TWI732605B - 微量液體檢測器 - Google Patents

Abstract

本案提供一種微量液體檢測器，包含檢測頭、微型液體泵浦、檢測容器及吹氣單元。微型液體泵浦具有出口通道及入口通道，出口通道連接檢測頭。檢測容器連接入口通道，並容置待測液體。吹氣單元連接入口通道。微型液體泵浦開始作動，微型液體泵浦汲取檢測容器內的待測液體由入口通道進入，待測液體通過出口通道後被輸送至檢測頭，最後待測液體由該檢測頭噴出。當該微型液體泵浦停止作動，吹氣單元將氣體導入微型液體泵浦，以使微型液體泵浦內所殘留之該待測液體由檢測頭排出。

Description

微量液體檢測器

本案係關於一種微量液體檢測器，尤指一種能夠精準地將待測液體傳輸至檢測頭。

液體檢測為目前在坊間已經廣泛地被使用，如檢測尿液、血液，藉此確認人體健康狀況，或是用於分析汙水、溶劑等液體之成分，經常使用液體作為待測對象，然而，在將液體作為待測對象時，將成會發生無法精準地供給待測液體的體積，因而使產生誤差或是失準，有鑑於此，如何提供一種能夠準確提供待測液體的體積的微量液體檢測器，為當下液體檢測領域急需解決的問題。

本案之主要目的在於提供一種微量液體檢測器，藉由微型液體泵浦汲取待測液體至檢測頭，能夠高效且準確地控制待測液體的體積。

為達上述目的，本案之一較廣義實施樣態為提供一種微量液體檢測器，包含檢測頭、微型液體泵浦、檢測容器及吹氣單元。微型液體泵浦具有出口通道及入口通道，出口通道連接檢測頭。檢測容器連接入口通道，並容置待測液體。吹氣單元連接入口通道。微型液體泵浦開始作動，微型液體泵浦汲取檢測容器內的待測液體由入口通道進入，待測液體通過出口通道後被輸送至檢測頭，最後待測液體由該檢測頭噴出。當該微型液體泵浦停止作動，吹氣單元將氣體導入微型液體泵浦，以使微型液體泵浦內所殘留之該待測液體由檢測頭排出。

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，而非架構於限制本案。

請參閱第1A圖至第1C圖，本案為一種微量液體檢測器100，包含一檢測頭1、一微型液體泵浦2、一檢測容器3及吹氣單元4。微型液體泵浦2連接檢測頭1、檢測容器3及吹氣單元4。微型液體泵浦2抽取位於檢測容器3內的待測液體，並導送至檢測頭1，使檢測頭1得以快速檢測待測液體。吹氣單元4則將空氣送至微型液體泵浦2，再從檢測頭1排出，將殘留於微型液體泵浦2及檢測頭1內的待測液體排出。

如第2圖至第5圖所示，微型液體泵浦2連接檢測頭1，以將待測液體導送至檢測頭1。微型液體泵浦2包含了依序層疊之閥本體21、閥膜片22、閥腔體座23、致動器24及蓋體25，再以複數個鎖付元件26鎖付定位於閥本體21、閥膜片22、閥腔體座23、致動器24及蓋體25，以完成微型液體泵浦2之組裝。閥本體21、閥膜片22及閥腔體座23依序層疊形成一流體閥座，且在閥腔體座23及致動器24之間形成一壓力腔室237，用來儲存流體。其中，鎖付元件26為可導電之螺絲。

請參閱第2圖、第3圖、第4圖及第5圖所示，閥本體21及閥腔體座23為本案微型液體泵浦2中導引流體進出之主要結構。閥本體21具有一個入口通道211以及一個出口通道212以及一第一組接表面210，入口通道211連接檢測容器3及吹氣單元4，使待測液體及空氣得以進入微型液體泵浦2。入口通道211連通一入口開口213，流體可經由閥本體21之第一組接表面210的入口通道211輸送至入口開口213。出口通道212連通一出口開口214，而流體可由閥本體21之第一組接表面210的的出口開口214輸送至出口通道212排出，且出口通道212亦可連結檢測頭1。在閥本體21在第一組接表面210上具有一對接區域215，對接區域215上更具有環繞入口開口213週邊之凹槽216，用以供一密封環28a設置於其上，以對入口開口213周邊防止流體滲漏。於本實施例中，對接區域215上具有環繞出口開口214週邊之凹槽217，用以供一密封環28b設置於其上，以對出口開口214周邊防止流體滲漏。另外，在對接區域215於出口開口214周圍設置一凸部結構218，以及閥本體21四個隅向各設置一貫穿孔219，可供鎖付元件26穿伸入作定位組裝用，以及在對接區域215設置複數個卡榫槽21a，在閥本體21一側邊設有一線槽21b。

請參閱第2圖、第3圖、第4圖及第6圖所示，閥膜片22主要材質為聚亞醯胺(Polyimide, PI)高分子材料時，其製造方法主要利用反應離子氣體乾蝕刻(reactive ion etching, RIE)之方法，以感光性光阻塗佈於閥門結構之上，並曝光顯影出閥門結構圖案後，再以進行蝕刻，由於有光阻覆蓋處會保護聚亞醯胺(Polyimide, PI)片不被蝕刻，因而可蝕刻出閥膜片22上之閥門結構。閥膜片22為一平坦薄片結構。如第6圖所示，閥膜片22具有兩個貫穿區域22a、22b，閥膜片22在兩個貫穿區域22a、22b中各以蝕刻保留有厚度相同之一閥門片221a、221b，且環繞閥門片221a、221b週邊各設置複數個延伸支架222a、222b作以彈性支撐，並使每個延伸支架222a、222b相鄰之間各形成一鏤空孔223a、223b，如此厚度相同之一閥門片221a、221b可受作用力在閥膜片22上，藉由延伸支架222a、222b彈性支撐而凸伸變形一位移量形成閥門開關結構。閥門片221a、221b可為圓型、長方型、正方形或各種幾何圖形，但不以此為限。於本實施例中，為使用一50μm厚度的閥膜片22，並在兩個貫穿區域22a、22b保留圓形之閥門片221a、221b，閥門片221a、221b之直徑尺寸為17mm，以及兩個貫穿區域22a、22b保留了以螺旋型態連接的3個延伸支架222a、222b，延伸支架222a、222b的寬度為100μm。另外，閥膜片22上設有複數個定位孔22c，如第6圖所示實施例中為6個定位孔22c，但不以此為限。

