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TWI886903B - 微流體晶片和微流體晶片操作系統 - Google Patents

微流體晶片和微流體晶片操作系統 Download PDF

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TWI886903B
TWI886903B TW113113867A TW113113867A TWI886903B TW I886903 B TWI886903 B TW I886903B TW 113113867 A TW113113867 A TW 113113867A TW 113113867 A TW113113867 A TW 113113867A TW I886903 B TWI886903 B TW I886903B
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microfluidic chip
flow channel
valve
processing chamber
channel layer
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TW113113867A
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李慶國
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臺北醫學大學
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Abstract

一種微流體晶片，包含：依序連通的加樣槽、處理室、第一過濾元件、層析管柱、液體流道系統、和一檢測區域。微流體晶片還包含：第一閥門元件、第二閥門元件、以及致動元件。第一閥門元件設置在介於加樣槽和處理室之間。第二閥門元件設置在介於處理室和第一過濾元件之間。致動元件設置在處理室上方並且包含驅動膜，致動元件配置以在處理室中產生渦流並且控制在處理室中的壓力。

Description

微流體晶片和微流體晶片操作系統
本揭示內容是關於用於在一樣品中萃取化合物的微流體晶片及其相關聯的微流體晶片操作系統。
在檢測生物或化學樣本內所包含的物質時，由於樣本是複雜的混合物，因此常須先分離和提純出特定的化合物。在習知的萃取和分離的流程中，首先須將樣本以萃取溶劑萃取，之後進行分離和純化，以得到化合物來進行後續的檢測，例如確定樣品中的化合物的種類或是特性。然而，習知的萃取、分離化合物這些操作往往需取用較大量的樣本材料，並且耗費大量的試劑、耗材和人力。
有鑑於上述問題，本揭示內容的目的之一是提供微流體晶片和微流體晶片操作系統，使樣品中化合物的萃取和分離的操作整合在一微流體晶片中完成。
本揭示內容的一些實施方式提供了一種微流體晶 片，包含：依序連通的加樣槽、處理室、第一過濾元件、層析管柱、液體流道系統、和檢測區域。微流體晶片還包含：第一閥門元件、第二閥門元件、以及致動元件。第一閥門元件設置在介於加樣槽和處理室之間。第二閥門元件設置在介於處理室和第一過濾元件之間。致動元件設置在處理室上方，其中致動元件包含驅動膜，致動元件配置以在處理室中產生渦流並且控制在該處理室中的壓力。
在一些實施方式中，第一閥門元件包含第一閥門柱，第一閥門柱的開啟尺寸在約5微米至約30微米的範圍內。
在一些實施方式中，驅動膜的下表面是不平整結構。
在一些實施方式中，微流體晶片還包含：加熱元件，設置在處理室下方。
在一些實施方式中，微流體晶片還包含：秤重元件，設置在處理室下方。
在一些實施方式中，微流體晶片還包含：第二過濾元件，設置在介於層析管柱和液體流道系統之間。
在一些實施方式中，檢測區域包含複數個第一微孔。
在一些實施方式中，檢測區域包含複數個亞檢測區域。每個亞檢測區域包含至少一微孔。
在一些實施方式中，檢測區域包含第一亞檢測區域、第二亞檢測區域、第三亞檢測區域、和第四亞檢測區 域。第一亞檢測區域包含複數個第一微孔。第二亞檢測區域包含複數個第二微孔。第三亞檢測區域包含複數個第三微孔。第四亞檢測區域包含複數個第四微孔。
在一些實施方式中，液體流道系統包含：主流道和初數個分流道。在一些實施方式中，主動道與複數個初級分流道連接。在一些實施方式中，複數個初級分流道各自與複數個次級分流道連接。
在一些實施方式中，在複數個第一微孔中設置細胞、抗體、訊號偵測元件、或其組合。
在一些實施方式中，微流體晶片還包含：試劑添加/取樣流道和第三閥門元件。試劑添加/取樣流道與層析管柱連通。第三閥門元件配置以控制在試劑添加/取樣流道的一液體流動方向、開啟或關閉。
在一些實施方式中，微流體晶片還包含：廢液流道和第四閥門元件。廢液流道與層析管柱連通。第四閥門元件配置以控制廢液流道的開啟或關閉。
在一些實施方式中，在微流體晶片中，第一閥門元件、第二閥門元件、和致動元件經由氣體壓力而控制。
在一些實施方式中，微流體晶片是一堆疊結構，包含：基板層、第一流道層、以及第二流道層。第一流道層在基板層上方，其中用於液體流動的複數個凹槽定義在該第一流道層中。第二流道層在第一流道層上方，其中用於氣體流動的複數個凹槽定義在該第二流道層中。
在一些實施方式中，第一流道層包含複數個第一 開口，第二流道層包含複數個第二開口其分別地對應於該些第一開口，並且該些第一開口和該些第二開口定義複數個液體儲存區域。
在一些實施方式中，第一過濾元件的第一過濾器設置在由第一流道層的第一過濾凹槽與第二流道層的第二過濾凹槽所組成的第一過濾腔中。第二過濾元件的第二過濾器設置在由第一流道層的第三過濾凹槽與第二流道層的第四過濾凹槽所組成的第二過濾腔中。
在一些實施方式中，微流體晶片還包含：加熱秤重組件。加熱秤重組件設置在基板層中且在該處理室的底部。
在一些實施方式中，在微流體晶片中，致動元件包含驅動膜和在驅動膜上方的驅動控制槽。
