TWI708057B

TWI708057B - 離心式反應微管、離心式反應裝置及其離心式檢驗方法

Info

Publication number: TWI708057B
Application number: TW108119604A
Authority: TW
Inventors: 王錦弘
Original assignee: 王錦弘
Priority date: 2019-06-05
Filing date: 2019-06-05
Publication date: 2020-10-21
Also published as: TW202045924A

Abstract

本申請案提供一種離心式反應微管、離心式反應裝置及其離心式檢驗方法，藉由離心力之控制及離心式反應微管中單向閥的運用，達成了操作簡便快速、安全節能、準確又經濟實惠、避免污染等目的。

Description

離心式反應微管、離心式反應裝置及其離心式檢驗方法

本案係關於一種實驗用之反應微管及反應裝置，特別是關於一種透過一鍵式完成分子生物檢測之反應微管及反應裝置。

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。雖然目前市面上已具有可同時進行核酸放大及分析之聚合酶連鎖反應（PCR）儀，然而仍須搭配許多儀器，例如：電動移液機、核酸雜交反應器、清洗儀、訊號判讀儀等，才可完成所有的檢測步驟。因此，檢測過程常繁複耗時，且在移液過程中亦常有汙染之風險。

當所欲分析之核酸或檢體極度複雜時，目前市售產品尚無法一鍵式即可完成所有分子生物檢測，無法同時兼顧定性與定量分析。

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微管及反應裝置，透過反應微管的設計，利用離心即可於同一反應微管中進行萃取、反應、清洗及/或偵測訊號，達到減少人力需求及污染的功效。

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微管，包括：第一反應區，供容納反應混合物進行第一反應；以及第一單向閥，位於第一反應區之離心方向，其中第一單向閥藉由第一離心力打開而使反應混合物離開第一反應區。

較佳地，所述離心式反應微管更包括：第二反應區，透過第一單向閥與第一反應區分離，藉由第一離心力使反應混合物移動至第二反應區進行第二反應；以及第二單向閥，設置於第二反應區中第一單向閥的相反側，其中第二單向閥藉由第二離心力打開使反應混合物離開第二反應區。

較佳地，第二離心力大於第一離心力。

較佳地，第一離心力及第二離心力可分別為 1 ～ 80,000 g，且第二離心力大於第一離心力。

較佳地，可透過電控或磁控控制第一單向閥及第二單向閥開閉。

較佳地，離心式反應微管可更包含設置於第二反應區之生物晶片，其上塗佈包括抗體、適體、胜肽或核酸之生物分子。

較佳地，離心式反應微管可更包括廢液區，藉由第二單向閥與第二反應區分離。

較佳地，第一反應區可進行聚合酶連鎖反應及/或第二反應區可進行核酸雜交反應。

較佳地，所述離心式反應微管更包括：第三反應區，供容納反應混合物進行第三反應；以及第三單向閥，設置於第三反應區與第一反應區之間，藉由第三離心力使反應混合物移動至第一反應區。

較佳地，離心式反應微管實質上可由光學材料所製成。更佳地，光學材料可包括石英、玻璃或塑膠。

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裝置，包括：反應離心盤，自軸心以斜度向上傾斜，反應離心盤上具有對稱設置之複數個固定架，供容置複數個離心式反應微管。

較佳地，斜度可為約1至89度。

較佳地，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。

較佳地，離心式反應裝置可更包括分液模組，分別於離心式反應微管中加入反應試劑及/或檢體。

較佳地，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。

較佳地，離心式反應裝置可更包括廢液收集模組，用於收集自離心式反應微管離開之廢液。

根據本發明之再一目的，本發明之一實施例提供一種離心檢測方法，包括：提供離心式反應微管；以及加入檢體及/或反應試劑至第一反應區以形成反應混合物，離心離心式反應微管以進行第一反應。

