流体微粒分离装置的制作方法

专利名称：流体微粒分离装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种流体微粒分离装置，且特别涉及一种通过鉴别微粒大 小而控制筛选阀门变形以达到分类流体中微粒的流体微粒分离装置。
背景技术：
由于传统的流体微粒分类装置具有判断、分类与计数流体中微粒的设 计，可以分离悬浮于流体中的相异物质或颗粒。因此，这种具有分类、计 数的流体微粒分类装置，被广泛地应用于生物医学领域的血球分类与计数， 或液体的净化过程上。在传统的流体微粒分类装置上，其通常利用电场或磁场的设计，来引 导不同颗粒大小的微粒进入预定的收集槽中。然而，要根据微粒大小而相 应地精确控制电场或磁场大小就不容易，会有误差产生。再加上若有外在 电场或磁场存在，就更会产生分类不精确的问题。因此，仍需要开发新的 微粒分类及收集技术，以解决上述问题。发明内容有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种流体微粒分离装置。其可通 过鉴别微粒大小而控制筛选阀门变形以达到分类流体中微粒的目的。再者， 还可借助筛选阀门的设定位置，而达到判定微粒性质或尺寸的效果，或获 得过滤流体中杂质的前处理能力。根据本发明的目的，提出一种流体微粒分离装置，包括排序流道(sorting channel)、第一分类流道、第二分类流道、鉴别器(detector)、微处理器、第 一致动器(actuator)、第二致动器、第一筛选阀门及第二筛选阀门。排序流道 接收具有第 一微粒及第二微粒的第 一流体，并引导第 一微粒及第二微粒依 次通过。第一分类流道连通排序流道，用以引导第一微粒通过。第二分类 流道连通排序流道，用以引导第二微粒通过。鉴别器设置于排序流道处， 用以依次鉴别第一微粒及第二微粒的大小与数目，并由此依次输出第一鉴 别讯号及第二鉴别讯号。微处理器与鉴别器电连接，用以依次接收第一鉴 别讯号及第二鉴别讯号，并由此依次输出第一控制讯号及第二控制讯号。 第 一 筛选阀门以可变形的方式设置于第 一分类流道内，用以允许第 一微粒 通过第 一分类流道。笫二筛选阀门以可变形的方式设置于第二分类流道内， 用以允许第二微粒通过第二分类流道。第一致动器与微处理器电连接，用 以接收第一控制讯号，并由此控制第二筛选阀门变形，使第一微粒无法通 过第二分类流道。第二致动器与微处理器电连接，用以接收第二控制讯号， 并由此控制第 一 筛选阀门变形，使第二微粒无法通过第 一分类流道。为了使本发明的上述目的、特征和优点能更加明显易懂，下文特例举优选实施例，并结合附图详细说明如下


图1A~ 1D是本发明第一实施例的流体微粒分离装置的运作流程图。图2A是本发明的第一种筛选阀门的结构示意图。图2B是本发明的第二种筛选阀门的结构示意图。图2C是本发明的第三种筛选阀门的结构示意图。图3是本发明的导电高分子层的变形量与时间的对应图。图4A是本发明具有二个阀门部的筛选阀门的结构示意图。图4B是图4A的筛选阀门变形后的状态示意图。图5A是本发明的过滤流道及排序流道的示意图。图5B是图5A的过滤流道的左侧视图。图5C是图5A的过滤流道的俯视图。图6A是本发明第二实施例的流体微粒分离装置的示意图。图6B是本发明第二实施例的流体微粒分离装置的电路方块图。附图标记i兌明10、 60:流体微粒分离装置11、 61:排序流道12a、 12b、 62(l卜62(n):分类流道13、 63:鉴别器14、 64:微处理器
15a、 15b、 35、 65(l) 65(n)、 71(1)-71(n):致动器16a、 16b、 26、 36、 66(l)~66(n)、 68(l)~68(n):篩选阀门17a、 17b:微粒18a、 18b:流体19、 69:过滤流道19a:中间流道20a、 20b、 70(l卜70(n):收集槽 21、 23、 24:导电高分子层 22:电解质层 25:电解液26a、 26b、 36a、 36b:阀门部Cl、 C2:控制讯号Sl、 S2:鉴别讯号S3:微粒分布讯号VI、 V2、 V3:电压△ 1、 A2:变形量△tl、 At2:时间具体实施方式
