TWI678536B - 自動化血液檢測之微流體晶片及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種微流體晶片，包含一流道晶片，包括一檢體放置區、一微側流道、一主流道、一混合流道區、一封膜、及一觀察區；一微閥門膜；及一幫浦晶片，設置有一下凹的微閥門氣室。本發明另提供一種本發明之微流體晶片使用方法，包含步驟：(1)將一待測檢體放置於該檢體放置區，並將該檢體放置區之上方開口以該封膜封住；(2)將一氣體灌入該微閥門氣室，使氣體擠壓該微閥門膜，致該微閥門膜向該微側流道隆起；(3)該隆起之微閥門膜擠壓該檢體使之進入該主流道，形成微粒滴，並於混合流道進行反應；及(4)於該觀察區之流道觀察微粒滴紅血球凝集狀態，用以鑑定結果。本發明之自動化微流體晶片可縮短作業時間、降低人力試劑成本、減少人為疏失。

Description

自動化血液檢測之微流體晶片及其使用方法

本發明係關於一種微流體晶片的領域，特別是關於微流體應用於血型鑑定及血液不規則抗體之篩檢的領域。

人類紅血球抗體一般分為兩大類，其中一類為決定ABO血型的抗A、抗B抗體，稱為規則抗體，另一類則是由個人免疫經歷而誘發產生的不規則抗體，例如個人輸血歷史、女性懷孕時因胎兒的紅血球所產生的免疫作用而形成、或個人自然產生。不規則抗體篩檢是用捐血者的血清與紅血球試劑（panel）作用來判定是否含有不規則抗體。常見的不規則抗體有：k（Kell系統）、Fya、Fyb（ Duffy系統）、Jka、Jkb（Kidd系統）、Lea、Leb（Lewis系統）、M、N、S、s（MNS系統）、P1（P系統）、Rh系統、以及國人常見的抗原Mia、Dia等。

當受血者血漿中的抗體遇到與本身血型系統不合的紅血球時，就會產生不良輸血反應，輕者會導致發冷、發熱，嚴重者則可能產生溶血反應，危及受血者的生命。此外，孕婦輸入不合的不規則抗體也可能引起新生兒的溶血反應，影響胎兒臟器及智力的發展，甚至可能危及新生兒的生命。故，準確的不規則抗體篩檢是重要且必須的。

目前檢測不規則抗體的方法為「手工凝聚胺法（manual- polybrene method）」。利用三組含有多種不同紅血球細胞的篩檢試劑（Panel cell），當作血型之抗原，再加入病人本身紅血球作為自體對照，與病人的血清反應，進行抗體篩檢。篩檢試劑必須來自於O型血球。當 Panel cell 和病人血清有紅血球凝集反應發生，即表示抗體篩檢為陽性，應進一步鑑定出有意義的不規則抗體，以達到輸血的安全。抗體鑑定就是要進一步測試血清中所含的不規則抗體是為哪一種。

然而目前的檢測方法需血量多、且過程耗時耗力，導致檢測成本高。而繁瑣的檢測過程也容易造成失誤，導致受血者產生不良輸血反應。再者，耗時的檢測過程，也會使得須緊急接受輸血的患者錯失最佳治療時機。

故，發明人鑑於過去方法所衍生的困難與限制，乃亟思加以改良創新，並經苦心孤詣潛心研究後，終於成功研發完成本發明之自動化微流體晶片。

本發明之自動化微流體晶片包含一流道晶片、一微閥門膜、及一幫浦晶片；該流道晶片包含檢體放置區、微側流道、主流道、混合流道區、及觀察區，該幫浦晶片包含一下凹之微閥門氣室，該微閥門膜置於該幫浦晶片及該流道晶片的中間，該微閥門氣室正對於該微側流道。

該檢體放置區與該微側流道之一端連接，該微側流道之另一端與該主流道連結，該主流道與該混和流道之一端連結，該混和流道之另一端與該觀察區連結；該主流道、該混和流道、及該觀察區形成一流通路徑。

該晶片另包含一油相輸入區，於此輸入與檢體不相容之液體（例如油體），藉此於流通路徑中形成一穩定流體。

該流道晶片另包含一對位孔，用於在組裝本發明時可對齊各元件，且亦可作為氣體輸入至該微閥門氣室之輸入孔。

該微側流道與該主流道之間具有一角度，在一實施例中，該角度介於0至180度，較佳為90度，呈現T型。

該微側流道之底部及該微閥門氣室之頂部為鏤空，並分別與該微閥門膜緊密貼合。該微閥門氣室為氣密狀態，防止氣體進入微閥門氣室時洩氣。

在一具體實施例中，該微閥門膜之材質為彈性薄膜材料，較佳的是聚二甲基矽氧烷（polydimethylsiloxane， PDMS）。

該幫浦晶片的微閥門氣室係一向下凹陷之腔室，用於容納氣體，且該微閥門氣室正對於該微側流道。該微閥門氣室之長度必須至少可跨越所有微側流道。當氣體灌入微閥門氣室並達到一定壓力時，氣體會擠壓該閥門膜，使閥門膜往微側流道隆起，將微側流道的檢體往主流道方向擠壓。

