TWI780527B - 離心式反應裝置及離心式反應方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種離心式反應裝置，包括：一離心盤，其包含一離心軸及至少一離心座，且離心座以離心軸為中心環狀排列； 至少一磁塊，其設置於該離心座的至少一側；其中該離心座供反應管可拆卸式地設置，而反應管供磁珠容納；其中該磁珠受到該磁塊的磁力與離心力之總和的受力而在反應管中移動。藉此，反應混合物得以更短時間、更充分地混合而有利於反應進行，且透過磁珠吸附產物、離心力開啟反應管閥門排除廢液而減少反應管耗材消耗。

Description

離心式反應裝置及離心式反應方法

本案係關於一種實驗用之反應裝置及反應方法，特別是關於一種透過離心力搭配磁力而一鍵式完成分子生物檢測之離心式反應裝置及離心式反應方法。

隨著生物技術領域之發展，透過生化及分子生物方法進行檢測的需求日漸增加。目前市面上利用磁珠來萃取核酸的裝置分為兩類型。 1. 磁棒：利用磁棒外加磁棒套筒，在反應槽內來回上下轉動，使反應液混合。移動反應液時磁珠連同磁棒套筒須一併移出，再移入到不同反應槽內進行後續反應。由於磁珠與磁棒套筒會依序在反應槽內移入、移出，而拉長作業時間且有汙染的風險。此外，反應過程中所使用的磁棒套筒及多個反應槽作為耗材替換，故會提高成本。 2.磁塊：利用磁塊在外，磁珠置入於微量吸管中，反應時利用微量吸管上下來回吸取溶液混合。移動反應液時須利用在外磁塊先讓將磁珠吸附在微量吸管中，再移動到不同反應槽反應。由於磁珠與微量吸管會依序在反應槽內移入、移出，而拉長作業時間且不適合大量操作。此外，反應過程中所使用的特殊微量吸管及多個反應槽作為耗材替換，故會提高成本。

本領域針對大量樣本或檢體要求更快、更有效、更節省成本的萃取或分析裝置。但目前市售產品尚無法一鍵式即完成所有分子生物反應且耗時，並仍會丟棄大量耗材。

有鑒於上述先前技術的問題，本發明的一目的就是在提供一種離心式反應裝置。透過磁塊的設計，使反應管中的磁珠在離心過程中除了離心力以外還受到該磁塊的磁力。當磁珠受到磁塊的磁力與離心力之總和的受力，會使磁珠在反應管中移動。藉由磁珠的移動來帶動反應管中的反應混合物往不同方向移動而充分混合。又可透過反應管的設計以離心力控制單向閥開啟，搭配磁珠吸附產物，以排除廢液，即可於同一反應微管中進行萃取、反應、洗滌及/或偵測訊號而減少反應管的數量上的需求。

根據本發明之一目的，本發明之一實施例提供一種離心式反應裝置，包括： 一離心盤，其包含一離心軸及至少一離心座，且離心座以離心軸為中心環狀排列； 至少一磁塊，其設置於該離心座的至少一側； 其中該離心座供反應管可拆卸式地設置，而反應管供磁珠容納； 其中該磁珠受到該磁塊的磁力與離心力之總和的受力而在反應管中移動。

較佳地，該磁塊可不與離心盤連結而不連動。

較佳地，該磁塊可為電磁鐵、磁鐵或其組合。

較佳地，該磁塊可與離心盤連結而連動。

較佳地，該磁塊中可設置電磁鐵。

較佳地，該磁塊與離心座的距離可為0~300毫米。

較佳地，離心力可為1 ～ 80,000 g。

較佳地，該磁塊的磁力可為1~15000高斯（Gauss）。

較佳地，該反應管可包含至少一反應區及至少一單向閥。

較佳地，可透過電控或磁控控制該反應管的該單向閥開閉。

較佳地，該磁珠上可塗佈包括一抗體、一適體、一胜肽或一核酸之生物分子。

根據本發明之另一目的，本發明之一實施例提供一種離心式反應方法，包括： 加入一檢體及/或一試劑至離心式反應裝置中該反應管的至少一反應區，以形成一反應混合物； 加入一磁珠至該反應區； 以第一離心力離心該反應管以進行第一反應，其中磁珠受到該磁塊的磁力與離心力之總和的受力而在反應管中移動； 以第二離心力離心該反應管使第一單向閥開啟，以排除該第一反應的廢液，其中該第二離心力大於第一離心力。

