用于样本分析的集成匣盒外壳的制作方法_4

文档序号:8268301阅读:来源:国知局
30中。随后,通过抵接互补的半部(例如盖子和基底)以将外壳相对布置并密封 在一起来闭合外壳。该密封工序形成具有布置在所述至少一个传感器205的至少一部分上 方的导管的匣盒,从而使流体样本(例如,血液或诸如校准或洗涤流体的其它流体)能够流 过所述一个或更多个导管并接触所述至少一个传感器205。
[0064] 此外,完成的匣盒还可以包括一特征,借由该特征,用户关闭或打开样本进入端口 295的动作存储或提供了用于后续致动的能量。例如,关闭或打开样本进入端口 295的动作 可以迫使样本或校准流体进入所述导管中的一个或更多个导管中的所要求位置。在可替代 的实施例中,用于后续致动的能量可以在将匣盒插入到分析器的外壳中之前、通过按压按 钮或移动杆产生和/或存储,所述按钮或杆可以随后在之后的时间被释放。例如,按钮可以 压缩波纹管而产生和/或存储能量。
[0065] 某本h刚件的区域和某本h柔件的区域
[0066] 本发明的优选实施例示出在图4A至4E中(匣盒200处于闭合的形式)。优选地 能够测量液体样本中的分析物(或样本的性质)的化验匣盒200包括,具有盖子部分201 的模制外壳,所述盖子部分具有由大致刚性的材料形成的大致刚性的区域220,以及具有由 大致柔性的材料形成的大致柔性的区域222。此外,模制外壳包括带有由大致刚性的材料形 成的大致刚性的区域224的基底部分202。
[0067] 正如在此所使用的,术语"大致刚性"和"大致柔性"是彼此相对而言的,大致刚性 的区域或材料相对于大致柔性的区域或材料而言更硬,并且呈现更小的弹性。在一些示例 性实施例中,大致刚性的区域或材料具有的绝对硬度值比大致柔性的区域或材料的硬度值 大至少25%、例如大至少50%或至少100%。正如在此所使用的,"硬度"是指压痕硬度,无 论是由邵氏(Shore)A/D硬度计、洛氏(Rockwell)硬度试验仪、还是由其它压痕硬度检测器 确定。就弹性而言,大致刚性的区域或材料具有的杨氏模量优选地比大致柔性的区域或材 料的杨氏模量大至少10倍、大至少100倍或大至少1000倍。
[0068] 大致刚性的区域由大致刚性的材料形成,并且优选地由可注模的塑料模制而成。 大致刚性的区域,例如,可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)模制而成,更优选地由能够 注模的PET共聚物模制而成,例如PETG(伊士曼化学(EastmanChemical)或SK化工(SK Chemicals))。可替代地,大致刚性的区域可以由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚 碳酸酯(聚芳或聚脂族碳酸酯,并且优选地为双酚A衍生聚碳酸酯)或它们的混合物形成。 同样地,也可以使用聚苯乙烯、黄晶(Topaz)、诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的丙烯酸类聚 合物。
[0069] 虽然大致刚性的材料的具体性质可以变化,但是,在优选实施例中,大致刚性的材 料具有至少50邵氏D的邵氏D硬度值,例如至少80邵氏D或至少90邵氏D。就洛氏R硬 度而论,大致刚性的材料优选地具有至少50、至少80或至少100的硬度值,例如硬度值在从 大致50至130、从90至120或从100至110的范围内。大致刚性的材料优选地具有大于大 致1. 0的比重,例如在从1. 0至1. 5或从1. 2至1. 3的范围内。如上所述,大致刚性的材料 优选为大体上非弹性的,尤其是在与大致柔性的材料相比较时。大致刚性的材料可选择地 具有至少2000MPa的杨氏模量,例如至少2500MPa或至少2800Mpa的杨氏模量。就范围而 言,大致刚性的材料可选择地具有在从1500到3500Mpa范围内的杨氏模量,例如在从2000 到3300MPa或从2800到3100Mpa的范围内的杨氏模量。
