CN103105487A

CN103105487A - 反应卡匣及检测装置

Info

Publication number: CN103105487A
Application number: CN2012104483399A
Authority: CN
Inventors: 陈思豪; 林岳晖; 陈君如
Original assignee: Apex Biotechnology Corp
Current assignee: Apex Biotechnology Corp
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2032-11-09
Also published as: EP2591858A3; JP2013117527A; ES2651629T3; JP5467140B2; CN103105487B; TW201331583A; EP2591858A2; SI2591858T1; PL2591858T3; EP2591858B1; TWI476406B

Abstract

本发明公开一种用于生化检测的一反应卡匣以及包含所述反应卡匣的一检测装置。所述反应卡匣包含一第一空间、一第二空间、一第三空间、及一内分隔壁。第一空间用以容纳一液体，且具有方向朝上的第一开口。第二空间具有一第二开口，其中第二开口的方向与第一开口的方向垂直，且第一空间及第二空间配置使得当转动反应卡匣时，在第一空间的液体将流动至第二空间。第三空间位于第一空间之下且具有一第三开口，其中第三开口的方向与第一开口的方向相同，及其中一凸点阵列设置于该第三空间以造成该液体流动的扰流。内分隔壁连接第二开口及第三开口，以提供第二空间及第三空间之间的一液体流通通道。

Description

反应卡匣及检测装置

【相关申请案的交互引用】

本申请案主张美国专利临时申请案61/558,055，标题“REACTIONCASSETTE,ASSAY DEVICE,AND ASSAY METHOD”，申请日Nov.10,2011，其整体内容在此协同一致引为参考。

技术领域

本发明涉及一种检测装置及方法，特别是涉及一种用以检测液体样品的生化检测装置及方法。

背景技术

医学体外诊断在现今医疗工业上扮演相当重要的角色，其可用以定性或定量地量测人体体液中各种生物指标的变化，以提供疾病诊断或治疗指标等资讯。

一般来说，上述检测技术需要搭配各种检测设备及量测仪器，并进行各种试液的配置。在检测过程中，使用者可能需要徒手采集血液或其他体液样品，不但可能污染样品，更让使用者暴露在被感染的风险中。此外，样品在检测过程中，可能需要与不同试剂进行反应，若由操作人员依需要在不同时间依序加入不同试剂，不但增加了检测程序的复杂度及且可能延长了整体检测时间。另一方面，如何安全且便利地回收及处理检测后的废液也是一大问题。

鉴于此，有必要提供一种可克服现有技术的限制、在检测上及在废液处理上都可更加便捷且安全的检测装置及方法。

发明内容

鉴于先前技术所存在的问题，本发明提供了一种用以检测液体样品的检测装置以及使用此检测装置进行检测的方法。本发明的装置及方法可适用于各种化学检测、医学检测、或需要进行多个试剂混合步骤的其他类似生化检测。

在一实施例中，本发明的装置及方法可用以执行分析检测程序，此程序包含了液体样品(如血液样品)与液态试剂及其他反应物(如抗体)间的多个反应步骤。根据反应后液体样品的光学特性，可检测液体样品中一或多个分析物的含量。

