TWI521197B - 手持式即時檢測裝置 - Google Patents

Description

手持式即時檢測裝置

本揭露為一種檢測裝置，尤其是指一種手持式即時檢測裝置。

聚合酶鏈鎖反應(Polymerase Chain Reaction,PCR)是當今分子診斷學使用相當廣泛的技術，幾乎所有市售PCR系統皆使用熱循環機(thermocycler)來進行加熱和冷卻，以反覆使得脫氧核醣核酸(Deoxyribonucleic Acid,DNA)歷經變性(95℃)、黏合(45-65℃)及延伸(72℃)三種不同的溫度循環，經過金屬塊將熱能逐漸傳導(thermal conduction)至反應試管內，並維持適當的反應時間。然而，如此多層次的間接加熱方式，使大部分的時間花費在金屬塊的加熱與冷卻，反應耗時長、機台體積龐大。

此外，近年有不少微流道(micro channel)PCR晶片的研究陸續提出，整合微管道、微結構，使反應流程如各種樣品處理、反應或分析檢測，實現在同一塊實驗室晶片(laboratory on a chip,LOC)內，LOC的好處是使體積微小化，連帶快速溫度控制、低樣本量、降低成本都可以獲得實現。迄今雖然已有非常多的研究陸續提出，但是還未有真正成功上市的產品，主要問題是重現性不夠高，此外還需要液體驅動系統，所以仍有一定的複雜度與開發成本，限制了應用範圍。

目前已知的PCR反應的溫度設定方法及裝置設計之一，乃是將一裝有混合液與DNA樣品的試管置於一密閉殼體內，用一加熱器將位於所述試管 底部的混合液加熱至變性溫度，使試管中的混合液因溫度梯度而產生熱對流，使混合液在對流過程中不斷改變溫度，PCR反應即可隨著混合液對流而迴圈進行。其專利重點是主張溫度設定的方法及裝置，具有結構簡單與成本低廉的優點，可以縮短傳統方法變換溫度所需的時間與應用在單一加熱源的環境。

又另一設計乃是針對核酸放大反應提出特殊反應試管，主體為塑膠毛細管、底部緊包一個金屬導體環。將此試管至於一個加熱塊上，由於加熱塊與金屬環直接接觸，而且金屬環緊包住塑膠毛細管底部，因此能將熱量傳遞至塑膠毛細管內的液體，使底部維持攝氏90度；毛細管的上蓋可以是開放式的、或以溫控裝置維持於攝氏50度，因此形成下熱上冷的溫度梯度，使管內的PCR試劑經過不斷地溫度循環而放大。此專利重點是主張具有導熱環之PCR試管的設計概念與應用在單一加熱源的環境。

本揭露提出一種手持式即時檢測裝置，其可具有手持式的方便性，快速地達到整個PCR反應過程的要求且即時將檢測結果回傳至觸控面板介面，方便使用者直接控制且即時讀取量測數據。

在一實施例中，本揭露提出一種手持式即時檢測裝置，其包括一本體、一蓋體以及一檢測單元。本體具有一開口與一底座。蓋體具有一控制單元及一密合單元。密合單元設置於本體之開口上。檢測單元設置於本體內之底座上且具有一溫控器、一光激發器、一光偵測器與一電路板。溫控器設置於開口之一側且具有至少一溫控區域。光激發器設置於溫控器與底座之間。光偵測器設置於溫控器與開口之間。電路板分別電性連結於控制單元、溫控器、散熱風扇、光激發器與光偵測器。其中，控制單元分別發出 一溫控指示、一散熱指示、一激發指示與一偵測指示經由電路板，再分別將溫控指示傳送至溫控器以對溫控區域進行溫度調節，將散熱指示傳送至散熱風扇進行散熱調節，將激發指示傳送至光激發器以對溫控區域進行激發照射，與將偵測指示傳送至光偵測器以對溫控區域進行即時激發光源偵測，光偵測器將偵測之一偵測訊號經由電路板傳送至控制單元以即時顯示一偵測結果。

