185_090-038AP-TW
發佈日期 :
2009-04-29
| 發明專利說明書 | |
| ※申請案號： 090130420 | |
| ※申請日期： 20011207 ※ＩＰＣ分類： Int.Cl.(7) B81B 3/00 |
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| 一、發明名稱： (中文/英文) | |
晶片式微流體粒子計數分類及分析之裝置及其製造方法(全文下載) |
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| 二、申請人： 共 1 人
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| 1 . 姓名或名稱：(中文/英文) 國立成功大學 / NATIONAL CHENG KUNG UNIVERSITY 代 表 人：(中文/英文) / 住居所或營業所地址：(中文/英文) 台南巿大學路一號 / 國 籍：(中文/英文) 中華民國 / TW
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| 三、發明人： 共 3 人
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| 1 . 姓名：(中文/英文) 李國賓 / LI, GUO-BIN 國 籍：(中文/英文) 中華民國 / TW 2 . 姓名：(中文/英文) 林哲信 / LIN, JE-SHIN 國 籍：(中文/英文) 中華民國 / TW 3 . 姓名：(中文/英文) 張冠諒 / JANG, GUAN-LIANG 國 籍：(中文/英文) 中華民國 / TW
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四、聲明事項 |
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| □主張專利法第二十二條第二項 □ 第一款或 □ 第二款規定之事實，其事實發生日期為：年 月 日
□申請前已向下列國家(地區)申請專利: 【格式請依:受理國家(地區)、申請日、申請案號、 順序註記】
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| □ 有主張專利法第二十七條第一項國際優先權：
□無主張專利法第二十七條第一項國際優先權： |
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| □ 主張專利法第二十九條第一項國內優先權：
【格式請依:申請日、申請案號、順序註記】
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□ 主張專利法第三十條生物材料： □ 須寄存生物材料者： 國內生物材料【格式請依:寄存機構、日期、號碼、順序註記】 國外生物材料【格式請依:寄存國家、機構、日期、號碼、順序註記】 |
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| □ 不須寄存生物材料者: 所屬技術領域中具有通常知識者易於獲得時，不須寄存。 |
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| 五、中文發明摘要： | |
