CN106337015B - 核酸萃取装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种核酸萃取装置，包括一上模组、一下模组以及一核酸抓取材料，前述下模组具有一样本储存槽、一洗脱剂储存槽、以及一核酸抓取槽，其中样本储存槽储存一样本，洗脱剂储存槽储存一洗脱剂，前述核酸抓取材料设置于核酸抓取槽内，前述上模组具有连通样本储存槽的一样本通道、连通洗脱剂储存槽的一洗脱剂通道，前述样本经过样本通道进入核酸抓取槽后，由核酸抓取材料吸附前述样本中的一核酸成分，接着洗脱剂再经过洗脱剂通道进入核酸抓取槽，藉以将核酸成分带出核酸抓取槽。本发明的核酸萃取装置结构强度高、制造容易、方便安装且使用简单，且可作为兼具“体积小”、“准确性高”以及“即时诊断”等优点的医疗检测平台。

Description

核酸萃取装置
技术领域
本发明是有关于一种萃取装置，特别是有关于一种核酸萃取装置。
背景技术
由于科技的进步以及交通工具的便利性，传染性疾病的传播速率也随之增加。如SARS、禽流感、登革热等疾病已成为全世界所需面对的挑战。目前检测疾病常使用的快筛检验(Rapid diagnostic test)虽然能在30分钟内进行初步筛检，但其准确度不高。若采以分子检测(Molecular diagnosis)方式，虽能够提供高准确度的检测结果，因其仍具有检测机台昂贵以及人员操作程序复杂等缺点。
发明内容
本发明提供一种核酸萃取装置，包括一上模组、一下模组以及一核酸抓取材料。前述下模组具有一样本储存槽、一洗脱剂储存槽、以及一核酸抓取槽，其中样本储存槽储存一样本，洗脱剂储存槽储存一洗脱剂。前述核酸抓取材料设置于核酸抓取槽内，前述上模组具有连通样本储存槽的一样本通道、连通洗脱剂储存槽的一洗脱剂通道，且样本通道与洗脱剂通道连接核酸抓取槽。前述样本先经过样本通道进入核酸抓取槽后，由核酸抓取材料吸附前述样本中的一核酸成分，接着洗脱剂再经过洗脱剂通道进入核酸抓取槽，藉以将核酸成分洗出核酸抓取槽。
于一实施例中，前述上模组更具有一环状的导流部，凸出于上模组的一下表面且连接核酸抓取槽，其中样本通道与洗脱剂通道分别连接样本储存槽以及洗脱剂储存槽至导流部，且导流部的一内壁形成有多个凹槽，分别对应于样本通道与洗脱剂通道。
于一实施例中，前述凹槽具有一底面以及两个侧面，且底面的宽度大于前述侧面的宽度。
于一实施例中，前述核酸萃取装置更包括一具有挠性的垫片，设置于上、下模组之间且形成有一环状的凸肋，其中凸肋围绕导流部，且凸肋与导流部之间形成有一间隙。
于一实施例中，前述导流部相对于前述下表面的凸出高度较凸肋相对于前述下表面的高度更大。
于一实施例中，前述核酸萃取装置更包括一中空构件，且前述中空构件形成有一管体，该核酸吸附材料设置于管体内，且前述管体依流体运动方向形成有一渐缩的入口以及一渐缩的出口。
于一实施例中，前述上模组包括一上部构件以及一上膜片，其中上膜片与上部构件贴合，且邻接样本通道以及洗脱剂通道。
于一实施例中，前述下模组包括一下部构件以及一下膜片，其中下膜片与下部构件贴合，以防止下部构件内的流体泄漏。
于一实施例中，前述下模组更具有一废液收集槽，且上模组更具有连通核酸抓取槽以及废液收集槽的一废液通道，一流体经过核酸抓取槽后沿着废液通道进入废液收集槽。
于一实施例中，前述下模组更具有一清洗剂储存槽，且上模组更具有连通前述清洗剂储存槽以及核酸抓取槽的一清洗剂通道，一清洗剂自清洗剂储存槽经由清洗剂通道进入核酸抓取槽。
于一实施例中，前述上模组更具有一第一卡合部，且下模组更具有一第二卡合部，当上、下模组结合时，第一、第二卡合部相互卡合。
于一实施例中，前述下模组更具有一核酸收集通道，且上模组更具有连通核酸收集通道的一核酸收集部，其中含有核酸成分的洗脱剂经由核酸收集通道流至核酸收集部。
于一实施例中，前述核酸萃取装置更包括一容器，以可拆卸的方式连接上模组，用以盛接核酸收集部中含有核酸成分的洗脱剂。