第一实施例请同时参照图1A 1D,它们是本发明第一实施例的流体微粒分离装置 的运作流程图。如图1A所示，流体微粒分离装置IO至少包括过滤流道19、 排序流道ll、 二个分类流道12a及12b、鉴别器13、微处理器14、 二个致 动器15a及15b、 二个筛选阀门16a及16b和二个收集槽20a及20b。过滤 流道19接收并过滤流体18b,且输出另一流体18a，流体18a具有至少二种 微粒17a及17b。排序流道11的一端连通于过滤流道19，排序流道11用以 接收流体18b,并引导微粒17a及17b依次通过，以达到微粒依次逐粒排列 前进的目的。分类流道12a及12b的一端分别连通排序流道11的另一端， 且分类流道12a及12b的另 一端分别连通收集槽20a及20b。分类流道12a 及12b用以分别引导不同大小的微粒通过，进而收集所通过的微粒于收集 槽20a及20b中，以达到微粒分类及收集的目的。其中，流体18a及18b
可以是液体、气体或超临界流体。需要说明的是，排序流道11的进口端，即排序流道11及过滤流道19的连接端，可利用水力聚焦效应(fluid focus effect),使流体18a的微粒17a 及17b由过滤流道19依次进入排序流道11。也就是说，过滤流道19的基 本结构可由三条流道组成。流体18b由中间流道19a注入且经由过滤后输出 流体18a,上下两侧流道则注入边鞘流体(sheath fluid )。在适当控制过滤流 道19的各流道中流体的注入流速的情况下，上下两侧边鞘流体在中间流道 19a接近排序流道11的喷嘴口挤压流体18a，以形成水力聚焦效应。因此， 使流体18a的宽度变窄，且上下两侧边鞘流体流速越快，则流体18a集中效 果越好。在适当的两侧边鞘流体的流速及挤压下，可将流体18a缩减至单一 微粒尺寸的宽度，使流体18a的微粒17a及17b可以由过滤流道19依次进 入排序流道11，达到单颗微粒排序的效果。所以，水力聚焦效应是通过两 侧边鞘流体对中间流体的水力集中效果，并迫使中间流体的流出宽度缩减 至本发明所预期的大小。鉴别器13设置于排序流道11处，并在排序流道11内形成鉴别区域(虚 线范围内)，用以鉴别所通过微粒的颗粒大小与数目，以达到微粒大小及数 目鉴别的目的。当微粒通过鉴别器13的鉴别区域时，鉴别器13会因微粒 与流体的特性不同(例如导电或介电性质)，而产生4全测值瞬间改变，并由此 转换成鉴别讯号，因此可以得知有无待测微粒通过鉴别器13的鉴别区域。 并且，依据鉴别讯号的强弱与数目，亦可以分辨通过鉴别器13的鉴别区域 的微粒大小及个数，以作为后续分类的参考基准。微处理器14与鉴别器13 电连接，致动器15a及15b分别与微处理器14电连接。筛选阀门16a及16b 以可变形的方式分别设置于分类流道12a及12b内。微处理器14根据鉴别 器13的鉴别结果输出对应的控制讯号至致动器15a及15b中的至少一个， 以相应地控制筛选阀门16b及16a变形。此外，筛选阀门16a及16b的变形 用以分别决定分类流道12a及12b的管径大小。倘若筛选阀门16a及16b 以可体积膨胀或厚度增厚的方式分别设置于分类流道12a及12b内，当筛选阀门16a及16b的体积变大或厚度变厚时，则分类流道12a及12b的管径大 小将会变小。当篩选岡门16a及16b的体积或厚度不变或恢复原状时，则分 类流道12a及12b的管径大小将维持不变或恢复原状，进而允许可通过的微 粒进入收集槽20a及20b中。
