TWI813304B - 按壓式流體傳輸暨檢測裝置及溶液比色分析檢測方法 - Google Patents

按壓式流體傳輸暨檢測裝置及溶液比色分析檢測方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種按壓式流體傳輸暨檢測裝置，其包含頂板、第一試劑存放腔室、第二試劑存放腔室、檢體流入腔室、檢測腔室、通口以及氣體出孔。第二試劑存放腔室之一端與第一試劑存放腔室以第一流路連通。檢體流入腔室與第二試劑存放腔室之另一端以第二流路連通。檢測腔室之一端與檢體流入腔室以第三流路連通。通口用以容置按壓式驅動單元，且通口以第四流路連通檢測腔室之另一端，而氣體出孔以第五流路連通通口。藉此，本發明可透過按壓式驅動單元即可抽取檢體及檢驗試劑使之混合並進行反應，以達到快速判讀檢測結果的目的。

Description

按壓式流體傳輸暨檢測裝置及溶液比色分析檢測方法
本發明係關於一種微流體檢測裝置及檢測方法，尤其是關於一種按壓式流體傳輸暨檢測裝置及溶液比色分析檢測方法。
現今，許多疾病可以通過早期診斷預防，通過診斷可以了解疾病的原因、治療的有效性、健康監測和潛在疾病的篩查，診斷通常由醫院或實驗室中訓練有素的臨床工作人員進行，然而，在偏遠地區或發展中國家，獲得醫療資源如醫療器械或醫務人員的機會有限，且診斷或醫療費用是另一個可能導致就醫意願低的原因。
隨著醫療保健需求的變化，以患者為中心的低成本臨床治療逐漸興起，由於龐大且快速增長的人口增加了對醫學治療的需求，因此目前對實時和準確的疾病檢測或分類的需求尤為迫切。定點照護檢驗(Point of care treatment, POCT)的概念是順應這一趨勢而發展起來的，其被定義為在需要醫療護理時，在患者護理現場或附近進行測試，與傳統的臨床治療相比具有許多優勢，例如減少樣本量、擴大診斷可及性、減少時間與成本等，POCT的設備要求使用簡單，試劑和耗材的儲存及使用性強，且結果符合臨床標準要求。
POCT的特點之一是在短時間內即可獲得可靠的結果，因此對於設備的快速診斷非常重要，為了達到此目的，微流體裝置(Microfluidic device)是開發實時檢測系統的潛在候選者。微流體裝置是一種對流體進行小尺度操縱的技術，通道尺度在幾十到幾百微米之間，其提供了比通常規模更小的體積處理樣品或試劑的能力，並且通過優化設備和實驗，可以用於一些具有實時和準確結果的特定測試，因此微流體裝置在臨床診斷中的應用是一項重要的研究，可取代一些臨床檢測或為患者提供更好的醫療服務。
有鑑於此，如何設計一種攜帶方便且可隨時隨地進行檢測的裝置，以建立即時、簡易操作以及準確性高的檢測系統，來達到定點照護檢驗的需求，遂成為相關學者及業者努力的目標。
本發明之一目的在於提供一種按壓式流體傳輸暨檢測裝置，藉由按壓式驅動單元的設計，使裝置不需其他動力來源即可混合檢體與試劑，且攜帶方便並可隨時隨地進行檢測。
本發明之另一目的在於提供一種溶液比色分析檢測方法，藉由按壓式流體傳輸暨檢測裝置快速使檢體與溶劑反應，並以比色法讀取檢測結果，使檢測時間與樣品量較過往之儀器檢測減少數倍，避免醫療資源的浪費。
