本發(fā)明是有關(guān)一種光學式生物傳感器與微流體裝置的整合結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著電子科技的持續(xù)發(fā)展，其應(yīng)用的觸角也不斷展開跨領(lǐng)域的探索與結(jié)合。其中，在快速發(fā)展的生物或醫(yī)療科技領(lǐng)域中，生物傳感器的出現(xiàn)不啻是近代生物相關(guān)科技的一大突破。生物傳感器一般定義為：透過固定化的生物分子(immobilizedbiomolecules)結(jié)合換能器或生物芯片，來偵測生物體內(nèi)或生物體外的化學物質(zhì)或生物分子或與之起特異性交互作用后產(chǎn)生響應(yīng)的一種裝置。

生物傳感器滿足了許多重要測量的需求，尤其在藥品、代謝與其他生物分子間交互作用的測定上。雖然傳統(tǒng)分析儀器也可以達到類似的目的，但生物傳感器最獨特的地方就是來自生物感測組件與其上生物分子所具備的高靈敏度、高特異性或高選擇性，與其實時檢測(real-timedetection)的特性。其原因在于生物體本身就具有各式各樣的化學感受器，換言之，生物體本身實際上是一個化學受體(chemoreceptors)的集合體，這些化學受體均具有高度的特異性或選擇性與靈敏度。隨著生物傳感器技術(shù)的逐漸成熟，越來越多且各色形式的生物傳感器也紛紛上市。其中，結(jié)合光學機制的生物傳感器更是對蛋白質(zhì)或核酸或其他生物化學分子檢測上有極大應(yīng)用潛力。

另一方面，透過把傳統(tǒng)生化分析中所需的人為或機械操作，以微幫浦、微閥門、微過濾器、微混合器、微管道、微傳感器及微反應(yīng)器等微流體組件集中制作于微流體裝置上，以進行樣品前處理、混合、傳輸、分離和偵測等程序，更是被積極地應(yīng)用于生物傳感器上。其應(yīng)用領(lǐng)域可涵蓋如新藥開發(fā)、生物及醫(yī)學等研究，或是健診、疾病檢測、感染病原檢測、血液篩檢等臨床檢驗，甚至是如國防軍事偵測、法醫(yī)辨識鑒定、環(huán)境及食品檢驗等非醫(yī)學應(yīng)用領(lǐng)域。

然而，現(xiàn)有生物傳感器與微流體裝置的整合結(jié)構(gòu)往往因為應(yīng)用與現(xiàn)有整合 制程的限制，無法提供檢測模塊的質(zhì)量一致性、結(jié)構(gòu)完整性與制程高度量產(chǎn)性。因此，如何提供一種有效且具應(yīng)用彈性的光學式生物傳感器與微流體裝置的整合結(jié)構(gòu)是目前業(yè)界的重要議題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施例揭露一種光學式生物傳感器與微流體裝置的整合結(jié)構(gòu)，包括：一種光學式生物傳感器與微流體裝置的整合結(jié)構(gòu)，包括：一承載件，設(shè)置有至少一凹槽，用以承載并容置至少一光學式生物傳感器，其中，所述光學式生物傳感器具備生物感測層；一流道層，設(shè)置于所述承載件上方，并包含至少一流道，以供至少一流體流動；以及一覆蓋件，設(shè)置于所述流道層上方，并具有至少一流體入口及至少一流體出口，以供至少一流體的流入及流出，所述至少一流體入口及所述至少一流體出口與所述流道層的所述至少一流道相連接；其中，所述至少一流體從所述至少一流體入口流入，通過所述至少一流道流經(jīng)所述光學式生物傳感器及其上的生物感測層，以進行感測，再從所述至少一流體出口流出。

進一步地，所述光學式生物傳感器使用一黏合固定結(jié)構(gòu)固定在所述承載件的所述凹槽內(nèi)，所述凹槽為一凹面、一凹部及一空孔中的一者。

進一步地，所述光學式生物傳感器的上表面與所述承載件的上表面位于同一水平位置。

進一步地，所述承載件由一不透明材料制成，并設(shè)置一透光窗口，在承載時將所述透光窗口對準所述光學式生物傳感器；以及所述透光窗口由一透明材料制成或為一鏤空開口。