如图IB所示，当微粒17a首先进入鉴别器13于排序流道11内的鉴别区域时，鉴别器13可通过电学、磁学或光学等方式鉴别微粒17a的颗粒大 小与数目，并由此输出鉴别讯号Sl。例如，鉴别器13可为库尔特粒度仪 (CounlterCounter),其通过电学方式鉴别微粒的颗粒大小与数目。在光学 鉴别技术上，可通过光照微粒的方式，根据微粒遮蔽光线的多寡或微粒对 于光线的散射程度，以决定微粒的大小。此外，鉴别器13具有计数器，用 以在鉴别器13检测出每一个微粒的大小后将数值加1。当鉴别器13检测完 所有微粒后，其计数器将会输出最后的微粒检测总数目。其中，鉴别讯号 Sl包含微粒17a的颗粒大小与数目的信息。微处理器14接收鉴别讯号Sl， 并由此输出控制讯号C1。致动器15a接收控制讯号Cl，并由此控制筛选阀 门16b变形，使微粒17a无法通过分类流道12b。其中，致动器15a以电讯 号或机械作用力的方式控制筛选阀门16b变形。在本实施例中，致动器15a 与篩选阀门16b电连接，且在接收控制讯号Cl后输出电压VI至筛选阀门 16b。筛选阀门16b接收电压VI而由此体积膨胀或增加厚度，进而缩小分 类流道12b的管径大小，使微粒17a因颗粒大小大于分类流道12b的管径大 小而无法通过分类流道12b。此时，由于筛选阀门16a的体积或厚度没有改 变，故分类流道12a的管径大小维持不变，且可以允许颗粒大小小于分类流 道12a管径大小的微粒17a通过分类流道12a而进入收集槽20a中。需要注 意的是，在微粒17a在鉴别器13的鉴别区域移动期间，鉴别器13将会继续 输出鉴别讯号Sl至微处理器14。而微处理器14将会继续输出控制讯号Cl 至致动器15a,且致动器15a将会继续输出电压VI至筛选阀门16b，使筛 选阀门16b的体积膨胀或厚度增加至微粒17a不能通过分类流道12b的程 度。如图1C所示，当微粒17a离开鉴别器13的鉴别区域，而微粒17b接 着进入鉴别器13的鉴别区域时，鉴别器13鉴别微粒17b的颗粒大小与数 目，并由此输出鉴别讯号S2。其中，鉴别讯号S2包含微粒17b的颗粒大小 与数目的信息。微处理器14接收鉴别讯号S2，并由此输出控制讯号C2。 致动器15b接收控制讯号C2,并由此控制筛选阀门16a变形，使微粒17b 无法通过分类流道12a。其中，致动器15b以电讯号或才几械作用力的方式控 制筛选阀门16a变形。在本实施例中，致动器15b与筛选阀门16a电连接， 且在接收控制讯号C2后输出电压V2至篩选阀门16a。筛选阀门16a接收 胀或增加厚度，进而缩小分类流道12a的管径大小， 使微粒17b因其颗粒大小大于分类流道12a的管径大小而无法通过分类流 道12a。此时，微粒17a已经离开鉴别器13的鉴别区域一段时间而预备进 入收集槽20a中，致动器15a将会停止继续输出电压VI给筛选阀门16b。 因此，筛选阀门16b的体积或厚度将会恢复为图1A所示的原状。由于筛选 阀门16b的体积或厚度恢复为原状，故分类流道12b的管径大小亦恢复为 原来大小，且可以允许颗粒大小小于分类流道12b的流道大小的微粒17b 通过分类流道12b而进入收集槽20b中。需要注意的是，在微粒17b于鉴 别器13的鉴别区域移动期间，鉴别器13将会继续输出鉴别讯号S2至微处 理器14。而孩i处理器14将会继续输出控制讯号C2至致动器15b，且致动 器15b将会继续输出电压V2至筛选阀门16a,使筛选阀门16a的体积膨胀 或厚度增加至微粒17b不能通过分类流道12a的程度。如图1D所示，当微粒17b离开鉴别器13的鉴别区域一段时间而预备 进入收集槽20b中，致动器15b将会停止继续输出电压V2给筛选阀门16a。 因此，筛选间门16a的体积或厚度将会恢复为图1A所示的原状。最后，微 粒17a及17b将被分别收集于收集槽20a及20b中。又，鉴别器13在鉴别 出微粒17a及微粒17b的大小后还输出微粒计数值2。至于筛选阀门16a及16b的结构设计，在此先以筛选阀门16a为例并

