[发明专利]利用分流结构进行生化检测的装置及其运作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速检测的实验装置，特别涉及一种针对程序中需要多次注入相同试剂以及注入多种试剂的实验装置。

背景技术

生化检测，特别是酵素连结免疫分析法(enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA)为一常见的快速检测方法，因ELISA具有高专一性、快速、灵敏、检验成本低及可同时进行大量样本检测等优点，因此具有广泛的实际应用价值。ELISA的原理为抗原及抗体间特异性键结，可用以检测及初步定量特定的抗原或抗体。

以三明治酵素连结免疫分析法(sandwich ELISA)为例，实验中需要陆续加入捕捉抗体(capture antibody)、抗原(antigen)、连结上酵素的侦测抗体(detection antibody labeled with HRP)、及呈色液。每一步骤又需要一段孵育反应时间(incubation time)以及清洗(wash)程序。因此，整个酵素连结免疫吸附法需要一段相当长的运行时间(数小时至数天)及繁复的执行程序。现有的执行方式大多使用96孔微滴定盘(microtiter plate)来进行，但此种方法操作上必须手动地多次注入样品与试剂于多个反应槽中，操作十分耗费人力与时间。

为了改善以上问题，在2001年，Lee等人提出在微流体光盘平台上进行ELISA，称″CD_ELISA″。此系统利用转速控制使试剂可以照着检测流程依序释放，检测人员只需预先将试剂注入各储存槽，便可自动化执行试剂依序释放以及混合反应，完成ELISA程序。

其原理如下：将一微流体光盘刻划多组微流道，并在其微流道上设计至少两个储存槽，于储存槽下方设置微流阀。当微流体光盘于低转速旋转时，液体在储存槽通往微流阀的入口处会形成一液气表面，此时液体的内部有来自离心作用下所形成的液体压力，而在液气表面上会因表面张力产生一阻止液体前进的毛细压力，当液体压力低于毛细压力时，液体会保留在储存槽中，当转速提高时，液体压力跟着增加，当其大于毛细压力时，液体会突破微流阀，使得储存槽中的液体被释放出来。

如此设计简化了检测流程，加上在此系统中试剂体积需求量小且反应的表面积大，可加速反应进行，使整体的检测时间缩短至1～2小时即可完成。

然而，在执行CD_ELISA时，仍有部分问题需要克服。假设程序中需要加入五种试剂，每一程序则需要有五个微流阀，由文献中得知，液体突破微流阀所需的转速(突破转速)由外而内依序为327、546、968、1180、1506每分钟转速(RPM)。(因受到形状限制，无法提高突破转速以拉大间隙)。看似可以依照控制转速达到依序释放试剂的效果，但在实际检测中，突破转速并非一个定值，其值落在突破转速平均值的正负20％范围之内，此时会影响依序释放试剂的正确性。当各微流阀的突破转速差距不够大，会形成突破转速范围重迭的情况，可能会使得在相同转速下有至少两个微流阀同时被突破，导致原有检测程序的改变，造成测试失败。

有鉴于此，在2009年Cho等人提出以蜡阀取代微流阀作为阻挡液体释放的装置。以低熔点的蜡阻挡阀门，使液体于储存槽中无法突破蜡阀前进。当需要释放液体时，再依序用雷射光溶解蜡使阀门开启，达到依序释放的目的。如此即可正确的控制何时要让液体突破阀门，避免释放顺序错误的情形。但此方法会造成盘片制作困难度提高，同时因为使蜡阀溶解也需要精密仪器控制，提高了整个测试的制作成本。

纵使不计成本透过蜡阀的应用解决微流阀突破转速不稳定的问题，在检测过程中，大量的液体注入程序仍会造成CD_ELISA使用上的困难。假设在一微流体光盘上有12组微流道，每组微流道中含有5个储存槽，此系统在检测前光是注入试剂便需注入60次，需要耗费大量的人力与时间，还会产生试剂挥发的问题。加上未来在产品的考虑下，必定会以摊提光盘制造时的固定成本为前提，在微流体光盘上放置更多组微流道以达到经济效益。若在1片微流体光盘上放置96组微流道，每组微流道中含有5个储存槽，那么一组微流道就需注入5次试剂，整个系统要运作总共就需注入480次试剂。如此不仅耗费时间与人力，更可能使得人为疏忽产生的误差大幅提升。