CN101398437A - 一种移液装置及使用于该装置中的移液管与系列容器 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种移液装置及使用于该装置中的移液管与系列容器，特别是应用在生化操作的装置，该装置包含有一移液管，具有中空的内部及呈轴向延伸的锥状物，该移液管具有第一末端及第二末端，该第一末端设置有一开口，而该第二末端具有一密闭式体积可变气囊，通过体积的改变，使其密闭式气囊内部产生压力差，进而达到移液管内试剂的释放与吸取。该移液装置另包含有一系列容器，由一平板部连接若干个巢室构成，在该系列容器内依序预先填入进行生化操作步骤对应所需的试剂，该系列容器设有一扣合部。该移液装置还包含一动作控制机构、一机械手臂与一底盘，该底盘设有至少一凹槽，该凹槽内具有至少一嵌入部，利用该系列容器的扣合部与设置在底盘凹槽内的嵌入部两者相互扣合卡接，使该系列容器固定于该底盘上。
Description
技术领域
本发明是有关于一种移液装置，特别是有关于一种利用一移液管来结合使用一系列式多巢室容器内预先填充的试剂，以进行核酸纯化、萃取、分离或筛选的自动化微量移液装置。
背景技术
随着人类基因组、功能组不断地深入研究，生命科学对于大规模分子生物学的研发技术越趋近成熟，譬如：核酸、蛋白质、酵素等，而生物样品往往是各种组份的混合体，其成份非常的复杂，现有的技术是利用分离、萃取或加热，来自于血液、细胞…等纯化后的样本再进行筛检。
由于核酸纯化的技术已经逐渐成熟，其因应纯化过程的操作步骤有安置样本、加入缓冲液、掺入磁珠、混合缓冲液与磁珠、磁性分离、再次加入缓冲液、加热、抽取纯化物等等。基于核酸纯化的程序已标准化，其相对所需要的检测试剂亦可预先依序填充针对不同核酸纯化所需要的不同试剂配套量产，而现有技术主要问题可以区分成三个部份做说明：如何准确控制在移液管内试剂溶液量的吸取、释放、移动等，因现有的移液设备是利用改变移液管内部的活塞位置来达到腔体内、外部大气压力差，还必需要配合使用移液头(Tip)作为液体储存腔体，才能达到对试剂的吸取、移动、与混合，其重复使用的活塞式移液头在样品进行不同样本的移液过程中容易产生交叉污染，又移液头搭配移液管内设置的活塞环需要定期更换、维修等缺点，并且通过使用活塞式移液头搭配移液管来储存液体做为移动试剂的手段，为了能达到移液量的精准控制，而添增了复杂的结构设计以及不利于便利性操作的缺点，大量地耗费了时间、人力以及作业程序等成本，确实有其改善的必要；而在核酸纯化进行磁性分离的部份，现有的技术是利用一中空磁棒套，该磁棒套可提供容置一磁性部件，结合磁性部件的磁棒套再伸入预先填充试剂的试剂盒内，以进行磁性分离，但其缺点在于磁棒套每次只能从填充试剂的试剂盒内分离出部分的磁珠，因此必须要将该磁套棒反覆深入试剂盒内进行磁性分离，直到获得萃取物样本，这种不便利的磁性分离过程，需要多余时间及作业程序等成本的投入，更进一步有其改善的必要；再者，现有的封膜制程中为了日后检测时方便撕除胶膜，因此制作封膜时不确实紧密，导致试剂盒在空运过程中受到压力的影响而使预先填充试剂外漏，又或因为封膜的不紧密导致试剂盒内预先填充的挥发性液体流失，又或者制作封膜太紧密，导致在卸除胶膜时施力过当，使得试剂盒内容物的溅洒或溢漏。
韩国专利KR10-0445560中揭露一种分离核酸的组件，其具有一分离式圆柱体容器与一相对的圆形盖子，该容器内设有若干个巢室，其对应的圆形盖子上设置有内径的突出部，该内径提供磁性棒一插入空间，以供核酸纯化时必经的磁性分离步骤，而该巢室内已预先填充了缓冲液或酵素之后，再以封膜以予密封。在使用该现有技术于纯化步骤时，是由圆形盖子上的突出部直接戳破覆盖在巢室上的密封封膜，以进行纯化步骤；此现有技术的问题在于，经过运输之后，巢室的外包封膜表面有极高的机会沾染到混淆纯化纯度结果的污染品，又或者，在搬运、拆封的过程中经历多道手续，则也有很大的机会使人体或动物的皮屑、血液、汗液等污染物沾附在封膜的表面，当突出部直接戳破覆盖在巢室上的封膜时也会一并将污染物沾染到缓冲液内，而破坏了最终产出物的纯度。