進一步地，所述流道層的表面改質(zhì)成親水性或疏水性的表面。

進一步地，所述流道層還包括至少一幫浦組件、至少一閥門組件、至少一混液組件、其他微流體組件中的至少一者，以進行所述至少一流體的流動及預(yù)處理。

進一步地，所述流道層為一多層次結(jié)構(gòu)，具有多個層數(shù)，且其表面改質(zhì)成親水性或疏水性的表面。

進一步地，所述覆蓋件由一不透明材料制成，并設(shè)置一透光窗口，在覆蓋 后，所述透光窗口對準所述光學式生物傳感器；以及所述透光窗口由一透明材料制成或為一鏤空開口。

進一步地，所述流道層與所述覆蓋件整合為一體或所述流道層與所述承載件整合為一體。

本發(fā)明的另一實施例揭露一種光學式生物傳感器與微流體裝置的整合結(jié)構(gòu)，包括：一承載件，設(shè)置有至少一凹槽，用以承載并容置至少一光學式生物傳感器，其中，所述光學式生物傳感器上具備一第一生物感測層與一第二生物感應(yīng)層；一上流道層，設(shè)置于所述承載件上方，并包含至少一第一流道，以供至少一第一流體流動；一下流道層，設(shè)置于所述承載件下方，并包含至少一第二流道，以供至少一第二流體流動；一上覆蓋件，設(shè)置于所述上流道層上方，并具有至少一第一流體入口及至少一第一流體出口，以供至少一第一流體的流入及流出，所述至少一第一流體入口及所述至少一第一流體出口與所述上流道層的所述至少一第一流道相連接；以及一下覆蓋件，設(shè)置于所述下流道層下方，并具有至少一第二流體入口及至少一第二流體出口，以供至少一第二流體的流入及流出，所述至少一第二流體入口及所述至少一第二流體出口與所述下流道層的所述至少一第二流道相連接；其中，所述至少一第一流體及所述至少一第二流體分別由所述上覆蓋件與所述下覆蓋件的所述至少一第一流體入口及所述至少一第二流體入口流入，通過所述至少一第一流道流經(jīng)所述光學式生物傳感器及其上的第一生物感測層及所述至少一第二流道流經(jīng)所述光學式生物傳感器及其上的第二生物感測層，以進行感測，再分別從所述至少一第一流體出口及所述至少一第二流體出口流出。

進一步地，所述光學式生物傳感器使用一黏合固定結(jié)構(gòu)固定在所述承載件的所述凹槽內(nèi)，所述凹槽為一凹面、一凹部及一空孔中的一者。

進一步地，所述光學式生物傳感器的上表面與所述承載件的上表面位于同一水平位置。

進一步地，所述承載件由一不透明材料制成，并設(shè)置一透光窗口，在承載時將所述透光窗口對準所述光學式生物傳感器；以及所述透光窗口由一透明材料制成或為一鏤空開口。

進一步地，所述上流道層及所述下流道層的表面改質(zhì)成親水性或疏水性的 表面。

進一步地，所述上流道層及所述下流道層還包括至少一幫浦組件、至少一閥門組件、至少一混液組件、其他微流體組件中的至少一者，以進行所述至少一第一流體及所述至少一第二流體的流動及預(yù)處理。

進一步地，所述上流道層及下流道層為一多層次結(jié)構(gòu)，具有多個層數(shù)，且其表面改質(zhì)成親水性或疏水性的表面。

進一步地，所述上覆蓋件與下覆蓋件由一不透明材料制成，并分別設(shè)置一第一透光窗口及一第二透光窗口，在覆蓋后，所述第一透光窗口及所述第二透光窗口分別對準所述光學式生物傳感器；以及所述第一透光窗口及所述第二透光窗口由一透明材料制成或為一鏤空開口。

