TWI461230B - 用於過濾血清之過濾薄膜及其製造方法與過濾裝置 - Google Patents
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Description
本發明關於一種過濾薄膜及其製造方法與過濾裝置，詳言之，係關於一種用於過濾血清之過濾薄膜及其製造方法與過濾裝置。
習知血液過濾方法有下列三種：1.利用離心機以旋轉方式把血球與血清分離；2.利用介電泳原理搭配微機電製程進行分離；及3.經過非接觸式高波長雷射將血球血清分離。
第一種利用離心機之旋轉把血球與血清分離方式，係將全血置入試管中，再放置在離心機上，並利用血液中血球比重不同來進行分離。但此方式的缺點為藥品及樣本的使用消耗量較大，所需的處理時間也較為冗長。
第二種利用介電泳原理搭配微機電製程進行分離方式，係利用介電泳力，根據粒子和外部溶液間不同的導電度和介電常數，並施以非均勻之交流電場，可使粒子產生非對稱的極化現象，此時粒子受電場作用力會往高或低電場強度處移動。利用介電泳原理，可讓不同粒徑大小或不同表面帶電量之微粒產生分離效果，但其所需製程繁瑣，所需儀器設備也較昂貴。
第三種利用非接觸式高波長雷射將血球血清分離方式，由於雷射光聚焦原理，利用相反方向光壓可形成一穩定能量阱，並且能夠鉗住微小粒子，上述方式是以光鉗方式來操作流體裝置內的粒子，並且是一種具備非接觸性、非侵入式的工具，因此利用雷射光鉗來捕捉、移動與操控微粒亦可運用於血液分離，但是昂貴的雷射光學設備是此研究的最大困難。
上述習知方式均需要多個步驟才能過濾得到產物、樣本消耗量大、耗費時間較長、製程繁瑣且儀器設備昂貴。
因此，有必要提供一種創新且具進步性的用於過濾血清之過濾薄膜及其製造方法與過濾裝置，以解決上述問題。
本發明提供一種用於過濾血清之過濾薄膜，包括：複數個過濾孔、一第一表面及一第二表面。該第一表面具有複數個弧面，該等弧面之間為該等過濾孔。該第二表面係相對於該第一表面，具有複數個凹陷區，該等凹陷區對應該等過濾孔。
本發明另提供一種用於過濾血清之過濾薄膜製造方法，包括以下步驟：(a)提供一基板；(b)形成一光阻層於該基板之一表面；(c)於該光阻層形成複數個光阻圖樣，並顯露該基板之部分表面；(d)形成一合金層於該光阻圖樣及基板上；及(e)分離該合金層及該光阻圖樣與基板，以製成一過濾薄膜，其包括：複數個過濾孔、一第一表面及一第二表面，該第一表面具有複數個弧面，該等弧面之間為該等過濾孔，該第二表面係對應於該第一表面，具有複數個凹陷區，該等凹陷區對應該等過濾孔。
本發明另提供一種用於過濾血清之過濾裝置，包括：一第一基底及至少一過濾薄膜。該第一基底具有一第一貫穿孔。至少一過濾薄膜設置於該第一基底之該第一貫穿孔相對位置上，該過濾薄膜具有複數個過濾孔、一第一表面及一第二表面，該第一表面具有複數個弧面，該等弧面之間為該等過濾孔，該第二表面係對應於該第一表面，具有複數個凹陷區，該等凹陷區對應該等過濾孔。
因此，利用本發明之過濾裝置可迅速取得分離之血清，且待檢樣本消耗量可大幅降低，大幅降低所需樣品量，並可免除繁雜的處理程序。另外，本發明之過濾裝置容易架設，一般實驗室即可架設，且不需昂貴儀器即可進行實驗，可減少實驗成本，並可降低裝置成本。本發明之過濾裝置利用多層過濾的原理，並以一驅動裝置推動全血，可提供一個快速、方便、低成本且微型化的過濾平台。
另外，利用該過濾薄膜之圓弧面設計，可使待過濾血液由該圓弧面流至該等過濾孔，並利用該等過濾孔之孔徑過濾待過濾血液。並可使用多層過濾薄膜，其過濾範圍為2 μm至8 μm，可依序將大粒子到較小粒子批次過濾，以提升過濾效率而無阻塞之虞。
圖1顯示本發明第一實施例用於過濾血清之過濾裝置之示意圖；圖2顯示本發明第一實施例過濾薄膜及基底之分解示意圖。配合參考圖1及圖2，本發明用於過濾血清之過濾裝置10包括：一第一基底111、一第二基底112及至少一過濾薄膜121、122、123。該第一基底111具有一第一貫穿孔113。該第二基底112具有一第二貫穿孔114，相對於該第一貫穿孔113。至少一過濾薄膜121、122、123設置於該第一基底111之該第一貫穿孔113相對位置上。
