TWI565803B - 核酸萃取裝置 - Google Patents

Description

核酸萃取裝置

本發明是有關於一種萃取裝置，且特別是有關於一種核酸萃取裝置。

核酸分析是現今遺傳學、分子生物學或動植物疫病之研究或檢測生不可或缺的方法。因此，核酸的分離與萃取相關技術近年來快速發展。

習知一種核酸萃取方式，係將檢體、清洗液及多個磁珠加入塑膠管容器內，待磁珠綁定檢體中的核酸片段後，利用磁鐵聚集塑膠管容器內的磁珠，並重複抽換清洗液而移除檢體內的雜質，最後獲得萃取後的核酸還原液。此技術必須多次操作滴管並且更換塑膠管容器，較為耗費操作人力。此外，若所述磁珠彼此聚集，則這些磁珠與檢體之接觸面積將較為不足而導致檢體中的核酸無法充分地與這些磁珠結合。

本發明提供一種核酸萃取裝置，其操作較為便利，且可使檢體中的核酸充分地與核酸載體結合。

本發明的核酸萃取裝置適於萃取一檢體中的核酸。核酸萃取裝置包括至少一主體、至少一驅動元件及一磁性元件。主體具有一容納槽、一注入口及一出口，其中容納槽連通注入口及出口且適於容納多個核酸載體及檢體，檢體中的核酸適於結合於這些核酸載體。驅動元件連接於注入口且適於驅動一流體透過注入口往容納槽內的這些核酸載體流動。磁性元件配置於主體外，其中磁性元件適於相對於主體移動，以藉由磁性元件與這些核酸載體之間的一磁吸力帶動這些核酸載體透過出口移離容納槽。

在本發明的一實施例中，上述的各核酸載體包括一磁珠，磁珠上具有一二氧化矽層或多個碳酸氫根離子，二氧化矽層或這些碳酸氫根離子適於與檢體中的核酸產生鍵結。

在本發明的一實施例中，上述的至少一主體的數量為多個，這些主體依序相連，各主體更具有一第一流道，各主體的容納槽透過對應的第一流道連通另一主體的出口。

在本發明的一實施例中，上述的核酸萃取裝置包括一板體，其中各主體的一表面暴露對應的容納槽、對應的出口及對應的第一流道，板體貼合於這些主體的這些表面以覆蓋這些容納槽、這些出口及這些第一流道。

在本發明的一實施例中，上述的板體具有一平面並藉由平面貼合於這些主體，這些核酸載體適於藉由磁吸力而沿平面移動。

在本發明的一實施例中，上述的至少一驅動元件的數量為多個，這些驅動元件分別連接於這些主體的這些注入口。

在本發明的一實施例中，上述的驅動元件具有一腔室及一薄膜，腔室適於容納流體，薄膜覆蓋腔室且適於受力而驅動流體往容納槽流動。

在本發明的一實施例中，上述的驅動元件具有一腔室，腔室適於容納流體，驅動元件適於驅動流體往復流動於腔室及容納槽。

在本發明的一實施例中，上述的驅動元件具有一腔室及一第二流道，腔室適於容納流體，第二流道連接於腔室的底部，流體適於透過第二流道從腔室往容納槽流動。

在本發明的一實施例中，上述的注入口連接於容納槽的底部。

在本發明的一實施例中，上述的出口的內徑不大於500微米。

在本發明的一實施例中，上述的主體具有一導引通道，導引通道連通於容納槽與出口之間，導引通道的內徑從容納槽往出口漸減。

基於上述，在本發明的核酸萃取裝置中，係利用驅動元件將例如為清洗液的流體注入主體的容納槽，以將容納槽內的這些核酸載體沖散，進而增加這些核酸載體與檢體及清洗液之接觸面積。藉此，檢體中的核酸能夠充分地與這些核酸載體結合以提升核酸萃取效率，且清洗液能夠充分地與這些核酸載體接觸以提升清洗效率。此外，可將多個主體依序連接且對應地設置多個驅動元件，並藉由磁性元件提供的磁吸力帶動這些核酸載體依序通過這些主體的容納槽而進行多次清洗，如此則不需為了進行多次清洗而重複抽換單一容納槽內的清洗液，以提升核酸萃取裝置的操作便利性。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是本發明一實施例的核酸萃取裝置的立體圖。圖2是圖1的主體的立體圖。圖3是圖1的驅動元件的立體圖。請參考圖1至圖3，本實施例的核酸萃取裝置100包括多個主體110(繪示為四個)及多個驅動元件120(繪示為四個)。這些主體110依序相連，各主體110具有一容納槽110a、至少一注入口110b(繪示為兩個)、一出口110c及一第一流道110d。容納槽110a連通注入口110b及出口110c，各主體110的容納槽110a透過對應的第一流道110d連通另一主體110的出口110c。