根据本发明的一方面，提供了一种用于生化检测的反应卡匣，包含：一第一空间，用以容纳一液体，且具有圆弧边角及方向朝上的一第一开口；一第二空间，具有一第二开口，其中该第二开口的方向与该第一开口的方向垂直，其中该第一空间及该第二空间配置使得当转动该反应卡匣时，在该第一空间的该液体流动至该第二空间；一第三空间，位于该第一空间之下且具有一第三开口，其中该第三开口的方向与该第一开口的方向相同，及其中一凸点阵列设置于该第三空间以造成该液体流动的扰流；以及一内分隔壁，连接该第二开口及该第三开口，以提供该第二空间及该第三空间之间的一液体流通通道。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于生化检测的检测装置，包含：一用于生化检测的反应卡匣以及一采样件。所述反应卡匣包含：一第一空间，用以容纳一液体，且具有圆弧边角及方向朝上的一第一开口；一第二空间，具有一第二开口，其中该第二开口的方向与该第一开口的方向垂直，其中该第一空间及该第二空间配置使得当转动该反应卡匣时，在该第一空间的该液体流动至该第二空间；一第三空间，位于该第一空间之下且具有一第三开口，其中该第三开口的方向与该第一开口的方向相同，及其中一凸点阵列设置于该第三空间以造成该液体流动的扰流；以及一内分隔壁，连接该第二开口及该第三开口，以提供该第二空间及该第三空间之间的一液体流通通道。所述采样件包含：一采样管，用以吸取一液态样品；一吸收区，其内部设置有一吸收材料；以及一储存器，用以储存一液态试剂。

本发明的其他方面，部分将在后续说明中陈述，而部分可由说明中轻易得知，或可由本发明的实施而得知。本发明的各方面将可利用后附的权利要求中所特别指出的元件及组合而理解并达成。需了解，前述的一般说明及下列详细说明均仅作举例之用，并非用以限制本发明。

附图说明

从上述的本发明各实施例的详细描述，且结合所伴随的附图，将能更完全地理解及体会本发明，其中附图为：

图1为本发明的一实施例绘示的生化检测装置100的分解示意图；

图2为本发明实施例的反应卡匣底座104的平面示意图；

图3A及图3B分别为本发明一实施例的检测装置300的正视及后视的实物照片所绘制的图；

图4A及图4B分别为本发明实施例的检测装置100的透视示意图，图4C为本发明实施例组合后的生化检测装置的侧面示意图；

图5A-图5F为本发明检测装置所进行检测液体样品各检测步骤的示意图。

主要元件符号说明

100 检测装置

102 采样件

104 反应卡匣

105 外盖

106 条码标签

107 光学量测区域

110 手持部

112 储存器

113 横梁

114 采样管

115 导引件

116 凸块

120 吸收区

122 吸收材料

125 导斜面

126 卡合部

130 第一空间

131 第一开口

132 第二空间

133 第二开口

134 第三空间

135 第三开口

137 凸点阵列

140 外壁

141 细小沟槽

142 入口

143 吸收空间

144 入口

150 内壁

152 内壁

152a 第一曲壁

152b 第二曲壁

154 内壁

156 内壁

158 内壁

160 防错件

162 反应卡匣背墙上缘

172 第一倾斜面

174 第二倾斜面

300 检测装置

302 采样件

304 反应卡匣

316 铝箔

502 采样件

504 反应卡匣

520 吸收区

522 吸收材料

530 第一空间

532 第二空间

570 混合物

570’ 混合物

580 反应物材料

具体实施方式

本发明揭露一种用以分析液体样品所含成分的检测装置及其使用方法，其可提供更方便且更安全的检测程序。为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照下列描述并配合图1中的A部分至图5F的附图，其中类似的元件符号代表类似的元件。然以下实施例中所述的装置、元件及程序步骤，仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。

图1为根据本发明的一实施例绘示的生化检测装置100的分解示意图，其包含一采样件102、一反应卡匣底座104、以及一外盖105密封于该反应卡匣底座之上。所述生化检测装置100较佳者是由注塑成型法将光学级透明材料模铸制成。为减少侧光干扰，所述生化试剂反应匣的表面则以雾面处理。细小沟槽或凹线(例示于图2的元件141，通称超音波线)设置于反应卡匣底座104的侧壁上，以增加反应卡匣底座104与外盖105超音波黏合的良率。再者，一条码标签106贴附于试剂反应匣外盖105表面的雾面上，当该生化试剂反应匣插入量测装置之后，其通过一光学量测区域107实施量测程序，此量测装置可感测到储存于条码标签106的内建参数。此外，所述条码标签106可加密或不加密，最佳地为加密处理。