本發明之一實施方式提供一種按壓式流體傳輸暨檢測裝置，其包含一頂板、一第一試劑存放腔室、一第二試劑存放腔室、一檢體流入腔室、一檢測腔室、一通口以及一氣體出孔。頂板具有一第一試劑流入口、一第二試劑流入口以及一檢體流入口。第一試劑存放腔室用以儲存一第一試劑，且第一試劑流入口對應設置於第一試劑存放腔室之上方，而第二試劑存放腔室用以儲存一第二試劑，且第二試劑存放腔室之一端與第一試劑存放腔室以一第一流路連通，第二試劑流入口對應設置於第二試劑存放腔室之上方。檢體流入腔室包含一分離薄膜，且檢體流入腔室與第二試劑存放腔室之另一端以一第二流路連通，檢體流入口對應設置於檢體流入腔室之上方。檢測腔室之一端與檢體流入腔室以一第三流路連通，通口用以容置一按壓式驅動單元，且通口以一第四流路連通檢測腔室之另一端，而氣體出孔以一第五流路連通通口。
依據前述實施方式之按壓式流體傳輸暨檢測裝置，其由頂板往下依序可包含一第一基板、一第二基板、一第三基板以及一底板。
依據前述實施方式之按壓式流體傳輸暨檢測裝置，其中頂板、第一基板、第二基板、第三基板以及底板可依序層疊而形成第一試劑存放腔室、第二試劑存放腔室、檢體流入腔室以及檢測腔室。
依據前述實施方式之按壓式流體傳輸暨檢測裝置，其中頂板、第一基板、第二基板以及第三基板可依序層疊而形成通口以及氣體出孔。
依據前述實施方式之按壓式流體傳輸暨檢測裝置，可更包含一第一塑膠薄板以及複數個第二塑膠薄板，其中第一塑膠薄板設置於頂板與第一基板之間，第二塑膠薄板設置於第一基板與第二基板之間。
依據前述實施方式之按壓式流體傳輸暨檢測裝置，其中第一流路可設置於第二基板，第二流路、第三流路以及第五流路可設置於第三基板，而第四流路設置於其中之一第二塑膠薄板。
依據前述實施方式之按壓式流體傳輸暨檢測裝置，其中第一基板、第二基板以及第三基板的厚度可為1.5 mm，且材質皆可為聚甲基丙烯酸酯。
依據前述實施方式之按壓式流體傳輸暨檢測裝置，其中第一試劑存放腔室的體積可小於第二試劑存放腔室的體積。
依據前述實施方式之按壓式流體傳輸暨檢測裝置，其中按壓式驅動單元的材質可為丁腈橡膠。
依據前述實施方式之按壓式流體傳輸暨檢測裝置，其中第一流路可為彎曲型，且寬度可為0.4 mm。
本發明之另一實施方式係在於提供一種溶液比色分析檢測方法，其包含提供如前段所述之按壓式流體傳輸暨檢測裝置，進行一試劑填充步驟、進行一檢體流入步驟、進行一檢體分離步驟、進行一脫氣步驟、進行一混合步驟以及進行一檢測步驟。試劑填充步驟係將第一試劑由第一試劑流入口填充至第一試劑存放腔室，第二試劑由第二試劑流入口填充至第二試劑存放腔室，並以一可拆卸封膜封住第一試劑流入口以及一膠帶封住第二試劑流入口。檢體流入步驟係將一檢體注入至檢體流入口，並同時壓下按壓式驅動單元，使按壓式流體傳輸暨檢測裝置內的空氣由氣體出孔排出。檢體分離步驟係將氣體出孔堵住並放開按壓式驅動單元，使檢體透過分離薄膜進行分離純化，以得到一待測物質。脫氣步驟係將可拆卸封膜撕下並封住檢體流入口，重複壓下按壓式驅動單元，使按壓式流體傳輸暨檢測裝置內的空氣由氣體出孔排出。混合步驟係將氣體出孔堵住並放開按壓式驅動單元，使第一試劑與第二試劑流入至檢體流入腔室與待測物質進行反應以形成一檢驗溶液，且檢驗溶液經由第三流路流至檢測腔室。檢測步驟係以比色法分析檢驗溶液的結果。
依據前述實施方式之溶液比色分析檢測方法，其中分離薄膜的面積可為1 cm 2至3 cm 2。
依據前述實施方式之溶液比色分析檢測方法，其中檢體的體積可為20 μL至100 μL。
依據前述實施方式之溶液比色分析檢測方法，其中第一試劑與第二試劑需相互混合才會與待測物質進行反應。
藉此，本發明可藉由按壓式驅動單元主動將檢體進行分離以及控制流體進出，其無須安裝電池或其他外加動力即可抽取檢體及檢驗試劑使之混合並進行反應，可快速地判讀出檢測結果。