請參閱第2圖、第3圖、第4圖及第7A圖、第7B圖所示，閥腔體座23具有一第二組接表面230及一第三組接表面236。閥腔體座23具有貫穿第二組接表面230至第三組接表面236之入口閥門通道231及出口閥門通道232。閥腔體座23具有入口閥門通道231週邊之凹槽233，用以供一密封環28c設置於其上，以對入口閥門通道231周邊防止流體滲漏。閥腔體座23具有環繞出口閥門通道232週邊之凹槽234，用以供一密封環28d設置於其上，以對出口閥門通道232周邊防止流體滲漏。閥腔體座23之第二組接表面230於入口閥門通道231周圍設置一凸部結構235，以及閥腔體座23之第三組接表面236部份凹陷以形成一壓力腔室237，壓力腔室237分別與入口閥門通道231及出口閥門通道232相連通。閥腔體座23之第三組接表面236具有環繞設置於壓力腔室237之凹槽238，用以供一密封環28e設置於其中，以對壓力腔室237周邊防止流體滲漏。另外，閥腔體座23四個隅向各設置一貫穿孔239，可供鎖付元件26穿伸入作定位組裝用，而在閥腔體座23之第二組接表面230設置複數個卡榫23a，在閥腔體座23一側邊設有一線槽23b。

請參閱第2圖、第3圖、第4圖及第8圖所示，致動器24由一振動板241以及一壓電元件242組裝而成，其中振動板241一側面貼附固定壓電元件242，以及振動板241上亦設有兩兩互為對角對置之貫穿孔243及開口部244，可供鎖付元件26穿伸入作定位組裝用，以及在振動板241一側邊設有一線槽24b。於本實施例中，振動板241為不銹鋼金屬材質，壓電元件242可採用高壓電數之鋯鈦酸鉛(PZT)系列的壓電粉末製造而成，以貼附固定於振動板241上，並於上連接一電極導線27(如第10A圖及第10B圖所示)，以供施加電壓驅動壓電元件242產生形變，致使振動板241亦隨之產生做垂直向往復振動形變，用以驅動微型液體泵浦2之作動。

請參閱第2圖、第3圖、第4圖、第9A圖及第9B圖所示，蓋體25為金屬材質，在中間具有中空空間251，在其上亦貫穿數個鎖接孔252，可供鎖付元件26穿伸入鎖付作定位組裝用，以及在蓋體25之一蓋體表面250上凹設有一線槽25a，而在蓋體25一側邊亦設有一線槽25b，供與線槽25a成垂直向連通。

另外，於本實施例中，閥本體21以及閥腔體座23之材質可採用熱塑性塑膠材料，例如聚碳酸酯樹酯(Polycarbonate PC)、聚諷(Polysulfone, PSF)、ABS樹脂(Acrylonitrile Butadiene Styrene)、縱性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide,PPS)、對位性聚苯乙烯(SPS)、聚苯醚(PPO)、聚縮醛(Polyacetal,POM)、聚對苯二甲酸二丁酯(PBT)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)或環狀烯烴聚合物(COC)等熱塑性塑膠材料，但不以此為限。

由上述說明可知，微型液體泵浦2主要由閥本體21、閥膜片22、閥腔體座23、致動器24及蓋體25依序層疊組成，每層層疊均可使用超音波熔接、熱熔接、膠合黏貼等來組裝定位，然使用超音波熔接或熱熔接在組裝過程可能會有過融的情況，而使用膠合黏貼來組裝定位，若是膠合黏貼乾的速度較慢會拉長整體組裝製程時間，若是膠合黏貼乾的速度較快，容易使塑件材之元件脆化。因此，本案為了克服上述使用超音波熔接、熱熔接、膠合黏貼等來組裝定位之問題，乃採用數個鎖付元件26鎖付定位組裝微型液體泵浦2，而且蓋體25採以金屬材質製出，不僅可具備數個鎖接孔252，可供鎖付元件26穿伸入鎖付作定位組裝用，閥本體21、閥膜片22、閥腔體座23、致動器24及蓋體25依序層疊整個結構可以調整更緊密接合之組裝定位，不僅具備更佳防漏性，同時也可以提升整體結構強度。