主體110的容納槽110a適於容納多個核酸載體及檢體，所述檢體例如是生物細胞，各所述核酸載體例如是磁珠且此磁珠上具有一二氧化矽層，所述檢體中的核酸適於與所述二氧化矽層在強離子濃度環境(chaotropic salt)下產生鍵結以結合於這些核酸載體。所述磁珠上亦可具有多個碳酸氫根離子，並藉由這些碳酸氫根離子與檢體中的核酸產生鍵結，本發明不對此加以限制。

各驅動元件120例如是指壓幫浦並連接於對應的主體110之其中一個注入口110b。各驅動元件120具有一腔室120a、一薄膜120b及一第二流道120c，腔室120a適於容納流體(例如是清洗液)，所述清洗液例如是藉由針頭被注入腔室120a。薄膜120b覆蓋腔室120a且適於受使用者的按壓力而驅動所述清洗液透過第二流道120c及對應的注入口110b從腔室120a往容納槽110a內的所述核酸載體流動，以藉由清洗液來對核酸載體進行清洗，讓檢體中的雜質分離於核酸載體及其上的核酸。進一步而言，當清洗液藉由驅動元件120的驅動而流入容納槽110時，清洗液會將容納槽110a內的這些核酸載體沖散，進而增加這些核酸載體與檢體及清洗液之接觸面積。藉此，檢體中的核酸能夠充分地與這些核酸載體結合以提升核酸萃取效率，且清洗液能夠充分地與這些核酸載體接觸以提升清洗效率。

為了射出成型製程上的方便，各主體110形成了對稱的兩注入口110b。各驅動元件120可藉其第二流道120c連接於對應之主體110的任一注入口110b。未連接驅動元件120的注入口110b可被封閉以避免所述流體非預期地透過此注入口110b流出。

圖4是圖1的核酸萃取裝置的側視圖。請參考圖1及圖4，核酸萃取裝置100更包括一板體130，其中這些主體110是藉由板體130而彼此連接。具體而言，各主體110的一表面S(標示於圖2及圖4)暴露對應的容納槽110a、對應的出口110c及對應的第一流道110d，板體130藉其平面P貼合於這些主體110的這些表面S以覆蓋這些容納槽110a、這些出口110c及這些第一流道110d。

核酸萃取裝置100如圖4所示更包括一磁性元件140，磁性元件140例如是永久磁鐵且配置於板體130上而位於各主體110外，其中磁性元件140例如是置放於板體130上且可藉由使用者的施力而在板體130上移動。承上，在本實施例中，例如是先將所述核酸載體及檢體置於圖4中排列於最左方的主體110之容納槽110a內，當磁性元件130沿方向D相對於這些主體110移動時，磁性元件130與所述核酸載體之間的磁吸力會帶動這些核酸載體在板體130的平面P上沿方向D移動，以透過各主體110的出口110c移離對應的容納槽110a。如上述般將多個主體110及多個驅動元件120結合成模組化的裝置，使用者能夠藉由簡便的操作讓這些核酸載體依序通過這些主體110的這些容納槽110a而進行多次清洗，而不需為了進行多次清洗而重複抽換單一容納槽內的清洗液，如此可提升核酸萃取裝置使用上的便利性。

在本實施例中，這些驅動元件120的這些腔室120a內例如分別容納不同種類的清洗液，且這些清洗液分別適於與檢體中的不同雜質產生鍵結，以藉由這些清洗液依序將檢體中的各種雜質確實地分離於核酸載體及其上的核酸。

