CN212631830U - 便携式生化反应器 - Google Patents

Abstract

一种便携式生化反应器，适用于驱动至少一搅拌套沿第一轴向相对至少一试剂匣位移，并包含适用于承托所述至少一试剂匣的机架单元及变速升降单元。所述变速升降单元包括线性移动模组、变速传动模组，及转动模组。所述线性移动模组具有适用于装设所述至少一搅拌套的滑块，所述滑块相对所述机架单元在顶端位置及底端位置之间移动，于所述顶端位置时，所述滑块适用于远离所述至少一试剂匣，于所述底端位置时，所述滑块适用于邻近所述至少一试剂匣。所述变速传动模组具有传动件及导引件。所述转动模组具有凸轮，所述凸轮用于带动所述传动件转动，进而带动所述滑块沿所述第一轴向依循所述导轨位移，并同步带动所述至少一搅拌套产生变速度直线移动。

Description

便携式生化反应器

技术领域

本实用新型涉及一种生化反应器，特别是涉及一种便携式生化反应器。

背景技术

现有利用二氧化硅磁珠(Magnetic Bead)进行核酸萃取(Nucleic AcidExtraction)的生化反应器，其目的在于取出生物样本中的核酸 (DNA或RNA)，进一步提供于例如聚合酶连锁反应(PCR,Polymerae Chain Reaction)等生物检测时使用。

当生化反应进行时，为了提高核酸的取出率，会以搅拌的方式，反复的将生物样本及磁珠与不同功效的试剂充分混合，并依序进行裂解、清洗、核酸回收等生化反应程序，最终才萃取出纯化后的核酸。

上述的搅拌方式通常是利用马达搭配螺杆的形式，并以上下直线运动的方式在试剂中进行搅拌。为了达到较佳的搅拌均匀度且避免产生试剂飞溅等污染，往往需搭配较高价格的控制器，并以复杂的电控编程，才能达到变频率搅拌的目的。此外，由于该马达需转动数圈才能驱动该螺杆达到一定的移动行程，这使得现有生化反应器具有较大的耗电量。而马达搭配螺杆的形式，也将使整体设备具有一定重量，难以轻量化且不利于携带。

这样的缺点将使现有生化反应器难以运用在实验室以外的第一线场合，例如养殖业检疫现场或法医现场等。且因整体结构的成本较高，也难以普及化，使用上极有其应改善的空间。

发明内容

因此，本实用新型的目的在于提供一种可提高搅拌效率、降低成本，并利于携带的便携式生化反应器。

于是，本实用新型便携式生化反应器，适用于驱动至少一搅拌套沿第一轴向相对至少一试剂匣位移，并包含机架单元，及变速升降单元。

所述机架单元适用于承托所述至少一试剂匣。

所述变速升降单元包括线性移动模组、变速传动模组，及转动模组。所述线性移动模组具有连接所述机架单元的导轨，及沿所述第一轴向能移动地连接在所述导轨且适用于装设所述至少一搅拌套的滑块，所述滑块相对所述机架单元在顶端位置及底端位置之间移动，于所述顶端位置时，所述滑块适用于远离所述至少一试剂匣，于所述底端位置时，所述滑块适用于邻近所述至少一试剂匣。所述变速传动模组，具有导引件及传动件，所述导引件设置于所述机架单元，所述传动件具有反向设置的枢转部及导引部，所述枢转部能转动地连接在所述滑块，所述导引部能移动且能转动地连接在所述导引件。所述转动模组设置于所述机架单元，并具有凸轮，所述凸轮用于带动所述传动件转动，使所述传动件在转动过程中，通过所述导引件带动所述滑块沿所述第一轴向依循所述导轨位移，并同步带动所述至少一搅拌套产生变速度直线移动。

本实用新型便携式生化反应器，所述至少一试剂匣内装填试剂，并定义液面，其中，所述滑块还能相对于所述机架单元移动至位于所述顶端位置及所述底端位置之间的中点位置，于所述中点位置时，所述滑块适用于带动所述至少一搅拌套的底端邻近所述液面，且所述滑块移动至所述中点位置的瞬时速度是慢于移动至邻近所述顶端位置时的瞬时速度。

本实用新型便携式生化反应器，还包含装设于所述变速升降单元且用于连接所述至少一搅拌套的搅拌套抓取单元，所述至少一搅拌套具有形成在内表面的内环沟，所述搅拌套抓取单元包括抓取头，所述抓取头用于插设在所述至少一搅拌套内，并具有形成在外表面且卡扣于所述内环沟的凸环。