較佳地，方法可更包含加入洗滌緩衝液以除去雜質。

較佳地，方法可更包含自該磁珠回收產物。

較佳地，該磁珠上可塗佈包括一抗體、一適體、一胜肽或一核酸之生物分子。

較佳地，該磁珠上可塗佈二氧化矽。

較佳地，該產物可為去氧核糖核酸（DNA）或核糖核酸（RNA）。

較佳地，該反應區可進行一聚合酶連鎖反應。

較佳地，該反應區可進行一核酸雜交反應。

本發明的上述以及其它目的、特徵與優點，在參照以下的詳細說明與較佳實施例和隨文檢附的圖式後，將變得明顯。

以下係參照相關圖式以詳細描述實施例。然而，該些實施例可用不同型態來實現，但這並非實施或運用本案所請發明之具體實施例的唯一形式，故不應理解成對上述實施例之限制。實施方式中涵蓋了多個具體實施例的特徵以及用以建構與操作這些具體實施例的方法步驟與其順序。然而，亦可利用其他具體實施例來達成相同或均等的功能與步驟順序。相反的，提供該些實施例係讓本說明書可徹底且完整揭露，以充分地向本發明所屬技術領域中具有通常知識者完全表達本發明之精神。圖式中相似的元件符號係指相似的元件。在以下的敘述中，將不會詳細描述習知的功能或結構，以不贅述實施例中不必要的細節。

除非另有定義，本文所用之所有技術用詞與術語均與本發明所屬技術領域中具有通常知識者所通常理解的意義相同。在發生衝突的情況下，以包括定義在內之本說明書為準。

在不和上下文衝突的情形下，本說明書所用的單數名詞涵蓋該名詞的複數型；而所用的複數名詞時亦涵蓋該名詞的單數型。此外，在本說明書與申請專利範圍中，「至少一」與「一或更多」等表述方式的意義相同，兩者都代表包含了一、二、三或更多。

連接詞「主要由…組成」（consisting essentially of）係用於界定一組成物、方法或裝置，其包括明文所述者以外之物料、步驟、特徵、組分或元件，其限制條件是這些額外之物料、步驟、特徵、組分或元件不會顯著影響所主張發明之基本與新穎特徵。用語「主要由……組成」（consisting essentially of）居於「包含」（comprising）與「由……組成」（consisting of）之間的中間地帶。

雖然用以界定本發明較廣範圍的數值範圍與參數皆是約略的數值，此處已盡可能精確地呈現具體實施例中的相關數值。然而，任何數值本質上不可避免地含有因個別測試方法所致的標準偏差。在此處，「約」通常係指實際數值在一特定數值或範圍的正負10%、5%、1%或0.5%之內。或者是，「約」一詞代表實際數值落在平均值的可接受標準誤差之內，視本發明所屬技術領域中具有通常知識者的考量而定。除了實施例之外，或除非另有明確的說明，當可理解本文中所用的所有範圍、數量、數值與百分比（例如用以描述材料用量、時間長短、溫度、操作條件、數量比例及其他相似者）均經過「約」的修飾。因此，除非另有相反的說明，本說明書與申請專利範圍所揭示的數值參數皆為約略的數值，且可視需求而更動。至少應將這些數值參數理解為所指出的有效位數與套用一般進位法所得到的數值。在此處，將數值範圍表示成由一端點至另一段點或介於二端點之間；除非另有說明，此處所述的數值範圍皆包含端點。

在一實施例中，提供一種離心式反應裝置，其包括：離心盤以及至少一磁塊。離心盤包含一離心軸及至少一離心座。在較佳的實施例中，離心軸設置於離心盤的中央。當動力傳送至離心軸以帶動離心盤旋轉時，得以保持離心盤平穩而不會偏移。在實施例中，離心座以離心軸為中心環狀排列，並隨著離心盤轉動而移動。

在一實施例中，磁塊設置於該離心座的至少一側。在一實施例中，磁塊設置於離心座的內側、外側、上側、下側、旁側或其組合。在一具體實施例中，內側、外側、旁側磁塊設置於通過反應管中心的水平面，而上側、下側磁塊則設置於該反應管水平面之上與之下。

在一實施例中，離心式反應裝置的離心座供反應管可拆卸式地設置，而反應管供磁珠容納。在一實施例中，該磁珠受到該磁塊的磁力與離心力之總和的受力而在反應管中移動。換言之，磁珠的移動方向與速度，取決於磁珠所受磁力與離心力之總和的受力。本揭露所定義之「磁塊對磁珠的磁力方向」係指磁珠受磁塊的磁場所受力的方向。本揭露所定義之「磁塊對磁珠的磁力大小」係指磁珠受磁塊的磁場所受力的大小。在一較佳的實施例中，磁塊對磁珠的磁力方向或大小會變換。