所述采样件102，例如一采样匣包含一储存器112配置以储存各种液态试剂以及一吸收区120内含一吸收材料。在采样件的吸收区120的一侧设置至少一个卡合部126，用以与反应卡匣的卡角151固定且平稳放入反应卡匣中，并防止再次使用导致污染或量测误差等问题。此外，在卡合部126的下部提供导斜面125，使增加卡合部与卡角卡合时的平顺度。再者，至少一导引件115设置于该储存器112上，在组合该采样件102与该反应卡匣104时，使得该采样管114易对准该第一空间132。

采样管114用以吸取待测的液体样品(如血液)。较佳地，采样管114是通过毛细作用进行取样。储存器112中所储存的液态试剂可通过铝箔(图1未绘示，请参考图3B中的元件316)加以密封。一凸块116设置在邻近采样管114的一横梁113上。当采样件102置入反应卡匣104的过程中，上述铝箔将由反应卡匣104通过摩擦或刮除等方式轻易地移除。所述凸块116作为一倒钩，在组合该采样件与该反应卡匣时，卡在反应卡匣背墙的上缘162并随着横梁113一起断裂，使得该铝箔易于剥除。当铝箔被刮起时，提供平顺卷起铝箔的功效，并减缓试剂储存槽中真空现象，避免因真空现象导致试剂残留的问题。

请参阅图1中的B部分，在内部空间中，反应卡匣104包含一内分隔壁150，定义一吸收空间143。所述反应卡匣104还包括一第一空间130、一第二空间132、及一第三空间134。各个第一空间130、第二空间132、及第三空间134分别具有容纳液体的功能。一第一倾斜面172设置于该第二空间132与该第三空间134之间，使得该液体平滑地流过。一第二倾斜面174设置于该第三空间与该吸收区之间，使得该液体平滑地流过。由一第一曲壁152a及一第二曲壁152b所构成的圆弧边角于第一空间中，用以提供液体试剂得以完全平顺地由第一空间流至第二空间，增加液体流动的顺畅性。一凸点阵列137设置于第三空间中。当液体试剂流至第三空间后，会因第三空间具有凸点137而使得液体中造成紊流，而提高试剂间的反应速率及增加量测准确性。

图2显示根据本发明实施例的反应卡匣底座104的平面示意图，其表面具有细小的超音波沟槽。细小沟槽或凹线141形成于反应卡匣底座的侧壁顶部上。通过超音波震荡结合反应卡匣底座与外盖，在接触的表面之间，由于超音波作用而产生局部高热，进而促进反应卡匣粘合的良率。

图3A及图3B分别为依据本发明一实施例的检测装置300的正视及后视的实物照片所绘制的图。在此实施例中，检测装置300所包含的采样件302以及反应卡匣304由光学级透明材料所制成，且采样件302还包含用以密封液态试剂的铝箔316。

图4A及图4B分别显示根据本发明实施例的检测装置100的透视示意图，其包含一采样件102以及一反应卡匣104。所述采样件102包含一采样管114、用以储存各种液态试剂的一储存器112、以及内设有一吸收材料122的一吸收区120。吸收区120为具有一开孔的中空未密合区域，其中开孔可例如位于吸收区120的下方，以方便置入及取出吸收材料122。吸收材料122可包含具有高吸收性的各种材料，例如棉花、海绵、滤纸等。

