TW201919015A - 去氧核醣核酸擴增反應之檢測設備 - Google Patents

Abstract

一種去氧核醣核酸(deoxyribonucleic acid；DNA)擴增反應之檢測設備。此設備包含本體、軌道裝置、移動式檢測裝置以及檢測源。本體具有容置空間來容置實驗容器之承載盤。軌道裝置設置於本體之側壁上。移動式檢測裝置設置於軌道裝置上且位於容置空間中。移動式檢測裝置包含複數個聚焦透鏡組和複數條光纖。這些光纖係一對一連接至聚焦透鏡組，以透過聚焦透鏡組將激發光投射至目標容器。檢測源包含激發光源和光學檢測裝置。激發光源係用以提供前述之激發光至光纖，而光學檢測裝置係用以透過光纖來擷取目標容器的螢光訊號。

Description

去氧核醣核酸擴增反應之檢測設備

本發明是有關於一種去氧核醣核酸(deoxyribonucleic acid；DNA)擴增反應之檢測設備。

螢光成像技術經常用於檢測生物樣本，例如人或動物之血液、尿液、或唾液樣本中的成份，以找出上述樣本在某方面(例如疾病)的特徵。由於DNA的可用數量太少，螢光成像技術常常無法產生有效的檢測結果。為了增加DNA的可用數量，通常會先進行DNA片段擴增的反應(以下稱為DNA擴增反應)，例如聚合酶鏈鎖反應(polymerase chain reaction，PCR)或恆溫式核酸增幅反應(isothermal amplification)來增加DNA的可用數量，接著再透過雷射光來激發樣本，如此便可以過螢光反應來分析出樣本中的成份。

本發明的目的是在於提供一種DNA擴增反應之檢測設備，其係利用移動式檢測模組來檢測DNA，以降低檢測設備的製造成本。

此DNA擴增反應裝置包含本體、軌道裝置、移動式檢測裝置以及檢測源。本體具有容置空間來容置承載盤，其中本體包含複數個側壁，以定義上述之容置空間。軌道裝置係設置於上述側壁之一者上。移動式檢測裝置係設置於軌道裝置上且位於容置空間中，其中移動式檢測裝置包含複數個聚焦透鏡組以及複數條光纖。這些光纖係一對一連接至聚焦透鏡組，且用以透過聚焦透鏡組來將激發光投射至上述實驗容器中之複數個目標容器。檢測源係連接至移動式檢測裝置。檢測源包含激發光源以及影像擷取裝置。激發光源係用以提供激發光至光纖。影像擷取裝置係用以透過光纖來擷取目標容器的影像。

根據本發明之一實施例，此此DNA擴增反應裝置更包含溫控模組，其係用以加熱實驗容器。

根據本發明之又一實施例，聚焦透鏡組和光纖模組之數量為4或4的倍數。

根據本發明之又一實施例，激發光源為雷射光源。

根據前述之目的，此DNA擴增反應裝置包含本體、軌道裝置、移動式檢測裝置以及檢測源。本體具有容置空間來容置承載盤，其中本體包含複數個側壁，以定義上述之容置空間。軌道裝置係設置於上述側壁之一者上。移動式檢測裝置係設置於軌道裝置上且位於容置空間中，其中移動式檢測裝置包含複數個聚焦透鏡組以及複數條光纖。這些光纖係一對一連接至聚焦透鏡組，且用以透過聚焦透鏡組來將激發光投射至上述實驗容器中之一目標容器。檢測源係連接 至移動式檢測裝置。檢測源包含光纖選擇模組、激發光源以及光學檢測裝置。光纖選擇模組係用以從上述之光纖中選取一目標光纖。激發光源係用以提供激發光至目標光纖。光學檢測裝置係用以透過光纖來擷取目標容器的被激發出來的螢光訊號。

根據本發明之又一實施例，移動式檢測裝置更包含光纖連接器，用以將光纖連接至光纖選擇模組。

根據本發明之又一實施例，光纖選擇模組包含移動式連接器，用以供光纖連接器接合，且移動式連接器根據外部訊號來移動光纖連接器，以選擇性地將激發光投射至上述光纖之一者，此者即為目標光纖。