| 本發明係提供一種晶片式微流體粒子計數/分類及分析之裝置及其製造方法，係以快速且低成本的製程方式整合光纖結構及微流管道於晶片上，用於微流體粒子之計數/分類及分析。本發明利用微機電系統製程在晶片中同時製造出微流管道與光纖軸通道，之後在光纖軸通道中填充高折射係數物質，利用晶片本體與填充物間之折射係數差，使光線於前述晶片與填充物間之介面發生全反射，形成一光纖結構。檢測光線經由一組光纖結構傳輸並通過樣品流，透過樣品流中之微粒子對光線之吸收或散射，並配合外部之光偵測器量取光強度值之變化，即可進行粒子計數之檢測。本發明之晶片並整合微流管道，使其具有邊鞘流(sheath flow)之功能，藉此可將流體聚焦並針對不同細胞進行分類。本發明可應用於各種微粒子如：細胞血球等之計數、測速、分類以及各種生醫螢光分析等測量。 | |
| 六、英文發明摘要： | |
| 七、指定代表圖： | |
| （一）本案指定代表圖為： | |
| （二）本代表圖之元件符號簡單說明：
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| 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： | |
| 九、發明說明： | |
| 【發明之技術領域】 本發明係提供一種晶片式微流體粒子計數／分類及分析之裝置及其製造方法，係以快速且低成本的製程整合光纖結構及微流管道於晶片上，用於微粒子如：細胞、血球等之計數／分類及分析。 【發明背景】 近年來，由於微機電製程技術之發展，使得許多原本龐大之元件得以微小化，人類也逐漸可以藉由微小化之設備，從事之前所無法進行之實驗，例如細胞之操控以及快速蛋白質或DNA之分離…等。在眾多微機電研究領域中，將元件應用於生醫檢測尤其受到重視。藉由微機電製程技術所生產之微流體生醫檢測晶片，其具有高檢測效能、低樣品消耗量、低耗能、體積小以及成本低等優點，尤其以整合微流體系統及檢測機構於同一晶片上之設計，最具發展潛力以及市場價值，因此，除了具有微型化之優勢外，更免除了複雜及昂貴之檢測設備，使得單一晶片便具有完整之檢測功能。 利用流體細胞計數器(flow cytometer)進行細胞之計數(counting)以及分類(sorting)已廣泛被應用於生醫檢測上，其結果亦為臨床診斷重要依據之一。傳統之細胞計數器如圖一所示，係將樣本由中央管道注入，利用兩側注入之邊鞘流(sheath flow)，以流體聚焦(hydrodynamic focusing)之原理，將中央樣品流縮減至單一細胞之寬度，再令樣品流經電極或光學等檢測機構進行計數。 將檢測機構整合於晶片中乃是生物晶片發展之趨勢，但對於體積僅有數微米之細胞而言，欲製造可以解析單一細胞流過之電極並不容易，因電極於管道垂直方向必須具有數十微米之高度，傳統半導體製程並無法達成；利用微電鑄方式製造電極則有結構設計之困難，以及檢測空間解析度不佳等問題。 電極法之典型設計為採用一對平行電極板進行量測，但無論其是利用電容或是電阻量測方式，均不易在數十微米寬的流道中偵測細胞流動時所造成之電性微小改變量，且此設計中，電極之佈置以及其絕緣等問題將使製程變得甚為複雜。 光學法亦為一常用之方式，但傳統光學檢測必須將樣本進行螢光染色，或以一微細之光纖將光線導入樣品流中，再利用細胞對光線之散射，在外部對散射光進行量測。然而，此二種方法均有其缺點：螢光染色法之雖可獲得良好之計測結果，解析度亦高，但染色程序複雜且可能傷害細胞，使其失去原有性質；至於光纖法，雖不需以螢光物質標定細胞，但光纖與晶片之對位與連接為一大問題，且10至20微米內徑(core)之單模態(single mode)光纖價格昂貴，並不適合商業化之量產。 【發明概述】 有鑑於微流體細胞計數之傳統技術有其製程上的缺陷和弊端，本發明之目的係提供一種晶片式微流體粒子計數／分類及分析裝置及其製造方法。 