本实用新型便携式生化反应器，所述搅拌套抓取单元还包括与所述抓取头的外表面相间隔设置的固定环，所述固定环适用于套设在所述至少一搅拌套的外侧。

本实用新型便携式生化反应器，定义正交于所述第一轴向且彼此相互正交的第二轴向及第三轴向，所述转动模组沿所述第二轴向与所述滑块位于所述导轨的两相反侧，且还具有连接在所述机架单元且用于驱动所述凸轮的动力件。

本实用新型便携式生化反应器，所述传动件的导引部是长条孔，所述导引件滑移于所述导引部内。

本实用新型便携式生化反应器，所述便携式生化反应器还包含试剂匣移载单元，并定义正交于所述第一轴向的第二轴向，所述试剂匣移载单元包括沿所述第二轴向设置于所述机架单元的移载座，及用于驱动所述移载座相对于所述机架单元移动的驱动模组。

本实用新型便携式生化反应器，还包含另一变速升降单元，及磁珠转移单元，所述至少一试剂匣内适用于装填数个磁珠，其中一变速升降单元的滑块连接于所述搅拌套，其中另一变速升降单元连接所述磁珠转移单元，所述磁珠转移单元包括至少一插设于所述至少一搅拌套内的磁棒，所述至少一磁棒具有邻近所述搅拌套的底部的磁性部，当所述滑块位于所述底端位置时，所述磁性部适用于将所述磁珠磁吸附于所述搅拌套上。

本实用新型的功效在于：借由所述凸轮带动所述变速传动模组，可连动所述至少一搅拌套产生变速度直线移动，进而提高搅拌效率，也能降低成本及缩小体积与重量，达到便于携带的目的。

附图说明

图1是本实用新型便携式生化反应器的实施例的立体图；

图2是一不完整的局部剖视图，说明一搅拌套抓取单元与数个搅拌套之间的位置关系；

图3是一不完整的局部剖视图，说明该实施例中一滑块位于一顶端位置时，数个搅拌套与所述试剂匣之间的位置关系；

图4是一类似于图3的不完整的局部剖视图，但是该滑块位于一中点位置时，所述搅拌套与所述试剂匣之间的位置关系；

图5是一类似于图3的不完整的局部剖视图，但是该滑块位于一底端位置时，所述搅拌套与所述试剂匣之间的位置关系；

图6是一类似于图5的不完整的局部剖视图，但是另一滑块位于一底端位置时，四支磁棒与所述搅拌套的位置关系。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明。

参阅图1、图2，及图3，本实用新型便携式生化反应器的一实施例定义彼此正交设置的一第一轴向L1、一第二轴向L2，及一第三轴向L3，且用于驱动四个搅拌套沿该第一轴向L1相对四个试剂匣21 位移。

所述试剂匣21沿该第三轴向L3间隔设置。每一试剂匣21包括数个沿该第二轴向L2排列且用于装填试剂213的试剂槽211，及数个容置于其中一试剂槽211内的磁珠212。每一试剂槽211内的试剂 213定义出一液面214。

每一搅拌套22具有一形成在一内表面221的内环沟222，且可插设于各自的试剂槽211，并沿该第一轴向L1远离该液面214或通过该液面214而浸泡于该试剂213内。

应说明的是，所述搅拌套22在还没使用之前，是借由数个搅拌套保存盒23将其分开容置，以达到避免污染的目的。此外，试剂匣 21及搅拌套22的数量不以四个为限，也可以是三个以下或五个以上的数量。于其他变化例中，所述试剂匣21也能以深孔板替代，不以此为限。

该实施例包含一机架单元3、一试剂匣移载单元4、两个变速升降单元5、一搅拌套抓取单元6，及一磁珠转移单元7。

该机架单元3适用于承托所述试剂匣21，包括一底架31，及两个立架32。

所述立架32沿该第二轴向L2间隔设置于该底架31的两相反侧。

该试剂匣移载单元4设置于该机架单元3，包括一移载座41，及一驱动模组42。

该移载座41沿该第二轴向L2能移动的设置于该机架单元3。

该驱动模组42用于驱动该移载座41，且使该移载座41相对于该机架单元3移动。

每一变速升降单元5设置在各自的立架32上，并包括一线性移动模组51、一变速传动模组52，及一转动模组53。两个变速升降单元5中的一个用来装设搅拌套22，另一个用来装设磁珠转移单元。下文中先说明装设搅拌套22的变速升降单元5。

