用于扩增和即场检测核酸的微型装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明的装置应用于核酸的处理和分析，以及涉及核酸的分子诊断。在一个实施 例中，本发明的装置应用于快速及方便的核酸扩增及检测。
【背景技术】
[0002] 核酸扩增和检测是科研以及临床实验室内经常进行的标准程序。特别在临床方 面，许多临床检测主要依赖扩增和检测相关的核酸以诊断疾病和进行遗传分析。例如，临床 检验可以透过分析单核苷酸多态性（SNPs)的特殊模式以检测某一基因序列的变化，或透 过检测某一特定病原体的核酸以评估受试者的身体状况。
[0003] 由于许多基因型被发现与表型有关，遗传分析对评估受试者的健康状况或者病情 的十分有用。通过分析受试者的遗传资讯，临床医生能根据其基因组成评估受试者的患病 风险、诊断疾病、优化药物治疗和预测潜在的不良药物反应。因此，结合遗传分析与临床 实践有助于"个人化治疗"，这种方法根据每个人的情况设计更快速和更有效的治疗方案。 此外，它还可以为对某一疾病有高度患病风险的受试者提供适当的治疗或建议，使疾病得 到预防。
[0004] 为了配合不同目的，以及提升核酸扩增及其检测的简易度、效率、特异性或降低 成本，大量用于核酸扩增和检测的方法及装置已被开发。其中多聚酶链式反应（PCR)是最 被广泛使用的核酸扩增方法。取决于所产生的扩增产物的数量和长度，以及所使用的多聚 酶的效能，PCR反应可以在45分钟至数小时内稳定地产生大量的目标扩增产物，其成本合 理并重复性高。由于加热模块较大，传统的桌上PCR核酸扩增仪通常需要较长的时间调节 温度。延长调节温度的时间或会延迟扩增过程中的步骤如变性、引物接合和延伸，最终延迟 整个扩增过程.另外，未能快速地调节温度亦可能降低扩增的特异性。例如，Taq聚合酶 常被用于高温扩增，但它在较低的温度下依然有活性。因此，如果不能迅速将样品加热以达 到引物接合所需的温度，Taq聚合酶有可能扩增其他非目标的核酸。此外，由于传统的核酸 扩增仪体积庞大，价格昂贵，未必所有使用人士可以负担。
[0005] 为更方便地和简易地扩增核酸，装置例如便携式核酸扩增仪、微型PCR扩增仪（如 PCR芯片）和技术例如恒温扩增等（如恆温环形核酸扩增法）已被开发。这些装置和技术 不需要使用巨大且昂贵的核酸扩增仪，并有助即场检测核酸。
[0006] 就检测核酸而言，装置微型化对医疗或临床上的设置尤其有利。一种名为重点照 护（P〇int-0f-Care，P0C)检验的新临床检验方法，即在病人护理场所内或附近进行的实验 室或临床检验，在十年前出现并迅速发展。POC检验有利于快速并方便的临床检验，从而加 快评估病人和诊症。根据这些检验结果，临床医生能为病人提供及时的治疗或临床管理。
[0007] 由于市场对能够快速并方便地进行核酸相关的检验和诊断的需求日益并逼切地 增长，所以特别需要开发能结合处理、扩增和检测核酸等不同步骤的微型装备和技术。这些 装备和技术有助我们进行简单、高效率并实惠的重点照护（POC)诊断，使医疗行业能快速 获得测试结果，满足病人对遗传检验的大量需求。有了更快、更先进的临床检验，就能减少 治疗的延迟，并改善临床检验结果的准确性。病人和医护专业人士都会最终受益。
[0008] 本发明引进了可以扩增、处理和检测核酸的独立、微型及便携式装置。本装置能 方便地在实验室或诊所外使用，因此可以对受试者进行快速诊断或评估。在一个实施例中， 本发明的装置可以快速及方便地扩增和检测核酸以及进行遗传诊断。本发明不需要由经专 业训练的人员操作，亦不需要使用专业的实验室装置或设备，因此本发明使重点照护检验 更可行并实惠。 发明概要
[0009] 本发明提供了一个微型及便携式的装置，用于快速且便利地扩增、处理和检测核 酸。
[0010] 在一个实施例中，本装置包含一个盖子（10)，一个外壳（11)，一个孔头（20)，一 个电路板（30)，一个供电组（40)和一个加热组（50)。
[0011] 在一个实施例中，加热组（50)包含一个加热室（51)和一个或更多的发热元件 (52) 〇
[0012] 在另一个实施例中，本装置还额外包括一个或多个位于盖子（10)上的扣件（12)， 以及位于外壳（11)上的一个或多个的扣件锁（13)。
[0013] 在一个实施例中，本装置还包括一个可活动的供电组盖子（14)，用于打开或关闭 供电组（40)的开口。
[0014] 在一个实施例中，本装置还包括一个或多个下列的组件：一个温度调节组（31)， 一个晶体管（32)，和一个指示器（33)。
[0015] 在一个实施例中，本装置包括一个USB连接器（41)，可以使用USB充电器以供电。 在另一个实施例中，本装置包括一个纽扣电池座（42)，可以使用纽扣电池以供电。