上述现有的移液系统均有其缺陷，因此有必要作进一步改良，以提供一种可以避免因移液管所造成的交叉感染，同时又提供一种紧闭却易撕除的封膜装置，避免封膜的表面沾染物污染了最后检验成果的纯度，以克服现有技术的缺点。
附图说明
图1为依据本发明的移液装置的结构正视图。
图2为依据本发明的移液装置的结构侧视图。
图3为依据本发明的移液装置的操作态样结构示意图。
图4为依据本发明的移液装置另一操作态样结构示意图。
图5A、图5B为依据本发明的移液装置结构放大示意图。
图6A、图6B为依据本发明的移液装置封膜结构示意图。
图7A、图7B为依据本发明的移液装置再一种结构放大示意图。
图8为依据本发明的移液装置的结构作动示意图。
发明内容
本发明的目的在于提供一种移液装置及使用于该装置中的移液管与系列容器，以确保生化纯化、萃取、筛选或检测过程中，移液管内试剂溶液量的精准控制，亦可确保隔离外界及样品可能产生的交叉污染。
为达成上述目的或是其它目的，本发明采用如下技术方案：一种移液装置包含有：一移液管、一系列容器、一封膜及一动作控制机构，其中移液管具有中空的内部及呈轴向延伸的第一末端及第二末端，该第一末端设置有一开口，而该第二末端具有一密闭式弹性可变容积，当该弹性可变容积的体积改变时，形成压力差，而使该移液管产生吸力与释放力，该移液管设有至少一固定部；系列容器是由一平板部连接若干个巢室构成，该系列容器内依序预先填入进行生化操作步骤对应所需的试剂，该系列容器设有一扣合部；封膜设置有一胶膜其于填入试剂至该系列容器后完全覆盖该平板部的表面；以及动作控制机构包含有一机械手臂与一底盘，该底盘具有至少一凹槽，凹槽内具有至少一嵌入部，利用该系列容器的扣合部与设置在底盘凹槽内的嵌入部两者相互扣接，使该系列容器固定于该底盘上。
为达成上述目的或是其它目的，本发明还采用如下技术方案：一种移液管是应用于移液装置中，该移液管包含有一移液管，该移液管具有中空的内部及位于轴向两端的第一末端及第二末端，该第一末端设置有一开口，而该第二末端具有一密闭式弹性可变容积，当该弹性可变容积的体积改变时，形成压力差，而使该移液管产生吸力与释放力，该移液管设有至少一固定部。
为达成上述目的或是其它目的，本发明还采用如下技术方案：一种系列容器是应用于移液装置中，该系列容器包含有一系列容器及一封膜，其中系列容器是由一平板部连接若干个巢室构成，若干个巢室内具有一特别外型之磁珠反应巢室系设置于该系列容器的一端，该磁珠反应巢室底端呈一扁平状，具有一侧边斜面，其配合一磁性元件即可进行磁性分离作业，亦即将该磁性元件靠近磁珠反应巢室之一侧边斜面，以将掺入在巢室内的磁珠固定吸附在该斜面上，并可将该移液管深入巢室内吸取磁性分离后的试剂。又通过固定在侧边斜面上磁珠，移动移液管至该斜面上方并释放暂存在液体存贮腔内的试剂，再至巢室底部吸取试剂，如此将试剂反覆地冲刷吸附在侧边斜面的磁珠，即可获得纯度较高的萃取物样本。
该系列容器设有一扣合部；以及该封膜设置有一胶膜，另于该序列容器内依序预先填入进行生化操作步骤对应所需的试剂，其于填入试剂至该系列容器后将胶膜完全覆盖该平板部的表面，並在该平板部另设有一孔洞，该孔洞可供容置一独立巢室，该独立巢室具有一盖体，其系为最终产物收集杯，故而设置在该系列容器的端缘，靠近最终产物收集杯的平板部表面上设有一尖端部，该尖端部与该平板部有些许的高度差距。在填充所需之试剂或缓冲液后，可设有一胶膜覆盖在该平板部的表面与该尖端部，以完全密封覆盖复数个巢室，而通过该尖端部的设置，能轻易有效的将封膜卸除。
相较于先前技术，本发明所提供的移液装置及使用于该装置中的移液管与系列容器，包含一次性可抛弃密封式的中空锥状移液管，免除了在移液的过程中容易产生交叉感染的问题，又本发明的移液管密闭式可抛弃的制程完全克服了现有产品复杂的操作程序，却仍保有移液量的准确精度。本发明还包含有一系列式预先填充生化操作试剂的系列容器与底盘，两者扣合卡接，并以该尖端部为施力点拆卸覆盖在该平板部的胶膜，进一步地，避免了拆封时，外在污染物或是封膜表面的脏污，沾附到系列容器内的试剂而混淆了核酸纯化、萃取、筛选或检测的纯度。
