TWI768867B

TWI768867B - 混合晶片

Info

Publication number: TWI768867B
Application number: TW110116036A
Authority: TW
Inventors: 傅龍明; 柯建亘; 呂松育; 陳思叡
Original assignee: 國立成功大學
Priority date: 2021-05-04
Filing date: 2021-05-04
Publication date: 2022-06-21
Also published as: TW202243742A

Abstract

一種混合晶片，用以解決習知樣品檢測過程中步驟繁雜的問題。係包含：一第一晶片體，具有至少一氣槽，該至少一氣槽於該第一晶片體的上表面具有一槽口，一封閉件可按壓地封閉於該槽口，該至少一氣槽連通至少一試劑槽，該至少一試劑槽連接一輸出微流道的一端，該第一晶片體具有一貫通槽；及一第二晶片體，封閉於該第一晶片體的下表面，該第二晶片體具有一待測液槽，該待測液槽對位於該貫通槽，一擴散流道的一端連接於該待測液槽，該擴散流道的另一端該第二晶片體的上表面形成一開口，一擴散件位於該擴散流道內，且該擴散件由該開口凸伸的一端具有一匯集件，該匯集件對位於該第一晶片體的輸出微流道。

Description

混合晶片

本發明係關於一種檢測用混合晶片，尤其是一種可混合多種流體以進行檢測的混合晶片。

在生物樣品或化學樣品的檢驗過程中，需要將檢測樣品進行前處理，以分離所需檢測的物質並形成一待測樣品。另一方面，該待測樣品必須和測試液或反應液等多種液體進行混合以形成一待測液，再由儀器對該待測液進行檢測，一般而言，係將上述多種液體依序注入一容器後，再以振動或攪拌等方式進行混合形成該待測液，並將該待測液取至儀器上的測量位置，方能供儀器對該待測液進行檢測，而上述檢驗過程中，從檢測物質的分離，到測試液或反應液的添加混合等繁瑣的準備步驟將造成檢測上的不便，而導致檢測效率不佳。

有鑑於此，有必要提供一種混合晶片來改善上述問題。

為解決上述問題，本發明的目的是提供一種混合晶片，係能夠提升檢測效率者。

本發明全文所述方向性或其近似用語，例如「前」、「後」、「左」、「右」、「上(頂)」、「下(底)」、「內」、「外」、「側面」等，主要係參考附加圖式的方向，各方向性或其近似用語僅用以輔助說明及理解本發明的各實施例，非用以限制本發明。

本發明全文所記載的元件及構件使用「一」或「一個」之量詞，僅是為了方便使用且提供本發明範圍的通常意義；於本發明中應被解讀為包括一個或至少一個，且單一的概念也包括複數的情況，除非其明顯意指其他意思。

本發明全文所述「結合」、「組合」或「組裝」等近似用語，主要包含連接後仍可不破壞構件地分離，或是連接後使構件不可分離等型態，係本領域中具有通常知識者可以依據欲相連之構件材質或組裝需求予以選擇者。

本發明的混合晶片，包含：一第一晶片體，具有至少一氣槽，該至少一氣槽於該第一晶片體的上表面具有一槽口，一封閉件可按壓地封閉於該槽口，該至少一氣槽連通至少一試劑槽，該至少一試劑槽連接一輸出微流道的一端，該第一晶片體具有一貫通槽；及一第二晶片體，封閉於該第一晶片體的下表面，該第二晶片體具有一待測液槽，該待測液槽對位於該貫通槽，一擴散流道的一端連接於該待測液槽，該擴散流道的另一端於該第二晶片體的上表面形成一開口，一擴散件位於該擴散流道內，且該擴散件由該開口凸伸的一端具有一匯集件，該匯集件對位於該第一晶片體的輸出微流道。

據此，本發明的混合晶片，藉由該試劑槽可以預先封入檢測用試劑，並藉由該擴散件將待測液成分進行分離，按壓該氣槽使該試劑槽內的試劑與待測液於該匯集件進行混合，即可對該匯集件進行檢測及分析，係可以將待測液的前處理及待測液與試劑的混合等步驟整合於該混合晶片上進行作業，藉此，可以簡化檢測步驟，達到提升檢測作業效率的功效。

