CN104428064A - 用于一次性诊断盒的加热器 - Google Patents

Abstract

用于进行生物分析的系统，其包括：盒(20)，其具有适合于容纳待分析的液体的可变形腔室(24)；加热器(15)，其具有加热面，该加热面布置成加热容纳在可变形腔室(24)中的液体；其特征在于加热器(15)的加热面是从第一位置可移动到不同于所述第一位置的至少第二位置的，以允许所述可变形腔室(24)的容积的增加，以补偿在所述加热器加热所述液体的过程中可变形腔室(24)中的压力的增加。

Description

用于一次性诊断盒的加热器

本发明涉及一种用于进行生物分析的系统。通常，这种系统包括设计成存放生物样品的盒，并且包括流体回路以准备所需的元素并且将所需的元素从生物样品隔离以执行特定的分析，例如DNA分析。这些系统还包括一种仪器，其含有分析机构并布置成命令和控制所述盒，使得所述盒可被简化和设计成仅使用一次并在使用后扔掉。

例如，文档WO2009149115A1公开了一种用于进行生化检测并具有可变形的腔室的盒。在该可变形腔室中，对含有待分析的物质的液体进行某些化学操作。一些空气可以被注入该腔室中以进行搅拌，从而增加了压力，并且该可变形腔室的阀应设计成能经受这种压力，以避免任何液体的损失。其导致增加设计这样的固定阀的成本，或如果一些液体丢失导致测试的可靠性的损失。

文档WO2011048521描述了一种用于进行DNA分析的系统，其包括操作存放含有生物样品的液体的一次性盒的仪器。通过所述仪器施加到盒上的真空力，所述盒被保持到仪器的接口板上。盒的与接口板接触的外部面至少部分地由具有真空被施加在其上的部分的弹性膜形成。为分析生物样品，可能需要加热容纳所述盒中容纳的液体的步骤。将容纳所述液体的腔室被布置在盒中，使得腔室的至少壁由所述膜的一部分形成，并且加热器布置在接口板中以接触腔室的所述壁并加热液体。然而，当气泡被包含在腔室的液体中时，这种解决方案导致问题。事实上，在加热过程中，气泡膨胀，使得腔室内的压力升高，导致回路中的泄漏(导致生物样品的损失)或盒从仪器板脱离(导致分析中止)。

文档EP2182049A1公开了一种用于液体反应混合物的容器，用相同的反应促进装置，并且因此用相同的方法。然而，所述公开的容器和装置对于制造和使用是复杂的，如该装置具有下部部分和铰接的上部部分，以夹持容器。

文档US2010104485A1公开了一种流通式热循环装置，其包括两个关于柔性腔室的相对的加热器。这种装置的缺点是加热器的相关的复杂性，因为柔性腔室应被插入相对的加热器之间。

文档US2006088931A1公开了热循环系统和为此的容器，其包括两个关于柔性腔室的相对的加热器。这种装置的缺点是加热器的相关的复杂性，因为柔性腔室应被插入相对的加热器之间。

本发明旨在解决上述这些缺点，并针对首先提出用于生物分析的系统，其包括具有适于容纳待分析液体的腔室的盒、布置成加热液体的加热器，该系统被布置成使得加热腔室中容纳的液体不会导致分析过程中通过阀门的泄漏。

记住该目标，本发明的第一个方面是用于进行生物分析的系统，其包括：

-盒，其具有适合于容纳待分析的液体的可变形腔室；

-加热器，其具有布置成加热容纳在可变形腔室中的液体的加热面；

其特征在于，加热器的加热面是从第一位置可移动到不同于所述第一位置的至少第二位置的，以允许所述可变形腔室的容积的增加，以补偿在所述加热器加热所述液体的过程中可变形腔室中的压力的增加。

本发明改善了检测的可靠性，因为容纳液体的腔室中的压力通过增加容积被补偿，由于加热器的可移动的加热面，增加容积是可能的。所述阀门不会被压力所施压，因为加热过程中不存在压力的增加，使得将避免任何泄漏。

有利地，加热器的加热面在加热过程中被可变形腔室从第一位置移动到第二位置。由于该移动由可变形腔室本身迫使，所述系统不需要实现从第一位置移动到第二位置的加热面的任何驱动。

有利地，加热面在液体加热期间与可变形腔室接触。该实施方案的加热是有效率的，其中热量通过传导被传递到容纳在腔室中的液体。

有利地，所述系统包括仪器，该仪器具有接口板，该仪器布置成在所述生物分析期间控制盒并将盒保持到接口板上，并且加热器布置在仪器接口板中。分析操作不会被盒从仪器的任何释放所中断，因为接口板内的可移动的加热器将远离盒移动，避免了产生向盒上的任何拆除尝试，向盒上的拆除尝试将由于使加热器的移动被接口板限制造成的可变形腔室的容积的增加而产生。