在一些實施方式中，第一流道層包含處理室凹槽以及在處理室凹槽之上的驅動膜，處理室凹槽的位置對應於處理室。第二流道層包含驅動控制槽。
在一些實施方式中，致動元件還包含驅動控制槽，驅動控制槽在驅動膜上方，其中處理室和驅動膜設置在該第一流道層，驅動控制槽設置在第二流道層。
在一些實施方式中，在微流體晶片中，第二流道層還包含：驅動氣體流道和驅動氣體通氣孔。驅動氣體流道與驅動控制槽連通。驅動氣體通氣孔與驅動氣體流道連通。
在一些實施方式中，在微流體晶片中，第一閥門 元件包含第一閥門柱、第一彈性膜、以及第一閥門控制槽。第一閥門柱介於加樣槽和處理室之間並且設置在第一流道層。第一彈性膜高於第一閥門柱並且設置在第一流道層。第一閥門控制槽在第一閥門柱和第一彈性膜上方並且設置在該第二流道層。
在一些實施方式中，在微流體晶片中，第二流道層還包含：第一閥門氣體流道和第一閥門氣體通氣孔。第一閥門氣體流道與第一閥門控制槽連通。第一閥門氣體通氣孔與第一閥門氣體流道連通。
在一些實施方式中，在微流體晶片中，層析管柱設置在第二流道層中。
在一些實施方式中，在微流體晶片中，第一流道層包含第一加樣開口，第二流道層包含第二加樣開口，第一加樣開口和第二加樣開口的位置對應於加樣槽。
在一些實施方式中，檢測區域包含複數個第一微孔。第一流道層包含複數個第一微通孔。第二流道層包含複數個第二微通孔，其中這些第一微孔分別地對應於這些第一微通孔和這些第一微通孔。
在一些實施方式中，在微流體晶片中，加樣槽的容積大於處理室的容積。
本揭示內容的一些實施方式提供了一種微流體晶片操作系統，包含：如以上和以下的多個實施方式所述的微流體晶片、致動元件驅動模組、以及閥門驅動模組。致動元件驅動模組配置以控制微流體晶片的致動元件的上升 和下壓。閥門驅動模組配置以控制第一閥門元件和第二閥門元件的開啟或關閉。
在一些實施方式中，在微流體晶片操作系統中，致動元件驅動模組配置以利用氣壓控制致動元件的驅動膜的形變，例如上升或下壓。
在一些實施方式中，在微流體晶片操作系統中，閥門驅動模組配置以利用氣壓控制第一閥門元件和第二閥門元件的開啟或關閉。
在一些實施方式中，微流體晶片操作系統還包含：廢液收集模組和試劑添加模組。廢液收集模組配置以收集來自層析管柱的排放液。試劑添加模組配置以將試劑添加至流入/流出通道。
在一些實施方式中，微流體晶片操作系統還包含檢測儀器。檢測儀器用以檢測來自該層析管柱或檢測區域的流體。
在一些實施方式中，檢測儀器為質譜儀或層析儀。例如耦合電漿質譜儀、液相層析儀、氣相層析儀。
10:微流體晶片
100:基板層
110:加熱秤重組件
110A:加熱元件
110B:秤重元件
112:電極
20:液體
200:第一流道層
210:第一加樣槽開口
220:處理室凹槽
230:第一過濾凹槽
232:第二過濾凹槽
254:第一微通孔
260:試劑添加/取樣流道
270:廢液流道
262:開口
272:開口
280:驅動膜
280S:下表面
282:第一彈性膜
284:第二彈性膜
286:第三彈性膜
288:第四彈性膜
290:第一閥門柱
292:第二閥門柱
300:第二流道層
310:第二加樣槽開口
320:驅動控制槽
322:驅動氣體流道
324:驅動氣體通氣孔
330:第三過濾凹槽
332:第四過濾凹槽
340A、340B、340C、340D:閥門控制槽
342A、342B、342C、342D:閥門氣體流道
344A、344B、344C、344D:閥門通氣孔
354:第二微通孔
362:流入/流出口
372:廢液出口
410:加樣槽
412:加樣槽壁
420:第一閥門元件
430:處理室
440:第二閥門元件
450:第三閥門元件
460:第四閥門元件
470:致動元件
510:第一過濾元件
512:第一過濾腔
514:第一過濾器
520:層析管柱
530:第二過濾元件
532:第二過濾腔
534:第二過濾器
540:液體流道系統
542:主流道
544:初級分流道
546:次級分流道
546A:第一次級分流道
546B:第二次級分流道
550:檢測區域
552、552A、552B、552C、552D:亞檢測區域
554、554A、554B、554C、554D:微孔
610、610A、610B:圖案
612、612A、612B:凹陷部分
700:微流體晶片操作系統
702:控制模組
710:致動元件驅動模組
712:閥門驅動模組
714:感測模組
720:試劑添加模組
722:排放液收集模組
724:廢液槽
730:檢測儀器
800:方法
802、804、806、808、810、812、814、816、818、820、822、824:步驟
AB:線
BC:線
D-D’:線
E-E’:線
F-F’:線
OD1:開啟尺寸
W1:寬度
W2:寬度
當結合附圖閱讀以下詳細描述時，本揭示內容的各種態樣將最易於理解。應注意的是，根據行業標準操作規程，各種特徵結構可能並非按比例繪製。事實上，為了論述之清晰性，可以任意地增大或減小各種特徵結構之尺寸。為讓本揭示內容的上述和其他目的、特徵、優點與實 施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1圖是根據一些實施方式的微流體晶片的透視圖。
第2圖是根據一些實施方式的微流體晶片的上視圖。
第3圖是根據一些實施方式的微流體晶片的分解圖。
第4圖是根據一些實施方式的微流體晶片的基板層的上視圖。
第5圖是根據一些實施方式的微流體晶片的第一流道層的上視圖。
第6圖是根據一些實施方式的微流體晶片的第二流道層的上視圖。
第7圖是根據一些實施方式的微流體晶片的堆疊結構的佈局圖。
第8A圖至第8C圖繪示根據一些實施方式，在進行萃取時，在第7圖的微流體晶片中沿著線A-B和線B-C的截面視圖。
第9A圖繪示根據一些實施方式的驅動膜的下視圖。
第9B圖繪示根據一些實施方式的第9A圖的驅動膜沿著線F-F’的截面視圖。
第9C圖繪示根據另一些實施方式的驅動膜的下視圖。
第10圖繪示在第7圖的微流體晶片中沿著線D-D’的截面視圖。
