CN108291904B - 图案化的膜结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图案化的膜结构以及该图案化的膜结构的制造方法，该图案化的膜结构包括微孔膜层，其中，微孔膜层包括多个流动通道，该流动通道由疏水分离通道分隔开，且流动通道和疏水分离通道形成重复的图案。本发明的图案化的膜结构代表了膜的工业规模前体，例如，包括分隔开的流动通道的多参数侧流膜。

Description

图案化的膜结构

技术领域

本发明涉及一种图案化的膜结构以及一种图案化的膜结构的制造方法，该图案化的膜结构包括微孔膜层，其中，微孔膜层包括多个流动通道(flow lane)，流动通道由疏水分离通道分隔开，且流动通道和疏水分离通道形成图案，该图案可以是重复的。本发明的图案化的膜结构代表了膜的工业规模前体(industrial scale precursor)，例如，包括分隔开的流动通道的多参数侧流膜。

背景技术

在现代生物化学分析中，免疫测定法通常用于检测生物流体(例如血液、尿液或唾液)中的各种物质(通常称为配体或分析物)的存在或浓度，但也可用于各种其它样品，例如食物提取物、地表水等。在固相免疫测定中，将结合剂(通常是对待检测的配体有特异性的抗体)固定在固体载体上。包括待检测配体的测试流体与固体载体接触，且在配体存在的情况下，在结合剂和配体之间形成复合物。为了使复合物可见，可以使用与复合物结合的标记抗体，然后目视检测与复合物结合的标记抗体。或者，将免疫测定与竞争反应后的读数放在一起。为此，分析物本身固定在固体载体上并与标记抗体和存在于样品中的分析物的结合产生竞争。富含限定分析物的样品在反应区导致绝对信号较低。

多孔材料(如硝酸纤维素、尼龙、乙酸纤维素、玻璃纤维和其它多孔聚合物)已被用作固相免疫测定中的固体载体。在所谓的侧向流测定中，将用于确定配体是否存在的待测试流体施加到多孔膜层的一端，并在毛细作用力的作用下横向流过该膜。多孔膜包括固定化结合剂，其能够与配体或者对抗待检测配体的抗体结合。固定化结合剂可以均匀分布在整个膜上。然而，通常，固定化结合剂位于膜中限定的测试区或检测区中，通常位于狭窄反应区中，该狭窄反应区已经通过接触或喷墨印刷或其它分配技术被涂覆。

在侧向流测试中，具有固定化结合剂的微孔材料薄层可以支撑在液体不可渗透层上，以给易碎的微孔材料层提供足够的刚性。通常，厚度为约80～200μm的微孔材料层支撑在液体不可渗透支撑层上，通常称为“膜背衬”或“背衬卡”。

另外，侧流免疫测定装置(通常为测试条形式)在侧向流方向上包括预滤器垫、缀合垫、如上所述的侧流膜和吸附垫。

为了满足使用一个测试条测试液体样品中的多个配体或分析物(参数)的需要，已经开发了包括多于一个反应区的侧向流测试条或装置。这种侧向流测试条和装置基于图案化的膜，且可用于许多测试和测定应用领域，例如进行侧流免疫测定(例如用于食品技术、诊断)。

用户期望通过使用基于不同的图案化的膜的测定或测试获得的结果是可再现和可比较的。也就是说，获得的结果应该独立于单个侧向流测试条或装置的具体制造条件。因此，不同批次的图案化的膜之间的高均匀性代表了通过使用基于图案化的膜的测定或测试获得的结果的质量、再现性和准确性的不可或缺的前提。

然而，就它们相应的几何尺寸(例如分离通道的尺寸)和其它结构参数而言，基于现有技术的侧向流测试条以及相应的图案化的膜发生显著变化。这些差异可归因于获得现有技术的图案化的膜的制造条件的变化。

通常，用于某种测定或测试的每一批图案化的膜都是在许多小的单个膜上，以不同参数通过在特定制造商的特定条件下使用特定技术制造出。制造条件的差异可导致产品特性发生显著变化。因此，来自不同批次和制造商的图案化的膜之间的可比性和一致性的程度是不可接受的。