在一實施例中，反應管設置於離心座，並與離心座連動。在一較佳的實施例中，離心座供反應管可拆卸式地設置。反應管由人工或機械添加檢體或試劑，再安裝至離心座上以進行離心。反應完成後停止離心，可選擇不拆下反應管直接檢測或收集產物，或由人工或機械將反應管由離心座拆下來檢測或收集產物。在一可行的實施例中，反應管具有進料口與出料口，分別與進料管和出料管連結。檢體或試劑經由進料管、通過進料口而添加至反應管中。廢液或產物則通過出料口、經由出料管排出反應管。此態樣中，反應管不必要從離心座上拆卸。在一實施例中，反應管供磁珠容納，磁珠於反應管中隨離心力與磁力的受力所移動。

在不影響磁珠移動、反應進行與離心裝置搭配之下，對於反應管的材質、形狀或容量不特別限定。在一實施例中，反應管的材質為塑膠、玻璃或鋼。作為反應管材料的塑膠舉例如聚乙烯(PE) 、聚碳酸酯(PC)或聚丙烯(PP)，較佳為聚丙烯。在一較佳的實施例中，為方便檢測或監測反應管中的反應中間物或最終產物，反應管為透光且透明度高的材質，更佳為接近透明的材質。在一實施例中，反應管的容量為500mL、250mL、50mL、15mL、2mL、1.5mL、0.65mL、0.2mL。在一實施例中，反應管的形狀因應實驗需求而針對底部有不同設計，例如錐形離心管、平底離心管或圓底離心管。

在一實施例中，磁塊可不與離心盤連結而不與離心盤連動。亦即，磁塊與離心盤是互不相連結的構件，磁塊不會隨著離心盤轉動而移動。該磁塊設置於該離心座的內側、外側、上側、下側或其組合。在此實施例中，磁塊不設置在離心座旁側，以避免阻礙離心座轉動。在一實施例中，該磁塊為電磁鐵、磁鐵或其組合。磁鐵或電磁鐵的種類及形狀並無特別限定，要求有充足磁力吸引磁珠。在一實施例中，當反應管轉動至不同方位上，磁鐵在該不同方位上設置的位置不全數相同。例如，若以通過反應管中心的水平面作為基準，若磁鐵設置在水平面上，而該磁鐵的磁力就會與該水平面有一夾角，使磁珠往水平面上方偏移。反之，若磁鐵設置在水平面下，而該磁鐵的磁力就會與該水平面有一夾角，使磁珠往水平面下方偏移。藉由在離心盤不同方位上設置的磁鐵水平或垂直位置不相同，就會使磁珠在反應管中上下左右移動。換句話說，透過磁塊放置的位置，來調整磁鐵對磁珠的磁力，進而控制磁珠的移動模式。在一實施例中，採用電磁鐵則是以開啟與否來控制磁力。亦即，電磁鐵是透過電流通過與否及大小來決定磁力有無、強弱與方向。電磁鐵對磁珠的移動模式的控制同磁鐵的說明。

在一實施例中，磁塊可與離心盤連結而與離心盤連動。亦即，磁塊與離心盤是相互連結的構件，磁塊會隨著離心盤轉動而移動。該磁塊設置於該離心座的內側、外側、上側、下側、旁側或其組合。磁塊可設置在離心座旁側，而不會阻礙離心座轉動。在一實施例中，該磁塊為電磁鐵。電磁鐵設置原理與作用如上所述。

在一實施例中，磁塊與離心座相隔的距離為0~300毫米，較佳為0~20毫米，更佳為0~3毫米。若磁塊與離心座相隔的距離過大，則磁力不充分吸引磁珠，磁珠的移動範圍受限。在磁塊與離心盤不連結而不與離心盤連動的態樣中，由於磁塊與離心盤的移動模式不一致，為避免構件互相磨損的風險，使磁塊與離心座相隔的距離較佳為小於10毫米，更佳為小於5毫米。

離心式反應裝置的離心盤可採用現有市售的離心裝置。離心力大小並不特別限定，以需求選用適合的離心裝置並調整其離心力即可。在一實施例中，離心力為0 ～ 80,000 g，較佳為0～12000 g，更佳為0～6000 g。在一可行的態樣中，反應管採用現有市售的離心管，仍能達到使反應混合物充分混合的效果。在一較佳的實施例中，採用本揭露的反應管，就能透過離心力大小控制單向閥開關以自動排除廢液，且不需要以人力介入。