10‧‧‧手持式即時檢測裝置

100‧‧‧本體

102‧‧‧開口

104‧‧‧底座

110‧‧‧蓋體

112‧‧‧控制單元

114‧‧‧密合單元

120‧‧‧檢測單元

122‧‧‧溫控器

123‧‧‧溫控區域

124‧‧‧光激發器

126‧‧‧光偵測器

128‧‧‧電路板

130‧‧‧散熱風扇

140‧‧‧檢測試管

142‧‧‧管蓋

圖1為本揭露實施例之手持式即時檢測裝置外觀示意圖。

圖2為本揭露實施例之手持式即時檢測裝置內部示意圖。

圖3為本揭露實施例之檢測單元示意圖。

圖4為本揭露實施例具檢測試管之手持式即時檢測裝置內部示意圖。

圖5為本揭露實施例具檢測試管之檢測單元示意圖。

請同時參閱圖1至圖3，圖1為本揭露實施例之手持式即時檢測裝置外觀示意圖，圖2為本揭露實施例之手持式即時檢測裝置內部示意圖，圖3為本揭露實施例之檢測單元示意圖。手持式即時檢測裝置10，其包括一本體100、一蓋體110以及一檢測單元120。本體100具有一開口102與一底座104。蓋體110具有一控制單元112及一密合單元114。密合單元114設置於本體100之開口102上，在本實施例中，蓋體110之一端固定於本體100之開口102上，而蓋體110可作旋轉開啟或關閉於本體100之開口102上，但不以此為限。其中控制單元112可為一觸控面板介面或一機械式按鈕介面，而密合單元114可為具有低導熱材質之一電木 材質，但不以此為限。檢測單元120設置於本體100內之底座104上且具有一溫控器122、一光激發器124、一光偵測器126與一電路板128。溫控器122設置於開口102之一側且具有至少一溫控區域123，其中溫控器122可具有加熱功能或冷卻功能，或是溫控器122也可為一加熱貼片，但不以此為限。光激發器124設置於溫控器122與底座104之間，其中光激發器124之發光源可為一發光二極體，但不以此為限。光偵測器126設置於溫控器122與開口102之間，其中光偵測器126可為一光電二極體(photodiode)、或一感光耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)或一互補性氧化金屬半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)，但不以此為限。電路板128分別電性連結於控制單元112、溫控器122、光激發器124與光偵測器126。

其中，控制單元112分別發出一溫控指示、一散熱指示、一激發指示與一偵測指示經由電路板128，再分別將溫控指示傳送至溫控器122以對溫控區域123進行溫度調節，將散熱指示傳送至散熱風扇130以對溫控區域123進行散熱調節，將激發指示傳送至光激發器124以對溫控區域123進行激發照射，與將偵測指示傳送至光偵測器126以對溫控區域123進行即時激發光源偵測，光偵測器126將偵測之一偵測訊號經由電路板128傳送至控制單元112以即時顯示一偵測結果。在本實施例中，手持式即時檢測裝置10更包括一散熱風扇130以對檢測單元120進行散熱作用，但不以此為限；此外，本體100、蓋體110與檢測單元120之各元件皆可以是圓形對稱設計，並在檢測單元120之各元件的圓形對稱設計中間與本體100之間的側壁周圍都留有空腔，底座104中央有通風 孔，配合設置於底座104一側的散熱風扇130能讓檢測單元120達到流體循環，進而幫助整體檢測溫度的穩定；蓋體110結合具觸控面板介面之控制單元112，方便使用者直接控制且即時讀取量測數據，但不以此為限。

請同時參閱圖4至圖5，圖4為本揭露實施例具檢測試管之手持式即時檢測裝置內部示意圖，圖5為本揭露實施例具檢測試管之檢測單元示意圖。手持式即時檢測裝置10更包括至少一檢測試管140設置於溫控器122之溫控區域123上。其中，溫控器122係對檢測試管140內之一待測物進行溫度調節以產生一熱對流作用，光激發器124對待測物進行激發照射，光偵測器126將偵測待測物所產生的激發光源之偵測訊號。其中當蓋體110之密合單元114關閉於本體100之開口102上時，則密合單元114將對檢測試管140之管蓋142作壓合固定且對手持式即時檢測裝置10內部達到保溫的作用。