另外，如第10A圖、第10B圖及第10C圖所示，本案採鎖付元件26鎖付定位組裝微型液體泵浦2結構之設計，在振動板241提供施加電壓之電極導線設計上，也可以利用鎖付元件26鎖付來當作一電極導線，同時振動板241上有貫穿孔243及開口部244之設計，可輕易致使鎖付元件26穿伸入其中而振動板241與電性連接，當作一電極導線；而在壓電元件242之導電方面設計上，不僅利用蓋體25之蓋體表面250上凹設之線槽25a提供一電極導線27埋入(如第10B圖所示)，再透過蓋體25一側邊成垂直向連通之線槽25b設計埋入，再經過振動板241之線槽24b、閥腔體座23之線槽23b及閥本體21之線槽21b設計(如第10C圖所示)，進而埋入不外露，且在直角垂直向延伸也不受拉扯，以避免受銳利直角板片而折斷或受到損傷，達到保護壓電元件242之電極導線27之功效。另外，微型液體泵浦2之驅動電路板29架組於其上，可透過驅動電路板29之導體沉孔291穿伸入鎖付元件26，直接在鎖付元件26上焊接焊點(如第10C圖所示)，即可使此鎖付元件26作為振動板241之一電極導線，直接與振動板241接觸導通(如第10A圖所示)，減少振動板241之電極導線之設置，同時蓋體25為金屬材質，而鎖付元件26鎖付鎖接孔252，以及蓋體25整個面與振動板241接合接觸，可增加振動板241導電面積，避免導電不良的問題，亦可同時利用鎖付元件26鎖付來進行導電性能之微幅調整。

因此，微型液體泵浦2以閥本體21、閥膜片22、閥腔體座23、致動器24及蓋體25依序層疊，再以4個鎖付元件26分別經過閥本體21之貫穿孔219、閥腔體座23之貫穿孔239、振動板241之貫穿孔243及開口部244穿入，而與蓋體25之鎖接孔252鎖付定位，進而堆疊完成整個微型液體泵浦2結構之組裝。

再請參閱第3圖及第4圖所示，閥本體21之第一組接表面210與閥腔體座23之第二組接表面230相對接合，同時閥膜片22以六個定位孔22c各套置入閥腔體座23之卡榫23a中，而使閥膜片22定位於閥腔體座23上，而閥腔體座23之卡榫23a各對應套入閥本體21之卡榫槽21a中，如此閥膜片22定位設置於閥本體21與閥腔體座23之間，以及閥腔體座23之第三組接表面236與致動器24之振動板241相對應接合，而致動器24之振動板241另一表面與蓋體25相對應接合，且致動器24之壓電元件242位於蓋體25之中空空間251中，使蓋體25封蓋於致動器24上；如此，入口閥門通道231設置於與閥本體21之入口開口213相對應之位置，而出口閥門通道232則設置於與閥本體21之出口開口214相對應之位置，閥膜片22之閥門片221a對應封閉/封蓋閥腔體座235之入口閥門通道231，同時貼合閥腔體座23之凸部結構235而產生一預力(Preforce)作用，有助於產生更大之預蓋緊效果，以防止逆流。閥膜片22之閥門片221b亦對應封閉/封蓋閥本體21之出口開口214，同時貼合閥本體21之凸部結構218而產生一預力(Preforce)作用，有助於產生更大之預蓋緊效果，以防止逆流。致動器24之振動板241封蓋閥腔體座23之壓力腔室237；同時閥本體21與閥腔體座23之間也利用密封環28a、28b之設置提供對入口開口213及出口開口214周邊防止流體滲漏，以及密封環28c、28d之設置提供對入口閥門通道231及出口閥門通道232周邊防止流體滲漏，而閥腔體座23與致動器24之振動板241之間也利用密封環28e之設置提供對壓力腔室237周邊防止流體滲漏。

由上述說明可知，本案微型液體泵浦2在具體實施流體傳輸的操作，如第4圖、第6圖、第11A圖及第11B圖所示，閥腔體座23之第三組接表面236部份凹陷形成之壓力腔室237與致動器24之壓電元件242相對應設置，壓力腔室237同時與入口閥門通道231、出口閥門通道232相連通，因此，當致動器24之壓電元件242受施加電壓而致動使振動板241上凸變形(如第11A圖所示)，造成壓力腔室237之體積增加，因而產生一推力，使閥膜片22之閥門片221a承受一向上之推力迅速開啟，使流體可大量地自閥本體21上之入口通道211被吸取進來，並流經閥本體21之入口開口213、閥膜片22之鏤空孔223a、閥腔體座23之入口閥門通道231流至壓力腔室237內，於此同時出口閥門通道232內也受到推力，閥膜片22之閥門片221b受此推力作用，藉由延伸支架222b的支撐而產生整個向上平貼緊靠於凸部結構218呈現關閉狀態；其後，當施加於壓電元件242的電場方向改變後，壓電元件242將使振動板241下凹變形(如第11B圖所示)，造成壓力腔室237收縮而體積減小，使壓力腔室237內流體由出口閥門通道232流出壓力腔室237之外，於此同時，同樣有部分流體會流入入口閥門通道231內，然而由於此時的閥膜片22之閥門片221a受一吸力作用，以及流體從入口通道211往入口開口213流之沖力作用，藉由延伸支架222a的支撐而產生整個向下平貼緊靠於凸部結構235呈現關閉狀態，故壓力腔室237內流體不會通過閥門片221a而產生逆流的現象，此時閥膜片22亦受到壓力腔室237體積增加而產生之吸力作用下，拉引閥門片221b產生位移，失去整個向上平貼緊靠於凸部結構218之預力作用，藉由延伸支架222b的支撐而呈現開啟狀態，此時壓力腔室237內流體則可經由閥腔體座23之出口閥門通道232、閥膜片22上之鏤空孔223b、閥本體21上之出口開口214及出口通道212而流出微型液體泵浦2之外，因而完成流體之傳輸過程，重複第11A圖及第11B圖所之操作以進行流體的輸送，如此採用本案微型液體泵浦2可使流體於傳送過程中不會產生回流的情形，達到高效率且準確之傳輸。

請再參閱第1C圖，檢測結束後，微型液體泵浦2停止作動，為了避免有部分待測液體殘留在微型液體泵浦2及檢測頭1內，遂以由吹氣單元4將空氣送入微型液體泵浦2及檢測頭1內，以空氣將殘留的待測液體由檢測頭1排出。

