光学式生物传感器与微流体装置的整合结构的制作方法

本发明是有关一种光学式生物传感器与微流体装置的整合结构。

背景技术：

随着电子科技的持续发展，其应用的触角也不断展开跨领域的探索与结合。其中，在快速发展的生物或医疗科技领域中，生物传感器的出现不啻是近代生物相关科技的一大突破。生物传感器一般定义为：透过固定化的生物分子(immobilizedbiomolecules)结合换能器或生物芯片，来侦测生物体内或生物体外的化学物质或生物分子或与之起特异性交互作用后产生响应的一种装置。

生物传感器满足了许多重要测量的需求，尤其在药品、代谢与其他生物分子间交互作用的测定上。虽然传统分析仪器也可以达到类似的目的，但生物传感器最独特的地方就是来自生物感测组件与其上生物分子所具备的高灵敏度、高特异性或高选择性，与其实时检测(real-timedetection)的特性。其原因在于生物体本身就具有各式各样的化学感受器，换言之，生物体本身实际上是一个化学受体(chemoreceptors)的集合体，这些化学受体均具有高度的特异性或选择性与灵敏度。随着生物传感器技术的逐渐成熟，越来越多且各色形式的生物传感器也纷纷上市。其中，结合光学机制的生物传感器更是对蛋白质或核酸或其他生物化学分子检测上有极大应用潜力。

另一方面，透过把传统生化分析中所需的人为或机械操作，以微帮浦、微阀门、微过滤器、微混合器、微管道、微传感器及微反应器等微流体组件集中制作于微流体装置上，以进行样品前处理、混合、传输、分离和侦测等程序，更是被积极地应用于生物传感器上。其应用领域可涵盖如新药开发、生物及医学等研究，或是健诊、疾病检测、感染病原检测、血液筛检等临床检验，甚至是如国防军事侦测、法医辨识鉴定、环境及食品检验等非医学应用领域。

然而，现有生物传感器与微流体装置的整合结构往往因为应用与现有整合 制程的限制，无法提供检测模块的质量一致性、结构完整性与制程高度量产性。因此，如何提供一种有效且具应用弹性的光学式生物传感器与微流体装置的整合结构是目前业界的重要议题。

技术实现要素：

本发明的实施例揭露一种光学式生物传感器与微流体装置的整合结构，包括：一种光学式生物传感器与微流体装置的整合结构，包括：一承载件，设置有至少一凹槽，用以承载并容置至少一光学式生物传感器，其中，所述光学式生物传感器具备生物感测层；一流道层，设置于所述承载件上方，并包含至少一流道，以供至少一流体流动；以及一覆盖件，设置于所述流道层上方，并具有至少一流体入口及至少一流体出口，以供至少一流体的流入及流出，所述至少一流体入口及所述至少一流体出口与所述流道层的所述至少一流道相连接；其中，所述至少一流体从所述至少一流体入口流入，通过所述至少一流道流经所述光学式生物传感器及其上的生物感测层，以进行感测，再从所述至少一流体出口流出。