根據本發明之一實施例，此此DNA擴增反應裝置更包含溫控模組，其係用以加熱實驗容器。

根據本發明之又一實施例，聚焦透鏡組和光纖模組之數量為4或4的倍數。

根據本發明之又一實施例，激發光源為雷射光源。

100‧‧‧DNA擴增反應之檢測設備

110‧‧‧本體

112‧‧‧側壁

120‧‧‧軌道裝置

130‧‧‧移動式檢測裝置

132a‧‧‧光纖連接器

132b‧‧‧光纖

134‧‧‧聚焦透鏡組

140‧‧‧滑蓋

150‧‧‧檢測源

151‧‧‧激發光源

152‧‧‧分光單元

153‧‧‧變焦鏡組

154‧‧‧視覺模組單元

154a‧‧‧成像鏡組

154b‧‧‧光學檢測裝置

155‧‧‧控制單元

156‧‧‧濾光片

160‧‧‧上加熱模組

160H‧‧‧加熱孔

170‧‧‧溫控模組

170H‧‧‧加熱孔

350‧‧‧檢測源

352‧‧‧光纖選擇模組

352a‧‧‧移動式連接器

352b‧‧‧連桿

354b‧‧‧光學檢測裝置

ALA‧‧‧涵蓋範圍

CA‧‧‧容置空間

CAP‧‧‧上蓋

LA‧‧‧激發光

LS‧‧‧螢光反應

PR‧‧‧接收點

SP‧‧‧承載盤

TU‧‧‧實驗容器

為了更完整了解實施例及其優點，現參照結合所附圖式所做之下列描述，其中：〔圖1a〕係繪示根據本發明一實施例之DNA擴增反應之檢測設備的結構示意圖； 〔圖1b〕係繪示根據本發明一實施例之移動式檢測裝置130與檢測源的結構示意圖；〔圖2a〕、〔圖2b〕以及〔圖2d〕係繪示根據本發明實施例之移動式檢測裝置對實驗容器的檢測示意圖；〔圖2c〕係繪示根據本發明一實施例之上加熱模組的結構示意圖；〔圖3〕係繪示根據本發明一實施例之光纖連接器的側視圖；〔圖4a〕係繪示根據本發明另一實施例之檢測源的結構示意圖；以及〔圖4b和圖4c〕係繪示根據本發明另一實施例之光纖連接器的側視圖。

以下仔細討論本發明的實施例。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論、揭示之實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。

請參照圖1a和圖1b，圖1a係繪示根據本發明一實施例之DNA擴增反應之檢測設備100的結構示意圖，圖1b係繪示根據本發明一實施例之移動式檢測裝置130與檢測源150的結構示意圖。DNA擴增反應之檢測設備100包含本體110、軌道裝置120、移動式檢測裝置130、滑蓋140以及檢測源150。本體110具有側壁112，其係定義出容置 空間CA，以容置承載盤SP。承載盤SP係用以承載實驗容器TU，例如裝有DNA樣本之試管。當承載盤SP置入容置空間CA後，滑蓋140可將容置空間CA封閉，以進行DNA擴增反應與DNA檢測。

在本實施例中，承載盤SP具有6X8個貫穿孔來承載48個實驗容器TU，但本發明之實施例並不受限於此。在本發明之其他實施例中，承載盤SP可具有4或4之倍數的貫穿孔，以承載4或4之倍數的實驗容器。例如，承載盤SP可具有12X8個貫穿孔來承載96個實驗容器TU。

軌道裝置120係設置於側壁112上，而移動式檢測裝置130則設置於軌道裝置120上，如此移動式檢測裝置130便能透過軌道裝置120沿著承載盤SP平面的方向移動。移動式檢測裝置130係連接至檢測源150，以使檢測源150透過移動式檢測裝置130來對實驗容器TU進行檢測。

如圖1b所示，檢測源150可例如為中華民國專利第I577484號案所揭露之裝置。具體而言，檢測源150包含激發光源151、分光單元152、變焦鏡組153、視覺模組單元154以及控制單元155。視覺模組單元154包含成像鏡組154a以及影像擷取裝置154b。成像鏡組154a設置於分光單元152與影像擷取裝置154b之間，以利光線成像，而影像擷取裝置154b則用以擷取此影像。

激發光源151係用以提供激發光LA，而分光單元152則設置於激發光LA的傳導路徑上，如此，激發光LA便可透過分光單元152來傳送至變變焦鏡組153。在本實施 例中，激發光源151可例如為雷射光源，但本發明之實施例並不受限於此。控制單元155係電性連接變焦鏡組153，以調整變焦鏡組153的焦距，並將激發光LA投射至光纖模組132。