本發明之主要目的係提供一種晶片式微流體粒子計數／分類裝置，至少包含：一幫浦，係提供流體驅動之用；一晶片，係整合微管道及光纖結構於其上；一光源，係提供光至前述光纖結構；一光偵測單元；及一訊號處理單元，係處理前述光偵測單元產生之訊號。 前述幫浦係為注射幫浦(syringe pump)。 前述微管道主要包含：樣品流微管道及邊鞘流微管道。 前述光源可為各種發光單元，例如：雷射（如：綠光或紅光雷射）或各式LED發光二極體。 前述光偵測單元係包含：一光偵測器及一訊號放大器，前述之訊號放大器係將偵測到之光訊號放大之用。 前述訊號處理單元主要包含：一類比／數位訊號轉換器及一電腦。前述電腦係可控制前述幫浦之運作，並紀錄光偵測單元之訊號且加以分析。 本發明之另一目的，係提供一種整合光纖結構於晶片上之方法，至少包含下列步驟：提供晶片基材；蝕刻光纖通道於前述基材上；結合兩片具有相同光纖通道之晶片基材；填充材料於前述光纖通道中；及形成光纖結構。 前述之方法進一步可包含：於蝕刻後之光纖通道表面，先塗佈一層折射係數較基材低之物質，例如：低折射係數之有機物質，以增加基材與填充材料介面間之折射係數差，以及可使通道內之表面平坦化。 前述之晶片基材例如：玻璃。 前述之填充材料係指折射係數高於基材折射係數之材料均可，例如：高分子材料、有機溶液…等。 透過本發明之整合光纖結構於晶片上之方法，並配合習知晶片上微管道之製造方法，同時將微管道與光纖結構整合於晶片上，可應用於微流體中粒子之計數／分類或樣品分析之領域上。 利用本發明上述之整合光纖結構及微管道於晶片上之製造方法，係可製造各種實施態樣之晶片。 本發明之第一實施例之晶片，其至少包含：至少一個樣品微管道，係作為樣品導流之用；至少一組（兩個）邊鞘流微管道，係作為導入邊鞘流流體之用；及至少一對光纖結構，作為光線傳輸之用。前述一對光纖結構係指兩個相互對位之光纖結構。 本發明之第二實施例之晶片係為多流道平行檢測晶片，係可同時進行至少兩種以上之微流體中粒子之計數，此晶片至少包含：至少兩個之樣品流微管道，係作為樣品導入之用；至少三個之邊鞘流微管道，係作為導入邊鞘流流體之用；至少兩個之出口微管道，係作為樣品導出之用；及至少三對之光纖結構，作為光線傳輸之用。 藉由製成多對光纖結構以形成多條光束線，分別交會於各微管道中不同之位置，利用兩條光束線進行"AND"邏輯運算以偵測在該微管道中樣品流中通過粒子之數目。利用雙重光束線進行邏輯運算，可同時進行多流道樣品流（例如：細胞流）之平行檢測。 本發明之第三實施例之晶片，係可同時執行微流體中微粒子之計數、分類及測速，此晶片至少包含：至少一個樣品流微管道，係作為樣品導入之用；至少兩組邊鞘流微管道，係作為導入邊鞘流流體之用；至少一個之出口微管道，係作為樣品導出之用；及至少兩對光纖結構，作為光線傳輸之用。 前述至少兩組邊鞘流微管道，其中一組係作為樣品流聚焦之用，另一組係將樣品流中不同粒子運送至不同之微管道中；前述之之兩組邊鞘流微管道係以前後排列方式配置於晶片上。 前述至少兩對之光纖結構係前後排列，作為粒子計數及流體測速之用。 本發明之第三實施例係藉由兩道平行光束線進行粒子流速量測，藉由樣品流中粒子通過兩道光束線之時間差，計算出粒子在流體中之流速，並透過電腦自動分析參數後控制第二組邊鞘流之幫浦推力，以改變第二組邊鞘流體之流速，並將樣品流中粒子依其大小或數量分別運送至不同之出口微管道中，進行各種所需之生醫檢測。 本發明之第四實施例之晶片，係提供一種應用於螢光偵測之分析晶片，至少包含：至少一樣品流微管道，係為樣品導流之用；及至少一個光纖結構，係作為光線傳輸之用。 前述之第四實施例之晶片之應用，其特徵係將光纖結構整合於晶片上。將具有螢光標定之樣品導入前述微管道中，利用外加之螢光激發光源將樣品中之螢光染料激發，並透過前述光纖結構將樣品之螢光放射傳出而被偵測。 