用于生物反应的耗材、检测设备及其检测方法与流程

1.本发明涉及生物检测技术领域，特别是涉及用于生物反应的耗材、检测设备及其检测方法。


背景技术：

2.随着医疗技术的不断进步，分子诊断逐渐开始被广泛使用。分子诊断是指应用分子生物学方法检测患者体内遗传物质的结构或表达水平的变化而做出诊断的技术，可以为医生的诊疗提供帮助。在分子诊断中，反应耗材作为样本与试剂的承载体，使用非常频繁，常见的有96孔板与384孔板。相关技术中，一些反应耗材的体积较大，运输与存储时较为不便，且厚度较大，导热较慢。


技术实现要素：

3.基于此，本发明提出一种用于生物反应的耗材，其体积较小，存储与运输都更加方便，且其结构简单，制造难度较低，且厚度较小，热阻较小，导热较快。
4.用于生物反应的耗材，包括：
5.膜材，所述膜材包括至少一个形变部，所述形变部能够通过塑性变形以膨胀形成反应腔体，所述反应腔体用于容纳反应物。
6.在其中一个实施例中，所述膜材为塑性膜。
7.在其中一个实施例中，所述膜材还包括连接部，所述连接部位于所述膜材上所述形变部以外的区域，所述连接部与所述膜材的材质不同。
8.在其中一个实施例中，多个所述形变部之间通过所述连接部连为一体。
9.在其中一个实施例中，还包括基板，所述基板与所述膜材沿所述膜材的厚度方向排布，所述基板上设有通孔，所述通孔与所述形变部相对应，所述膜材上位于所述形变部以外的区域与所述基板固定连接。
10.在其中一个实施例中，所述形变部在气动驱动作用下发生塑性变形。
11.上述用于生物反应的耗材，只需要设置膜材，使膜材中的形变部发生塑性变形即可膨胀形成反应腔体，耗材的整体结构较为简单，制造难度较低，且可以在使用时再使其发生塑性变形，存储与运输时则不必，存储与运输时可以保持其原本的较为平整的形状，这使得其体积较小，存储与运输时都非常方便，且与常规耗材相比，使用膜材作为耗材的厚度较小，其热阻更小，导热性更佳。
12.本发明还提出一种检测设备，包括上述的用于生物反应的耗材。
13.在其中一个实施例中，还包括底座与气动件，所述耗材安装于所述底座上，所述底座上设有容纳槽，以及与所述容纳槽连通的气孔，所述形变部与所述容纳槽相对应，所述气动件经所述气孔对所述容纳槽施加负压，以使所述形变部朝所述容纳槽膨胀变形。
14.在其中一个实施例中，所述形变部膨胀变形以贴合于所述容纳槽的槽壁。
15.在其中一个实施例中，还包括密封膜，所述密封膜与所述耗材固定连接以封闭所
述反应腔体。
16.上述检测设备，用于生物反应的耗材的体积较小，使用时较为方便，使得包括其的检测设备使用时也较为方便。
17.本发明还提出一种检测设备的检测方法，包括如下步骤：
18.s10使权利要求1所述的膜材中的所述形变部发生塑性变形，以膨胀形成所述反应腔体；
19.s20将反应物加入所述反应腔体内进行反应；
20.s30对反应产物进行检测。
21.在其中一个实施例中，使所述形变部发生塑性变形的方法为：对所述形变部施加负压。
22.在其中一个实施例中，将所述耗材安装于底座上，使所述形变部与所述底座上的容纳槽位置对应，对所述容纳槽内施加负压，以使所述形变部朝所述容纳槽膨胀变形并贴合于所述容纳槽的槽壁。
23.上述检测设备的检测方法，所使用的用于生物反应的耗材的体积较小，存储与运输都更加方便，且其结构简单，制造难度较低，使用其进行检测时也较为方便，非常易于操作。
附图说明
24.图1为本发明一实施例中的用于生物反应的耗材的整体结构示意图；
25.图2为图1中用于生物反应的耗材使用状态的结构示意图；
26.图3为图1中用于生物反应的耗材使用状态的剖视图；
27.图4为图1中用于生物反应的耗材使用状态的爆炸图；
28.图5为本发明另一实施例中的用于生物反应的耗材的整体结构示意图；
29.图6为图5中用于生物反应的耗材的爆炸图；
30.图7为图5中用于生物反应的耗材使用状态的结构示意图；
31.图8为图5中用于生物反应的耗材使用状态的剖视图；
32.图9为图5中用于生物反应的耗材使用状态的爆炸图。
33.附图标记：
34.膜材100、形变部110、反应腔体111、连接部120；
35.基板200、通孔210；
36.底座300、容纳槽310、气孔320；
37.密封膜400。
具体实施方式
38.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