所述采样管114用以吸取待测的液体样品(如血液)。较佳地，采样管114是通过毛细作用进行取样。在所采样的样品为血液的实施例中，储存器112可根据所要检测的成分(例如葡萄糖、胆固醇、或特定病毒的含量等等)，而储存各种可与血液样品反应的液态试剂，例如抗体溶液、反应酵素溶液等。储存器112中所储存的液态试剂可通过铝箔(未绘示)加以密封。应了解的是，除了铝箔之外，也可采用易形变且可提供液体密封功能的其他材料，例如塑料膜或经防水处理的纸材等。一凸块116一端贴附于该铝箔，设置位于该采样管114旁的一横梁113上。图4C显示根据本发明实施例组合后的生化检测装置的侧面示意图。当采样件102置入反应卡匣104的过程中，上述铝箔将由反应卡匣104通过摩擦或刮除等方式将所述铝箔轻易地移除。所述凸块116作为一倒钩，在组合该采样件与该反应卡匣时，卡在反应卡匣背墙的上缘162并随着横梁113一起断裂，使得该铝箔易于剥除。于组合采样件102与反应卡匣104的过程中，必须非常小心以避免在此过程中发生样品交互污染。

此外，采样件102可还包含一手持部110，以方便使用者操作。手持部110较佳为一弧形结构，然也可为其他利于使用者握持或施力的形状。

继续参考图4B，反应卡匣104包含一外壁140，其定义一内部空间，且外壁140具有通往内部空间的2个入口142及144。在内部空间中，反应卡匣104还包含一内壁150、一内壁152、一内壁154、一内壁156、一内壁158、一第一空间130、一第二空间132、及一第三空间134。第一空间130、第二空间132、及第三空间134具有容纳液体的功能。

第一空间130具有方向朝上的第一开口131，且第二空间132具有方向与第一开口的方向垂直的一第二开口133。第一空间130及第二空间132的相对位置配置为当转动反应卡匣104时，第一空间130中的液体可流动至第二空间132。在图4A所示的实施例中，可通过顺时针转动反应卡匣104，使第一空间130中的液体在重力作用下经由内壁152流入第二空间132。内壁154延伸自第二空间132，用以在液体自第一空间130进入第二空间132的过程中，避免液体的泄漏。第三空间134位于第一空间130之下且具有方向与第一开口的方向相同的一第三开口134。内壁156连接第二开口132及第三开口134，以提供第二空间132及第三空间134之间的一液体流通通道。

如图4A及图4B所示，内壁150设置于入口142及144之下，当采样件102自入口142及144插入反应卡匣104内，内壁150可用以导引及定位采样件102的插入。应了解，内壁150所设置的位置及角度将随采样件102的结构不同而有所不同。另一方面，内壁158连接至第三空间134，用以在当采样件102插入反应卡匣104时，提供第三空间134与吸收区120之间的一液体流通通道。

当采样件102插入反应卡匣104时，采样件102背部的铝箔可很轻易地被掀起及去除，而使储存器112中的液态试剂及采样管114中的液体样品流入第一空间130。液态试剂及液体样品在第一空间130混合及反应后，可转动反应卡匣104以通过重力的导引而使液态试剂及液体样品的混合物进入第二空间132，并可在第二空间132进行光学量测(例如测定其光学密度(OpticalDensity，O.D.))以分析此液体混合物的特性。接着，转动反应卡匣104，使液态试剂及液体样品的混合物可通过重力的导引而经由内壁156进入第三空间134，其中第三空间134的内部表面事先涂布一反应物材料(例如抗体或酵素等)，使得液体样品、液态试剂、及反应物材料可在第三空间134混合及反应。接着，再次转动反应卡匣104，使液体样品、液态试剂、及反应物材料三者的混合物经由内壁156再次回到第二空间132，以进行第二次的光学量测。量测结束后，转动反应卡匣104使液体混合物经由内壁156及158而流入采样件102中的吸收区120，使液体混合物由吸收区120中的吸收材料122吸收而可轻易地移除。

采样件102与反应卡匣104结合后，可置入一检测仪器(图未示)，此检测仪器用以根据一预先设定的流程转动反应卡匣104，使液体样品、液态试剂、及反应物材料可依预定顺序进行混合及量测。因此，反应卡匣104可更包含一防错件(error-proof)160，用以避免反应卡匣104以错误方向置入检测仪器。在一实施例中，防错件160为与外壁140相连的一突出物。