本發明係以光學法作為微流體粒子（例如：細胞、血球或各式微小粒子….等）計數器之檢測機構，主要係將光纖結構整合於晶片中，解決光纖結構與晶片間之對位與連接之問題。前述光纖結構體乃由標準之光刻顯影程序所定義，因此可以輕易製作出極微細之光纖結構，並配合以邊鞘流之水流對焦系統，完成一製程簡單、不需螢光標定、不需光學對準之光纖檢測機構整合之微流體粒子計數器，且由於光纖結構內外層之折射係數相差極大，因此可以廉價之二極體作為檢測光源，大幅降低檢測設備之費用。此種微流體粒子計數器並可執行在眾多粒子中偵測特定粒子之功能，進而分辨其大小，並配合後端之分類(sorting)機構，可快速檢測並收集特定粒子，乃生物醫學晶片中非常重要之樣品前處理裝置。 主要元件符號說明 1、171、172、173．．．樣品流微管道 2、18．．．邊鞘流微管道 3．．．晶片基材 4．．．光纖結構 6．．．粒子 7．．．光偵測單元 8．．．幫浦 9．．．光源 10．．．晶片 11．．．訊號處理單元 12．．．類比／數位訊號轉換器 13．．．電腦 14．．．中間層 15．．．樣品進樣孔 16、16’．．．邊鞘流孔洞 17．．．出口孔洞 19．．．出口微管道 20、20’．．．晶片 21．．．螢光激發光源 30．．．晶片 31．．．光阻層 32．．．光罩 41．．．光纖通道 70．．．光偵測器 71．．．訊號放大器 100．．．晶片式微流體粒子計數／分類及分析之裝置 200．．．流體集中機構 300．．．光纖計數機構 a、b、c、d．．．光束線 【發明之詳細說明】 本發明係有關晶片式微流體粒子計數／分類及分析之裝置100及其製造方法，其諸多優點與特徵將從下述詳細說明並配合圖式得到進一步的瞭解。 本發明之晶片式微流體粒子計數／分類及分析裝置100主要由兩大部分所組成：第一部份係為樣品流進樣及流體集中機構200，如圖二所示；第二部分係為光纖計數機構300，其操作原理如圖三所示。 首先參考圖二(A)，係本發明之樣品流進樣及流體集中機構示意圖。此流體集中機構200至少包含：至少一個樣品流微管道1，係作為樣品導入之用；及至少一組（兩個）邊鞘流微管道2，其係分別位於前述樣品流微管道1之兩側，係作為邊鞘流體導入之用。此流體集中機構係利用兩側邊鞘流將中央樣品流縮減至單一粒子（如：細胞）之寬度，如此，樣品流中之粒子便可依需排列流動前進。請進一步參看圖二(B)及圖二(C)，其中圖二(B)係圖二(A)機構之影像圖，圖二(C)係利用圖二(B)之機構，以染料測試水流集中效果之影像圖。由圖二(C)之測試結果顯示，染料經邊鞘流聚焦後寬度可縮減至3μm。將樣品流經邊鞘流聚焦後即可進入第二部分之光纖計數機構300，此機構將透過圖三作詳細之介紹。 接下來參考圖三，圖三(A)、(B)係分別顯示本發明利用司乃耳定律(Snell’s law)將光纖結構整合於晶片之結構之上視圖及側視圖。本發明係採用價格低廉之晶片基材3（例如：玻璃），並利用濕式蝕刻法在前述基材3上蝕刻出樣品流之微管道1以及光纖結構4之通道，利用折射係數約為1.5之玻璃作為晶片基材3之材料，並在通道中填入折射係數大於1.5之材料，如：折射係數為1.8之SU-8負型光阻，如此即可形成光纖結構4。當光線於前述填充材料內行進時，由於外圍包覆折射係數較小之玻璃材質，若光線之入射角大於臨界角，根據司乃耳定律(Snell’slaw)，光線將全反射回高折射係數之介質中，例如：當填充材料為SU-8負型光阻且光線與介面間之掠角小於33.5。時，光線將會被全反射至高折射係數之SU-8負型光阻中。