该线性移动模组51具有一连接于该其中一立架32的导轨511，及一沿该第一轴向L1能移动地连接在该导轨511，且适用于装设该搅拌套22的滑块512。

该滑块512相对该机架单元3在一顶端位置(如图3所示)、一中点位置(如图4所示)，及一底端位置(如图5所示)之间移动。该中点位置位于该顶端位置与该底端位置之间。

于该顶端位置时，该滑块512适用于远离所述试剂匣21，且同步带动所述搅拌套22的底端远离所述试剂匣21。

于该中点位置时，该滑块512适用于带动所述搅拌套22的底端邻近该液面214。

于该底端位置时，该滑块512适用于邻近所述试剂匣21，且同步带动所述搅拌套22通过该液面214且邻近所述试剂匣21的底端。

该变速传动模组52连接于该线性移动模组51及该转动模组53 之间，并具有一导引件521及一传动件522。

该导引件521设置于该机架单元3的其中一立架32。

该传动件522具有反向设置的一枢转部523及一导引部524。该枢转部523能转动地连接在该滑块512，该导引部523能移动且能转动地连接在该导引件521。于本实施例中，该导引件521呈圆杆状，该传动件522的导引部524是长条孔且可相对于该导引件转动及滑移，惟不以此为限。

该转动模组53具有一动力件531，及一凸轮532。

该动力件531连接在该机架单元3的各自的立架32上。

该凸轮532固定于该动力件531，且沿该第一轴向L1推抵连接在该变速传动模组52，并具有一远离该动力件531的长轴端533，及一邻近该动力件531的短轴端534。

当该凸轮532受该动力件531的驱动而转动时，将同步沿该第一轴向L1抵推于该传动件522，并使该传动件522的导引部524相对于该导引件521移动及转动，进而连动该滑块512沿该第一轴向L1 依循该导轨511位移，且带动所述搅拌套22产生变速度直线移动。

应说明的是，当该凸轮532的长轴端533抵推于该传动件522时，该滑块512是对应位在该顶端位置，当该短轴端534抵推于该传动件 522时，该滑块512是位于该底端位置。此外，当该滑块512自该顶端位置往该底端位置移动时，该滑块512是借由自身重量而落下。惟于其他变化例中，也能借由额外装设弹簧等装置，而提供该滑块512 自该顶端位置往该底端位置的复位之力，并不以此为限。

于本实施例中，该转动模组53的动力件531是一步进马达。借由该步进马达低成本、高扭矩、开回路精确定位控制等特性，利于搭配该变速传动模组52，达到稳定变速度移动的优点，惟并不以此为限。

该搅拌套抓取单元6设置于其中一变速升降单元5的线性移动模组51上，且适用于装设该搅拌套22，并包括数个抓取头61及数个固定环62。于本实施例中，所述抓取头61及所述固定环62的数量对应于所述搅拌套22的数量。

每一抓取头61设置于该滑块512上，且与各自的固定环62界定出供各自搅拌套22插接的一环槽60，并具有形成在一外表面611的一凸环612，该凸环612用于卡扣在各自搅拌套22的内环沟222。

值得说明的是，于本实施例中，每一搅拌套22是先容置于各自的搅拌套保存盒23中，此时，操作者需先将所述搅拌套保存盒23放置于该试剂匣移载单元4，再供该搅拌套抓取单元6的抓取头61沿该第一轴向L1自相对应的搅拌套保存盒23抓取各自的搅拌套22。惟于本实施例的其他变化例中，也可以不使用所述搅拌套保存盒23。此时，每一搅拌套22也可以是容置于各自试剂匣21的其中一试剂槽211 中，或等间隔固定于一排件(图未示)上，再由操作者将该排件装设在该变速升降单元5，当不能以此为限。

该磁珠转移单元7相对于该搅拌套抓取单元6设置于其中另一变速升降单元5的线性移动模组51上，并包括一连接于相对应滑块512 的磁棒架71，及四支对应所述搅拌套22设置的磁棒72。

于本实施例中，该磁棒架71与相对应滑块512为一体成型设置，惟于其他变化例中，也能是分开制造再组装结合，并不以此为限。

参阅图3、图4，及图5，每一磁棒72插设于各自的搅拌套22 内，并具有一连接该磁棒架71的杆部721，及一邻近该搅拌套22的底部的磁性部722。当所述变速升降单元5的滑块512皆位于该底端位置时，该磁性部722适用于将所述磁珠212磁吸附于该搅拌套22 上(如图6所示)。

借由上述结构，以下说明本实施例应用于核酸萃取的生化反应时的作动程序：

步骤一、操作者制备尚未使用过的所述试剂匣21及所述搅拌套 22，并将待检验的数个生物样本S对应容置于不同试剂匣21的其中一试剂槽211中。于本实施例中，每一搅拌套22是先容置于各自的搅拌套保存盒23。