在本實施例中，該過濾裝置10具有三個過濾薄膜：一第一過濾薄膜121、一第二過濾薄膜122及一第三過濾薄膜123，依序由上至下設置於該第一基底上111。每一過濾薄膜具有複數個過濾孔。其中該第一過濾薄膜121之第一過濾孔(例如其直徑為7μm)大於該第二過濾薄膜122之第二過濾孔(例如其直徑為4μm)，該第二過濾薄膜122之第二過濾孔大於該第三過濾薄膜123之第三過濾孔(例如其直徑為2 μm)。因此過濾薄膜可利用多層過濾，其過濾範圍為2 μm至8 μm，可依序將大粒子到較小粒子批次過濾，以提升過濾效率而無阻塞之虞。並且該等過濾薄膜可選用具有高度生物相容性的合金作為薄膜材料，以避免過濾血液時產生免疫排斥或汙染檢體的可能。
本發明之該過濾裝置10另包括一驅動裝置13，連接至該第一基底111之該第一貫穿孔113，用以驅動待過濾血液流經該等過濾薄膜121、122、123。該驅動裝置13可作為驅動微流體之動力，以達到輸送流體之目的，並可調整流速單位為mL/min或μL/min，以適合不同流體(待過濾血液)的驅動需求。
本發明之該過濾裝置10另包括一輸入接頭14及一輸出接頭15，分別設置於該第二基底112之該第二貫穿孔114及該第一基底111之該第一貫穿孔113。該輸入接頭14可用以與注射針筒連接免於過濾樣本外漏；該輸出接頭15可用以連接至該驅動裝置13。該輸入接頭14及該輸出接頭15係為鐵氟龍接頭(Polytetrafluoroethene,PTFE)。
圖3顯示本發明第二實施例複數個基底之結合示意圖；圖4顯示本發明第二實施例過濾薄膜及基底之分解示意圖。配合參考圖3及圖4，本發明第二實施例之該過濾裝置30包括：一第一基底311、一第二基底312、一第三基底313及至少一過濾薄膜32。該第一基底311具有一第一貫穿孔314。該第二基底312具有一第二貫穿孔315，相對於該第一貫穿孔314。該第三基底313設置於該第二基底312上，該第三基底313具有一第三貫穿孔316，相對於該第二貫穿孔315。在本實施例中，該第二貫穿孔(例如其直徑為8 mm)大於該第三貫穿孔(例如其直徑為3 mm)，該第三貫穿孔等於該第一貫穿孔。
本發明之該過濾裝置30另包括一第一黏著層331，設置於該過濾薄膜32與該第二基底312之間，且另包括一第二黏著層332，設置於該第三基底313與該第二基底312之間。第一黏著層331及該第二黏著層332可為雙面黏性材料，以作為層間黏著物來固定該等基底，以確保過濾效能穩定且過濾樣本不外露。
該第一基底311、該第二基底312及該第三基底313係為聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)、聚雙甲基矽氧烷(Poly-dimethylsiloxane,PDMS)、環氧樹脂(Epoxy)、金屬或玻璃，其具備較高的機械強度並且是高生物相容性的高分子材料。
實驗以膠體微粒水溶液取代全血血液來進行過濾的前驅實驗，並可由此前驅實驗預估全血分離的實際效果，實驗流程如下：1.量取5 μL的4 μm粒徑膠體微粒；2.量取5 μL的17 μm粒徑膠體微粒；3.備妥4 μm及17 μm兩種不同尺寸大小的膠體粒子後，混以1 mL之去離子水，即可完成膠體粒子試劑製備；4.膠體粒子試劑製備完成後，置入1mL容量之注射針筒中；5.利用鐵氟龍橋接頭來連結注射針筒及過濾晶片；6.以一驅動動力，預設大約1分鐘可注射完畢；及7.可藉由觀察倒立式光學顯微鏡顯示過濾結果。
參考圖5，其顯示該前驅實驗結果之示意圖。其顯示出本發明過濾裝置之良好過濾效果，其中圖5左側之圖顯示過濾前的4 μm及17 μm混合膠體粒子溶液，而圖5右側之圖則顯示已將大於過濾孔徑的17 μm膠體粒子過濾掉。