如下，但本实施例的技术并不局限于此。请参照图2A,其是本发 明第一种筛选阀门的结构示意图。如图2A所示，筛选阀门16a包括导电高 分子层21及电解质层22，导电高分子层21与电解质层22邻接设置。电压 V2施加于导电高分子层21与电解质层22上，使电解质层22的离子移动至 导电高分子层21中。因此，导电高分子层21的导电高分子将会与离子产 生共价键，使导电高分子层21的体积膨胀或厚度增加，反应式如下所示也就是说，上述导电高分子层21的变形原理，系其导电高分子在氧化 还原过程中，在原有导电高分子结构与外来离子的交互作用而产生共价键 的影响下，引起导电高分子层21的体积或厚度变化。在本实施例中，导电 高分子层21可以是电致变形高分子材料，例如是共轭导电高分子材料，其导电高分子
包含聚外匕咯(polypyrrole， PPy )、聚苯胺(pol—line, PAn )、聚砜(polysulfone )或聚乙炔(polyacetylene， PAc)。此外，电解质层21包含十二烷基苯磺酸 根离子、过氯酸根离子或苯磺酸根离子，且电解质层21可采用固态材料或流体。需要说明的是，本实施例的筛选阀门16a及16b虽以电致体积膨胀或 厚度增加的导电高分子材料举例说明，但本实施例的技术并不局限于此。 例如，筛选阀门16a及16b亦可选用弹性变形材料，致动器15a及15b即可 分别通过机械作用力相应地控制筛选阀门16b及16a变形；致动器15a及 15b可以为例如常见的静电、压电、电磁等原理产生的致动器。请参照图2B，其是本发明第二种筛选阀门的结构示意图。如图2B所 示，筛选阀门16a包括二个导电高分子层21及23和电解质层22,导电高 分子层21及23上下包夹电解质层22。电压V2施加于导电高分子层21及 23上，使电解质层22的离子移动至导电高分子层21或23中。因此，导电 高分子层21或23的导电高分子将会与离子产生共价键，使导电高分子层 21或23的体积膨胀或厚度增加。其中，导电高分子层23包含聚吡咯、聚 苯胺、聚砜或聚乙炔。请参照图2C,其是本发明第三种筛选阀门的结构示意图。如图2C所 示，篩选阀门16a包括导电高分子层24及电解液25，导电高分子层24埋 设于电解液25中，电解液25与流体18a隔离而互不接触。电压V2施加于 导电高分子层24及电解液25上，使电解液25的离子移动至导电高分子层 24中。因此，导电高分子层24的导电高分子将会与离子产生共价键，使导 电高分子层24的体积膨胀或厚度增加。其中，导电高分子层24包含聚吡 咯、聚苯胺、聚砜或聚乙炔，电解液25包含十二烷基苯磺酸根离子、过氯 酸根离子或苯磺酸根离子，且可以是非中性液体。需要说明的是，筛选阀 门16b的设计亦可以是如图2A~ 2B的设计，但筛选阀门16a及16b可相同 或相异。在此必须说明的是，若筛选阀门16a及16b所选用的导电高分子层的 电致变形的反应较慢时，例如以图3的变形量与时间对应图为例作说明， 其在Atl时间内的变形量为A1，而完成百分之百变形量(例如是A2)则须要 耗时At2时间。本实施例中配合流道12a及12b的宽度设计，仅需利用导 电高分子的A1变形量，以作为筛选阀门16a及16b的控制，并提高筛选阀门16a及16b的4喿作频率。此外，若导电高分子层的厚度越薄，则导电高分子层的变形速率越快。 因此，本实施例亦可将篩选阀门16a及16b改为上下双层的设计，如图4A~ 4B所示的筛选阀门26,以提高变形反应速率。在图4A-4B中，筛选阀门 26包括阀门部26a及26b，阀门部26a及26b亦相对地设置于流道12a内， 且分别与图1A的致动器15b电连接。当阀门部26a及26b被施加电压时， 阀门部26a及26b的体积将会变大，且厚度将会变厚，以便在阀门部26a 及26b各自小幅度的变形量下即可大幅度地缩减流道12a的宽度。此外，筛 选阀门26亦可设置于流道12b中而取代筛选阀门16b。另外，阀门部26a 及26b可以是一个由导电高分子层及电解质层所构成的双层结构、 一个由 二导电高分子层包夹电解质层后所形成的三层结构或一个导电高分子层埋 设于电解液中后所形成的结构，且阀门部26a及26b的结构可以相同或相 异。