[0070] 大致柔性的区域由大致柔性的材料形成,并且优选地由可注模的热塑性弹性体模 制而成,该可注模的热塑性弹性体的例子包括各种橡胶、Mediprene?、ThermolastK?及其 混合物。Mediprene?(例如,Mediprene?A2 500450M)是由苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯 (SEBS)橡胶、石蜡油及聚丙烯形成的可注模的VTC热塑性弹性体(TPE)。在本发明中选择 性地使用的另外的大致柔性的材料包括丁腈(NBR)、氢化NBR、氯丁二烯、乙烯丙烯橡胶、氟 硅氧烷、全氟弹性体、硅氧烷、碳氟化合物、或聚丙烯酸酯中的一种或更多种。在大致柔性的 材料是橡胶的情况下,橡胶优选地从已经通过USPClassVI的一系列橡胶中选择,石蜡油 是优选地符合用于轻液体石蜡的欧洲药典的医疗白油,聚丙烯是已经通过USPClassVI的 医用级。ThermolastK?TPE也是可注模的,并且基于水合苯乙烯嵌段共聚物。Thermolast K?TPE也是通过USPClassVI认证的,并且可以例如与诸如ABS和PC之类的多种材料组合 使用。
[0071] 虽然大致柔性的材料的具体性质可以变化,但是,在示例性实施例中,大致柔性的 材料具有在从30至90邵氏A范围内的邵氏A硬度值,例如在从40至60邵氏A或从40至50邵氏A的范围内,如由ASTM D2240(4mm)确定的,其全部内容通过参考被结合到本文 中。大致柔性的材料优选地具有在100%应变下的在从0. 1至6Mpa范围内的弹性模量(如 ASTM D638所确定的,其全部内容通过参考被结合到本文中),例如在从0. 5至3MPa或从1 至2Mpa的范围内;以及具有在300%应变下的在从0. 2至8Mpa范围内的弹性模量,例如在 从1至5MPa或从1至3Mpa的范围内。大致柔性的材料优选地具有在从大致0. 7到1. 2范 围内的比重,例如在从0.8至1.2或从0.9至1. 1范围内,如ASTM D792所确定的,其全部 内容通过参考结合到本文中。
[0072] 理想地,相对于大致刚性的材料,用来形成大致柔性的区域的材料呈现出良好粘 结性。两种材料优选地在50mm处呈现出至少4N/mm的剥离力,例如至少6N/mm或至少8N/ mm的剥离力,正如根据RenaultD41 1916标准所确定的那样,所述标准的全部内容通过 参考被结合到本文中。就范围而言,所述材料优选地在50mm处呈现出在从4N/mm到20N/ mm范围内的剥离力,例如在从6N/mm到10N/mm或从8N/mm到10N/mm范围内的剥离力。在 RenaultD41 1916标准中,将尺寸为130X20X2mm的大致柔性的材料样本粘结到尺寸为 130X22X2mm的大致刚性的材料样本上。将拉伸试验机固定至位于大致柔性的材料的短 (20mm)边缘上的夹具,然后将该大致柔性的材料从布置在下方的大致刚性的材料剥离,该 大致刚性的材料固定到灵活的夹具上。将增大的力施加到拉伸试验机上,直到大致柔性的 材料已经从大致刚性的材料剥离开50mm。
[0073] ff盒制诰