进一步地，所述光学式生物传感器使用一黏合固定结构固定在所述承载件的所述凹槽内，所述凹槽为一凹面、一凹部及一空孔中的一者。

进一步地，所述光学式生物传感器的上表面与所述承载件的上表面位于同一水平位置。

进一步地，所述承载件由一不透明材料制成，并设置一透光窗口，在承载时将所述透光窗口对准所述光学式生物传感器；以及所述透光窗口由一透明材料制成或为一镂空开口。

进一步地，所述流道层的表面改质成亲水性或疏水性的表面。

进一步地，所述流道层还包括至少一帮浦组件、至少一阀门组件、至少一混液组件、其他微流体组件中的至少一者，以进行所述至少一流体的流动及预处理。

进一步地，所述流道层为一多层次结构，具有多个层数，且其表面改质成亲水性或疏水性的表面。

进一步地，所述覆盖件由一不透明材料制成，并设置一透光窗口，在覆盖 后，所述透光窗口对准所述光学式生物传感器；以及所述透光窗口由一透明材料制成或为一镂空开口。

进一步地，所述流道层与所述覆盖件整合为一体或所述流道层与所述承载件整合为一体。

本发明的另一实施例揭露一种光学式生物传感器与微流体装置的整合结构，包括：一承载件，设置有至少一凹槽，用以承载并容置至少一光学式生物传感器，其中，所述光学式生物传感器上具备一第一生物感测层与一第二生物感应层；一上流道层，设置于所述承载件上方，并包含至少一第一流道，以供至少一第一流体流动；一下流道层，设置于所述承载件下方，并包含至少一第二流道，以供至少一第二流体流动；一上覆盖件，设置于所述上流道层上方，并具有至少一第一流体入口及至少一第一流体出口，以供至少一第一流体的流入及流出，所述至少一第一流体入口及所述至少一第一流体出口与所述上流道层的所述至少一第一流道相连接；以及一下覆盖件，设置于所述下流道层下方，并具有至少一第二流体入口及至少一第二流体出口，以供至少一第二流体的流入及流出，所述至少一第二流体入口及所述至少一第二流体出口与所述下流道层的所述至少一第二流道相连接；其中，所述至少一第一流体及所述至少一第二流体分别由所述上覆盖件与所述下覆盖件的所述至少一第一流体入口及所述至少一第二流体入口流入，通过所述至少一第一流道流经所述光学式生物传感器及其上的第一生物感测层及所述至少一第二流道流经所述光学式生物传感器及其上的第二生物感测层，以进行感测，再分别从所述至少一第一流体出口及所述至少一第二流体出口流出。

进一步地，所述光学式生物传感器使用一黏合固定结构固定在所述承载件的所述凹槽内，所述凹槽为一凹面、一凹部及一空孔中的一者。

进一步地，所述光学式生物传感器的上表面与所述承载件的上表面位于同一水平位置。

进一步地，所述承载件由一不透明材料制成，并设置一透光窗口，在承载时将所述透光窗口对准所述光学式生物传感器；以及所述透光窗口由一透明材料制成或为一镂空开口。

进一步地，所述上流道层及所述下流道层的表面改质成亲水性或疏水性的 表面。

进一步地，所述上流道层及所述下流道层还包括至少一帮浦组件、至少一阀门组件、至少一混液组件、其他微流体组件中的至少一者，以进行所述至少一第一流体及所述至少一第二流体的流动及预处理。

进一步地，所述上流道层及下流道层为一多层次结构，具有多个层数，且其表面改质成亲水性或疏水性的表面。

进一步地，所述上覆盖件与下覆盖件由一不透明材料制成，并分别设置一第一透光窗口及一第二透光窗口，在覆盖后，所述第一透光窗口及所述第二透光窗口分别对准所述光学式生物传感器；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为一镂空开口。

进一步地，所述上流道层与所述上覆盖件整合为一体，以及所述下流道层与所述下覆盖件整合为一体或所述上流道层及所述下流道层与所述承载件整合为一体。

附图说明

图1为本发明的一种光学式生物传感器与微流体装置的整合结构的第一实施例的示意图；

图2为本发明的一种光学式生物传感器与微流体装置的整合结构的第一实施例的剖面图；

图3为本发明的一种光学式生物传感器与微流体装置的整合结构的第二实施例的剖面图。

附图标记说明：

110-承载件；111-凹槽；112-光学式生物传感器；113-生物感测层；120-流道层；130-覆盖件；131-流体入口；132-流体出口；310-承载件；313-第一生物感测层；314-第二生物感测层；320-上流道层；330-下流道层；340-上覆盖件；350-下覆盖件；a-黏合固定结构。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士 可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。本发明也可通过其他不同的具体实例加以施行或应用，本发明说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

须知，本说明书所附图式绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1与图2分别为本发明的一种光学式生物传感器与微流体装置的整合结构的第一实施例的示意图以及剖面图。光学式生物传感器与微流体装置的整合结构应用于将一光学式生物传感器与一微流道装置整合封装。如图1及图2所示，光学式生物传感器与微流体装置的整合结构由下往上依序包括：一承载件110、一流道层120、以及一覆盖件130。

承载件110设置有至少一凹槽111，用以承载并容置至少一光学式生物传感器112，至少一光学式生物传感器112具有一生物感测层113。流道层120设置于承载件110上方，并包括至少一流道，以供至少一流体流动。覆盖件130，设置于流道层120上方，并具有至少一流体入口131及至少一流体出口132，以供至少一流体的流入及流出，至少一流体入口131及至少一流体出口132与流道层的至少一流道相连接，其中，至少一流体从至少一流体入口131流入，通过至少一流道流经光学式生物传感器112，及其上的生物感测层113，以进行感测，再从至少一流体出口132流出。

