TWI657138B - 熱循環儀 - Google Patents

Abstract

一種熱循環儀，可應用於進行聚合酶鏈鎖反應，其主體包括一腔體以及提供容置複數個試管的一試樣區於該腔體中，以及設置於該腔體中的一協定執行裝置埠。當一協定執行裝置放置於協定執行裝置埠中時，該主體可依據該協定執行裝置儲存的一協定內容對該些試管執行一熱循環過程。

Description

熱循環儀

本發明是關於一種熱循環儀，尤其是關於一種應用於進行聚合酶鏈鎖反應的熱循環儀。

習知的聚合酶鏈鎖反應儀是利用聚合酶鏈鎖反應於體外大量複製DNA樣本，其過程通常由研究人員將具有DNA和引子等溶液的試樣注入試管中，將具有試樣的試管經過數回合的升降溫的熱循環過程以進行分解雙股DNA、結合單股DNA和引子以及複製DNA等步驟後得到增量的DNA。是以，在聚合酶鏈鎖反應儀方面，高、低、中溫度的設定和其階段應停留的時間對於正確DNA的適量產量是非常重要的。

現行許多的聚合酶鏈鎖反應儀在進行連續試驗時，研究人員須藉由聚合酶鏈鎖反應儀提供的本體控制介面或是連接至遠端的電腦介面來進行熱循環過程中各溫度和時間的設定輸入，於及時輸入後才進行聚合酶鏈鎖反應。然而，及時輸入的風險之一在於，一時的疏忽可能導致以錯誤的溫度和時間進行聚合酶鏈鎖反應，其恐等後續對產物檢驗時才知道以錯誤的溫度和時間等環境參數進行反應，時間延宕且浪費了試樣和時間。其次，及時輸入的工作需由研究人員或具有此方面專業知識者才能操作，如此限制了聚合酶鏈鎖反應儀運用的彈性。又，連接電腦介面操作的聚合酶鏈鎖反應儀被限制了使用的環境。是以，上述缺失是有改進的空間。

本發明提供一種熱循環儀(thermal cycler)，其具有可容置協定執行裝置的裝置連接埠，方便使用者將預寫入協定設定的協定執行裝置置入熱循環儀後即可執行，降低熱循環設定的輸入錯誤。

本發明提供一種熱循環儀，其使用預寫入協定設定的協定執行裝置來設定熱循環反應條件，因此熱循環儀可獨立(stand alone)操作無須連接網路和遠端電腦系統，並且兼顧方便使用者操作和追蹤反應條件的設定。

本發明提供一種熱循環儀，其提供試樣區一封閉加熱環境，利用一加熱件於試樣區的試管的上方加壓，可避免試管內發生冷凝並促進試管內反應混合物的濃度。

依據上述，一種熱循環儀，包括：一主體，其包括一腔體以及提供容置複數個試管的一試樣區於該腔體中；及一協定執行裝置埠設置於該腔體中，其用以容置一協定執行裝置，其中，該主體依據容置於該協定執行裝置埠中的該協定執行裝置所儲存的一協定內容對該些試管執行一熱循環過程。

一實施例中，熱循環儀更包括一蓋體，該蓋體與該主體相蓋合以將該腔體密閉於該蓋體和該主體之中。

一實施例中，該蓋體包括一加熱件，以及當該蓋體和該主體相蓋合且該試樣區放置該些試管時，該加熱件位於該試樣區上方以及加熱該試樣區，並且於該些試管上方對該些試管施壓。

一實施例中，該蓋體包括一上鎖感測件以感應該蓋體和該主體是否相互蓋合或上鎖。

一實施例中，該協定內容包括完成一聚合酶鏈鎖反應所需的複數個溫度和時間的設定，或更包括一因應該上鎖感測件的一感測結果，中斷或停止該熱循環過程的設定。

一實施例中，該協定執行裝置包括一可抹可規劃式唯讀記憶體、快閃記憶體或無線射頻識別技術標籤儲存該協定內容。

一實施例中，該主體更包括一主屏幕設置於該主體上，該主屏幕用以顯示該協定內容。

一實施例中，該主體更包括一啟動件設置於該主體上，該啟動件用以啟動、中斷或停止該熱循環過程。

本發明以下所稱的熱循環儀，係指適用於由熱循環過程組成的反應，熱循環通常包括複數次升降溫的步驟，每個溫度的時間歷程可相同或不同，升降溫通常相互交替。是以，本發明以下以聚合酶鏈鎖反應為例說明，但並非用以限制本發明的運用。

