TWM612921U - 核酸檢測裝置 - Google Patents

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黃家彬
翁子庭
廖育萱
蔡群賢
李庭鵑
蔡群榮
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伊諾司生技股份有限公司
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    • B01L7/52—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

一種核酸檢測裝置，包含一底座、一上蓋、一容置部、一加熱部及一控制部。該底座包括一第一部分及一與該第一部分鄰接的第二部分，該第一部分具有一第一頂面及一第一內部空間，該第二部分具有一第二內部空間。該容置部設置於該第一部分的該第一內部空間，該容置部包括一基座以及複數個設置於該基座上的容置槽，該些容置槽分別具有一露出於該第一部分的該第一頂面的開口。該加熱部包括一設置於該容置部下方的第一加熱元件及一設置於該容置部上方的一第二加熱元件。該控制部設置於該第二內部空間，該控制部電性連接至該加熱部。

Description

核酸檢測裝置
本創作關於一種核酸檢測裝置，尤指一種便攜式核酸檢測裝置。
聚合酶連鎖反應（Polymerase chain reaction, PCR）為一種在生物體外複製特定核酸片段的技術，可在短時間內大量擴增目標基因，廣泛應用在遺傳疾病和癌症的診斷，或是由細菌、病毒等引起的感染性疾病的臨床檢測。一般聚合酶連鎖反應係在三種反應溫度(95℃、50℃-65℃、72℃)的循環下使DNA進行變性(Denaturation)、接合(Annealing)和延伸(Extension)。若在檢體中含有待檢測的目標基因，經20至40個PCR循環後可產生大量複製的目標基因，再經過電泳分析、螢光標定等方式進行定量，進而回推目標基因在檢體中的多寡。
然而，為使聚合酶連鎖反應能順利進行，目前核酸檢測裝置需要設置精準的溫控系統和冷卻裝置以循環調控三種反應溫度，而該溫控系統和冷卻裝置具有複雜的電路結構和龐大體積；同時，核酸檢測裝置還須架設螢光檢測系統或影像處理系統等昂貴且複雜的裝置，進而導致核酸檢測裝置只能設置在特定的實驗機構中，各地區待檢測生物檢體須經過長距離和長時間的運送方能檢驗，造成整體檢測時程過程且加重檢測負擔。因此，如何減小核酸檢測裝置的體積並簡化其複雜度，使其使用範圍更加普及為當前重要的課題。
本創作的目的在於解決習知核酸檢測裝置結構複雜且體積龐大的問題。
為達上述目的，本創作提供一種核酸檢測裝置，包含一底座、一上蓋、一容置部、一加熱部、以及一控制部。該底座包括一第一部分以及一與該第一部分鄰接的第二部分，該第一部分具有一第一頂面以及一第一內部空間，該第二部分具有一第二內部空間；該上蓋可操作地耦接至該底座；該容置部設置於該第一部分的該第一內部空間，該容置部包括一基座以及複數個設置於該基座上的容置槽，該些容置槽分別具有一露出於該第一部分的該第一頂面的開口；該加熱部包括一設置於該容置部下方的第一加熱元件以及一設置於該容置部上方的一第二加熱元件；該控制部設置於該第二部分的該第二內部空間，該控制部電性連接至該加熱部。
於一實施例中，該核酸檢測裝置還包括一顯示部以及一按鍵部，該顯示部及該按鍵部電性連接於該控制部，且設置於該第二部分的一第二頂面上。
於一實施例中，該第一加熱元件包括一貼覆於該容置部的一底面的第一加熱片。
於一實施例中，該第二加熱元件包括一連接於該上蓋的第二加熱片以及一貼覆於該第二加熱片的導熱元件。
於一實施例中，該上蓋包括一殼體以及至少一設置於該殼體下方的彈性元件，該彈性元件包括一連接至該殼體的一底面的第一端以及一連接至該第二加熱元件的第二端。
於一實施例中，該殼體具有一內部空間，該第二加熱元件包括一第二加熱片以及一導熱元件，該第二加熱片包括一固定於該內部空間的第一區段以及一穿出該殼體的該底面的一開口的第二區段，該第二區段貼覆於該導熱元件。
於一實施例中，該第二加熱片還包括一連接於該第一區段以及該第二區段之間的彎折段。
據此，本創作相對於習知的優點，為透過該容置部、該加熱部和該控制部的設置取代原本體積龐大的溫控系統和冷卻裝置，且本創作未設置額外的螢光檢測系統或影像處理系統，進而大幅縮小該核酸檢測裝置的整體體積並簡化其複雜度，滿足該核酸檢測裝置容易攜帶以利普及化之需求。
有關本創作的詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：
參閱『圖1』、『圖2』以及『圖3』，為根據本創作一實施例的立體組裝示意圖和立體分解示意圖，該核酸檢測裝置包括一底座10、一上蓋20、一容置部30、一加熱部40、一控制部50、一顯示部60以及一按鍵部70，該核酸檢測裝置用於容置並加熱複數個反應管80，該反應管80含有待檢驗檢體及反應試劑。該底座10包括一第一部分11、一第二部分12、一第三部分13以及一透光蓋14，該第一部分11及該第二部分12彼此鄰接，且蓋合於該第三部分13上，該透光蓋14設置於該第二部分12的頂面。在本實施例中，該第一部分11是供該些反應管80放置並加熱的區域，而該第二部分12則設置電路系統並供使用者進行操作的區域。本實施例中，該核酸檢測裝置進一步包括一開關90，該上蓋20可操作地耦接至該底座10上，在需要放入或取出該些反應管80時，使用者按壓該開關90而使該上蓋20受操作朝遠離該底座10的方向開啟，如『圖2』所示；在加熱過程中，該上蓋20則受操作朝該底座10的方向關閉並覆蓋在該底座10上以形成一密閉空間。