進一步地，所述上流道層與所述上覆蓋件整合為一體，以及所述下流道層與所述下覆蓋件整合為一體或所述上流道層及所述下流道層與所述承載件整合為一體。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種光學式生物傳感器與微流體裝置的整合結(jié)構(gòu)的第一實施例的示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種光學式生物傳感器與微流體裝置的整合結(jié)構(gòu)的第一實施例的剖面圖；

圖3為本發(fā)明的一種光學式生物傳感器與微流體裝置的整合結(jié)構(gòu)的第二實施例的剖面圖。

附圖標記說明：

110-承載件；111-凹槽；112-光學式生物傳感器；113-生物感測層；120-流道層；130-覆蓋件；131-流體入口；132-流體出口；310-承載件；313-第一生物感測層；314-第二生物感測層；320-上流道層；330-下流道層；340-上覆蓋件；350-下覆蓋件；a-黏合固定結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

以下是通過特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士 可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。本發(fā)明也可通過其他不同的具體實例加以施行或應(yīng)用，本發(fā)明說明書中的各項細節(jié)也可基于不同觀點與應(yīng)用在不悖離本發(fā)明的精神下進行各種修飾與變更。

須知，本說明書所附圖式繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應(yīng)落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容能涵蓋的范圍內(nèi)。

圖1與圖2分別為本發(fā)明的一種光學式生物傳感器與微流體裝置的整合結(jié)構(gòu)的第一實施例的示意圖以及剖面圖。光學式生物傳感器與微流體裝置的整合結(jié)構(gòu)應(yīng)用于將一光學式生物傳感器與一微流道裝置整合封裝。如圖1及圖2所示，光學式生物傳感器與微流體裝置的整合結(jié)構(gòu)由下往上依序包括：一承載件110、一流道層120、以及一覆蓋件130。

承載件110設(shè)置有至少一凹槽111，用以承載并容置至少一光學式生物傳感器112，至少一光學式生物傳感器112具有一生物感測層113。流道層120設(shè)置于承載件110上方，并包括至少一流道，以供至少一流體流動。覆蓋件130，設(shè)置于流道層120上方，并具有至少一流體入口131及至少一流體出口132，以供至少一流體的流入及流出，至少一流體入口131及至少一流體出口132與流道層的至少一流道相連接，其中，至少一流體從至少一流體入口131流入，通過至少一流道流經(jīng)光學式生物傳感器112，及其上的生物感測層113，以進行感測，再從至少一流體出口132流出。

值得注意的是，在較佳的實施例中，光學式生物傳感器112使用一黏合固定結(jié)構(gòu)a固定于承載件110的凹槽111內(nèi)；并且，光學式生物傳感器112置入時其上表面可與承載件110的上表面位于同一水平位置。凹槽111可為一凹面、一凹部或一空孔。承載件110可為一透明材料或不透明材料制成，例如，高分子材料、塑料、陶瓷、金屬、硅晶圓、玻璃、或其他復(fù)合材料。當承載件110由一不透明材料制成時，承載件110需設(shè)置一透光窗口(圖中未示)，在承載時將透光窗口對準光學式生物傳感器112；以及透光窗口由一透明材料制成或為一鏤空開口。

同樣地，流道層120可為一透明材料或不透明材料制成，例如，高分子材料、塑料、陶瓷、金屬、硅晶圓、玻璃、或其他復(fù)合材料。流道層120的表面可改質(zhì)成親水性或疏水性的表面。流道層120可更包括至少一幫浦組件、至少一閥門組件、至少一混液組件、其他微流體組件或其任意組合，以進行至少一流體的流動及預(yù)處理。再者，流道層120還可為一多層次結(jié)構(gòu)，具有多個層數(shù)，其表面可改質(zhì)成親水性或疏水性的表面。

