CN102023105B - 分析系统、分析方法及其流路结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种分析系统、分析方法及其流路结构。该分析系统，可对于具有不同成分的一工作流体进行分析。分析系统包括一均分单元、一分离单元与一侦测单元。具截面积递减的均分单元可对于所输入的工作流体进行均分。分离单元连接于均分单元。侦测单元包括检测室与定量区域，检测室与定量区域经由分离渠道而连接于分离单元。当均分单元进行转动时，于均分单元的工作流体被输送至分离单元且经由分离单元对于工作流体的成分进行分离且经由定量区域而抵达检测室。经由定量区域的定量体积控制下可防止检测室被不当冲刷，由此可提高产品检测良率、达成单一微量检体阵列式同步检测。

Description

分析系统、分析方法及其流路结构

技术领域

本发明涉及一种检体均匀分流、利用离心力与毛细力驱动而可对于检体或工作流体中的具有不同性质的不同成分之间进行离心式分离、可作为生化检测的载具的分析系统、分析方法及其流路结构，特别是可经由几何形状的改变而产生流阻逐渐增大而达成流体均匀分流的结果，并且可通过缓冲室的结构以降低检体注入误差的干扰，以及利用收集室内设置下沉室而可用以分离不同比重的物质，同时以溢流室调控过量的工作流体且可利用检测定量室间精密定量，由此以达到检测良率的提高。

背景技术

就现有的血液检测方法而言，依血球分离的作法大致可区分为滤膜法与流体芯片法。使用滤膜的优点是操作步骤简单容易，例如美国专利US5110724所揭露的滤膜分离装置，利用滤膜分离血球，并导引血浆至反应呈色区；缺点是滤血膜的品质决定了产品的稳定性，同时，产品局限在生化反应上，无法做多步骤的免疫分析。因此，发展芯片型的检测方法，包括检体定量、稀释、混合、离心、分流与检测等步骤，结构通常较为复杂，例如美国专利US 5242606所揭露的流体分离装置，其操作步骤为检体注入、与稀释液混合、离心，最后再分流定量检测。由于芯片微流道尺寸不利混合，因此，所需芯片的体积较大，所需检体量较多，操作流程繁琐。

此外，由于血液粘度系数大，在使用注入器常见的现象是流体残留，亦即取血与实际注入的体积有差异，例如，使用注入器取100μL的全血，注入芯片内的体积若有98μL，另外的2μL可能残留在注入管壁上、流体注入区与微流路结构外面，因此，常会造成血液注入微结构内的体积不足。

另外，使用者在操作注入器时也会产生误差，每个人的手感、力道与机器定量的精准度并非完全相同，因此，注入的流体体积也稍有差异。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种流路结构，可用于对于一工作流体中的具有不同性质的至少一第一成分与至少一第二成分之间进行离心式分离。本发明的流路结构包括一注入室、一均分室、一收集室、一检测室及一分离渠道。注入室用以接收所注入的工作流体，由具有一参考位置的一参考轴定义出该注入室的位置。均分室可相对于一参考位置，设置于该注入室周围，并连接于注入室且用以均分接收来自于注入室的工作流体，其中，均分室的截面积以远离于参考位置而递减，在接近该注入室的一端的深度大于远离该注入室的一端的深度。收集室连接于均分室，并且收集室包括相互连接的多个收集区域。分离渠道用以将收集室的至少一收集区域连接于检测室。当均分室相对于参考位置进行转动时，位于均分室的工作流体被输送至收集室的多个收集区域且经由多个收集区域对于工作流体的第一成分与第二成分之间进行离心式分离。当均分室相对于参考位置而停止转动时，位于收集室的多个收集区域的工作流体的第一成分被输送至分离渠道，并且当均分室自静止而相对于参考位置进行转动时，位于分离渠道的被分离的第一成分经由分离渠道而离心地传输至检测室，由此使得第一成分与第二成分之间达到完全分离。

本发明更提供了一种分析系统，此分析系统用以对于具有不同性质的至少一第一成分与至少一第二成分的一工作流体进行分析。分析系统包括一具有注入室的注入单元、一均分单元、一分离单元与一侦测单元。具有注入室的注入单元由具有参考位置的参考轴定义出该注入室的位置。均分单元可包括多个均分室，均与该注入室相连，多个均分室可对于工作流体进行均分且可相对于一参考位置进行转动下。各均分室的截面积以远离于参考位置而递减，在接近该注入室一端的深度大于远离该注入室一端的深度。分离单元可包括多个收集室与多个分离渠道，分离单元的多个收集室分别连接于均分单元的多个均分室，其中，多个收集室分别可包括相互连接的多个收集区域。侦测单元可包括多个检测室，侦测单元的多个检测室分别经由分离单元的多个分离渠道而连接于收集室的至少一收集区域。当均分单元的多个均分室相对于参考位置进行转动时，位于多个均分室的工作流体被输送至分离单元的收集室的多个收集区域且经由分离单元的收集室的多个收集区域对于工作流体的第一成分与第二成分之间进行离心式分离。当均分单元的多个均分室相对于参考位置而停止转动时，位于分离单元的收集室的多个收集区域的工作流体的第一成分被输送至分离渠道，并且当均分单元的多个均分室自静止而相对于参考位置进行转动时，位于分离渠道的被分离的第一成分经由分离渠道而离心地传输至检测室，由此使得第一成分与第二成分之间达到完全分离。均分单元的多个均分室分别可包括具有至少一斜面的一似水滴状中空结构。

均分单元更可包括多个缓冲室，各缓冲室相对于参考位置沿着径向方向设置并分别连接于均分室与分离单元的收集室之间，各缓冲室的截面积以远离于参考位置而递减。均分单元的多个缓冲室分别可包括一似水滴状中空结构。均分单元的各均分室、均分单元的各缓冲室、分离单元的各收集室相对于参考位置而沿着一径向方向进行设置，此径向方向通过参考位置。

分析系统更可包括一溢流单元，溢流单元包括多个溢流室，多个溢流室分别连接于分离单元的各收集室。当溢流单元的多个溢流室相对于参考位置而进行转动时，过量注入于分离单元的多个收集室的工作流体被传输至溢流单元的多个溢流室。

侦测单元的多个检测室分别可包括一第一定量区域与一检测区域，第一定量区域连接于分离单元的分离渠道与检测区域之间。当均分单元的多个均分室相对于参考位置而停止转动时，位于分离单元的多个收集室的多个收集区域的工作流体的第一成分被输送至分离单元的多个分离渠道，并且当均分单元的多个均分室自静止而相对于参考位置开始转动时，位于分离单元的多个分离渠道的被分离的第一成分经由分离单元的多个分离渠道、侦测单元的多个检测室的多个第一定量区域而离心地传输至侦测单元的多个检测室的多个检测区域，由此使得工作流体的第一成分与第二成分之间达到完全分离。侦测单元的多个检测室的多个第一定量区域包括多个凹槽。

分析系统更可包括一排气单元，排气单元包括多个排气室，并且侦测单元的多个检测室分别可包括一检测区域与一第二定量区域，侦测单元的多个检测室的多个第二定量区域分别连接于检测区域与排气单元的排气室之间。侦测单元的多个检测室的多个第二定量区域包括多个凹槽。

分析系统更可包括一排气单元，排气单元包括多个排气室，排气单元的多个排气室分别连接于分离单元的收集室与侦测单元的检测室。

分析系统更可包括具有一基面的一主板，分离单元的多个收集室的多个收集区域分别可包括具有不同深度的一第一收集区域、一第二收集区域与一第三收集区域，其中，第二收集区域连接于第一收集区域与第三收集区域之间，并且在相对于主板的基面的第二收集区域的一深度介于第一收集区域的一深度与第三收集区域的一深度之间。在相对于主板的基面的第一收集区域的深度与第二收集区域的深度之间的一断差不同于第二收集区域的深度与第三收集区域的深度之间的一断差。