綜上所述，本揭露設計的手持式即時檢測裝置，其不同於傳統熱循環機的變溫方式，改用可調式的恆溫控制來局部加熱檢測試管，又配合特殊機構設計之檢測單元，可使檢測試管中之待測物產生穩定的溫度梯度。應用在PCR檢測時，溫度調節於檢測試管底部以提供變性反應用之高溫，由檢測試管底部至表面漸減之溫度梯度誘發熱對流作用，涵蓋變性(95℃)、黏合(45-65℃)及延伸(72℃)三種不同的溫度循環。若將核酸擴增試劑容於檢測試管中可自然地產生熱對流循環，經過不同溫度區域自動完成反應，可以簡化本揭露的手持式即時檢測裝置之溫控模組，亦可具有手持式的方便性，快速地達到整個PCR反應過程的要求且即時將檢測結果回傳至觸控面板介面，方便使用者直接控制且即時讀取量測數據。

惟以上所述之具體實施例，僅係用於例釋本揭露之特點及功效，而非用於限定本揭露之可實施範疇，於未脫離本揭露上揭之精神與技術範疇下，任何運用本揭露所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。

120‧‧‧檢測單元

122‧‧‧溫控器

123‧‧‧溫控區域

124‧‧‧光激發器

126‧‧‧光偵測器

128‧‧‧電路板

130‧‧‧散熱風扇

Claims (10)

1. 一種手持式即時檢測裝置，其包括：一本體，其具有一開口與一底座；一蓋體，其具有：一控制單元；及一密合單元，其設置於該本體之該開口上；以及一檢測單元，其設置於該本體內之該底座上且具有：一溫控器，其設置於該開口之一側且具有至少一溫控區域；一光激發器，其設置於該溫控器與該底座之間；一光偵測器，其設置於該溫控器與該開口之間；及一電路板，其分別電性連結於該控制單元、該溫控器、該光激發器與該光偵測器；其中，該控制單元分別發出一溫控指示、一激發指示與一偵測指示經由該電路板，再分別將該溫控指示傳送至該溫控器以對該溫控區域進行溫度調節，將該激發指示傳送至該光激發器以對該溫控區域進行激發照射，與將該偵測指示傳送至該光偵測器以對該溫控區域進行即時激發光源偵測，該光偵測器將偵測之一偵測訊號經由該電路板傳送至該控制單元以即時顯示一偵測結果。
2. 如申請專利範圍第1項所述之手持式即時檢測裝置，其更包括至少一檢測試管設置於該溫控器之該溫控區域上。
3. 如申請專利範圍第2項所述之手持式即時檢測裝置，其中該溫控器係對該檢測試管內之一待測物進行溫度調節以產生一熱對 流作用，該光激發器對該待測物進行激發照射，該光偵測器將偵測該待測物所產生的激發光源之該偵測訊號。
4. 如申請專利範圍第1項所述之手持式即時檢測裝置，其更包括一散熱風扇。
5. 如申請專利範圍第1項所述之手持式即時檢測裝置，其中該控制單元係為一觸控面板介面或一機械式按鈕介面。
6. 如申請專利範圍第1項所述之手持式即時檢測裝置，其中該密合單元係為一電木材質。
7. 如申請專利範圍第1項所述之手持式即時檢測裝置，其中該溫控器係具有加熱功能或冷卻功能。
8. 如申請專利範圍第1項所述之手持式即時檢測裝置，其中該溫控器係為一加熱貼片。
9. 如申請專利範圍第1項所述之手持式即時檢測裝置，其中該光激發器之發光源係為一發光二極體。
10. 如申請專利範圍第1項所述之手持式即時檢測裝置，其中該光偵測器係為一光電二極體(photodiode)、或一感光耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)或一互補性氧化金屬半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)。