CN102138810A - 制造定量生物采样植绒拭子的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制造定量生物采样植绒拭子的方法，包括拭子杆和拭子头的制作，通过注塑工艺将拭子杆制作成一端或两端呈环状支架结构；再以环状支架作为植绒基材，在环状支架基材的表面用常规纤维植绒工艺覆盖植绒层后制成拭子头；通过计算改变环状支架的有效植绒面积，控制有效植绒面积的值在2.5～296mm2范围之间，最终得到采样量能在10～200μl范围之间选择的定量生物采样植绒拭子；实现根据采集样本的需要制造定量采样的拭子，且拭子采样量大，有助于实现生物学检测后直接计算结果。
Description
技术领域
本发明涉及一种制造生物学实验器材的方法，尤其是涉及一种制造定量生物采样植绒拭子的方法。
背景技术
在生物学领域，生物样本（包括生物细胞和生物分子）的采集和传递是能否进行有效实验室检查的首要条件。在众多生物样本采集和传递技术中，拭子采样是一种最常用和最便捷的采样技术，其中采样拭子是最关键的采样器材。围绕采样拭子组成采样传递系统器材可以完成由采样部位可靠采集生物样本和安全传递到实验室的全部过程。
目前，传统生物采样拭子由拭子杆和拭子头组成。拭子杆为一个棒状物，（一般为圆柱状），由有一定硬度并有弹性的材料制作，一端为手持部位，一端或二端均可作为制作拭子头的部位。拭子头为固定在拭子杆一端或二端的能够有效吸附生物样本的部分，一般为蓓蕾状。按照制作材料和工艺，拭子头分为长纤维缠绕（缠绕拭子）、短纤维植绒（植绒拭子）以及聚氨酯发泡（发泡拭子）三大类。缠绕拭子采用纤维材料经缠绕工艺制作，植绒拭子采用短绒纤维材料经静电植绒工艺制作，所述纤维一般为天然纤维、化学纤维以及这些纤维的混合物；发泡拭子则使用聚胺酯及发泡剂经发泡工艺制作。
缠绕拭子是最先用于拭子采样技术的采样器材，由于难以控制生产工艺要素（如粘结材料、纤维长度、纤维纤度以及缠绕的紧密度等）导致其采样性能出现明显差异。之后出现的植绒和发泡拭子克服了缠绕拭子的部分缺陷，采样性能相对稳定，尤其对样本的吸附和释放性能显著提高。三类拭子头吸附生物样本的主要机制分别是纤维表面吸附（缠绕和植绒拭子）、微孔表面粘附（发泡拭子）和毛细管效应（植绒和发泡拭子）。综合比较，三类生物采样拭子在采样过程中仍然存在如下固有缺陷：
（1）植绒和发泡拭子的样本吸附量比缠绕拭子低。
（2）拭子杆直径受限制，过细即不能制作采样拭子。植绒拭子在拭子杆顶端植绒，有效植绒面积小，拭子杆直径过小即不能植绒；通过发泡材料包裹作用形成的拭子头比较松动，拭子杆直径过小容易脱落。
（3）植绒和发泡拭子头均沿拭子杆长轴分布于拭子杆一端，在实际使用时拭子头与采样部位的有效接触部分不足拭子头整体的一半，往往不能有效采集液体样本。
（4）已有三类拭子制作技术均只能获得不定量样本采集拭子，不具备定量采集生物样本的性能。至今尚无可定量采样的拭子。
（5）三类拭子杆的尖端（头部）有可能损伤采样部位，如人体器官。
发明内容
本发明的目的是解决制造定量生物采样植绒拭子方法的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种制造定量生物采样植绒拭子的方法。包括拭子杆和拭子头的制造涉及如下步骤，首先通过注塑工艺将拭子杆制作成一端或两端呈环状的环状支架结构；再以环状支架作为植绒基材，在环状支架基材的表面用常规纤维植绒工艺覆盖植绒层后制成拭子头；通过计算改变环状支架上的有效植绒面积，控制有效植绒面积的值在2.5～296 mm2范围之间，最终得到采样量能在10～200 μl范围之间选择的定量生物采样植绒拭子。
拭子头的环状支架的表面积或有效植绒面积通过将环状支架内环直径设计为1.25～10 mm，以及将环状支架柱体横截面直径设计成0.2～3 mm来实现。
综合控制拭子头的环状支架结构和植绒密度实现拭子头定量采集液体样本，在25℃条件下重量分析法（H2O@25℃）测得的拭子头吸附去离子水的体积范围为在10～200 μl之间的确定值。
所述常规纤维植绒工艺为静电植绒。
将植绒层纤维长度控制为0.2～3.0 mm，将植绒层纤维纤度控制为0.33～7.0 dtex，将植绒层植绒纤维密度控制为1.5～350 μg/mm2。
植绒层的材料采用天然纤维，或者化学纤维，或者二者的混合纤维覆盖在环状支架的表面。
植绒层的材料采用尼龙纤维。
本发明提出的制造方法的原理是首先确定拭子头的有效植绒面积以初步确定拭子头吸附液体样本的体积，然后通过选择合适长度和纤度的纤维，以及控制植绒密度进一步调节拭子头吸附的液体样本体积。为获得定量采样植绒拭子，首先，环状支架基材的表面积可以通过改变环状支架内环直径和环状支架柱体横截面直径控制在一个定值，其中环状支架内环直径为1.25～10 mm，环状支架柱体横截面直径为0.2～3 mm。将按照环状支架内环直径和环状支架柱体横截面直径的定值制作的环状支架基材的有效植绒面积控制在2.5～296 mm2范围之间的一个定值。其次，通过改变植绒层的纤维长度和纤度可以控制环状支架表面的有效植绒密度，其中纤维长度在0.2～3.0 mm范围，纤维纤度在0.33～7.0 dtex范围，有效植绒密度在1.5～350 μg/mm2范围。将上述参数分别控制在一个对应的固定值后，使制造的拭子的拭子头能够实现采样体积为一个定值，该定值在重量分析法（H2O@25℃）测得的吸水体积10～200 μl范围内。