分离单元的多个收集室分别更可包括相对于主板的基面的一倾斜面，倾斜面在实质上设置于第一收集区域与第二收集区域之间。

分离单元的多个收集室的多个第三收集区域可包括了具有一开口的一似L型腔部，似L型腔部的开口连接于基面与第二收集区域。

分析系统更可包括具有一基面的一主板、具有多个溢流室的一溢流单元、具有多个排气室的一排气单元、具有一注入室的一注入单元，均分单元更可包括多个缓冲室，注入单元的注入室连接于均分单元的多个均分室且用以接收所注入的工作流体，分离单元的各收集室的多个收集区域包括具有不同深度的一第一收集区域、一第二收集区域与一第三收集区域，其中，第二收集区域连接于第一收集区域与第三收集区域之间，均分单元的多个缓冲室相对于参考位置而分别连接于均分单元的均分室与分离单元的收集室之间，溢流单元的多个溢流室分别连接于分离单元的收集室，排气单元的多个排气室分别连接于侦测单元的检测室，其中，均分单元的多个均分室与多个缓冲室、溢流单元的多个溢流室、侦测单元的多个检测室、排气单元的多个排气室、与分离单元的多个收集室的多个第一收集区域、多个第二收集区域与多个第三收集区域可为共同形成于主板的基面上的多个沟槽，而分离单元的多个收集室的多个第二收集区域与分离渠道的深度相对地小于注入单元的注入室、均分单元的多个均分室与多个缓冲室、溢流单元的多个溢流室、分离单元的多个收集室的多个第一收集区域与多个第三收集区域的深度。

当均分单元的多个均分室相对于参考位置而进行转动时，位于均分单元的多个均分室的工作流体于一第一既定时间输送至分离单元的多个收集室，并且位于分离单元的多个收集室的多个收集区域中的工作流体于一第二既定时间产生工作流体的第一成分与第二成分之间的分离，其中，第二既定时间晚于第一既定时间，并且分离单元的多个收集室的多个收集区域充满了被分离的第一成分。当均分单元的多个均分室相对于参考位置而停止转动时，位于分离单元的多个收集室的多个收集区的工作流体的第一成分被输送至分离单元的多个分离渠道，并且当均分单元的多个均分室自静止而相对于参考位置开始转动时，位于分离单元的多个分离渠道的被分离的第一成分通过一作用力而经由分离渠道而离心地传输至侦测单元的多个检测室，由此使得第一成分与第二成分之间达到完全分离。作用力包括由一柯氏加速度所产生的一柯氏力。

工作流体于第一既定时间受到相对于参考位置的一加速运动的作用而移动，并且工作流体于第二既定时间受到相对于参考位置的一等速运动的作用而移动。

均分单元的各均分室与分离单元的各收集室相对于参考位置而沿着一径向方向进行设置。均分单元与分离单元可相对于一参考轴而进行转动，参考位置位于参考轴之上。

分离单元的多个分离渠道分别可包括至少一段部，分离单元的各分离渠道的至少一段部连接于收集室的至少一收集区域，并且分离渠道的至少一段部的一延伸方向与收集室的至少一收集区域的一延伸方向之间具有一斜角，斜角不大于30度。分离单元的多个分离渠道分别可包括一第一段部、一第二段部与一第三段部，分离单元的分离渠道的第一段部斜向连接于收集室的至少一收集区域，第二段部连接于第一段部与第三段部之间，分离单元的分离渠道的第三段部连接于侦测单元的各检测室，在第一段部与第二段部之间具有一第一夹角，在第二段部与第三段部之间具有一第二夹角，其中，第一夹角不小于90度，第二夹角不大于90度。

工作流体的第一成分的比重不同于第二成分的比重。

分析系统更可包括一控制单元与具有一注入室的一注入单元，其中，注入单元的注入室连接于均分单元的多个均分室且用以接收所注入的工作流体，输送至注入单元的注入室的工作流体经由控制单元所控制。

分析系统更可包括具有一第一标定物的多个物件，多个物件设置于均分单元的多个均分室之中，并且工作流体更可包括一第二标定物，工作流体的第二标定物与多个物件的第一标定物之间可结合。多个物件包括玻璃球体、磁珠等载体。多个物件的第一标定物包括具有接合的核酸、蛋白质、生物标记分子、抗体、细胞、或其它生物分子，工作流体的第二标定物包括具标记功能的互补的核酸、受质、酵素、辅脢、补体、抗原、其它细胞或生物分子。

本发明更提供了一种分析方法，此分析方法包括以下步骤：提供具有不同性质的至少一第一成分与至少一第二成分的一工作流体；提供具有的一注入室、连接于注入室且具有截面积递减并在接近该注入室的一端的深度大于远离该注入室的一端的深度的一均分室、连接于均分室且具有截面积递减的一缓冲室、连接于缓冲室且具有相互连接的不同深度的多个收集区域的一收集室、连接于收集室的至少一收集区域的一分离渠道、以及连接于分离渠道的一检测室的一流路结构；将工作流体注入于流路结构的注入室；利用流路结构的均分室与缓冲室对于来自于注入室的工作流体进行均分且同时限制被均分的工作流体不会进入收集室的多个收集区域；转动流路结构而使得位于均分室与缓冲室中的工作流体进入收集室且同时利用收集室的多个收集区域对于工作流体的第一成分与第二成分之间进行离心式分离；停止流路结构的转动且经由分离渠道将多个收集室的多个收集区域中的被分离的第一成分输送朝向于检测室；转动流路结构而使得被分离的第一成分经由多个分离渠道而传输至检测室，如此以达到第一成分完全分离于第二成分。

此外，分析方法更可提供以下步骤：提供具有一第一标定物的多个物件与具有一第二标定物的工作流体；以及以可选择方式将具有第一标定物的多个物件设置于流路结构的均分室与缓冲室中之一者，如此使得注入于均分室与缓冲室中的工作流体的第二标定物结合于多个物件的第一标定物。

为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图示，作详细说明如下：

附图说明

图1A表示根据本发明的一第一实施例的一流路结构的立体图；

图1B表示本发明的一流路结构的分解图；

图1C表示当一注入器插入于图1A的流路结构时的立体图；

图2为本发明的分析系统的示意方块图；

图3A表示图1B中的流路结构的主板的整体立体图；

图3B表示图1B中的流路结构的主板的结构立体图；

图4A表示图3B的流路结构的单一流路区的局部立体放大图示；

图4B表示图3B的流路结构的单一流路区的局部俯视放大图示；

图5A表示将一工作流体注入至单一流路区的均分室与缓冲室的示意图；

图5B表示根据图5A中的位于均分室与缓冲室的工作流体进行均分后部分流场的示意图；

图5C表示当主板相对于一参考轴(a1-a1)的一参考位置(X0)而沿着一第一方向进行转动之后，工作流体充填至收集室与溢流室的示意图；

图5D表示当图5C中的主板停止转动，被分离的第一成分与第二成分分布于收集室的示意图；

图5E表示当图5D中的主板自静止且相对于参考轴a1-a1的参考位置而沿着一第一方向或第二方向进行转动，被分离的第一成分经由分离渠道而完全传输至定量检测室中的示意图；