第11圖繪示在第7圖的微流體晶片中沿著線E-E’的截面視圖。
第12圖繪示根據一些實施方式的微流體晶片操作系 統的示意圖。
第13圖繪示根據一些實施方式使用微流體晶片的方法的流程圖。
以下的揭示內容提供了許多不同的實施方式或實施方式，用於實施所提供主題的不同特徵。以下描述組件和排列的具體實施方式，以簡化本揭示內容。當然，這些僅僅是實施例而不是限制性的。例如，在隨後的描述中，形成第一特徵其在第二特徵上方或之上，可包括第一特徵和第二特徵以直接接觸而形成的實施方式，並且也可包括附加的特徵可形成在介於第一特徵和第二特徵之間，因此第一特徵和第二特徵可不是直接接觸的實施方式。另外，本揭示內容可在各個實施例中重複參考標號和/或字母。這樣的重複，是為了是簡化和清楚的目的，重複本身並不是意指所討論的各個實施方式之間和/或配置之間的關係。
此外，為了便於描述如在圖式中所繪示的一個元件或特徵與另一個元件或特徵之間的關係，在此可能使用空間相對性用語，例如「之下」、「低於」、「較下」、「高於」、「上方」、「之上」、「頂部」、「較上」、和類似的用語。除了在圖式中所描繪的方向之外，空間相對性用語旨在涵蓋裝置在使用中或操作中的不同方向。設備可用其它方式定向(旋轉90度或處於其它的方向)，並且據此可同樣地解讀本文所使用的空間相對性描述詞。
本揭示內容中所使用的序數例如「第一」、「第二」等之用詞用以修飾元件，其本身並不意含及代表該(或該些)元件有任何之前的序數，也不代表某一元件與另一元件的順序、或是製造方法上的順序，該些序數的使用僅用來使具有某命名的元件得以和另一具有相同命名的元件能作出清楚區分。請求項與說明書中可不使用相同的序數用詞，據此，說明書中的第一構件在請求項中可能為第二構件。
微流控(microfluidics)指的是使用微通道處理或操縱微小流體的系統所涉及的科學和技術。因為具有微型化、整合化等特徵，微流控裝置通常被稱為微流體晶片(microfluidic chip)。
生物或化學材料常包含複雜的混合物，如果要分離有特定功效的有效成分，例如要從植物中提取二次代謝物(例如黃酮類、多醣類、揮發油類、醌類、萜類、皂苷類、生物鹼類、色素類、香豆素類、強心苷類、酚酸類等類型的化合物)並篩選出對疾病有治療功效的特定化合物，常須經由分離、純化、精製、濃縮、乾燥等步驟，之後進行細胞實驗或動物實驗。但是，這些步驟往往須耗費大量的原料、試劑、耗材、人力及時間。相較而言，在本揭示內容的一些實施方式中，將從樣本的萃取和化合物分離的多個操作整合至單一的微流控晶片，並且分離出的化合物可直接用於檢測。在一些實施方式中，亦可在微流控晶片上進行檢測，例如細胞反應的檢測，因此可在單一的晶片 上完成萃取、化合物分離、篩選活性成分的操作。
參見第1圖至第7圖，繪示根據一些實施方式的微流體晶片。第1圖是微流體晶片10的透視圖，第2圖是微流體晶片10的上視圖，第3圖是微流體晶片10的分解圖、第4圖至第6圖是微流體晶片10各層的上視圖，並且第7圖是微流體晶片10的各層的上視佈局圖。微流體晶片10包含依序連通的加樣槽410、第一閥門元件420、處理室430、第二閥門元件440、第一過濾元件510、層析管柱520、第二過濾元件530、液體流道系統540、以及檢測區域550。上述連通的各個部件的設置用以使一樣本和萃取溶劑置入加樣槽410後，萃取溶液可經由第一閥門元件420的開啟而流入處理室430，並且經由第二閥門元件440的開啟而流入第一過濾元件510，之後萃取溶液進入層析管柱520，與層析管柱520內的填充材料有親和性的化合物會滯留於層析管柱520，再經由洗脫液洗脫後，分離的化合物可流出，經過第二過濾元件530，之後進入液體流道系統540。之後，分離的化合物可被輸送至在檢測區域的多個微孔中，以進行後續的一些特性的檢測。
微流體晶片10還包含致動元件470，設置在處理室430上方。致動元件470配置以驅動流體在微流體晶片10中的流動。致動元件470包含驅動膜280，驅動膜280是具有彈性的薄膜，當發生形變，例如上升或下壓，在處理室430中的壓力發生變化，因此流體可流入處理室 430或流出處理室430。也就是說，可經由驅動膜280的形變而控制在處理室430中的壓力。
當將樣本和萃取溶劑置入加樣槽410後，開啟第一閥門元件420並且關閉第二閥門元件440，以及控制致動元件470的驅動膜280反覆地上升和下壓，可將在加樣槽410中的液體反覆地吸入和排出處理室430，並且產生渦流，加速樣品與萃取溶液的混合、以及加速樣品中的成份釋出溶於萃取溶劑中。在另一些實施方式中，可將樣本進行預處理，例如以超音波裝置使樣本的細胞更快破碎。由於須經由驅動膜280的致動所產生的壓力將液體多次的吸入和排出處理室430，因此將加樣槽410的容積設置為大於處理室430的容積。在一些實施方式中，加樣槽410的容積為處理室430的容積的至少5倍或至少10倍。
進一步而言，在加樣槽410中的液體流入處理室430時須通過第一閥門元件420，因此在萃取溶液中，大於第一閥門元件420的第一閥門柱290的開啟尺寸OD1(見第8B圖)的顆粒無法進入處理室430中，因此第一閥門元件420還提供過濾的效果，避免樣本中的組織殘渣或碎片進入處理室430。在一些實施方式中，第一閥門元件420的第一閥門柱290的開啟尺寸OD1可在介於約5微米至約30微米的範圍內。
在一些實施方式中，當待萃取的成分大致上溶於萃取溶劑後，關閉第一閥門元件420，開啟第二閥門元件 440，並且經由驅動膜280的致動所產生的壓力，使萃取溶液流入第一過濾元件510。第一過濾元件510包含第一過濾腔512和位在第一過濾腔512中的第一過濾器514，用以濾除萃取溶液中較小的殘渣或雜質。之後驅動膜280的致動所產生的壓力使萃取溶液流入層析管柱520。在完成層析萃取之後，流出液通過第二過濾元件530。第二過濾元件530包含第二過濾腔532和位在第二過濾腔532中的第二過濾器534，用以濾除流出液中可能出現的層析管柱520的珠體。