以下將參照圖式說明本發明之實施方式。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，閱讀者應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示；並且重複之元件將可能使用相同的編號表示。
請參照第1圖、第2圖、第3圖、第4圖以及第5圖，其中第1圖繪示依照本發明之一實施方式之一種按壓式流體傳輸暨檢測裝置100的示意圖，第2圖繪示依照第1圖之按壓式流體傳輸暨檢測裝置100的俯視透視圖，第3圖繪示依照第1圖之按壓式流體傳輸暨檢測裝置100沿割面線3-3的剖視圖，第4圖繪示依照第1圖之按壓式流體傳輸暨檢測裝置100沿割面線4-4的剖視圖，第5圖繪示依照第1圖之按壓式流體傳輸暨檢測裝置100的爆炸圖。由第1圖至第5圖可知，按壓式流體傳輸暨檢測裝置100包含一頂板200、一第一試劑存放腔室110、一第二試劑存放腔室120、一檢體流入腔室130、一檢測腔室140、一通口150以及一氣體出孔160。
詳細來說，頂板200具有一第一試劑流入口210、一第二試劑流入口220以及一檢體流入口230，第一試劑存放腔室110用以儲存一第一試劑，且第一試劑流入口210對應設置於第一試劑存放腔室110之上方，第二試劑存放腔室120用以儲存一第二試劑，且第二試劑存放腔室120之一端與第一試劑存放腔室110以一第一流路111連通，第二試劑流入口220對應設置於第二試劑存放腔室120之上方。檢體流入腔室130包含一分離薄膜132，且檢體流入腔室130與第二試劑存放腔室120之另一端以一第二流路121連通，檢體流入口230對應設置於檢體流入腔室130之上方，檢測腔室140之一端與檢體流入腔室130以一第三流路131連通。通口150用以容置一按壓式驅動單元152，且通口150以一第四流路141連通檢測腔室140之另一端，氣體出孔160以一第五流路151連通通口150。具體地，第一試劑存放腔室110的體積小於第二試劑存放腔室120，其取決於第一試劑與第二試劑單次測試的體積，而按壓式驅動單元152的材質可為丁腈橡膠(nitrile butadiene rubber,NBR)，其機械強度優於乳膠，可克服裝置內的大氣壓力。
藉此，本發明之按壓式流體傳輸暨檢測裝置100利用按壓式驅動單元152的設計，可無須外加任何動力即可驅動液體流動，並內建檢驗試劑，經由微流道混合技術原理，使檢體可直接與試劑反應，達到快速篩檢的目的。另外，按壓時只要利用手指按壓到底即足以讓液體流動，且由於按壓力道無需過大並加上有防錯設計，可確保每次按壓時都有一致再現性。
在第3圖、第4圖以及第5圖的實施方式中，按壓式流體傳輸暨檢測裝置100由頂板200往下依序包含一第一基板300、一第二基板400、一第三基板500以及一底板600。具體地，頂板200、第一基板300、第二基板400、第三基板500以及底板600依序層疊而形成第一試劑存放腔室110、第二試劑存放腔室120、檢體流入腔室130以及檢測腔室140，而頂板200、第一基板300、第二基板400以及第三基板500依序層疊而形成通口150以及氣體出孔160。