举例而言，阀门部26a包含第一导电高分子层及第一电解质层，阀门部 26b包含第二导电高分子层及第二电解质层，类似图2的结构所示。第一导电高分子层和第一电解质层及第二导电高分子层和第二电解质层相对设 置，图1A的致动器15b用以分别输出电压至第一导电高分子层和第一电解 质层及第二导电高分子层和第二电解质层，以分别控制阀门部26a及26b 的变形量。其中，阀门部26a及26b亦可以是弹性变形材料。至于过滤流道 19的过滤设计，将附图举例说明如下，但本实施例的技术并不局限于此。 请同时参照图5A 5B，图5A是本发明的过滤流道及排序流道的示意图， 图5B是图5A的过滤流道的左侧视图，图5C是图5A的过滤流道的俯视图。 如图5A 5C所示，流体微粒分离装置10还包括致动器35及筛选阀门36。 筛选阀门36以可变形的方式设置于过滤流道19的中间流道19a内。致动器 35接收微粒分布讯号S3,微粒分布讯号S3具有流体18b的微粒分布范围 的信息。致动器35根据流体18b的微粒分布范围控制篩选阀门36变形， 使微粒17a及17b通过过滤流道19而进入排序流道11。在本实施例中，致 动器35在接收微粒分布讯号S3后由此输出电压V3。筛选阀门36以可体 积膨胀或厚度增加的方式设置于过滤流道19的中间流道19a内，并与致动 器35电连接。篩选阀门36用以接收电压V3而由此体积膨胀或厚度增加， 使微粒17a及17b通过过滤流道19而进入排序流道11。其中，筛选阀门36 包含阀门部36a及36b，阀门部36a及36b分别与致动器35电连接。因此，
致动器35将可以分别输出电压V3至阀门部36a及36b,由此^f吏阀门部36a及36b体积膨胀或厚度增加，以过滤不需要的杂质，如颗粒大小大于微粒 17a及17b的杂质。本发明可以针对不同流体(例如中性流体、非中性流体或电解质等)及所要收集的微粒大小，设定筛选阀门36适当的过滤尺寸，例 如阀门部36a及36b的相对位置、间隔大小及变形量大小，以有效减少流体 中杂质对于后续微粒排序及分类的精确度的影响。又，阀门部36a及36b 可以是一个由导电高分子层及电解质层所构成的双层结构、 一个由二层导 电高分子层包夹电解质层后所形成的三层结构或一个导电高分子层埋设于 电解液中后所形成的结构，且阀门部36a及36b的结构可以相同或相异。需 要说明的是，筛选阀门36亦可选用弹性变形材料，致动器35即可通过机 械作用力控制筛选阀门36变形。第二实施例请同时参照图6A 6B，图6A是本发明第二实施例的流体微粒分离装 置的示意图，图6B是本发明第二实施例的流体微粒分离装置的电路方块图。 如图6A 6B所示，流体微粒分离装置60包括过滤流道69、排序流道61、 多个分类流道62(1) 62(n)、鉴别器63、微处理器64、多个致动器65(l)~65(n) 及71(l)~71(n)、多个篩选阀门66(1) 66(n)及68(1) 68(n)和多个收集槽 70(1)-70(n)， n为大于2的正整数。过滤流道69接收并过滤第一流体，且 输出第二流体，第二流体具有多个颗粒大小不同的微粒。排序流道61连通 于过滤流道69,排序流道61用以接收第二流体，且引导第二流体中微粒依 次通过。分类流道62(1) 62(n)的一端分别连通排序流道11，且分类流道 62(1) 62(n)的另一端相应地连通收集槽70(l)~70(n)。也就是说，分类流道 62(1) 62(n)依次排列于排序流道61的一侧，收集槽70(1) 70(n)亦相应地依 次排列。收集槽70(1) 70(n)用以相应地收集第1 n种微粒。鉴别器63设 置于排序流道61处，并在排序流道61内形成鉴别区域(虛线范围内)，用 以鉴别所通过微粒的颗粒大小与数目。微处理器64与鉴别器63电连接， 致动器65(1) 65(n)及71(1) 71(n)分别与微处理器64电连接。筛选阀门 66(1) 66(n)以可变形的方式相应地设置于分类流道62(1) 62(n)内，并相应 地与致动器65(1) 65(n)电连接或机械性连接。篩选阀门68(l卜68(n)以可变 形的方式对应地设置于排序流道61内，并相应地与致动器71(l) 71(n)电连