由於本實施例的板體130如上述般提供了平面P供這些核酸載體移動，故這些核酸載體在移動過程中不會受到不平整結構之阻礙而停滯不前，以提升核酸的萃取效率。此外，在本實施例中，各主體110的出口110c如圖2所示被設計為具有較小的內徑而為狹縫的形式，如此可使各容納槽110a內的清洗液被阻擋於出口110c處而不致非預期地透過出口110c流至另一主體110之容納槽110a。舉例來說，各出口110c的內徑可被設計為不大於500微米，然本發明不以此為限，在其他實施例中，各主體的出口可具有其他適當內徑。

請參考圖1及圖2，本實施例的各主體110具有一導引通道110e，導引通道110e連通於容納槽110a與出口110c之間，且導引通道110e的內徑從容納槽110a往出口110c漸減。藉此，當所述核酸載體藉由圖4之磁性件140所提供的磁吸力移動時，核酸載體可藉由導引通道110e的導引而確實地聚集至出口110c處，使所有的核酸載體順利地通過出口110c而往另一主體110的容納槽110a移動。

圖5是圖2的主體的側視圖。圖6是圖3的驅動元件的側視圖。在本實施例中，使用者可反覆按壓驅動元件120的薄膜120b以驅動所述清洗液往復流動於驅動元件120的腔室120a及主體110的容納槽110a。若清洗液在所述往復流動的過程中產生了氣泡，則核酸載體的移動可能會受此氣泡阻礙。承上，可如圖5所示將注入口110b設計為連接於容納槽110a的底部，且可如圖6所示將第二流道120c設計為連接於腔室120a的底部，確保清洗液的液面高於注入口110b及第二流道120c，以避免驅動元件120驅動清洗液過程中因空氣進入注入口110b及第二流道120c而產生氣泡。

圖7繪示核酸的增生曲線。利用螢光劑對核酸進行染色並增生後，可得到圖7所示的增生曲線，其中縱軸為染色後之核酸的螢光強度，橫軸為增生步驟的循環數，所述增生步驟例如為聚合酵素鏈反應(polymerase chain reaction，PCR)，其對核酸施加溫度循環以達到增生的效果。在圖7中，增生曲線A1、A2、A3是圖1之核酸萃取裝置100所萃取核酸的增生曲線，而增生曲線B為習知核酸萃取方法所萃取核酸的增生曲線。比較增生曲線A1、A2、A3及增生曲線B可知，本實施例的核酸萃取裝置100其萃取核酸的效果接近於習知核酸萃取方法之效果。此外，圖8是增生後之核酸的電泳圖，其中亮帶a1、a2、a3、b分別對應於圖7的增生曲線A1、A2、A3、B。由圖8可看出，本實施例的核酸萃取裝置100確實達到了萃取核酸的效果，而使萃取出的核酸增生後在此電泳圖中顯示出了亮帶。

綜上所述，在本發明的核酸萃取裝置中，係利用驅動元件將例如為清洗液的流體注入主體的容納槽，以將容納槽內的這些核酸載體沖散，進而增加這些核酸載體與檢體及清洗液之接觸面積。藉此，檢體中的核酸能夠充分地與這些核酸載體結合以提升核酸萃取效率，且清洗液能夠充分地與這些核酸載體接觸以提升清洗效率。此外，可將多個主體依序連接且對應地設置多個驅動元件，並藉由磁性元件提供的磁吸力帶動這些核酸載體依序通過這些主體的容納槽而進行多次清洗，如此則不需為了進行多次清洗而重複抽換單一容納槽內的清洗液，以提升核酸萃取裝置的操作便利性。此外，貼合於各主體之板體提供了平面供這些核酸載體移動，故這些核酸載體在移動過程中不會受到不平整結構之阻礙而停滯不前，以進一步提升核酸的萃取效率。此外，各主體的出口被設計為具有較小的內徑而為狹縫的形式，如此可使各容納槽內的清洗液被阻擋於出口處而不致非預期地透過出口流至另一主體之容納槽。另外，主體的導引通道連通於容納槽與出口之間，且導引通道的內徑從容納槽往出口漸減。藉此，當核酸載體藉由磁性件所提供的磁吸力移動時，核酸載體可藉由導引通道的導引而確實地聚集至出口處，使所有的核酸載體順利地通過出口而往另一主體的容納槽移動。再者，可將注入口設計為連接於容納槽的底部，且將第二流道設計為連接於腔室的底部，確保清洗液的液面高於注入口及第二流道，以避免驅動元件驅動清洗液過程中因空氣進入注入口及第二流道而產生氣泡。