再者，在第5圖的實施方式中，按壓式流體傳輸暨檢測裝置100更包含一第一塑膠薄板700以及複數個第二塑膠薄板800，其中第一塑膠薄板700設置於頂板200與第一基板300之間，第二塑膠薄板800設置於第一基板300與第二基板400之間。藉此，不僅可有效提升按壓式流體傳輸暨檢測裝置100之頂板200、第一基板300、第二基板400、第三基板500以及底板600的安裝裕度，更可使按壓式流體傳輸暨檢測裝置100的結構更加穩固，進而助於提升流體之流速穩定效果。
另外，頂板200、第一基板300、第二基板400、第三基板500、底板600、第一塑膠薄板700以及第二塑膠薄板800皆可由CO 2雷射切除法製得，以利快速且精準地進行切割，而頂板200、第一基板300、第二基板400、第三基板500、底板600、第一塑膠薄板700以及第二塑膠薄板800的材質亦可視需求而選用不同的樹脂聚合物材料，以增加其製備效率並有利於量產。詳細地，頂板200、底板600、第一塑膠薄板700以及第二塑膠薄板800係由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)製得，其可防止液體洩漏、易於層壓製造以及具有透光性，而第一基板300、第二基板400以及第三基板500則係由聚甲基丙烯酸酯(PMMA)製得，其具有剛性、耐化學性、透光性，可使試劑與檢體運行、存儲和反應，且第一基板300、第二基板400以及第三基板500的厚度較佳地可為1.5 mm。藉此，本發明之按壓式流體傳輸暨檢測裝置100係由塑膠材質所製成，且無其他電子或感測元件，相對製作成本低廉，並在使用完畢後，可以直接作為醫療廢棄物進行銷毀。
在第5圖的實施方式中，第一流路111設置於第二基板400，較佳地，第一流路111可為彎曲型，且寬度可為0.4 mm，其係用於分隔第一試劑以及第二試劑，防止試劑相互反應而失去與檢體反應的能力。第二流路121、第三流路131以及第五流路151設置於第三基板500，而第四流路141則設置於其中之一第二塑膠薄板800。
請參閱第6圖，其係繪示依照本發明之另一實施方式之一種溶液比色分析檢測方法900的步驟流程圖。在第6圖中，溶液比色分析檢測方法900包含步驟910、步驟920、步驟930、步驟940、步驟950、步驟960以及步驟970，並同時配合參閱第7A圖、第7B圖、第7C圖、第7D圖、第7E圖、第7F圖以及第7G圖，其中第7A圖、第7B圖、第7C圖、第7D圖、第7E圖、第7F圖以及第7G圖繪示依照第6圖之溶液比色分析檢測方法900的過程示意圖。
步驟910為提供按壓式流體傳輸暨檢測裝置，較佳地，在第6圖的實施方式中，前述按壓式流體傳輸暨檢測裝置可為第1圖實施方式之按壓式流體傳輸暨檢測裝置100，以供後續檢測之用。
步驟920為進行一試劑填充步驟，如第7A圖所示，其係將第一試劑由第一試劑流入口210填充至第一試劑存放腔室110，第二試劑由第二試劑流入口220填充至第二試劑存放腔室120，並以一可拆卸封膜240封住第一試劑流入口210以及一膠帶(未另繪示)封住第二試劑流入口220。
步驟930為進行一檢體流入步驟，如第7B圖所示，其係將一檢體250注入至檢體流入口230，並同時壓下按壓式驅動單元152，使按壓式流體傳輸暨檢測裝置100內的空氣由氣體出孔160排出，其中檢體250的體積可為20 μL至100 μL。