因此，需要增加图案化的膜的结构一致性，以获得具有高质量、高可重复性和高可比较性的基于图案化的膜的测定。

发明内容

据此，本发明潜在的技术问题是提供一种用于图案化的膜的前体和一种制造该前体的方法，其能有效地生产大量的结构一致性高的图案化的膜。

根据本发明，通过提供工业规模化卷筒(roll)或片材形式的图案化的膜结构来解决上述技术问题，该图案化的膜结构包括微孔膜层，其中，微孔膜层包括多个流动通道，该流动通道由疏水分离通道分隔开，且流动通道和疏水分离通道形成图案。

鉴于图案化的膜结构的特定形式，即工业规模卷筒或工业规模片材，本发明图案化的膜结构的图案由可以有效大量生产的一致性高的高精度图案化的膜形成。

特别地，由于图案化的膜结构具有工业规模卷筒或工业规模片材的形式，因此通过使用可以以非常精确和均匀的方式生产图案化的膜结构的工业规模设备来生产该图案化的膜结构。与此相反，用于图案化的膜的传统生产的小型设备不能提供相同的精度。而且，传统的小型设备不能生产大量的图案化的膜。虽然使重的、庞大的和大型的未图案化的膜结构(例如卷筒或片材)的表面图案化被认为是不精确和不可行的，但是惊讶地发现工业规模前体可以以极高的精度大量生产图案化的膜。

附图说明

图1为通过处理本发明的图案化的膜结构可获得的侧流膜的俯视图。

图2为通过在侧向流动方向(lateral flow direction)上处理本发明的图案化的膜结构获得的侧流膜的横截面图。

图3图示了本发明的图案化的膜结构(7)，其在切割之前为片材形式，以获得单个多参数条(multiparameter strip)。

图4(A)图示了图案的优选实施例，该图案具有由分离通道5分隔开的流动通道4。在图4(B)中，图示了包括重复图案的图案化的膜结构，即重复图4(A)的图案。通过处理(例如切割)如图4(B)所示的膜结构可以获得具有图4(A)的图案的侧流膜(1ateral flowmembrane)。

图5(A)-(C)图示了包括流动通道(4)和分离通道(5)的重复图案的三个优选实施例。

图6A、图6B和图6C为通过处理本发明的图案化的膜结构获得的侧流膜的俯视图。图6A图示了单个图案。图6B图示了图6A的图案作为膜卷筒(membrane roll)上的重复图案。图6C图示了图6A的图案作为膜片材(membrane sheet)上的重复图案。

图7为通过在侧向流动方向上处理本发明的图案化的膜结构获得的侧流膜的俯视图。该图案由交替的含硝化纤维素的通道和疏水通道组成。

图8图示了本发明的图案化的膜结构，其在切割前为呈展开状态的膜卷筒形式。

图9A图示了层压在背衬卡上的图案化的硝化纤维素膜。硝化纤维素膜呈现出图案化的结构，导致侧流条以及测试和控制线(图9B)内的上部膜片段(membrane segment)变窄。

图10为硝化纤维素片材的示意图，其层压在固体载体上且被结构化成硝化纤维素补片(patch)，该硝化纤维素补片与96-微滴定板的孔的尺寸对应。

图11为描绘了具有多参数条的重复图案的硝化纤维素膜的示意图，该多参数条呈圆锥形构造，其具有共同样本池和5个独立读数(redout)。

图12为描绘了具有交替的疏水通道和硝化纤维素通道的硝化纤维素膜的示意图，该交替的疏水通道和硝化纤维素通道能够获得给定的单个条的多个读数。

图13为本发明的用于制造图案化的膜结构的装置的示意图。给入膜卷筒，以进行图案化。该装置适用于处理不同宽度的膜结构。或者，片材可以手动插入或通过自动送料器送入。图13的附图标记如下：1膜卷筒的输入；2图案化的膜卷筒的输出；3图案化的膜；4衬垫纸；5真空台板；6照相机，用于在前进方向上对膜卷筒进行定位；7激光器；8照相机，用于在垂直于前进方向的方向上对膜卷筒进行定位；9激光器的x-y定位。

图14为图13所示装置的激光器和照相机的详细示意图。图14的附图标记如下：10插入膜片材/膜卷筒，直到x-y限位挡块；11每个重复图案具有两个参考点的膜片材；12定位激光器的参考点。

具体实施例

“图案”是指由一个或多个流动通道和一个或多个分离通道形成的膜上的特定结构。图3通过附图标记4指示的通道给出了图案的一个实施例，该通道包括相邻的分离通道，分离通道被认为是与其它通道隔离。例如图1、4-12和14图示了(重复)图案的其它示例性实施例。