較佳地，所述之方法可更包括加入清洗液並間歇離心離心式反應微管。

較佳地，所述之方法可更包括偵測離心式反應微管之反應訊號。

較佳地，所述之方法可更包括控制離心式反應微管之反應溫度。

較佳地，所述之方法可更包括收集自離心式反應微管離開之廢液。

較佳地，所述之方法可更包括：離心離心式反應微管，藉由第一離心力使反應混合物透過第一單向閥移動至第二反應區進行第二反應。

較佳地，所述之方法可更包括：離心離心式反應微管，藉由第二離心力使反應混合物透過第二單向閥離開第二反應區。

較佳地，第二離心力大於第一離心力。

較佳地，可更透過電控或磁控控制第一單向閥及第二單向閥開閉。

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創作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創作之基本與新穎特徵。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微管，其包括：至少一反應區，供容納包括反應試劑、清洗液及/或檢體之反應混合物進行反應；以及至少一單向閥，分別位於反應區之離心方向，藉由離心力使反應混合物往遠離軸心方向流動，並在離心速度或離心力超過一閾值時打開單向閥而使反應混合物離開反應區，並在離心速度或離心力低於一閾值時使單向閥關閉，避免反應混合物回流至原反應區。也就是說，透過設置可選擇性地反覆開啟或關閉之單向閥，可將反應微管區隔成至少一個反應區，供分析物（如蛋白質、核酸等生物分子）純化、放大及分析等使用。

本申請案中，「單向閥」係指可在未離心時控制反應試劑、清洗液及/或檢體留在一反應區中，並在離心時可使反應試劑、清洗液及/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清洗液，藉由離心可離開反應區至廢液區而不回流。

在一實施例中，離心式反應微管的反應區中可設置生物晶片，其上塗佈生物分子，供與反應混合物進行雜交。生物分子可包括抗體、適體、胜肽或核酸等。

如第1圖所示，在第1實施例中，離心式反應微管1包括一個反應區11及一個單向閥12。舉例而言，經PCR放大後之核酸分子，可在反應區11進行與預先塗佈目標核酸之生物晶片反應後，部分互補之核酸分子便會附著至生物晶片上，再透過離心的方式使經未附著之核酸分子透過單向閥12移除。

在第2實施例中，如第2圖所示，離心式反應微管2除包括一個反應區11及一個單向閥12外，更包括廢液區13，可用以收集反應後之廢液。

在第3實施例中，如第3圖所示，離心式反應微管3包括第一反應區111、第一單向閥121、第二反應區112及第二單向閥122。第一反應區111可供反應混合物進行第一反應；第一單向閥121位於第一反應區111之離心方向；第二反應區112透過第一單向閥121與第一反應區111分離；第二單向閥122設置於第二反應區112中第一單向閥121的相反側。

在第3實施例中，由於具有二個反應區，故能夠在同一離心式反應微管3中依序進行兩個反應。例如，在第一反應區111可進行聚合酶連鎖反應及/或第二反應區112可進行核酸雜交反應；或在第一反應區111可進行核酸萃取及/或第二反應區112可進行核酸雜交反應。

在此實施例中，本發明所屬技術領域中具有通常知識者能夠依需求選擇不同或相同彈性常數的彈簧，以控制第一單向閥121及第二單向閥122開閉的彈簧在相同離心條件下開閉或是在不同離心條件下開閉。在一較佳實施例中，當使用相同彈性常數的彈簧時，可搭配不同重量之圓珠，即於第一單向閥121使用重量較重之圓珠，而在第二單向閥122使用重量較輕之圓珠，故開啟第一單向閥121所需之離心力會小於開啟第二單向閥122所需之離心力。因此在較低轉速的情況下，僅有第一單向閥121會打開，第二單向閥122則是關閉的情況。在另一較佳實施例中，當使用不同彈性常數的彈簧時，為避免第一反應區111的反應混合物離心時同時通過第一單向閥121及第二單向閥122而未停留於第二反應區112，將第二單向閥122之彈簧的彈性常數大於第一單向閥121之彈簧的彈性常數。在此情況下，相較於第一單向閥121，需要較大的離心力才能打開第二單向閥122，即需要較高的轉速才能打開第二單向閥122。因此，在較低轉速的情況下，僅有第一單向閥121會打開，第二單向閥122則是關閉的情況。