本發明另提供一種檢測方法，其係使用前述之微流體晶片用以檢測檢體內之物質，包含步驟：(1) 將一待測檢體放置於該檢體放置區，並將檢體放置區之上方以一封膜封住；(2) 將一氣體灌入該微閥門氣室，使氣體擠壓該微閥門膜，致該微閥門膜向該微側流道隆起；(3) 該隆起之微閥門膜擠壓該檢體使該檢體進入該主流道，形成微粒滴，並於混合流道進行反應；及(4) 於該觀察區之流道觀察微粒滴紅血球凝集狀態，用以鑑定結果。

檢體與主流道中之流體為互不相溶，藉此形成微粒滴，且該微粒滴內的檢體受主流到流體帶動進入混和流道進行反應。

本發明之微流體晶片可用於篩檢確認血液中不規則抗體的方法，則另包含前處理步驟：將一待測檢體、低離子溶液（Low Ionic Medium，LIM）、及欲檢測之抗體的對應抗原試劑混合。

透過此微流體晶片，可減少試劑與待測血液的使用量，且可以讓抗原、抗體以最短的時間做凝集，檢測時間最快可於120秒內獲得結果。再者，本發明之自動化微流體晶片可減少血庫中心的人力成本，降低人為疏失。

本發明之自動化微流體晶片亦可在一次的檢測內，同時檢驗多種以上的不規則抗體，且不需使用傳統手工凝聚胺法的凝聚胺（polybrene）及檸檬酸鈉，並且檢體需求量很少，可大幅減少人力及血液耗用，降低檢測成本。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及構造，茲繪圖就本發明較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全了解。

本文中的用語「一」或「一種」係用以敘述本發明之元件及成分。此術語僅為了敘述方便及給予本發明之基本觀念。此敘述應被理解為包括一種或至少一種，且除非明顯地另有所指，表示單數時亦包括複數。於申請專利範圍中和「包含」一詞一起使用時，該用語「一」可意謂一個或超過一個。

請參閱圖1所示，由圖中可清楚看出本發明之自動化微流體晶片立體分解圖，該微流體晶片包含一流道晶片1、一微閥門膜2、及一幫浦晶片3；該流道晶片包含一個以上之檢體放置區4、微側流道5、主流道6、混合流道7、及觀察區8，該幫浦晶片包含一下凹之微閥門氣室9，該微閥門膜2置於該幫浦晶片3及該流道晶片1的中間。

該微流體晶片另包含一對位孔10，用於在組裝本發明時可對齊各元件，且亦可作為氣體輸入至該微閥門氣室之輸入孔。

該微流體晶片另包含一封膜13，位於該檢體放置區之上方，用以覆蓋該檢體放置區之注入口，維持檢體放置區內的壓力。該封膜為一可將該檢體放置區密合封住之膜，例如：膠帶。

該檢體放置區4與該微側流道5之一端連接，該微側流道5之另一端與該主流道6連結，該主流道6與該混和流道7之一端連結，該混和流道7之另一端與該觀察區8連結；該主流道6、該混和流道7、及該觀察區8形成一流通路徑。該微側流道5之底部為鏤空及該微閥門氣室之頂部，並與該微閥門膜緊密貼合。該微閥門氣室形成一氣密狀態，防止當氣體灌入微閥門氣室後之漏氣現象。

在一具體實施例中，該微閥門膜2為PDMS。

該幫浦晶片3的微閥門氣室9係一向下凹陷之腔室，用於容納氣體，且該微閥門氣室9正對於該微側流道5。該微閥門氣室5之長度至少可跨越所有微側流道。當氣體灌入微閥門氣室並達到一定壓力時，氣體會擠壓該閥門膜，使閥門膜往微側流道隆起，將微側流道的檢體往主流道方向擠壓。

在另一實施例中，該微流體晶片之檢體放置區的數量可依照使用者所需而做增加或減少之更動。

該微流體晶片另包含一油相輸入區11，用於輸入與檢體不相容之液體，例如油體。油體包含但不限於矽油、礦物油、氟化油。油相可用於分開各個流入主流道的檢體，使檢體之間不會互相影響。

圖2所示為本發明微流體晶片之一實施例的上視圖。該微閥門氣室9可跨越每個微側流道5。氣體可透過該對位孔10輸送進入該微閥門氣室9。當檢體被微閥門膜擠壓時便往主流6道方向移動。矽油由矽油輸入區11進入主流道6，將檢體往混合流道區7沖，並在該處以最短的時間做反應。最後進入觀察區8。

