TWI591182B - 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，特別是有關於一種核酸萃取裝置。

由於科技的進步以及交通工具的便利性，傳染性疾病的傳播速率也隨之增加。如SARS、禽流感、登革熱等疾病已成為全世界所需面對的挑戰。目前檢測疾病常使用的快篩檢驗(Rapid diagnostic test)雖然能在30分鐘內進行初步篩檢，但其準確度不高。若採以分子檢測(Molecular diagnosis)方式，雖能夠提供高準確度的檢測結果，因其仍具有檢測機台昂貴以及員操作程序複雜等缺點。

本發明之一實施例提供一種核酸萃取裝置，包括一上模組、一下模組以及一核酸抓取材料。前述下模組具有一樣本儲存槽、一洗脫劑儲存槽、以及一核酸抓取槽，其中樣本儲存槽儲存一樣本，洗脫劑儲存槽儲存一洗脫劑。前述核酸抓取材料設置於核酸抓取槽內，前述上模組具有連通樣本儲存槽之一樣本通道、連通洗脫劑儲存槽之一洗脫劑通道，且樣本通道與洗脫劑通道連接核酸抓取槽。前述樣本先經過樣本通道進入核酸抓取槽後，由核酸抓取材料吸附前述樣本中之一核酸成分，接著洗脫劑再經過洗脫劑通道進入核酸抓取槽，藉以將核 酸成分洗出核酸抓取槽。

於一實施例中，前述上模組更具有一環狀之導流部，凸出於上模組之一下表面且連接核酸抓取槽，其中樣本通道與洗脫劑通道分別連接樣本儲存槽以及洗脫劑儲存槽至導流部，且導流部之一內壁形成有複數個凹槽，分別對應於樣本通道與洗脫劑通道。

於一實施例中，前述凹槽具有一底面以及兩個側面，且底面之寬度大於前述側面之寬度。

於一實施例中，前述核酸萃取裝置更包括一具有撓性之墊片，設置於上、下模組之間且形成有一環狀之凸肋，其中凸肋圍繞導流部，且凸肋與導流部之間形成有一間隙。

於一實施例中，前述導流部相對於前述下表面之凸出高度較凸肋相對於前述下表面之高度更大。

於一實施例中，前述核酸萃取裝置更包括一中空構件，且前述中空構件形成有一管體，該核酸吸附材料設置於管體內，且前述管體依流體運動方向形成有一漸縮之入口以及一漸縮之出口。

於一實施例中，前述上模組包括一上部構件以及一上膜片，其中上膜片與上部構件貼合，且鄰接樣本通道以及洗脫劑通道。

於一實施例中，前述下模組包括一下部構件以及一下膜片，其中下膜片與下部構件貼合，以防止下部構件內之流體洩漏。

於一實施例中，前述下模組更具有一廢液收集 槽，且上模組更具有連通核酸抓取槽以及廢液收集槽之一廢液通道，一流體經過核酸抓取槽後沿著廢液通道進入廢液收集槽。

於一實施例中，前述下模組更具有一清洗劑儲存槽，且上模組更具有連通前述清洗劑儲存槽以及核酸抓取槽之一清洗劑通道，一清洗劑自清洗劑儲存槽經由清洗劑通道進入核酸抓取槽。