有利地，所述仪器包括布置成将加热器抵靠着可变形腔室推动的弹性元件。该实施方案改善了加热器和可变形腔室之间的接触。

有利地，所述仪器包括命令机构(command means)，该命令机构布置成：

-允许在液体的加热过程中加热器的加热面从第一位置移动到至少第二位置，并且

-当执行除液体加热之外的其他操作时，将加热器的加热面维持在第一位置处。命令机构适合于在除加热之外的其他操作期间强制加热面处于第一位置，帮助避免可变形腔室的容积的任何偏移或变化。泵送操作是可靠的，因为可变形腔室的容积没有膨胀，这是因为加热器的加热面处于第一位置。

有利地，命令机构是气动缸。该实施方案中对于制造该系统来说是有成本效益的。

有利地，通过仪器施加到盒上的真空力来将盒保持到接口板上。控制盒和仪器之间的连接的如夹具或夹持工具的机械机构不是必需的。

有利地，盒包括布置在盒的外部面上的弹性膜，该弹性膜的一部分是可变形腔室的壁，可变形腔室包括过滤器并且加热器的加热面布置成在使过滤器润湿的操作过程中将形成壁的弹性膜的部分抵靠着过滤器推动。这种布置最小化了具有可变形腔室中的气泡的风险，因为在使过滤器湿润的操作过程中可变形腔室的容积被减少为最小，可变形膜与过滤器接触。换句话说，加热器可以用作控制机构以用于产生容纳在可变形腔室中的流体的移动或位移。

有利地，加热器是可变形的。该实施方案避免了具有可移动的加热器，因此，接口板是比较简单的，因为加热面由于可变形腔室的容积的增加而变形，而无加热器本体的任何移动。

作为可选择方案，加热器布置在盒中。该实施方案允许所述仪器的简化。

本发明还涉及一种用于根据本发明的第一方面的系统并包括具有布置成加热容纳在可变形腔室中的液体的加热面的加热器的仪器，其特征在于，加热器的加热面是从第一位置可移动到不同于第一位置的至少第二位置的，以允许所述可变形腔室的容积的增加，以在所述加热器加热所述液体的过程中补偿可变形腔室中的压力的增加。

本发明还涉及用于根据本发明的第一方面的系统并包括具有布置成加热容纳在可变形腔室中的液体的加热面的加热器的盒，其特征在于，加热器的加热面是从第一位置可移动到不同于第一位置的至少第二位置的，以允许所述可变形腔室的容积的增加，以在所述加热器加热所述液体的过程中补偿可变形腔室中的压力的增加。

本发明还涉及一种用于加热容纳在盒的可变形腔室中的液体以用于生物分析的工艺过程，其包括下列的步骤：

用加热器的加热面加热液体；

将加热器的加热面从第一位置移动到不同于第一位置的至少第二位置，以允许所述可变形腔室的容积的增加，以补偿在所述加热器加热所述液体的过程中可变形腔室中的压力的增加。

本发明的其它特征和优点将从下面的通过所附附图示出的本发明的特定的非限制性的实例的详细描述中更加清晰地显示出，在所附附图中：

-图1表示在加热容纳在盒的可变形腔室中的液体之前的根据本发明的系统，其中盒附接到具有可移动加热器的仪器；

-图2表示在加热液体的过程中的图1中的系统；

-图3表示具有在气动控制下可移动的加热器的图1中的系统的可选择方案。

在图1所示的系统包括仪器10和进行生物分析之前附接到仪器10的一次性盒20。该盒20包括弹性膜23，该弹性膜23至少部分地覆盖盒20的下面，该盒20的下面与仪器10的接口板接触。通过在其下面的部分(未示出)上施加真空力，盒20被保持到接口板上的合适位置。盒20包括通过设计为容纳液体的可变形腔室24连接到出口22的入口21。可变形腔室24具有由弹性膜23的一部分形成的至少一个壁。可变形腔室24包含过滤器25。由于入口阀26，在通过仪器10的通道16的压力P1的作用下，可变形腔室24是可封闭的，并且由于出口阀(未示出)，在从所述仪器10施加的压力的同样的原理下实现功能。

为了执行检测，可变形腔室24首先至少部分地填充有将基于其进行诸如DNA分析的分析的包含生物样品的液体，并且然后由于入口阀和出口阀，可变形腔室24被封闭。根据该分析，在分析之前和或分析期间加热所述液体可能是需要的。为此，可移动的加热器15被设置在仪器10的凹部18或孔中，诸如弹簧的弹性元件11放置在所述凹部18的底部和加热器15之间。加热器15必要时可通过导向机构在凹部18中竖直移动。加热器15具有加热面，当考虑到分析而盒20被附接到仪器10时，该加热面被定位和设计成与弹性膜23接触。例如，加热器15的加热面平行于仪器的与盒接触的面，使得盒一固定到仪器，加热面就将接触所述盒。可选择方案可以是，加热器布置在仪器的接触面下方，并且只有当加热是必要时向上移动以接触盒。加热器15能够加热容纳在可变形腔室24中的液体。弹性元件11被设计成使得加热器15将保持与可变形腔室接触。在用液体填充可变形腔室24的过程中，有些气泡28可被带入可变形腔室24中，如所示。