利用光線在填充材料中行進時因全反射而不至損失能量之原理，設計適當的光纖路徑，並利用標準之光刻程序製造光纖結構4之通道，再填充高折射係數之材料後形成光纖結構4，便能將入射光傳導至樣品流微管道1，藉由樣品流中粒子6（例如：細胞、血球或各式微小粒子）對入射光之吸收或散射程度不同，導致出口端光強度改變，並藉由一外接之光偵測單元7收集出口端之光訊號，便可即時偵測細胞之經過並計算其數目。 如前述，本發明之晶片式微流體粒子計數／分類及分析裝置100，主要係結合前述樣品流進樣及流體集中機構200及光纖計數機構300兩大部分，並配合其他偵測及訊號運算單元所組成。圖四係顯示本發明之晶片式微流體粒子計數／分類及分析裝置100之示意圖，該裝置至少包含：一幫浦8，係提供流體驅動之用；一晶片10，係整合微管道及光纖結構4於其上；一光源9，係提供光至前述光纖結構4；一光偵測單元7；及一訊號處理單元11，係處理前述光偵測單元7產生之訊號。 本發明之裝置100係透過前述幫浦8將樣品流及邊鞘流分別導入晶片10上之樣品流微管道1及邊鞘流微管道2中，藉由控制兩側邊鞘流體及樣品流之流速將樣品流聚焦至一特定之寬度，例如：一個細胞之寬度，之後流經光纖結構4；藉由前述之光源9發射光線，前述光線從晶片10中之光纖結構4之入口端進入並通過樣品流，此時，樣品流中之粒子6對光線之吸收或散射後造成光強度變化，前述光線經由另一端之光纖結構4之出口端輸出，並由光偵測單元7偵測光線強度之變化，並將前述光訊號傳至訊號處理單元11進行分析以及計數之動作。 前述幫浦8係為注射幫浦(syringe pump)。 前述微管道主要包含：樣品流微管道2及邊鞘流微管道3。 前述光源9可為各種發光單元，例如：雷射（如：綠光或紅光雷射）或各式LED發光二極體。 前述光偵測單元7係包含：一光偵測器70及一訊號放大器71。前述之訊號放大器71係將偵測到之光訊號放大之用，並可增加偵測之靈敏度。 前述訊號處理單元11主要包含：一類比／數位訊號轉換器12及一電腦13。前述電腦13係可控制前述幫浦8輸出之樣品流及邊鞘流體之流速大小，並記錄光偵測單元7之訊號且加以分析。 本發明之晶片10上光纖結構4之製造方法將藉由圖五及圖六作詳細之說明。 圖五係顯示本發明之光纖結構製造方法之方塊圖，主要至少包含下列步驟：提供晶片基材3；蝕刻光纖通道41於前述基材3上；接合兩片具有前述相同光纖通道41之基材3；填充材料於前述光纖通道中；及形成光纖結構4。 前述之方法進一步可包含：於蝕刻後之光纖通道表面，先塗佈一層折射係數較基材3低之物質，例如：低折射係數之有機物質，以增加基材3與填充材料介面間之折射係射差，以及可使通道內之表面平坦化。 前述之晶片基材3係為玻璃或高分子材料，例如：壓克力(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或聚二甲矽氧烷(PDMS)。 前述之填充材料係指折射係數高於晶片基材3之折射係數之材料均可，例如：高分子材料、有機溶液…等。前述之填充材料係為SU-8光阻。 接著以圖六中之(A)至(G)各製程，詳細說明本發明之光纖結構之製程如下：本發明之製造方法主要係包含下列步驟：如圖六(A)所示，首先提供一晶片基材3，於其上塗佈一光阻層31（例如：AZ4620光阻），並利用一設計之光罩32進行光刻(Lithography)之步驟；之後，如圖六(B)所示，進行光阻顯影(PR developing)之步驟；接下來如圖六(C)所示，進行玻璃蝕刻(Glass etching)之步驟，將晶片基板3蝕刻預定大小之光纖通道41（例如：寬70μm、深20μm)；之後，如圖六(D)所示，進行光阻剝除(PRstripping)步驟，將殘餘之光阻清除；接下來，如圖六(E)所示，將兩片同樣經由前述圖六(A)至(D)之步驟製成之具有相同光纖通道41之晶片基材3對位並接合；為了使光纖通道41內之表面平坦化而增加光線傳輸效率、減少因表面不平整造成之光散射效應，接下來可進行中間層塗佈(Intermediate layer coating)之步驟，將折射率較晶片基材3低之物質塗佈於光纖通道41之表面形成中間層14，例如：有機系列之旋轉塗佈玻璃(spinonglass，sog)，如圖六(F)所示；最後，利用真空吸引方式填充高折射係數之材料於前述光纖通道41中，形成本發明之光纖結構4，如圖六(G)所示。 