图6A表示根据本发明的一第二实施例的一流路结构的立体图；

图6B表示沿着图6A的线段(Z-Z)对于流路结构进行切割下的剖视图；以及

图7A、7B、7C分别表示在本发明的分析系统中所进行相关生化反应与光学检测的示意图。

主要元件符号说明

1～控制单元；

3601～腔部；

3602～开口；

a1-a1～参考轴；

B1～主板；

b1、b1’～流路区；

B1’～球型主体；

b100、b100’～基面；

B21～第一盖板；

B22～第二盖板；

C1～均分室；

c100～斜面；

C2～缓冲室；

C3～收集室；

C32～第一收集区域；

C34～第二收集区域；

C36～第三收集区域；

C4～溢流室；

C5～检测室；

C52～第一定量区域；

C54～光源检测区域；

C56～第二定量区域；

C6～排气室；

CS0、CS1、CS2、CS3～位置；

E2～排气孔；

F1～注入口；

F2～注入口盖子；

G0～注入单元；

G1～均分单元；

G2～分离单元；

G3～排气单元；

G4～溢流单元；

G5～侦测单元；

h1-h2～断差；

h3-h2～断差；

hi、ho、h、hs～深度；

I～分析系统；

K～工作流体；

k01～第一成分；

k02～第二成分；

L～发光产物；

M1、M2～流路结构；

MOL～标定分子；

non-TA～非检测目标；

Q～物件；

S1～倾斜面；

S2～C型状壁面；

SUB～受质；

T～注入器；

V1～第一渠道；

V2～第二渠道；

V3～第三渠道；

V4～分离渠道；

V41～第一段部；

V42～第二段部；

V43～第三段部；

V5～第一检测定量渠道；

V6～第二检测定量渠道；

V7～第一排气渠道；

V8～溢流渠道；

V9～第二排气渠道；

w1～第一方向；

w2～第二方向；

X0～参考位置；

X1～径向方向；

X1’～径向方向；

Y～区域；

Z-Z～线段；

α1～第一夹角；

α2～第二夹角；

θ～斜角。

具体实施方式

图1A表示根据本发明的一第一实施例的一流路结构M1的立体图，图1B表示本发明的一流路结构M1的分解图，图1C表示利用手动方式将具有一尖端部(tip)的一注入器T(例如：吸管(pipette))插入于流路结构M1时的立体图。

流路结构M1包括一主板B1、一第一盖板(或上盖板)B21与一第二盖板(或下盖板)B22，其中，主板B1具有流路设计且设置于第一盖板B21与第二盖板B22之间，并且利用第一盖板B21与第二盖板B22对于设置于主板B1的流路进行完全覆盖而形成一密闭结构。第一盖板B21为包括一注入孔盖子F2与多个排气孔E2的一盘状结构，其中，注入孔盖子F2为可被穿破且可弹性回复的一弹性结构。主板B1为包括一基面b100、一注入室F1与多个流路区b1的一盘状结构。

如图1C所示，当注入器T吸取了具有不同性质的一第一成分k01与一第二成分k02的一工作流体K(例如：血液或生化检体的受测样品)且插入注入孔盖子F2时，注入器T的插入造成注入孔盖子F2的裂开，并且在注入孔盖子F2的弹性结构的作用下可达到注入器T的定位，如此便可经由注入器T将工作流体K注入于主板B1的流路区b1。当注入器T分离于注入室F1时，在注入孔盖子F2的弹性结构的回复作用下可造成注入室F1的封闭，如此便可在后续分离过程中防止主板B1的流路区b1中的工作流体K的不当的溅出。在本实施例中，第一盖板B21、第二盖板B22为薄膜材料所制成，两薄膜材料可经由封装方式而结合于主板B1之上。本发明的流路结构M1通过毛细力、离心力与柯氏力等的合成力(均未图示)的相互搭配作用下而可对于具有不同性质(例如：比重)的多个成分的工作流体K进行均分与分离，如此以达到分析与侦测的目的。

图2为本发明的分析系统I的示意方块图，图3A、3B表示图1B中的主板B 1的立体图。

如图2所示，分析系统I主要包括流路结构M1与一控制单元1(例如：具有处理器的控制器或电脑)。在适当的搭配一特定注入器(未图示)之下，输送至流路结构M1的工作流体K的流量及流速可自动地经由控制单元1所控制。流路结构M1主要包括一注入单元G0、一均分单元G1、一分离单元G2、一排气单元G3、一溢流单元G4与一侦测单元G5。

如图3A、3B所示，注入室F1与多个流路区b1共同设置于基面b100之上，并且注入室F1分别连通至多个流路区b1。具有一参考位置X0的一参考轴a1-a1定义出注入室F1的位置，而多个流路区b1的组态以参考轴a1-a1的参考位置X0为中心而分别沿着多个径向方向X1进行等间隔且对称的辐射状分布。主板B1可相对于参考轴a1-a1的参考位置X0而沿着一第一方向w1或一第二方向w2进行转动。在本实施例中，各流路区b1具有相同的构造，并且流路区b1的数目为四。虽然本实施例中的注入室F1与多个流路区b1共同设置于同一平面(基面b100)之上，但注入室F1与流路区b1的位置及其数目非用以限制本发明，在可利用达到均分与分离的作用下，注入室F1与流路区b1的数目及其所在的位置可做适当的更动与润饰。在本实施例中，参考位置X0为一参考点。以下叙述将以四流路区b1进行说明。

如图3B所示，流路区b1包括一注入室F1、一均分室C1、一缓冲室C2、一收集室C3、一溢流室C4、一检测室C5、一排气室C6、一第一渠道V1、一第二渠道V2、一第三渠道V3、一分离渠道V4、一第一检测定量渠道V5、一第二检测定量渠道V6、一第一排气渠道V7、一第二排气渠道V9与一溢流渠道V8。均分室C1、缓冲室C2、收集室C3、溢流室C4、检测室C5、排气室C6、第一渠道V1、第二渠道V2、第三渠道V3、分离渠道V4、第一检测定量渠道V5、第二检测定量渠道V6、第一排气渠道V7、第二排气渠道V9与溢流渠道V8为共同形成于主板B1的基面b100上的多个沟槽。

以流路结构M1的主板B1的流路设计功能而言，各流路区b1主要可区分为单一注入单元G0、单一均分单元G1、单一分离单元G2、单一排气单元G3、单一溢流单元G4与单一侦测单元G5。

注入单元G0包括注入室F1与注入孔盖子F2，其中，注入室F1分别连通至多个流路区b1。

均分单元G1包括均分室C1、缓冲室C2、第一渠道V1、第二渠道V2与第三渠道V3。在一实施例中，均分室C1为设置于基面b100之上的一环状沟槽，通过均分室C1以构成了注入室F1的一收纳空间。均分室C1为具有一斜面c100的一似水滴状中空结构(具有3D的立体微结构)，或可说是其俯视的造型接近水滴的流线外型且侧边为斜坡导角的微结构，均分室C1的截面积以远离于参考位置X0而递减，在接近注入室F1的一端的深度hi大于远离注入室F1的一端的深度ho，使流阻分布成递增效果，配合平顺的流线外型分布，可使工作流体K在充填过程中均分且防止气泡产生。缓冲室C2以相对于参考轴a1-a1的参考位置X0而沿着径向方向X1分布且设置于基面b100之上的一缓冲槽，缓冲室C2的几何外型设计概念与均分室C1相同，在接近均分室C1的一端的深度大于远离均分室C1的一端的深度，设计成一深度上为弧形变化深度hs的几何外型。第一渠道V1为设置于注入室F1的底部与均分室C1的底部之间的一中空部，由此以连接注入室F1与均分室C1。第二渠道V2为相对于参考轴a1-a1的参考位置X0而沿着径向方向X1设置于基面b100且连接均分室C1与缓冲室C2的一直线型毛细渠道或沟槽，通过第二渠道V2几何结构做为一被动阀。第三渠道V3为相对于参考轴a1-a1的参考位置X0而沿着径向方向X1设置于基面b100且连接缓冲室C2与收集室C3的一直线型毛细渠道或沟槽，通过第三渠道V3的几何结构做为一被动阀。

分离单元G2包括收集室C3、分离渠道V4。在本实施例中，分离渠道V4的毛细渠道由包括羧基、羟基、醯胺基、胺基、醚基等亲水性的分子内含亲水基团的材料所制成。收集室C3为在实质上相对于参考轴a1-a1的参考位置X0且沿着径向方向X1而设置于基面b100之上的一收集槽，并且收集室C3的一侧连接于均分单元G1的第三渠道V3，亦即，第三渠道V3设置于缓冲室C2与收集槽C3之间。收集室C3包括相互连接的一第一收集区域C32、一第二收集区域C34与一第三收集区域C36，其中，第一收集区域C32构成了收集室C3的上游段且连接于第三渠道V3，第三收集区域C36构成了收集室C3的下游段，而位于第一收集区域C32与第二收集区域C36之间的第二收集区域C34连接于第一收集区域C32与第二收集区域C36。