吹氣單元4可為但不限為吹氣泵或氮氣槍。此外，於本實施例中，吹氣單元4為一微型氣體泵5。請參閱第12A圖及第12B圖，其係分別為本案第一較佳實施例之微型氣體泵之正面分解結構示意圖及背面分解結構示意圖。如圖所示，本案之微型氣體泵5係由蓋板50、微型氣體傳輸裝置5A及管板51所組合而成，其中微型氣體傳輸裝置5A具有進氣匯流板52、共振片53、壓電致動器54、絕緣片55、另一絕緣片57、導電片56等結構，其係將壓電致動器54對應於共振片53而設置，並使進氣匯流板52、共振片53、壓電致動器54、絕緣片55、導電片56及另一絕緣片57等依序堆疊設置而成。於本實施例中，共振片53與壓電致動器54之間係具有一間隙g0(如第16A圖所示)。於另一些實施例中，共振片53與壓電致動器54之間亦可不具有間隙，故其實施態樣並不以此為限。於一些實施例中，進氣匯流板52可為但不限為一體成型之板件結構，然而於另一些實施例中，進氣匯流板52可由一進氣板及一流道板兩板件所構成，並不以此為限。

請同時參閱第12A圖及第12B圖，於本實施例中，微型氣體傳輸裝置5A之進氣匯流板52具有第一表面521及第二表面522，第一表面521與第二表面522相對設置，且在第一表面521上具有至少一進氣孔520，用以供氣體流入微型氣體傳輸裝置5A內，以本實施例為例，進氣匯流板52之第一表面521係具有4個進氣孔520，但進氣孔520的數量並不以此為限，其係可依實際施作情形而任施變化。且如第12B圖所示，進氣匯流板52之第二表面522係具有至少一匯流排通道523及中心孔洞524，且匯流排通道523係分別連通對應於第一表面521之進氣孔520，故於本實施例中，由於第一表面521具有4個進氣孔520，則其第二表面522亦具有4個對應的匯流排通道523，並匯集於中心孔洞524，以供氣體向下傳遞。

又如第12A圖、第12B圖所示，共振片53係由一可撓性材質所構成，但不以此為限，且於共振片53上具有一中空孔洞530，係對應於進氣匯流板之中心孔洞524而設置，以使氣體可向下流通。

請同時參閱第13A圖及第13B圖，其係分別為第12A圖所示之微型氣體泵之壓電致動器之正面結構示意圖及背面結構示意圖，如圖所示，壓電致動器54係由懸浮板540、外框541、至少一支架542以及壓電陶瓷板543所共同組裝而成。其中，壓電陶瓷板543貼附於懸浮板540之懸浮板下表面540b，以及該至少一支架542係連接於懸浮板540以及外框541之間，且於支架542、懸浮板540及外框541之間更具有至少一空隙545，用以供氣體流通。懸浮板540、外框541以及支架542之型態及數量可依據實際情形任施種變化。另外，外框541更具有一向外凸設之導電接腳544，用以供電連接之用，但不以此為限。

於本實施例中，如第13A圖所示，懸浮板540係為一階梯面之結構，意即於懸浮板540之懸浮板上表面540a更具有一凸部540c，且該懸浮板540之凸部540c係與外框541之外框上表面541a共平面，且懸浮板540之懸浮板上表面540a及支架542之支架上表面542a亦為共平面，且懸浮板540之凸部540c與懸浮板540之上表面540a之間係具有一特定深度，以及外框541之外框上表面541a與支架542之支架上表面542a之間係具有一特定深度。至於懸浮板540之懸浮板下表面540b，則如第13B圖所示，其與外框541之外框下表面541b及支架542之支架下表面542b為平整之共平面結構，而壓電陶瓷板543則貼附於此平整之懸浮板540之懸浮板下表面540b處。於一些實施例中，懸浮板540、支架542以及外框541係可由一金屬板所構成，但不以此為限，故壓電致動器54由壓電陶瓷板543與金屬板黏合而成。

請續參閱第14圖，其係為第13A圖所示之壓電致動器之多種實施態樣示意圖。如圖所示，則可見壓電致動器54之懸浮板540、外框541以及支架542係可有多樣之型態，且至少可具有第14圖所示之(a)~(l)等多種態樣。舉例來說，(a)態樣之外框a1及懸浮板a0係為方形之結構，且兩者之間係由多個支架a2以連結之，例如：8個，但不以此為限，且於支架a2及懸浮板a0、外框a1之間係具有空隙a3，以供氣體流通；於(i)態樣中，其外框i1及懸浮板i0亦同樣為方形之結構，惟其中僅由2個支架i2以連結之；另外，於(j)~(l)態樣，則其懸浮板j0等係可為圓形之結構，而外框j1等亦可為略具弧度之框體結構，但均不以此為限。故由此多種實施態樣可見，懸浮板540之型態係可為方形或圓形，而同樣地，貼附於懸浮板540之懸浮板下表面540b的壓電陶瓷板543亦可為方形或圓形，並不以此為限。連接於懸浮板540及外框541之間的支架542之型態與數量亦可依實際施作情形而任施變化，並不以本案所示之態樣為限。懸浮板540、外框541及支架542係可為一體成型之結構，但不以此為限，至於其製造方式則可由傳統加工、黃光蝕刻、雷射加工、電鑄加工或放電加工等方式製出，均不以此為限。