步驟940為進行一檢體分離步驟，如第7C圖所示，其係將氣體出孔160堵住並放開按壓式驅動單元152，使檢體250透過分離薄膜132進行分離純化，以得到一待測物質(未另繪示)。詳細來說，由於按壓式流體傳輸暨檢測裝置100內的空氣已排出，且堵住氣體出孔160再鬆開按壓式驅動單元152時，按壓式流體傳輸暨檢測裝置100會呈現偽真空狀態，此時檢體流入口230是與外界大氣壓力的唯一連接，為了達到壓力平衡，檢體250會被攜帶至按壓式流體傳輸暨檢測裝置100中，並透過分離薄膜132進行分離純化，經純化後的待測物質則會留至檢體流入腔室130，其中分離薄膜132的面積可為1 cm 2至3 cm 2。
步驟950為進行一脫氣步驟，如第7D圖以及第7E圖所示，其係將可拆卸封膜240撕下並封住檢體流入口230，重複壓下按壓式驅動單元152，使按壓式流體傳輸暨檢測裝置100內的空氣由氣體出孔160排出。
步驟960為進行一混合步驟，如第7F圖以及第7G圖所示，其係將氣體出孔160堵住並放開按壓式驅動單元152，使第一試劑與第二試劑流入至檢體流入腔室130與待測物質進行反應以形成一檢驗溶液260，且檢驗溶液260經由第三流路131流至檢測腔室140。詳細來說，按壓式流體傳輸暨檢測裝置100再次呈現偽真空狀態，然而，因第一試劑流入口210的可拆卸封膜240已撕下並封住檢體流入口230，故此時的第一試劑流入口210是與外界大氣壓力的唯一連接，為了達到壓力平衡，第一試劑以及第二試劑則會流入檢體流入腔室130與待測物質反應形成檢驗溶液260，再流至檢測腔室140，其中第一試劑與第二試劑需相互混合才會與待測物質進行反應。
步驟970為進行一檢測步驟，其係以比色法分析檢驗溶液260的結果。
茲以下列具體實施例進一步示範說明本發明，用以有利於本發明所屬技術領域通常知識者，可在不需過度解讀的情形下完整利用並實踐本發明，而不應將這些實施例視為對本發明範圍的限制，但用於說明如何實施本發明的材料及方法。
＜實施例＞
本發明之按壓式流體傳輸暨檢測裝置可用來檢測膽紅素濃度、尿液中病毒之抗藥性檢測、環境毒物檢測或其他檢測需求，以下將以檢測新生兒之膽紅素濃度為例。詳細來說，本發明以重氮法(The Diazo Method)來測定膽紅素濃度，其係利用粉紅色之膽紅素與重氮試劑反應變成紫紅色之偶氮膽紅素(azobilirubin)，並採用比色法(colorimetry)直接與已知的膽紅素標準品溶液進行濃度比對，即可得知膽紅素濃度數值。
＜膽紅素檢體及試劑的製備＞
首先，本實施例之檢體為全血，待測物質為血漿，檢驗溶液為偶氮膽紅素溶液，而分離薄膜為血漿分離膜，其係用來分離血細胞與血漿，但血漿分離膜應用於非稀釋全血時，全血的含量與分離膜的面積之間具有侷限性，因此，若全血的含量太多，則血漿分離膜的面積會增加，不利於本發明之裝置具有體積小的優點，是以可對全血進行稀釋或者在不稀釋的情況下，全血的含量可為50 μL，以進行後續檢測。
在本實施例中，其係將20 μL的全血加入已填充80 μL的EDTA緩衝液的微量離心管進行稀釋，以製得100 μL的檢體，其中EDTA緩衝液的作用為防止凝血並增加檢體的體積，此時分離薄膜的面積可為2 cm 2。再者，將苯甲酸鈉、咖啡因以及醋酸鈉混合作為第一試劑，而氨基苯磺酸、鹽酸以及亞硝酸鈉混合作為第二試劑，且血漿的含量與第一試劑及第二試劑的總含量之比例為1:35，較佳地，第一試劑的含量為25 μL，第二試劑的含量為255 μL。
＜膽紅素標準品溶液的製備＞