接或机械性连接。筛选岡门68( 1 )位于分类流道62( 1 )~62(2)之间的排序流道 61内，即篩选阀门68(i)位于分类流道62(i) 62(i+l)之间的排序流道61内， i为正整数l~n。当鉴别器63鉴别到第1微粒时，鉴别器63输出第1鉴别讯号至微处 理器64。微处理器64根据第1鉴别讯号输出第1控制讯号至致动器71(1)。 致动器71(1)根据第1控制讯号控制筛选阀门68(1)变形，使第1微粒经由分 类流道62(1)进入收集槽70(1)中。在本实施例中，致动器71(1)根据第1控 制讯号输出第1电压至筛选阀门68(1)，使筛选阀门68(1)的体积变大或厚度 变厚，则第1微粒将会经由分类流道62(1)进入收集槽70(1)中。同样地，当鉴别器63鉴别到第2微粒时，鉴别器63输出第2鉴别讯 号至微处理器64。微处理器64才艮据第2鉴别讯号输出第2控制讯号至致动 器71(2)及65(1)。致动器71(2)及65(1)分别根据第2控制讯号对应地控制筛 选阀门68(2)及66(1)变形，使第2微粒经由分类流道62(2)进入收集槽70(2) 中。在本实施例中，致动器71(2)及65(1)分别根据第2控制讯号输出第2电 压至筛选阀门68(2)及66(1),使篩选阀门68(2)及66(1)的体积变大或厚度变 厚，则第2微粒将会经由分类流道62(2)进入收集槽70(2)中。依此类推，可设计如下的微粒筛选流程(第1微粒除外)。当鉴别器63 鉴别到第j+l微粒时，鉴别器63输出第j+l鉴别讯号至微处理器64。微处 理器64根据第j+l鉴别讯号输出第j+l控制讯号至致动器71(j+l)及65(1) ~ 65(j)。致动器71(j+l)及65(1)~ 65(j)对应地根据第j+l控制讯号对应地控制 '滩选阀门68(j+l)及66(1)-66(j)变形，使第j+l微粒经由分类流道62(j+l) 进入收集槽70(j+l)中。其中，j为正整数1 n。在本实施例中，致动器71(j+l) 及65(1) ~ 65(j)对应地根据第j+l控制讯号输出第j+l电压至篩选阀门68(j+l) 及66(l) 66(j)，使筛选阀门68(j+l)及66(l) 66(j)的体积变大或厚度变厚， 则第j+l微粒将会经由分类流道62(j+l)进入收集槽70(j+l)中。需要说明的是，筛选阀门66(1) 66(n)及68(1) 68(n)各自可以是一个由 导电高分子层及电解质层所构成的双层结构、 一个由二层导电高分子层包 夹电解质层后所形成的三层结构、 一个导电高分子层埋设于电解液中后所 形成的结构或 一 个由二个或二个以上的阀门部所构成的结构，阀门部亦可 以是一个由导电高分子层及电解质层所构成的双层结构、 一个由二层导电 高分子层包夹电解质层后所形成的三层结构、 一个导电高分子层埋设于电
解-液中后所形成的结构。歸选阀门66(1) 66(n)及68(1) 68(n)亦可以是弹性变形材料，致动器65(1) 65(n)及71(1) 71(n)可通过机械作用力对应地控制 筛选阀门66(1) 66(n)及68(1) 68(n)变形。其中，筛选阀门66(1) 66(n)及 68(1) 68(n)的结构可以相同或相异。此外，同一个筛选阀门的阀门部的结构 可以相同或相异。综合上述内容，上述实施例所披露的流体微粒分类装置具有提供流体 运动的排序流道与收集槽，而排序流道与收集槽间以分类道连通。而各分 类流道中或二个分类流道之间的排序流道中可设置筛选阀门，筛选阀门由 导电高分子层及电解质层所构成的双层结构、二层导电高分子层包夹电解 质层后所形成的三层结构、导电高分子层埋设于电解液中后所形成的结构、 或二个或二个以上的阀门部所构成的结构组合而成，亦可以是弹性变形材料。