於一實施例中，前述上模組更具有一第一卡合部，且下模組更具有一第二卡合部，當上、下模組結合時，第一、第二卡合部相互卡合。

於一實施例中，前述下模組更具有一核酸收集通道，且上模組更具有連通核酸收集通道之一核酸收集部，其中含有核酸成分之洗脫劑經由核酸收集通道流至核酸收集部。

於一實施例中，前述核酸萃取裝置更包括一容器，以可拆卸的方式連接上模組，用以盛接核酸收集部中含有核酸成分之洗脫劑。

於一實施例中，前述核酸萃取裝置更包括複數個氣體通道，延伸經過上、下膜組，用以分別透過氣體驅動樣本儲存槽內的樣本以及洗脫劑儲存槽E’內的洗脫劑進入核酸抓取槽。

為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。

10‧‧‧上模組

11‧‧‧上部構件

112‧‧‧上表面

113‧‧‧下表面

12‧‧‧上膜片

20‧‧‧下模組

21‧‧‧下部構件

22‧‧‧下膜片

221‧‧‧底面

30‧‧‧中空構件

31‧‧‧管體

311‧‧‧入口

312‧‧‧出口

40‧‧‧墊片

41‧‧‧凸肋

50‧‧‧容器

60‧‧‧蓋板

100‧‧‧核酸萃取裝置

111‧‧‧第一卡合部

211‧‧‧第二卡合部

C1~C3‧‧‧清洗劑通道

C4‧‧‧樣本通道

C5‧‧‧洗脫劑通道

C6‧‧‧廢液通道

C1’~C5’、E、S、R1’、W1~W3‧‧‧通道

G‧‧‧間隙

H‧‧‧氣孔

H’‧‧‧通孔

W1’~W3’‧‧‧清洗劑儲存槽

S’‧‧‧樣本儲存槽

E’‧‧‧洗脫劑儲存槽

P’‧‧‧核酸抓取槽

R’‧‧‧廢液收集槽

A‧‧‧核酸收集部

A’‧‧‧核酸收集通道

P‧‧‧導流部

R1~R5‧‧‧凹槽

第1A圖表示本發明一實施例的核酸萃取裝置示意圖。

第1B圖表示第1A圖中的核酸萃取裝置爆炸圖。

第2A、2B圖表示本發明一實施例的上部構件示意圖。

第2C圖表示第1A圖中的導流部放大圖。

第3A圖表示本發明一實施例的下部構件示意圖。

第3B圖表示本發明一實施例的中空構件設置於下部構件的核酸抓取槽內之剖視圖。

第3C圖表示另一視角之下部構件示意圖。

第3D圖表示上部構件與下部構件內部流體通道的連接關係示意圖。

第4A圖表示上部構件與墊片結合時之示意圖。

第4B圖表示墊片上的環狀凸肋與導流部之間形成有間隙之示意圖。

茲配合圖式說明本發明之較佳實施例。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

首先請一併參閱第1A、1B圖，本發明一實施例之核酸萃取裝置100主要係用以萃取一有機樣本(例如血液、尿液、唾液等)中的核酸成分，其主要包括一上模組10、一下模組20、一中空構件30、一墊片40、至少一容器50以及一蓋板60。 如第1B圖所示，前述墊片40例如為一具撓性之矽膠片，組裝時係夾設於上、下模組10、20之間，以保持上、下模組10、20內部流體管路的氣密性，容器50則以可拆卸的方式設置於上模組10的底側。

在本實施例中，上模組10係由一上部構件11以及一上膜片12所組成，下模組20則係由一下部構件21以及一下膜片22所組成，其中上膜片12與上部構件11的上表面112貼合，且鄰接形成於上表面112的流體通道，以避免上部構件11內部流體自上表面112洩漏，下膜片22則是與下部構件21的底面221貼合，以防止下部構件21內部流體自底面221洩漏。如第1A圖所示，前述上部構件11具有一第一卡合部111(例如為卡槽)，且下部構件21具有一第二卡合部211(例如為卡勾)，當上、下模組10、20結合時，第一、第二卡合部111、211相互卡合。此外，蓋板60係覆蓋於上部構件11底側，且介於上部構件11和容器50之間。

本發明藉由將核酸萃取裝置100分成上、下模組10、20，在使用前可預先裝填核酸洗脫劑(nucleic acid elution)及清洗劑於下模組20的槽體內，使用時則僅需將樣本填入下模組20中的樣本儲存槽中，再將上、下模組10、20結合即可進行核酸萃取的作業，萃取後所得到的液體可經由上模組10的內部流道導入容器50中以進行核酸的增幅與檢測(amplification and detection)，藉此可達到方便安裝與使用簡單之優點。

接著請一併參閱2A~3D圖，在前述上部構件11的上表面112形成有許多通道，其中清洗劑通道C1~C3、樣本通道 C4、洗脫劑通道C5分別與下部構件21中的清洗劑儲存槽W1’~W3’、樣本儲存槽S’、洗脫劑儲存槽E’相連接，藉此可透過外部之空氣幫浦經由下膜片22之氣孔H注入氣體，並使氣體依序經過下部構件21底面221的各個通孔H’(第3C圖)以及上部構件11的通道W1~W3、S、E，進而可分別推動清洗劑儲存槽W1’~W3’內的清洗劑、樣本儲存槽S’內的液體樣本、以及洗脫劑儲存槽E’內的洗脫劑，使其依序沿著下部構件21的通道C1’~C5’和上部構件11的通道C1~C5而到達下部構件21內的核酸抓取槽P’中。換言之，複數個氣體通道係形成並延伸經過上、下模組10、20，用以分別透過氣體推動下部構件21內清洗劑、樣本及洗脫劑進入核酸抓取槽P’中，有關前述通道的連接關係簡化示意於第3D圖中。

如第2A~3D圖所示，下部構件21的通道C1’~C5’分別與上部構件11的通道C1~C5相通，當清洗劑儲存槽W1’~W3’、樣本儲存槽S’、洗脫劑儲存槽E’中的清洗劑、樣本及洗脫劑受到注入的驅動氣體壓迫時，該些液體可分別流經下部構件21的通道C1’~C5’並上升至上部構件11的通道C1~C5內，接著再經過位在上部構件11下表面113的導流部P而朝下方流入核酸抓取槽P’中。