離心式反應裝置的磁珠可採用現有市售產品。在一可行的實施例中，於現有的離心裝置外加本揭露的磁塊。該磁塊可固定於離心裝置上但不與離心盤連動，或固定於離心盤上與離心盤連動。在一實施例中，磁塊的磁力為1~15000高斯（Gauss），較佳為1~12000高斯，更佳為1~8000高斯。在一可行的實施例中，磁塊的磁力大小為相同或不同。

在一實施例中，反應管包括：至少一反應區，供容納包括反應試劑、洗滌液及/或檢體之反應混合物；以及至少一單向閥，位於反應區之離心方向。當離心速度或離心力超過一閾值時單向閥打開，離心力使反應混合物往遠離軸心方向流動而離開反應區。當離心速度或離心力低於一閾值時單向閥關閉，避免反應混合物回流至原反應區。透過設置可選擇性地反覆開啟或關閉之單向閥，於反應進行中可複數次排除廢液。甚至，可將反應管區隔成複數個反應區，提供例如蛋白質、核酸等生物分子的反應物進行如純化、放大及分析等反應。

本申請案中，「單向閥」係指可在未離心時控制反應試劑、洗滌液及/或檢體留在一反應區中，並在離心時可使反應試劑、洗滌液及/或檢體單向通過所述「單向閥」至另一反應區而不回流的機構。

單向閥體之作動原理可以有多種方式，例如：機械式單向閥，其主要由不同彈性常數之彈簧與不同重量之圓珠所組成，材質可為金屬或非金屬。不同大小之離心力可對應不同彈性常數之閥體，讓反應微管中的不同閥體在不同大小的離心力下開啟或關閉。即配合離心力高低之運用，單向閥可控制反應混合物之滯留或排除。除此之外，單向閥也可由電控或磁控等方式，控制單向閥之開閉。

舉例而言，若單向閥係由壓縮彈簧控制其開閉，則在靜止、沒有離心或是離心力未達彈簧之壓縮應力的狀況下，壓縮彈簧為完全延伸，而使單向閥完全密閉。當離心力到達彈簧之壓縮應力時，隨著離心力逐步增加，壓縮彈簧則會因壓縮而逐步變短，進而使單向閥打開，使反應混合物可以離開旋轉軸心的方向移動通過單向閥。

所有反應過程中所產生之廢液，可採密閉收集或真空收集，視反應微管有無開口及廢液量而定。在一實施例中，廢液採密閉收集，即離心式反應微管可更包括廢液區，藉由單向閥與反應區分離，使在反應區進行反應後的反應混合物或是洗滌液，藉由離心可離開反應區至廢液區而不回流。

在一實施例中，磁珠上塗佈生物分子，供與反應混合物進行雜交或吸附。生物分子可包括抗體、適體、胜肽或核酸等。

反應區外側可鄰近一加熱模組，其可透過實質接觸加熱的方式升高反應區的溫度。較佳地，加熱模組可為U字型或O字形，以有效環繞反應區，進而提高對反應區111之加熱速度。若反應管中區隔有多個反應區，亦可同時設置加熱模組於各個反應區的至少一側，以獨立地控制各個反應區的反應溫度。在一可行的實施例中，離心裝置設置有內側磁座，但原外側磁座的設置位置上不設置外側磁座，而改為設置加熱模組。

在一實施例中，離心式反應裝置可更包括溫度控制模組，用於控制離心式反應微管之反應溫度，包括透過加熱塊、液體（如，熱水）、氣體（如，熱空氣）、遠紅外線等。較佳地，加熱塊及液體加熱係以U字型或O字型方式圍繞離心式反應微管，以增加溫度控制之效率。

在一實施例中，離心式反應裝置可更包括訊號偵測模組，用於偵測離心式反應微管之反應訊號。例如，訊號偵測模組可為螢光、冷光或可見光照相感測系統。在離心式反應微管之反應區中的反應完成後，可於反應區中添加標記螢光、冷光或顏色訊號之生物分子（如抗體、適體、胜肽或核酸等），以透過偵測該訊號而定性或定量反應產物。

