专利名称：多样品微流体介电泳分离装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多样品微流体介电泳分离装置，尤指一种应用于结合介电泳(Dielectrophoresis，DEP)与微流体(Microfluidic)两种领域技术的多样品微流体介电泳分离装置。
(2)背景技术请参阅图1，其是一常用的微流细胞仪装置示意图，本装置将传统的流式细胞仪1(Flow Cytometer)微小化，使用电压控制式流体聚焦(Electrokinetic-focusing)及尾端多微管道11收集，采用内嵌式光纤(Buried Optical Fiber)，利用雷射分辨细胞12的种类，将所想要的细胞12以电压控制式分配至尾端其中之一的微管道11中。优点是收集的纯度较好，但是筛选速度依雷射辨识每一个细胞及电压切换的速度而定，无法一次大量筛选。
请参阅图2，其是一常用分离仪(Field Flow Fractionation)装置示意图，其中分离仪2利用介电泳(Dielectrophoresis，DEP)力、重力将不同的细胞平衡在电极上不同的高度，随着流体在不同的高度有不同的流速，利用这三种作用力来达到筛选的功能，优点是可操作的参数多(介电泳力、重力、流速)，能同时筛选多个细胞，但是在两种以上的粒子筛选时，不同细胞收集和筛选的纯度控制会变的困难。
请参阅图3，其是一常用移动介电泳(Traveling DEP)装置示意图，其中移动介电泳装置3利用多个不同相位的电场讯号来达到搬运粒子31(Particle)的功能，特点是不用流体的驱动，不过在两种以上的粒子31筛选时会有筛选纯度的问题，同时也缺乏收集的装置。
请参阅图4，其是一常用正介电泳(Positive DEP)装置示意图，其中正介电泳装置4将想要筛选的细胞12(Cell)吸引到电极42(Electrode)上，其他不想要的物质随流体冲走，之后再将想要筛选的细胞12从电极42释放加以收集，优点是收集到的细胞12纯度较高，不过这样的机制不能同时筛选多种不同的细胞12。
(3)发明内容本发明的目的在于提供一种多样品微流体介电泳分离装置，用来分离不同介电性质及大小的多种微粒以及收集筛选后的该等微粒，其包括一主流道、至少一子流道以及至少一电极组；该主流道提供该等微粒流动于其中；该子流道由设置于该主流道管壁上的一输入管及一输出管所构成，该输入管及该输出管与该主流道连通，用来提供分离及筛选该等微粒之一流动轨迹；该电极组藉由该电极组产生一介电泳力，驱使该主流道中一第一流体中一特定微粒被导引至该电极组所对应的该子流道。
依据本发明的目的，包含该等微粒之该第一流体自该主流道之该输入口流入并自该输出口流出。
依据本发明的目的，该流动轨迹由该子流道的该输入管注入一第二流体，流经该主流管并流回该子流道的该输出管所形成。
依据本发明的目的，该主流道及该子流道分别独立，利用一主流道驱动帮浦与一子流道驱动帮浦分别与该主流道及该子流道相连接，藉以控制该主流道中的该第一流体的一第一流速该及该子流道中的该第二流体的一第二流速。
依据本发明的目的，该流动轨迹在该主流道中的该第二流体与该主流道中的该第一流体因一层流效应而不会互相混合。
依据本发明的目的，该电极组是调整至少选自一振幅、一频率及一相位其中的一交流电参数，产生针对该特定微粒的该介电泳力。
依据本发明的目的，该介电泳力是驱使在该主流道中流动的该特定粒子，通过该主流道及该流动轨迹的一交界区域，并进入该流动轨迹，最终由该子流道的该输出管流出。
本发明的功效与目的，可藉由下列实施例与图示进行详细的说明。
(4)
图1是一常用微流细胞仪装置的示意图；图2是一常用仪装置的示意图3是一常用移动介电泳装置的示意图；图4是一常用正介电泳装置的示意图；图5是本发明实施例的一多样品微流体介电泳分离装置的示意图；图6是本发明实施例的一未施加介电泳力的多样品微流体介电泳分离装置的示意图；以及图7是本发明实施例的一施加介电泳力的多样品微流体介电泳分离装置的示意图。
(5)具体实施方式
请参阅图5，是本发明实施例的一多样品微流体介电泳分离装置的示意图。本发明的多样品微流体介电泳分离装置5的工作原理可利用图5作说明，该装置是由一个主流道51及两个子流道52(子流道可为多个，不局限于本例中的两个)，子流道52由一个输入管521及一个输出管522所构成。由子流道52的输入管521注入的流体流到主流道51，由于因为层流效应所以不会与主流道51中的流体相混合，并从输出管522流出，形成U形的流动轨迹(未显示)，主流道中载乘着不同介电性质或不同大小的粒子31，在流经筛选区时，特定电源频率所产生的介电泳力会对特定介电性质的粒子31产生作用，使特定的粒子31藉由介电泳力从主流道51穿过主流道51与U形的流动轨迹交界面进入到U形的流动轨迹区域(未显示)，然后经由子流道52的输出管522流出。未能作用流出的粒子31，只有顺着主流道51继续往前流动，直到下一个筛选区，遇到适合的介电泳力作用，才有机会从主流道51流到第二个U形流动轨迹(未显示)，然后被筛选出来。