重复图案通过图案的重复形成。图3-12和14图示了具有重复图案的各种膜结构。

“分离通道”应被理解为表面水平比膜的其余部分的表面水平低的图案或重复图案的部分。分离通道限制了相邻的流动通道的液体流动区域。分离通道可以是非浸润的和/或疏水的。分离通道沿着流动方向具有相同的宽度(同构的)或者沿着流动方向具有变化的宽度。它可以是直的、弯曲的或以其它形式。

“流动通道”是图案或重复图案的一个或几个元素，在该图案或重复图案中，液体可发生流动。流动通道沿着流动方向具有相同的宽度(同构的)或沿着流动方向具有变化的宽度。它可以是直的、弯曲的或以其它形式。

流动通道和分离通道可以形成由至少一个图案构成的重复图案。可以将重复的图案化的膜结构切割成多个具有相同图案的膜，该图案具有流动通道和分离通道。重复图案可以被拆分成多个相似的图案。另外，例如通过切割膜结构，重复的图案化的膜结构可获得多个膜，该膜理想地具有相同的图案，该图案具有一个或多个流动通道和一个或多个分离通道。

重复图案包括由特定图案组合在一起的一个重复图案或者由多个图案组合在一起的两个或多个重复图案。当重复图案包括多于一种不同图案时，可以通过切割图案化的膜结构获得多个具有两种或多种不同图案的膜，该图案具有流动通道和疏水分离通道。

膜结构的至少一个重复图案可以占图案化的膜结构的整个宽度，尤其是当重复的图案化的膜结构具有卷筒的形式时。在这种情况下，通过沿着膜结构的宽度方向在相邻(重复的)的两个图案之间仅执行一次切割操作就可将重复的图案化的膜结构(也可以具有片材的形式)制成多个膜。

根据优选的实施方式，图案与预定位置的偏离至多为±50μm，优选地最多为±40μm，更优选地最多为±30μm。根据另一个优选的实施方式，形成本发明的图案化的膜结构的重复图案的各个图案彼此之间的偏离最多为±100μm，优选地最多为±80μm，更优选地最多为±60μm。当图案和预定位置/其它图案存在不重叠部分时，图案偏离预定位置或另一图案。

本发明的图案化的膜结构的最大长度优选地至少为10cm，优选地至少为30cm，更优选地至少为50cm，且特别优选地至少为1m。当最大长度(即长度单位中的最长尺寸)至少为10cm时，图案化的膜结构可以以工业规模大量生产。而且，通过进一步处理(例如切割)图案化的膜结构可以生产相当多的膜。例如，图案化的膜结构可以被加工成包含微孔膜层的侧流膜，液体横向流动通过该微孔膜层。这种侧流膜可用于多参数免疫测定装置。

根据本发明的一个实施例，(重复的)图案化的膜结构具有卷筒的形式。通过卷绕膜结构形成该卷卷。优选地，通过卷绕(重复的)图案化的膜结构的矩形条带(ribbon)形成卷筒。卷卷的形式使得可以容易地存储、运输和处理图案化的膜结构。优选地，(未卷绕的)卷筒的长度为50～200m，优选地为50～100m，宽度为8～100mm，优选地为20～35mm。

根据本发明的另一个实施例，(重复的)图案化的膜结构具有片材的形式。片材的形式使得可以容易地存储和运输图案化的膜结构。优选地，片材的长度为30～60cm，宽度为30～60cm。例如，片材为正方形，该正方形的边长为30～60cm，优选地为45～55cm，例如为50cm。该片材也可以为长方形，该长方形的长为40～70cm(优选地为50～60cm)，宽为5～50cm(优选地为10～16cm)。

根据另一个优选的实施例，(重复的)图案化的膜结构具有椭圆的形式。椭圆的长轴的长度优选地为5～50cm，更优选地为15～40cm，且椭圆的短轴的长度优选地为长轴的1/10～2/3。

根据又一个优选的实施例，(重复的)图案化的膜结构具有圆的形式。该圆的半径优选地为5～25cm，优选地为10～15cm。

通过处理本发明的(重复的)图案化的膜结构，例如，通过切割，可以获得多参数侧流膜。例如图1、2、6-8和11-12图示的这种多参数侧流膜是微孔膜层的细长排列，其优选地负载在液体不可渗透支撑层上。多参数侧流膜适合于在毛细作用力的作用下使液体能够侧向流过微孔膜层，且通常用于侧流免疫测定，以检测横向流过微孔膜层的测试流体中的配体或分析物。

