CN112638535A - 带液体包的料筒 - Google Patents

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Abstract

描述了一种料筒，所述料筒包括具有孔的结构件，所述孔至少部分地被凹部环绕。因此，形成了将所述孔与所述凹部分隔开的壁。所述料筒包括液体包，其中所述液体包包括环绕的密封部分和液体容纳部分。所述液体包被至少部分地布置在所述孔中，其特征在于，所述密封部分的圆周外缘在所述孔上方突出。

Description

带液体包的料筒
技术领域
本发明的实施例涉及一种用于打开液体隔室的布置。具体地，提供了具有液体包的料筒。该料筒可配置为插入装置中。该装置可为能够处理液体的任何类型的装置。
背景技术
料筒在许多领域中用于将机器的一次性零件与非一次性零件分隔开。这些料筒以某种方式与非一次性零件相互作用以获得结果，例如，测量结果或印刷品或含添加剂的液体等。
通常，料筒为用于近患者测试的现场即时诊断系统的一部分。这些类型的料筒在例如 WO 2016/049557、WO 2016/014771、WO2008/155723、US 9190015、US 9863837、US9797006、US 9808802、US 9731297、US 9753003、US 9782770、US 9678065、US 9616427 中进行了描述。
WO2013/135713、WO 2015/185763 或 EP 3231513 公开了用于现场即时测量系统的料筒，该料筒使用离心力将液体引导通过该料筒。
对于所有这些料筒，有一个装有液体的隔室是有用的。例如，在 US 9638663 中公开了具有泡罩形式的液体包的料筒。该料筒至少包含一个泡罩包，该泡罩包能够储存诊断分析所需的液体。泡罩提供了对液体成分的密封储存和物理保护，可最大程度地减少可能会发生的试剂的降解。可以有两个泡罩包，一个容纳洗涤液，另一个容纳电化学底物。泡罩包和容纳密封液体可通过环形粘合剂膜附连到顶部零件中的凹部。对于泡罩包，外部机械致动器将向下的压力施加到各个包的顶部，直到被压缩。例如，这可以是气动或液压活塞。泡罩位于凹部中，尖锐的成型特征在这种外部压力下刺破泡罩的底部。然后，迫使来自泡罩的液体穿过开口。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有液体包的料筒，其中该液体包易于装配到料筒中，并且可将液体包中的液体填充到料筒中，从而降低污染与料筒相互作用的装置的非一次性零件的风险。这通过根据权利要求 1 的料筒来实现。
本发明的第一方面涉及一种料筒，该料筒包括具有孔的结构件，该孔至少部分地被凹部包围，以便形成将孔与凹部分隔开的壁。料筒的液体包包括环绕的密封部分和液体容纳部分。密封部分环绕液体容纳部分以将液体容纳在液体包中。液体包至少部分地布置在孔中，其特征在于，密封部分的圆周外缘在壁上方突出，使得外缘的一部分布置在凹部上方。这意味着密封部分的边界在垂直于由孔的开口的伸长所限定的轴线的方向上具有更大的延伸作为孔和壁。这样可确保将液体包轻松放入孔中。另外，这允许打开液体包而不会使液体从液体包滴落到孔的开口中。液体包布置在料筒中，以便将孔的开口相对凹部密封。
液体包的密封部分的圆周外缘为密封部分的外边界线。内边界线将密封部分与液体包的液体部分分隔开。
本发明的料筒的另一方面在于，壁包括引导凹部。该引导凹部提供了用于液体包的开口通道，因为在该引导凹部处，密封部分没有如此紧密地固定在料筒中。引导凹部形成在壁中，使得将液体包保持在料筒中的料筒的力在引导凹部处较低。因此，在引导凹部处，密封部分的开口被引导至料筒内的预定位置，以允许密封部分在凹部上方的确定位置处打开。
本发明的料筒的另一方面在于，孔完全被凹部环绕。这允许更可靠地将液体收集在凹部中。
料筒的再一方面在于，液体包容纳一定体积的液体，其中凹部能够收集此体积。这确保了在需要将液体转移到结构件中的另一个结构之前，可将液体收集并储存在凹部中。
料筒的另一方面在于，液体包，特别是其液体部分，具有适合于孔的形状。这使得在制造期间易于装配。这种形状配合并不意味着液体包仿制了孔的形式。例如，半圆顶也适合于圆柱孔的形状。从这种意义上讲，形状配合意味着液体包可放置在孔上，使得其几乎不再能够在垂直于由孔的开口的伸长所限定的轴线的方向上移动。剩余移动受到制造精度的限制。
料筒的另一方面在于，孔具有圆柱体切口，特别是圆柱体的形状。这使得料筒容易制造。
料筒的另一方面在于，液体包中填充有液体的部分形成球形帽，特别是半球体。这易于制造和组装。
料筒的另一方面在于，凹部包括通向结构件的通道的孔。这允许经由压力、旋转或毛细作用力进一步输送液体。