在上述制造定量生物采样植绒拭子的方法中，植绒层的有效植绒面积是决定采集样本体积定量的核心因素。由于本发明采用环状支架结构，改变环的直径以及环柱体的横截面直径可以对最终提供的有效植绒面积进行有效调节。此外，采集样本的体积还受植绒层的纤维长度、纤维纤度和纤维的植绒密度的影响。
本发明的有益效果是与传统在柱状拭子杆一端制造拭子头的方法相比，应用本发明的制造方法将拭子杆的端部设计成环状支架后，环状支架基材的有效表面积明显增加，或有效植绒面积明显增加，进而增大了拭子头的有效采样量；同时，与传统制造方法不同，本发明制造的采样拭子头的植绒层的有效采样部位集中于拭子杆端部的环状支架，可以与被采样部位实现完全接触，保证充分采集样本；此外，在环状支架为基材表面植绒制作的拭子头没有传统拭子头的棒状尖端，彻底消除了传统拭子的安全隐患；更重要的是通过控制环状支架内环直径、环状支架柱体横截面直径、植绒层的纤维长度、纤维纤度，以及植绒层的植绒密度等工艺参数即可制造出能够吸附液体体积在10～200 μl范围的可定量采样拭子。
具体实施方式
实施例一，本发明通过注塑工艺将拭子杆1的一端制作成环状支架4，环状支架4内环直径设计为3.91 mm，或者也可以设置在1.25～10 mm范围之间，环状支架4柱体横截面直径设计为1.19 mm，或者也可以设置在0.2～3 mm范围之间；在环状支架4的表面用常规的静电植绒工艺均匀地覆盖植绒层2，纤维采用尼龙纤维，并使植绒层2的有效植绒面积为46 mm2，或者也可以使有效植绒面积设置在2.5～296 mm2范围之间；植绒层2的纤维长度为0.6 mm，或者也可设置在0.2～3.0 mm范围之间；植绒层2的纤维纤度为1.5 dtex，或者也可以设置在0.33～7.0 dtex范围之间；植绒层2的植绒密度为17 μg/mm2，或者也可以设置在1.5～350 μg/mm2范围之间。采用25℃下吸水重量分析法（H2O@25℃）检测，定量吸附液体体积为55 μl，或者也可以通过改变环状支架4上的有效植绒面积、纤维长度、纤维纤度、纤维的植绒密度等参数，使定量吸附液体体积为10～200 μl（H2O@25℃）范围之间的定值。
本实施例的有益效果是能够根据采集样本的需要制造定量采样的拭子，且拭子采样量大，有助于实现生物学检测后直接计算结果。
实施例二，环状支架4内环直径为5 mm，环状支架4柱体横截面直径为1.5 mm，有效植绒面积为74 mm2 ，尼龙纤维长度为1.5 mm，纤维纤度为6.67 dtex，纤维的植绒密度为328 μg/mm2 ，吸附液体体积为110 μl（H2O@25℃），其余的制造过程同实施例一。
实施例三，环状支架4内环直径为1.5 mm，环状支架4柱体横截面直径为0.5 mm，有效植绒面积范围为7.39 mm2 ，尼龙纤维长度为1.0 mm，纤维纤度为1.5 dtex，纤维的植绒密度为109 μg/mm2 ，吸附液体体积20 μl（H2O@25℃），其余的制造过程同实施例一。
Claims (7)
1.制造定量生物采样植绒拭子的方法，包括拭子杆（1）和拭子头的制作，其特征在于：包括以下步骤，通过注塑工艺将拭子杆（1）制作成一端或两端呈环状支架（4）结构；再以环状支架（4）作为植绒基材，在环状支架（4）基材的表面用常规纤维植绒工艺覆盖植绒层（2）后制成拭子头；通过计算改变环状支架（4）的有效植绒面积，控制有效植绒面积的值在2.5～296 mm2范围之间，最终得到采样量能在10～200 μl范围之间选择的定量生物采样植绒拭子。
2. 根据权利要求1所述的制造定量生物采样植绒拭子的方法，其特征在于：拭子头的环状支架（4）的表面积或有效植绒面积通过将环状支架（4）内环直径设计为1.25～10 mm，以及将环状支架（4）柱体横截面直径设计成0.2～3 mm来实现。
3.根据权利要求1所述的制造定量生物采样植绒拭子的方法，其特征在于：综合控制拭子头的环状支架（4）结构和植绒密度实现拭子头定量采集液体样本，在25℃条件下重量分析法测得的拭子头吸附去离子水的体积范围为在10～200 μl之间的确定值。
4.根据权利要求1所述的制造定量生物采样植绒拭子的方法，其特征在于：所述常规纤维植绒工艺为静电植绒。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的制造定量生物采样植绒拭子的方法，其特征在于：将植绒层（2）纤维长度控制为0.2～3.0 mm，将植绒层（2）纤维纤度控制为0.33～7.0 dtex，将植绒层（2）植绒纤维密度控制为1.5～350 μg/mm2。
6.根据权利要求5所述的制造定量生物采样植绒拭子的方法，其特征在于：植绒层（2）的材料为用天然纤维，或者化学纤维，或者二者的混合纤维覆盖在环状支架（4）的表面。
7.根据权利要求6所述的制造定量生物采样植绒拭子的方法，其特征在于：植绒层（2）的材料采用尼龙纤维。
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