此外，請續參閱第12A圖及第12B圖，於微型氣體傳輸裝置5A中更具有絕緣片55、另一絕緣片57及導電片56。於本實施例中，絕緣片55、導電片56及另一絕緣片57係依序對應設置於壓電致動器54與管板51之間，且絕緣片55、另一絕緣片57及導電片56之形態對應於壓電致動器54之外框之形態，但不以此為限。於一些實施例中，絕緣片55及57係由可絕緣之材質所構成，例如：塑膠，但不以此為限，以進行絕緣之用。於一些實施例中，微型氣體傳輸裝置5A可僅設置單一絕緣片55及導電片56，無須設置另一絕緣片57，即絕緣片55及另一絕緣片57之數量係可依照實際施作情形而任施變化，並不以此為限。於另一些實施例中，導電片56即由可導電之材質所構成，例如：金屬，但不以此為限，以進行電導通之用。於本實施例中，在導電片56上亦可設置一導電接腳561，以進行電導通之用。

請參閱第15A圖，其係為第12A圖所示之微型氣體泵之管板之正面結構示意圖。如圖所示，管板51具有入口管51a及出口管51b，且管板51之邊框處更具有兩凹陷部51c及51d，用以供壓電致動器54之導電接腳544及導電片56之導電接腳561對應設置。當管板51與微型氣體傳輸裝置5A及蓋板50對應組裝後，則其氣體傳輸之方向係如圖中之箭號所示，由入口管51a流入管板51內，並由入口管51a與微型氣體傳輸裝置5A之連接處，即為第17A圖所示之第一進氣腔511，流入蓋板50與微型氣體傳輸裝置5A之間的第二進氣腔500，再流入微型氣體傳輸裝置5A中，最後流至微型氣體傳輸裝置5A與管板51之間的出氣腔室512，再由出口管51b流出。

請參閱第15B圖，其係為第12B圖所示之微型氣體泵之組裝完成示意圖。如圖所示，當蓋板50、微型氣體傳輸裝置5A及管板51對應組裝完成後，則其會如第15B圖所示，壓電致動器54之導電接腳544及導電片56之導電接腳561因設置於管板51之凹陷部51c及51d(如第15A圖所示)而裸露於微型氣體泵5之外，以供進行電氣導接之用。且蓋板50與管板51係為彼此對應密封設置，如此以使氣體可由入口管51a進入微型氣體泵5內，並於該密封狀態中進入微型氣體傳輸裝置5A進行傳輸，再由出口管51b輸出。

請同時參閱第12A圖及第16A圖至第16E圖，其中第16A圖至第16E圖係為第12A圖所示之微型氣體泵之微型氣體傳輸裝置之作動示意圖。首先，如第16A圖所示，可見微型氣體傳輸裝置5A係依序由進氣匯流板52、共振片53、壓電致動器54、絕緣片55、導電片56等堆疊而成，且於共振片53與壓電致動器54之間係具有一間隙g0。於本實施例中，係於共振片53及壓電致動器54之外框541之間的間隙g0中填充一材質，例如：導電膠，但不以此為限，以使共振片53與壓電致動器54之懸浮板540之凸部540c之間可維持該間隙g0之深度，進而可導引氣流更迅速地流動，且因懸浮板540之凸部540c與共振片53保持適當距離使彼此接觸干涉減少，促使噪音產生可被降低。於另一些實施例中，亦可藉由加高壓電致動器54之外框541之高度，以使其與共振片53組裝時增加一間隙，但不以此為限。於另一些實施例中，該共振片53與壓電致動器54之間亦可不具有間隙g0，即其實施態樣並不以此為限。

請續參閱第16A圖至第16E圖，如圖所示，當進氣匯流板52、共振片53與壓電致動器54依序對應組裝後，則於進氣匯流板52之中心孔洞524處可與共振片53共同形成一匯流氣體的腔室，且在共振片53與壓電致動器54之間更形成一第一腔室531，用以暫存氣體，且第一腔室531係透過共振片53之中空孔洞530而與進氣匯流板52之中心孔洞524處的腔室相連通，且第一腔室531之兩側則由壓電致動器54之支架542之間的空隙545而與下方之出氣腔室512(如第17A圖所示)相連通。

當微型氣體泵5之微型氣體傳輸裝置5A作動時，主要由壓電致動器54受電壓致動而以支架542為支點，進行垂直方向之往復式振動。如第16B圖所示，當壓電致動器54受電壓致動而向下振動時，則氣體由進氣匯流板52上的至少一進氣孔520進入，並經由進氣匯流板52上的至少一匯流排通道523以匯集到中央的中心孔洞524處，再經由共振片53上與中心孔洞524對應設置的中空孔洞530向下流入至第一腔室531中，其後，由於受壓電致動器54振動之帶動，共振片53亦會隨之共振而進行垂直之往復式振動，如第16C圖所示，則為共振片53亦隨之向下振動，並貼附抵觸於壓電致動器54之懸浮板540之凸部540c上，藉由此共振片53之形變，以壓縮第一腔室531之體積，並關閉第一腔室531中間流通空間，促使其內的氣體推擠向兩側流動，進而經過壓電致動器54之支架542之間的空隙545而向下穿越流動。至於第16D圖則為其共振片53回復至初始位置，而壓電致動器54受電壓驅動以向上振動，如此同樣擠壓第一腔室531之體積，惟此時由於壓電致動器54係向上抬升，因而使得第一腔室531內的氣體會朝兩側流動，進而帶動氣體持續地自進氣匯流板52上的至少一進氣孔520進入，再流入進氣匯流板52上的中心孔洞524所形成之腔室中，再如第16E圖所示，該共振片53受壓電致動器54向上抬升的振動而共振向上，進而使進氣匯流板52的中心孔洞524內的氣體再由共振片53的中空孔洞530而流入第一腔室531內，並經由壓電致動器54之支架542之間的空隙545而向下穿越流出微型氣體傳輸裝置5A。由此實施態樣可見，當共振片53進行垂直之往復式振動時，係可由其與壓電致動器54之間的間隙g0以增加其垂直位移的最大距離，換句話說，於該兩結構之間設置間隙g0可使共振片53於共振時可產生更大幅度的上下位移，因而可促進氣體更快速的流動，並可達到靜音之效果。如此，在經此微型氣體傳輸裝置5A之流道設計中產生壓力梯度，使氣體高速流動，並透過流道進出方向之阻抗差異，將氣體由吸入端傳輸至排出端，且在排出端有氣壓之狀態下，仍有能力持續推出氣體。