在本實施例中，光纖模組132包含光纖連接器132a和複數條光纖132b，其中光纖連接器132a係用以連接檢測源150，以使激發光LA能傳送至光纖132b。

請參照圖2a和圖2b，其係繪示根據本發明實施例之移動式檢測裝置130對實驗容器TU的檢測示意圖。移動式檢測裝置130包含前述之光纖模組132以及複數個聚焦透鏡組134。光纖模組132之光纖132b係一對一地連接至聚焦透鏡組134，以將激發光LA投射至實驗容器TU，以激發其中的樣本。在本實施例中，由於承載盤SP具有6X8個貫穿孔來承載48個實驗容器TU，故聚焦透鏡組134和光纖132b的數量皆設計為8，如此移動式檢測裝置130每次檢測都能涵蓋一排實驗容器TU(即8個實驗容器TU)。然而，本發明之實施例並不受限於此。在本發明之其他實施例中，聚焦透鏡組134和光纖132b的數量可設計為4或4的倍數。

另外，本實施例之檢測源150包含濾光片156，其係設置於成像鏡組154a與影像擷取裝置154b之間。濾光片156由於射入成像鏡組154a之光線包含激發光LA以及實驗容器TU被激發出來的螢光訊號，本實施例利用濾光片156來排除螢光訊號以外的光線，以利影像擷取裝置154b擷取螢光訊號。在本實施例中，濾光片156為可允許特定波 長光線(例如螢光)通過的光學裝置，但本發明之實施例並不受限於此。

本實施例之DNA擴增反應之檢測設備100亦包含上加熱模組160和溫控模組170。溫控模組170係設置於承載盤SP的下方，以對實驗容器TU的底部加熱並控制其溫度，以利進行聚合酶鏈鎖反應(polymerase chain reaction，PCR)或恆溫式核酸增幅反應(isothermal amplification)。在本實施例中，溫控模組170具有複數個加熱孔170H，其外形與實驗容器TU的底部匹配，如此有利於加熱孔170H直接接觸實驗容器TU的底部來進行加熱。

上加熱模組160係設置於移動式檢測裝置130與承載盤SP之間，以對實驗容器TU進行保溫。如圖2c所示，上加熱模組160具有複數個條狀之加熱孔160H，其外型係與實驗容器TU的上蓋CAP匹配，如此上加熱模組160便可透過加熱孔160H與實驗容器TU的上蓋CAP接觸來提供保溫功能。在本實施例中，由於承載盤SP具有6X8個貫穿孔來承載48個實驗容器TU，上加熱模組160係設計有8個條狀之加熱孔160H。在本發明之其他實施例中，上加熱模組160可與移動式檢測裝置130結合，如圖2d所示。如此移動式檢測裝置130底部便具有一條加熱孔170H，其可於移動式檢測裝置130進行檢測時，對實驗容器TU提供保溫功能。

如圖2b所示，當移動式檢測裝置130對實驗容器TU進行檢測時，移動式檢測裝置130會根據使用者的設 定而移動至欲檢測的實驗容器TU(以下稱為目標容器)上方，接著檢測源150會發射激發光LA至移動式檢測裝置130，透過移動式檢測裝置130之聚焦透鏡組134來將激發光LA投射至目標容器，以激發其中的樣本。然後，目標容器的螢光反應LS可透過移動式檢測裝置130的光纖132b回傳至檢測源150之影像擷取裝置154b。如此，使用者便可得知目標容器的螢光反應狀況。

請參照圖3，其係繪示根據本發明一實施例之光纖連接器132a的側視圖，光纖連接器132a具有複數個接收點PR，其係一對一地對應至光纖132b。當檢測源150發射激發光LA至光纖連接器132a時，激發光LA會涵蓋所有的接收點PR。意即，激發光LA投射至光纖連接器132a上所形成之涵蓋範圍ALA會覆蓋所有的接收點PR。如此，所有的光纖132b都會接收到激發光線。然而，本發明之實施例並不受限於此。在本發明之其他實施例中，激發光LA的涵蓋範圍只會包含部分的接收點PR。

請參照圖4a、圖4b以及圖4c，圖4a係繪示根據本發明另一實施例之檢測源350的結構示意圖，圖4b和圖4c係繪示根據本發明另一實施例之光纖連接器132a的側視圖。檢測源350係類似於檢測源150，但不同之處在於檢測源350以光學檢測裝置354b取代影像擷取裝置154b，且更包含光纖選擇模組352。光學檢測裝置354b可包含光學感測元件，例如光二極體(Photodiode)或光電倍增管(Photomultiplier；PMT)，以讀取螢光訊號。然而，本發 明之實施例並不受限此。在本發明其他實施例中，光學檢測裝置354b亦可為前述之影像擷取裝置154b。光纖選擇模組352包含移動式連接器352a、連桿352b以及控制器(未繪示)，其中移動式連接器352a係用以供光纖連接器132a接合，而連桿352b可根據控制器所提供之控制訊號來使移動式連接器352a沿著方向DR移動，如此接合至移動式連接器352a之光纖連接器132a也會沿著方向DR移動。