在一較佳實施例中，第一離心力及第二離心力可分別為 1 ～ 80,000 g，且第二離心力大於第一離心力。

在第3A實施例中，如第4圖所示，離心式反應微管包括第一反應區111、第一單向閥121、第二反應區112及第二單向閥122。與第3實施例不同處為第一單向閥121及第二單向閥122係由單一彈簧控制。如第4圖（A）部分所示，第一單向閥121、第二反應區112及第二單向閥122共同形成一滑動件，可在離心時隨離心力方向滑動。其中，滑動件可與一彈簧相連，使滑動件在離心後，可回到靜止狀態的位置。在一較佳實施例中，彈簧可為壓縮彈簧，設置於圖中滑動件右側；或者彈簧可為拉伸彈簧，設置於滑動件左側。

舉例而言，第4圖（A）部分為未進行之離心式反應微管，第一反應區111及第二反應區112並未連通，且滑動件處於靜止狀態之第一位置。當以第一離心力進行離心時，滑動件便移動至（B）部分所示之第二位置，使通孔與第一單向閥121連通，反應試劑、清洗液及/或檢體便會自第一反應區111通過第一單向閥121至第二反應區112，而第二單向閥122尚未與通孔連通，故反應試劑、清洗液及/或檢體不會通過第二單向閥122。當進一步以大於第一離心力之第二離心力進行離心時，滑動件便進一步移動至（C）部分所示之第三位置，使通孔與第二單向閥122連通，且通孔不與第一單向閥121連通，故反應試劑、清洗液及/或檢體便會自第二反應區112通過第二單向閥122排除，而不會回流至第一反應區111。

在第4實施例中，如第5圖（A）部分所示，離心式反應微管4除包括第一反應區111、第一單向閥121、第二反應區112及第二單向閥122外，更包括廢液區13，可用以收集反應後之廢液。

在第4A實施例中，如第5圖（B）部分所示，第4A實施例與第4實施例相比，離心式反應微管中之第一單向閥121及第二單向閥122係設計為斜坡狀，且第二單向閥122的斜度大於第一單向閥121。於此實施例中，未離心時，反應試劑、清洗液及/或檢體透過第一單向閥121隔絕而留在第一反應區111中。當以第一離心力進行離心時，反應試劑、清洗液及/或檢體便會自第一反應區111通過第一單向閥121至第二反應區112，而由於第二單向閥122的斜度大於第一單向閥121，故反應試劑、清洗液及/或檢體不會通過第二單向閥122。當進一步以大於第一離心力之第二離心力進行離心時，反應試劑、清洗液及/或檢體便會自第二反應區112通過斜度較大之第二單向閥122，而不會回流至第一反應區111。

如第6圖所示，在第5實施例中，與第3實施例類似，惟離心式反應微管5除包括第一反應區111、第一單向閥121、第二反應區112及第二單向閥122外，更包括第三反應區113及第三單向閥123。第三反應區113可容納反應混合物進行第三反應，而第三單向閥123設置於第三反應區113與第一反應區111之間，藉由第三離心力使反應混合物移動至第一反應區111。

在第5實施例中，由於具有三個反應區，故能夠在同一離心式反應微管5中依序進行三個反應。例如，在第三反應區113可進行核酸萃取反應，在第一反應區111可進行聚合酶連鎖反應及/或第二反應區112可進行核酸雜交反應。