请参阅图4A，图4A表示图3B的区域Y中的流路结构M1的单一流路区b1的局部放大图示。收集室C3的第一收集区域C32、第二收集区域C34与第三收集区域C36分别具有不同深度的多个收集槽。在相对于基面b100之下，在第一收集区域C32与第二收集区域C34之间具有一倾斜面S1。第三收集区域C36为具有一开口3602的一似L型腔部3601，似L型腔部3601的开口3602连接于基面b100与第二收集区域C34。似L型腔部3601更包括一C型状壁面S2，此C型状壁面S2邻接于开口3602且朝向于第二收集区域C34与第三收集区域C36。第一收集区域C32的深度h1与第二收集区域C34的深度h2之间具有一断差h1-h2，第三收集区域C36的深度h3与第二收集区域C34的深度h2之间具有另一断差h3-h2。

请同时参阅图4B，具有似V型状的分离渠道V4为设置于基面b100的一似V型状线型毛细渠道或似V型状沟槽。也就是说，分离渠道V4为亲水性表面性质。分离渠道V4的深度远小于收集室C3的第一收集区域C32的深度h1、或收集室C3的第二收集区域C34的深度h2或第三收集区域C36的深度h3。在实质上，分离渠道V4由一第一段部V41、一第二段部V42与一第三段部V43所组成(如图4B所示)，其中，第一段部V41/第二段部V42与第三段部V43共同构成了分离渠道V4的似V型状结构，并且第一段部V41连接于收集室C3的第二收集区域C34，第二段部V42位于第一段部V41与第三段部V43之间，第三段部V43连接于检测室C5。分离渠道V4的第一段部V41的延伸方向与收集室C3的第二收集区域C34的沿着径向方向X1上的延伸方向之间具有一斜角θ，此斜角θ以不大于30度为佳。在本实施例中，斜角θ约为23度。在相对于分离渠道V4的第一段部V41之下，在分离渠道V4的第一段部V41与第二段部V42之间具有一第一夹角α1，在分离渠道V4的第二段部V42与第三段部V43之间具有一第二夹角α2，其中，第一夹角α1以不小于90度为佳，第二夹角α2以不大于90度为佳。在本实施例中，第一夹角α1约为163度，第二夹角α2约为64度。特别值得注意的是，在分离渠道V4的第二段部V42与第三段部V43之间具有一圆角设计。

如图3B所示，排气单元G3包括排气室C6、第一排气渠道V7、第二排气渠道V9。上述的检测室C5包括一第一定量区域C52、一光源检测区域C54与一第二定量区域C56。排气室C6为设置于基面b100之上且连接于第一排气渠道V7、第二排气渠道V9的一圆柱状排气槽。第一排气渠道V7、第二排气渠道V9为设置于基面b100之上的一直线型毛细渠道或沟槽，此第一排气渠道V7连接于第二定量区域C56，另一排气渠道V9连接于溢流室C4。第一排气渠道V7、第二排气渠道V9的深度小于第二定量区域C56的深度或排气室C6的深度。在本实施例中，第一定量区域C52与一第二定量区域C56为凹槽。

如图3B所示，溢流单元G4包括溢流室C4与溢流渠道V8。溢流室C4为设置于基面b100之上且连接于溢流渠道V8的一圆柱状排气槽。溢流渠道V8为设置于基面b100之上的一直线型毛细渠道或沟槽。此溢流渠道V8的深度远小于溢流室C4的深度。

侦测单元G5包括具有第一标定物的多个物件Q(可同时参阅第图5A、5B与图7A、7B)与检测室C5，其中，多个物件Q以可选择性方式而设置于均分室C1及/或缓冲室C2之中。检测室C5的第一定量区域C52经由第一检测定量渠道V5而连接于光源检测区域C54，第二定量区域C56经由第二检测定量渠道V6而连接于光源检测区域C54。在本实施例中，检测室C5的光源检测区域C54是一圆柱状检测槽，多个物件Q为粒径介于10纳米(nm)至1000微米(μm)的玻璃球体(或称玻璃微珠)，并且在多个物件Q之上具有第一标定物，此第一标定物可为具有接合的核酸(DNA或RNA)、蛋白质(protein)、生物标记分子(biomarker)、抗体(antibody)、细胞(cell)、或其它生物分子。值得注意的是，玻璃球体利用单一步骤或是多重步骤之前处理过程(含物理或化学方法)而可以达成捉取特定目标的功能，其中，在玻璃球体的表面经过物理方式(例如：高温加热、吸附或沉积)处理而形成一包覆薄层，或是可经由化学方式处理【例如：胺基化(-NH2)、氢氧基化(-OH)、梭基化(-COOH)、醛基化(-CHO)等】而产生一包覆薄层于玻璃微珠表面上。在其它实施例中，侦测单元可包含在分离单元之中，多个物件也可为磁珠、实体载体或其它具有相同功能的结构体。

因此，通过定量收集工作流体中的第一成分可进行例如光源的生化或免疫反应检测，并且在定量的工作流体体积之下可防止过量流体冲刷检测室、提高产品检测的良率，因而可达成单一微量检体阵列式同步检测的目的。

以下将配合图5A至图5E而分别表示分析系统I在操作时的示意图。在图5A至5E中是将工作流体K假设为血液(blood)来进行相关的说明，其中，第一成分k01设定为血浆(plasma)，第二成分k02设定为血球(blood cells)。由于血浆的比重小于血球的比重，则第一成分k01的比重小于第二成分k02的比重。

图5A表示利用注入器T将具有既定容量(例如：60μL)的一工作流体K输送至流路结构M1的注入室F1的示意图，图5B表示根据图5A中之位于注入室F1的工作流体K被均分至各均分室C1与缓冲室C2的示意图。由于多个物件Q以可选择性地设置于均分单元G1的均分室C1及/或缓冲室C2之中(如图5A、5B所示)，通过多个物件Q可对于工作流体K进行测定。

当位于注入器T中的工作流体K经由注入室F1而设置于均分室C1与缓冲室C2时，由于均分室C1与缓冲室C2的水滴型3D的几何结构变化且配合于第三渠道V3的毛细结构的限制作用，工作流体K仅会充满于均分单元G1的各第一渠道V1、各均分室C1、各缓冲室C2、各第二渠道V2与各第三渠道V3(亦即，工作流体K被均分至各均分室C1与缓冲室C2之中)，工作流体K不会进入分离单元G2的收集室C3之中，并且于工作流体K的注入过程中可利用缓冲室C2而达到对于工作流体K的注入误差进行调整与控制。

除了可使用吸管来注入工作流体K以便于在注入前作样品初定量与采撷使用之外，在其它实施例中也可采用毛细管(但未图示)进行直接采样，在采满后插入试片中央，在毛细管的工作流体可利用因亲水膜关系而自动输送至各均分槽。

于工作流体K包括一第二标定物，此第二标定物可为具标记功能的互补的核酸、受质(substrate)、酵素(enzyme)、辅脢(coenzyme)、补体(complement)、抗原(antigen)、其它细胞或生物分子。当位于均分室C1与缓冲室C2中的工作流体K与多个物件Q反应静置了一既定时间后，工作流体K的第二标定物会通过待测目标物(Target)的联系，可与多个物件Q的第一标定物之间相互结合(亦即，一生物复合体BIO-CO)(如图7B所示)。

图5C表示当主板B1相对于参考轴a1-a1的参考位置X0而沿着第一方向w1进行转动后的示意图。

位于各均分室C1与缓冲室C2的工作流体K可于一第一既定时间完全地输送至各收集室C3的第一收集区域C32、第二收集区域C34、第三收集区域C36与溢流室C4，并且位于收集室C3的第一收集区域C32、第二收集区域C34、第三收集区域C36的工作流体K于一第二既定时间产生工作流体K的第一成分k01与第二成分k02之间的分离，其中，第二既定时间晚于第一既定时间，并且收集室C3的第一收集区域C32与第二收集区域C34充满了被分离的第一成分k01。在本实施例中，第一方向w1为一逆时钟方向，回转速率设定为每分钟4000转(RPM)，并且第一既定时间的转动包括一第一阶段(初期)的加速运动(时间：0至5秒)(转速：由0至4000RPM)，第二既定时间包括一第二阶段(后期)的等速运动(时间：5至60秒)(转速：维持在4000RPM)。