其中，該試劑槽為數個，該數個試劑槽藉由數個連接微流道串聯。如此，注入於該數個試劑槽的液體可以依序混合，係具有可以依檢測需求混合不同的試劑的功效。

其中，該封閉件封閉該試劑槽於該第一晶片體上表面的槽口。如此，該封閉件可以避免該試劑槽內流體的溢出，以及避免用以推送該試劑槽的氣體由該試劑槽的槽口散出，而造成液體無法推送的功效。

其中，該至少一試劑槽於該第一晶片體的下表面具有開口，該至少一試劑槽於該第一晶片體的上表面形成封閉。如此，該試劑槽於下表面的開口可以由該第二晶片體遮擋，係具有提升製造便利性的功效。

其中，該輸出微流道呈蜿蜒的形態。如此，該輸出微流道可以延緩液體通過的時間，並可以減緩液體於該輸出微流道中的流速，係具有較佳的液體混合均勻度的功效。

其中，該擴散流道具有相連接的一水平延伸部及一垂直延伸部，該水平延伸部連接於該待測液槽，該垂直延伸部於該第二晶片體的上表面具有該開口。如此，該樣品於該垂直延伸部進行擴散時，可以藉由分子重量的不同來進一步對待測液中的成分進行分離，係具有提升待測液成分分離效率的功效。

其中，該匯集件對位於該輸出微流道的一輸出端。如此，該待測液槽中的待測液可以藉由該擴散件擴散至該匯集件，以進行後續的檢測及分析。

其中，該第一晶片體的下表面結合一板體，該第二晶片體藉由該板體封閉於該第一晶片體的下表面，該板體具有貫通該板體上、下表面的一匯集口及一貫口，該匯集口對位於該輸出微流道，該匯集件位於該匯集口，該貫口對位於該貫通槽及該待測液槽。如此，該匯集口可用以容置該匯集件，係具有使該匯集件可以被穩固定位於該第一晶片體與該第二晶片體之間的功效。

其中，該第二晶片體的上表面結合於該第一晶片體的下表面以封閉於該第一晶片體的下表面，該第二晶片體具有一匯集槽，該匯集槽的槽口對位於該輸出微流道，該匯集件位於該匯集槽。如此，該第一晶片體可以不需設置該板體，而由該第二晶片體上表面直接封閉於該第一晶片體的下表面，係具有節省材料及降低生產成本的功效。

1:第一晶片體

1a,2a:上表面

1b,2b:下表面

11:氣槽

12:封閉件

13:試劑槽

14:連接微流道

15:輸出微流道

15a:輸出端

16:貫通槽

17:板體

17a:匯集口

17b:貫口

2:第二晶片體

21:待測液槽

22:擴散流道

22a:水平延伸部

22b:垂直延伸部

23:開口

24:擴散件

25:匯集件

26:底板

27:匯集槽

〔第1圖〕本發明第一實施例的分解立體圖。

〔第2圖〕本發明第一實施例的組合圖。

〔第3圖〕本發明第一實施例的俯視圖。

〔第4圖〕沿第3圖的A-A線剖面圖。

〔第5圖〕如第4圖所示的加入待測液情形圖。

〔第6圖〕如第5圖所示的對該氣室施加壓力情形圖。

〔第7圖〕本發明第二實施例的分解立體圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第1、2圖所示，其係本發明混合晶片的第一實施例，係包含一第一晶片體1及一第二晶片體2，該第一晶片體1與該第二晶片體2相疊合。

該第一晶片體1較佳能夠為玻璃或壓克力等可透光材質，以使該混合晶片可以應用於光譜儀等檢測儀器，該第一晶片體1具有至少一氣槽11，較佳地，該氣槽11係貫穿於該第一晶片體1的上表面1a及下表面1b，該氣槽11於該第一晶片體1的上表面1a具有一槽口，該槽口可以藉由一封閉件12進行封閉。該至少一氣槽11可以封存氣體，該氣體可以為空氣或惰性氣體，本發明不予限制，該封閉件12可以為有機矽(PDMS)膜等具有可撓性材質，該封閉件12可以藉由氧電漿改質(Oxygen Plasma)的方式封閉於該第一晶片體1的上表面1a，如此，可以按壓該氣槽11槽口的封閉件12，以對該氣槽11的空間進行壓縮，以藉由壓力將該氣槽11內的氣體進行推送。