在一實施例中，磁珠有不同的受力模式，其包含磁珠所受的力僅來自磁力、僅來自離心力或來自磁力與離心力兩者。具體態樣舉例如下： ž   離心盤不轉動、磁塊對磁珠具有磁力，磁珠的受力僅來自於磁力； ž   離心盤轉動、磁塊對磁珠的磁力近乎於零或得忽略，磁珠的受力僅來自於離心力； ž   離心盤轉動、磁塊對磁珠具有磁力，磁珠的受力來自於磁力與離心力兩者。 在一實施例中，磁珠的受力模式隨時間點不同而變化。在一實施例中，離心盤得相對於磁塊以上移或下移，在轉動方式以外改變其與磁塊的相對位置。在一實施例中，首先離心盤不轉動，以磁塊轉動、磁塊上移或下移或離心盤上移或下移來帶動磁珠以混合反應液，接著離心盤轉動以離心力開啟單向閥排除廢液。

在又一實施例中，本揭露提供一種離心反應方法，包括：加入一檢體、一反應試劑至離心式反應裝置中該反應管的至少一反應區，以形成一反應混合物。在一較佳的實施例中，檢體包含新鮮或冷凍之全血、血清、血漿、骨髓、臍帶血、細胞、尿液、人體大體、組織、細胞培養。在一的實施例中，反應試劑為裂解緩衝液（lysis buffer）、結合緩衝液（binding buffer）、洗滌緩衝液（wash buffer）、洗脫緩衝液（elution buffer）。

離心反應方法可更包括：加入磁珠至反應區；以第一離心力離心反應管以進行第一反應，其中磁珠受到磁塊的磁力與離心力之總和的受力而在反應管中移動。在一較佳的實施例中，第一反應係裂解緩衝液使細胞或組織中的核酸裸露。在一較佳的實施例中，反應方法可更包含加入結合緩衝液以促使核酸與磁珠結合。在一較佳的實施例中，反應方法可更包含加入洗滌緩衝液以清洗核酸磁珠結合物並去除鹽類及雜質。磁力對離心座的方向變換使磁珠於反應管中移動，而有助於充分混合，且能減少混合所需時間。

離心反應方法可更包括：以第二離心力離心該反應管使單向閥開啟，以排除第一反應的廢液。藉由反應管設計有凹槽，使磁珠落入凹槽中，不會與廢液一同經開啟的單向閥排出反應管。在一可行的實施例中，該第二離心力大於第一離心力。

離心反應方法可更包括：自該磁珠回收產物。在一較佳的實施例中，反應方法又包含加入洗滌緩衝液以將產物從磁珠上洗提出來。在一實施例中，自該磁珠回收產物。在一實施例中，與產物脫離的磁珠不自反應管中取出，而是以磁塊吸附磁珠來使磁珠集中於反應管中的特定區域。在一較佳的實施例中，以離心式反應裝置中之分光光度計偵測產物的濃度。

離心反應方法中所使用的磁珠，依實驗需求塗佈包括一抗體、一適體、一胜肽或一核酸之生物分子。在一較佳的實施例中，磁珠上塗佈二氧化矽。在一可行的實施例中，離心反應方法中所得產物為去氧核糖核酸（DNA）或核糖核酸（RNA）。在一可行的實施例中，該反應區係進行一聚合酶連鎖反應或一核酸雜交反應。

離心式反應裝置之具體實施例

如圖1所示，在第1實施例中，離心式反應裝置1包括一個離心盤11及一個磁塊12。離心盤11包含離心軸111與離心座112。離心軸111位於離心盤11的盤面中央。當離心時以離心軸111為旋轉的軸心帶動盤面旋轉。離心座112位於離心盤上，以離心軸111為中心，圍繞離心軸111而環狀、對稱排列。磁塊12設置於離心座112的至少一側。磁塊12設置於靠近離心軸的內側者為內側磁塊121、設置於遠離離心軸的外側者為外側磁塊122。在第1實施例中，磁塊12不與離心盤11連動。亦即，離心時當離心盤11轉動，磁塊12則不會一併移動。離心式反應裝置1可設置一個反應管13及至少一個磁珠14。更佳地，反應管13可拆卸式地設置於該離心座112。離心時當離心盤11轉動，設置於該離心座112上的反應管13會一併移動。至少一個磁珠14設置於該反應管中。離心時當反應管13隨著離心盤11轉動，設置於反應管13中的磁珠會一併移動。

圖2是圖1中虛線處的剖面圖。如圖2所示，在第1實施例中，磁塊12還包括上側磁塊123與下側磁塊124。磁塊12設置於離心座112水平面的上側者為上側磁塊123、設置於離心座112水平面下側者為下側磁塊124。在第1實施例中，磁塊12不與離心盤11連動。亦即，離心時當離心盤11轉動，上側磁塊123與下側磁塊124則不會與離心盤11一併轉動。