根据本发明，如图1-3、6-8和11-12所示，微孔膜层具有多个(即两个或更多)流动通道。

流动通道的宽度没有特别限制，但是通常为1mm～4mm，优选地为2mm～3mm。

另外，流动通道的形状没有特别的限制。然而，优选地，流动通道的形状选直线形流动通道、曲折形流动通道和蜿蜒形流动通道。更优选地，如图1(曲折形流动通道)和图3、12所示(蜿蜒形流动通道)，流动通道的形状选自曲折形流动通道和蜿蜒形流动通道。

如图1-3、6-8和11-12所示，根据本发明，流动通道由分离通道分隔开。优选地，例如如图1所示，多个流动通道中的每一个包括检测区，该检测区包括一种结合剂，从而使得通过每个反应区自己的流动通道，测试液体被供应给每个反应区(参见图11)。在本发明的一个实施方案中，每个流动通道包括反应区，且几个流动通道中的至少一些包括相同或不同的结合剂。由于所述分离，通过处理(重复)图案化的膜结构(例如通过切割)获得的每个膜的每个反应区将接收完全相同数目和相同数量的样品和缀合溶液(conjugatesolution)，从而导致每个检测点的检验灵敏度和信号强度得到改善。在将(重复)图案化的膜结构加工成膜之前，可在(重复)图案化的膜结构上提供检测点或者在通过处理(重复)图案化的膜结构而获得的膜上提供检测点。

根据本发明的优选实施方案，每个反应区的直径或尺寸为0.5mm～3mm，优选地为1mm～2mm。另外，反应区优选地具有圆形形状，但也可以是小线形(small lines)(喷雾式非接触型定点设备)。

根据本发明的优选实施例，分离通道的宽度为0.1mm～3mm，优选地为0.15mm～1.5mm。

微孔膜层可以由任何适合于侧流膜的微孔材料制成。这些材料在本领域是已知的，且包括硝化纤维素、尼龙、乙酸纤维素、PES(聚醚砜)、PVDF(聚偏二氟乙烯)、交联葡聚糖和其它多孔聚合物。优选地，微孔膜层为硝化纤维素层。用于侧向流测定的硝化纤维素膜层是本领域公知的，且由相互连接的海绵状结构的硝化纤维素棒组成。

液体不可渗透支撑层在本领域中是众所周知的，且通常被称为“背衬”(backing)。合适的支撑层包括聚合物材料，例如聚酯、聚丙烯、聚乙烯、丙烯酸(共)聚合物、乙烯-丙烯酸类聚合物、聚碳酸酯和杂多糖(hetero-polysaccharides)。

根据本发明的优选实施例，所述两个或多个流动通道中的每一个还包括位于反应区下游的控制区，该控制区包括结合剂。各个通道的控制区可以包括不同的试剂。该控制区通常会结合所有的缀合试剂(conjugate reagent)或过量的颗粒。

控制区的主要作用是表明液体已被运送到指定的通道。选择的试剂组合必然会导致正向读数(positive readout)，与测试区的结果无关。例如，从兔子中纯化出的抗鼠免疫球蛋白可以以1 mg/ml的最终浓度压印(print)。

根据本发明的优选实施例，每个控制区的直径或尺寸与测试区的相同，即为0.5mm～3mm，优选地为1mm～2mm。

为了使结合剂与检测区中形成的配体或分析物之间的复合物可视化，通常使用可检测标记，例如免疫标记。最常见的是，待分析的液体在流过侧流膜之前首先流过所谓的缀合垫。该缀合垫包括可检测标记的可移动的缀合物和检测剂，即可结合配体或分析物但不同于结合剂的药剂。如果待分析的液体流过缀合垫，缀合物与配体结合且配体/缀合复合物与液体一起流过膜层。在膜层中，配体-缀合复合物与固定结合剂结合。可移动的缀合物通常针对一种分析物。因此，在多参数测试中，将几种缀合试剂混合并跨过整个垫宽施加到缀合垫上。另一种选择是在缀合垫上以规则的间隔喷射各自的缀合试剂。间隔的宽度与流动通道的宽度对应，从而导致特定通道中期望的缀合物的浓度更高。由于限定区域的试剂浓度更高，该选择还可以减少产生可见信号所必需的缀合物的量。作为侧流膜上游的缀合垫的替代，侧流膜本身可以包括至少一个缀合区，该缀合区包括可检测标记的可移动的缀合物以及检测剂。这种缀合区位于检测点的上游。在这种情况下，只有特定于检测区上的配体的缀合物将在专用通道中流动，而在其它通道中没有任何损失。在这方面，对可以使用的合适的可检测标记没有特别限制，是本领域已知的。它们例如包括不同颜色的乳胶珠(latexbeads)或荧光染料以及金纳米颗粒。