在一些實施方式中，如在第1圖至第7圖中所示，微流體晶片10還包含試劑添加/取樣流道260和第三閥門元件450。第三閥門元件450配置以控制試劑添加/取樣流道260的液體流動方向、開啟或關閉。可選地，當包含化合物的洗脫液流出層析管柱520之後，可經由試劑添加/取樣流道260將流出液體導入至一檢測儀器，例如UV吸光度計、液相層析儀、氣相層析儀、耦合電漿質譜儀等，以測定所分離出的化合物的UV吸光值或是成分相關的訊號等。
當包含化合物的洗脫液流出層析管柱520之後，經由液體流道系統540進入檢測區域550的多個微孔554中。可選地，可經由試劑添加/取樣流道260將進行檢測所需的試劑加入檢測區域550中。在一些實施方式中，可經由試劑添加/取樣流道260將稀釋溶液加入檢測區域的微孔中，以觀測相同的目標化合物在不同濃度時的細胞 反應狀況。稀釋溶液可例如磷酸鹽緩衝生理鹽水(Phosphate buffered saline,PBS)或是細胞培養液。
微流體晶片10還包含廢液流道270和第四閥門元件460。第四閥門元件460配置以控制廢液流道270的開啟或關閉。在一些實施方式中，通過層析管柱520的初始洗脫液或其他階段的洗脫液不含有目標化合物，因此將初始洗脫液或其他階段的洗脫液經由廢液流道270而導出微流體晶片10，之後流入至外部的廢液槽(724，見第12圖)中。
如在第7圖的佈局圖中所示，液體流道系統540、試劑添加/取樣流道260和廢液流道270皆連接至第二過濾元件530的第二過濾腔532。當液體流出層析管柱520抵達在第二過濾元件530的第二過濾腔532，藉由控制第三閥門元件450和第四閥門元件460，引導液體流入液體流道系統540、試劑添加/取樣流道260和廢液流道270中的一者。
在一些實施方式中，如在第1圖至第7圖中所示，液體流道系統540包含主流道542、複數個初級分流道544、和複數個次級分流道546。主流道542分支成複數個初級分流道544。各個初級分流道544分支成複數個次級分流道546。液體流道系統540配置以將液體(例如包含所分離出的化合物的液體)輸送至檢測區域550中的各個微孔554。
如在第2圖中所示，檢測區域550可包含複數個 亞檢測區域552，例如第一亞檢測區域552A、第二亞檢測區域552B、第三亞檢測區域552C、和第四亞檢測區域552D。雖然在圖式中繪示了四個亞檢測區域，本揭示內容可包含更多或更少的亞檢測區域。每個亞檢測區域552包含複數個微孔554。例如，第一亞檢測區域552A包含複數個第一微孔554A，第二亞檢測區域552B包含複數個第二微孔554B，第三亞檢測區域552C包含複數個第三微孔554C，並且第四亞檢測區域552D包含複數個第四微孔554D。雖然在圖式中繪示了每個亞檢測區域包含四個微孔，本揭示內容的亞檢測區域可包含更多或更少的微孔。
在一些實施方式中，在微孔554內添加細胞，例如人工培養的細胞株，用以檢測細胞對所分離出的化合物是否有反應。例如，可在不同的微孔554內添加不同的癌細胞株的細胞，在與所分離的化合物培養一段時間之後，例如數小時至數天，可利用光學儀器觀察在各個微孔554內的細胞的活性狀態及形貌變化。在一些實施方式中，可利用螢光顯微鏡偵測微孔內的螢光。在一些實施方式中，可偵測在各個微孔中的電化學信號。在一些實施方式中，可經由試劑添加/取樣流道260及第三閥門元件450的控制，將這些微孔554內的液體導出至微流體晶片10外部的排放液收集模組(722，見第12圖)，因此可檢測細胞與分離出的化合物培養之後的分泌產物。在一些實施方式中，可利用液相層析儀、氣相層析儀、質譜儀等監測特定 的分泌產物的隨著時間的量值。在另一些實施方式中，各個微孔554可設置抗體、反應呈色試劑、訊號偵測元件、類似者、或其組合，以檢測或篩選具有特定的反應性質的化合物。
如在第4圖及第7圖中所示，在本揭示內容的多個實施方式中，在處理室430下方還設置有加熱秤重組件110，以對於在處理室430中的液體加熱和進行秤重。如在第4圖中所示，加熱秤重組件110位於基板層100中，包含加熱元件110A、秤重元件110B、以及多個電極112。在其他的實施方式中，可包含加熱元件110A或秤重元件110B任一者。
在一些實施方式中，加熱元件110A用以在將萃取溶液導入後續的第一過濾元件510和層析管柱520前，經由蒸散一部分的萃取溶劑來將樣品的萃取溶液濃縮。在加熱時，可開啟第一閥門元件420，使蒸發的萃取溶劑經由第一閥門元件420而排出微流體晶片10。
在一些實施方式中，秤重元件110B包含壓電材料，用以感測在處理室430中的流體的重量。秤重元件110B用以確定在進入後續的層析管柱的萃取溶液的重量。確定萃取溶液的重量可用以測試及調控微流體晶片10的操作程序條件及化合物分離效果。
在一些實施方式中，加熱秤重組件110包含加熱元件110A以及設置在加熱元件110A上的由壓電材料所構成的秤重元件110B。
參看第1圖、第7圖、以及第8A圖至第8C圖，在本揭示內容的多個實施方式中，液體在微流體晶片10中的流動主要是經由在處理室430上方的致動元件470所驅動，並且可藉由調控第一閥門元件420或第二閥門元件440的開啟或關閉來控制在處理室430往加樣槽410或第一過濾元件510的方向流動。致動元件470的上升導致處理室430具有一負壓，因此液體可在第一閥門元件420開啟時流入處理室430。致動元件470的下壓導致處理室430具有一正壓，因此液體可在第一閥門元件420或第二閥門元件440開啟時向外流出。
在一些實施方式中，在將樣本和萃取溶液經由抽吸和渦流混合之後，關閉第一閥門元件420，打開第二閥門元件440，使液體流入第一過濾元件510，並且進行增壓，使液體進入層析管柱520。之後，再增壓以使液體流入第二過濾元件530。在液體流出第二過濾元件530之後，可利用流出的時間差篩選目標化合物。可選擇將液體經由試劑添加/取樣流道260排出，或是將第三閥門元件450關閉且增壓進入液體流道系統540，接著將化合物導入在檢測區域550中的各個微孔554。