于一实施例中，前述核酸萃取装置更包括多个气体通道，延伸经过上、下模组，用以分别透过气体驱动样本储存槽内的样本以及洗脱剂储存槽E’内的洗脱剂进入核酸抓取槽。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并配合附图做详细说明。
附图说明
图1A表示本发明一实施例的核酸萃取装置示意图。
图1B表示图1A中的核酸萃取装置爆炸图。
图2A、2B表示本发明一实施例的上部构件示意图。
图2C表示图1A中的导流部放大图。
图3A表示本发明一实施例的下部构件示意图。
图3B表示本发明一实施例的中空构件设置于下部构件的核酸抓取槽内的剖视图。
图3C表示另一视角的下部构件示意图。
图3D表示上部构件与下部构件内部流体通道的连接关系示意图。
图4A表示上部构件与垫片结合时的示意图。
图4B表示垫片上的环状凸肋与导流部之间形成有间隙的示意图。
其中，附图标记说明如下：
上模组 10
上部构件 11
上表面 112
下表面 113
上膜片 12
下模组 20
下部构件 21
下膜片 22
底面 221
中空构件 30
管体 31
入口 311
出口 312
垫片 40
凸肋 41
容器 50
盖板 60
核酸萃取装置 100
第一卡合部 111
第二卡合部 211
清洗剂通道 C1～C3
样本通道 C4
洗脱剂通道 C5
废液通道 C6
通道 C1’～C5’、E、S、R1’、W1～W3
间隙 G
气孔 H
通孔 H’
清洗剂储存槽 W1’～W3’
样本储存槽 S’
洗脱剂储存槽 E’
核酸抓取槽 P’
废液收集槽 R’
核酸收集部 A
核酸收集通道 A’
导流部P
凹槽 R1～R5
具体实施方式
兹配合附图说明本发明的较佳实施例。
有关本发明前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
首先请一并参阅图1A、1B，本发明一实施例的核酸萃取装置100主要用以萃取一有机样本(例如血液、尿液、唾液等)中的核酸成分，其主要包括一上模组10、一下模组20、一中空构件30、一垫片40、至少一容器50以及一盖板60。如图1B所示，前述垫片40例如为一具挠性的硅胶片，组装时夹设于上、下模组10、20之间，以保持上、下模组10、20内部流体管路的气密性，容器50则以可拆卸的方式设置于上模组10的底侧。
在本实施例中，上模组10由一上部构件11以及一上膜片12所组成，下模组20则由一下部构件21以及一下膜片22所组成，其中上膜片12与上部构件11的上表面112贴合，且邻接形成于上表面112的流体通道，以避免上部构件11内部流体自上表面112泄漏，下膜片22则是与下部构件21的底面221贴合，以防止下部构件21内部流体自底面221泄漏。如图1B所示，前述上部构件11具有一第一卡合部111(例如为卡槽)，且下部构件21具有一第二卡合部211(例如为卡勾)，当上、下模组10、20结合时，第一、第二卡合部111、211相互卡合。此外，盖板60覆盖于上部构件11底侧，且介于上部构件11和容器50之间。
本发明藉由将核酸萃取装置100分成上、下模组10、20，在使用前可预先装填核酸洗脱剂(nucleic acid elution)及清洗剂于下模组20的槽体内，使用时则仅需将样本填入下模组20中的样本储存槽中，再将上、下模组10、20结合即可进行核酸萃取的作业，萃取后所得到的液体可经由上模组10的内部流道导入容器50中以进行核酸的扩增与检测(amplification and detection)，藉此可达到方便安装与使用简单的优点。
接着请一并参阅图2A～3D，在前述上部构件11的上表面112形成有许多通道，其中清洗剂通道C1～C3、样本通道C4、洗脱剂通道C5分别与下部构件21中的清洗剂储存槽W1’～W3’、样本储存槽S’、洗脱剂储存槽E’相连接，藉此可通过外部的空气泵经由下膜片22的气孔H注入气体，并使气体依序经过下部构件21底面221的各个通孔H’(图3C)以及上部构件11的通道W1～W3、S、E，进而可分别推动清洗剂储存槽W1’～W3’内的清洗剂、样本储存槽S’内的液体样本、以及洗脱剂储存槽E’内的洗脱剂，使其依序沿着下部构件21的通道C1’～C5’和上部构件11的通道C1～C5而到达下部构件21内的核酸抓取槽P’中。换言之，多个气体通道形成并延伸经过上、下模组10、20，用以分别通过气体推动下部构件21内清洗剂、样本及洗脱剂进入核酸抓取槽P’中，有关前述通道的连接关系简化示意于图3D中。