因此，根据本发明的优选实施方案，所述两个或多个流动通道中的每一个还包括至少一个缀合点，该缀合点包括可检测标记的可移动的缀合物和位于检测点上游的检测试剂。用于沉积缀合试剂的膜或图案化的膜结构的面积比这里限定的流动通道的面积略大(1mm)。

根据本发明的优选实施方案，结合剂选自蛋白质和肽，特别是抗体和适体。

根据本发明，用于制造(重复)图案化的膜结构的方法包括以下步骤：

(A)提供未图案化的膜结构，该未图案化的膜结构包括微孔膜层；

(B)将未图案化的膜结构提供给图案化装置；

(C)将未图案化的膜结构进行图案化，从而使得微孔膜层包括多个流动通道，其中，流动通道由分离通道分隔开，且流动通道和分离通道形成图案。优选地，形成重复图案。

在优选的实施例中，该方法还包括在步骤(B)之后且在步骤(C)之前的步骤(Ca)：调整图案化装置和/或未图案化的膜结构的位置。优选地，通过确定图案化装置的位置和/或未图案化的膜结构的位置是否位于期望的位置(即，具有正确的位置)来执行步骤(Ca)，且，否则，校正图案化装置的位置和/或未图案化的膜结构的位置，以符合期望的位置。

确定位置是否正确的步骤可以通过检测装置(诸如，照相机)来执行。检测装置确定未图案化的膜结构相对于图案化装置的位置。如果位置不正确，那么校正图案化装置的位置和/或未图案化的膜结构的位置，例如，通过x-y位移装置，该装置上安装有图案化装置(例如激光器)。

优选地，未图案化的膜结构包括参考点。另外，优选地，通过根据参考点调整图案化装置的位置来执行步骤(Ca)。确定位置是否正确的步骤优选地由检测装置(如，照相机)执行。检测装置可以通过检测参考点的位置来确定未图案化的膜结构相对于图案化装置的位置。如果位置不正确，则校正图案化装置的位置和/或未图案化的膜结构的位置，例如，通过x-y位移装置，该装置上安装有图案化装置(例如激光器)。

由于步骤(Ca)，图案化的膜结构可以快速地且高精度地生产。例如，可以获得图案化的膜结构，该图案化的膜结构的各个单独图案与预定位置的偏差最多为±50μm，优选地最多多±40μm，更优选地最多为±30μm，和/或各个图案彼此之间的偏差最多为±100μm，优选地最多为±80μm，更优选地最多为±60μm。

本方法步骤(A)中提供的未图案化的膜结构可以是以已知方式制造的常见的膜结构。优选地，如上所述，未图案化的膜结构支撑在液体不可渗透支撑层上。通常，未图案化的膜结构可以通过首先提供液体不可渗透的支撑层，然后将适合溶剂中的组成微孔膜层的材料溶液施加在支撑层上来制造。然后蒸发该溶剂，获得包括支撑在液体不可渗透支撑层上的微孔膜层的未图案化的膜结构。

在步骤(B)中，未图案化的膜结构被提供给图案化装置。用于图案化的装置和方法不受特别限制，包括机械和化学方法，例如蚀刻、蜡压印(wax printing)、光刻、等离子体和激光处理。图案化的优选方法是激光处理。用于图案化的优选装置是一个或多个激光装置。

根据本方法的步骤(C)，对未图案化的膜结构进行(重复的)图案化，以形成疏水分离通道，从而提供了多个同构(isomorphic)流动通道。

根据优选的实施例，步骤(C)包括(C1)激光蚀刻、(C2)化学蚀刻、(C3)机械处理和/或(C4)压印中的一个或多个。也就是说，可以通过前述方法(C1)至(C4)中的一种或其任意组合对未图案化的膜结构进行(重复的)图案化。优选地，通过激光蚀刻进行图案化。