在本揭示內容的多個實施方式中，將處理室430與層析管柱520整合在微流體晶片10中，不僅能提高在微流體晶片10中各個功能部件的集成度，也能消除由接口所導致的死體積，並且還能避免離線處理過程中試樣損失和污染等問題。並且在一些實施方式中，還可在進行層 析前，在處理室430中進行樣品的濃縮和確定重量，提高層析的分離效果。此外，液體在微流體晶片10中的流動由致動元件470以及各個閥門元件控制，並且可以氣壓控制彈性膜而控制液體流道的正壓、負壓、或常壓狀態而引導液體的流動。
如在第3圖中所示，微流體晶片10是一堆疊結構，包含基板層100、在基板層100上方的第一流道層200、以及在第一流道層200上方的第二流道層300。在一些實施方式中，基板層100和第一流道層200可經由鍵合而連接，第一流道層200和第二流道層300可經由鍵合而連接。
在一些實施方式中，基板層100的材料為透明且硬質的材料，例如玻璃、壓克力(PMMA)，聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、工程塑膠(ABS)、或其他聚合塑膠。在一些實施方式中，基板層100的厚度可在約0.1至約1毫米(mm)的範圍內。
在一些實施方式中，第一流道層200和第二流道層300的材料為透明軟材質的材料，例如聚二甲矽氧烷(PDMS)。在一些實施方式中，第一流道層200的厚度可在約0.1至約1毫米(mm)的範圍內，第二流道層300的厚度可在約1至約10毫米(mm)的範圍內。在一些實施方式中，第一流道層200的厚度可與第二流道層300的厚度約相等，或是第一流道層的厚度小於第二流道層300的厚度。
在一些實施方式中，設置在第二流道層300上方的加樣槽410可具有高度為10毫米至100毫米的加樣槽壁412，以容納待萃取的生物材料。在萃取的過程中，驅動膜280將萃取溶液從處理室430至加樣槽410中反覆地流動並混合，因此為了容納生物材料及萃取溶液並且避免液體外溢，將加樣槽410設置為具有較大的空間，例如，加樣槽410的面積大於處理室430的面積或是驅動膜280的表面積。在一些實施方式中，由於須保留足夠的區域用於層析和檢體，加樣槽410的面積小於約5%的微流晶片10的面積。
參看第1圖、第3圖、和第4圖，基板層100位於微流體晶片10的最底部。基板層100可做為在第一流道層200中的開口或朝下的凹槽的底表面。
如在第4圖中所示，在基板層100中設置有加熱秤重組件110以及與加熱秤重組件連接的多個電極112，用以蒸散部分溶劑和確定在進行層析前萃取溶液的重量。
參看第1圖、第3圖、和第5圖，在一些實施方式中，在第一流道層200中定義用於多個用於液體流動的凹槽，這些凹槽的位置對應於液體流道系統540。如在第11圖中所示，示出在第7圖的微流體晶片10中沿著線E-E’的截面視圖，跨過四個次級分流道546，亦即跨過兩個第一次級分流道546A和兩個第二次級分流道546B。多個用於液體流動的凹槽為向下凹入且開口朝上，並且第二流道層300的底表面為液體流道系統540的上表面。
第11圖還示出第一次級分流道546A和第二次級分流道546B具有不同的寬度。第一次級分流道546A的輸送路徑較短，用以將液體輸送至在第一亞檢測區域552A的微孔554A和在第二亞檢測區域552B的微孔554B。第二次級分流道546B的輸送路徑較長，用以將液體輸送至在第三亞檢測區域552C的微孔554C和在第四亞檢測區域552D的微孔554D。第一次級分流道546A的寬度W1大於第二次級分流道546B的寬度W2。在一些實施方式中，寬度W1的尺寸為例如約1毫米至約2毫米，寬度W2的尺寸為例如小於10至100微米，例如20微米。較大的寬度W1使得液體在第一次級分流道546A輸送時阻力較小，因此較快輸送至離層析管柱520的開口較近的第一亞檢測區域552A和第二亞檢測區域552B。當在第一亞檢測區域552A和第二亞檢測區域552B中的微孔554皆填滿時，液體開始被輸送至阻力較大的第二次級分流道546B並且輸送至在第三亞檢測區域552C和第四亞檢測區域552D中的微孔554。經由這樣的設置，可將在不同時間區段從層析管柱520流出的化合物分別地導入至在不同的亞檢測區域552中的微孔554。
第一流道層200還包含第一加樣槽開口210、處理室凹槽220、用於容納第一過濾元件510的第一過濾器514的第一過濾凹槽230、用於容納第二過濾元件530的第二過濾器534的第二過濾凹槽232、試劑添加/取樣流道260、廢液流道270、以及在檢測區域550中 的多個第一微通孔254。在第一流道層200還定義開口262，與試劑添加/取樣流道260連通。在第一流道層200還定義開口272，與廢液流道270連通。
第一流道層200還包含多個鏤空的區域，在這些鏤空的區域中，上部分為薄膜，薄膜之下為凹槽。由於第一流道層200的材料為PDMS，薄膜可形變且具有彈性，因此，可經由使薄膜上升或下降，而使在薄膜下的流道或處理室具有負壓或正壓而驅動流體在微流體晶片10的管路或腔室中的流動。在一些實施方式中，第一流道層200的薄膜的區域包含在處理室430(亦即處理室凹槽220)上的致動元件470的驅動膜280、以及在各個閥門元件上的彈性膜。如在第5圖中所示，第一流道層200在第一閥門元件420的位置處具有第一彈性膜282，在第二閥門元件440的位置處具有第二彈性膜284、在第三閥門元件450的位置處具有第三彈性膜286、在第四閥門元件460的位置處具有第四彈性膜288。
在一些實施方式中，在處理室兩側的閥門元件具有閥門柱，用以在閥門元件關閉時完全封閉液體的流動。例如，在以致動元件470產生渦流將樣本與萃取溶劑時，須關閉第二閥門元件440，避免將在第一過濾元件510的那一側的空氣吸入處理室430而產生泡泡。參看第8A圖至第8C圖，在第一流道層200定義第一閥門元件420的第一閥門柱290以及高於第一閥門柱290的第一彈性膜282，並且在第一流道層200定義第二閥門元件440 的第二閥門柱292以及高於第二閥門柱292的第二彈性膜284。第一閥門柱290的底表面和第二閥門柱292的底表面不與基板層100連接。可經由彈性膜的形變來使閥門柱接觸基板層100或與基板層100隔開，因此閥門元件可關閉或開啟。
