技术领域本发明主要涉及液相检测用装置,用以检知液相检体中特定分析物的存在或是检测其浓度。
背景技术：
随着医学技术的发展,我们发现,许多的疾病,可以从人体的血液、尿液、涶液、眼泪或是其他的体液中,检知特定的生物分子(如某种蛋白质),或是检测特定的生物分子浓度,由这些检知的特定分子浓度,可以估算出疾病目前的状况。这些量化的征侯性指标对疾病的早期发现或是在过程中掌握病情的发展,有很大的帮助。为了频繁地检测,以得到对于疾病精确的掌握,低成本以及快速的生物分子检测就成为早期疾病侦测、传染控制、品质保证的关键因素,同时,方便操作的特性也成为即时检测的基础。对于特定生理状态，可用特定的分子或蛋白质在体液中的含量来评估。该特定生理状态可以是：心脏疾病、癌症或压力造成的生理反应…等，而上述的特定分子或蛋白质则称为生物指标(biomarker)。然而，对于检测特定的生物指标，目前检测的过程不仅费时费力,而且须要受过专业训练的人员参与。例如常用的酶联免疫吸附试验(ELISA,enzyme-linkedimmunosorbentassay),这个试验在检测蛋白质的程序中,被视作\黄金标准\,其中包含有大量的样品准备工作以及纯化程序,这些工作都有赖于专业人员的参与、巨大实验仪器的使用以及数个小时乃至数天的时间才能得到结果。因此,在上述所提到的疾病早期发现以及治疗过程中的紧密追踪等等的应用领域,传统的ELISA检测不够经济也不够快速,须要新的方法及检测设备来满足这个需求。排除劳师动众的检查程序对医药的发展有很大的帮助。例如在医药上市前后的不良反应统计,或是慢性处方的治疗追踪,都须要定时定期或是频繁的检测来追踪过程中所发生的状况,如果每次检测,都要病人或是参与实验的人亲自到医院检测,舟车往返,报到检验,很不方便,尤其是那些行动不便的病人,而往往那些有病的身的人,常常是行动不便或是体能状况较差,因此,也导致追踪执行的成效及参与实验的意愿受到很大的影响。运用芯片技术短、小、精、薄的特性,居家检测,再透过云端技术整合,有助于解决这个检测不便、劳师动众以及旷日费时的问题,有利于医药的发展,有益社会并且造服人群。在劳师动众的程序之中,有一个步骤是:前处理。这是因为动物体所排出的体液和植物的汁液或是大自然中的液体,例如血液，往往不能原封不动地置入检测设备,而必须要用离心机将血液中的血球去掉,再检测剩下来的血清。这个前处理的动作,往往需要专业人员的参与。过滤是一个常用的前处理方式。目前在芯片检测,即时检测的应用上,前处理与检测的动作都是分开的二个动作,因此就没有办法进入全面自动化检测,有碍于即时检测的应用。除了人体及动物体液的检测,植物汁液还有大自然许多液相物质的检测,这些待检测的液相物质,我们统称为液相检体,或是检体,这些检体检测的过程有着很大的共同特征和原理。而这些检体的检测,对于疾病的控制与了解,或是其他自然现象的追踪,液相检体的检测都是非常重要的一环,因此,如何简化检测的程序,减少专业人员的参与一直都是很重要的课题。要能够节省成本、缩小体积、方便使用、降低能耗同时快速得到结果,尤其是应用在即时检测中,芯片科技的发展提供一个有效的管道。除了芯片技术的进步,配合微机电技术及奈米技术的发展,让电路控制或是各样的组件,可以发展到很细微,也让本发明得以实现。
技术实现要素：