在本實施例中，檢測源350之激發光LA只涵蓋到光纖連接器132a部分的接收點PR。如圖4b所示，本實施例之檢測源350係運用功率較小的激發光源，因此激發光LA之覆蓋範圍ALA只會包含光纖連接器132a的一個接收點PR。透過控制移動式連接器352a來移動光纖連接器132a，可使得激發光LA的涵蓋範圍ALA從一個接收點PR移至另一個接收點PR，如圖4c所示。如此，本實施例便可運用較小功率的激發光源來完成DNA的檢測。

由以上說明可知，本發明實施例之DNA擴增反應之檢測設備係應用移動式檢測裝置來進行DNA檢測。相較於習知的檢測設備，因為本發明實施例之檢測設備一次只檢測承載盤上部分的實驗容器，故可採用功率較小之激發光源。如此，本發明實施例之檢測設備具有較低廉的成本。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

1. 一種去氧核醣核酸(deoxyribonucleic acid；DNA)擴增反應之檢測設備，用以檢測位於一承載盤上之複數個實驗容器，其中該DNA擴增反應之檢測設備包含：一本體，具有一容置空間來容置該承載盤，其中該本體包含複數個側壁，以定義該容置空間；一軌道裝置，設置於該些側壁之一者上；一移動式檢測裝置，設置於該軌道裝置上且位於該容置空間中，其中該移動式檢測裝置包含：複數個聚焦透鏡組；以及複數條光纖，一對一連接至該些聚焦透鏡組，其中該些光纖係用以透過該些聚焦透鏡組來將一激發光投射至該些實驗容器中之複數個目標容器；一檢測源，連接至該移動式檢測裝置，其中該檢測源包含：一激發光源，用以提供該激發光至該些光纖；以及一影像擷取裝置，用以透過該些光纖來擷取該些目標容器的影像。
2. 如請求項1所述之DNA擴增反應之檢測設備，更包含一溫控模組，用以加熱該些實驗容器。
3. 如請求項1所述之DNA擴增反應之檢測設備，其中該聚焦透鏡組和該些光纖模組之數量為4或4的倍數。
4. 如請求項1所述之DNA擴增反應之檢測設備，其中該激發光源為雷射光源。
5. 一種去氧核醣核酸(deoxyribonucleic acid；DNA)擴增反應之檢測設備，用以檢測位於一承載盤上之複數個實驗容器，其中該DNA擴增反應之檢測設備包含：一本體，用以提供一容置空間來容置該承載盤，其中該本體包含複數個側壁，以定義該容置空間；一軌道裝置，設置於該些側壁之一者上；一移動式檢測裝置，設置於該軌道裝置上且位於該容置空間中，其中該移動式檢測裝置包含：複數個聚焦透鏡組；複數條光纖，一對一連接至該些聚焦透鏡組，其中每一該些光纖係用以透過該些聚焦透鏡組之一者來將一激發光投射至該些實驗容器中之一目標容器；一檢測源，連接至該移動式檢測裝置，其中該檢測源包含：一光纖選擇模組，用以從該些光纖中選取一目標光纖； 一激發光源，用以提供該激發光至該目標光纖；以及一光學檢測裝置，用以透過該目標光纖來擷取該目標容器被激發出來的螢光訊號。
6. 如請求項5所述之DNA擴增反應之檢測設備，其中該移動式檢測裝置更包含一光纖連接器，用以將該些光纖連接至該光纖選擇模組。
7. 如請求項6所述之DNA擴增反應之檢測設備，其中該光纖選擇模組包含一移動式連接器，用以供該光纖連接器接合，且該移動式連接器根據一外部訊號來移動該光纖連接器，以選擇性地將該激發光投射至該些光纖之一者，該些光纖之該者為該目標光纖。
8. 如請求項5所述之DNA擴增反應之檢測設備，更包含一溫控模組，用以加熱該些實驗容器。
9. 如請求項5所述之DNA擴增反應之檢測設備，其中該聚焦透鏡組和該些光纖模組之數量為4或4的倍數。
10. 如請求項5所述之DNA擴增反應之檢測設備，其中該激發光源為雷射光源。