反应卡匣104的材质可例如为玻璃、树脂、或其他各种透明材料，且可使用各种熟此技术者所熟知的方法制作，例如注塑成形技术(Injection-Molding)等。在一实施例中，反应卡匣104以一体成型的方式制作。

图5A-图5F绘示根据本发明检测装置所进行检测液体样品各检测步骤的示意图。首先，将液态试剂储存于采样件中并使用采样件吸取液态样品，并将反应物材料涂布于反应卡匣中第三空间的表面。必须有足够的混合度方能导致精确的检测结果。接着，参考图5A，将采样件502插入反应卡匣504中，使采样件502中液态试剂与液态样品以图5A中箭头所示方向（图示中无对应符号）流入反应卡匣504中的第一空间530中。接着，摇动反应卡匣504，使液态试剂与液态样品可均匀混合及反应为一第一混合物570。此外，由图5A可看出，反应卡匣504的第三空间534中涂布有反应物材料580，其中反应物材料580为一不具流动性的涂膜，因此不会随反应卡匣504的转动而产生流动。在一实施例中，可采用涂抹或喷涂的方式形成反应物材料580于第三空间534的表面。

接着，参考图5B，将反应卡匣504以顺时针方向转动，使液态试剂与液态样品的第一混合物570以图5B中箭头所示方向流入反应卡匣504中的第二空间532。在一实施例中，转动角度为顺时针方向约70度至110度，较佳为90度，然不在此限。接着，对第二空间532中的第一混合物570进性一光学量测。在一实施例中，以660nm波长的光量测第二空间532中的第一混合物570的光学密度。接着，参考图5C，将反应卡匣504以逆时针方向转动，使第一混合物570以图5C中箭头所示方向流入反应卡匣504中的第三空间534。在一实施例中，转动角度为逆时针方向约70度至110度，较佳为90度，然不在此限。

接着，摇动反应卡匣504，使第一混合物570与第三空间534中的反应物材料580充分混合及反应而形成一第二混合物570’。接着，参考图5D，将反应卡匣504以顺时针方向转动，使液态试剂、液态样品、及反应物材料所形成的第二混合物570’流入反应卡匣504中的第二空间532。在一实施例中，转动角度为顺时针方向约70度至110度，较佳为90度，然不在此限。接着，对在第二空间532中的第二混合物570’进行光学量测。在一实施例中，以660nm波长的光量测第二空间532中的第二混合物570’的光学密度。于先前步骤中，所量测的光信号可转换为电信号，并进行后续的分析及比较程序，以据此推算出液态样品中特定成分的比例或浓度。由于先前步骤均在第二空间732中进行光学量测，因此可消除例如由反应卡匣的外壁材料所造成的背景杂讯。

接着，参考图5E及图5F，将反应卡匣504以逆时针方向缓慢地旋转，使第二混合物570’先流入第三空间534、再流入采样件502中的吸收区520，而由吸收区520中的吸收材料522所吸收，以避免废液溢出而造成环境污染或危害人体。在一实施例中，转动角度为逆时针方向约160度至200度，较佳为180度，然不在此限。

在上述检测过程中，反应卡匣504的转动可通过一检测仪器根据一预定规则而自动地进行，使本发明的液态试剂、液态样品、及反应物材料可依照预先设定的顺序移动至反应卡匣504中的不同空间以及依序进行各种反应及量测步骤。因此，图5A-图5F所示的方法可减少使用者直接参与的步骤，举例来说，使用者不需在检测过程中进行试剂填加的步骤。另一方面，即使没有使用检测仪器而改用手动操作，由于上述实施例中的方法的每次转动可均为约90度或约180度，因此操作上也相当简单而不易出错。此外，检测结束后所剩下的废液，也可轻松地通过转动反应卡匣504而收集及处理。简言之，上述实施例中的检测装置及检测方法不但可提高检测方便性、可避免人为操作的疏失、也可安全且简便地收集及处理废液。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述的权利要求内。