覆蓋件130可為一透明材料或不透明材料制成，例如，高分子材料、塑料、陶瓷、金屬、硅晶圓、玻璃、或其他復(fù)合材料。當覆蓋件130由一不透明材料制成時，覆蓋件130需設(shè)置一透光窗口(圖中未示)，在覆蓋后，透光窗口對準光學式生物傳感器112；以及透光窗口由一透明材料制成或為一鏤空開口。再者，流道層120與覆蓋件130可整合為一體成型的結(jié)構(gòu)，或流道層120與承載件110可整合為一體成型的結(jié)構(gòu)減少后續(xù)封裝的程序。

值得注意的是，由于適用本發(fā)明的光學式生物傳感器112需要以照光的方式來激發(fā)生物感測層的光學信號，以及透光的方式來接收其感測的光學信號，因此，當承載件110或覆蓋件130由不透明材料制成時，必須另外設(shè)置一透光窗口對準光學式生物傳感器112，以利照光的進入與感測后所產(chǎn)生的光學信號得以顯現(xiàn)，其中，在圖1與圖2的第一實施例中所示由透明材料制成。并且，本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)，除了流道外，其他構(gòu)件的連接處，例如，承載件110、生物感測層113、流道層120、以及一覆蓋件130間的連接處皆可以隔絕流體，避免流體滲漏。

圖3所示為本發(fā)明的一種光學式生物傳感器與微流體裝置的整合結(jié)構(gòu)的第二實施例的剖面圖。光學式生物傳感器與微流體裝置的整合結(jié)構(gòu)包括：一承載件310、一上流道層320、一下流道層330、一上覆蓋件340、以及一下覆蓋件350。

承載件310，設(shè)置有至少一凹槽，用以承載并容置至少一光學式生物傳感器，其中，至少一光學式生物傳感器具有一第一生物感測層313與一第二生物感測層314。上流道層320，設(shè)置于承載件310上方，并包括至少一第一流道，以供至少一第一流體流動。下流道層330，設(shè)置于承載件310下方，并包括至少一第二流道，以供至少一第二流體流動。上覆蓋件340，設(shè)置于上流道層320上方， 并具有至少一第一流體入口及至少一第一流體出口，以供至少一第一流體的流入及流出，至少一第一流體入口及至少一第一流體出口與上流道層320的至少一第一流道相連接。下覆蓋件350，設(shè)置于下流道層330下方，并具有至少一第二流體入口及至少一第二流體出口，以供至少一第二流體的流入及流出，至少一第二流體入口及至少一第二流體出口與下流道層330的至少一第二流道相連接，其中，至少一第一流體及至少一第二流體分別由上覆蓋件340與下覆蓋件350的至少一第一流體入口及至少一第二流體入口流入，通過至少一第一流道流經(jīng)至少一光學式生物傳感器及其上的第一生物感測層313，及至少一第二流道流經(jīng)至少一光學式生物傳感器及其上的第二生物感測層314，以進行感測，再分別從至少一第一流體出口及至少一第二流體出口流出。

值得注意的是，第二實施例與第一實施例類似，其主要差異在于，第一實施例使用三層式結(jié)構(gòu)，而第二實施例采用五層式結(jié)構(gòu)；透過在承載件310上層與下層分別設(shè)置上流道層320、下流道層330與上覆蓋件340、下覆蓋件350，可通過上層與下層分別注入不同流體，因此可適用于更復(fù)雜或多道反應(yīng)工序的感測應(yīng)用。在第二實施例中的各構(gòu)件與第一實施例類似，其實施細節(jié)不再重復(fù)。

總而言之，本發(fā)明的實施例揭露一種光學式生物傳感器與微流體裝置的整合結(jié)構(gòu)，透過結(jié)合光學式生物傳感器與微流體裝置、可偵測光學式生物傳感器所產(chǎn)生的光學信號，且其整體結(jié)構(gòu)，除了流道外，其他構(gòu)件的連接處皆可以隔絕流體、避免滲漏，適用于整合多種形式的光學式生物傳感器與微流體裝置。

然而，上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的功效，而非用于限制本發(fā)明，任何熟習此項技術(shù)的人士均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾與改變。此外，在上述這些實施例中的組件的數(shù)量僅為例示性說明，并非用于限制本發(fā)明。