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。

100‧‧‧核酸萃取裝置
110‧‧‧主體
110a‧‧‧容納槽
110b‧‧‧注入口
110c‧‧‧出口
110d‧‧‧第一流道
110e‧‧‧導引通道
120‧‧‧驅動元件
120a‧‧‧腔室
120b‧‧‧薄膜
120c‧‧‧第二流道
130‧‧‧板體
140‧‧‧磁性元件
A1、A2、A3、B‧‧‧增生曲線
a1、a2、a3、b‧‧‧亮帶
D‧‧‧方向
P‧‧‧平面
S‧‧‧表面

圖1是本發明一實施例的核酸萃取裝置的立體圖。 圖2是圖1的主體的立體圖。 圖3是圖1的驅動元件的立體圖。 圖4是圖1的核酸萃取裝置的側視圖。 圖5是圖2的主體的側視圖。 圖6是圖3的驅動元件的側視圖。 圖7繪示核酸的增生曲線。 圖8是增生後之核酸的電泳圖。

100‧‧‧核酸萃取裝置

110‧‧‧主體

110a‧‧‧容納槽

110b‧‧‧注入口

110c‧‧‧出口

110d‧‧‧第一流道

110e‧‧‧導引通道

120‧‧‧驅動元件

120a‧‧‧腔室

120b‧‧‧薄膜

120c‧‧‧第二流道

130‧‧‧板體

Claims (11)

1. 一種核酸萃取裝置，適於萃取一檢體中的核酸，該核酸萃取裝置包括：至少一主體，具有一容納槽、一注入口及一出口，其中該容納槽連通該注入口及該出口且適於容納多個核酸載體及該檢體，該檢體中的核酸適於結合於該些核酸載體，其中該主體具有一導引通道，該導引通道連通於該容納槽與該出口之間，該導引通道的內徑從該容納槽往該出口漸減；至少一驅動元件，連接於該注入口且適於驅動一流體透過該注入口往該容納槽內的該些核酸載體流動；以及一磁性元件，配置於該主體外，其中該磁性元件適於相對於該主體移動，以藉由該磁性元件與該些核酸載體之間的一磁吸力帶動該些核酸載體透過該出口移離該容納槽。
2. 如申請專利範圍第1項所述的核酸萃取裝置，其中各該核酸載體包括一磁珠，該磁珠上具有一二氧化矽層或多個碳酸氫根離子，該二氧化矽層或該些碳酸氫根離子適於與該檢體中的核酸產生鍵結。
3. 如申請專利範圍第1項所述的核酸萃取裝置，其中該至少一主體的數量為多個，該些主體依序相連，各該主體更具有一第一流道，各該主體的該容納槽透過對應的該第一流道連通另一該主體的該出口。
4. 如申請專利範圍第3項所述的核酸萃取裝置，包括一板體，其中各該主體的一表面暴露對應的該容納槽、對應的該出口及對應的該第一流道，該板體貼合於該些主體的該些表面以覆蓋該些容納槽、該些出口及該些第一流道。
5. 如申請專利範圍第4項所述的核酸萃取裝置，其中該板體具有一平面並藉由該平面貼合於該些主體，該些核酸載體適於藉由該磁吸力而沿該平面移動。
6. 如申請專利範圍第3項所述的核酸萃取裝置，其中該至少一驅動元件的數量為多個，該些驅動元件分別連接於該些主體的該些注入口。
7. 如申請專利範圍第1項所述的核酸萃取裝置，其中該驅動元件具有一腔室及一薄膜，該腔室適於容納該流體，該薄膜覆蓋該腔室且適於受力而驅動該流體往該容納槽流動。
8. 如申請專利範圍第1項所述的核酸萃取裝置，其中該驅動元件具有一腔室，該腔室適於容納該流體，該驅動元件適於驅動該流體往復流動於該腔室及該容納槽。
9. 如申請專利範圍第1項所述的核酸萃取裝置，其中該驅動元件具有一腔室及一第二流道，該腔室適於容納該流體，該第二流道連接於該腔室的底部，該流體適於透過該第二流道從該腔室往該容納槽流動。
10. 如申請專利範圍第1項所述的核酸萃取裝置，其中該注入口連接於該容納槽的底部。
11. 如申請專利範圍第1項所述的核酸萃取裝置，其中該出口的內徑不大於500微米。