該第一晶片體1具有至少一試劑槽13，該至少一試劑槽13可以貫穿於該第一晶片體1的上表面1a及下表面1b，或者，該至少一試劑槽13可以僅於該第一晶片體1的下表面1b具有開口，以使該至少一試劑槽13於該上表面1a形成封閉。該試劑槽13可用以注入所需試劑，該所需試劑依檢驗的需求可以為反應液或呈色液，該試劑槽13的數量可以為一個，以使該試劑槽13可以注入單一種所需液體，或者，該試劑槽13的數量可以為數個，以使數個該試劑槽13可以分別注入不同種類的所需液體以進行反應。該第一晶片體1具有至少一連接微流道14，該至少一連接微流道14連接於該氣槽11與該試劑槽13，如此，該氣槽11中的氣體可以被擠壓後通過該連接微流道14推送至該試劑槽13，以對該試劑槽13內的液體進行推送。此外，該連接微流道14可以連接於任二個該試劑槽13，以使該二個試劑槽13內的液體可以混合。

該數個連接微流道14與該數個試劑槽13的連接係可以串聯連接，以使分別注入於該數個試劑槽13的液體可以依序混合，或者，可以將數個試劑槽13分別由該連接微流道14連接於一個試劑槽13，以使分別注入於該數個試劑槽13的液體可以同時匯集並混合於一個試劑槽13內，本發明不予限制。在本實施例中，該試劑槽13係貫通於該第一晶片體1的上表面1a及下表面1b，該連接微流道14較佳以雷射燒蝕的方式形成於該第一晶片體1的下表面1b，該連接微流道14可以連通於該氣槽11及該試劑槽13於該下表面1b的開口。該試劑槽13於該第一晶片體1的上表面1a的開口還可以被該封閉件12封閉，如此，可以避免該試劑槽13內液體由該上表面1a的開口溢出。

該第一晶片體1具有至少一輸出微流道15，該至少一輸出微流道15的一端連接於該至少一試劑槽13，使該試劑槽13內的液體可以流入該輸出微流道15，並由該輸出微流道15的一輸出端15a流出。該輸出微流道15可以以雷射燒蝕的方式形成於該該第一晶片體1的下表面1b，較佳地，該輸出微流道15可以呈蜿蜒的形態，藉此，可以延長該輸出微流道15的路徑，以延緩液體通過該輸出微流道15的時間，並可以減緩液體於該輸出微流道15中的流速，如此，當數個試劑槽13中不同種類液體混合於該輸出微流道15後，可以具有較佳的液體混合均勻度。另，該第一晶片體1具有一貫通槽16，該貫通槽16係貫通於該第一晶片體1的上表面1a及下表面1b，以作為待測液的注入口。

在本實施例中，該第一晶片體1的下表面1b結合一板體17，該板體17可以封閉該氣槽11與該試劑槽13位於該下表面1b的開口，如此，可以使該氣槽11與該試劑槽13形成封閉，以避免推送至該試劑槽13的氣體逸散，造成液體無法推送。該板體17具有一匯集口17a及一貫口17b，該匯集口17a及該貫口17b貫通該板體17的上、下表面，該匯集口17a對位於該輸出微流道15，較佳地，該匯集口17a對位於該輸出端15a，如此，由該輸出微流道15流出的液體可以流入該匯集口17a；該貫口17b對位於該貫通槽16，以使待測液可以通過。

請參照第1、3、4圖所示，該第二晶片體2位於該第一晶片體1的下方，該第二晶片體2可以結合於該板體17，該第二晶片體2具有一待測液槽21，該待測液槽21於該第二晶片體2的上表面2a具有一槽口，該待測液槽21的槽口係對位於該貫口17b，如此，該貫通槽16中的待測液可以經由該貫口17b注入於該待測液槽21中。該第二晶片體2具有一擴散流道22，該擴散流道22的一端連接於該待測液槽21，該擴散流道22的另一端於該第二晶片體2的上表面2a形成一開口23。在本實施例中，該擴散流道22具有相連接的一水平延伸部22a及一垂直延伸部22b，該水平延伸部22a連接於該待測液槽21，該垂直延伸部22b於該第二晶片體2的上表面2a形成該開口23。

