TW201607610A

TW201607610A - 偵測裝置以及具有該偵測裝置的生化反應器

Info

Publication number: TW201607610A
Application number: TW103129055A
Authority: TW
Inventors: Cheng Su; xiao-fen Zhang; Pei-Yu Li; Jun-Long Cai; Qing-Ge Lin; wen-hao Zheng
Original assignee: Genereach Biotechnology Corp
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2014-08-22
Publication date: 2016-03-01
Also published as: TWI500450B

Abstract

本發明係一種偵測裝置，包括一基板、一導電線路設於該基板之表面，以及一光感測件設於該基板之表面且與該導電線路電性連接，藉此，該偵測裝置可透過該光感測件來偵測預定位置之發光亮度，且該偵測裝置構造簡單輕巧，可減少製造成本。本發明另提供一種具有該偵測裝置的生化反應器，用以供一試管插置，該生化反應器包括該偵測裝置以及一加熱板，藉此，該試管可被該加熱板加熱並透過該偵測裝置得知試管中生化反應的進度，此外，該生化反應器之結構精簡輕巧，其組裝與拆卸方式簡單，便於攜帶與維修，並可降低製造成本。

Description

偵測裝置以及具有該偵測裝置的生化反應器

本發明係關於一種生化反應的檢測裝置，特別係一種偵測裝置以及具有該偵測裝置的生化反應器，其結構精簡輕巧，其組裝與拆卸方式簡單，便於攜帶與維修，並可降低製造成本。

許多生化反應需要相關設備監測其反應進度，以聚合酶連鎖反應(Polymerase Chain Reaction,PCR)為例，在試管中進行反應的試劑經過特定波長的光照射，隨著反應的進程會在不同階段發出程度不同的螢光，習知生化反應器藉由光纖將前述螢光導引至一感測裝置進行監測，當所發出的螢光到達某一預定數值時，即代表該聚合酶連鎖反應已經完成。

然習知生化反應器的體積大、零件多，不方便攜帶使用，且習知生化反應器的構造複雜、組裝步驟多，不僅製造成本高，一旦內部零件損壞或老舊而需要更換時，該生化反應器的拆卸過程亦是繁瑣，維修相當不便。因此，如何使生化反應器的結構更輕巧、組裝與拆卸更方便，甚至可降低其製造成本，成為本領域技術人員一努力目標。

本發明之目的在於提供一種偵測裝置，其體積小、結構單純且製造成本低。

本發明之另一目的在於提供一種具有該偵測裝置之生化反應器，其結構精簡、體積小重量輕、且組裝與拆卸方式簡單，便於攜帶與維修，並可降低製造成本。

為達上述之目的，本發明提供之偵測裝置包含有一基板、一導電線路以及一光感測件，該基板具有一穿孔，該導電線路設於該基板之一表面，該光感測件設於該基板之表面且與該導電線路電性連接，該光感測件具有一實質上朝向該穿孔之感測頭，藉此，該偵測裝置可透過該光感測件來偵測生化反應的進度，且具有體積小、結構單純與製造成本低等優點。

本發明提供之生化反應器係用以供一試管插置，該生化反應器具有前述偵測裝置以及一加熱板，該加熱板設於該偵測裝置下方，該加熱板具有一加熱槽其位置對應於該基板之穿孔，該加熱槽與該穿孔均用以供該試管伸入。本發明另一實施例所提供之生化反應器，其偵測裝置更包括一電路板，該電路板設於該加熱板下方，該電路板表面設有一發光件其位置對應於該基板之穿孔與該加熱板之加熱槽。藉此，該生化反應器的結構較習知結構精簡輕巧，且該生化反應器之組裝與拆卸更加簡單，方便攜帶與維修，並可降低製造成本。