圖3所示為本發明之局部上視圖。該觀察區流道8為一U型流道，包含一彎曲流道81及兩個直線流道82。較佳地，該直線流道的數量等於或大於該檢體放置區的數量。反應結果會顯示於觀察區8。形成的微粒滴12會排列於觀察區之流道中。

藉由上述之結構、組成設計，茲就本發明之使用作動情形說明如下：本實施例為一種使用該微流體晶片的檢測方法，其係使用如上所述之微流體晶片以檢測一檢體中之待測物，包含步驟：(1) 將一待測檢體放置於該檢體放置區，並於該檢體放置區上方之注入口覆蓋一封膜；(2) 將一氣體灌入該微閥門氣室，使氣體擠壓該微閥門膜，致該微閥門膜向該微側流道隆起；(3) 該隆起之微閥門膜擠壓該檢體使之進入該主流道，並於混合流道進行反應；及(4) 於該觀察區流道觀察微粒滴形成的順序，用以鑑定該待測樣本之結果。

在一較佳實施例中，該封膜為透明膠帶。

該方法在步驟(2)之前另包含一步驟：將一油相液體自油相輸入區輸入，於流通路徑中形成一流動流體。檢體與流道中之流體互不相溶，因而形成微粒滴，該微粒滴內的檢體受流體帶動進入混合流道進行反應。

在一實施例中，本發明之微流體晶片可用於篩檢確認血液中不規則抗體，其步驟則另包含一前處理步驟：將血液檢體、低離子溶液（Low Ionic Medium，LIM）、及欲檢測之抗體的對應抗原試劑混和，形成一待測檢體。較佳地該血液檢體為血清或血漿。

在另一實施例中，同時進行三種不規則抗體之篩檢。先分別將同一批血液檢體、LIM、及含有欲測抗體之抗原試劑混和形成三份待測檢體，再將各該待測檢體分別放入檢體放置區中。油相液體，在此實施例中為矽油，於主流道中流動。將氣體灌入微閥門氣室，使微閥門膜隆起，並擠壓檢體往主流道移動。矽油將檢體往混合流道沖，讓檢體中的不規則抗體與抗原試劑能於混合流道中充分反應。最後該檢體流至觀察區；操作人員於觀察區依據微粒滴內是否有紅血球凝集及其凝集的順序判斷該血液檢體中是否具有不規則抗體。例如若觀察區中第一及第二個直線流道中微粒滴內有紅血球凝集形成，則可以推斷該批血液檢體具有第一及第二個檢體放置區內具有的抗原對應的不規則抗體。

在一實施例中，所需的待測檢體量為0.5-1 μL.。

故，請參閱全部附圖所示，本發明使用時，與習用技術相較，著實存在下列優點： 使用的檢體量相較於現有的手工凝聚胺法而言大幅減少、檢測速度快，大約10秒內即可有結果、自動化的設計可減少使用人力、自由控制檢體流速、減少使用試劑（以本實施例而言，可不須使用polybrene及檸檬酸鈉）。

本說明書及申請專利範圍中所用之詞語「包含」、「具有」、「包括」或「含有」為包括在內的或開放式的，且其不排除額外未引用之元件或方法步驟。

惟，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此即拘限本發明之請求範圍。任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

1‧‧‧流道晶片

2‧‧‧微閥門膜

3‧‧‧幫浦晶片

4‧‧‧檢體放置區

5‧‧‧微側流道

6‧‧‧主流道

7‧‧‧混合流道區

8‧‧‧觀察區

81‧‧‧彎曲流道

82‧‧‧直線流道

9‧‧‧微閥門氣室

10‧‧‧對位孔

11‧‧‧矽油輸入區

12‧‧‧微粒滴

13‧‧‧封膜

[圖1] 為本發明之微流體晶片立體分解圖； [圖2] 為本發明實施例之上視圖；以及 [圖3] 為本發明實施例之局部上視圖。

Claims (5)

1. 一種血液檢測之微流體晶片檢測方法，係用以檢測檢體內之物質，包含步驟：(1)將一待測檢體放置於該檢體放置區，並於該檢體放置區上方之注入口覆蓋該封膜；(2)將一氣體灌入該微閥門氣室，使氣體擠壓該微閥門膜，致該微閥門膜向該微側流道隆起；(3)該隆起之微閥門膜擠壓該待測檢體使該待測檢體進入該主流道，形成微粒滴，並於該混合流道進行反應；及(4)於該觀察區之流道觀察微粒滴形成的順序，用以鑑定結果。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，於步驟(2)之前進一步包含一步驟：將一油相液體自油相輸入區輸入，於流通路徑中形成一流體。
3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該物質係抗體或抗原。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步實質上包含一前處理步驟：將一待測檢體、低離子溶液(LIM)、及欲檢測之抗體的對應抗原試劑混合。
5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該待測檢體量為0.5-1μl。