如图2A～3D所示，下部构件21的通道C1’～C5’分别与上部构件11的通道C1～C5相通，当清洗剂储存槽W1’～W3’、样本储存槽S’、洗脱剂储存槽E’中的清洗剂、样本及洗脱剂受到注入的驱动气体压迫时，该些液体可分别流经下部构件21的通道C1’～C5’并上升至上部构件11的通道C1～C5内，接着再经过位在上部构件11下表面113的导流部P而朝下方流入核酸抓取槽P’中。
由图3B中可以看出，前述中空构件30设置于下部构件21的核酸抓取槽P’内，其形成有一管体31，且在管体31内部设有核酸抓取材料(未图示)，前述核酸抓取材料可包含二氧化硅珠(silica beads)、二氧化硅膜(silica membrane)几丁聚糖圆珠(ChitosanBeads)或磁珠(magnetic beads)。其中，前述管体31沿流体运动方向(由上而下)依序形成有一渐缩的入口311以及一渐缩的出口312，当样本流经中空构件30时，核酸成分可被吸附于管体31内的核酸抓取材料上，藉以达到萃取核酸的目的。应了解的是，于一实施例中亦可直接将核酸抓取材料设置于核酸抓取槽P’中，此时则可不必设置中空构件30。
举例而言，使用时可先通过气体泵驱动样本储存槽S’内的液体样本，使其经过样本通道C4进入核酸抓取槽P’，接着再以气体泵驱动清洗剂储存槽W1’～W3’的清洗剂，使其分别经过清洗剂通道C1～C3进入核酸抓取槽P’，藉以将样本中不具有核酸的部分洗掉，其中清洗剂在流经核酸抓取槽P’后可通过下部构件21中的通道R1’(图3B、3C)而进到上部构件11的废液通道C6，并经由废液通道C6再朝下流入下部构件21的废液收集槽R’。最后，可再以气体泵驱动洗脱剂储存槽E’中的洗脱剂，使其经过洗脱剂通道C5而进入核酸抓取槽P’，如此一来便可将吸附于核酸抓取材料上的核酸成分洗出，洗出后的含有核酸成分的洗脱剂可通过下部构件21中的核酸收集通道A’(图3B、3C)流至上部构件11的核酸收集部A，然后可再将核酸收集部A内具有核酸成分的液体滴入容器50中以执行扩增与检测。
在图2B～2C中，前述上部构件11底侧具有一环状且中空的导流部P，凸出于上部构件11的一下表面113，且与清洗剂通道C1～C3、样本通道C4、洗脱剂通道C5和核酸抓取槽P’相通，其中导流部P的内壁形成有复数个凹槽R1～R5(图2C)，分别对应于前述清洗剂通道C1～C3、样本通道C4和洗脱剂通道C5。如图2C所示，前述凹槽R1～R5皆具有一底面以及两个侧面，其中底面的宽度D大于该些侧面的宽度d。本发明藉由在导流部P内壁形成前述凹槽R1～R5，可有效地将流体导入核酸抓取槽P’内，以防止清洗剂通道C1～C3、样本通道C4和洗脱剂通道C5之间的流体因为逆流或溢出到不同通道内而造成试剂间的污染。
再请一并参阅图4A～4B，前述垫片40于组装时贴附于上部构件11的下表面113，其中垫片40形成有至少一环状凸肋41，前述凸肋41围绕导流部P，且凸肋41与导流部P之间形成有一间隙G(如图4B所示)，藉此可防止流体进入导流部P后溢出到垫片40上，以确保流体能被完全导向核酸抓取槽P’内。在本实施例中，前述导流部P相对于下表面112的凸出高度较凸肋41相对于下表面112的高度更高，藉此使得垫片40能预留一可变形量，当上、下模组10、20组装时可作用一压力予垫片40并使其压缩变形，以确保上、下模组10、20间能紧密接合。于一实施例中，亦可不需要设置垫片40，或可使用其他密封件使上、下模组10、20紧密接合。