39.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
40.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
41.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
43.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
44.参阅图1至图4，图1为本发明一实施例中的用于生物反应的耗材的整体结构示意图，图2为图1中用于生物反应的耗材使用状态的结构示意图，图3为图1中用于生物反应的耗材使用状态的剖视图，图4为图1中用于生物反应的耗材使用状态的爆炸图。本发明一实施例提供的耗材包括膜材100，膜材100包括至少一个形变部110，形变部110可以在外力作用下发生塑性变形，通过塑性变形，形变部110能够膨胀形成反应腔体111，该反应腔体111用于容纳各种反应物，并为其提供反应场所。反应物可以是待检测的样本与各种试剂。使用该耗材可以进行各种生物反应，例如核酸提取与pcr反应等。
45.上述的实施例中，只需要设置膜材100，使膜材100中的形变部110发生塑性变形，即可膨胀形成反应腔体111，整体结构较为简单，部件数量较少，因此制造难度与成本较低，并且，可以在需要进行反应时再使形变部110发生塑性变形，存储与运输时形变部110可以保持其原本的较为平整的形状，这使得其存储与运输时的体积较小，因此能降低存储与运输时对于空间的要求，减小存储与运输难度。此外，由于形变部110使用的是塑性膜材，当其发生塑性变形之后，将会保持在当前形态不再变化，因此，在形变完成后，可以撤除外力，减少资源浪费。
46.上述的膜材100的面积可大可小。在形变部尺寸一定的情况下，若膜材100的面积较小，则其包括的形变部110较少，能形成的反应腔体111的数量较少，此时，使用一个耗材
单次可以完成对较少样本的检测。需要说明的是，若膜材100的面积非常小，仅包括一个形变部110，则仅能够形成一个反应腔体111，这种情况亦可，此时，使用一个耗材单次只能完成对一个样本的检测。若膜材100的面积较大，则其包括的形变部110较多，能形成的反应腔体111的数量较多，此时，使用一个耗材单次可以完成对较多样本的检测。生产制造时，只要根据单次检测样本的数量需求，将膜材100剪裁出合适的尺寸即可。同时，膜材也能够非常方便的制造出多种规格。例如，可以将形变部110设计成与96孔板或384孔板相同的尺寸，以代替常规的96孔板或384孔板。
47.在一些实施例中，整个膜材100可以直接选用塑性膜。即整个膜材100的所有区域均具有塑性变形的能力。在本实施例中，实际上发生塑性变形形成反应腔体111的区域为形变部110，但并不代表膜材100上形变部110以外的区域不具有塑性变形的能力，只是这些区域并未实际进行塑性变形。当整个膜材100直接选用塑性膜时，膜材100较为柔软，容易折叠，因此，在存储与运输时，其体积更小，存储与运输的难度较低。
48.优选的，实际上发生塑性变形形成反应腔体111的区域可以为多个，即可以包括多个形变部110。如此，可以形成多个反应腔体111，能增加单次检测样本的数量。
49.在一些实施例中，膜材100包括形变部110与连接部120，连接部120位于膜材100上形变部110以外的区域。连接部120与形变部110选用不同的材质。具体的，连接部120选用不易变形的材质。连接部120可以选用完全不能发生变形的材质，也可以选用仅能发生微小变形的材质。如此，可以通过连接部120对形变部110的变形范围进行限制，使形变部110发生塑性变形时不易拉扯其他区域，其他区域也不易影响形变部110的塑性变形。具体的，可以将膜材100中的部分区域选用塑性膜，部分区域选用非塑性膜，再将塑性膜与非塑性膜连接起来。即形变部110处选用塑性膜，形变部110以外连接部120的区域选用非塑性膜。具体的，连接部120可以选用聚二甲基硅氧烷(pdms)、硬质聚氯乙烯(pvc)等材质。
50.优选的，膜材100包括多个形变部110，多个形变部110之间通过连接部120连为一体。膜材100中，各个形变部110所在区域能够发生塑性变形形成反应腔体111，而连接部120所在区域则无法发生变形。如此，在多个形变部110同时发生塑性变形时，连接部120可以将各个形变部110分隔开来，使相邻的形变部110之间不易相互拉扯，从而增强各个形变部110在进行塑性变形时的稳定性与均匀性。
