態時，該第二液體無法進入該第一微流道。
8. 如申請專利範圍第6項所述的檢測方法，更包括：靜止該流道設計一段時間，使部分的該第二液體進入該第一微流道；以及對該流道設計進行第二次轉動，使該第二液體通過該第一微流道離開該第二暫存槽，並進入該第一暫存槽。
9. 如申請專利範圍第6項所述的檢測方法，其中，該流道設計更包括一反應槽，其中該第一液體以及該第二液體在不同時間點先後進入該反應槽。