利用这个原理，每一个U形的流动轨迹配合适当的介电泳力可筛选一种特定的细胞，重复这个机制可达到多个细胞的筛选及收集。因为层流效应，所以主流道的流动轨迹不会与子流道的流动轨迹相混合，因此除非受到合适的介电泳力，否则细胞并不容易从主流道51流到U形的流动轨迹。因此本装置在筛选上，不同的粒子不致混合，在筛选上易得到较佳的纯度，并且收集方式亦相形容易。
为求实际证验以上工作原理，请参考图6，其是本发明实施例的一未施加介电泳力的多样品微流体介电泳分离装置的示意图。本实验使用一个多样品微流体介电泳分离装置5，其具有一个主流道51及两个子流道52(仅显示一个子流道)，子流道由一个输入管521及一个输出管522构成，为使本实验方便观察，可使用透明的去离子水(DI water)注入主流道的输入口511，另将染成黄色的去离子水(DI water)注入子流道，在电极未接通无介电泳力产生时，此染黄色的去离子水从子流道52的输入管521经由主流道51流到输出管522，形成一明显清晰的U形流动轨迹54(与主流道交界处以虚线表示)，此时主流道51除该U形流动轨迹54流经部份外，仍保持透明的去离子水流动于其中。然后在主流道51的去离子水中加入10μm的乳胶微粒55(Latex Bead)，再利用针筒式帮浦(未显示)以每分钟4μ？的注入速度推动去离子水，此时观察主流道51的乳胶微粒55与黄色U形流动轨迹54中的乳胶微粒55是不会互相混合，且会依循各自的流动轨迹流动。
请参考图7，其是本发明实施例的一施加介电泳力的多样品微流体介电泳分离装置的示意图。承续前述图6的作动，接下来将200kHz，20Vpp的交流电源56施加在电极42上以产生介电泳力，由于电极42是跨越主流道51与黄色U形流动轨迹54，造成主流道51的乳胶微粒55可透过介电泳力穿越主流道51与黄色U形流动轨迹54的交界进入黄色U形流动轨迹54内，然后顺着黄色U形流动轨迹54由子流道52的输出管522流出而收集。
综上所述，本发明是利用在微小尺寸的管道中的流体具有″层流″的特性，使管道中不同流动轨迹的液体不易混合，经由微流管道的设计，可产生筛选及收集的效益，同时经由结合介电泳力及微流体两方面领域的技术，得以实现可同时达到良好筛选纯度、收集容易、大量筛选以及同时多粒子筛选功能的构造简易的多样品微流体介电泳分离装置。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种多样品微流体介电泳分离装置，其特征在于包括；一主流道，提供该等微粒流动于其中；至少一子流道，由设置于该主流道管壁上的一输入管及一输出管所构成，该输入管及该输出管与该主流道连通，用来提供分离或筛选该等微粒之一流动轨迹；至少一电极组，藉由该电极组产生一介电泳力，驱使该主流道中一第一流体中一特定微粒被导引至该电极组所对应的该子流道。
2.如权利要求1所述的多样品微流体介电泳分离装置，其特征在于包含该等微粒之该第一流体自该主流道之该输入口流入，并自该输出口流出。
3.如权利要求1所述的多样品微流体介电泳分离装置，其特征在于该流动轨迹由该子流道的该输入管注入一第二流体，流经该主流管并流回该子流道的该输出管所形成。
4.如权利要求3所述的多样品微流体介电泳分离装置，其特征在于该主流道及该子流道分别独立驱动，利用一主流道驱动帮浦与一子流道驱动帮浦分别与该主流道及该子流道相连接，藉以控制该主流道中的该第一流体的一第一流速该及该子流道中的该第二流体的一第二流速。
5.如权利要求3所述的多样品微流体介电泳分离装置，其特征在于该流动轨迹在该主流道中的该第二流体与该主流道中的该第一流体因一层流效应而不会互相混合。
6.如权利要求1所述的多样品微流体介电泳分离装置，其特征在于该电极组是调整至少选自一振幅、一频率及一相位其中的一交流电参数，产生针对该特定微粒的该介电泳力。
7.如权利要求1所述的多样品微流体介电泳分离装置，其特征在于该介电泳力是驱使在该主流道中流动的该特定粒子，通过该主流道及该流动轨迹的一交界区域，并进入该流动轨迹，最终由该子流道的该输出管流出。
全文摘要
本发明提供一种多样品微流体介电泳分离装置，用来分离不同介电性质及大小的多种微粒以及收集筛选后的该等微粒，其包括一主流道，至少一子流道以及至少一电极组。主流道提供需筛选的微粒流动于其中；子流道由设置于该主流道管壁上的一输入管及一输出管所构成，该输入管及该输出管与该主流道连通，用来提供分离及筛选该等微粒的一流动轨迹；电极组产生一介电泳力，驱使该主流道中一第一流体中一特定微粒被导引至该电极组所对应的该子流道。
文档编号G01N27/447GK1990093SQ20061008458
公开日2007年7月4日 申请日期2006年6月2日 优先权日2005年12月30日
发明者刘正祥, 余东铭 申请人:财团法人工业技术研究院