具体实施方式
为使本发明上述目的更能显而易懂，如下系将配合所附图式，以作详细说明。
请参阅图1及图2，本发明的移液装置及使用于该装置中的移液管与系列容器，其包含有一移液管100，呈一轴向延伸的中空锥状物，可以一体成型亦可由两个以上的元件组合而成，具有第一末端103及第二末端104，其第二末端104上设有一固定部101，通过该固定部101使得该移液管100可被夹持固定在具有一可固定部102的机械手臂203上，其由一马达2031、传动组件2032、传动轮轴2033、面板2034所构成(请参阅第2图)，该机械手臂203具有若干个可固定部102，相对于该可固定部102该移液管100上亦设有若干个固定部101，该固定部101与可固定部102两者对位后可相互干涉配合卡接，并将该移液管100以径向方向卡接在该机械手臂203上。本发明的移液管可以水平运动的方式安装或移除，用以降低在卡接过程中所产生的交叉污染，但是此仅为本发明的一种安装态样，本发明并不仅限于径向安装。又，该可固定部102是用来限制该移液管100卡接在该机械手臂203上的高度与位置。
该移液管100的第二末端104为一密闭式体积可变气囊204，可为一伸缩蛇腹结构并由弹性材质制成，利用其材质的特性可回复受外力施压后该气囊204收缩的体积，同时该气囊204可为直列式、横列式、或是球型(图示中该气囊的形状仅为一特定实施例并不能用来限定本发明)，该密闭式体积可变气囊204往第一末端103轴向延伸并具有一液体存贮腔体205，提供纯化、萃取、筛选或检测过程中试剂吸取、移动、混合的暂存空间，该移液管100的第一末端103系为一喷嘴206。该移液管100可以采取塑料射出的方式制成，其材质可为聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、苯乙烯共聚物等。
请参阅图3，其中显示出根据本发明的一较佳实施例操作时的示意图。如图3所示，本发明的移液装置及使用于该装置中的移液管与系列容器，其利用牵引机构207产生一作用力，牵引或压缩以固定在其中的该等移液管100的密闭式体积可变气囊204产生体积的改变，形成压力差，进而达到移液管内试剂的释放与吸取。通过该牵引机构207对该移液管100产生一向上作用力A，致使该密闭式体积可变气囊204的体积变大，同时通过该喷嘴206使得预先填入在该巢室301a内的试剂被吸取暂存在该液体存贮腔体205，利用该机械手臂203(请参阅图2)沿着主轴方向向上带动，将暂存在存贮腔体205内的试剂依序往下一个巢室301移动，以进行核酸纯化、萃取、筛选或检测。
如图4所示，该牵引机构207对该移液管100亦可产生一向下作用力B，致使该密闭式体积可变气囊204的体积变小，同时通过该喷嘴206释放暂存在该存贮腔体205内的试剂，与预先依序填充在巢室301a内的试剂进行混合。如前所述，该牵引机构207可以往复式进行压缩，换句话说，即对该移液管100产生一向上作用力A或是一向下作用力B，直接改变了该密闭式体积可变气囊204的体积，其不但可以控制该移液管100进行吸取或释放该液体存贮腔体205内的试剂，又可确保该密闭式体积可变气囊204回复速率的一致性。本发明并不局限于利用牵引机构207作用于该密闭式体积可变气囊204而使得该移液管100进行试剂的吸取与释放，其可依特定实施态样的需求进一步变化及组合，但是其要点在于密闭式体积可变气囊204产生体积的改变，形成压力差，进而达到移液管100内试剂的释放与吸取。