值得注意的是，在较佳的实施例中，光学式生物传感器112使用一黏合固定结构a固定于承载件110的凹槽111内；并且，光学式生物传感器112置入时其上表面可与承载件110的上表面位于同一水平位置。凹槽111可为一凹面、一凹部或一空孔。承载件110可为一透明材料或不透明材料制成，例如，高分子材料、塑料、陶瓷、金属、硅晶圆、玻璃、或其他复合材料。当承载件110由一不透明材料制成时，承载件110需设置一透光窗口(图中未示)，在承载时将透光窗口对准光学式生物传感器112；以及透光窗口由一透明材料制成或为一镂空开口。

同样地，流道层120可为一透明材料或不透明材料制成，例如，高分子材料、塑料、陶瓷、金属、硅晶圆、玻璃、或其他复合材料。流道层120的表面可改质成亲水性或疏水性的表面。流道层120可更包括至少一帮浦组件、至少一阀门组件、至少一混液组件、其他微流体组件或其任意组合，以进行至少一流体的流动及预处理。再者，流道层120还可为一多层次结构，具有多个层数，其表面可改质成亲水性或疏水性的表面。

覆盖件130可为一透明材料或不透明材料制成，例如，高分子材料、塑料、陶瓷、金属、硅晶圆、玻璃、或其他复合材料。当覆盖件130由一不透明材料制成时，覆盖件130需设置一透光窗口(图中未示)，在覆盖后，透光窗口对准光学式生物传感器112；以及透光窗口由一透明材料制成或为一镂空开口。再者，流道层120与覆盖件130可整合为一体成型的结构，或流道层120与承载件110可整合为一体成型的结构减少后续封装的程序。

值得注意的是，由于适用本发明的光学式生物传感器112需要以照光的方式来激发生物感测层的光学信号，以及透光的方式来接收其感测的光学信号，因此，当承载件110或覆盖件130由不透明材料制成时，必须另外设置一透光窗口对准光学式生物传感器112，以利照光的进入与感测后所产生的光学信号得以显现，其中，在图1与图2的第一实施例中所示由透明材料制成。并且，本发明的整体结构，除了流道外，其他构件的连接处，例如，承载件110、生物感测层113、流道层120、以及一覆盖件130间的连接处皆可以隔绝流体，避免流体渗漏。

图3所示为本发明的一种光学式生物传感器与微流体装置的整合结构的第二实施例的剖面图。光学式生物传感器与微流体装置的整合结构包括：一承载件310、一上流道层320、一下流道层330、一上覆盖件340、以及一下覆盖件350。

承载件310，设置有至少一凹槽，用以承载并容置至少一光学式生物传感器，其中，至少一光学式生物传感器具有一第一生物感测层313与一第二生物感测层314。上流道层320，设置于承载件310上方，并包括至少一第一流道，以供至少一第一流体流动。下流道层330，设置于承载件310下方，并包括至少一第二流道，以供至少一第二流体流动。上覆盖件340，设置于上流道层320上方， 并具有至少一第一流体入口及至少一第一流体出口，以供至少一第一流体的流入及流出，至少一第一流体入口及至少一第一流体出口与上流道层320的至少一第一流道相连接。下覆盖件350，设置于下流道层330下方，并具有至少一第二流体入口及至少一第二流体出口，以供至少一第二流体的流入及流出，至少一第二流体入口及至少一第二流体出口与下流道层330的至少一第二流道相连接，其中，至少一第一流体及至少一第二流体分别由上覆盖件340与下覆盖件350的至少一第一流体入口及至少一第二流体入口流入，通过至少一第一流道流经至少一光学式生物传感器及其上的第一生物感测层313，及至少一第二流道流经至少一光学式生物传感器及其上的第二生物感测层314，以进行感测，再分别从至少一第一流体出口及至少一第二流体出口流出。

值得注意的是，第二实施例与第一实施例类似，其主要差异在于，第一实施例使用三层式结构，而第二实施例采用五层式结构；透过在承载件310上层与下层分别设置上流道层320、下流道层330与上覆盖件340、下覆盖件350，可通过上层与下层分别注入不同流体，因此可适用于更复杂或多道反应工序的感测应用。在第二实施例中的各构件与第一实施例类似，其实施细节不再重复。

总而言之，本发明的实施例揭露一种光学式生物传感器与微流体装置的整合结构，透过结合光学式生物传感器与微流体装置、可侦测光学式生物传感器所产生的光学信号，且其整体结构，除了流道外，其他构件的连接处皆可以隔绝流体、避免渗漏，适用于整合多种形式的光学式生物传感器与微流体装置。

然而，上述实施例仅例示性说明本发明的功效，而非用于限制本发明，任何熟习此项技术的人士均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。此外，在上述这些实施例中的组件的数量仅为例示性说明，并非用于限制本发明。