当进行第一阶段的加速运动(第一既定时间：0至5秒)(转速：由0至4000RPM)时，由于高速旋转的离心力作用下除了会使得位于各均分室C1与缓冲室C2的工作流体K冲过第三渠道V3而进入收集室C3的第一收集区域C32、第二收集区域C34、第三收集区域C36与溢流室C4。

当进行第二阶段的等速运动(第二既定时间：5至60秒)(转速：4000RPM)时，由于第一成分k01的比重小于第二成分k02的比重且在第三收集区域C36的开口3602与C型状壁面S2的作用下，在旋转的离心力作用下便使得具有较大比重的第二成分k02停滞在第收集室C3的第三收集区C36的下层室，而被分离的具有较小比重的第一成分k01则是停滞在收集室C3的第一收集区域C32、第二收集区域C34与第三收集区域C36的上层室，并且离心力也使得被分离的第一成分k01停止在分离渠道V4的位置上。

图5D表示当图5C中的主板B1停止转动且静滞一特定时间后，被分离的第一成分k01因为毛细现象而输送至分离渠道V4的示意图。当主板B1停止转动且静滞一特定时间之后，由于收集室C3的第一收集区域C32、第二收集区域C34与位于分离渠道V3的被分离的第一成分k01之间所产生的毛细作用，如此使得被分离的第一成分k01通过分离渠道V4而传送至检测室C5。

图5E表示当图5D中的主板B1自静止且相对于参考轴a1-a1的参考位置X0而沿着第一方向w1或第二方向w2进行低速转动时的示意图。在本实施例中，第二方向w2为一顺时钟方向。

当主板B1自静止且沿着第一方向w1或第二方向w2进行较低速度(约2000至2500RPM、5至15秒)的转动时，则位于收集室C3的第一收集区域C32与第二收集区域C34的被分离的第一成分k01可在一作用力(亦即，由柯氏力(和相对离心力差的合力)与虹吸力的合成力)而经由分离渠道V4向外传输，如此使得第一成分k01完全分离于第二成分k02且填满了侦测单元G5的第一定量区域C52、光源检测区域C54与第二定量区域C56。毛细充填过程中，第一定量区域C52与第二定量区域C56形成工作流体K充填的定量阀门，当被分离的第一成分k01充满第一定量区域C52，其余未被充满的各个第一定量区域C52会依序被充填满；接着，第一成分k01进入第一检测定量渠道V5，并且充满一光源检测区域C54，其余未被充满的各个光源检测区域C54会依序被充填满；最后，第一成分k01进入第二检测定量渠道V6，并且充满一第二定量区域C56，其余未被充满的各个第二定量区域C56会依序被充填满。过程中，不会发生单一光源检测区域C54过度充填或无法均匀充满的现象，以达第一成分k01准确在光源检测区域C54定量的目的。第一成分k01可与预置在光源检测区域C54中的试剂(未图示)进行反应。

在其它可实施的应用例中(未图示)，当第一成分k01完全分离于第二成分k02且填满了侦测单元G5的检测室C5的光源检测区域C54且于光源检测区域C54中并无预置反应试剂时，则可对于位于光源检测区域C54的第一成分k01的颜色进行判定(例如：判定所分离的血浆是否呈现透明鹅黄色)，如此以作为工作流体K是否有产生一特定现象(例如：溶血)的检查。举例而言，如血浆呈现红色时，则此待测血液样品已失效(也就是待测血液里有溶血现象)且不适合再当作卡匣检测的样品，使用者得重新进行采样。

值得注意的是，在相比较于之参考轴a1-a1的参考位置X0的其它的沟槽的位置可知，侦测单元G5的光源检测区域C54位于具有最大回转半径的位置上，如此可提高试剂在侦测单元G5的光源检测区域C54的稳定性。当进行上述的均分与分离作业时，排气单元G3的排气室C6与第一排气渠道V7、第二排气渠道V9对于各沟槽中的气体进行排放，如此以便利于均分与分离作业的进行。另外，均分单元G1与分离单元G2在进行均分与分离作业时，溢流单元G4扮演流体过量收集的功能，排气作业同时在均分单元G1与分离单元G2中进行，如此才能使得均分单元G1与分离单元G2的均分与分离作业顺利进行。

图6A表示根据本发明的一第二实施例的一流路结构M2的立体图，图6B表示相对于一径向方向X1’沿着图6A的一线段Z-Z对于流路结构M2进行切割下的剖视图。

如图6A所示，流路结构M2包括具有一参考位置X0’(例如：球心)的一球型主体B1’。当沿着图6A的线段Z-Z对于流路结构M2的球型主体B1’进行局部的切割下(亦即，相对于流路结构M2的球型主体B1’的参考位置X0’及其径向方向X1’)，如此便可获得如图6B所示的流路结构M2的其中一流路区b1’的图示。球型主体B1’包括一基面b100’与多个流路区b1’，其中，多个流路区b1’形成于基面b100’之上，并且多个流路区b1’可绕着参考位置X0’而进行转动。在本实施例中，流路结构M2的流路区b1’的几何结构及其设计态系在实质上相同于流路结构M1的流路区b1，相同的结构及组态便不再赘述。

综合上述说明，以下是针对本发明的分析系统I及其流路结构M1的相关应用上提出简要的说明。

如图5B所示，当位于流路结构M1的均分室C1与缓冲室C2之中的工作流体K(血液)在充分静置反应一段时间后，均分室C1与缓冲室C2内的多个物件Q(玻璃微珠)会与待测目标及与具有标记功能的第二级生物分子互相结合。若为荧光检测方式时，第一级生物分子通过待测目标分子可与带有发光团的第二级生物分子相互结合，并在光源检测区域C54中读取荧光信号。而若为冷光或吸收光的侦检测方式时，第一级生物分子通过检测对象而与第二级生物分子结合后，在光源检测区域C54内可与已加入的受质SUB产生反应，而生成可散发出冷光或吸收光的光学信号或发光产物L。

第一级生物分子通过待测目标物可与第二级生物分子互相结合而形成生物复合体BIO-CO(如图7B所示)，但是其它的非检测目标non-TA(如图7A、7B所示)则不会产生任何反应，因此悬浮在溶液中。随后，将流路结构M1放上系统旋转台(未图示)上且沿着流路结构M1的注入室F1为轴心进行高速旋转，则当工作流体K(血液)通过第三渠道V3(具单向阀或止回阀的功能)后，则会由于成分离心力的不同，导致了第二成分k02(血球)与第一成分k01(血浆)的分层，第二成分k02(血球)会累积在收集室C3的下侧，而第一成分k01(血浆)则会存于收集室C3的上侧。

由于已与检测目标结合的多个物件Q(玻璃微珠)的体积超过了第三渠道V3的孔径，多个物件Q(玻璃微珠)被阻挡且停留在收集室C3之中。其它的未与之结合的发光染剂则会伴随着第一成分k01(血浆)一同流入收集室C3的下侧，并通过微流道的毛细力量，第一成分k01(血浆)会依序通过分离渠道V4，并流动至侦测室C5之中。

请参阅图7A、7B、7C。图7A、7B、7C表示在本发明的分析系统I中所进行相关生化反应与光学检测的示意图。

在均分室C1与缓冲室C2中已有添加的多个物件Q(玻璃微珠)与标定分子MOL，并在均分室C1与缓冲室C2的上方或下方的位置装置光学检测系统，可撷取到侦测室C5内的发光信号。当工作流体K中的特定目标分子出现时，如图7B所示由于表面处理的多个物件Q(玻璃微珠)可顺利与其接合，接着带有标定分子MOL的二级反应物也可以依序衔接上，因此在多个物件Q(玻璃微珠)上形成一个生物复合体，如图7C所示其它未被接合的生物分子与标定分子MOL则会通过离心力的驱动下进入检测区内，位于侦测室C5的光学系统根据发光强度而判别待测标定分子MOL的数量与浓度大小，并配合原先已知固定总量的发光信号强度，如此便可推知真正与多个物件Q(玻璃微珠)所进行反应的目标分子的实际数量。