另外，於一些實施例中，共振片53之垂直往復式振動頻率係可與壓電致動器54之振動頻率相同，即兩者可同時向上或同時向下，其係可依照實際施作情形而任施變化，並不以本實施例所示之作動方式為限。

請同時參閱第12A圖、第12B圖及第17A圖至第17D圖，其中第17A圖係為第12A圖所示之微型氣體泵組裝後之剖面結構示意圖，第17B圖至第17D圖係為第12A圖所示之微型氣體泵之作動示意圖。如第17A圖所示，當蓋板50與管板51彼此密封對接設置後，蓋板50與管板51之入口管51a連接處係構成第一進氣腔511，且在蓋板50與微型氣體傳輸裝置5A之進氣匯流板52之間係構成第二進氣腔500，並於管板51與微型氣體傳輸裝置5A之壓電致動器54之間構成出氣腔室512。因此，當微型氣體傳輸裝置5A之壓電致動器54受驅動時，則可如第17B圖所示，氣體可由管板51之入口管51a產生負壓而被吸入，且如圖中之箭號所示，依序流經蓋板50與管板51之入口管51a連接處之第一進氣腔511、以及蓋板50與進氣匯流板52之間的第二進氣腔500，再由進氣匯流板52上的至少一進氣孔520導入微型氣體傳輸裝置5A中，並經由進氣匯流板52之至少一匯流排通道523匯集至中心孔洞524處，再流經共振片53之中空孔洞530，再如第17C圖之箭號所示，經過壓電致動器54之支架542之間的空隙545而向下穿越流出微型氣體傳輸裝置5A，以進入管板51與壓電致動器54之間的出氣腔室512，並由管板51之出口管51b流出。

另如第17D圖所示，當微型氣體傳輸裝置5A之共振片53共振向上位移，進而使進氣匯流板52的中心孔洞524內的氣體可由共振片53的中空孔洞530而流入第一腔室531內(此時與第16E圖所示之狀態相同)，再經由壓電致動器54之支架542之間的空隙545而向下持續地傳輸至管板51與壓電致動器54之間的出氣腔室512中，則由於其氣體壓係持續向下增加，故氣體可持續地向下傳輸，並由管板51之出口管51b流出，如此可累積壓力於出口端任何容器，當需卸壓時，藉由調控微型氣體傳輸裝置5A之輸出量，使氣體經由出口管51b管入適量排出而降壓，或完全排出而卸壓。

請繼續參閱第1A圖，本案的微量液體檢測器100更包含一軟管6，軟管6連接於微型液體泵浦2的入口通道211、檢測容器3及吹氣單元4之間。軟管6係可拆卸式地分別組裝於檢測容器3或吹氣單元4，並控制微型液體泵浦2及吹氣單元4不同時作動，以分別進行噴出待測液體及清除殘餘待測液體，但不以此為限。於另一實施例中，微量液體檢測器100包含兩個軟管6，一軟管6連通於微型液體泵浦2及檢測容器3之間，另一軟管6連通於微型液體泵浦2及吹氣單元4之間，但不以此為限。

承上所述，檢測頭1可為一針頭，微量液體檢測器100更包含一檢測單元7，檢測頭1將待測液體濺射至檢測單元7上，使用檢測單元7以檢測待測液體成分，此外，請再參閱第1B圖，本案的微量液體檢測器100更包含一傳輸模組8(如第1A圖所示)，傳輸模組8連接檢測單元7，將檢測單元7的檢測資訊對外傳輸，如傳輸至雲端硬碟、行動裝置。

綜上所述，本案所提供之微量液體檢測器，透過微型液體泵浦汲取檢測容器內的待測液體，能夠高效且準確地將待測液體輸送至檢測頭，再由檢測頭濺射至檢測單元，來精準地提供適當的檢測液體提高檢測效率，且再透過吹氣單元把空氣導入微型液體泵浦及檢測頭，將殘留的待測液體排出，避免待測液體殘留造成檢測失準。

本案得由熟知此技術之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。

100:微量液體檢測器 1:檢測頭 2:微型液體泵浦 20:流體輸送裝置 21:閥本體 210:第一組接表面 211:入口通道 212:出口通道 213:入口開口 214:出口開口 215:對接區域 216、217:凹槽 218:凸部結構 219:貫穿孔 21a:卡榫槽 21b:線槽 22:閥膜片 22a、22b:貫穿區域 221a、221b:閥門片 222a、222b:延伸支架 223a、223b:鏤空孔 22c:定位孔 23:閥腔體座 230:第二組接表面 231:入口閥門通道 232:出口閥門通道 233、234、238:凹槽 235:凸部結構 236:第三組接表面 237:壓力腔室 239:貫穿孔 23a:卡榫 23b:線槽 24:致動器 241:振動板 242:壓電元件 243:貫穿孔 244:開口部 24b:線槽 25:蓋體 250:蓋體表面 251:中空空間 252:鎖接孔 25a、25b:線槽 26:鎖付元件 27:電極導線 28a、28b、28c、28d、28e:密封環 29:驅動電路板 291:導體沉孔 3:檢測容器 4:吹氣單元 5:微型氣體泵 5A:微型氣體傳輸裝置 50:蓋板 500:第二進氣腔 51:管板 51a:入口管 51b:出口管 51c、51d:凹陷部 511:第一進氣腔 512:出氣腔室 52:進氣匯流板 520:進氣孔 521:第一表面 522:第二表面 523:匯流排通道 524:中心孔洞 53、23:共振片 530:中空孔洞 531:第一腔室 54:壓電致動器 540:懸浮板 540a:懸浮板上表面 540b:懸浮板下表面 540c:凸部 541:外框 541a:外框上表面 541b:外框下表面 542:支架 542a:支架上表面 542b:支架下表面 543:壓電陶瓷板 544:導電接腳 545:空隙 55:絕緣片 57:另一絕緣片 56:導電片 561:導電接腳 g0:間隙 (a)~(l):導電致動器之不同實施態樣 a0、i0、j0:懸浮板 a1、i1、j1:外框 a2、i2:支架 a3:空隙 6:軟管 7:檢測單元 8:傳輸模組

