多樣品微流體介電泳分離裝置的製作方法

2023-04-30 05:56:56 1

專利名稱：多樣品微流體介電泳分離裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種多樣品微流體介電泳分離裝置，尤指一種應用於結合介電泳(Dielectrophoresis，DEP)與微流體(Microfluidic)兩種領域技術的多樣品微流體介電泳分離裝置。
(2)背景技術請參閱圖1，其是一常用的微流細胞儀裝置示意圖，本裝置將傳統的流式細胞儀1(Flow Cytometer)微小化，使用電壓控制式流體聚焦(Electrokinetic-focusing)及尾端多微管道11收集，採用內嵌式光纖(Buried Optical Fiber)，利用雷射分辨細胞12的種類，將所想要的細胞12以電壓控制式分配至尾端其中之一的微管道11中。優點是收集的純度較好，但是篩選速度依雷射辨識每一個細胞及電壓切換的速度而定，無法一次大量篩選。
請參閱圖2，其是一常用分離儀(Field Flow Fractionation)裝置示意圖，其中分離儀2利用介電泳(Dielectrophoresis，DEP)力、重力將不同的細胞平衡在電極上不同的高度，隨著流體在不同的高度有不同的流速，利用這三種作用力來達到篩選的功能，優點是可操作的參數多(介電泳力、重力、流速)，能同時篩選多個細胞，但是在兩種以上的粒子篩選時，不同細胞收集和篩選的純度控制會變的困難。
請參閱圖3，其是一常用移動介電泳(Traveling DEP)裝置示意圖，其中移動介電泳裝置3利用多個不同相位的電場訊號來達到搬運粒子31(Particle)的功能，特點是不用流體的驅動，不過在兩種以上的粒子31篩選時會有篩選純度的問題，同時也缺乏收集的裝置。
請參閱圖4，其是一常用正介電泳(Positive DEP)裝置示意圖，其中正介電泳裝置4將想要篩選的細胞12(Cell)吸引到電極42(Electrode)上，其他不想要的物質隨流體衝走，之後再將想要篩選的細胞12從電極42釋放加以收集，優點是收集到的細胞12純度較高，不過這樣的機制不能同時篩選多種不同的細胞12。
(3)發明內容本發明的目的在於提供一種多樣品微流體介電泳分離裝置，用來分離不同介電性質及大小的多種微粒以及收集篩選後的該等微粒，其包括一主流道、至少一子流道以及至少一電極組；該主流道提供該等微粒流動於其中；該子流道由設置於該主流道管壁上的一輸入管及一輸出管所構成，該輸入管及該輸出管與該主流道連通，用來提供分離及篩選該等微粒之一流動軌跡；該電極組藉由該電極組產生一介電泳力，驅使該主流道中一第一流體中一特定微粒被導引至該電極組所對應的該子流道。
依據本發明的目的，包含該等微粒之該第一流體自該主流道之該輸入口流入並自該輸出口流出。
依據本發明的目的，該流動軌跡由該子流道的該輸入管注入一第二流體，流經該主流管並流回該子流道的該輸出管所形成。
依據本發明的目的，該主流道及該子流道分別獨立，利用一主流道驅動幫浦與一子流道驅動幫浦分別與該主流道及該子流道相連接，藉以控制該主流道中的該第一流體的一第一流速該及該子流道中的該第二流體的一第二流速。
依據本發明的目的，該流動軌跡在該主流道中的該第二流體與該主流道中的該第一流體因一層流效應而不會互相混合。
依據本發明的目的，該電極組是調整至少選自一振幅、一頻率及一相位其中的一交流電參數，產生針對該特定微粒的該介電泳力。
依據本發明的目的，該介電泳力是驅使在該主流道中流動的該特定粒子，通過該主流道及該流動軌跡的一交界區域，並進入該流動軌跡，最終由該子流道的該輸出管流出。
本發明的功效與目的，可藉由下列實施例與圖示進行詳細的說明。
(4)