以下将配合公式(1)的计算对于工作流体在本发明的流路结构中提出相关的说明。

$Q=\frac{W{H}^3\mathrm{\ΔP}}{12\mathrm{\μ\ΔX}}$ 公式(1)

在公式(1)中，Q为流量，W为流道宽度，H为流道深度，ΔP为流体不同位置间的压差，μ为流体粘度系数，ΔX为流体前进距离。

工作流体在本发明的流路结构内的流动所受的流动阻力，与结构几何尺寸的关系如公式(2)所示，其中，R为流阻。

$R\∝\frac{1}{H^3}$ 公式(2)

在工作流体经由注入口F1而进入均分室C1之后，由于流道宽度逐渐缩小且流道深度也逐递减小，假设流体流量固定，流体流动所需的压差便会增加，在流体注入过程中，若其中一个分流室充填较多，愈接近出口端，所遇到的流动阻力愈大，促使工作流体充填流阻较小的另一分流室，如此，即可达成工作流体均匀分流与工作流体同时并进的结果。对于粘度系数较大的工作流体，例如全血的粘度约为水的3至4倍，血浆的粘度约为水的1至2倍，使用本发明的微结构更可突显其均匀分流的优势。

请同时参阅图4B、图6B，通过各位置的几何结构尺寸，调控所需压力的大小，达成均匀分流的目的。假设注入流量为10mm³/s、流动距离为7.5mm、工作流体粘度系数为3.2mPa-s时，于不同位置(例如：位置CS0、CS1、CS2、CS3)的几何尺寸(例如：宽度、高度)(单位：mm)与工作流体压差(单位：Pa)的结果显示于表(一)。当结构尺寸愈小，推动工作流体所需的压差愈大，易形成阻挡阀的效果。相反地，当结构尺寸愈大，推动工作流体所需的压差愈小，工作流体愈易流动。因此，工作流体在各均匀室产生均匀分流的结果。

表(一)流路不同位置的结构尺寸与流动压差计算

位置

宽度(mm)

高度(mm)

工作流体的压差(Pa)

CS0	0.5	0.45	63.2
				CS1	2.67	2	0.134
CS2	0.28	0.28	468
				CS3	1.62	1.5	0.197

当工作流体被注入各均分室且随后利用一马达(未图示)进行回转驱动下，由于所产生的离心力大于流路结构所形成的阻挡压差，工作流体可均匀地充填于各收集室。

离心力的计算如公式(3)所示，其中，P_cent为离心力，ρ为工作流体密度，f为转速，r₁为出口位置的旋转半径，r₀为入口位置的旋转半径。

公式(3)

以血液的密度1060kg/m³，出口位置的旋转半径r₁为7.5mm，入口位置的旋转半径r₀为2.5mm，不同旋转速度相对于离心力的计算结果显示于表(二)。

表(二)离心力转速与离心力的关系(应用例A至E)

应用例	转速f(rpm)	离心力Pcent(Pa)
			A	4000	4649
B	2000	1162
			C	1269	468
D	1000	290
			E	500	72

结合公式(1)与公式(3)，可以得到结构尺寸的变化与流阻压差的关系，进而选择适当的离心旋转速度，达成离心力突破隘口的阻力，此时，先使用第一较低转速达成均匀充填的结果，使过多的工作流体进入溢流区，接着，使用第二较高转速使收集室内的工作流体进行离心分离。

在分注与离心过程中，气泡是微流道当中阻挡流线的主要原因之一，也是工作流体注入时需避免的。通过本发明的流线水滴造型的均分室，使工作流体注入腔室时，气体可均匀地向外溢出，注入过程中不会因气泡被工作流体包覆，造成工作流体内部的气泡，因而于均分室的注入过程可相当平顺，间接地可提高工作流体均分后至收集室的成功率。

虽然结合以上诸实施例揭露了本发明，然而其并非用以限制本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内可做更动与润饰，因此本发明的保护范围当以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (57)

1.一种流路结构，用于对于一工作流体中的具有不同性质的至少一第一成分与至少一第二成分之间进行离心式分离，该流路结构包括：

注入室，用以接收所注入的该工作流体，由具有一参考位置的一参考轴定义出该注入室的位置；

均分室，相对于该参考位置设置于该注入室周围并连接于该注入室且用以均分接收来自于该注入室的该工作流体，该均分室的截面积以远离于该参考位置而递减，在接近该注入室的一端的深度大于远离该注入室的一端的深度；

收集室，连接于该均分室，该收集室包括相互连接的多个收集区域；以及

检测室；

分离渠道，用以将该收集室的至少一收集区域连接于该检测室；

当该均分室相对于该参考位置进行转动时，位于该均分室的该工作流体被输送至该收集室的该多个收集区域且经由该多个收集区域对于该工作流体的该至少第一成分与该至少第二成分之间进行离心式分离；

当该均分室相对于该参考位置而停止转动时，位于该收集室的该多个收集区域的该工作流体的该至少第一成分被输送至该分离渠道，并且当该均分室自静止而相对于该参考位置进行转动时，位于该分离渠道的被分离的该至少第一成分经由该分离渠道而离心地传输至该检测室，由此使得该至少第一成分与该至少第二成分之间达到完全分离。

2.如权利要求1所述的流路结构，其中，该均分室具有至少一斜面的似水滴状中空结构。

3.如权利要求1所述的流路结构，还包括缓冲室，该缓冲室相对于该参考位置而连接于该均分室与该收集室之间，该缓冲室的截面积以远离于该参考位置而递减。

4.如权利要求3所述的流路结构，其中，该缓冲室为一似水滴状中空结构。

5.如权利要求3所述的流路结构，其中，该均分室、该缓冲室与该收集室相对于该参考位置而沿着一径向方向进行设置，该径向方向通过该参考位置。

6.如权利要求1所述的流路结构，还包括溢流室，该溢流室连接于该收集室，当该溢流室相对于该参考位置而进行转动时，过量注入于该收集室的该工作流体被传输至该溢流室。

7.如权利要求1所述的流路结构，其中，该检测室包括第一定量区域与检测区域，该第一定量区域连接于该分离渠道与该检测区域之间；

当该均分室相对于该参考位置而停止转动时，位于该收集室的收集区域的该工作流体的该至少第一成分被输送至该分离渠道，并且当该均分室自静止而相对于该参考位置开始转动时，位于该分离渠道的被分离的该至少第一成分经由该分离渠道、该第一定量区域而离心地传输至该检测室的该检测区域，由此使得该工作流体的该至少第一成分与该至少第二成分之间达到完全分离。

8.如权利要求7所述的流路结构，其中，该检测室的该第一定量区域包括凹槽。

9.如权利要求1所述的流路结构，还包括排气室，并且该检测室包括检测区域与第二定量区域，该检测室的该第二定量区域连接于该检测区域与该排气室之间。

10.如权利要求9所述的流路结构，其中，该检测室的该第二定量区域包括凹槽。

11.如权利要求1所述的流路结构，还包括排气室，该排气室连接于该收集室与该检测室。

12.如权利要求1所述的流路结构，还包括一基面，并且该收集室的该多个收集区域包括具有不同深度的第一收集区域、第二收集区域与一第三收集区域，其中，该第二收集区域连接于该第一收集区域与该第三收集区域之间，并且在相对于该基面的该第二收集区域的一深度介于该第一收集区域的一深度与该第三收集区域的一深度之间。

13.如权利要求12所述的流路结构，其中，在相对于该基面的该第一收集区域的该深度与该第二收集区域的该深度之间的一断差不同于该第二收集区域的该深度与该第三收集区域的该深度之间的一断差。