在一較佳實施例中，如前所述，為避免第三反應區113的反應混合物離心時一次通過第一單向閥121、第二單向閥122及第三單向閥123而未停留於第一反應區111，或是避免第一反應區111的反應混合物離心時同時通過第一單向閥121及第二單向閥122而未停留於第二反應區112，將該些單向閥之彈性常數由大到小依序選擇第二單向閥122、第一單向閥121及第三單向閥123。因此，在最低轉速的情況下，僅有第三單向閥123會打開，第一單向閥121及第二單向閥122則是關閉的情況；在適合第一單向閥121打開之轉速下，第一單向閥121及第三單向閥123會打開，第二單向閥122則是維持關閉的情況。

在第6實施例中，如第7圖所示，離心式反應微管6除包括第一反應區111、第一單向閥121、第二反應區112、第二單向閥122、第三反應區113及第三單向閥123外，更包括廢液區13，可用以收集反應後之廢液。

值得注意的是，由於須在離心式反應微管中進行多種反應，例如聚合酶連鎖反應及核酸雜交反應，並且定性或定量偵測反應產物，故離心式反應微管較佳地可由耐熱之光學材料所製成。「耐熱」係指該離心式反應微管在某特定溫度下不會改變其性質，例如光學性質。較佳地，所述特定溫度可至少為120度。「光學材料」係指在該材料具有色散低、色差低、光穿透之波長範圍大、折射率⼩、穿透率高等特性。更佳地，所述光學材料可包括石英、玻璃或塑膠。

在一較佳實施例中，提供一種離心式反應微管。如第8圖所示，其包括第一反應區111、第一單向閥121、第二反應區112、第二單向閥122及廢液區13。在反應微管中加入反應試劑或檢體後，可將管口封蓋，以避免反應試劑或檢體等液體濺出。所述離心式反應微管的長度可為60 mm，惟本發明所屬技術領域中具有通常知識者，可依實際需求及所搭配使用的離心裝置，而自由調整其長度。例如，當離心式反應微管如第1實施例所示，僅具有一個反應區及一個單向閥時，離心式反應微管的長度可為40 mm；或是當離心式反應微管如第5實施例所示，具有三個反應區及三個單向閥時，離心式反應微管的長度可為100 mm。

第一反應區111外側可鄰近一加熱模組14，其可透過實質接觸加熱的方式升高第一反應區111的溫度。較佳地，加熱模組14可為U字型，以有效環繞第一反應區111，進而提高對第一反應區111之加熱速度。相似地，亦可同時設置加熱模組於第一反應區111及第二反應區112外側，以獨立地控制第一反應區111及第二反應區112的反應溫度。

在一實施例中，本案提供一種離心式反應裝置，包括：反應離心盤，自軸心以斜度向上傾斜，反應離心盤上具有對稱設置之複數個固定架，供容置複數個離心式反應微管。換句話說，反應離心盤呈現一盤狀結構（即中心低，邊緣高），自旋轉軸心向上向外傾斜，使反應微管放入反應離心盤後會自然傾斜，有助於反應微管內之液體，因重力之作用往反應離心盤軸心方向自然流動。即當反應離心盤傾斜角度愈大，則反應混合物甩出後回流速度越快，可加速反應之進行，亦可達到節能之目的。因離心作用而甩出之液體，在終止離心或離心力變小時，會藉由重力作用往低處流動，即朝反應離心盤旋轉軸心方向回流，藉由間歇之離心，即可在無需附加任何移液設備情況下，達成液體快速交換或混合之目的。較佳地，反應離心盤自旋轉軸心至邊緣斜度可為約1至89度，較佳為10至80度、20至70度、30至60度、40至50度或其間之任意度數。可選地，所述反應離心盤亦可設計為水平角度，僅需搭配內面傾斜之反應微管亦可達成上述目的。