圖1是一常用微流細胞儀裝置的示意圖；圖2是一常用儀裝置的示意圖3是一常用移動介電泳裝置的示意圖；圖4是一常用正介電泳裝置的示意圖；圖5是本發明實施例的一多樣品微流體介電泳分離裝置的示意圖；圖6是本發明實施例的一未施加介電泳力的多樣品微流體介電泳分離裝置的示意圖；以及圖7是本發明實施例的一施加介電泳力的多樣品微流體介電泳分離裝置的示意圖。
(5)具體實施方式
請參閱圖5，是本發明實施例的一多樣品微流體介電泳分離裝置的示意圖。本發明的多樣品微流體介電泳分離裝置5的工作原理可利用圖5作說明，該裝置是由一個主流道51及兩個子流道52(子流道可為多個，不局限於本例中的兩個)，子流道52由一個輸入管521及一個輸出管522所構成。由子流道52的輸入管521注入的流體流到主流道51，由於因為層流效應所以不會與主流道51中的流體相混合，並從輸出管522流出，形成U形的流動軌跡(未顯示)，主流道中載乘著不同介電性質或不同大小的粒子31，在流經篩選區時，特定電源頻率所產生的介電泳力會對特定介電性質的粒子31產生作用，使特定的粒子31藉由介電泳力從主流道51穿過主流道51與U形的流動軌跡交界面進入到U形的流動軌跡區域(未顯示)，然後經由子流道52的輸出管522流出。未能作用流出的粒子31，只有順著主流道51繼續往前流動，直到下一個篩選區，遇到適合的介電泳力作用，才有機會從主流道51流到第二個U形流動軌跡(未顯示)，然後被篩選出來。
利用這個原理，每一個U形的流動軌跡配合適當的介電泳力可篩選一種特定的細胞，重複這個機制可達到多個細胞的篩選及收集。因為層流效應，所以主流道的流動軌跡不會與子流道的流動軌跡相混合，因此除非受到合適的介電泳力，否則細胞並不容易從主流道51流到U形的流動軌跡。因此本裝置在篩選上，不同的粒子不致混合，在篩選上易得到較佳的純度，並且收集方式亦相形容易。
為求實際證驗以上工作原理，請參考圖6，其是本發明實施例的一未施加介電泳力的多樣品微流體介電泳分離裝置的示意圖。本實驗使用一個多樣品微流體介電泳分離裝置5，其具有一個主流道51及兩個子流道52(僅顯示一個子流道)，子流道由一個輸入管521及一個輸出管522構成，為使本實驗方便觀察，可使用透明的去離子水(DI water)注入主流道的輸入口511，另將染成黃色的去離子水(DI water)注入子流道，在電極未接通無介電泳力產生時，此染黃色的去離子水從子流道52的輸入管521經由主流道51流到輸出管522，形成一明顯清晰的U形流動軌跡54(與主流道交界處以虛線表示)，此時主流道51除該U形流動軌跡54流經部份外，仍保持透明的去離子水流動於其中。然後在主流道51的去離子水中加入10μm的乳膠微粒55(Latex Bead)，再利用針筒式幫浦(未顯示)以每分鐘4μ？的注入速度推動去離子水，此時觀察主流道51的乳膠微粒55與黃色U形流動軌跡54中的乳膠微粒55是不會互相混合，且會依循各自的流動軌跡流動。
請參考圖7，其是本發明實施例的一施加介電泳力的多樣品微流體介電泳分離裝置的示意圖。承續前述圖6的作動，接下來將200kHz，20Vpp的交流電源56施加在電極42上以產生介電泳力，由於電極42是跨越主流道51與黃色U形流動軌跡54，造成主流道51的乳膠微粒55可透過介電泳力穿越主流道51與黃色U形流動軌跡54的交界進入黃色U形流動軌跡54內，然後順著黃色U形流動軌跡54由子流道52的輸出管522流出而收集。
綜上所述，本發明是利用在微小尺寸的管道中的流體具有″層流″的特性，使管道中不同流動軌跡的液體不易混合，經由微流管道的設計，可產生篩選及收集的效益，同時經由結合介電泳力及微流體兩方面領域的技術，得以實現可同時達到良好篩選純度、收集容易、大量篩選以及同時多粒子篩選功能的構造簡易的多樣品微流體介電泳分離裝置。
雖然本發明已參照當前的具體實施例來描述，但是本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明，在沒有脫離本發明精神的情況下還可作出各種等效的變化或替換，因此，只要在本發明的實質精神範圍內對上述實施例的變化、變型都將落在本申請的權利要求書的範圍內。
權利要求
1.一種多樣品微流體介電泳分離裝置，其特徵在於包括；一主流道，提供該等微粒流動於其中；至少一子流道，由設置於該主流道管壁上的一輸入管及一輸出管所構成，該輸入管及該輸出管與該主流道連通，用來提供分離或篩選該等微粒之一流動軌跡；至少一電極組，藉由該電極組產生一介電泳力，驅使該主流道中一第一流體中一特定微粒被導引至該電極組所對應的該子流道。
2.如權利要求1所述的多樣品微流體介電泳分離裝置，其特徵在於包含該等微粒之該第一流體自該主流道之該輸入口流入，並自該輸出口流出。
3.如權利要求1所述的多樣品微流體介電泳分離裝置，其特徵在於該流動軌跡由該子流道的該輸入管注入一第二流體，流經該主流管並流回該子流道的該輸出管所形成。
4.如權利要求3所述的多樣品微流體介電泳分離裝置，其特徵在於該主流道及該子流道分別獨立驅動，利用一主流道驅動幫浦與一子流道驅動幫浦分別與該主流道及該子流道相連接，藉以控制該主流道中的該第一流體的一第一流速該及該子流道中的該第二流體的一第二流速。
5.如權利要求3所述的多樣品微流體介電泳分離裝置，其特徵在於該流動軌跡在該主流道中的該第二流體與該主流道中的該第一流體因一層流效應而不會互相混合。
6.如權利要求1所述的多樣品微流體介電泳分離裝置，其特徵在於該電極組是調整至少選自一振幅、一頻率及一相位其中的一交流電參數，產生針對該特定微粒的該介電泳力。
7.如權利要求1所述的多樣品微流體介電泳分離裝置，其特徵在於該介電泳力是驅使在該主流道中流動的該特定粒子，通過該主流道及該流動軌跡的一交界區域，並進入該流動軌跡，最終由該子流道的該輸出管流出。
全文摘要
本發明提供一種多樣品微流體介電泳分離裝置，用來分離不同介電性質及大小的多種微粒以及收集篩選後的該等微粒，其包括一主流道，至少一子流道以及至少一電極組。主流道提供需篩選的微粒流動於其中；子流道由設置於該主流道管壁上的一輸入管及一輸出管所構成，該輸入管及該輸出管與該主流道連通，用來提供分離及篩選該等微粒的一流動軌跡；電極組產生一介電泳力，驅使該主流道中一第一流體中一特定微粒被導引至該電極組所對應的該子流道。
文檔編號G01N27/447GK1990093SQ20061008458
公開日2007年7月4日 申請日期2006年6月2日 優先權日2005年12月30日
發明者劉正祥, 餘東銘 申請人:財團法人工業技術研究院