步骤二、操作者将所述试剂匣21及所述搅拌套保存盒23固定于该移载座41。接着，该搅拌套抓取单元6的抓取头61沿该第一轴向 L1自相对应的搅拌套保存盒23夹取各自的搅拌套22，此时，每一搅拌套22插设于各自抓取头61的环槽60内，且借由该凸环612卡扣于各自搅拌套22的内环沟222，每一固定环62则套设在各自搅拌套 22的外侧，补助所述搅拌套22的定位与固定。

下述的步骤三至步骤六，是说明如何将所述生物样本S依序于所述试剂槽211中，搭配所述磁珠212及不同性质的试剂213进行裂解、清洗、核酸回收等反应程序。

步骤三、首先需先将所述生物样本S的细胞壁与细胞膜，于具有细胞组织裂解功效的试剂213中，搭配所述磁珠212进行分离破坏，以释出其中的核酸。于本实施例中，是借由该其中一变速升降单元5，驱动所述搅拌套22于所述试剂槽211内进行变速度搅拌，借此达到均质化及缩短反应时间的功效。应说明的是，于搅拌进行时，该其中另一变速升降单元5的滑块512是持续位于该顶端位置，并连动所述磁棒72远离所述搅拌套22。

此外，值得说明的是，于本实施例中还具有如下的功效：当该线性移动模组51的该滑块512于该中点位置(如图4所示)时，适用于带动所述搅拌套22的底端邻近该液面214，此时，由于该传动件522 的枢转部523与该导引件521的距离缩小，将使该滑块512的移动速度减慢，借此可以避免所述搅拌套22突破该液面214时，所造成的试剂213或所述生物样本S的飞溅，进一步降低污染的产生。亦即，该滑块512移动至该中点位置(如图4所示)的瞬时速度是慢于移动至邻近该顶端位置(如图3所示)及该底端位置(如图5所示)时的瞬时速度。惟于本实施例的其他变化例中，也能借由调整该凸轮532的外型，进而改变于不同位置之间的瞬时速度关系，所以不以此为限。

步骤四、均质化后的所述生物样本S连同分离出的核酸将附着于所述磁珠212，此时是如图6所示，借由其中另一变速升降单元5驱动该磁珠转移单元7，带动每一磁棒72穿设于各自的搅拌套22，并使每一磁棒72的磁性部722邻近各自搅拌套22的底端，进而将所述磁珠212吸附于该搅拌套22的外侧。接着，所述变速升降单元5同步带动所述搅拌套22及所述磁棒72上升，并远离所述试剂匣21。应说明的是，于本实施例中，是借由设置两个相同结构的变速升降单元 5，使所述搅拌套22及所述磁棒72等速上升，惟于其他变化例中，也可以将驱动所述磁棒72的变速升降单元5替换为其他例如皮带、螺杆，或连动机构等驱动方式，当不能以此为限。

步骤五、待该试剂匣移载单元4驱动所述试剂匣21沿该第二轴向L2移载，并使所述试剂匣21的另一试剂槽位211于所述搅拌套 22的下方后，接着重复步骤三及步骤四的搅拌及移转程序。此时是搭配用于去除其它非核酸物质的试剂213，并于不同试剂槽211中反复清洗，达到纯化萃取的目的。

步骤六、于最后一试剂槽211中容置的试剂213，是用于将所述生物样本S的核酸自所述磁珠212析出。接着，先利用该其中另一变速升降单元5驱动所述磁棒72远离所述试剂匣21，再利用该其中一变速升降单元5驱动所述搅拌套22远离所述试剂匣21，便可将所述生物样本S的核酸留存于其中一试剂槽211中，供操作者进行后续的使用。

应说明的是，于本实施例中，所述搅拌套22脱离该搅拌套抓取单元6的方式，是借由将所述磁棒72沿该第一方向L1推抵所述搅拌套22，借此使所述搅拌套22脱离相对应的抓取头61，供操作者回收。

借由上述结构及作动程序，本实施例具有以下优点：

一、当针对所述生物样本S的细胞壁与细胞膜，于具有细胞组织裂解功效的试剂213中进行分离破坏时，借由该其中一变速升降单元5带动所述搅拌套22产生变速度移动，可更有力的搅动容置于所述试剂槽211内的所述磁珠212，达到较佳的研磨效果，进而提高释出的核酸比例。

二、均质裂解后的所述生物样本S，还需进一步透过反复的清洗，才可以去除其它非核酸物质。借由带动所述搅拌套22产生变速度移动，将增加试剂213内的紊流强度(turbulence intenity)，进一步达到极佳的混合搅拌效果，除了可以提高搅拌均匀度，也利于热能的传递及缩短搅拌时间。