請進一步參閱『圖4』，為根據本創作一實施例的剖面示意圖。該底座10的該第一部分11具有一第一頂面111以及一第一內部空間112；該第二部分12具有一第二頂面121以及一第二內部空間122。該容置部30設置於該第一部分11的該第一內部空間112，且該容置部30包括一基座31、一凸台32和複數個容置槽33，該容置槽33設置在該基座31上且垂直地穿設於該凸台32，每一該容置槽33具有一開口331，該開口331露出於該第一部分11的該第一頂面111，且該第一頂面111具有對應於該開口331的複數個開孔111a，以容置該反應管80。本實施例中，該些容置槽33排列成一3X8之矩陣(即該些容置槽33的數量為24個)，而於其他實施例中，該些容置槽33亦可排列為其他圖案，且可根據不同的應用選擇其他數量。此外，該容置槽33的一內壁332可根據該反應管80的形狀來設計，本實施例中，該反應管80為一上寬下窄的漸縮管狀，而該容置槽33的該內壁332亦呈一上寬下窄的錐面，以和該反應管80的形狀相符合，如此一來，該反應管80的管壁能盡量地接觸該容置槽33的該內壁332。
該加熱部40設置在該容置部30周圍以對設置在該些容置槽33中的該些反應管80進行加熱。本實施例中，該加熱部40包括一第一加熱元件41和一第二加熱元件42，該第一加熱元件41設置在該容置部30下方，該第二加熱元件42設置在該容置部30上方，藉此，該第一加熱元件41和該第二加熱元件42分別從該容置部30的上下兩側對該些反應管80進行加熱。於一實施例中，該第一加熱元件41為一第一加熱片，該第一加熱片貼覆在該容置部30的一底面34上，該第二加熱元件42包括一第二加熱片421、一導熱元件422以及一電連接線423，該第二加熱片421透過該電連接線423電性連接至該控制部50，且該第二加熱片421的一端連接於該上蓋20，該導熱元件422的另一端貼覆於該第二加熱片421上。本實施例中，該第一加熱片和該第二加熱片421為可撓式的電阻式加熱片。該控制部50設置於該第二部分12的該第二內部空間122，該控制部50電性連接該加熱部40，以啟動或調控該第一加熱元件41和該第二加熱元件42的溫度。
參閱『圖4』，該上蓋20更進一步包括一殼體21和一彈性元件22。該殼體21具有一底面211和一內部空間212。該彈性元件22設置在該殼體21下方，該彈性元件22的一第一端221連接至該殼體21的該底面211，該彈性元件22的一第二端222則連接至該第二加熱元件42。藉由該彈性元件22的設置，當蓋上該殼體21時，該第二加熱元件42得根據該些反應管80的高度而抵頂於該些反應管80的上蓋，從而使該第二加熱元件42能接觸該些反應管80，以有效地加熱。因此不論使用何種規格之反應管，該第二加熱元件42的該導熱元件422都可以適當地貼覆於該些反應管80的上蓋以進行加熱。進一步，於一實施例中，該第二加熱片421包括一固定於該內部空間212的第一區段421a以及一穿出該殼體21的該底面211的一開口213的第二區段421b，其中，該該第二區段421b貼覆於該導熱元件422，且該第二加熱片421還包括一連接於該第一區段421a以及該第二區段421b，之間的彎折段421c，如本案『圖4』所示。
該顯示部60和該按鍵部70分別電性連接於該控制部50，該顯示部60設置於該第二部分12以及該第三部分13之間，且該顯示部60的一螢幕對應該透光蓋14，該按鍵部70設置於該第二部分12的該第二頂面121上。該顯示部60接收該控制部50的回饋資訊以顯示聚合酶連鎖反應的反應溫度和反應時間等訊息，而該按鍵部70供使用者按壓以調控該控制部50啟動或關閉該加熱部40。於一實施例中，該第二部分12的該第二頂面121為傾斜式的設計，方便使用者閱讀該顯示部60顯示的資訊及操作該按鍵部70。
本創作該核酸檢測裝置應用於環型等溫擴增技術(loop-mediated isothermal amplification, LAMP)上。詳細而言，LAMP是由具有高鏈置換(strand displacement)活性的DNA聚合酶所進行的自動循環鏈置換DNA擴增技術，因此其毋須透過變換溫度以進行變性、接合和延長等循環，而只需在55℃至65℃的恆溫下進行即可。據此，本創作該核酸檢測裝置無需額外設置具有複雜變壓器之溫控系統和冷卻裝置，可大幅減少該核酸檢測裝置的體積，而達便攜式的優點。另一方面，LAMP可直接從反應物的呈色變化推斷是否有目標基因的存在，例如，LAMP擴增反應的過程中會有白色的焦磷酸鎂(magnesium pyrophosphate)沉澱，當檢體中所含目標基因的濃度越高或反應時間增加，就會有愈多的白色沉澱，使用者可直接觀察反應物呈色而判斷檢體中是否有目標基因及濃度多寡。藉此，本創作省去設置螢光檢測系統或影像處理裝置，可更進一步縮小整體核酸檢測裝置的體積，進而達到輕巧、可攜帶之功效。
如上所述，本創作相對習知的優點至少包含：
1. 採用環型等溫擴增技術而毋須精準地反覆調控溫度，並透過該容置部、該加熱部和該控制部的設計取代原本體積龐大的溫控系統和冷卻裝置，令該核酸檢測裝置的體積最小化且方便攜帶。
2. 不含有昂貴及結構複雜的螢光檢測系統或影像處理裝置，進一步減小核酸檢測裝置的體積。
3. 僅具備24個(3X8)或更少的容置槽，相較習知具有96個或384個容置槽的核酸檢測裝置有較小的體積。
4.由於環型等溫擴增技術未改變反應溫度，因此可省去等待升溫和降溫的時間，使檢測時間大幅縮短。
5. 該核酸檢測裝置的操作面板呈傾斜式設計，方便使用者操作。
10:底座 11:第一部分 111:第一頂面 111a:開孔111a 112:第一內部空間 12:第二部分 121:第二頂面 122:第二內部空間 13:第三部分 14:透光蓋 20:上蓋 21:殼體 211:底面 212:內部空間 213:開口 22:彈性元件 221:第一端 222:第二端 30:容置部 31:基座 32:凸台 33:容置槽 331:開口 332:內壁 34:底面 40:加熱部 41:第一加熱元件 42:第二加熱元件 421:第二加熱片 421a:第一區段 421b:第二區段 421c:彎折段 422:導熱元件 423:電連接線 50:控制部 60:顯示部 70:按鍵部 80:反應管 90:開關
『圖1』為根據本創作一實施例的立體組裝示意圖； 『圖2』為根據本創作一實施例的立體組裝示意圖； 『圖3』為根據本創作一實施例的立體分解示意圖； 『圖4』為根據本創作一實施例的剖面示意圖。
10:底座
11:第一部分
12:第二部分
13:第三部分
14:透光蓋
20:上蓋
422:導熱元件
70:按鍵部
80:反應管
90:開關