膽紅素標準品溶液的濃度需考慮到新生兒的血清膽紅素值，且為了達到預防嚴重黃疸的目的，較佳地，膽紅素標準品溶液的濃度需為0至25 mg/dL。具體地，將2.5 mg的膽紅素粉末放入1.5 mL的微量離心管(Eppendorf)，並溶於667 μL的NaHCO 3(0.1 mol/L)水溶液以及333 μL的DMSO(dimethyl sulfoxide)，以得到濃度為25 mg/dL的膽紅素標準品溶液。NaHCO 3水溶液以及DMSO在冰浴中用超聲波進行脫氣處理，以防止液體揮發，脫氣步驟係減少空氣對膽紅素分辨率或穩定性的影響。其他濃度的膽紅素標準品溶液係利用空白溶液稀釋25 mg/dL的膽紅素標準品溶液，其中空白溶液是由DMSO和NaHCO 3水溶液以1:2的比例組成。
＜膽紅素的檢測方法＞
請參照第1圖之按壓式流體傳輸暨檢測裝置100以及第6圖之溶液比色分析檢測方法900中的步驟910至步驟970。首先，將第一試劑填入第一試劑存放腔室110，第二試劑填入第二試劑存放腔室120，並以可拆卸封膜240封住第一試劑流入口210以及一膠帶(未另繪示)封住第二試劑流入口220。再者，將100 μL之稀釋後的血液檢體滴入檢體流入口230，同時壓下按壓式驅動單元152排氣後，堵住氣體出孔160，接著，放開按壓式驅動單元152，由於裝置內的負壓關係，會將血液檢體吸入裝置內，並透過血漿分離膜來達到分離血漿血球及純化之目的，且只有血漿可以穿過血漿分離膜流入檢體流入腔室130。
之後，撕下第一試劑流入口210上的可拆卸封膜240，並覆蓋在檢體流入口230，重複壓下按壓式驅動單元152排氣並堵住氣體出孔160，接著，放開按壓式驅動單元152使裝置內產生負壓狀態，進而使第一試劑與第二試劑流入檢體流入腔室130與血漿進行反應形成偶氮膽紅素溶液，最後流入檢測腔室140以比色法判讀反應結果。
＜膽紅素濃度數值之結果分析＞
請參閱第8圖以及第9圖，其中第8圖繪示自製灰度值色碼表以及反應視窗的示意圖，第9圖繪示反應後之膽紅素標準品溶液的平均灰度值與濃度的校準曲線圖。
首先，將配製好之不同濃度的膽紅素標準品溶液與總膽紅素試劑在微量離心管中反應，並找出顏色與膽紅素濃度之間的相關性，且為了將反應溶液的顏色轉為數字值，分析了各種顏色的灰度值。詳細來說，如第8圖所示，將反應溶液放入反應視窗，並在相同條件下，用相機拍攝自製的灰度值色碼表以及反應視窗，再將彩色相片轉換為8-bit類型的圖片，以ImageJ軟體對拍攝之圖片進行分析，得到反應後之各濃度膽紅素標準品溶液的灰度值，最後建立校準曲線來擬合灰度值以及膽紅素標準品溶液的濃度，其結果如第9圖所示，並且可看出膽紅素標準品溶液的濃度與灰度值之間不是線性關係。因此，本發明可利用比色法來初步判讀檢測腔室140中的偶氮膽紅素溶液之濃度，且可配合已知的膽紅素標準品溶液所得之平均灰度值與濃度的校準曲線圖，以具有照相功能的智慧型手機直接進行分析，並研發出專門針對比色法分析之手機應用程式，以立即能隨時隨地得到精準之膽紅素濃度數值。
藉此，本發明之按壓式流體傳輸暨檢測裝置100可達到以一滴血即可完成膽紅素濃度檢測，具有檢體和試劑要求低、成本效益好、便攜性好等優點，且能夠讓檢測結果在短時間內達到臨床實施檢測的標準，使醫護人員可以初步判定新生兒可能罹患的疾病以及需要採取的照護措施，減少不必要的病例取樣和醫療資源浪費。
綜上所述，本發明之按壓式流體傳輸暨檢測裝置結合微流體的技術，發展出一種無須外接動力的快速篩檢裝置，能夠縮短檢測時間，且裝置體積小、攜帶方便，可隨時隨地進行檢測，能針對醫療資源缺乏、無大型檢驗設備之區域，提供快速的檢測，以達到定點照護的需求。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，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內，當可作各種之更動與潤飾，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。