在一較佳實施例中，為達成反應之高通量，反應微管可設計為以八連排的方式設置於反應離心盤上，如第9圖所示。也就是說，以8個反應微管為一组的方式，有利於增加添加反應試劑或檢體之速度。惟本發明所屬技術領域中具有通常知識者，可依實際需求及所搭配使用的離心裝置，而自由調整一组反應微管中的個數，例如12連排、8連排、6連排、4連排或2連排等，不以此為限。此外，在第9圖中，反應微管以6组8連排的方式排列於反應離心盤，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，亦可依實際需求及所搭配使用的反應離心盤，而調整反應離心盤上可設置之8連排的组數，例如8组、6组、4组或2组等。

在一實施例中，離心式反應裝置可更包括分液模組，分別於離心式反應微管中加入反應試劑及/或檢體。離心式反應微管係以管口（如第1圖中離心式反應微管1左側）朝向反應離心盤旋轉軸心之方向放置，以利分液模組在加入反應試劑及/或檢體時，無須大範圍移動，造成分液所需時間較長。

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。

例如，在反應區中進行聚合酶鏈鎖反應時，須控制反應區的溫度為0～100°C，較佳為4～95°C。舉例而言，在變性階段時，將反應區溫度控制於 96°C高溫下，使雙股DNA打開；在接合階段時，將反應區溫度控制於約60°C下，讓引子與模版DNA配對；以及在延伸階段時，將反應區溫度控制於在72°C，使DNA延伸，並且重複上開循環數次。

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。

較佳地，離心式反應裝置可更包括廢液收集模組，用於收集自離心式反應微管離開之廢液。例如，在離心式反應微管之第1實施例、第3實施例及第5實施例中，離心式反應微管1、3、5皆未具有廢液區13，即無法在離心式反應微管1、3、5收集反應廢液。在此情況下，可透過在離心式反應裝置中設置廢液收集模組而收集自離心式反應微管離開之廢液。在一較佳實施例中，廢液收集模組為設置於離心式反應裝置內壁上之真空吸引裝置，當廢液自單向閥離開離心式反應微管1、3、5時，真空吸引裝置會直接將廢液吸除，而不會回濺至開啟的單向閥內，造成反應污染。

在又一實施例中，本案提供一種離心檢測方法，包括：提供離心式反應微管；以及加入檢體及/或反應試劑至反應區以形成反應混合物，離心所述離心式反應微管以進行反應。

以下將參照第3圖說明根據本發明一實施例之離心檢測方法。首先，在離心式反應微管3中依序加入檢體及/或反應試劑，以形成反應混合物。離心該離心式反應微管3，以在第一反應區111進行第一反應。其中，可控制離心速度或離心力，使在第一單向閥121及第二單向閥122關閉的情況下震盪反應混合物進行該第一反應。接著，以具第一離心力的速度離心離心式反應微管3，使反應混合物通過開啟之第一單向閥121而到第二反應區112進行第二反應。以具第二離心力的速度離心離心式反應微管3，使反應混合物通過開啟之第二單向閥122而離開第二反應區112。可選地，可在反應過程中，透過分液模組將清洗液加入至離心式反應微管3，並以低於第一離心力及第二離心力的速度離心離心式反應微管3，以震盪清洗進行第一反應區111或第二反應區112。

離心檢測方法之具體實施例：

(1) 以分液模組 將核酸檢體及反應試劑加入至離心式反應微管。I. 自檢體槽（如1.5 mL離心管或96孔盤）取1-20 μL之待測檢體加入至離心式反應微管中； II. 自試劑槽（如1.5 mL離心管）取1-20 μL之試劑加入離心式反應微管； III. 自另一試劑槽（如1.5 mL或15 mL離心管）取20-30 μL之礦物油加入離心式反應微管；及 IV. 低速（如10-100 g 之離心力）離心，將檢體及反應試劑混合於第一反應區，第一單向閥及第二單向閥仍關閉。

(2) 藉由離心混合與溫度控制於第一反應區進行 PCR ，產生諸多擴增片段（ Amplicon ）。以37-60-95°C之溫度範圍內進行PCR反應約40-45次循環反應。