如圖3所示，在第2實施例中，離心式反應裝置1所包括的磁塊12不僅限設置於離心盤11上、下、內、外側。為更精準地、細膩地操控磁珠14在反應管13中的移動模式，可依需求以離心座112為中心，在離心座112的各不同方向上設置磁塊12。在一可行的實施例中，離心座112與軸心連線所形成的切面上，以離心座為中心的每60度設置一磁塊，共設置有6個磁塊。

如圖4所示，在第3實施例中，離心式反應裝置1包括一個離心盤11及一個磁塊12。離心盤11包含離心軸111與離心座112。離心軸111位於離心盤11的盤面中央。當離心時以離心軸111為旋轉的軸心帶動盤面旋轉。離心座112位於離心盤11上，以離心軸111為中心，圍繞離心軸111而環狀排列。磁塊12設置於離心座112的至少一側。磁塊12設置於離心座112中靠近離心軸的內側者為內側磁塊121、設置於離心座112中遠離離心軸的外側者為外側磁塊122、設置於離心座112中旁側者為旁側磁塊125。在第4實施例中，磁塊12與離心盤11連動。亦即，離心時當離心盤11轉動，磁塊12會一併移動。離心式反應裝置1可設置一個反應管13及至少一個磁珠14。反應管13可拆卸式地設置於該離心座112。離心時當離心盤11轉動，設置於該離心座112上的反應管13會一併移動。至少一個磁珠14設置於該反應管中。離心時當反應管13隨著離心盤11轉動，設置於反應管13中的磁珠會一併移動。

圖5是圖4中虛線處的剖面圖。如圖5所示，在第3實施例中，磁塊12還包括上側磁塊123與下側磁塊124。磁塊12設置於離心座112水平面的上側者為上側磁塊123、設置於離心座112水平面的下側者為下側磁塊124。在第3實施例中，磁塊12與離心盤11連動。亦即，離心時當離心盤11轉動，上側磁塊123與下側磁塊124會一併移動。

如圖6所示，在第4實施例中，離心式反應裝置1所包括的磁塊12不僅限設置於離心座112上、下、內、外、旁側。為更精準地、細膩地操控磁珠14在反應管13中的移動模式，可依需求以離心座112為中心，在離心座112的各不同方向上設置磁塊12。在一可行的實施例中，離心座112與軸心的連線垂直的平面上，以離心座為中心的每60度設置一磁塊，共設置有6個磁塊。

在第1實施例中，磁塊12可為磁鐵。在一可行實施例中，內磁塊121或外磁塊122各以橫排8排、直列3列的方式設置，並以逆時鐘編號第幾排第幾列（幾-幾）。在一具體實施例中，外磁塊第1排第1列（1-1）、第3排第3列（3-3）、第5排第1列（5-1）、第7排第3列（7-3）及該內磁塊第2排第2列（2-2）、第4排第2列（4-2）、第6排第2列（6-2）、第8排第2列（8-2）設置磁鐵，其他磁塊則不設置磁鐵。。反應管13隨著離心座逆時鐘轉動的過程中，設置於反應管13中的磁珠14也跟著移動。隨著反應管13轉動至不同方位，磁珠14會被不同方位上的內、外磁塊中的磁鐵吸引。更具體來說，當離心座112逆時鐘轉動，磁珠14首先會經過外磁塊第1排第1列（1-1）的磁鐵。例如，（1-1）磁鐵所產生的磁力相較於水平面的夾角為正30度，使磁珠向外、向上偏移。接著，磁珠14經過內磁塊第2排第2列（2-2）的磁鐵。（2-2）磁鐵所產生的磁力平行於水平面，故其與水平面的夾角為0度，使磁珠向內、向下偏移趨近水平面。再來，磁珠14經過外磁塊第3排第3列（3-3）的磁鐵。（3-3）磁鐵所產生的磁力相較於水平面的夾角為負30度，使磁珠向外、向下偏移。以此類推，磁珠隨著經過的磁鐵而往上、下、內、外地移動。當反應管轉動一周並回到原始位置時，磁珠14於內、外側間的往返數為4次、於上、下側間的往返數為2次。上述態樣的具體磁塊設置磁鐵的模式顯示如圖7與圖8。