在一些實施方式中，在第一流道層定義第三閥門元件450的第三彈性膜286以及第四閥門元件460的第四彈性膜288，並且不設置有閥門柱。當第三閥門元件450的第三彈性膜286未形變時，在下方的試劑添加/取樣流道260就維持流道打開的情況，如需關閉試劑添加/取樣流道260，則通入正壓，將第三彈性膜286下壓以關閉流道。類似地，當第四閥門元件460的第四彈性膜288未形變時，在下方的廢液流道270就維持流道打開的情況，如需關閉廢液流道270，則通入正壓，將第四彈性膜288下壓以關閉流道。
參看第9A圖和第9B圖，繪示根據一些實施方式的驅動膜280。第9A圖是驅動膜280的下視圖，第9B圖是沿著線F-F’的驅動膜280的截面視圖。驅動膜280的下表面280S是不平整的結構，具有多個圖案610。驅動膜280的不平整的下表面280S用以在將驅動膜280反覆地形變以混合樣本和萃取溶劑時，產生更強的湍流，以增強樣本和萃取溶劑的混合效率。在一些實施方式中，圖案610可包含凹陷部分612。在一些實施方式中，凹陷部分的深度可以是驅動膜280的約1/3厚度至約 2/3厚度。在第9A圖中所示的凹陷部分612為環狀。在另一些實施方式中，如在第9C圖中所示，驅動膜280的下表面280S具有多種圖案，圖案610A是三角形圖案其具有凹陷部分612A，圖案610B圖是矩形圖案其具有凹陷部分612B。在另一些實施方式中，驅動膜280的下表面280S可具有其他形狀的多邊形圖案。在另一些實施方式中，驅動膜280的下表面280S可包含更多或更少的凹陷部分612。
參看第1圖、第3圖、和第6圖，在一些實施方式中，在第二流道層300中定義多個用於氣體流動的凹槽以及通氣孔，這些凹槽的位置對應於氣體流道，通氣孔為微流體晶片操作系統700(見第12圖)將氣體導入微流體晶片10的位置。在一些實施方式中，如在第10圖中所示，示出在第7圖的微流體晶片10中沿著線D-D’的截面視圖，多個用於氣體流動的凹槽為向上凹入且開口朝下，並且第一流道層200的頂表面為氣體流道的下表面。在一些實施方式中，在第二流道層300還定義流入/流出口362以及廢液出口372，分別地對應於在第一流道層200中的開口262和開口272。
參見第7圖的佈局圖以及第8A圖至第8C圖的截面視圖，在一些實施方式中，用於氣體流動的凹槽包含在處理室430上的驅動膜280上方的驅動控制槽320、以及與驅動控制槽320連通的驅動氣體流道322。第二流道層300還包含驅動氣體通氣孔324，與驅動氣體流 道322連通。
在一些實施方式中，用於氣體流動的凹槽還包含在各個閥門和彈性膜上方的閥門控制槽、以及與閥門控制槽連通的閥門氣體流道。第二流道層300還包含多個閥門氣體通氣孔，分別地與多個閥門氣體流道連通。
如在第6圖和第7圖中所示，在第一閥門元件420處，在第二流道層300定義對應的第一閥門控制槽340A。並且也在第二流道層300定義與第一閥門控制槽340A連通的第一閥門氣體流道342A，以及與第一閥門氣體流道342A連通的第一閥門通氣孔344A。在第二閥門元件440處，在第二流道層300定義對應的第二閥門控制槽340B。並且也在第二流道層300定義與第二閥門控制槽340B連通的第二閥門氣體流道342B，以及與第二閥門氣體流道342B連通的第二閥門通氣孔344B。在第三閥門元件450處，在第二流道層300定義對應的第三閥門控制槽340C。並且也在第二流道層300定義與第三閥門控制槽340C連通的第三閥門氣體流道342C，以及與第三閥門氣體流道342C連通的第三閥門通氣孔344C。在第四閥門元件460處，在第二流道層300定義對應的第四閥門控制槽340D。並且也在第二流道層300定義與第四閥門控制槽340D連通的第四閥門氣體流道342D，以及與第四閥門氣體流道342D連通的第四閥門通氣孔344D。
第二流道層300還包含第二加樣槽開口310、用 於容納第一過濾元件510的第一過濾器514的第三過濾凹槽330、用於容納第二過濾元件530的第二過濾器534的第四過濾凹槽332、以及在檢測區域550中的多個第二微通孔354。
第一過濾元件510和第二過濾元件530分別地設置在層析管柱520的兩端，可用於濾除在液體中的雜質。例如，第一過濾元件510可避免雜質進入層析管柱520。第二過濾元件530可避免層析管柱520的填充材料(例如珠體)流出至檢測區域550。在一些實施方式中，第一過濾元件510的第一過濾器514和第二過濾元件530的第二過濾器534的材料可例如為濾紙、棉花、化學纖維、微型流道結構等。在一些實施方式中，第一過濾元件510和第二過濾元件530的過濾的孔徑可例如為0.01至10微米。
第二流道層300還包含層析管柱520，層析管柱520中包含填充材料，用以吸附在萃取溶液中的特定的化合物。在一些實施方式中，填充材料可例如為矽膠、氧化鋁、活性碳、聚醯胺、大孔吸附樹脂、交聯葡萄糖凝膠、瓊脂糖凝膠、聚丙烯醯胺凝膠、聚苯乙烯凝膠、金屬有機骨架材料、類似者。
在一些實施方式中形成第一流道層200和第二流道層300可利用三維的翻膜，製作出在第一流道層200和第二流道層300的開口、凹槽和鏤空部分。
在一些實施方式中，在形成第二流道層300的開 口和凹槽之後，將填充材料填入在第二流道層300中的層析管柱520。
在一些實施方式中，以電漿接合的方式將基板層100與第一流道層200接合。之後，在第一流道層200的第一過濾凹槽230和第二過濾凹槽232中分別地設置第一過濾器514和第二過濾器534。接著，以電漿接合的方式將第一流道層200與第二流道層300接合。
參看第3圖和第7圖，示出了在將基板層100、第一流道層200、和第二流道層300組裝之後，在各個區域中各層的結構配置關係。