(3) 第一次訊號偵測，進行核酸之定量分析。以離心式反應裝置中之分光光度計偵測核酸濃度。

(4) 以第一離心力進行離心，使擴增片段進入經過第一單向閥進入包含核酸生物晶片之第二反應區。I. 預熱第二反應區至50-60°C； II. 自試劑槽（如1.5 mL或15 mL離心管）取20 μL之變性液（強鹼），加入離心式反應微管； III. 低速（如10-100 g 之離心力）離心，讓變性液穿過礦物油，並與原反應混合物混合，第一單向閥及第二單向閥仍關閉； IV. 靜置30分鐘，使DNA變性，由雙股變單股，方便雜交反應進行； V. 自試劑槽（如1.5 mL或15 mL離心管）取100 μL之雜交反應緩衝液（含鹽緩衝液）加入離心式反應微管； VI. 低速（如10-100 g 之離心力）離心，使雜交反應緩衝液於第一反應區中與反應混合物混合，方便雜交反應進行，第一單向閥及第二單向閥仍關閉；以及 VII. 中速（如500-1000 g之離心力）離心，使僅第一單向閥開啟，讓前述混合物自第一反應區移至第二反應區。

(5) 藉由離心混合與溫度控制於第二反應區進行核酸雜交反應，並進行清洗步驟。I. 在一定溫度（例如50°C）及時間（例如30-60 min）下間歇低速（如10-100 g 之離心力）離心，以在離心力與重力之作用下使得反應混合物可以在第二反應區中來回往復，以利雜交反應進行之 II. 高速（如1500-4000 g之離心力）離心，使第二單向閥開啟，以將所有反應混合物自第二反應區移除至廢液區或離心式反應裝置之廢液收集模組； III. 自試劑槽（如1.5 mL或15 mL離心管）取100 μL之清洗液1（含鹽緩衝液）加入離心式反應微管，先中速（如500-1000 g之離心力）離心，使僅第一單向閥開啟，讓清洗液1移至第二反應區，接著再以間歇低速（如10-100 g 之離心力）離心清洗生物晶片3 min； IV. 高速（如1500-4000 g之離心力）離心，使第二單向閥開啟，以自第二反應區移除清洗液1； V. 自試劑槽（如1.5 mL或15 mL離心管）取100 μL之清洗液2（含鹽緩衝液）加入離心式反應微管，先中速（如500-1000 g之離心力）離心，使僅第一單向閥開啟，讓清洗液2移至第二反應區，接著再以間歇低速（如10-100 g 之離心力）離心清洗生物晶片3 min； VI. 高速（如1500-4000 g之離心力）離心，使第二單向閥開啟，以自第二反應區移除清洗液2。