一擴散件24位於該擴散流道22內，該擴散件24可以為具有聚酯纖維、硝酸纖維材質等形成微孔構造的載體，例如以上述成分製成的濾紙或者習知的WFR1濾血試紙，使液體分子可以於該擴散件24中進行擴散移動，並藉由該載體的微孔阻擋較大液體分子的移動，而使較小液體分子可以持續擴散，藉此達到將液體中的成分進行分離的作用，係為本領域人員可以瞭解，本發明在此不作贅述。該擴散件24由該開口23凸伸，該擴散件24位於該開口23的一端具有一匯集件25，該匯集件25同樣可以為具有上述微孔構造的載體，該匯集件25可以與該擴散件24相抵接，或者，該匯集件25可以與該擴散件24一體成形，如此，該待測液槽21中的待測液可以藉由該擴散件24擴散至該匯集件25。在本實施例中，該待測液更可以先藉由該水平延伸部22a進行水平方向的擴散，再藉由該垂直延伸部22b進行垂直方向的擴散，如此，可以藉由分子重量的不同來進一步對待測液中的成分進行分離，以提升待測液成分的分離效率。

該匯集件25係對位於該第一晶片體1的輸出微流道15，較佳地，該匯集件25位於該板體17的匯集口17a，藉此，進入該匯集口17a的液體可以流入該匯集件25，以和待測液進行反應，此外，藉由該匯集口17a容置該匯集件25，使該匯集件25可以被穩固定位。該待測液槽21可以貫穿於該第二晶片體2的上表面2a及下表面2b，該擴散流道22可以由雷射燒蝕的方式形成於該第二晶片體2的下表面2b，並藉由一底板26對該待測液槽21的下開口以及該擴散流道22的下開口進行封閉。

請參照第5、6圖所示，本發明混合晶片使用時，係可以預先將反應劑或呈色劑封入該試劑槽13內，並將待測液注入於該待測液槽21，該待測液即可經由該擴散件23進行成分分離，並使待測液擴散至該匯集件25，此時，使用者可以對該氣槽11施加壓力，該氣槽11中的氣體可以被擠壓後對該試劑槽13內的液體進行推送，藉此，該試劑槽13內的試劑可以經由該輸出微流道15流入該匯集件25，以和待測液進行混合，如此，係能夠以習知光譜儀等吸光值檢測儀器，對該匯集件25的位置進行光照來進行檢測及分析。

請參照第7圖所示，其係本發明混合晶片的第二實施例，與第一實施例相較，在本實施例中係不需設置該板體17，係具有節省材料以及降低生產成本的作用。該第二晶片體2的上表面2a結合於該第一晶片體1的下表面1b，藉此，該第二晶片體2可以遮擋位於該第一晶片體1下表面1b的該氣槽11與該試劑槽13的開口，並且可以確保液體循該連接微流道14及該輸出微流道15流通。該第二晶片體2具有一匯集槽27，該匯集槽27可以由該第二晶片體2的上表面雷射燒蝕的方式形成，該匯集槽27與該擴散流道22於該第二晶片體2上表面2a的開口23連接，且該匯集槽27的槽口對位於該輸出微流道15的輸出端15a，該匯集槽27可用以容置該匯集件25，以使該匯集件25可以被穩固定位。

綜上所述，本發明的混合晶片，藉由該試劑槽可以預先封入檢測用試劑，並藉由該擴散件將待測液成分進行分離，按壓該氣槽使該試劑槽內的試劑與待測液於該匯集件進行混合，即可對該匯集件進行檢測及分析，係可以將待測液的前處理及待測液與試劑的混合等步驟整合於該混合晶片上進行作業，藉此，可以簡化檢測步驟，達到提升檢測作業效率的功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。