圖1為本發明之一熱循環儀實施例的前視立體示意圖。熱循環儀2主要包括相互蓋合的主體10(main body)和蓋體16(lid)二部份。主體10上設有用以顯示參數或結果等資訊的主屏幕12(main screen)，其中，主屏幕12，例如在協定(protocol)載入執行前可顯示溫度，而在協定載入執行期間則可顯示協定編號/ID、加熱溫度、以及協定執行時間或倒數計數時間(countdown time)等等，但本發明不限於上述。主體10上尚設有用以啟動協定載入執行、中斷、停止或選項切換(item switch)的啟動鍵14。其次，蓋體16(lid)覆蓋於熱循環儀2的主體10的上方以隔絕外界和主體10內的腔體。於本發明中，蓋體16包括加熱件可避免熱循環進行期間、反應試管內發生冷卻。蓋體16上設有按鍵62以便使用者按下按鍵62即可開啟蓋體16並暴露主體10內的腔體。

圖2為本發明之一熱循環儀實施例的另一前視立體示意圖。可同時參考圖1和圖2，使用者按下蓋體16上的按鍵62即可開啟蓋體16並暴露主體10內的腔體11。其次，一加熱件64(heating member)設置於蓋體16處並用以加熱腔體11中放置的試管32。於一實施例中，加熱件64，例如一加熱墊(heater platen)，其至少一部分暴露於蓋體16朝向腔體11的第一面61處，暴露出的加熱件64可貼近試管32以利直接傳熱至被放入腔體11中的試管32。可以選擇的，蓋體16的第一面61上可設置溫度警示66，提醒使用者留意開啟蓋體16後的高溫腔體11。又，蓋體16的第一面61上設有第一開關件69和突出件68，第一開關件69可和腔體11上的第二開關件34相互嵌合以將蓋合的蓋體16和主體10上鎖。另外，於蓋體16和主體10蓋合的情況下，突出件68可介入腔體11中的上鎖感測件36(lock sensor)以確認蓋體16和主體10的上鎖。

續參考圖2，一試樣區31設置於腔體11中並暴露於腔體11上以及對應蓋體16的第一面61處被暴露出的加熱件64的位置。試樣區31中可放置複數個試管32並加熱試管32。當蓋體16和主體10蓋合時，加熱件64和試樣區31配合形成一密閉環境，加熱件64可施予適當的壓力在試管32上，使得試管32和試樣區31的熱源形成較佳的熱傳導。另外，為加強試管32的栓蓋的密閉性，加熱件64所施於試管32上的壓力亦可避免試管32中的試樣氣體漏失及受到汙染。又，加熱件64得以以高於反應溫度的溫度加熱試樣區31中的上方空氣，可避免在試管32上的水蒸氣冷凝，如此可確保在熱冷交替循環過程中試管32中反應混合物的濃度保持不變。

續參考圖2，其次，一協定執行裝置埠35(protocol running device port) 設置於主體10的腔體11中並暴露於腔體11上，用以容置載有協定設定的協定執行裝置38以及和主體10的主系統(圖上未繪)電連接。通過協定執行裝置埠35的電連接，外界的載有協定設定的協定執行裝置38所儲存的協定可被協定執行裝置埠35讀取並進而被主體10的主系統辨識，主體10的主系統依據協定設定熱循環環境和相關參數，以便進行置入試樣區31中的試管32中的試樣的熱循環反應。於一實施例中，熱循環儀2為一聚合酶鏈鎖反應(Polymerase Chain Reaction, PCR)儀，協定執行裝置38中的協定內容則至少包括進行聚合酶鏈鎖反應的溫度和時間設定，主體的主系統則是具有處理能力的晶片和相關電路等。是以，相較於習知使用者必須利用主體表面的面板或控制鍵去選擇或輸入所需熱循環反應進行的溫度和時間流程或順序，使用者只需將協定執行裝置38放入本發明的熱循環儀2的協定執行裝置埠35中，蓋合後按下啟動鍵14，熱循環儀2即可開始執行聚合酶鏈鎖反應。

另外，可以選擇的，協定執行裝置38中的協定內容亦可規範因應上鎖感測件36感應蓋體16的設定，舉例但不受限的，例如當上鎖感測件36感應到蓋體16被開啟的情況時中斷或繼續進行執行中的熱循環的設定。