本发明揭露一个液相检测装置,用以分析在液相检体中,检知特定分析物是否存在,或是检测特定分析物的浓度。在一些实施例中，检体可以是人体或是其他动物的体液,通常是血液、尿液、眼泪或者涶液；待检测的特定分析物可以是特定抗体,或是可以用以诊断人类疾病的特定蛋白质。检体除了可以是人类或是动物的体液,也可以是植物的汁液,或是大自然中的液相物质,因为检测的程序及原理,相对于本发明的诉求是相同的,因此,本发明也是可以一体适用。因为动物体的体液,或是植物的汁液,或是大自然中的液体,通常无法直接加以检测,因此,必须先做前处理。最通常的前处理方式就是过滤。本发明将过滤装置固定连结在检测芯片上,因此整个检测的过程可以达到完全的自动化。对于许多的检体而言,传统依着重力使液体过滤的方式,速度太慢,在芯片微量的层次,更为明显,无法有效应用,在本发明中,也提出多方法来加速过滤,解决难以过滤的问题。根据一个或多个实施方案，本发明描述了一种液相检测装置,包含有:过滤装置、感测芯片,过滤装置固定界接于感测芯片,使得原始检体经过过滤装置,过滤出检测液体流入感测芯片,进行检测。附图说明图1示出一个典型的过滤装置与检测芯片结构。图2示出一个没有过滤储槽的过滤装置与检测芯片结构。图3示出一个带有过滤通道的过滤装置与检测芯片结构。图4示出一个带有加长型过滤通道的过滤装置与检测芯片结构。图5示出一个过滤装置与检测芯片之间带有可控制阀门的结构。图6示出一个带有单向止阀的过滤装置与检测芯片结构。图7示出一个过滤装置与检测芯片之间带有可控制微泵的结构。图8示出一个过滤装置带有微泵的过滤装置与检测芯片结构。具体实施方式在下文提供对创造性工作主体的详细描述。虽然描述了若干实施方案，但是应理解，创造性工作主体不限于任何一个实施方案，而是包含众多的替代、修改和等效形式。另外，虽然在以下描述中陈述了众多具体细节以便提供对创造性工作主体的透彻理解，但是一些实施方案可以在没有这些细节中的一些或全部的情况下进行实践。此外，为了清楚起见，并未详细描述相关领域中已知的某些技术材料，以免不必要地混淆创造性工作主体。图1是一个实施例的示意图,用以检测在人体血液中的N端P型脑钠肽(N-terminal-pro-BNP,NT-pro-BNP)抗体,中间有一部分是阳极氧化铝(anodicaluminumoxide,AAO)薄膜105,用以过滤血液中较大的分子,例如白血球或红血球。血液检体由入检测芯片100上方固定界接一个过滤装置110,过滤装置110与检测芯片100口112置入过滤储槽111,再透过AAO薄膜105流入检测芯片的储槽101之中。在检测芯片的检测储槽中,布置有磁珠103,磁珠上涂布有捕获物质,N端P型脑钠肽抗原102,用以捕获血液中的N端P型脑钠肽抗体,在检测储槽101的下方设置有霍尔感应器阵列107,霍尔感应器的表面亦涂布有N端P型脑钠肽抗原102,用以捕获已经捕获有抗体的磁珠,这些已经捕获有抗体的磁珠,被霍尔感应器阵列上的抗原所捕获,就被固定在霍尔感应器的表面。在图1的AAO薄膜105主要是要过滤中比较大的分子,如血球。让这些比较大的分子留在过滤储槽111之中,而让N端P型脑钠肽抗体及一些比较小的分子可以穿透过滤薄膜105流入检测芯片的储槽101。在传统的设备中,过滤的时间太久,以致无法结合芯片来使用,在本发明中,采用一对电极114,电解检体产生气泡,这个气泡提高了过滤储槽111的压力,使得AAO薄膜105的两端,过滤储槽111与检测储槽101产生了压力差,这个压力差加速了血液检体的过滤。为了让过滤储槽内的压力有效增加,设计了薄膜113,这个薄膜113在一开始时,让检体能够通过。将电极114置放在薄膜113的下后方,如图1所示。在电极114开始电解产生气泡时,气泡往前,把薄膜113顶上去,封住了入口112,使得过滤薄膜成为封闭空间,接下来产生的气泡就可以有效提升过滤储槽111的压力,加速过滤的程序。