因此，利用本發明之過濾裝置可迅速取得分離之血清，且待檢樣本消耗量可大幅降低，大幅降低所需樣品量，並可免除繁雜的處理程序。另外，本發明之過濾裝置容易架設，一般實驗室即可架設，且不需昂貴儀器即可進行實驗，可減少實驗成本，並可降低裝置成本。本發明之過濾裝置利用多層過濾的原理，並以一驅動裝置推動全血，可提供一個快速、方便、低成本且微型化的過濾平台。
參考圖6至圖10，顯示本發明用於過濾血清之過濾薄膜製造方法之示意圖。首先參考圖6，提供一基板51，及形成一光阻層52於該基板51之一表面。參考圖7及圖8，於該光阻層52形成複數個光阻圖樣521，並顯露該基板51之部分表面。在本實施例中，設置一光罩53於該光阻層52上方，該光罩53具有複數個對應圖樣，相對應於該等光阻圖樣521(如圖7所示)。再進行曝光及顯影，以形成該等光阻圖樣(如圖8所示)。在本實施例中，該等光阻圖樣521係為圓形。
參考圖9，形成一合金層55於該光阻圖樣521及基板51上。在本實施例中，係以電鑄(Electroforming)形成該合金層55。參考圖10，分離該合金層55及該光阻圖樣521與基板51，以製成一過濾薄膜55，其包括：複數個過濾孔551、一第一表面552及一第二表面553，該第一表面具有複數個弧面555，該等弧面555之間為該等過濾孔551，該第二表面553係對應於該第一表面552，具有複數個凹陷區556，該等凹陷區556對應該等過濾孔551。
參考圖11，其顯示該過濾薄膜之第二表面之示意圖。配合參考圖10及圖11，在本實施例中，該等弧面555係為圓弧面，圓弧面包括一頂端及一底端，該底端設置於該等過濾孔551之周邊。該等凹陷區556之面積係大於過濾孔551之面積。該等凹陷區556係為圓形。待過濾血液係由該第一表面552輸入，經過濾孔551，由該第二表面553輸出。利用該過濾薄膜之圓弧面設計，可使待過濾血液由該圓弧面流至該等過濾孔551，並利用該等過濾孔551之孔徑過濾待過濾血液。另可使用多層過濾薄膜，其過濾範圍為2 μm至8 μm，可依序將大粒子到較小粒子批次過濾，以提升過濾效率而無阻塞之虞。該過濾薄膜選用具有高度生物相容性的合金作為薄膜材料，以避免過濾血液時產生免疫排斥或汙染檢體的可能。
惟上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，而非用以限制本發明。因此，習於此技術之人士對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。
10．．．第一實施例過濾裝置
13．．．驅動裝置
14．．．輸入接頭
15．．．輸出接頭
30．．．本發明第二實施例之過濾裝置
32．．．過濾薄膜
51．．．基板
52．．．光阻層
53．．．光罩
55．．．合金層、過濾薄膜
111．．．第一基底
112．．．第二基底
113．．．第一貫穿孔
114．．．第二貫穿孔
121．．．第一過濾薄膜
122．．．第二過濾薄膜
123．．．第三過濾薄膜
311．．．第一基底
312．．．第二基底
313．．．第三基底
314．．．第一貫穿孔
315．．．第二貫穿孔
316．．．第三貫穿孔
331．．．第一黏著層
332．．．第二黏著層
521．．．光阻圖樣
551．．．過濾孔
552．．．第一表面
553．．．第二表面
555．．．弧面
556．．．凹陷區
圖1顯示本發明第一實施例用於過濾血清之過濾裝置之示意圖；
圖2顯示本發明第一實施例過濾薄膜及基底之分解示意圖；
圖3顯示本發明第二實施例複數個基底之結合示意圖；
圖4顯示本發明第二實施例過濾薄膜及基底之分解示意圖；
圖5顯示前驅實驗結果之示意圖；
圖6至圖10顯示本發明用於過濾血清之過濾薄膜製造方法之示意圖；及
圖11顯示該過濾薄膜之第二表面之示意圖。
10‧‧‧第一實施例過濾裝置
13‧‧‧驅動裝置
14‧‧‧輸入接頭
15‧‧‧輸出接頭