图2表示在可变形腔室24中所容纳的液体的加热过程中的图1中的系统。典型的加热可以是在10分钟期间温度从室温(即23℃)上升到95℃。在这些条件下，具有液体的可变形腔室24中包含的气泡28将会膨胀，从而增加了可变形腔室24的容积。与弹性膜23的形成可变形腔室24的壁的部分接触的加热器15在凹部18中被弹性膜23向下推，以允许可变形腔室24的容积增加。弹性元件11施加与由于可变形膜23的变形所引起的加热器15的位移相反的力。这样避免了可变形腔室内的压力的增加，可变形腔室内的压力的增加可能引起例如液体通过阀26泄漏。弹性元件11的刚度适合于保持加热器15和弹性膜23之间的接触以实现加热，同时保持可变形腔室中的恒定压力。

图3表示图1中的系统的可选择方案。加热器15仍可以在弹性膜23的作用下竖直移动，但其也可以在除了本文上述的加热之外的其他操作期间在通过端口17的压力P2的作用下移动。在其他操作期间，例如，使过滤器25湿润或从可变形腔室24泵送出液体的操作期间，控制弹性膜23的位置以最小化可变形腔室24的容积可能是有趣的。为此，加热器15在通过仪器10的端口17所施加的压力P2下向上移动，使得弹性膜23被推靠过滤器25。在该结构中，容纳在可变形腔室24内的液体被排出，如出口22处箭头所示。

应理解的是，在本发明的由所附的权利要求界定的范围下，对于本领域的技术人员，明显的改进和/或修改可以被实现。特别是，提及了所述加热是通过传导的加热，然而，可以使用另外已知的方法，比如，通过对流或辐射加热。

Claims (12)

1.一种用于执行生物分析的系统，包括：

-盒(20)，其具有适合于容纳待分析的液体的可变形腔室(24)；

-加热器(15)，其具有布置成加热容纳在所述可变形腔室(24)中的液体的加热面；

所述加热器(15)的所述加热面是从第一位置可移动到不同于所述第一位置的至少第二位置的，以允许所述可变形腔室(24)的容积的增加，以补偿在所述加热器加热所述液体的过程中所述可变形腔室(24)中的压力的增加，

其特征在于，所述系统包括仪器(10)，所述仪器(10)具有接口板，所述仪器(10)布置成在生物分析过程中控制所述盒(20)和将所述盒(20)保持到所述接口板上，并且其中所述盒(20)通过由所述仪器(10)施加到所述盒(20)上的真空力来保持到所述接口板上。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述加热器的所述加热面通过所述可变形腔室(24)从所述第一位置移动到所述第二位置。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中在加热液体的过程中，所述加热面与所述可变形腔室(24)接触。

4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述仪器(10)包括弹性元件(11)，所述弹性元件(11)布置成将所述加热器(15)抵靠所述可变形腔室(24)推动。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述仪器(10)包括命令机构，所述命令机构布置成：

-允许所述加热器(15)的所述加热面在加热液体的过程中从所述第一位置移动到所述至少第二位置，并且

-当执行除了加热所述液体以外的其他操作时，将所述加热器(15)的所述加热面保持在所述第一位置处。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述命令机构是气动缸。

7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述盒(20)包括弹性膜(23)，所述弹性膜(23)布置在所述盒(20)的外表面上，其中所述弹性膜(23)的一部分是所述可变形腔室(24)的壁，其中所述可变形腔室(24)包括过滤器(25)，并且其中所述加热器(15)的所述加热面布置成在使所述过滤器(25)湿润的操作期间将形成所述壁的所述弹性膜(23)的所述部分抵靠所述过滤器(25)推动。

8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述加热器(15)是可变形的。

9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述加热器(15)布置在所述仪器(10)的接口板中。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其中所述加热器(15)布置在所述盒(20)中。

11.一种仪器(10)，其用于根据权利要求1至9中任一项所述的系统，并且包括加热器(15)，所述加热器(15)具有布置成加热容纳在所述可变形腔室(24)中的液体的加热面，其特征在于，所述加热器(15)的所述加热面是从第一位置可移动到不同于所述第一位置的至少第二位置的，以允许所述可变形腔室(24)的容积的增加，以补偿在所述加热器(15)加热所述液体的过程中所述可变形腔室(24)中的压力的增加。

12.一种盒(20)，其用于根据权利要求10所述的系统，并且包括加热器(15)，所述加热器(15)具有布置成加热容纳在所述可变形腔室(24)中的液体的加热面，其特征在于，所述加热器(15)的所述加热面是从第一位置可移动到不同于所述第一位置的至少第二位置的，以允许所述可变形腔室(24)的容积的增加，以补偿在所述加热器(15)加热所述液体的过程中所述可变形腔室(24)中的压力的增加。