Claims (7)

  1. 一種核酸檢測裝置，包括： 一底座，包括一第一部分以及一與該第一部分鄰接的第二部分，該第一部分具有一第一頂面以及一第一內部空間，該第二部分具有一第二內部空間； 一上蓋，可操作地耦接至該底座； 一容置部，設置於該第一部分的該第一內部空間，該容置部包括一基座以及複數個設置於該基座上的容置槽，該些容置槽分別具有一露出於該第一部分的該第一頂面的開口； 一加熱部，包括一設置於該容置部下方的第一加熱元件以及一設置於該容置部上方的一第二加熱元件；以及 一控制部，設置於該第二部分的該第二內部空間，該控制部電性連接至該加熱部。
  2. 如請求項1所述的核酸檢測裝置，其中還包括一顯示部以及一按鍵部，該顯示部及該按鍵部電性連接於該控制部，且設置於該第二部分的一第二頂面上。
  3. 如請求項1所述的核酸檢測裝置，其中該第一加熱元件包括一貼覆於該容置部的一底面的第一加熱片。
  4. 如請求項1所述的核酸檢測裝置，其中該第二加熱元件包括一連接於該上蓋的第二加熱片以及一貼覆於該第二加熱片的導熱元件。
  5. 如請求項1所述的核酸檢測裝置，其中該上蓋包括一殼體以及至少一設置於該殼體下方的彈性元件，該彈性元件包括一連接至該殼體的一底面的第一端以及一連接至該第二加熱元件的第二端。
  6. 如請求項5所述的核酸檢測裝置，其中該殼體具有一內部空間，該第二加熱元件包括一第二加熱片以及一導熱元件，該第二加熱片包括一固定於該內部空間的第一區段以及一穿出該殼體的該底面的一開口的第二區段，該第二區段貼覆於該導熱元件。
  7. 如請求項6所述的核酸檢測裝置，其中該第二加熱片還包括一連接於該第一區段以及該第二區段之間的彎折段。
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