优选地，用激光蚀刻处理微孔膜层，从而从液体不可渗透支撑层上去除微孔膜层的材料并形成多个同构流动通道，其由到达液体不可渗透支撑层的暴露材料的边界线分离。通过(C2)化学蚀刻、(C3)机械处理和/或(C4)压印可以获得类似的效果。

例如可以通过使用具有皮秒脉冲(picosecond pulse)的Nd：YVO₄固态激光器完成激光蚀刻过程，特别是在波长为532nm、脉冲长度为12psec、脉冲能量为10mJ和脉冲频率为10kHz下实现。替代地，用Nd YAG或CO2激光器进行激光蚀刻工艺也成功地构造出硝化纤维素膜。

根据优选的实施例，本发明的制造方法包括以下步骤：

(A)提供包含微孔膜层的未图案化的膜结构；

(As1)沿着未图案化的膜结构的长度方向和/或宽度方向切割该未图案化的膜结构，从而获得切开的未图案化的膜结构；

(Bs)将切开的未图案化的膜结构提供给图案化装置；

(Cs)对切开的未图案化的膜结构进行图案化，从而使得微孔膜层包括多个流动通道，其中，流动通道由分离通道分隔开，且流动通道和分离通道形成图案。优选地，形成重复图案。

根据上述优选实施例，在对切开的未图案化的膜结构进行图案化之前，沿着未图案化的膜结构的长度方向和/或宽度方向切割未图案化的膜结构。膜结构的较窄的宽度便于以高精度将图案定位在膜上。

当然，切割也可以在(重复)图案化之后进行。可以在(重复)图案化之前和在(重复)图案化之后执行两次或多次切割步骤。因此，本方法的优选实施方案包括步骤(Ds1)：沿着(重复的)图案化的膜结构的长度方向和/或宽度方向切割(重复的)图案化的膜结构，从而获得切开的(重复)图案化的膜结构。

在本发明制造方法的优选实施例中，切开的未图案化的膜结构具有卷筒的形式且该方法还包括以下步骤：

(As2)卷绕该切开的未图案化的膜结构；

(As3)展开该切开的未图案化的膜结构。

在根据本发明制造方法的另一优选实施例中，该切开的图案化的膜结构具有卷筒的形式，且该方法还包括以下步骤：

(Ds2)卷绕该切开的图案化的膜结构；

(Ds3)展开该切开的图案化的膜结构。

在每个切割步骤之后，可以将切开的(未)图案化的膜卷绕成卷筒的形式，然后展开卷筒。当切开的(未)图案化的膜结构具有卷筒的形式时，其可以容易地存储和运输。而且，卷筒的形式可以快速地处理膜结构，从而使得图案化的膜结构和最终获得的膜能够高产量生产。另外，可以第一次在第一地点进行切割和卷绕操作，然后可以存储和/或运输膜，且可以第二次在第二地点进行展开和图案化或进一步处理(例如切割成单个膜)。因此，不需要立即处理(未)图案化的膜结构，从而提供了一种高度灵活的制造方法。

以类似的方式，在每个切割步骤之后，可以将切开的(未)图案化的膜堆积成一叠片材，随后将堆叠拆掉(unpiling)。当切开的(未)图案化的膜具有一叠片材的形式时，其可以容易地存储和运输。因此，可以第一次在第一地方进行切割和堆叠操作，然后可以存储和/或运输膜，且可以第二次在第二地将堆叠拆掉和图案化或进一步处理(例如，切割成单个膜)。

特别地，在根据本发明制造方法的优选实施例中，切开的未图案化的膜结构具有片材形式且该方法还包括以下步骤：

(As4)对切开的未图案化的膜结构进行堆叠，以获得一叠片材；

(As5)将切开的未图案化的膜结构的片材堆叠拆掉。

在本发明的制造方法的另一个优选实施例中，切开的图案化的膜结构具有片材的形式，且该方法还包括以下步骤：

(Ds4)对切开的图案化的膜结构进行堆叠，以获得一叠片材；

(Ds5)将切开的图案化的膜结构的片材堆叠拆掉。

根据本发明，工业规模的卷筒或片材形式的图案化的膜结构可通过将未图案化的膜卷筒或片材放入装置中来制造。这种装置配备有切割工具、图案化装置、用于控制片材或卷筒的位置的装置，例如机械结构、照相机或激光标记。位置控制装置可以控制膜卷筒或膜片材的位置。