在另一可行實施例中，以橫排6排、直列3列的方式設置，並以逆時針編號第幾排第幾列（幾-幾）。在一具體實施例中，該外磁塊第1排第3列（1-3）、第3排第2列（3-2）、第5排第1列（5-1）、及該內磁塊第2排第3列（2-3）、第4排第2列（4-2）、第6排第1列（6-1）設置磁鐵，其他磁塊則不設置磁鐵。反應管13隨著離心座逆時鐘轉動的過程中，設置於反應管13中的磁珠14也跟著移動。隨著反應管13轉動至不同方位，磁珠14會被不同方位上的內、外磁塊中的磁鐵吸引。更具體來說，當離心座112逆時鐘轉動，磁珠14首先會經過外磁塊第1排第3列（1-3）的磁鐵。例如，（1-3）磁鐵所產生的磁力相較於水平面的夾角為負30度，使磁珠向外、向下偏移。接著，磁珠14經過內磁塊第2排第3列（2-3）的磁鐵。（2-3）磁鐵所產生的磁力相較於水平面的夾角為負30度，使磁珠向內偏移、但維持位於反應管中下方位置。再來，磁珠14經過外磁塊第3排第2列（3-2）的磁鐵。（3-2）磁鐵所產生的磁力平行於水平面，故其與水平面的夾角為0度，使磁珠向外、向上偏移趨近水平面。。以此類推，磁珠隨著經過的磁鐵而往上、下、內、外地移動。當反應管轉動一周並回到原始位置時，磁珠14於內、外側間的往返數為3次、於上、下側間的往返數為1次。磁塊在橫排、直列的設置方式如上所述，惟本發明所屬技術領域中具有通常知識者能依使用需求調整磁塊的配置方式，包括調整橫排、直列的數目及排放的位置，不以上述配置為限。

在第3或第4實施例中，由於磁塊與反應管連動，因此較佳設置電磁鐵於磁塊12。藉此調控電磁鐵的磁力有無，使磁力方向隨著離心座轉動至不同方位而變換。

離心式反應方法之具體實施例1)  自檢體槽（如1.5 mL離心管或96孔盤）取1-200 μL之待測檢體（如培養的細胞樣本）加入至反應管中； 2)  自試劑槽（如1.5 mL離心管）取1-200 μL之裂解緩衝液（lysis buffer）加入反應管； 3)  以低速（如0.05-10 g 之離心力）離心。檢體及裂解緩衝液混合於反應區，且單向閥關閉； 4)  自試劑槽（如1.5 mL離心管）取1-20μL的磁珠加入反應管； 5)  自試劑槽（如1.5 mL離心管）取1-200μL之結合緩衝液（binding buffer）加入反應管； 6)  以低速（如0.05-10 g 之離心力）離心，檢體釋出的核酸及磁珠藉由結合緩衝液混合於反應區，且單向閥關閉； 7)  以磁塊吸引磁珠落入反應管的凹槽中，再以高速（如100-500 g之離心力）離心，單向閥開啟，前述混合物中的雜質及緩衝液排出反應區； 8)  自試劑槽（如1.5 mL離心管）取1-200μL之洗滌緩衝液（wash buffer）加入反應管； 9)  以低速（如0.05-10 g 之離心力）離心。結合有核酸的磁珠與洗滌緩衝液混合於反應區，且單向閥關閉； 10)    以磁塊吸引磁珠落入反應管的凹槽中，再以高速（如100-500 g之離心力）離心，單向閥開啟，前述混合物中的雜質及緩衝液排出反應區； 11)    自試劑槽（如1.5 mL離心管）取1-200μL之洗脫緩衝液（elution buffer）加入反應管； 12)    以低速（如0.05-10 g 之離心力）離心，結合有核酸的磁珠與洗脫緩衝液混合於反應管的凹槽，且單向閥仍關閉； 13)    以磁塊吸引磁珠。磁珠於反應管中往離心軸方向聚集並固定位置。 14)    以離心式反應裝置中之分光光度計偵測核酸濃度。

如上所述，透過本案所述之離心式反應裝置及其離心式反應方法，可達成一鍵式完成分子生物反應之目的。藉由離心力與磁力之搭配，能夠帶動磁珠使反應混合物在更短時間內更充分地混合。利用離心力搭配反應管之應用，能夠將分子生物檢測機台微小化，既節能又省空間，可大幅縮短檢測時程。此外，反應過程中無須在不同機台間之轉移，進而達成了操作簡便快速、安全節能、準確又經濟實惠、避免污染等諸多目的。