在第一流道層200的第一加樣槽開口210和在第二流道層300的第二加樣槽開口310的位置對應於加樣槽410，並且基板層100上表面為加樣槽410的底表面。加樣槽410還包含加樣槽壁412，設置在高於第二流道層300。
在第一流道層200的各個閥門和彈性膜的位置和在第二流道層300的閥門控制槽的位置對應於各個閥門元件。
在第一流道層200的處理室凹槽220和驅動膜280的位置以及在第二流道層300的驅動控制槽320的位置對應於處理室430的位置。
在第一流道層200的多個第一微通孔254的位置和在第二流道層300的多個第二微通孔354的位置分別地對應於在檢測區域550中的多個微孔554。
第8A至第8C圖繪示在第7圖中的連接的線AB和線BC的截面視圖，示出了包含加樣槽410、第一閥門元件420、處理室430、和第二閥門元件440的一區域，液體20在不同的氣壓控制狀態下的示意圖。
第8A圖繪示在常壓下第一閥門元件420的第一彈性膜282處於平衡點位置，第一閥門柱290和第二閥門柱292為關閉狀態。並且，致動元件470(亦即驅動膜280)在常壓下處於平衡點位置，驅動膜280為平坦狀態。
第8B圖示出當微流體晶片操作系統的閥門驅動模組(第12圖的712)施加真空吸力於第一閥門控制槽340A時，會使第一閥門控制槽340A形成負壓，進而驅動第一彈性膜282上升，因此第一閥門柱290與基板層100分隔，讓在加樣槽410的液體20流入處理室430。並且致動元件驅動模組(第12圖的710)亦施加真空吸力於驅動控制槽320時，會使驅動控制槽320形成負壓，進而使得驅動膜280上升。
第8C圖示出當微流體晶片操作系統的致動元件驅動模組(第12圖的712)施加正氣壓於驅動控制槽320時，會使驅動控制槽320形成正壓，進而使得驅動膜280下壓，導致液體20通過第一閥門柱290而流到加樣槽410。
第12圖繪示根據本揭示內容的一些實施方式的微流體晶片操作系統。微流體晶片操作系統700包含微流體晶片10、控制模組702、致動元件驅動模組710、閥 門驅動模組712、感測模組714、試劑添加模組720、排放液收集模組722、廢液槽724、以及檢測儀器730。
控制模組702可控制各個模組對於微流體晶片10的操作並且接收來自感測模組714所偵測的微流體晶片10的感測信號。
致動元件驅動模組710可連接微流體晶片10的驅動氣體通氣孔324，並且提供正大氣壓、負大氣壓或常壓至驅動控制槽320，以調控在微流體晶片10的處理室430上方的致動元件470(亦即驅動膜280)的上升或下降。
閥門驅動模組712可連接微流體晶片10的各個閥門通氣孔，並且提供正大氣壓、負大氣壓或常壓至各個閥門控制槽，以調控在微流體晶片10的各個閥門元件的彈性膜的上升或下降，因此控制閥門元件的開啟或關閉。
感測模組714電性連接微流體晶片10，以接收由感測器所偵測到的微流體晶片10的感測信號，例如溫度、壓力、或是來自加熱秤重組件110所量測的重量。
排放液收集模組722與微流體晶片10的流入/流出口362連通，用以收集從微流體晶片10所排出的液體。
檢測儀器730與排放液收集模組722連通。
試劑添加模組720與微流體晶片10的流入/流出口362連通，以將欲添加的試劑傳送至微流體晶片10的液體流道系統540和檢測區域550。
第13圖繪示根據一些實施方式的使用微流體晶 片10的方法的流程。
在方法800中，步驟802為加入樣本組織與萃取溶劑。在一些實施方式中，將樣本組織和萃取溶劑置入加樣槽410。在例如植物的樣本組織中，天然的化合物成分與組織細胞之間具有一定的親和力，為使目標成分溶解出來，萃取溶劑必須對目標成分具有更大的親和力，才能解除目標成分與組織細胞間因親和力而產生的吸附，進而使目標成分轉入萃取溶劑中。在一些實施方式中，可先將植物樣品乾燥(例如風乾)或粉碎，以提高萃取效率。在一些實施方式中，可在萃取溶劑中加入適量的酸、鹼、表面活性劑等來幫助解吸(Desorption)，提高目標成分的萃取率。解吸後的化學成分以離子、分子等形式分散於萃取溶劑中，可溶解的成分按照溶解度大小溶解到萃取溶劑中。在一些實施方式中，取決於目標成分在萃取溶劑中的溶解度，萃取溶劑可以是水、親水性的有機溶劑、或親脂性的有機溶劑等。在一些實施方式中，萃取溶劑可例如為：水、甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇、乙酸乙酯、乙醚、氯仿、二氯乙烷、苯、四氯化碳、石油醚、或類似者、或其組合。在一些實施方式中，還添加輔助溶劑，以增加目標成分溶解度、去除某些特定雜質、提高成分穩定性等。在一些實施方式中，輔助溶劑可例如酸(例如：鹽酸、硫酸、冰醋酸、酒石酸等)、鹼(氨水、碳酸酸等)、表面活性劑(例如：吐溫-20、吐溫80等)。
在步驟804時，將細胞添加至在檢測區域550 的多個微孔554中。在一些實施方式中，細胞可培養於微流體晶片的檢測區域中的微孔554。在一些實施方式中，至少在進行萃取的前數小時(例如，四小時前)，將細胞加入在檢測區域550的多個微孔中，使細胞貼附於微孔的底表面。
在步驟806時，開啟微流體晶片10的第一閥門元件420，並且驅動致動元件470，在處理室430中執行渦流混合步驟。在一些實施方式中，將第二閥門元件關閉，開啟第一閥門元件，並且使致動元件的驅動膜上升，由於處理室的體積變大，壓力變小，因此，加樣槽中的流體流入處理室。由於第一閥門元件的第一閥門柱開啟的高度限制，因此，組織碎片無法進入處理室。在一些實施方式中，經由反覆地抽吸和渦流，增加萃取溶劑對於樣本組織的滲透和成分的溶解。在一些實施方式中，進行抽吸混合的時間可例如為5至30分鐘，例如約20分鐘。
在步驟808時，加熱蒸發在處理室430中的部分萃取溶劑，以濃縮萃取溶液。
在步驟810時，利用在處理室430的加熱秤重組件110秤重，以確定後續進行層析的萃取溶液的重量。
在步驟812時，打開第二閥門元件440，使得萃取溶液進入第一過濾元件510。
在一些實施方式中，在打開第二閥門元件440之前，還包含在加樣槽410中添加水或緩衝液、或目標成分可溶的溶劑，使進入後續的層析管柱520有足夠的液體量。