第1A圖為本案微量液體檢測器之示意圖。 第1B圖為本案微量液體檢測器之提供待測液體示意圖。 第1C圖為本案微量液體檢測器之排除待測液體示意圖 第2圖為本案微型液體泵浦之立體外觀示意圖。 第3圖為本案微型液體泵浦之構件分解示意圖。 第4圖為本案微型液體泵浦之剖面示意圖。 第5圖為本案微型液體泵浦之閥本體底面視得示意圖。 第6圖為本案微型液體泵浦之閥膜片正面視得示意圖。 第7A圖為本案微型液體泵浦之閥腔體座正面視得示意圖。 第7B圖為本案微型液體泵浦之閥腔體座底面視得示意圖。 第8圖為本案微型液體泵浦之振動板正面視得示意圖。 第9A圖為本案微型液體泵浦之蓋體正面視得示意圖。 第9B圖為本案微型液體泵浦之蓋體底面視得示意圖。 第10A圖為本案微型液體泵浦之致動器電極導線連接狀態示意圖。 第10B圖為本案微型液體泵浦之致動器電極導線埋入保護示意圖。 第10C圖為本案微型液體泵浦之致動器電極導線連接至驅動電路板示意圖。 第11A圖、第11B圖為本案微型液體泵浦之輸送流體作動狀態示意圖。 第12A圖為本案微型氣體泵之正面分解結構示意圖。 第12B圖為本案微型氣體泵之背面分解結構示意圖。 第13A圖為第12A圖所示之微型氣體泵之壓電致動器之正面結構示意圖。 第13B圖為第12A圖所示之微型氣體泵之壓電致動器之背面結構示意圖。 第14圖為第13A圖所示之壓電致動器之多種實施態樣示意圖。 第15A圖為第12A圖所示之微型氣體泵之管板之正面結構示意圖。 第15B圖為第12B圖所示之微型氣體泵之組裝完成示意圖。 第16A圖至第16E圖為第12A圖所示之微型氣體泵之微型氣體傳輸裝置之作動示意圖。 第17A圖為第12A圖所示之微型氣體泵組裝後之剖面結構示意圖。 第17B圖至第17D圖為第12A圖所示之微型氣體泵之作動示意圖。

100:微量液體檢測器

1:檢測頭

2:微型液體泵浦

3:檢測容器

4:吹氣單元

6:軟管

7:檢測單元

Claims (20)