启动电极114的时间点可以有不同的设计,例如以时间来计算,在启动装置后,设定固定的等待时间,也可以加上感应器,在设定的位置装置有感应器,在感应器检测有液体时,再启动电极114来电解。感应器可以装在过滤装置110的顶部或靠近上面的槽壁上,以确定流入过滤装置有足够的检体。为了进一步增加过滤的效果,在检测储槽101的上方边上,开有透气孔104,这些透气孔是为了让过滤后的检体流入检测储槽101时,原本在储槽中的空气可以透过透气孔排出,透气孔的位置可以因实用的领域及储槽的位置来变更,以达到气体排出的效果。电解也应用在检测的阶段。在检测储槽101中加入电极106,在检测时,电极106电解储槽101中的液体产生气泡,这些气泡将没有被霍尔感应器阵列表面的捕获物质所捕获的磁珠,推开霍尔感应器阵列的表面,藉以提升检测的准确度。为了产生更好的电解效果,也可以在过滤储槽111或是检测储槽101中先配置一些溶液,有许多的溶液可以被选择,只要可以分解出气体,在操作环境中稳定,同时不会与接触的设备或是其他液体发生反应即可。在一个典型的实施例中,采用磷酸盐缓冲液(PhosphateBufferedSaline,PBS)。如图一结构的装置,并不限于检测血液中的蛋白质,可以是其他不同的检体,同时,检测芯片也不特定是如图一的结构。例如在一些检测芯片中,就不使用标记微粒,或是采用不同的检测原理。例如将捕获物质直接涂布在检测储槽的感测器上,此捕获物质直接捕获待测的分析物,直接量渡检测储器在其上的捕获物质在捕获待测分析物之前及捕获后的物理变化(如阻抗值,变型等等),来得知检体中特测分析物的浓度。同时过滤也不限定是过滤掉比较大的分子,因为检体的不同以及要检知的特定分析物不同,也可能有其他的过滤方式,过滤掉特定的成分,或是只保留特定的成份,不论是那一种,其过滤的原理都是相同的,就是检体必须流经过滤装置,与本发明的诉求是相同的。并不是所有的检体都需要加速过滤的手段,在部分的应用上,可以直接过滤。图二示出一个不需要加速过滤手段的芯片结构及过滤装置。过滤装置202直接置放在检测芯片200的上方,过滤装置202可以是薄膜或是直接蚀刻在检测芯片上的孔洞。为了方便检体的过滤并流入检测芯片中的储槽203之中,在检测芯片过滤装置的周围设计有突起201,这个围绕在四周,相连的突起,就像水霸一样,将检体围在中间。图3是另外一个实施例。检测芯片300与过滤装置310界接,界接的部分中,有一部分是过滤薄膜303。过滤装置310中,除了过滤储槽311之外,多了一个检体通道313,检体由入口312流入,经过检体通道313,流入过滤储槽311之中,在检测液相检体流入过滤储槽311及检体通道313,启动电解电极314,电解过滤储槽311中的液体,产生气泡,因为在检体通道313中充满著液体,形成一个过滤储槽311近乎封闭的状况,因此,产生的气泡可以有效将检体推往过滤薄膜303,达到加速过滤的效果。为进一步帮助过滤,在检测储槽301中可以加开透气孔302。启动电极314的时间点可以有不同的设计,例如以时间来计算,在启动装置后,设定固定的等待时间,也可以加上感应器,在设定的位置装置有感应器,在感应器检测有液体时,再启动电极314来电解。感应器可以装在过滤装置310的顶部或靠近上面的槽壁上,以确定流入过滤装置有足够的检体。在图3的实施例中,对于不同黏稠度的检体,所需要的检体通道313的长度不同,检体通道的长度愈长,产生过滤储槽311的封闭效果愈好,图4示出一个较长的过滤通道的实施例,检体通道被加长为401及402,因此,在电解时,气泡就不容易从通道中逸出,也就是对过滤储槽403的封闭效果更佳。