利用本發明上述之光纖結構之製造方法並結合習知之晶片上微管道之製造方法，係可製成整合光纖結構4及微管道之各種實施態樣之晶片，將由下述各實施例加以詳細介紹。 第一實施例 如圖七所示，係顯示本發明之第一實施例之晶片，其包含：一個樣品流微管道1，係作為樣品導流之用；一組（兩個）邊鞘流微管道2，係作為導入邊鞘流流體之用；及一對光纖結構4，作為光線傳輸之用。 將上述第一實施例之晶片配合圖四之裝置（如：幫浦8、光源9、光偵測單元7及訊號處理單元11）即可進行微流體中粒子之計數。首先，將樣品流及兩側之邊鞘流體分別從晶片10之樣品進樣孔15及邊鞘流孔洞16導入，藉由電腦13控制幫浦8運送之樣品流及兩側邊鞘流之流速將樣品流聚焦至一個粒子之寬度，如：一個細胞之寬度，之後粒子依序流經光纖結構4後從出口孔洞17導出。藉由一外接光源9發射光線，前述光線從晶片10中之光纖結構4之入口端進入並通過樣品流，此時，樣品流中之粒子6對光線之吸收或散射後造成光強度變化，前述光線經由另一端之光纖結構4之出口端輸出，並由光偵測單元7偵測光線強度之變化，並將前述光訊號傳至訊號處理單元11進行分析以及計數之動作。 第二實施例 如圖八所示，本發明之第二實施例之晶片係為多流道平行檢測晶片，係可同時進行至少兩種以上之微流體中粒子之計數，此晶片包含：三個之樣品流微管道171、172及173，係作為樣品導入之用；三個之邊鞘流微管道18，係作為導入邊鞘流流體之用；九個出口微管道19，係作為樣品導出之用；及四對光纖結構（圖未顯示），作為光線傳輸之用。 藉由製程多對光纖結構形成多條光束線（例如：光束線a、b、c、d）分別交會於各微管道中不同之位置，利用不同的兩條光束線進行"AND"邏輯運算以偵測在該微管道中樣品流中通過粒子之數目。利用雙重光束線進行邏輯運算，可同時進行多流道樣品流（例如：細胞流）之平行檢測。例如：如圖八所示，光束線a與光束線b交會於微管道171之樣品流上，利用該兩組光束線a、b進行"AND"邏輯運算，當光束線a與b同時偵測到粒子通過時，則表示該樣品流中有粒子流過，因此該樣品流之計數器便增加數目。同理，當光束線a與光束線C同時偵測到粒子經過時，則表示微管道172上之樣品流有粒子通過，以此類推則可同時進行多流道平行檢測之功能。 第三實施例 如圖九(A)所示，本發明之第三實施例之晶片20，係可同時執行微流體中微粒子之計數、分類及測速，此晶片20包含：一個樣品流微管道1，係作為樣品導入之用；兩組邊鞘流微管道2、2’，係作為導入邊鞘流流體之用；七個出口微管道19，係作為樣品導出之用；及兩對光纖結構4，作為光線傳輸之用。 前述兩組邊鞘流微管道2、2’，其中第一組（即邊鞘流微管道2）係作為樣品流聚焦之用，另一組（即邊鞘流微管道2’）係將樣品流中不同粒子運送至不同之出口微管道19中；前述之兩組邊鞘流微管道2、2’係以前後排列方式配置於晶片20上。 前述至少兩對之光纖結構4係互相平行排列，作為粒子計數及流體測速之用。 圖九(B)本發明之第三實施例之另一晶片20’之影像圖，此晶片20’相較於圖九(A)之差異係具有三個出口微管道19。首先，將樣品流及兩側之邊鞘流體分別從晶片20’之樣品進樣孔15及第一組邊鞘流孔洞16導入，並將樣品流聚焦至一個粒子之寬度後流經光纖結構4，藉由兩對光纖結構4產生之兩道平行光束線通過樣品流中粒子之時間差，計算出粒子在流體中之流速，並透過電腦自動分析參數後控制第二組邊鞘流（邊鞘流微管道2’）之幫浦推力，以改變第二組邊鞘流體之流速，利用水流切換之方式將樣品流中粒子依其大小或數量分別運送至不同之樣品出口微管道19中，並從出口孔洞17送出樣品流中之粒子進行各種所需之生醫檢測。 