51.参阅图5至图9，图5为本发明另一实施例中的用于生物反应的耗材的整体结构示意图；图6为图5中用于生物反应的耗材的爆炸图；图7为图5中用于生物反应的耗材使用状态的结构示意图；图8为图5中用于生物反应的耗材使用状态的剖视图；图9为图5中用于生物反应的耗材使用状态的爆炸图。在另一些实施例中，耗材包括膜材100与基板200，基板200与膜材100沿膜材100的厚度方向排布，基板200上设有通孔210，通孔210与膜材100上的形变部110的位置对应。膜材100上位于形变部110以外的区域与基板200固定连接。具体的，膜材100上位于形变部110以外的区域与基板200之间通过粘接实现固定。当形变部110发生塑性变形形成反应腔体111后，反应物可以从基板200上的通孔210处加入与通孔210连通的反应腔体111内。本实施例中，通过设置基板200对膜材100上形变部110以外的区域进行固定，可以使形变部110发生塑性变形时不易拉扯膜材100上的其他区域，其他区域也不易影响形变部110的塑性变形。
52.在一些实施例中，整个膜材100可以直接选用塑性膜，塑性膜上位于形变部110以
外的区域与基板200固定连接。
53.进一步的，在一些实施例中，当塑性膜包括多个形变部110时，对应的，基板200上设有多个通孔210，每个通孔210与一个形变部110的位置对应，塑性膜上位于每个形变部110以外的区域与基板200固定连接。如此，在多个形变部110同时发生塑性变形时，基板200可以将各个形变部110分隔开来，使相邻的形变部110之间不易相互拉扯，从而增强各个形变部110在进行塑性变形时的稳定性与均匀性。
54.在一些实施例中，膜材100包括形变部110与连接部120，连接部120位于膜材100上形变部110以外的区域，形变部110选用刚体。膜材100上位于形变部110以外的区域即为连接部120，连接部120与基板200固定连接。如此，形变部110发生塑性变形时，通过连接部120和基板200二者同时起到阻隔作用，将形变部110与其他区域分隔，使形变部110发生塑性变形时不易拉扯膜材100上的其他区域，其他区域也不易影响形变部110的塑性变形。
55.进一步的，在一些实施例中，膜材100包括多个形变部110，多个形变部110之间通过连接部120连为一体。对应的，基板200上设有多个通孔210，每个通孔210与一个形变部110的位置对应，连接部120与基板200固定连接。如此，在多个形变部110同时发生塑性变形时，通过连接部120和基板200二者同时将各个形变部110分隔开来，进一步使相邻的形变部110之间不易相互拉扯，从而进一步增强各个形变部110在进行塑性变形时的稳定性与均匀性。
56.在一些实施例中，通过气动驱动的方式使形变部110发生塑性变形形成反应腔体111。具体的，可以对形变部110施加负压，从而进行塑性变形。气动驱动时，若调节施加的负压的大小时，形成的反应腔体111的容积也将发生变化。具体的，当施加的负压较小时，形变部110发生塑性变形的程度较小，则膨胀程度较小，形成的反应腔体111的容积较小；当施加的负压较大时，形变部110发生塑性变形的程度较大，则膨胀程度较大，形成的反应腔体111的容积较大。因此，可以根据反应所需的反应腔体111的容积来调节施加的负压大小，从而获得适当容积的反应腔体111。与常规的耗材相比，显然，本实施例中的耗材容积可调，可以满足多种反应需求，适用范围更广。
57.在一些实施例中，形变部110选用聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚氯乙烯(pvc)、橡胶或硅胶等材质中的一种或多种制成。基板200的材质为聚丙烯(pp)或聚氯乙烯(pvc)等材质。形变部110除了上述材质，其他类似的塑性膜材亦可。所选用的塑性膜材需要具有较好的伸长率，较高的强度与韧性，以保证变形形成反应腔体111时不会破裂；且阻隔性能好，保证反应物不会发生渗漏；还要具有较好的化学稳定性，不会与反应物之间发生反应；还要具有较好的耐热性，以适应各种反应温度；还要具有较好的导热性，以便于其中容纳的反应物实现快速升温。