Claims

1.一种用于生化检测的反应卡匣，包含：

第一空间，用以容纳一液体，且具有圆弧边角及方向朝上的第一开口；

第二空间，具有第二开口，其中该第二开口的方向与该第一开口的方向垂直，其中该第一空间及该第二空间配置使得当转动该反应卡匣时，在该第一空间的该液体流动至该第二空间；

第三空间，位于该第一空间之下且具有第三开口，其中该第三开口的方向与该第一开口的方向相同，及其中一凸点阵列设置于该第三空间以造成该液体流动的扰流；以及

内分隔壁，连接该第二开口及该第三开口，以提供该第二空间及该第三空间之间的一液体流通通道。

2.如权利要求1所述的反应卡匣，其中该反应卡匣由一光学级透明材料所制成。

3.如权利要求1所述的反应卡匣，其中一倾斜面设置于该第二空间与该第三空间之间，使得该液体平滑地流过。

4.如权利要求1所述的反应卡匣，还包含一外壁，该外壁定义一内部空间，其中该第一空间、该第二空间、该第三空间、及该内分隔壁设置于该内部空间中，该外壁包含至少一入口于该第一空间之上。

5.如权利要求4所述的反应卡匣，还包含一突出物，连接至该外壁，用以避免该反应卡匣以错误方向置入一检测仪器。

6.如权利要求1所述的反应卡匣，还包含一外盖，通过超音波封合法密封于该外壁与该内分隔壁之上。

7.一种用于生化检测的检测装置，包含：

用于生化检测的反应卡匣，包含：

内分隔壁，连接该第二开口及该第三开口，以提供该第二空间及该第三空间之间的一液体流通通道；以及

采样件，包含：

采样管，用以吸取一液态样品；

吸收区，其内部设置有一吸收材料；以及

储存器，用以储存一液态试剂。

8.如权利要求7所述的检测装置，其中该反应卡匣由一光学级透明材料所制成。

9.如权利要求7所述的检测装置，其中一第一倾斜面设置于该第二空间与该第三空间之间，使得该液体平滑地流过。

10.如权利要求9所述的检测装置，其中一第二倾斜面设置于该第三空间与该吸收区之间，使得该液体平滑地流过。

11.如权利要求7所述的检测装置，还包含一外壁，该外壁定义一内部空间，其中该第一空间、该第二空间、该第三空间、及该内分隔壁设置于该内部空间中，该外壁包含至少一入口于该第一空间之上。

12.如权利要求11所述的检测装置，还包含一突出物，连接至该外壁，用以避免该反应卡匣以错误方向置入一检测仪器。

13.如权利要求7所述的检测装置，其中该采样件经由该入口插入该反应卡匣内，且该反应卡匣还包含：

第二内分隔壁，与该第三空间连接，用以提供该第三空间与该吸收区之间的一液体流通通道；以及

第三内分隔壁，设置于该入口之下，用以导引该采样件插入该反应卡匣。

14.如权利要求7所述的检测装置，其中该采样件包含一对凸块，位于该吸收区的表面上，以及该第三内分隔壁包括一延申端，当组合该采样件与该反应卡匣时，该延申端卡在该对凸块之间。

15.如权利要求14所述的检测装置，还包含至少一导引件，设置于该储存器上，在组合该采样件与该反应卡匣时，使得该采样管易对准该第一空间。

16.如权利要求7所述的检测装置，其中该采样件的该储存器使用一铝箔进行密封，且该铝箔于该采样件插入该反应卡匣的过程移除。

17.如权利要求13所述的检测装置，还包含一凸块，设置位于该采样管旁的一横梁上，作为一倒钩，在组合该采样件与该反应卡匣时，使得该铝箔易于剥除。