第四實施例 如圖十所示，本發明之第四實施例之晶片30，係提供一種應用於螢光偵測之分析晶片30，包含：一樣品流微管道1，係為樣品導流之用；及一個光纖結構4，係作為光線傳輸之用。 本發明第四實施例之晶片30，其特徵係將光纖結構4整合於晶片30上。將具有螢光標定之樣品導入前述微管道1中，利用外加之螢光激發光源21將樣品中之螢光染料激發，並透過前述光纖結構4將樣品之螢光放射傳出，經由光偵測單元7進行偵測。此一晶片之應用可整合毛細管電泳分析，或細胞極化破壞後細胞內物質之分析及DNA之檢測。 以上所舉之本發明之實施例只要不脫離本發明之要旨，可進行種種微流體管道及光纖結構數量及設計之變更，其保護範圍由以下之申請專利範圍所界定。 【發明之功效】 本發明係提供一種晶片式微粒子計數／分類及分析裝置及其製造方法，其優點如下：一、本發明係可快速、簡單、可靠地製作一光纖整合微型粒子（例如：細胞、血球）及生物檢測分析晶片。此製程不需使用任何昂貴之真空鍍膜或電漿蝕刻設備，僅需標準光纖顯影程序以及化學濕式蝕刻步驟，輔以高可靠度之熔接接合技術則完成本發明之前述各種態樣之晶片。二、本發明係將光纖結構整合於晶片中，因此操作時不需任何之光學對位機構，免除體積龐大且昂貴之光學設備，並以廉價之光源（例如：發光二極體或半導體雷射）作為檢測光源，配合微小化之光偵測單元可將整個檢測裝置體積大幅縮小，並製作成可攜式檢測設備。三、本發明之裝置可與電腦整合檢測系統，將量測訊號即時以電腦處理，進行即時計數之功能及資料之分析。綜上所述，本發明可被利用於生化分析、醫療偵測等各種分析領域以增進人類社會之福祉。 圖式簡單說明 圖一係習知典型之細胞計數器原理之示意圖。 圖二(A)係本發明之樣品流進樣及流體集中機構示意圖。 圖二(B)係圖二(A)之機構之影像圖。 圖二(C)係利用圖二(A)之機構測試水流集中效果之影像圖。 圖三係本發明之晶片上之光纖結構示意圖。 圖四係本發明之晶片式微流體粒子計數裝置示意圖。 圖五係本發明之光纖結構製造方法之方塊圖。 圖六係本發明之光纖結構製造方法之流程圖。 圖七係本發明之第一實施例之用於微流體粒子計數之晶片影像圖。 圖八係本發明之第二實施例之用於多流道平行檢測之晶片示意圖。 圖九(A)係本發明之第三實施例之晶片式微流體粒子計數／分類及測數之裝置示意圖。 圖九(B)係圖九(A)之晶片影像圖。 圖十係本發明之第四實施例之螢光分析晶片裝置之示意圖。
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| 十、申請專利範圍： | |
| 1.一種晶片式微流體粒子計數／分類裝置，至少包含：一幫浦，係提供流體驅動之用；一晶片，係整合微管道及光纖結構於其上；一光源，係提供光至前述光纖結構；一光偵測單元；及一訊號處理單元，係處理前述光偵測單元產生之訊號。 2.如申請專利範圍第1項所述之晶片式微流體粒子計數／分類裝置，其中前述之幫浦係為注射幫浦。 3.如申請專利範圍第1項所述之晶片式微流體粒子計數／分類裝置，其中前述之微管道，主要包含：樣品流微管道及邊鞘流微管道。 4.如申請專利範圍第1項所述之晶片式微流體粒子計數／分類裝置，其中前述光源可為雷射或發光二極體。 5.如申請專利範圍第1項所述之晶片式微流體粒子計數／分類裝置，其中前述光偵測單元係包含：一光偵測器及一訊號放大器，前述之訊號放大器係將偵測到之光訊號放大之用。 6.如申請專利範圍第1項所述之晶片式微流體粒子計數／分類裝置，其中前述訊號處理單元，主要包含：一類比／數位訊號轉換器及一電腦。 