續參考圖2，本發明的熱循環儀2的優點之一在於，使用者只須將載有協定設定的協定執行裝置38插入協定執行裝置埠35並按下主體10上的啟動鍵14，即可利用熱循環儀2進行並完成聚合酶鏈鎖反應等的熱循環反應，使用者可不具備設定技巧或甚至不具備熱循環反應的相關知識。對應各種試樣的協定設定可預先寫入協定執行裝置38以備，並且協定設定可先被確認好，減少習知使用者在熱循環儀2上設定時可能產生的錯誤輸入/設定/選擇。又，由於本發明的熱循環儀2設有協定執行裝置埠35可直接容置協定執行裝置38，故熱循環儀2可獨立操作，即使在沒有網路或電腦設備的環境中，也可以即時進行試樣的反應，不受到使用環境的限制。再者，備好的協定執行裝置38可減少進行熱循環反應過程的整體時間，縮短取得反應結果和產品的時間。

其次，本發明的協定執行裝置38，可利用可抹可規劃式唯讀記憶體(Erasable Programmable Read Only Memory, EPROM)、快閃記憶體(flash memory)或無線射頻識別技術(Radio Frequency Identification, RFID)標籤等等來實現，事先透過匹配的寫入裝置。因應如聚合酶鏈鎖反應所需的熱循環反應條件的不同，本發明可將熱循環反應所需設定的溫度和時間以及相關的參數以協定的方式事先寫入可抹可規劃式唯讀記憶體等適當的儲存裝置中，使用者只需要將對應不同聚合酶鏈鎖反應的協定執行裝置38置入本發明的熱循環儀2中，即可進行聚合酶鏈鎖反應。相較於習知須利用儀器上的控制介面或儀器所連接的電腦介面來設定熱循環反應條件，本發明提供分工的方式，讓專業人士事先設計/輸入熱循環反應條件的設定，操作儀器者只須將匹配聚合酶鏈鎖反應的本發明協定執行裝置38置入熱循環儀2中按下啟動鍵即可，亦可確保反應條件的準確性。

綜上，本發明提供一種熱循環儀，其應用於聚合酶鏈反應的領域時，其簡單且方便攜帶，只須將載有協定設定的協定執行裝置交給一般常識的操作者即可利用本發明進行反應，有利於一般的使用者即時進行聚合酶鏈反應，預設好的協定內容可降低錯誤設定的發生機率。

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。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

2‧‧‧熱循環儀

10‧‧‧主體

11‧‧‧腔體

12‧‧‧主屏幕

14‧‧‧啟動鍵

16‧‧‧蓋體

31‧‧‧試樣區

32‧‧‧試管

34‧‧‧第二開關件

35‧‧‧協定執行裝置埠

36‧‧‧上鎖感測件

38‧‧‧協定執行裝置

61‧‧‧第一面

62‧‧‧按鍵

64‧‧‧加熱件

66‧‧‧溫度警示

68‧‧‧突出件

69‧‧‧第一開關件

圖1為本發明之一熱循環儀實施例的前視立體示意圖。

圖2為本發明之一熱循環儀實施例的另一前視立體示意圖。

Claims (7)

1. 一種熱循環儀，包括：一主體，其包括一腔體以及提供容置複數個試管的一試樣區於該腔體中；一蓋體，該蓋體與該主體相蓋合以將該腔體密閉於該蓋體和該主體之中，該蓋體包括一加熱件，以及當該蓋體和該主體相蓋合且該試樣區放置該些試管時，該加熱件位於該試樣區上方以加熱該試樣區，並且於該些試管上方對該些試管施壓；一啟動鍵設置於該主體上；以及一協定執行裝置埠設置於該腔體中，其用以容置一協定執行裝置，其中，熱循環儀為一種聚合酶鏈鎖反應儀，當該協定執行裝置被插入該協定執行裝置埠並按下該啟動鍵，該主體依據容置於該協定執行裝置埠中的該協定執行裝置所儲存的一協定內容對該些試管執行一熱循環過程。
2. 如請求項1所述的熱循環儀，其中，該蓋體包括一上鎖感測件以感應該蓋體和該主體是否相互蓋合或上鎖。
3. 如請求項2所述的熱循環儀，其中，該協定內容包括一因應該上鎖感測件的一感測結果，中斷或停止該熱循環過程的設定。
4. 如請求項3所述的熱循環儀，其中，該協定內容更包括完成一聚合酶鏈鎖反應所需的複數個溫度和時間的設定。
5. 如請求項4所述的熱循環儀，其中，該協定執行裝置包括一可抹可規劃式唯讀記憶體、快閃記憶體或無線射頻識別技術(RFID)標籤儲存該協定內容。
6. 如請求項1所述的熱循環儀，其中，該主體更包括一主屏幕設置於該主體上，該主屏幕用以顯示該協定內容。
7. 如請求項1所述的熱循環儀，其中，該啟動鍵還用以中斷或停止該熱循環過程。