[0016] 在一个实施例中，本装置还包括一个电源开关和/或一个温度调节器。
[0017] 在一个实施例中，本装置还包括一个微控制器单元（MCU)。在另一个实施例中，本 装置还包括一个无线通讯模组，用于遥控操作装置。
[0018] 在一个实施例中，本装置与一个包含手柄（61)的接驳器（60)连接。在另一个实 施例中，接驳器（60)还包括一个或多个下列的组件：开盖器（62)、试纸插入器（63)、接 驳器盖子（64)和液体输送管道。
[0019] 在一个实施例中，本装置可以与检验试纸结合使用。在另一个实施例中，本装置可 以与其他装置或系统结合使用。 【实用新型内容】
[0020] 为辅助简单并快速地扩增、处理和检测核酸，本发明提供了微型和便携式的装置， 此装置不需要复杂的设置和供电系统，并能由缺乏专业训练的人员进行操作，或在缺乏专 业的实验室装置或设备的情况下使用。
[0021] 图1到图12描述了本装置的实施例。需要注意的是，本装置能根据要进行的测试 的需要，或根据要连接的装置，采取任何适当的形式或形状。
[0022] 在一个实施例中，本发明的装置包括一个反应体，用于处理或扩增核酸。图1A显 示反应体的一个实施例，装置包括一个盖子（10)，一个外壳（11)，一个孔头（20)，一个电 路板（30)和一个供电组（40)。图1B显示本装置的另一个实施例，其中样品管（21)通过孔 头（20)插入并安放在本装置内。
[0023] 在一个实施例中，如图1A和1B所示，本装置的反应体为圆柱形的。在另一个实施 例中，装置的反应体可以设计成正方体、长方体、椭圆形、球形或者任何其他不规则的形状。 任何塑料材料都能用于制造本装置，如聚碳酸酯（PC)和聚丙烯（PP)等。
[0024] 反应体的盖子（10)，外壳（11)和孔头（20)能采取任何可以兼容所选用的样 品管的形式或形状。在一个实施例中，能与本发明一起使用的样品管（21)的大小为 50yL，100yL，200yL，500yL，lmL，1.5mL或 2mL。在另一f实施例中，样品管(21)可以是 其他容器，如微型管、比色管和试管。在一个实施例中，样品管（21)是盖上盖子或者密封 的。在另一个实施例中，样品管（21)是没有盖上盖子或没有密封的。
[0025] 适用于本发明的样品可以是来自任何受试者或来源的包含核酸的任何样品。在一 个实施例中，所述样品是生物样品，例如血液、血清、血浆、唾液、痰、精液、淋巴液或其他体 液。在另一个实施例中，所述样品是从生物样品粗提出来、包含核酸的样品。
[0026] 图2A显不本装置一个实施例的分拆图。在一个实施例中，本装置由外壳（11)和 盖子（10)组装而成，其中外壳（11)的上部连接到盖子（10)的下部。在一个实施例中，盖 子（10)的外围还包括一个或多个扣件（12)，这些扣件能装进位于外壳（11)侧面上的一个 或多个的扣件锁（13)中。扣件（12)和扣件锁（13)彼此配对，以固定连接盖子（10)和外 壳（11)。在另一个实施例中，外壳（11)还包括一个可活动的供电组盖子（14)，用于打开或 关闭供电组（40)的开口。
[0027] 在一个实施例中，电路板（30)是印刷电路板（PCB)，用于支撑和连接各个功能组 件，包括电子或非电子组件。本装置能与具有各种不同设计和特征的电路板（30)共同使 用。根据要进行的加热程序，可以将组件如电容器、电阻器或发光二极管（LED)放到电路板 (30)上。例如，可以在电路板（30)上放上温度调节组（31)和晶体管（32)，以调节装置的 温度（图2A)。
[0028] 在一个实施例中，温度调节组（31)是一个温度感应器，用于确定装置是否达到所 需的温度。通过监控装置的温度，温度调节组（31)能暂时开启或关闭电路，以保持所需的 温度或者特定的温度范围。
[0029] 本装置不需要复杂的供电系统，因此容许其微型化的设计。在一个实施例中，本装 置由通用串行总线（USB)充电器或纽扣电池供电。如图2A所示，本装置的供电组（40)包 括一个USB连接器（41)，可供任何通用的USB插入。当连接至本装置时，USB充电器可以给 本装置充电，使其运作。其他类型的端口或连接器亦能放在供电组（40)中，使装置能与其 他类型的充电器或电源结合使用。
[0030] 图2B显示了本装置的另一个实施例，该装置由纽扣电池供电。本装置还包括一 个外壳（11)底部的基座（15)，作为底部以稳固反应体在一表面上。在一个实施例中，基座 (15)可以与纽扣电池座（42)结合使用，纽扣电池可放进纽扣电池座内以供电。当反应体、 基座（15)和纽扣电池座（42)连接在一起时，纽扣