(6) 第二次訊號判讀，進行核酸之定性分析。I. 自試劑槽（如1.5 mL或15 mL離心管）取50 μL之含抗體之共軛液（含鹽緩衝液）加入離心式反應微管，先中速（如500-1000 g之離心力）離心，使僅第一單向閥開啟，讓共軛液移至第二反應區，接著再以間歇低速（如10-100 g 之離心力）離心使共軛液與生物晶片反應20 min； II. 高速（如1500-4000 g之離心力）離心，使第二單向閥開啟，以自第二反應區移除共軛液； III. 自試劑槽（如1.5 mL或15 mL離心管）取100 μL之清洗液3（含鹽緩衝液）加入離心式反應微管，先中速（如500-1000 g之離心力）離心，使僅第一單向閥開啟，讓清洗液3移至第二反應區，接著再以間歇低速（如10-100 g 之離心力）離心清洗生物晶片3 min； IV. 高速（如1500-4000 g之離心力）離心，使第二單向閥開啟，以自第二反應區移除清洗液3； V. 自試劑槽（如1.5 mL或15 mL離心管）取50 μL之呈色劑（含鹽緩衝液）加入離心式反應微管，先中速（如500-1000 g之離心力）離心，使僅第一單向閥開啟，讓呈色劑移至第二反應區，接著再以間歇低速（如10-100 g 之離心力）離心使呈色劑與生物晶片反應15 min； VI. 高速（如1500-4000 g之離心力）離心，使第二單向閥開啟，以自第二反應區移除呈色劑； VII. 自試劑槽（如1.5 mL或15 mL離心管）取100 μL之清洗液4（含鹽緩衝液）加入離心式反應微管，先中速（如500-1000 g之離心力）離心，使僅第一單向閥開啟，讓清洗液4移至第二反應區，接著再以間歇低速（如10-100 g 之離心力）離心清洗生物晶片3 min； VIII. 高速（如1500-4000 g之離心力）離心，使第二單向閥開啟，以自第二反應區移除清洗液4； IX. 自試劑槽（如1.5 mL或15 mL離心管）取100 μL之固定終止劑（含鹽緩衝液）加入離心式反應微管，先中速（如500-1000 g之離心力）離心，使僅第一單向閥開啟，讓固定終止劑移至第二反應區，接著再以間歇低速（如10-100 g 之離心力）離心使固定終止劑與生物晶片反應3 min； X. 高速（如1500-4000 g之離心力）離心，使第二單向閥開啟，以自第二反應區移除固定終止劑； XI. 自試劑槽（如1.5 mL或15 mL離心管）取100 μL之清洗液5（含鹽緩衝液）加入離心式反應微管，先中速（如500-1000 g之離心力）離心，使僅第一單向閥開啟，讓清洗液5移至第二反應區，接著再以間歇低速（如10-100 g 之離心力）離心清洗生物晶片3 min； XII. 高速（如1500-4000 g之離心力）離心，使第二單向閥開啟，以自第二反應區移除清洗液5； XIII. 以相機依生物晶片上之樣本編號依序照相紀錄，再由軟體分析結果，並輸出報告。例如：某病人檢體對應之生物晶片，在特定位置之特定試驗出現呈色反應，即代表某病人對該特定試驗之晶片分析結果呈陽性反應。

(7) 完成檢驗。

如上所述，透過本案所述之離心式反應微管、離心式反應裝置及其離心式檢驗方法，可免除人力介入，而達成一鍵式完成分子生物檢測之目的。藉由離心力之控制搭配離心式反應微管之應用，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、2、3、4、5、6:離心式反應微管 11:反應區 111:第一反應區 112:第二反應區 113:第三反應區 12:單向閥 121:第一單向閥 122:第二單向閥 123:第三單向閥 13:廢液區 14:加熱模組