在膜卷筒或膜片材已被固定或引入这种装置中之后，可以对未图案化的膜结构进行图案化，例如，通过使用高精度雕刻系统。这种雕刻系统可以通过计算机驱动的控制技术进行操作，该技术可以进行高精度的图案化。这种雕刻系统可以是激光系统、印压机、光刻设备、化学喷射设备或其它合适的设备。因此，可以对未图案化的结构进行图案化，可以以高精度和高一致性对未图案化的结构进行图案化，例如通过在膜表面雕刻任何图案、任何数量的一个或多个重复的图案化的膜图形(重复图案)。包含这些图形/图案的膜结构可被雕刻或切割，以通过切割装置获得单个的图案化的膜。因此，本发明的图案化的膜卷筒或片材可以提供大量结构高度均匀的图案化的膜。

膜的图案化(例如，通过激光器)可以通过逐步处理或通过连续处理来执行。为了逐步处理，将膜向前移动到具有特定尺寸(工作范围)的工作台，例如，10×16cm)。一旦工作台被未图案化的膜部分覆盖且可选地通过真空器或通过夹具固定，则膜的运动停止。激光器或其它图案化装置在膜表面形成图案。在覆盖工作台的膜结构的区域被图案覆盖之后，膜卷筒向前移动，移动距离为工作范围的长度尺寸，即工作台的长度，以使膜结构的未图案化的部分暴露于激光器。该过程继续进行直到整个膜卷筒被图案覆盖(即图案化)。

对于连续过程，当激光器对膜进行图案化时，膜连续不断地移动。

通过以下实施例进一步说明本发明，但不限于此。

实施例A

采用图13所示的装置生产本发明的图案化的膜结构。

该装置能够自动地将给定的图案引入卷筒形式的膜上或者膜片材形式的膜上。可以手动地或自动地将膜送入装置中并从中收集。可以根据正在处理的膜样品的数量调整排列(reeding)和堆叠单元的尺寸。

将定义的图案以如下的卷筒的形式施加在膜样品(例如图13)上：将膜卷筒安装、定位并横跨在装置(图13，#1)中，将膜(图13，#3)和衬垫纸(图13，#4)穿过设备并固定在卷筒芯上(图13，#2)。一旦设置了纸幅张力并将真空台(图13，#5)上方的路径水平固定，就可以借助于设置在未图案化的膜上的参考点(图14，#12)定位一个或多个激光器(图13，#7)，该参考点由头部相机(head camera)识别。然后可以处理激光器(“激光场”或简称“场”)可到达的区域中的所有图案和参考点(图14，#12)。由于相机系统的定位，图案的精度(图案与其预定位置的偏差)可以高达±50μm或甚至更精确。

一旦一个激光场中的图案形成后，激光器就会在x-y位移装置的协助下定位在一个新的场中。以这种方式，膜可以逐场(field by field)地进行图案化，从而完成当前工作范围的图案化。

通过编制的过程和第二照相机(图13，#6)的控制，根据工作范围的长度((真空)台的尺寸)可卷绕和固定膜。根据参考点，重新评估激光器的精确定位并重复图案化周期。

实施例B

用实施例A所述的装置可以处理宽度为15～500mm和长度最多为200m的膜卷筒。将图案化的膜用衬垫纸卷绕。该设备配备了偏转辊(deviating roller)和长度补偿器，可以使膜结构和衬垫纸在图案化过程中走独立的路径。图案化之后，两条路径汇集且两个部件(膜结构和衬垫纸)卷绕在一起。膜结构和衬垫纸的路径由边缘引导控制器控制。通过使用照相机可保证定位精确度为±50μm或更高。

实施例C

使用实施例A中描述的装置对尺寸高达700×500mm的膜片材进行图案化。该膜片材可以手动地或自动地进料和收集。

标号列表

1 侧流膜

2 微孔膜层

3 支持层

4 流动通道

5 分离通道、边界线

6 检测点、检测区、反应区

Claims (11)

1.一种工业规模化的呈卷筒形式或片材形式的图案化的膜结构（7），包括微孔膜层（2），其特征在于：

所述微孔膜层（2）包括多个流动通道（4）；

所述流动通道（4）由疏水分离通道（5）分隔开，且所述流动通道（4）彼此平行并相邻；以及

所述流动通道（4）和所述疏水分离通道（5）形成图案，所述图案是重复的图案，通过沿着膜结构的宽度方向在相邻的重复的两个图案之间仅执行一次切割操作可将重复的图案化的膜结构制成多个膜；