请参阅图5A、图5B、图6A、图6B、图7A及图7B，本发明还包含有一系列容器300，由一平板部303连接若干个巢室301、301a及301b所构成，该系列容器300内依序预先填入进行生化纯化、萃取、筛选或检测步骤对应所需的试剂，其中该平板部303另设有一孔洞704，该孔洞704可用以容置一独立巢室706，该独立巢室706具有一盖体705，其为最终产物收集杯，因此而设置在该系列容器300的端缘；该系列容器300内另有一特别外型的磁珠反应巢室301a，该磁珠反应巢室301a底端呈一扁平状，具有一侧边斜面，可与一磁性元件C配合以进行磁性分离(请参阅图2)，亦即将该磁性元件靠近磁珠反应巢室的一侧边斜面，以将掺入在巢室内的磁珠(图中未示)固定吸附在该斜面上，并将该移液管深入巢室内吸取磁性分离后的试剂，又透过固定在侧边斜面上磁珠，移动移液管至该斜面上方并释放暂存在液体储存腔内的试剂，再吸取试剂，通过将试剂反覆地冲刷吸附在侧边斜面的磁珠，即可获得纯度较高的萃取物样本。该系列容器300内还具有若干个温控巢室301b，其对应温控元件D(请参阅图2)以控制特定制程的最佳温度范围。
该系列容器300预先填入适用于生化纯化、萃取、筛选或检测所需的试剂以及缓冲液后，另设有一胶膜305覆盖在该平板部303的表面，以完全密封覆盖若干个系列容器300；系列容器300并设有一尖端部306，其设置在靠近独立巢室(最终产物收集杯)706的平板部303表面上，该尖端部306与该平板部303有些许的高度差距，而通过该尖端部306的设置，能轻易有效的将胶膜305卸除。
该系列容器300两端具有一扣合部302，其数量与设置位置并非用来局限本发明，但是就制造便利性而言，自当设置在该系列容器的两端为宜，其可与具有至少一凹槽703的底盘700结合，该底盘700可用来承载该系列容器300，另外，该凹槽703具有嵌入部701、702，通过该嵌入部与扣合部302二者相互扣合卡接，使得该系列容器300固定于该底盘700上，再利用该尖端部306为施力点拆卸覆盖在该平板部303的胶膜305，不但可以避免该胶膜305表面的污染物沾染到试剂而破坏了最终萃取物的纯度，其紧密的封膜制程更可以避免该系列容器300内挥发性液体的流失。该胶膜305可以高周波或热压等方式进行密封。在本发明的较佳实施例中，该系列容器300系由聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、苯乙烯共聚物等材质制成。
请参阅图8所示，为了达到生化纯化、萃取、筛选或检测的精准控制，本发明提供的该移液管100通过机械手臂203与底盘700两者以一相互运动状态运动，即由挟持固定在该机械手臂203上的移液管100提供垂直或是水平的移动，而该底盘700静止不动，并通过该牵引装置207，将该移液管100内的试剂释放与吸取，或是夹持固定在该机械手臂203上的移液管100提供水平移动而该底盘700提供垂直移动、又或是由挟持固定在该机械手臂203上的移液管100提供垂直移动，而该底盘700提供水平移动，再通过该牵引装置207，将该移液管100内的试剂释放与吸取，以完成核酸纯化、萃取、筛选或检测的制程。
相较于先前技术，本发明所提供的移液装置及使用于该装置中的移液管与系列容器，包含一次性可抛弃密封式的中空锥状移液管，免除了在移液的过程中容易产生交叉感染的问题，又本发明的移液管密闭式可抛弃的制程完全克服了现有产品复杂的操作程序，却仍保有移液量的准确精度。本发明还包含有一系列式预先填充生化操作试剂的系列容器与底盘，两者扣合卡接，并以该尖端部为施力点拆卸覆盖在该平板部的胶膜，进一步地，避免了拆封时，外在污染物或是封膜表面的脏污，沾附到系列容器内的试剂而混淆了核酸纯化、萃取、筛选或检测的纯度。
Claims (20)
1.一种移液装置，其特征在于：所述的移液装置包含有：移液管、系列容器、封膜及动作控制机构，其中所述的移液管具有中空的内部及呈轴向延伸的第一末端及第二末端，该第一末端设置有一开口，而所述的第二末端具有一密闭式弹性可变容积，当该弹性可变容积的体积改变时，形成压力差，而使所述的移液管产生吸力与释放力且所述的，移液管设有至少一固定部；所述的系列容器由一平板部连接多个巢室构成，且设有一扣合部；所述的封膜为一完全覆盖该平板部的表面的胶膜；以及，所述的动作控制机构，包含机械手臂与底盘，该底盘具有凹槽，而所述的凹槽内具有嵌入部，利用所述的系列容器的扣合部与设置在底盘凹槽内的嵌入部两者相互扣接，使所述的系列容器固定于该底盘上。