由第3B圖中可以看出，前述中空構件30設置於下部構件21的核酸抓取槽P’內，其形成有一管體31，且在管體31內部設有核酸抓取材料(未圖示)，前述核酸抓取材料可包含二氧化矽珠(silica beads)、二氧化矽膜(silica membrane)幾丁聚醣圓珠(Chitosan Beads)或磁珠(magnetic beads)。其中，前述管 體31沿流體運動方向(由上而下)係依序形成有一漸縮之入口311以及一漸縮之出口312，當樣本流經核酸抓取構件30時，核酸成分可被吸附於管體31內的核酸抓取材料上，藉以達到萃取核酸之目的。應了解的是，於一實施例中亦可直接將核酸抓取材料設置於核酸抓取槽P’中，此時則可不必設置中空構件30。

舉例而言，使用時可先透過氣體幫浦驅動樣本儲存槽S’內的液體樣本，使其經過樣本通道C4進入核酸抓取槽P’，接著再以氣體幫浦驅動清洗劑儲存槽W1’~W3’的清洗劑，使其分別經過清洗劑通道C1~C3進入核酸抓取槽P’，藉以將樣本中不具有核酸的部分洗掉，其中清洗劑在流經核酸抓取槽P’後可通過下部構件21中的通道R1’(第3B、3C圖)而進到上部構件11的廢液通道C6，並經由廢液通道C6再朝下流入下部構件21的廢液收集槽R’。最後，可再以氣體幫浦驅動洗脫劑儲存槽E’中的洗脫劑，使其經過洗脫劑通道C5而進入核酸抓取槽P’，如此一來便可將吸附於核酸抓取材料上的核酸成分洗出，洗出後之含有核酸成分的洗脫劑可通過下部構件21中的核酸收集通道A’(第3B、3C圖)流至上部構件11的核酸收集部A，然後可再將核酸收集部A內具有核酸成分的液體滴入容器50中以執行增幅與檢測。

在第2B~2C圖中，前述上部構件11底側具有一環狀且中空之導流部P，凸出於上部構件11之一下表面113，且與清洗劑通道C1~C3、樣本通道C4、洗脫劑通道C5和核酸抓取槽P’相通，其中導流部P之內壁形成有複數個凹槽R1~R5(第2C圖)，分別對應於前述清洗劑通道C1~C3、樣本通道C4和洗脫劑通道 C5。如第2C圖所示，前述凹槽R1~R5皆具有一底面以及兩個側面，其中底面之寬度D大於該些側面之寬度d。本發明藉由在導流部P之內壁形成前述凹槽R1~R5，可有效地將流體導入核酸抓取槽P’內，以防止清洗劑通道C1~C3、樣本通道C4和洗脫劑通道C5之間的流體因為逆流或溢出到不同通道內而造成試劑間的汙染。

再請一併參閱第4A~4B圖，前述墊片40於組裝時係貼附於上部構件11之下表面113，其中墊片40形成有至少一環狀之凸肋41，前述凸肋41圍繞導流部P，且凸肋41與導流部P之間形成有一間隙G(如第4B圖所示)，藉此可防止流體進入導流部P後溢出到墊片40上，以確保流體能被完全導向核酸抓取槽P’內。在本實施例中，前述導流部P相對於下表面112之凸出高度較凸肋41相對於下表面112之高度更高，藉此使得墊片40能預留一可變形量，當上、下模組10、20組裝時可作用一壓力予墊片40並使其壓縮變形，以確保上、下模組10、20間能緊密接合。於一實施例中，亦可不需要設置墊片40，或可使用其他密封件使上、下模組10、20緊密接合。

綜上所述，本發明提供一種核酸萃取裝置，在上、下模組中的上、下部構件可形成均一之肉厚，藉此能透過CNC加工方式製作，且可同時具有高結構強度以及製造容易之優點。此外，本發明藉由將核酸萃取裝置分成上、下模組，在使用前可預先裝填核酸洗脫劑及清洗劑於下模組的槽體內，實際使用時則僅需將樣本填入下模組中的樣本儲存槽，再將上、下模組結合即可，如此一來不僅能達到方便安裝與使用簡單之優 點，且可作為兼具「體積小」、「準確性高」以及「即時診斷」等優點的醫療檢測平台，進而能實現「即時就地照護(Point of Care,POC)」與「體外診斷(In Vitro Diagnostics,IVD)」的目標。

雖然本發明已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項工藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，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。