7.如申請專利範圍第6項所述之晶片式微流體粒子計數／分類裝置，其中前述電腦係可控制前述幫浦之運作。 8.一種整合光纖結構於晶片上之方法，至少包含下列步驟：提供晶片基材；蝕刻光纖通道於前述晶片基材上；結合兩片具有相同光纖通道之晶片基材；填充材料於前述光纖通道中；及形成光纖結構。 9.如申請專利範圍第8項所述之整合光纖結構於晶片上之方法，其中前述之方法進一步可包含：於蝕刻後之光纖通道表面，先塗佈一層折射係數較基材低之物質作為中間層。 10.如申請專利範圍第9項所述之整合光纖結構於晶片上之方法，其中前述之物質係為低折射係數之有機物質。 11.如申請專利範圍第8項所述之整合光纖結構於晶片上之方法，其中前述之晶片基材係為玻璃或高分子材料，前述之高分子材料係可為：壓克力(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或聚二甲矽氧烷(PDMS)。 12.如申請專利範圍第8項所述之整合光纖結構於晶片上之方法，其中前述之填充材料係指折射係數高於基材之折射係數之材料均可。 13.如申請專利範圍第12項所述之整合光纖結構於晶片上之方法，其中前述之填充材料係為高分子材料或有機溶液。 14.如申請專利範圍第12項所述之整合光纖結構於晶片上之方法，其中前述之填充材料係為SU-8光阻。 15.一種晶片，係可用於微流體粒子計數之用，其至少包含：至少一個樣品微管道，係作為樣品導流之用；至少一組(兩個)邊鞘流微管道，係作為導入邊鞘流流體之用；及至少一對光纖結構，作為光線傳輸之用。 16.一種晶片，係可用於多流道平行檢測微流體粒子計數之用，該晶片至少包含：至少兩個樣品流微管道，係作為樣品導入之用；至少三個邊鞘流微管道，係作為導入邊鞘流流體之用；至少兩個出口微管道，係作為樣品導出之用；及至少三對光纖結構，作為光線傳輸之用。 17.如申請專利範圍第16項所述之晶片，其係可同時進行至少兩種以上之微流體中粒子之計數。 18.一種晶片，至少包含：至少一個樣品流微管道，係作為樣品導入之用；至少兩組邊鞘流微管道，係作為導入邊鞘流流體之用；至少一個出口微管道，係作為樣品導出之用；及至少兩對光纖結構，作為光線傳輸之用。 19.如申請專利範圍第18項所述之晶片，係可同時執行微流體中微粒子之計數、分類及測速。 20.如申請專利範圍第18項所述之晶片，其中前述至少兩組邊鞘流微管道，其中一組係作為樣品流聚焦之用，另一組係將樣品流中不同粒子運送至不同之微管道中。 21.如申請專利範圍第18項所述之晶片，其中前述至少兩對之光纖結構係前後排列，作為粒子計數及流體測速之用。 22.一種晶片，至少包含：至少一個樣品流微管道，係為樣品導流之用；及至少一個光纖結構，係作為光線傳輸之用。 23.如申請專利範圍第22項所述之晶片，其中前述之晶片係可應用於光學偵測之分析晶片。 24.如申請專利範圍第23項所述之晶片，其中前述之光學偵測係為螢光偵測。 25.如申請專利範圍第15項、第16項或第19項所述之晶片，其中前述之粒子係可為細胞、血球或各式微小粒子。 26.如申請專利範圍第15項、第16項或第18項所述之晶片，其中前述之晶片係由玻璃或高分子材料所製成。 27.如申請專利範圍第26項所述之晶片，其中前述之高分子材料係可為：壓克力(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或聚二甲矽氧烷(PDMS)。 |
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| 十一、圖式： | |
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