所述流动通道（4）和所述疏水分离通道（5）呈直线形、曲折形或蜿蜒形；

所述流动通道（4）为同构通道，每个所述流动通道（4）包括含有结合剂的反应区、含有结合剂且位于所述反应区下游的控制区以及含有可检测标记的可移动的缀合物和检测剂且位于所述反应区上游的缀合区；

所述图案由激光蚀刻形成；且

卷筒的长度为50~200m，宽度为8~100mm或片材的长度为30~60cm，宽度为30~60cm。

2.根据权利要求1所述的图案化的膜结构（7），其特征在于，所述卷筒的长度为50~100m，宽度为20~35 mm。

3.根据权利要求1所述的图案化的膜结构（7），其特征在于，所述微孔膜层（2）由硝化纤维素制成。

4.根据权利要求1所述的图案化的膜结构（7），其特征在于，所述微孔膜层（2）支撑在液体不可渗透支撑层（3）上。

5.一种制造前述权利要求中任一项所述的图案化的膜结构（7）的方法，包括以下步骤：

（A）提供未图案化的膜结构，所述未图案化的膜结构包括微孔膜层（2）；

（B）将所述未图案化的膜结构提供给图案化装置；

（C）对所述未图案化的膜结构进行图案化，使所述微孔膜层（2）包括多个流动通道（4），其中，所述流动通道（4）由疏水分离通道（5）分隔开且所述流动通道（4）彼此平行并相邻，所述流动通道（4）和所述疏水分离通道（5）形成图案，所述图案是重复的图案，通过沿着膜结构的宽度方向在相邻的重复的两个图案之间仅执行一次切割操作可将重复的图案化的膜结构制成多个膜，所述流动通道（4）和所述疏水分离通道（5）呈直线形、曲折形或蜿蜒形，所述流动通道（4）为同构通道，每个所述流动通道（4）包括含有结合剂的反应区、含有结合剂且位于所述反应区下游的控制区以及含有可检测标记的可移动的缀合物和检测剂且位于所述反应区上游的缀合区且所述图案由激光蚀刻形成。

6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，还包括在步骤（B）之后并在步骤（C）之前的步骤：

（Ca）调整所述图案化装置和/或所述未图案化的膜结构的位置。

7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述未图案化的膜结构包括参考点，且通过根据所述参考点调整所述图案化装置相对于所述未图案化的膜结构的位置来执行步骤（Ca）。

8.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，在步骤（A）之后并在步骤（B）之前还包括步骤（As1）沿着所述未图案化的膜结构的长度方向和/或宽度方向切割所述未图案化的膜结构，从而获得切开的未图案化的膜结构；步骤（B）具体为（Bs）将所述切开的未图案化的膜结构提供给图案化装置；步骤（C）具体为（Cs）对所述切开的未图案化的膜结构进行图案化，使所述微孔膜层（2）包括多个流动通道（4），其中，所述流动通道（4）由疏水分离通道（5）分隔开且所述流动通道（4）彼此平行并相邻，所述流动通道（4）和所述疏水分离通道（5）形成重复的图案，通过沿着膜结构的宽度方向在相邻的重复的两个图案之间仅执行一次切割操作可将重复的图案化的膜结构制成多个膜，所述流动通道（4）和所述疏水分离通道（5）呈直线形、曲折形或蜿蜒形，所述流动通道（4）为同构通道，每个所述流动通道（4）包括含有结合剂的反应区、含有结合剂且位于所述反应区下游的控制区以及含有可检测标记的可移动的缀合物和检测剂且位于所述反应区上游的缀合区且所述图案由激光蚀刻形成。

9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述切开的未图案化的膜结构具有卷筒的形式，且在步骤（As1）之后且在步骤（Bs）之前还包括以下步骤：

（As2）卷绕所述切开的未图案化的膜结构；

（As3）展开所述切开的未图案化的膜结构。

10.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，在步骤（C）之后还包括以下步骤：

（Ds1）沿着图案化的膜结构（7）的长度方向和/或宽度方向切割所述图案化的膜结构（7），从而获得切开的图案化的膜结构。

11.根据权利要求10所述的制造方法，其特征在于，所述切开的图案化的膜结构具有卷筒的形式，且在步骤（Ds1）之后还包括以下步骤：

（Ds2）卷绕所述切开的图案化的膜结构；

（Ds3）展开所述切开的图案化的膜结构。

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