10‧‧‧生化反應器

12‧‧‧上方

14‧‧‧下方

16‧‧‧螺栓

18‧‧‧螺帽

20‧‧‧偵測裝置

21‧‧‧基板

211‧‧‧表面

213‧‧‧穿孔

215‧‧‧容置槽

22‧‧‧導電線路

23‧‧‧光感測件

231‧‧‧感測頭

24‧‧‧第一濾光片

241‧‧‧頂部

243‧‧‧底部

25‧‧‧底座

251‧‧‧穿槽

253‧‧‧承置部

26‧‧‧頂座

261‧‧‧塊體

262‧‧‧底面

263‧‧‧直立槽

265‧‧‧凹部

267‧‧‧連通孔

27‧‧‧電路板

271‧‧‧發光件

28‧‧‧第二濾光片

30‧‧‧試管架

32‧‧‧試管孔

40‧‧‧第一加熱板

42‧‧‧加熱槽

50‧‧‧第二加熱板

52‧‧‧加熱槽

60‧‧‧彈性件

70‧‧‧基座

72‧‧‧錐形孔

721‧‧‧底部

80‧‧‧試管

82‧‧‧上部

84‧‧‧下部

86‧‧‧底端

第1圖係本發明第一較佳實施例之立體圖；第2圖係第1圖沿2-2剖線之剖視圖；第3圖係第1圖沿3-3剖線之剖視圖；第4圖係本發明第一較佳實施例之分解圖。

茲配合圖式列舉以下較佳實施例，對本創作之結構及功效進行詳細說明，請參閱第1至2圖，係本發明第一較佳實施例所提供之生化反應器10，該生化反應器10是用以供四試管80插置，讓特定的生化反應如聚合酶連鎖反應可於四試管80中同步進行，該生化反應器10包含一偵測裝置20、一試管架30、二加熱板分別為一第一加熱板40與一第二加熱板50、一彈性件60，以及一基座70。如第1圖之座標圖所示，本發明於下列實施例中，定義朝向y之方向為上方12，朝向相對y之反方向為下方14。

該生化反應器10之偵測裝置20具有一基板21、一導電線路22、八光感測件23、二第一濾光片24、一底座25、一頂座26、一電路板27，以及一第二濾光片28。

如第2、4圖所示，該基板21具有一表面211、四穿孔213以及二貫穿該基板21的容置槽215，前述之導電線路22設於該基板21之表面211，該四穿孔213位於該基板21中間位置且排列成一直線用以供各該試管80伸入，該二容置槽215設置在該等穿孔213之二側分別供該二第一濾光片24插入，於其他實施例中，該基板21可不具有該二容置槽215，使該二第一濾光片24固接於該基板21上亦可。

該等光感測件23設於該基板21表面211且與該導電線路22電性連接，各該光感測件23分別具有一個感測頭231，如第4圖所示，該等感測頭231位於該二容置槽215之相對外側且兩兩相對，該等感測頭231大致朝向該四穿孔213之方向，每一對感測頭231係對應同一個穿孔213，各該第一濾光片24則分別位於該光感測件23與該等穿孔213之間。

該底座25設於該基板21之下方14，該底座25具有一穿槽251以及二承置部253，該穿槽251呈長條狀且位置對應於該基板21的四個穿孔213，用以供各該試管80伸入，各該承置部253位置對應於該基板21的二容置槽215，該承置部253係一凹陷部位供各該第一濾光片24之底部243置放，然該穿槽251與該承置部253亦可為其他形狀。

該頂座26設於該基板21之上方12，該頂座26由二塊體261結合而成且具有四直立槽263、二凹部265，以及八連通孔267，該四直立槽263位置對應於該基板21的四個穿孔213用以供各該試管80伸入，該二凹部265由該頂座26之底面262向上方12凹入且分別位於各該直立槽263的二側，該二凹部265係供該等光感測件23及該等第一濾光片24之頂部241容置，該等連通孔267係連通該四直立槽263與該二凹部265且該等連通孔267之位置係對應於各該感測頭231的位置。

該電路板27設於該基板21與該底座25的下方14，該電路板27表面設有四發光件271可發出藍光，各該發光件271位置對應於該基板21之四穿孔213，該第二濾光片28則設於該等發光件271之上方12，實際應用時，該發光件271可採用雷射、LED、鹵素燈、氚氣燈或氙氣燈，該第二濾光片28係可過濾該發光件271之光，只允許特定波長之光通過。

該生化反應器10之試管架30具有四試管孔32用以供該等試管80插設，該試管架30可視情況變化結構或不設置。

該生化反應器10之第一加熱板40係位於該試管架30與該頂座26之間，該第一加熱板40具有四個加熱槽42，各該加熱槽42之位置對應於該基板21之四個穿孔213，用以供各該試管80伸入，該四加熱槽42可受控制而維持一預定溫度用以加熱各該試管80的上部82，如第3圖所示；該生化反應器10之第二加熱板50位於該基板21與該電路板27之間，該第二加熱板50具有四個加熱槽52可受控制而維持一預定溫度，用以加熱各該試管80的下部84，各該加熱槽52位置亦對應於該穿孔213用以供各該試管80伸入。該第一、第二加熱板的加熱槽之溫度可不相同，以PCR為例，該第一加熱板40溫度介於35至65℃之間，該第二加熱板50溫度介於90至97℃之間，於其他實施例中，視各生化反應條件之需要，該第一加熱板40可不設置。