14.如权利要求12所述的流路结构，其中，该收集室还包括相对于该基面的倾斜面，该倾斜面在实质上设置于该第一收集区域与该第二收集区域之间。

15.如权利要求12所述的流路结构，其中，该收集室的该第三收集区域包括了具有开口的似L型腔部，该似L型腔部的该开口连接于该基面与该第二收集区域。

16.如权利要求1所述的流路结构，还包括具有基面的主板、缓冲室、溢流室与排气室，该收集室的该多个收集区域包括具有不同深度的第一收集区域、第二收集区域与第三收集区域，其中，该第二收集区域连接于该第一收集区域与该第三收集区域之间，该缓冲室相对于该参考位置沿着一径向方向设置并连接于该均分室与该收集室之间，该溢流室连接于该收集室，该排气室连接于该检测室，该均分室、该缓冲室、该溢流室、该检测室、该排气室、与该收集室的该第一收集区域、该第二收集区域与该第三收集区域为共同形成于该主板的该基面上的多个沟槽，而该收集室的该第二收集区域与该分离渠道的深度相对地小于该注入室、该均分室、该缓冲室、该溢流室、该收集室的该第一收集区域与该第三收集区域的深度。

17.如权利要求1所述的流路结构，其中，当该均分室相对于该参考位置而进行转动时，位于该均分室的该工作流体于第一既定时间输送至该收集室，并且位于该收集室的该多个收集区域中的该工作流体于第二既定时间产生该工作流体的该至少第一成分与该至少第二成分之间的分离，其中，该第二既定时间晚于该第一既定时间，并且该收集室的该多个收集区域充满了被分离的该至少第一成分；

当该均分室相对于该参考位置而停止转动时，位于该收集室的该多个收集区的该工作流体的该至少第一成分被输送至该分离渠道，并且当该均分室自静止而相对于该参考位置开始转动时，位于该分离渠道的被分离的该至少第一成分通过一作用力而经由该分离渠道而离心地传输至该检测室，由此使得该至少第一成分与该至少第二成分之间达到完全分离。

18.如权利要求17所述的流路结构，其中，该作用力包括由柯氏加速度所产生的柯氏力。

19.如权利要求17所述的流路结构，其中，该工作流体于该第一既定时间受到相对于该参考位置的加速运动的作用而移动，并且该工作流体于该第二既定时间受到相对于该参考位置的等速运动的作用而移动。

20.如权利要求1所述的流路结构，其中，该均分室与该收集室相对于该参考位置而沿着一径向方向进行设置。

21.如权利要求1所述的流路结构，其中，该流路结构可相对于一参考轴而进行转动，该参考位置位于该参考轴之上。

22.如权利要求1所述的流路结构，其中，该分离渠道包括至少一段部，该分离渠道的至少一该段部连接于该收集室的至少一收集区域，并且该分离渠道的至少一段部的一延伸方向与该收集室的至少一收集区域的一延伸方向之间具有斜角，该斜角不大于30度。

23.如权利要求1所述的流路结构，其中，该分离渠道包括第一段部、第二段部与第三段部，该分离渠道的该第一段部斜向连接于该收集室的至少一收集区域，该第二段部连接于该第一段部与该第三段部之间，该分离渠道的该第三段部连接于该检测室，在该第一段部与该第二段部之间具有第一夹角，在该第二段部与该第三段部之间具有第二夹角，其中，该第一夹角不小于90度，该第二夹角不大于90度。

24.如权利要求1所述的流路结构，其中，该工作流体的该至少第一成分的比重不同于该至少第二成分的比重。

25.一种分析系统，可对于工作流体的具有不同性质的至少一第一成分与至少一第二成分进行分析，包括：

具有注入室的注入单元，由具有参考位置的参考轴定义出该注入室的位置，

均分单元，包括多个均分室，均与该注入室相连，该多个均分室可对于该工作流体进行均分且可相对于该参考位置进行转动，其中，各该多个均分室的截面积以远离于该参考位置而递减，在接近该注入室一端的深度大于远离该注入室一端的深度；

分离单元，包括多个收集室与多个分离渠道，该分离单元的该多个收集室分别连接于该均分单元的该多个均分室，其中，该多个收集室分别包括相互连接的多个收集区域；以及

侦测单元，包括多个检测室，该侦测单元的该多个检测室分别经由该分离单元的该多个分离渠道而连接于收集室的至少一收集区域；

当该均分单元的该多个均分室相对于该参考位置进行转动时，位于该多个均分室的该工作流体被输送至该分离单元的收集室的该多个收集区域且经由该分离单元的收集室的该多个收集区域对于该工作流体的该至少第一成分与该至少第二成分之间进行离心式分离；

当该均分单元的该多个均分室相对于该参考位置而停止转动时，位于该分离单元的收集室的该多个收集区域的该工作流体的该至少第一成分被输送至分离渠道，并且当该均分单元的该多个均分室自静止而相对于该参考位置进行转动时，位于该分离渠道的被分离的该至少第一成分经由该分离渠道而离心地传输至该检测室，由此使得该至少第一成分与该至少第二成分之间达到完全分离。

26.如权利要求25所述的分析系统，其中，该均分单元的该多个均分室分别包括具有至少一斜面的似水滴状中空结构。

27.如权利要求25所述的分析系统，其中，该均分单元还包括多个缓冲室，各该多个缓冲室相对于该参考位置而分别连接于均分室与该分离单元的收集室之间，各该多个缓冲室的截面积以远离于该参考位置而递减。

28.如权利要求27所述的分析系统，该均分单元的该多个缓冲室分别包括似水滴状中空结构。

29.如权利要求27所述的分析系统，其中，该均分单元的各该多个均分室、该均分单元的各该多个缓冲室、该分离单元的各该多个收集室相对于该参考位置而沿着一径向方向进行设置，该径向方向通过该参考位置。

30.如权利要求25所述的分析系统，还包括溢流单元，该溢流单元包括多个溢流室，该多个溢流室分别连接于该分离单元的各该多个收集室；

当该溢流单元的该多个溢流室相对于该参考位置而进行转动时，过量注入于该分离单元的该多个收集室的该工作流体被传输至该溢流单元的该多个溢流室。

31.如权利要求25所述的分析系统，其中，该侦测单元的该多个检测室分别包括第一定量区域与检测区域，该第一定量区域连接于该分离单元的分离渠道与该检测区域之间；

当该均分单元的该多个均分室相对于该参考位置而停止转动时，位于该分离单元的该多个收集室的该多个收集区域的该工作流体的该至少第一成分被输送至该分离单元的该多个分离渠道，并且当该均分单元的该多个均分室自静止而相对于该参考位置开始转动时，位于该分离单元的该多个分离渠道的被分离的该至少第一成分经由该分离单元的该多个分离渠道、该侦测单元的该多个检测室的多个第一定量区域而离心地传输至该侦测单元的该多个检测室的多个检测区域，由此使得该工作流体的该至少第一成分与该至少第二成分之间达到完全分离。

32.如权利要求31所述的分析系统，其中，该侦测单元的该多个检测室的多个第一定量区域包括多个凹槽。

33.如权利要求25所述的分析系统，还包括排气单元，该排气单元包括多个排气室，并且该侦测单元的该多个检测室分别包括检测区域与第二定量区域，该侦测单元的该多个检测室的多个第二定量区域分别连接于该检测区域与该排气单元的该排气室之间。

34.如权利要求33所述的分析系统，其中，该侦测单元的该多个检测室的多个第二定量区域包括多个凹槽。

35.如权利要求25所述的分析系统，还包括排气单元，该排气单元包括多个排气室，该排气单元的该多个排气室分别连接于该分离单元的收集室与该侦测单元的该检测室。

36.如权利要求25所述的分析系统，还包括具有基面的主板，该分离单元的该多个收集室的该多个收集区域分别包括具有不同深度的第一收集区域、第二收集区域与第三收集区域，其中，该第二收集区域连接于该第一收集区域与该第三收集区域之间，并且在相对于该主板的该基面的该第二收集区域的一深度介于该第一收集区域的一深度与该第三收集区域的一深度之间。