1. 一種微量液體檢測器，包含：一檢測頭；一微型液體泵浦，具有一出口通道及一入口通道，該出口通道連接該檢測頭；一檢測容器，連接該入口通道，並容置一待測液體；以及一吹氣單元，連接該入口通道；其中，該微型液體泵浦開始作動，該微型液體泵浦汲取該檢測容器內的該待測液體由該入口通道進入，該待測液體通過該出口通道後被輸送至該檢測頭，最後該待測液體由該檢測頭噴出；當該微型液體泵浦停止作動，該吹氣單元將氣體導入該微型液體泵浦，以使該微型液體泵浦內所殘留之該待測液體由該檢測頭排出。
2. 如請求項1所述之微量液體檢測器，更包含一軟管，該軟管連接於該入口通道、該檢測容器及該吹氣單元之間。
3. 如請求項1所述之微量液體檢測器，其中該檢測頭為一針頭。
4. 如請求項1所述之微量液體檢測器，其中更包含一檢測單元，該檢測頭將該待測液體濺射至該檢測單元，以檢測該待測液體。
5. 如請求項4所述之微量液體檢測器，其中更包含一傳輸模組，用以傳輸該檢測單元的檢測資訊。
6. 如請求項1所述之微量液體檢測器，其中該微型液體泵浦包含：一閥本體，具有該出口通道、該入口通道及一第一組接表 面，該出口通道及該入口通道於該第一組接表面各別連通一入口開口及一出口開口，以及在該第一組接表面上設置複數個卡榫槽；一閥腔體座，具有一第二組接表面、一第三組接表面、入口閥門通道及一出口閥門通道，該入口閥門通道及該出口閥門通道由該第二組接表面貫通至該第三組接表面，且在該第三組接表面上部份凹陷形成一壓力腔室，該壓力腔室分別與該入口閥門通道、該出口閥門通道相連通，以及在該第二組接表面上設置複數個卡榫，供以對應套置於該閥本體之該複數個卡榫槽中，定位該閥腔體座組裝定位於該閥本體上；一閥膜片，為一平坦薄片結構，具有兩個貫穿區域，各以蝕刻保留厚度相同之一閥門片，且環繞該閥門片週邊各設置數個延伸支架作以彈性支撐，並使每個延伸支架相鄰之間各形成一鏤空孔，致使該閥門片受力藉由該延伸支架彈性支撐而可凸伸變形一位移量形成閥門開關結構，而該閥膜片設置於該閥本體與該閥腔體座之間，並對應該閥腔體座之每一該卡榫位置設置各設有一定位孔，供每一該卡榫穿入定位該閥膜片，並以該兩個貫穿區域之該閥門片各別對應封閉該閥腔體座之該入口閥門通道及該出口閥門通道形成閥門開關結構；一致動器，封蓋該閥腔體座之該壓力腔室；以及一蓋體，封蓋於該致動器上，且該蓋體上貫穿設置複數個鎖接孔；其中，該閥本體、該閥腔體座及該致動器上分別設置對應貫通之複數個貫穿孔，且該複數個貫穿孔分別對應該蓋體之該 複數個鎖接孔，供以可導電之複數個鎖付元件對應穿伸入該複數個貫穿孔而鎖付於對應之該複數個鎖接孔上，以定位組裝形成一流體輸送裝置。
7. 如請求項6所述之微量液體檢測器，其中該閥本體之該出口開口及該閥腔體座之該入口閥門通道周圍分別設置一凸部結構，供以該閥膜片之該兩個貫穿區域上之各該閥門片可緊貼封閉產生一預力。
8. 如請求項6所述之微量液體檢測器，其中該閥本體之該入口開口及該出口開口周圍與該閥腔體座在該第二組接表面之該入口閥門通道、該出口閥門通道周圍、在該第三組接表面之該壓力腔室周圍各設置有一凹槽，一密封環套入該凹槽。
9. 如請求項6所述之微量液體檢測器，其中該閥膜片為聚亞醯胺高分子材料所製成。
10. 如請求項6所述之微量液體檢測器，其中該致動器包含一振動板及一壓電元件，該壓電元件貼附固定於該振動板一側面，以及該振動板設置有一開口部，該鎖付元件穿伸入該開口部，並與該振動板電性連接。
11. 如請求項10所述之微量液體檢測器，其中該蓋體為金屬材質，與該振動板貼合，該振動板之該貫穿孔及該開口部可供該鎖付元件穿伸入並鎖附該鎖接孔中。
12. 如請求項11所述之微量液體檢測器，其中該蓋體於一蓋體表面上凹設一線槽，以及於一側邊設有與該蓋體表面凹設之該線槽成垂直向連通之另一線槽，以及該振動板、該閥腔體座及該閥本體之一側面設置有與該蓋體之該側面設置之該線槽相對應 之一線槽，供與該壓電元件之一電極導線埋入。
13. 如請求項11所述之微量液體檢測器，其中該鎖付元件為一螺絲。
14. 如請求項1所述之微量液體檢測器，其中該吹氣單元可為一薄型氣體泵，包含：一微型氣體傳輸裝置，包括一進氣匯流板、一共振片及一壓電致動器，該進氣匯流板之一表面具有至少一進氣孔，另一表面具有至少一匯流排通道及一中心孔洞，該匯流排通道對應連通該進氣孔，該共振片具有一中空孔洞，對應該進氣匯流板之中心孔洞，該壓電致動器依序對應堆疊該共振片、該進氣匯流板設置定位；一蓋板，設置於該微型氣體傳輸裝置之該進氣匯流板之上；以及一管板，設置於該微型氣體傳輸裝置之該壓電致動器之下，且具有一入口管及至少一出口管；其中，該蓋板、該微型氣體傳輸裝置及該管板相互堆疊密封組接，以及該蓋板與該管板之入口管連接處構成一第一進氣腔，以及該蓋板與該微型氣體傳輸裝置之進氣匯流板之間構成一第二進氣腔，以及該管板與該微型氣體傳輸裝置之壓電致動器之間構成一出氣腔室，供該微型氣體傳輸裝置受驅動時氣體由該管板之該入口管進入，依序流經該第一進氣腔、該第二進氣腔，並由該進氣匯流板之至少一進氣孔導入該微型氣體傳輸裝置，經該進氣匯流板之該至少一匯流排通道匯集至該中心孔洞，再流經該共振片之該中空孔洞，再經該壓電致動器向下傳 輸，以進入該出氣腔室，並由該管板之該出口管流出，完成氣體傳輸。
15. 如請求項14所述之微量液體檢測器，其中該壓電致動器，具有一懸浮板及一外框，該懸浮板及該外框之間係以至少一支架連接，且於該懸浮板之一表面貼附一壓電陶瓷板。
16. 如請求項15所述之微量液體檢測器，其中該壓電致動器之該懸浮板之一上表面為一階梯面之結構，即該上表面具有一凸部，且該凸部與該外框之一上表面共平面，該凸部及該外框之該上表面與該懸浮板之該上表面及該支架之一上表面之間具有一特定深度。
17. 如請求項15所述之微量液體檢測器，其中該微型氣體傳輸裝置更包括一絕緣片及至少一導電片，且該絕緣片及該導電片依序設置於該壓電致動器之下。
18. 如請求項14所述之微量液體檢測器，其中該微型氣體傳輸裝置之該共振片與該壓電致動器之間具有一間隙形成一第一腔室，當氣體自該微型氣體傳輸裝置之該進氣匯流板之該至少一進氣孔導入，經該進氣匯流板之該至少一匯流排通道匯集至該中心孔洞，再流經該共振片之該中空孔洞，以進入該第一腔室內，再經該壓電致動器向下傳輸。
19. 如請求項14所述之微量液體檢測器，其中該進氣匯流板包括相互堆疊之一進氣板及一流道板。
20. 如請求項1所述之微量液體檢測器，其中該吹氣單元為一吹氣泵或一氮氣槍。

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