阀门部亦可以是一个由导电高分子层及电解质层所构成的双层结构、 一个由二层导电高分子层包夹电解质层后所形成的三层结构、 一个导电高 分子层埋设于电解液中后所形成的结构。各分类流道可容许通过微粒大小， 即借助前述致动器驱动篩选阀门。当流体中的微粒于排序流道进入分类流 道时，若前述控制阀门具有导体特性，如导电高分子等，则可将筛选阀门 视为电极，若再配以外接电路，即可形成利用库尔特(Coulter)原理进行微粒 尺寸量测与颗粒数目计算的筛选阀门。上述收集槽可分别接受不同颗粒大 小的微粒。最后，再通过微处理器的分类-统计功能而得到单位时间内流体 中这些微粒的合理分布数值。需要说明的是，本实施例的流体微粒分离装置在排序流道的进口端(即 排序流道及过滤流道的连接端)利用中间流体流动的特性及两侧快速边鞘 流体的水力聚焦作用，可将中间流体的微粒依次引导而进入排序流道中。 再于其中间排序流道处利用鉴别器的光学、磁学或电学等鉴别技术，可侦测出微粒的大小及数目。最后，配合后端分类流道的筛选阀门的控制，可将特定大小的微粒收集至预定的收集槽中。此外，本实施例所披露的微粒分类装置可分析同种细胞或微粒的尺寸分布，且一般细胞或微粒浓度都已经稀释过。因此，细胞或微粒经过排序 流道后，鉴别器对个别细胞或微粒单体进行鉴识。另外，本实施例所揭露 的微粒分类装置亦可针对异种细胞或微粒进行分析及判别。因此，本实施例可提供具有分类不同种类微粒(物理或化学性质)的流体
微粒分离装置，其通过具有弹性变形的筛选阀门的设计，可将前述的不同 微粒分别导入不同的收集槽，而达到微粒分类的效果。此外，本实施例的 孩史粒分类相关技术，可用于生物血液或体液内部的组成分类，例如血液中 不同细胞的分类与计数，或过滤液体中所含的杂质、颗粒等应用。另外， 本实施例所提出的流体微粒分离装置具有特殊功能，其可通过筛选阀门的 体积或厚度变化而达到分类流体中微粒的目的。再者，还可通过筛选阀门 的设定位置，达到判定微粒性质或尺寸的效果，或获得过滤流体中杂质的 前处理能力。
本发明的上述实施例所披露的流体微粒分离装置，确实可以通过筛选 阀门的材料与位置设计，进而达到对流体所含的颗粒与杂质进行过滤、鉴 别及分类的效果。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定 本发明。本发明所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范 围内，应可作各种更动与润饰。因此，本发明的保护范围应以所附权利要 求书所限定的范围为准。
权利要求
1.一种流体微粒分离装置，包括排序流道，系接收具有第一微粒及第二微粒的第一流体，并引导所述第一微粒及所述第二微粒依次通过；第一分类流道，系连通所述排序流道，用以引导所述第一微粒通过；第二分类流道，系连通所述排序流道，用以引导所述第二微粒通过；鉴别器，系设置于所述排序流道处，用以依次鉴别所述第一微粒及所述第二微粒的大小与数目，并由此依次输出第一鉴别讯号及第二鉴别讯号；微处理器，系与所述鉴别器电连接，用以依次接收所述第一鉴别讯号及所述第二鉴别讯号，并由此依次输出第一控制讯号及第二控制讯号；第一筛选阀门，系以可变形的方式设置于所述第一分类流道内，用以允许所述第一微粒通过所述第一分类流道；第二筛选阀门，系以可变形的方式设置于所述第二分类流道内，用以允许所述第二微粒通过所述第二分类流道，所述第二筛选阀门接收所述第一电压而由此体积膨胀，使所述第一微粒无法通过所述第二分类流道；第一致动器，系与所述微处理器电连接，用以接收所述第一控制讯号，并由此控制所述第二筛选阀门变形，使所述第一微粒无法通过所述第二分类流道；以及第二致动器，系与所述微处理器电连接，用以接收所述第二控制讯号，并由此控制所述第一筛选阀门变形，使所述第二微粒无法通过所述第一分类流道。