58.在一些实施例中，形变部110的形状可以为圆形、椭圆形或多边形，当然，其他不规则形状亦可。优选的，当包括多个形变部110时，多个形变部110均匀分布。
59.在一些实施例中，检测设备包括前述任意一个实施例中的耗材，具有前述任意一个实施例中的耗材的有益效果。进行检测时，将前述的耗材安装至检测设备上的对应位置处，并将反应物加入反应腔体111内，便能进行相应的检测。在一个具体的实施例中，该检测设备可以为核酸检测设备。
60.参阅图2至图4，以及图7至图9，在一些实施例中，检测设备上设有底座300，底座
300上设有容纳槽310，还设有与容纳槽310连通的气孔320。例如，附图所示的实施例中，容纳槽310从底座300的顶面处朝下凹陷以形成，气孔320位于容纳槽310的下方，气孔320的顶部与容纳槽310的槽壁连通，气孔320的底部贯通底座300的底部。当然，在其他实施例中，气孔320也可以为其他形状与位置，只要能够将容纳槽310与底座300外部连通即可。膜材100上的形变部110与容纳槽310的位置对应。检测设备上还设有气动件，气动件与气孔320的底部连通，气动件经气孔320对容纳槽310施加负压，从而对形变部110施加负压，使形变部110朝容纳槽310发生膨胀进行塑性变形，从而形成反应腔体111。
61.在一些实施例中，在底座300的下方还设有温控件，可以对底座300进行加热，并通过底座300将热量传导至反应腔体111内，从而对反应腔体111内的反应物进行升降温，以使其达到反应要求的温度。或者，在另一些实施例中，也可以将温控件设置于底座300的内部，如此，升降温速度会更快。具体的，温控件至少包括加热器、温度传感器等部件。
62.如前所述，当调节施加的负压的大小时，形成的反应腔体111的容积也将发生变化。优选的，施加的负压至少能使形变部110膨胀变形至贴合于容纳槽310的槽壁。如此，容纳槽310的槽壁可以对形变部110进行较好的支撑，并且，通过温控件升温时，由于形变部110贴合于容纳槽310的槽壁，温度能更快的传导至反应腔体111，从而实现对反应腔体111内反应物的快速加热升温。
63.在一些实施例中，向反应腔体111内添加反应物之后，通过密封膜400封闭反应腔体111，使反应物与外界隔绝，以免反应受到外界环境影响，还能防止一些具有传染性的有害的反应物或产物向外散布。具体的，可以将密封膜400通过粘接或热熔等方式固定于耗材的顶部。优选的，密封膜400采用透明材质，以便于采集荧光信号。具体的，密封膜400可以采用聚丙烯(pp)等材质。由于密封时使用的密封膜400也是膜材，与盖板等类似部件相比，密封膜400与耗材之间的贴合度会更高，对反应腔体111的封闭性更好。
64.在一些实施例中，检测设备的检测方法包括：先使膜材100上的形变部110发生塑性变形以膨胀形成反应腔体111，再将反应物加入反应腔体111内，固定密封膜后进行相应的反应，反应结束后，对反应产物进行相应的检测。由于该耗材结构简单，使用其进行检测时也较为方便，非常易于操作。当膜材100上包括多个形变部110时，则同时使多个形变部110发生塑性变形。
65.优选的，通过气动驱动的方式，对膜材100上的形变部110施加负压，以使其发生塑性变形。如前所述，通过调节施加的负压，可以改变形成的反应腔体111的容积，可以使耗材的适用范围更广。
66.优选的，施加负压时，使形变部110膨胀变形至贴合于容纳槽310的槽壁。如前所述，容纳槽310的槽壁可以对形变部110进行较好的支撑，且反应腔体111内反应物升降温较快。
67.由于形变部110使用的是塑性膜材，当其发生塑性变形之后，将会保持在当前形态不再变化，因此，在形变完成后，可以撤除负压，减少资源浪费。
68.当耗材为附图1所示实施例的结构(耗材不包括基板200)时，直接将反应物从膜材100的上方加入反应腔体111内。当耗材为附图5所示实施例的结构(耗材包括基板200)时，将反应物从基板200上的通孔210内加入对应的反应腔体111内。
69.反应物添加完成之后，通过密封膜400封闭反应腔体111，便可以开始升降温，进行
相应的反应。待反应完成后，可以在密封膜400的上方进行荧光采集，并进行后续的检测分析。
70.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
71.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。