以上所述僅為示例性，而非為限制性。任何未脫離本發明的精神與範疇，而對其進行的等效修改或變更，均應包含於申請專利範圍所界定的範圍中。

1:離心式反應裝置 11:離心盤 111:離心軸 112:離心座 12:磁塊 121:內磁塊 122:外磁塊 123:上磁塊 124:下磁塊 125:旁磁塊 13:反應管 14:磁珠

在以下的詳細描述中，為了解釋本發明，提供了許多具體細節，以便能徹底理解所揭露的實施方式。然而，顯而易見的是，一個或多個的實施方式可以在沒有所述具體細節的情況下實現。在其它情況中，為了簡化附圖，習知的結構和流程將以示意性的方式顯示。

圖1係根據本案第1實施例之離心式反應裝置的俯視圖。

圖2係根據本案第1實施例之離心式反應裝置的剖面圖。

圖3係根據本案第2實施例之離心式反應裝置的剖面圖。

圖4係根據本案第3實施例之離心式反應裝置的俯視圖。

圖5係根據本案第3實施例之離心式反應裝置的剖面圖。

圖6係根據本案第4實施例之離心式反應裝置的剖面圖。

圖7係根據本案第1實施例中之外磁塊設置磁鐵的模式的示意圖。其中A與A’相連，外磁塊的立體構造為筒狀。實心方塊顯示有設置磁鐵，空心方塊則顯示無設置磁鐵。箭頭表示磁珠移動的方向。

圖8係根據本案第1實施例之內、外磁塊設置磁鐵的模式的示意圖。其中外圈磁塊為外磁塊，內圈磁塊為內磁塊。實心方塊顯示有設置磁鐵，空心方塊則顯示無設置磁鐵。箭頭表示磁珠移動的方向。

1:離心式反應裝置

11:離心盤

111:離心軸

112:離心座

12:磁塊

121:內磁塊

122:外磁塊

13:反應管

14:磁珠

Claims (19)

1. 一種離心式反應裝置，包括： 一離心盤，其包含一離心軸及至少一離心座，且離心座以離心軸為中心環狀排列； 至少一磁塊，其設置於該離心座的至少一側； 其中該離心座供反應管可拆卸式地設置，而反應管供磁珠容納； 其中該磁珠受到該磁塊的磁力與離心力之總和的受力而在反應管中移動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之離心式反應裝置，其中該磁塊不與離心盤連結而不連動。
3. 如申請專利範圍第2項所述之離心式反應裝置，其中該磁塊為電磁鐵、磁鐵或其組合。
4. 如申請專利範圍第1項所述之離心式反應裝置，其中該磁塊與離心盤連結而連動。
5. 如申請專利範圍第4項所述之離心式反應裝置，其中該磁塊為電磁鐵。
6. 如申請專利範圍第1項所述之離心式反應裝置，其中該磁塊與離心盤的距離為0~300毫米。
7. 如申請專利範圍第1項所述之離心式反應裝置，其中離心力為1 ～ 80,000 g。
8. 如申請專利範圍第1項所述之離心式反應裝置，其中該磁塊的磁力為1~15000 高斯（Gauss）。
9. 如申請專利範圍第1項所述之離心式反應裝置，其中該反應管包含至少一反應區及至少一單向閥。
10. 如申請專利範圍第9項所述之離心式反應裝置，其中透過電控或磁控控制該反應管的該單向閥開閉。
11. 如申請專利範圍第1項所述之離心式反應裝置，其中該磁珠上塗佈包括一抗體、一適體、一胜肽或一核酸之生物分子。
12. 一種離心式反應方法，包括： 加入一檢體及/或一反應試劑至如申請專利範圍第1至11項所述之離心式反應裝置中該反應管的至少一反應區，以形成一反應混合物； 加入一磁珠至該反應區； 以第一離心力離心該反應管以進行第一反應，其中磁珠受到該磁塊的磁力與離心力之總和的受力而在反應管中移動； 以第二離心力離心該反應管使第一單向閥開啟，以排除第一反應的廢液，其中該第二離心力大於該第一離心力。
13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，更包含加入洗滌緩衝液以除去雜質。
14. 如申請專利範圍第12項所述之方法，更包含自該磁珠回收產物。
15. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該磁珠上塗佈包括一抗體、一適體、一胜肽或一核酸之生物分子。
16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該磁珠上塗佈二氧化矽。
17. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中該產物為去氧核糖核酸（DNA）或核糖核酸（RNA）。
18. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該反應區係進行一聚合酶連鎖反應。
19. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該反應區係進行一核酸雜交反應。

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