2. 如权利要求1所述的装置，其中所述第一篩选阅门及所述第二筛选 阀门各自包含导电高分子层及电解质层。
3. 如权利要求2所述的装置，其中所述导电高分子层包含聚吡咯、聚 苯胺、聚砜或聚乙炔。
4. 如权利要求3所述的装置，其中所述电解质层包含十二烷基苯磺酸 根离子、过氯酸根离子或苯磧酸根离子。
5. 如权利要求2所述的装置，其中所述第一筛选阀门及所述第二筛选 阀门各自包含二个导电高分子层及一个电解质层，所述二个导电高分子层 上下包夹所述电解质层。
6. 如权利要求5所述的装置，其中所述导电高分子层包含聚吡咯、聚 苯胺、聚砜或聚乙炔。
7. 如权利要求6所述的装置，其中所述电解质层包含十二烷基苯磺酸 根离子、过氯酸根离子或苯磺酸根离子。
8. 如权利要求2所述的装置，其中所述第一筛选阀门及所述第二筛选 阀门各自包含导电高分子层及电解液。
9. 如权利要求8所述的装置，其中所述导电高分子层包含聚吡咯、聚 苯胺、聚砜或聚乙炔。
10. 如权利要求9所述的装置，其中所述电解液包含十二烷基苯磺酸根 离子、过氯酸根离子或苯磺酸根离子。
11. 如权利要求1所述的装置，其中所述第二筛选阀门包含第一导电高 分子层、第一电解质层、第二导电高分子层及第二电解质层，所述第一导 电高分子层和所述第一电解质层及所述第二导电高分子层和所述第二电解 质层相对设置，所述第一致动器用以输出所述第一电压至所述第一导电高 分子层和所述第一电解质层及所述第二导电高分子层和所述第二电解质 层。
12. 如权利要求1所述的装置，其中所述第一篩选阀门包含第一导电高 分子层、第一电解质层、第二导电高分子层及第二电解质层，所述第一导 电高分子层和所述第一电解质层及所述第二导电高分子层和所述第二电解 质层相对设置，所述第二致动器用以输出所述第二电压至所述第一导电高 分子层和所述第一电解质层及所述第二导电高分子层和所述第二电解质 层。
13. 如权利要求l所述的装置，还包括过滤流道，系连通所述排序流道，用以接收并过滤第二流体，且输出 所述第一流体。
14. 如权利要求13所述的装置，还包括第三筛选阀门，系以可变形的方式设置于所述过滤流道内；以及 第三致动器，系与所述第三筛选阀门电连接，用以根据所述第二流体的微粒分布范围控制所述第三筛选阀门变形，使所述第 一微粒及所述第二微粒通过所述过滤流道而进入所述排序流道。
15. 如权利要求14所述的装置，其中所述第三筛选阀门包含第一导电高分子层、第一电解质层、第二导电高分子层及第二电解质层，所述第一 导电高分子层和所述第一电解质层及所述第二导电高分子层和所迷第二电 解质层相对设置，所述第三致动器用以输出所述第三电压至所述第一导电 高分子层和所述第一电解质层及所述第二导电高分子层和所述第二电解质层。
16. 如权利要求13所述的装置，其中所述排序流道系利用水力聚焦效 应，使所述第一微粒及所述第二微粒依次进入所述排序流道。
17. 如权利要求1所述的装置，其中所述鉴别器系在鉴别出所述第一微 粒及所述第二微粒的大小后还输出微粒计数值2。
18. 如权利要求l所迷的装置，还包括第一收集槽，系连通所述第一分类流道，用以接收所述第一微粒；以及第二收集槽，系连通所述第二分类流道，用以接收所述第二微粒。
19. 如权利要求1所述的装置，其中所述第一筛选阀门及所述第二筛选 阀门各自包含弹性变形材料。
20. 如权利要求l所述的装置，其中所述鉴别器为库尔特粒度仪。
全文摘要
本发明提供了一种流体微粒分离装置，包括排序流道、第一分类流道、第二分类流道、鉴别器、微处理器、第一致动器、第二致动器、第一筛选阀门及第二筛选阀门。
文档编号B07C5/04GK101152650SQ20061015439
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月25日 优先权日2006年9月25日
发明者周忠诚, 威 王 申请人:明基电通股份有限公司