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。

第1圖係根據本案第1實施例之離心式反應微管的示意圖。

第2圖係根據本案第2實施例之離心式反應微管的示意圖。

第3圖係根據本案第3實施例之離心式反應微管的示意圖。

第4圖（A）～（C）部分係根據本案第3A實施例之離心式反應微管的使用狀態示意圖。

第5圖（A）、（B）部分係分別根據本案第4、4A實施例之離心式反應微管的示意圖。

第6圖係根據本案第5實施例之離心式反應微管的示意圖。

第7圖係根據本案第6實施例之離心式反應微管的示意圖。

第8圖係根據本案一較佳實施例之離心式反應微管的示意圖。

第9圖係根據本案一實施例之反應離心盤的示意圖。

1:離心式反應微管

11:反應區

12:單向閥

Claims

一種離心式反應微管，包括：一第一反應區，供容納一反應混合物進行一第一反應；一第一單向閥，位於該第一反應區之一離心方向，其中該第一單向閥藉由一第一離心力打開而使該反應混合物離開該第一反應區；一第二反應區，透過該第一單向閥與該第一反應區分離，藉由該第一離心力使該反應混合物移動至該第二反應區進行一第二反應；以及一第二單向閥，設置於該第二反應區中該第一單向閥的相反側，其中該第二單向閥藉由一第二離心力打開使該反應混合物離開該第二反應區。
如申請專利範圍第1項所述之離心式反應微管，其中該第二離心力大於該第一離心力。
如申請專利範圍第1項所述之離心式反應微管，其中該第一離心力及該第二離心力分別為1~80,000g，且該第二離心力大於該第一離心力。
如申請專利範圍第1項所述之離心式反應微管，其中更透過電控或磁控控制該第一單向閥及該第二單向閥開閉。
如申請專利範圍第1項所述之離心式反應微管，更包含設置於該第二反應區之一生物晶片，該生物晶片上塗佈包括一抗體、一適體、一胜肽或一核酸之生物分子。
如申請專利範圍第1項所述之離心式反應微管，更包括一廢液區，藉由該第二單向閥與該第二反應區分離。
如申請專利範圍第1項所述之離心式反應微管，其中該第一反應區係進行一聚合酶連鎖反應。
如申請專利範圍第7項所述之離心式反應微管，其中該第二反應區係進行一核酸雜交反應。
如申請專利範圍第1項所述之離心式反應微管，更包括：一第三反應區，供容納該反應混合物進行一第三反應；以及一第三單向閥，設置於該第三反應區與該第一反應區之間，藉由一第三離心力使該反應混合物移動至該第一反應區。
如申請專利範圍第1項所述之離心式反應微管，其中該離心式反應微管係實質上由一光學材料所製成。
如申請專利範圍第10項所述之離心式反應微管，其中該光學材料包括石英、玻璃或塑膠。
一種離心式反應裝置，包括：一反應離心盤，自軸心以一斜度向上傾斜，該反應離心盤上具有對稱設置之複數個固定架，供容置複數個如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述之離心式反應微管。
如申請專利範圍第12項所述之離心式反應裝置，其中該斜度為約1至89度。
如申請專利範圍第12項所述之離心式反應裝置，更包括一訊號偵測模組，偵測該些離心式反應微管之一反應訊號。
如申請專利範圍第12項所述之離心式反應裝置，更包括一分液模組，分別於該些離心式反應微管加入一反應試劑及/或一檢體。
如申請專利範圍第12項所述之離心式反應裝置，更包括一溫度控制模組，控制該些離心式反應微管之一反應溫度。
如申請專利範圍第12項所述之離心式反應裝置，更包括一廢液收集模組，收集自該些離心式反應微管離開之一廢液。
一種離心檢測方法，包括：提供如申請專利範圍第1項所述之離心式反應微管；以及加入一檢體及/或一反應試劑至該第一反應區以形成一反應混合物，離心該離心式反應微管以進行一第一反應。
如申請專利範圍第18項所述之方法，更包括加入一清洗液並間歇離心該離心式反應微管。
如申請專利範圍第18項所述之方法，更包括偵測該離心式反應微管之一反應訊號。
如申請專利範圍第18項所述之方法，更包括控制該離心式反應微管之一反應溫度。
如申請專利範圍第18項所述之方法，更包括收集自該離心式反應微管離開之一廢液。
如申請專利範圍第18項所述之方法，更包括：離心該離心式反應微管，藉由一第一離心力使該反應混合物透過該第一單向閥移動至一第二反應區進行一第二反應。
如申請專利範圍第23項所述之方法，更包括：離心該離心式反應微管，藉由一第二離心力使該反應混合物透過一第二單向閥離開該第二反應區。
如申請專利範圍第24項所述之方法，其中該第二離心力大於該第一離心力。
如申請專利範圍第24項所述之方法，其中該第一離心力及該第二離心力分別為1~80,000g，且該第二離心力大於該第一離心力。
如申請專利範圍第24項所述之方法，其中更透過電控或磁控控制該第一單向閥及該第二單向閥開閉。
如申請專利範圍第23項所述之方法，其中該第一反應區係進行一聚合酶連鎖反應。
如申請專利範圍第28項所述之方法，其中該第二反應區係進行一核酸雜交反應。