100:按壓式流體傳輸暨檢測裝置
110:第一試劑存放腔室
111:第一流路
120:第二試劑存放腔室
121:第二流路
130:檢體流入腔室
131:第三流路
132:分離薄膜
140:檢測腔室
141:第四流路
150:通口
151:第五流路
152:按壓式驅動單元
160:氣體出孔
200:頂板
210:第一試劑流入口
220:第二試劑流入口
230:檢體流入口
240:可拆卸封膜
250:檢體
260:檢驗溶液
300:第一基板
400:第二基板
500:第三基板
600:底板
700:第一塑膠薄板
800:第二塑膠薄板
900:溶液比色分析檢測方法
910,920,930,940,950,960,970:步驟
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖係繪示依照本發明之一實施方式之一種按壓式流體傳輸暨檢測裝置的示意圖； 第2圖係繪示依照第1圖之按壓式流體傳輸暨檢測裝置的俯視透視圖； 第3圖係繪示依照第1圖之按壓式流體傳輸暨檢測裝置沿割面線3-3的剖視圖； 第4圖係繪示依照第1圖之按壓式流體傳輸暨檢測裝置沿割面線4-4的剖視圖； 第5圖係繪示依照第1圖之按壓式流體傳輸暨檢測裝置的爆炸圖； 第6圖係繪示依照本發明之另一實施方式之一種溶液比色分析檢測方法的步驟流程圖； 第7A圖、第7B圖、第7C圖、第7D圖、第7E圖、第7F圖以及第7G圖係繪示依照第6圖之溶液比色分析檢測方法的過程示意圖； 第8圖係繪示自製灰度值色碼表以及反應視窗的示意圖；以及 第9圖係繪示反應後之膽紅素標準品溶液的平均灰度值與濃度的校準曲線圖。
100:按壓式流體傳輸暨檢測裝置
110:第一試劑存放腔室
111:第一流路
120:第二試劑存放腔室
121:第二流路
130:檢體流入腔室
131:第三流路
132:分離薄膜
140:檢測腔室
141:第四流路
150:通口
151:第五流路
152:按壓式驅動單元
160:氣體出孔
200:頂板
210:第一試劑流入口
220:第二試劑流入口
230:檢體流入口

Claims (15)

  1. 一種按壓式流體傳輸暨檢測裝置，包含： 一頂板，其具有一第一試劑流入口、一第二試劑流入口以及一檢體流入口； 一第一試劑存放腔室，其用以儲存一第一試劑，且該第一試劑流入口對應設置於該第一試劑存放腔室之上方； 一第二試劑存放腔室，其用以儲存一第二試劑，且該第二試劑存放腔室之一端與該第一試劑存放腔室以一第一流路連通，該第二試劑流入口對應設置於該第二試劑存放腔室之上方； 一檢體流入腔室，其包含一分離薄膜，且該檢體流入腔室與該第二試劑存放腔室之另一端以一第二流路連通，該檢體流入口對應設置於該檢體流入腔室之上方； 一檢測腔室，其一端與該檢體流入腔室以一第三流路連通； 一通口，其用以容置一按壓式驅動單元，且該通口以一第四流路連通該檢測腔室之另一端；以及 一氣體出孔，其以一第五流路連通該通口。
  2. 如請求項1所述之按壓式流體傳輸暨檢測裝置，其由該頂板往下依序包含一第一基板、一第二基板、一第三基板以及一底板。