10‧‧‧上模組

11‧‧‧上部構件

112‧‧‧上表面

12‧‧‧上膜片

20‧‧‧下模組

21‧‧‧下部構件

22‧‧‧下膜片

221‧‧‧底面

30‧‧‧中空構件

40‧‧‧墊片

50‧‧‧容器

60‧‧‧蓋板

100‧‧‧核酸萃取裝置

111‧‧‧第一卡合部

211‧‧‧第二卡合部

H‧‧‧氣孔

Claims (14)

1. 一種核酸萃取裝置，包括：一下模組，具有一樣本儲存槽、一洗脫劑儲存槽、以及一核酸抓取槽，其中該樣本儲存槽儲存一樣本，該洗脫劑儲存槽儲存一洗脫劑；一核酸抓取材料，設置於該核酸抓取槽內；以及一上模組，具有連通該樣本儲存槽之一樣本通道、連通該洗脫劑儲存槽之一洗脫劑通道，且該樣本通道與該洗脫劑通道連接該核酸抓取槽，其中該樣本先經過該樣本通道進入該核酸抓取槽後，由該核酸抓取材料吸附該樣本中之一核酸成分，接著該洗脫劑再經過該洗脫劑通道進入該核酸抓取槽，藉以將該核酸成分洗出該核酸抓取槽；其中，該上模組更具有一導流部，凸出於該上模組之一下表面且正對於該核酸抓取槽，其中該樣本通道與該洗脫劑通道分別連接該樣本儲存槽以及該洗脫劑儲存槽至該導流部，且該導流部凸出於該上模組與該下模組之結合的平面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之核酸萃取裝置，其中該導流部之一內壁形成有複數個凹槽，分別對應於該樣本通道與該洗脫劑通道。
3. 如申請專利範圍第2項所述之核酸萃取裝置，其中該些凹槽具有一底面以及兩個側面，且該底面之寬度大於該些側面之寬度。
4. 如申請專利範圍第2項所述之核酸萃取裝置，其中核酸萃取裝置更包括一具有撓性之墊片，設置於該上、下模組之間 且形成有一環狀之凸肋，其中該凸肋圍繞該導流部，且該凸肋41與該導流部之間形成有一間隙。
5. 如申請專利範圍第2項所述之核酸萃取裝置，其中該導流部相對於該下表面之凸出高度較該凸肋相對於該下表面之高度更大。
6. 如申請專利範圍第1項所述之核酸萃取裝置，其中該核酸萃取裝置更包括一中空構件，且該中空構件形成有一管體，該核酸吸附材料設置於該管體內，且該管體依流體運動方向形成有一漸縮之入口以及一漸縮之出口。
7. 如申請專利範圍第1項所述之核酸萃取裝置，其中，該上模組包括一上部構件以及一上膜片，該上膜片與該上部構件貼合，且鄰接該樣本通道以及該洗脫劑通道。
8. 如申請專利範圍第1項所述之核酸萃取裝置，其中，該下模組包括一下部構件以及一下膜片，該下膜片與該下部構件貼合，以防止該下部構件內之流體洩漏。
9. 如申請專利範圍第1項所述之核酸萃取裝置，其中該下模組更具有一廢液收集槽，且該上模組更具有連通該核酸抓取槽以及該廢液收集槽之一廢液通道，一流體經過該核酸抓取槽後沿著該廢液通道進入該廢液收集槽。
10. 如申請專利範圍第1項所述之核酸萃取裝置，其中該下模組更具有一清洗劑儲存槽，且該上模組更具有連通該清洗劑儲存槽以及該核酸抓取槽之一清洗劑通道，一清洗劑自該清洗劑儲存槽經由該清洗劑通道進入該核酸抓取槽。
11. 如申請專利範圍第1項所述之核酸萃取裝置，其中該上模組更具有一第一卡合部，且該下模組更具有一第二卡合部，當該上、下模組結合時，該第一、第二卡合部相互卡合。
12. 如申請專利範圍第1項所述之核酸萃取裝置，其中該下模組更具有一核酸收集通道，且該上模組更具有連通該核酸收集通道之一核酸收集部，其中含有該核酸成分之該洗脫劑經由該核酸收集通道流至該核酸收集部。
13. 如申請專利範圍第12項所述之核酸萃取裝置，其中該核酸萃取裝置更包括一容器，以可拆卸的方式連接該上模組，用以盛接該核酸收集部中含有該核酸成分之該洗脫劑。
14. 如申請專利範圍第1項所述之核酸萃取裝置，其中該核酸萃取裝置更包括複數個氣體通道，延伸經過該上、下模組，用以分別透過氣體驅動該樣本儲存槽內的該樣本以及該洗脫劑儲存槽內的該洗脫劑進入該核酸抓取槽。