如第2、3圖所示，該生化反應器10之彈性件60 係設於該偵測裝置20之底座25的穿槽251中，用以抵頂伸入該穿槽251中的各該試管80，使各該試管80受到該彈性件60的作用而確實壓抵於該第二加熱板50之加熱槽52，藉以達到良好的熱傳導效果。該彈性件60可為橡膠或其他具有彈性之材質所製成，於其他實施例中，該試管80之外緣恰可貼抵於該加熱槽52時，該彈性件60亦可不裝設。

該生化反應器10之基座70位於該電路板27上方12與該第二加熱板50下方14，該基座70具有四個錐形孔72其位置對應於該穿孔213，用以供各該試管80伸入，該錐形孔72用以容納各該試管80之底端86，各該錐形孔72之底部721分別對應於該偵測裝置20之各該發光件271，該第二濾光片28即位於該等錐形孔72與該等發光件271之間。

利用該生化反應器10進行PCR反應時，該第一、第二加熱板40,50可分別提供各該試管80上部82、下部84一穩定溫度，使各該試管80中的試劑維持一由下往上漸低的溫度梯度而產生對流，PCR反應便得以持續進行。而為了即時偵測PCR反應的進度，首先該偵測裝置20的發光件271發射一藍光，透過該第二濾光片28過濾出一特定波長之光線，使該光線經由各該試管80底端86照射試管內之試劑，該試劑受該光線之激發會在不同之反應階段發出不同程度的螢光，該螢光通過該頂座26之連通孔267後，藉由該二第一濾光片24分別過濾出不同波長之光線，接著再由各該光感測件23之感測頭231去感測光量多寡，即可得知該PCR反應的進度，當所發出的螢光到達某一預定數值時，即代表該PCR反應已經完成，該生化反應器10便可停止運作。

於其他實施例中，該偵測裝置20可不具有該底座25或該頂座26，使該基板21直接與該第一加熱板40或該第二加熱板50連接；該偵測裝置20亦可不設置該第一濾光片24或該二第二濾光片28，只要改令該發光件271發射一特定波長之光線，或令該等光感測件23可感測特定波長的光線即可；該二第一濾光片24與各該感測頭231可過濾或偵測何種波長之光線並無限制；此外，該偵測裝置20亦可不設置該電路板27，令該發光件271設於其他結構上亦可，甚至對於某些生化反應之監測，根本無需裝設發光件271來激發出螢光，在省略該電路板27的狀況下，該第二加熱板50即位於該偵測裝置20之下方14。

如第4圖所示，該生化反應器10之各單元如試管架30、各該加熱板40,50、該頂座26、該基板21、該底座25、該基座70以及該電路板27均呈板狀，該生化反應器10更包含有四螺栓16穿過該偵測裝置20等板狀單元，以及四螺帽18與該螺栓16螺合，藉以將各板狀單元結合在一起，藉此，該生化反應器10不僅組裝簡單，更方便拆卸以進行維修，甚至其中一個元件如加熱板損壞時，僅需簡單拆卸並更換新品即可，此外，該生化反應器10整體結構相當精簡，利用習知電路板製程即可作出加熱板40,50、偵測裝置20，以及具有發光件271之電路板 27，板狀單元層層相疊的結構更可縮小整體結構之體積，使本發明之生化反應器完全有別於習知體積龐大、組裝複雜繁瑣的生化反應器，方便使用者攜帶及使用。

此外，該生化反應器10之偵測裝置20的結構如基板21、導電線路22以及光感測件23均可利用習知電路板相關製程製造，整體構造簡單輕巧，不同於以往偵測裝置之體積較為龐大、結構較複雜，且該光感測件23可直接偵測螢光而無須透過光纖傳遞，如此可縮減偵測裝置的結構體積、減少製造工序與成本。

上述僅為本發明所舉之一較佳實施例，不能作為限定本發明實施之範圍，即舉凡未超脫本發明精神所作成的簡易結構潤飾或變化，仍應屬於本發明保護之範疇，例如：前述之穿孔213、感測頭231數量非實施本發明之必要限制，其數量只要為一個以上即可，相對地，與該穿孔213及該感測頭231之位置和數量對應的其他構造亦可視情況加以變化；該螺栓16與該螺帽18的數量只要為一個以上即可。