综上所述，本发明提供一种核酸萃取装置，在上、下模组中的上、下部构件可形成均一的肉厚，藉此能透过CNC加工方式制作，且可同时具有高结构强度以及制造容易的优点。此外，本发明藉由将核酸萃取装置分成上、下模组，在使用前可预先装填核酸洗脱剂及清洗剂于下模组的槽体内，实际使用时则仅需将样本填入下模组中的样本储存槽，再将上、下模组结合即可，如此一来不仅能达到方便安装与使用简单的优点，且可作为兼具“体积小”、“准确性高”以及“即时诊断”等优点的医疗检测平台，进而能实现“即时就地照护(Point of Care,POC)”与“体外诊断(In Vitro Diagnostics,IVD)”的目标。
虽然本发明已以较佳实施例揭露于上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (13)

1.一种核酸萃取装置，包括：
一下模组，具有一样本储存槽、一洗脱剂储存槽、以及一核酸抓取槽，其中该样本储存槽储存一样本，该洗脱剂储存槽储存一洗脱剂；
一核酸抓取材料，设置于该核酸抓取槽内；以及
一上模组，具有连通该样本储存槽的一样本通道、连通该洗脱剂储存槽的一洗脱剂通道，且该样本通道与该洗脱剂通道连接该核酸抓取槽，其中该样本先经过该样本通道进入该核酸抓取槽后，由该核酸抓取材料吸附该样本中的一核酸成分，接着该洗脱剂再经过该洗脱剂通道进入该核酸抓取槽，藉以将该核酸成分洗出该核酸抓取槽；其中该上模组更具有一环状且中空的导流部，凸出于该上模组的一下表面且正对于该核酸抓取槽，其中该样本通道与该洗脱剂通道分别连接该样本储存槽以及该洗脱剂储存槽至该导流部，且该导流部的一内壁形成有多个凹槽，分别对应于该样本通道与该洗脱剂通道。
2.如权利要求1所述的核酸萃取装置，其中该些凹槽具有一底面以及两个侧面，且该底面的宽度大于该些侧面的宽度。
3.如权利要求1所述的核酸萃取装置，其中核酸萃取装置更包括一具有挠性的垫片，设置于该上、下模组之间且形成有一环状的凸肋，其中该凸肋围绕该导流部，且该凸肋与该导流部之间形成有一间隙，用于防止流体进入该导流部后溢出到该垫片。
4.如权利要求3所述的核酸萃取装置，其中该导流部相对于该下表面的凸出高度较该凸肋相对于该下表面的高度更大。
5.如权利要求1所述的核酸萃取装置，其中该核酸萃取装置更包括一中空构件，且该中空构件形成有一管体，该核酸抓取材料设置于该管体内，且该管体依流体运动方向形成有一渐缩的入口以及一渐缩的出口。
6.如权利要求1所述的核酸萃取装置，其中，该上模组包括一上部构件以及一上膜片，该上膜片与该上部构件贴合，且邻接该样本通道以及该洗脱剂通道。
7.如权利要求1所述的核酸萃取装置，其中，该下模组包括一下部构件以及一下膜片，该下膜片与该下部构件贴合，以防止该下部构件内的流体泄漏。
8.如权利要求1所述的核酸萃取装置，其中该下模组更具有一废液收集槽，且该上模组更具有连通该核酸抓取槽以及该废液收集槽的一废液通道，一流体经过该核酸抓取槽后沿着该废液通道进入该废液收集槽。
9.如权利要求1所述的核酸萃取装置，其中该下模组更具有一清洗剂储存槽，且该上模组更具有连通该清洗剂储存槽以及该核酸抓取槽的一清洗剂通道，一清洗剂自该清洗剂储存槽经由该清洗剂通道进入该核酸抓取槽。
10.如权利要求1所述的核酸萃取装置，其中该上模组更具有一第一卡合部，且该下模组更具有一第二卡合部，当该上、下模组结合时，该第一、第二卡合部相互卡合。
11.如权利要求1所述的核酸萃取装置，其中该下模组更具有一核酸收集通道，且该上模组更具有连通该核酸收集通道的一核酸收集部，其中含有该核酸成分的该洗脱剂经由该核酸收集通道流至该核酸收集部。
12.如权利要求11所述的核酸萃取装置，其中该核酸萃取装置更包括一容器，以可拆卸的方式连接该上模组，用以盛接该核酸收集部中含有该核酸成分的该洗脱剂。
13.如权利要求1所述的核酸萃取装置，其中该核酸萃取装置更包括多个气体通道，延伸经过该上、下模组，用以分别通过气体驱动该样本储存槽内的该样本以及该洗脱剂储存槽内的该洗脱剂进入该核酸抓取槽。
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