检体通道的截面积也是一个因素,愈细的通道产生愈好的封闭效果,然而,也使检体不易流入,这些,都必须因不同的检体来作调整。在除了透过增加过滤储槽的压力之外,降低检测储槽的压力,也是产生压力差的方法。图5示出一个实施例,在这个实施例中,使用微机电系统中的微阀,在检测储槽501与过滤储槽503之间,设置有微阀502,装置未被启动前,微阀502是关闭状态,同时,将检测储槽501的压力降低到比使用环境中之过滤储槽503的压力要低,在检体流入过滤储槽503后,开启微阀502,此时过滤薄膜504的两边的压力不同,加速检体过滤。检测储槽的压力要降低多少,要考虑检体的黏稠度,还有其在不同的压力下的特性。降低检测储槽501的压力,是在设备出厂前完成,降低容器压力的技术已经相当成熟,在设备生产时,降低容器(检测储槽501)的压力至设定的数值,然后再微阀502关闭,保持内外的压力差。微机电系统中的微阀,也是在芯片中常常使用的现有技术手段。制造过滤装置出口及入口处的压力差,是有效加速过滤的方式,不论是要增加或是要降低压力,要控制压力的一边,除了过滤薄膜的部分之外,必须要封闭,或是近乎封闭,封闭的方法有许多,在上面的实施例中,已经举有许多例子,图6则示出另外一个实施例,使用微机电系统中的单向止阀601,单向止阀是流体只能单向流动的阀门,使检体只能流入,不能流出。除了单向止阀之外,也可以使用微机电系统中的阀门结构,在一开始的时候,阀门是开启状态,在检体流入后,将阀门关闭。封闭主要的目的是让气泡的推力用在检体,使检体得到一个过滤的推力,但是封闭也同样造成检体不易流入的效果,为了让检体可以顺利流入,可以在适当的位置开一些微孔,因为这些微孔远离电解电极,因此,不会影响电解气泡推压检体过滤的效果。除了以压力差的方式来加速过滤之外,图7示出采用微机电系统中的微泵,微泵是设计在芯片等级大小的泵,图7中的微泵702启动时,将过滤储槽704中的检体通过过滤薄膜703泵入检测储槽701。对于过滤设备而言,微泵产生一个吸的作用,但是微泵的入口及出口并不大,因此设置在过滤储槽的704的入口处,以维持检体流入过滤薄膜703的收集面积,在一些应用的领域,可以控制检体进入的位置,也可以将微泵设置在过滤装置之中,如图8所示,微泵811设置在过滤装置810之中,而不是设置在检测芯片800之内,微泵产生的作用是增加过滤薄膜812入口端的压力,加速过滤,使检体过滤后留入检测储槽801。因为整个检测的过程所使用的检体量是少的,对于某些特定的检体而言,容易在检测的过程中凝结,不易流动,甚至于凝固,因此,在有些应用的场合,要增加一些抗凝的手段。在一个实施例中,加上加热线,维持整个检测的过程,不凝结,维持检体的流动性。除了加热线之外,也可以在芯片中加入微机电系统的微泵,或是在检体中加入抗凝剂。为考虑过滤装置的再使用,方便运送或是配置的需要,过滤装置可以与检测芯片分离,若不考滤过滤装置的再使用,可以直接用胶黏合,若是考虑再使用,可以使用扣合的方式,在使用后,再解开扣合,分离过滤装置与检验芯片。虽然已为清楚起见而详细地描述了前述内容，但是可以明显看出，在不脱离本发明的原理的情况下，可以进行某些改变和修改。应注意，存在实施本文所述的过程和设备都存在着许多的替代方法。因此，当前的实施方案将被视为说明性的而非限制性的，且创造性工作主体不限于本文所给出的细节，在所附权利要求书的范围和等效形式内，可对所述细节进行修改。