  3. 如請求項2所述之按壓式流體傳輸暨檢測裝置，其中該頂板、該第一基板、該第二基板、該第三基板以及該底板依序層疊而形成該第一試劑存放腔室、該第二試劑存放腔室、該檢體流入腔室以及該檢測腔室。
  4. 如請求項2所述之按壓式流體傳輸暨檢測裝置，其中該頂板、該第一基板、該第二基板以及該第三基板依序層疊而形成該通口以及該氣體出孔。
  5. 如請求項2所述之按壓式流體傳輸暨檢測裝置，更包含一第一塑膠薄板以及複數個第二塑膠薄板，其中該第一塑膠薄板設置於該頂板與該第一基板之間，該些第二塑膠薄板設置於該第一基板與該第二基板之間。
  6. 如請求項2所述之按壓式流體傳輸暨檢測裝置，其中該第一流路設置於該第二基板，該第二流路、該第三流路以及該第五流路設置於該第三基板。
  7. 如請求項5所述之按壓式流體傳輸暨檢測裝置，其中該第四流路設置於其中之一該第二塑膠薄板。
  8. 如請求項2所述之按壓式流體傳輸暨檢測裝置，其中該第一基板、該第二基板以及該第三基板的厚度為1.5 mm，且材質皆為聚甲基丙烯酸酯。
  9. 如請求項1所述之按壓式流體傳輸暨檢測裝置，其中該第一試劑存放腔室的體積小於該第二試劑存放腔室的體積。
  10. 如請求項1所述之按壓式流體傳輸暨檢測裝置，其中該按壓式驅動單元的材質為丁腈橡膠。
  11. 如請求項1所述之按壓式流體傳輸暨檢測裝置，其中該第一流路為彎曲型，且寬度為0.4 mm。
  12. 一種溶液比色分析檢測方法，包含： 提供如請求項1至請求項11中任一項所述之按壓式流體傳輸暨檢測裝置； 進行一試劑填充步驟，其係將該第一試劑由該第一試劑流入口填充至該第一試劑存放腔室，該第二試劑由該第二試劑流入口填充至該第二試劑存放腔室，並以一可拆卸封膜封住該第一試劑流入口以及一膠帶封住該第二試劑流入口； 進行一檢體流入步驟，其係將一檢體注入至該檢體流入口，並同時壓下該按壓式驅動單元，使該按壓式流體傳輸暨檢測裝置內的空氣由該氣體出孔排出； 進行一檢體分離步驟，其係將該氣體出孔堵住並放開該按壓式驅動單元，使該檢體透過該分離薄膜進行分離純化，以得到一待測物質； 進行一脫氣步驟，其係將該可拆卸封膜撕下並封住該檢體流入口，重複壓下該按壓式驅動單元，使該按壓式流體傳輸暨檢測裝置內的空氣由該氣體出孔排出； 進行一混合步驟，其係將該氣體出孔堵住並放開該按壓式驅動單元，使該第一試劑與該第二試劑流入至該檢體流入腔室與該待測物質進行反應以形成一檢驗溶液，且該檢驗溶液經由該第三流路流至該檢測腔室；以及 進行一檢測步驟，其係以比色法分析該檢驗溶液的結果。
  13. 如請求項12所述之溶液比色分析檢測方法，其中該分離薄膜的面積為1 cm 2至3 cm 2。
  14. 如請求項12所述之溶液比色分析檢測方法，其中該檢體的體積為20 μL至100 μL。
  15. 如請求項12所述之溶液比色分析檢測方法，其中該第一試劑與該第二試劑需相互混合才會與該待測物質進行反應。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200642655A (en) * 2005-02-01 2006-12-16 Bayer Healthcare Llc Sensor and package
CN102077096A (zh) * 2008-07-10 2011-05-25 三光纯药株式会社 临床检查用圆盘、圆盘组件及临床检查装置

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