[0074] 两次注模已经在过去用来制造塑料物体,例如,笔、牙刷及汽车零件。值得注意的 是,该技术已经应用于计算机键盘(参见美国专利号码No. 4, 460, 534)和其它构件,例如 美国专利号码No. 6, 296, 796和美国专利号码No. 4, 444, 711。后者涉及模制具有橡胶和 非橡胶部分的零件。虽然美国专利号码No. 7, 213, 720公开了一种使用两种不同塑料的两 次注模工艺,其中,装置通过在铰链部分处弯折而形成,但该构思仅应用于包装易潮物品 的装置。还参见相关的美国专利号码此.7,537,137和在审的冊2008030920。专利文件US20080110894描述了一种具有铰链的两次注模成形的装置,该铰链起到用于一叠传感器 带条的管形瓶的作用,W02007072009类似于上述专利,但涉及一种具有FRID标签的容器。 最后,美国专利号码No. 5, 597, 532描述了一种具有血液分离层的折叠式化验片,该血液分 离层排除了红细胞,例如在分离层用金属盐处理的情况下。
[0075] 如图5所示,根据本发明的用于制造匣盒的优选的实施例包括匣盒外壳的两次注 模。在第一步骤中,使用大致刚性的材料(例如PETG)将外壳的盖子的大致刚性的部分注 模到第一模具空腔中。然后优选地自动地从第一模具空腔中移除该部分,并且将该部分插 入到第二模具空腔中,该第二模具空腔带有与大致柔性的材料的所需位置相对应的空隙。 当密封后,大致柔性的材料(例如热塑性Mediprene?)可以在第二步骤期间被注模成形,以 形成完整的盖子。在第三步骤中,使用大致刚性的材料(例如PETG)将外壳的基底的大致 刚性的部分注模到第一模具空腔中。虽然上述工序已经被描述为包括利用两次注模工艺形 成盖子的第一步骤和第二步骤,以及利用单次注模工艺形成基底的第三步骤,但是,应当理 解,盖子也可以利用单次注模工艺形成,基底也可以利用两次注模工艺形成,或者盖子和基 底两者都可以利用两次注模工艺形成,这取决于大致刚性的区域和大致柔性的区域位于匣 盒之内的位置。
[0076] 本领域技术人员应当明白,被注模的材料,例如大致刚性的材料和大致柔性的材 料,优选地基本上不含水分,以免开裂。在优选的实施例中,用于第一注射释放步骤和第二 注射释放步骤的循环时间对于两个步骤而言都在大致五秒的量级。第一和第二注射的实际 模具设计可以例如与在图4A至4E、7A至7E和8A至8E的不同视图中所显示的零件相对应。 优选的模具尺寸也从以上对于图4A至4E和5描述的几何形状得出。
[0077] 优选的模制过程在本领域中被称作提升和旋转、回转、芯返回排序或二次成型制。 在一优选实施例中,提升和旋转型模具包括两个分开的空腔。第一次凝固在大致刚性区域 被移除、转动并且插入到第二空腔中之前,借助第一注射来形成大致刚性的区域,该第二空 腔用第二次注射形成大致柔性的区域。每个空腔包括一个或多个塑料注射浇口。在对于夹 持力和模具尺寸而言适当的吨位的压力机中完成模制。这种一般类型的模制压力机尤其由 Nestal、Engles、Roboshot制造。
[0078] 本发明不局限于两次注射模制。例如,可以采用三次注射模具,该三次注射模具允 许三种不同材料模制成单一零件。尤其地,可形成柔性区域的两个分隔的区域(例如按不 同颜色)以有助于可用性。可替代地,第三次注射可以将去湿塑性材料模制到外壳中。由 于多个传感器对于水分敏感,所以将干燥剂直接包括到匣盒中可能是符合期望的。尽管清 楚的是可使用多个空腔,但成本和制造简单性要求在可能的情况下使用最少的分开模制步 骤。
[0079] 在一优选的自动工艺中,匣盒组装系统定向空匣盒外壳,以便布置到自动主推进 器上,该自动主推进器使外壳通过整个组装过程。在第一位置处,可以从芯片格栅托盘或晶 片膜框拾取传感器芯片,并将传感器芯片定向并且放置到匣盒外壳内的芯片凹处中。在第 二位置处,在移动外壳之前,可以借助于智能自动视觉系统来完成损伤检查。在下一步骤 中,匣盒外壳可以移动到校准包工位,该校准包工位从批
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