2.如权利要求1所述的移液装置，其特征在于：所述的移液管第二末端设置的密闭式弹性可变容积系为一密闭式体积可变气囊，该气囊为一伸缩蛇腹结构并由弹性材质制成且该气囊的形状可为直列式或横列式的其中之一。
3.如权利要求2所述的移液装置，其特征在于：所述的气囊还可为一弹性结构其形状为球形。
4.如权利要求1所述的移液装置，其特征在于：所述的机械手臂上设置有至少一可固定部，该可固定部与设置在所述的移液管上的固定部相互挟持固定。
5.如权利要求1所述的移液装置，其特征在于：所述的动作控制机构包含有牵引机构，其可对所述的移液管产生一作用力，而对所述的密闭式弹性可变容积的体积作改变，而使该移液管产生吸力与释放力。
6.如权利要求1所述的移液装置，其特征在于：所述移液管的固定部可为凹槽、环状沟槽、孔洞中的其中之丨。
7.如权利要求1所述的移液装置，其特征在于：所述的平板部另设有孔洞，该孔洞可容置一独立巢室，该独立巢室具有一盖体，系为最终产物收集杯，且该最终产物收集杯设置在该系列容器的端缘。
8.如权利要求1所述的移液装置，其特征在于：所述系列容器的多个巢室内设有一磁珠反应巢室，其底端呈一扁平状，并具有一侧边斜面，用以方便固定巢室内进行磁性分离所使用到的磁珠。
9.如权利要求1所述的移液装置，其特征在于：所述系列容器的多个巢室内还具有多个温控巢室，以提供该移液装置所需的温度控制。
10.如权利要求7所述的移液装置，其特征在于：所述的系列容器其靠近该最终产物收集杯的平板部表面上设有一尖端部。
11.如权利要求1所述的移液装置，其特征在于：所述的动作控制机构内装设的移液管与底盘可呈一作动关系，该作动关系可为所述的移液管呈水平、垂直方向位移，而所述的底盘静止不动、还可为所述的移液管呈水平方向位移，而所述的底盘呈垂直方向位移或是所述的移液管呈垂直方向位移，而所述的底盘呈水平方向位移。
12.一种移液管，应用于移液装置中，其特征在于：
所述的移液管具有中空的内部及位于轴向两端的第一末端及第二末端，该第一末端设置有一开口，而该第二末端具有一密闭式弹性可变容积，当所述的弹性可变容积的体积改变时，形成压力差，而使所述的移液管产生吸力与释放力，所述的移液管设有至少一固定部。
13.如权利要求12所述的移液管，其特征在于：所述的固定部可为凹槽、环状沟槽、孔洞中的其中之丨，可以将所述的移液管挟持固定于其他部件上，所述的固定部除了设置于该移液管的第二末端之外，亦可设置于该移液管的任一部位。
14.如权利要求12所述的移液管，其特征在于：所述移液管的第二末端设置有密闭式弹性可变容积系为一密闭式体积可变气囊，所述的气囊为一伸缩蛇腹结构并由弹性材质制成且该气囊的形状可直列式或横列式的其中之一。
15.如权利要求12所述的移液管，其特征在于：所述的气囊为一弹性结构其形状为球形。
16.一种系列容器，应用于移液装置中，其特征在于：所述的系列容器由一平板部连接若干个巢室构成，且所述的系列容器设有一扣合部；该系列容器还包含有一封膜，所述的封膜为一胶膜，其完全覆盖所述平板部的表面。
17.如权利要求16所述的系列容器，其特征在于：所述系列容器的扣合部可与设置有一嵌入部的部件固定后相互卡接一固定状态。
18.如权利要求16所述的系列容器，其特征在于：所述系列容器的平板部另设有孔洞该孔洞可容置一独立巢室，该独立巢室具有一盖体，其系为最终产物收集杯且所述的最终产物收集杯设置在该系列容器的端缘，另设有一尖端部其设于靠近所述的最终产物收集杯的平板部表面上。
19.如权利要求16所述的系列容器，其特征在于：所述系列容器的多个巢室中具有一磁珠反应巢室，其底端呈一扁平状，并具有一侧边斜面，用以方便固定巢室内进行磁性分离所使用到的磁珠。
20.如权利要求16所述的系列容器，其特征在于：所述的多个巢室中还具有多个温控巢室，以提供该移液装置所需的温度控制。
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| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090401 |