在步驟814時，控制致動元件470進行增壓，使得萃取溶液進入層析管柱520。
在步驟816時，控制致動元件470再進行增壓，使得層析管柱520的流出液進入第二過濾元件530。
在步驟818時，利用時間差篩選目標化合物。在預定的收集時間，關閉第三閥門元件450，使得萃取的流向液體流道系統540。
在步驟820時，再次的增壓使得萃取的流出液在液體流道系統540中流動。
在步驟822時，將含有化合物的萃取流出液導入在檢測區域550中含有細胞的多個微孔554。
在步驟824時，將化合物與細胞共培養一段時間之後，檢測細胞反應。
本揭示內容的一實施方式提供了一種微流體晶片的操作方法，包含：加入一樣本與一萃取溶劑於一微流體晶片的一加樣槽；在該微流體晶片的一檢測區域中的複數個微孔各自添加多個細胞；驅動該微流體晶片的一致動元件以混合該樣本與該萃取溶劑，形成一萃取溶液；將該萃取溶液輸送至在微流體晶片中的一層析管柱；將從該層析管柱流出的該萃取溶液的至少一目標化合物輸送至在該些微孔；以及檢測該些細胞對於所述至少一目標化合物的反應。
在一些實施方式中，微流體晶片的使用方法還包含：在將該萃取溶液輸送至在微流體晶片中的層析管柱之 前，經由在該微流體晶片的一加熱器來蒸發該萃取溶劑的一部分。
在一些實施方式中，微流體晶片的使用方法還包含：在將萃取溶液輸送至在微流體晶片中的層析管柱之前，經由在微流體晶片的感測器來測量萃取溶液的一重量。
在一些實施方式中，檢測該些細胞對於所述至少一目標化合物的該反應包含：以一檢測儀器檢測在所述複數個微孔中的該些細胞的分泌物。
雖然本揭示內容已以實施方式揭示如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10:微流體晶片
110:加熱秤重組件
260:試劑添加/取樣流道
270:廢液流道
322:驅動氣體流道
324:驅動氣體通氣孔
342A、342B、342C、342D:閥門氣體流道
344A、344B、344C、344D:閥門通氣孔
362:流入/流出口
372:廢液出口
410:加樣槽
420:第一閥門元件
430:處理室
440:第二閥門元件
450:第三閥門元件
460:第四閥門元件
470:致動元件
510:第一過濾元件
512:第一過濾腔
514:第一過濾器
520:層析管柱
530:第二過濾元件
532:第二過濾腔
534:第二過濾器
540:液體流道系統
546A:第一次級分流道
546B:第二次級分流道
550:檢測區域
554:微孔
AB:線
BC:線
D-D’:線
E-E’:線

Claims (18)

  1. 一種微流體晶片，包含： 依序連通的一加樣槽、一處理室、一第一過濾元件、一層析管柱、一液體流道系統、和一檢測區域； 一第一閥門元件，設置在介於該加樣槽和該處理室之間； 一第二閥門元件，設置在介於該處理室和該第一過濾元件之間；以及 一致動元件，設置在該處理室上方，其中該致動元件包含一驅動膜，該致動元件配置以在該處理室中產生一渦流並且控制在該處理室中的一壓力； 其中該微流體晶片為一堆疊結構，包含： 一基板層； 一第一流道層，在該基板層上方，其中用於液體流動的複數個凹槽定義在該第一流道層中；以及 一第二流道層，在該第一流道層上方，其中用於氣體流動的複數個凹槽定義在該第二流道層中。
  2. 如請求項1所述之微流體晶片，其中該第一閥門元件包含一第一閥門柱，該第一閥門柱的一開啟尺寸為在約5微米至約30微米的範圍內。
  3. 如請求項1所述之微流體晶片，其中該驅動膜的下表面是一不平整結構。
  4. 如請求項3所述之微流體晶片，其中該不平整結構包含多個凹陷部分。
  5. 如請求項4所述之微流體晶片，其中該些凹陷部分的一深度是該驅動膜的一厚度的約1/3至約2/3。
  6. 如請求項1所述之微流體晶片，還包含：一加熱元件，設置在該處理室下方。
  7. 如請求項1所述之微流體晶片，還包含：一秤重元件，設置在該處理室下方。
  8. 如請求項1所述之微流體晶片，還包含：一第二過濾元件，設置在介於該層析管柱與該液體流道系統之間。
  9. 如請求項1所述之微流體晶片，還包含： 一試劑添加/取樣流道，與該層析管柱連通；和 一第三閥門元件，配置以控制在該試劑添加/取樣流道的一液體流動方向、開啟或關閉。
  10. 如請求項1所述之微流體晶片，還包含： 一廢液流道，與該層析管柱連通；和 一第四閥門元件，配置以控制該廢液流道的開啟或關閉。
  11. 如請求項1所述之微流體晶片，其中該驅動膜的下表面具有複數個圖案，用以增強湍流。
  12. 如請求項11所述之微流體晶片，還包含： 一加熱秤重組件，設置在該基板層中且在該處理室的底部。
  13. 如請求項11所述之微流體晶片，其中： 該致動元件還包含一驅動控制槽，該驅動控制槽在該驅動膜上方，其中該處理室和該驅動膜設置在該第一流道層，該驅動控制槽設置在該第二流道層。
  14. 如請求項11所述之微流體晶片，其中該第一閥門元件包含： 一第一閥門柱，介於該加樣槽和該處理室之間並且設置在該第一流道層； 一第一彈性膜，高於該第一閥門柱並且設置在該第一流道層；以及 一第一閥門控制槽，在該第一閥門柱和該第一彈性膜上方並且設置在該第二流道層。
  15. 如請求項11所述之微流體晶片，其中： 該層析管柱設置在該第二流道層中。
  16. 如請求項1所述之微流體晶片，其中，該加樣槽的一容積大於該處理室的一容積。
  17. 一種微流體晶片操作系統，包含： 一種如請求項1至16項任一項所述之微流體晶片； 一致動元件驅動模組，配置以控制該微流體晶片的該致動元件的上升和下壓；以及 一閥門驅動模組，配置以控制該第一閥門元件和該第二閥門元件的開啟或關閉。
  18. 如請求項17所述之微流體晶片操作系統，還包含：一檢測儀器，用以檢測來自該層析管柱或該檢測區域的一流體。
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