三、借由该变速传动模组52，除了相较于现有技术缩小整体的体积及重量，而达到更佳的便携性之外，也因达到较佳的混合搅拌效果，所以可以简化针对该转动模组53的编程需求，进而无需采购复杂编程所需的高价格控制器，进一步降低整体所需的成本，更利于便携性。

四、相较于现有生化反应器的高耗电特性，本实施例借由该变速传动模组52，使该凸轮532转动极小的圈数，便可达到搅拌的目的，使用上将大幅降低耗电量，这将利于免插电操作(以电池驱动)的可行性，进而适合将本实施例运用在实验室以外的第一线场合，达到更佳的便利性与普及化。

综上所述，确实能达成本实用新型的目的。

惟以上所述者，只为本实用新型的实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，凡是依本实用新型权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种便携式生化反应器，适用于驱动至少一搅拌套沿第一轴向相对至少一试剂匣位移，所述便携式生化反应器包含机架单元，其特征在于：

所述便携式生化反应器还包含变速升降单元，及搅拌套抓取单元；

所述机架单元，适用于承托所述至少一试剂匣；

所述变速升降单元，包括：

线性移动模组，具有连接所述机架单元的导轨，及沿所述第一轴向能移动地连接在所述导轨且适用于装设所述至少一搅拌套的滑块，所述滑块相对所述机架单元在顶端位置及底端位置之间移动，于所述顶端位置时，所述滑块适用于远离所述至少一试剂匣，于所述底端位置时，所述滑块适用于邻近所述至少一试剂匣，

变速传动模组，具有导引件及传动件，所述导引件设置于所述机架单元，所述传动件具有反向设置的枢转部及导引部，所述枢转部能转动地连接在所述滑块，所述导引部能移动且能转动地连接在所述导引件，及

转动模组，设置于所述机架单元，并具有凸轮，所述凸轮用于带动所述传动件转动，使所述传动件在转动过程中，通过所述导引件带动所述滑块沿所述第一轴向依循所述导轨位移，并同步带动所述至少一搅拌套产生变速度直线移动；及

所述搅拌套抓取单元，装设于所述变速升降单元且用于连接所述至少一搅拌套，所述至少一搅拌套具有形成在内表面的内环沟，所述搅拌套抓取单元包括抓取头，所述抓取头用于插设在所述至少一搅拌套内，并具有形成在外表面且卡扣于所述内环沟的凸环。

2.根据权利要求1所述的便携式生化反应器，其特征在于：所述至少一试剂匣内装填试剂，并定义液面，其中，所述滑块还能相对于所述机架单元移动至位于所述顶端位置及所述底端位置之间的中点位置，于所述中点位置时，所述滑块适用于带动所述至少一搅拌套的底端邻近所述液面，且所述滑块移动至所述中点位置的瞬时速度是慢于移动至邻近所述顶端位置时的瞬时速度。

3.根据权利要求1所述的便携式生化反应器，其特征在于：所述搅拌套抓取单元还包括与所述抓取头的外表面相间隔设置的固定环，所述固定环适用于套设在所述至少一搅拌套的外侧。

4.根据权利要求1所述的便携式生化反应器，其特征在于：定义正交于所述第一轴向且彼此相互正交的第二轴向及第三轴向，所述转动模组沿所述第二轴向与所述滑块位于所述导轨的两相反侧，且还具有连接在所述机架单元且用于驱动所述凸轮的动力件。

5.根据权利要求1所述的便携式生化反应器，其特征在于：所述传动件的导引部是长条孔，所述导引件滑移于所述导引部内。

6.根据权利要求1所述的便携式生化反应器，其特征在于：所述便携式生化反应器还包含试剂匣移载单元，并定义正交于所述第一轴向的第二轴向，所述试剂匣移载单元包括沿所述第二轴向设置于所述机架单元的移载座，及用于驱动所述移载座相对于所述机架单元移动的驱动模组。

7.根据权利要求1所述的便携式生化反应器，其特征在于：所述便携式生化反应器还包含另一变速升降单元，及磁珠转移单元，所述至少一试剂匣内适用于装填数个磁珠，其中一变速升降单元的滑块连接于所述搅拌套，其中另一变速升降单元连接所述磁珠转移单元，所述磁珠转移单元包括至少一插设于所述至少一搅拌套内的磁棒，所述至少一磁棒具有邻近所述搅拌套的底部的磁性部，当所述滑块位于所述底端位置时，所述磁性部适用于将所述磁珠磁吸附于所述搅拌套上。

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