37.如权利要求36所述的分析系统，其中，在相对于该主板的该基面的该第一收集区域的该深度与该第二收集区域的该深度之间的一断差不同于该第二收集区域的该深度与该第三收集区域的该深度之间的一断差。

38.如权利要求36所述的分析系统，其中，该分离单元的该多个收集室分别还包括相对于该主板的该基面的倾斜面，该倾斜面在实质上设置于该第一收集区域与该第二收集区域之间。

39.如权利要求36所述的分析系统，其中，该分离单元的收集室的该第三收集区域包括了具有开口的似L型腔部，该似L型腔部的该开口连接于该基面与该第二收集区域。

40.如权利要求25所述的分析系统，还包括具有基面的主板、具有多个溢流室的溢流单元、具有多个排气室的排气单元、具有注入室的注入单元，该均分单元还包括多个缓冲室，该注入单元的该注入室连接于该均分单元的该多个均分室且用以接收所注入的该工作流体，该分离单元的各该多个收集室的该多个收集区域包括具有不同深度的第一收集区域、第二收集区域与第三收集区域，其中，该第二收集区域连接于该第一收集区域与该第三收集区域之间，该均分单元的该多个缓冲室相对于该参考位置沿着径向方向设置并分别连接于该均分单元的均分室与该分离单元的收集室之间，该溢流单元的该多个溢流室分别连接于该分离单元的收集室，该排气单元的该多个排气室分别连接于该侦测单元的该检测室，其中，该均分单元的该多个均分室与该多个缓冲室、该溢流单元的该多个溢流室、该侦测单元的该多个检测室、该排气单元的该多个排气室、与该分离单元的该多个收集室的该多个第一收集区域、该多个第二收集区域与该多个第三收集区域为共同形成于该主板的该基面上的多个沟槽，而该分离单元的该多个收集室的该多个第二收集区域与分离渠道的深度相对地小于该注入单元的该注入室、该均分单元的该多个均分室与该多个缓冲室、该溢流单元的该多个溢流室、该分离单元的该多个收集室的该多个第一收集区域与该多个第三收集区域的深度。

41.如权利要求25所述的分析系统，其中，当该均分单元的该多个均分室相对于该参考位置而进行转动时，位于该均分单元的该多个均分室的该工作流体于第一既定时间输送至该分离单元的该多个收集室，并且位于该分离单元的该多个收集室的该多个收集区域中的该工作流体于第二既定时间产生该工作流体的该至少第一成分与该至少第二成分之间的分离，其中，该第二既定时间晚于该第一既定时间，并且该分离单元的该多个收集室的该多个收集区域充满了被分离的该至少第一成分；

当该均分单元的该多个均分室相对于该参考位置而停止转动时，位于该分离单元的该多个收集室的该多个收集区的该工作流体的该至少第一成分被输送至该分离单元的该多个分离渠道，并且当该均分单元的该多个均分室自静止而相对于该参考位置开始转动时，位于该分离单元的该多个分离渠道的被分离的该至少第一成分通过一作用力而经由分离渠道而离心地传输至该侦测单元的该多个检测室，由此使得该至少第一成分与该至少第二成分之间达到完全分离。

42.如权利要求41所述的分析系统，其中，该作用力包括由柯氏加速度所产生的柯氏力。

43.如权利要求41所述的分析系统，其中，该工作流体于该第一既定时间受到相对于该参考位置的加速运动的作用而移动，并且该工作流体于该第二既定时间受到相对于该参考位置的等速运动的作用而移动。

44.如权利要求25所述的分析系统，其中，该均分单元的各该多个均分室与该分离单元的各该多个收集室相对于该参考位置而沿着一径向方向进行设置。

45.如权利要求25所述的分析系统，其中，该均分单元与该分离单元可相对于一参考轴而进行转动，该参考位置位于该参考轴之上。

46.如权利要求25所述的分析系统，其中，该分离单元的该多个分离渠道分别包括至少一段部，该分离单元的各该多个分离渠道的至少一段部连接于该收集室的至少一收集区域，并且分离渠道的至少一段部的一延伸方向与收集室的至少一收集区域的一延伸方向之间具有一斜角，该斜角不大于30度。

47.如权利要求25所述的分析系统，其中，该分离单元的该多个分离渠道分别包括第一段部、第二段部与第三段部，该分离单元的每个分离渠道的第一段部斜向连接于收集室的至少一收集区域，第二段部连接于第一段部与第三段部之间，该分离单元的分离渠道的第三段部连接于该侦测单元的各该多个检测室，在第一段部与第二段部之间具有第一夹角，在第二段部与第三段部之间具有第二夹角，其中，该第一夹角不小于90度，该第二夹角不大于90度。

48.如权利要求25所述的分析系统，其中，该工作流体的该至少第一成分的比重不同于该至少第二成分的比重。

49.如权利要求25所述的分析系统，还包括控制单元与具有注入室的注入单元，其中，该注入单元的该注入室连接于该均分单元的该多个均分室且用以接收所注入的该工作流体，输送至该注入单元的该注入室的该工作流体经由该控制单元所控制。

50.如权利要求25所述的分析系统，还包括具有第一标定物的多个物件，该多个物件设置于该均分单元的该多个均分室之中，并且该工作流体还包括第二标定物，该工作流体的该第二标定物与该多个物件的该第一标定物之间可结合。

51.如权利要求50所述的分析系统，其中，该多个物件包括玻璃球体、磁珠。

52.如权利要求50所述的分析系统，其中，该多个物件的该第一标定物包括具有接合的核酸、蛋白质、生物标记分子、抗体、细胞、或其它生物分子，该工作流体的该第二标定物包括具标记功能的互补的核酸、受质、酵素、辅脢、补体、抗原、其它细胞或生物分子。

53.一种分析方法，包括以下步骤：

提供具有不同性质的至少一第一成分与至少一第二成分的工作流体；

提供具有的注入室、连接于该注入室且具有截面积递减并在接近该注入室的一端的深度大于远离该注入室的一端的深度的均分室、连接于该均分室且具有截面积递减的缓冲室、连接于该缓冲室且具有相互连接的不同深度的多个收集区域的收集室、连接于该收集室的至少一收集区域的分离渠道、以及连接于该分离渠道的检测室的流路结构；

将该工作流体注入于该流路结构的该注入室；

利用该流路结构的该均分室与该缓冲室对于来自于该注入室的该工作流体进行均分且同时限制被均分的该工作流体不会进入该收集室的该多个收集区域；

转动该流路结构而使得位于该均分室与该缓冲室中的该工作流体进入该收集室且同时利用该收集室的该多个收集区域对于该工作流体的该至少第一成分与该至少第二成分之间进行离心式分离；

停止该流路结构的转动且经由该分离渠道将该收集室的该多个收集区域中的被分离的该至少第一成分输送朝向于该检测室；

转动该流路结构而使得被分离的该至少第一成分经由该多个分离渠道而传输至该检测室，如此以达到该至少第一成分完全分离于该至少第二成分。

54.如权利要求53所述的分析方法，还提供以下步骤：

提供具有第一标定物的多个物件与具有第二标定物的该工作流体；以及

以可选择方式将具有该第一标定物的该多个物件设置于该流路结构的该均分室与该缓冲室中之一者，如此使得注入于该均分室与该缓冲室中的该工作流体的该第二标定物结合于该多个物件的该第一标定物。

55.如权利要求54所述的分析方法，其中，该多个物件包括玻璃球体、磁珠。

56.如权利要求54所述的分析方法，其中，该多个物件的该第一标定物包括具有接合的核酸、蛋白质、生物标记分子、抗体、细胞、或其它生物分子，该工作流体的该第二标定物包括具标记功能的互补的核酸、受质、酵素、辅脢、补体、抗原、其它细胞或生物分子。

57.如权利要求53所述的分析方法，其中，该工作流体的该至少第一成分的比重不同于该至少第二成分的比重。

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