111‧‧‧第一基底
112‧‧‧第二基底
Claims (20)
- 一種用於過濾血清之過濾薄膜，包括：複數個過濾孔；一第一表面，具有複數個弧面，該等弧面之間為該等過濾孔；一第二表面，係相對於該第一表面，具有複數個凹陷區，該等凹陷區對應該等過濾孔。
- 如請求項1之過濾薄膜，其中該等弧面係為圓弧面，圓弧面包括一頂端及一底端，該底端設置於該等過濾孔之周邊。
- 如請求項1之過濾薄膜，其中凹陷區之面積係大於過濾孔之面積。
- 如請求項1之過濾薄膜，其中凹陷區係為圓形。
- 如請求項1之過濾薄膜，其中待過濾血液係由該第一表面輸入，經過濾孔，由該第二表面輸出。
- 如請求項1之過濾薄膜，其中該過濾薄膜之材質為合金。
- 一種用於過濾血清之過濾薄膜製造方法，包括以下步驟：(a) 提供一基板；(b) 形成一光阻層於該基板之一表面；(c) 於該光阻層形成複數個光阻圖樣，並顯露該基板之部分表面；(d) 形成一合金層於該光阻圖樣及基板上；及(e) 分離該合金層及該光阻圖樣與基板，以製成一過濾薄膜，其包括：複數個過濾孔、一第一表面及一第二表面，該第一表面具有複數個弧面，該等弧面之間為該等過濾孔，該第二表面係對應於該第一表面，具有複數個凹陷區，該等凹陷區對應該等過濾孔。
- 如請求項7之製造方法，其中在步驟(c)中，另包括以下步驟：(c1)設置一光罩於該光阻層上方，該光罩具有複數個對應圖樣，相對應於該等光阻圖樣；及(c2)進行曝光及顯影，以形成該等光阻圖樣。
- 如請求項7之製造方法，其中在步驟(c)中，該等光阻圖樣係為圓形。
- 一種用於過濾血清之過濾裝置，包括：一第一基底，具有一第一貫穿孔；及至少一過濾薄膜，設置於該第一基底之該第一貫穿孔相對位置上，該過濾薄膜具有複數個過濾孔、一第一表面及一第二表面，該第一表面具有複數個弧面，該等弧面之間為該等過濾孔，該第二表面係對應於該第一表面，具有複數個凹陷區，該等凹陷區對應該等過濾孔。
- 如請求項10之過濾裝置，其中該等過濾薄膜包括一第一過濾薄膜、一第二過濾薄膜及一第三過濾薄膜，依序由上至下設置於該第一基底上，其中該第一過濾薄膜之第一過濾孔大於該第二過濾薄膜之第二過濾孔，該第二過濾薄膜之第二過濾孔大於該第三過濾薄膜之第三過濾孔。
- 如請求項10之過濾裝置，另包括一驅動裝置，連接至該第一基底之該第一貫穿孔，用以驅動待過濾血液流經該過濾薄膜。
- 如請求項10之過濾裝置，另包括一第二基底，設置於該過濾薄膜上，該第二基底具有一第二貫穿孔，相對於該第一貫穿孔。
- 如請求項13之過濾裝置，另包括一輸入接頭及一輸出接頭，分別設置於該第二基底之該第二貫穿孔及該第一基底之該第一貫穿孔。
- 如請求項14之過濾裝置，其中該輸入接頭及該輸出接頭係為鐵氟龍接頭(Polytetrafluoroethene,PTFE)。
- 如請求項13之過濾裝置，另包括一第一黏著層，設置於該過濾薄膜與該第二基底之間。
- 如請求項13之過濾裝置，另包括一第三基底，設置於該第二基底上，該第三基底具有一第三貫穿孔，相對於該第二貫穿孔。
- 如請求項17之過濾裝置，另包括一第二黏著層，設置於該第三基底與該第二基底之間。
- 如請求項17之過濾裝置，其中該第二貫穿孔大於該第三貫穿孔，該第三貫穿孔等於該第一貫穿孔。
- 如請求項17之過濾裝置，其中該第一基底、該第二基底及該第三基底係為聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)、聚雙甲基矽氧烷(Poly-dimethylsiloxane,PDMS)、環氧樹脂(Epoxy)、金屬或玻璃。
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| TW201215418A (en) | 2012-04-16 |
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