料筒的再一方面在于，通道连接至料筒的功能件。这允许在结构件的期望结构处使用液体包中的液体。
料筒的另一方面在于，料筒包括覆盖件，该覆盖件固定至结构件，使得液体包至少部分地固定在孔中。覆盖件阻止液体袋从孔中掉出。这使得料筒容易处理。另选地，可通过料筒适于放置在其中的装置的非一次性零件来提供该功能。例如，料筒将放置在非一次性零件中或者已经小心地将液体包放置在孔中，或之后将液体包放置在结构件的孔中。之后，某种覆盖物形成非一次性零件，从而覆盖结构件，以便将液体包安全地放置在孔中。
料筒的另一方面在于，壁的面向覆盖件的端部与覆盖件之间的距离在 20 μm 至1000 μm 之间，特别是在 50 µm 至 500 µm之间。一方面，该距离必须足够小，以将液体包安全地固定在结构件中。另一方面，该距离必须足够大，使得密封部分可弹出以使液体通过。此距离的第三条件在于，该距离应足够小，使得液体不能流入或滴入孔的开口中。
本发明的如上所述的包括料筒的液体处理装置的一个方面在于，该液体处理装置进一步包括活塞，该活塞可通过液体处理装置的驱动来致动，以从与覆盖件相对的一侧压靠在料筒中的液体包上。该活塞为液体处理装置的非一次性零件的一部分。这允许将液体从液体包中挤出到结构件的凹部中。
根据前述权利要求所述的液体处理装置的另一个方面的特征在于，活塞具有圆周表面，该圆周表面至少几乎适合于孔的形状。这可以尽可能好地排空液体包，而不会浪费任何液体。
液体处理装置的另一方面在于，该液体处理装置包括转子，其中料筒可放置在转子中，使得可通过利用液体处理装置的另一个驱动旋转转子来将液体包的液体输送到结构件中。因此，可利用旋转力将液体输送到料筒中的期望位置。
通常，液体包由平顶圆柱形状组成，该平顶圆柱形状可由可冷成形材料制成，由此将模制的限定形状压在可冷成形膜上以呈现模具的设计。可冷成形材料可为铝箔，该铝箔在任一侧上被聚合物薄膜层层压。将所产生的腔室用进行测定所需的液体试剂溶液填充。例如，液体包包含洗涤溶液或底物溶液。
腔室可提供例如 50 µL 至 3 mL 的体积，并且液体包可能未充满或可更改其尺寸以调整体积容量。一旦腔室充满，就可通过在该腔室的顶上放置薄材料层并施加压力和/或热量来将其气密密封。另选地或除此之外，可通过用不同种类的网格状图案冲压密封部分来提供密封。此外，要产生密封部分，超声波焊接也是可行的。
密封材料可为铝膜，由此密封侧涂覆有胶状漆，该胶状漆在压力和/或热量下会活化。另一侧可能具有保护漆，其不会被热量破坏。铝的使用提供了超低的蒸气透过率，使得一旦密封就不会有液体逸出或进入。但是对于液体包，也可使用塑料材料或聚合物材料与铝涂层的结合。
然而，涉及与本文公开的特征的组合的其他实施例也是可行的。
附图说明
本发明的另外的任选的特征和实施例将优选地结合从属权利要求在优选实施例的后续描述中更详细地公开。其中，如本领域技术人员将认识到的，相应的任选的特征可以隔离的方式以及以任何任意可行的组合来实现。本发明的范围不受优选实施例的限制。在附图中示意性地描绘了实施例。其中，这些图中相同的附图标记指相同或功能上可比较的元件。
附图中：
图 1A 是料筒的具有液体包的结构件的视图，
图 1B 是具有覆盖件的图 1A 所示的料筒零件的切口的侧视图，
图 1C 是图 1B 所示的切口的分解图，
图 1D 是如图 1A 所示的料筒的零件的底视图，
图 2A 是料筒零件的另一个实施例的顶视图，
图 2B 是图 2A 所示实施例的经修改设计的剖视图，
图 3A 是具有液体包的又一结构件的从下面看的透视图，
图 3B 是图 4 所示的零件加上覆盖件的剖视图，
图 3C 是图 5 所示的切口的透视图，
图 3D 是图 5 和图 6 所示的零件的分解透视图。
具体实施方式
图 1A 至图 1D 呈现了本发明构思的一种可能的实施例。
图 1A 示出了料筒的具有液体包 20 的结构件 12 的顶视图。结构件 12 包括孔14。除了孔 14 之外，结构件还包括凹部 16。凹部 16 和孔 14 通过壁 18 分隔开。将液体包 20 的液体容纳部分 24 放置在孔 14 中。密封部分 22 环绕液体容纳部分 24。
液体包 20 可由平顶圆柱形状组成，该平顶圆柱形状可由可冷成形材料制成，由此将模制的限定形状压在可冷成形膜上以呈现模具的设计。可冷成形材料可为铝箔，该铝箔在任一侧上或在一侧上由一个或若干个聚合物薄膜层层压。将所产生的腔室用进行料筒操作所需的液体填充。腔室可提供 50 µL 至 30 mL 的体积，并且液体包可能未充满或可更改其尺寸以调整体积容量。
一旦腔室充满，就可通过在该腔室的顶上放置薄材料（即，箔）层并施加压力和/或热量或超声焊接来将其气密密封。密封材料可为铝膜，由此密封侧涂覆有胶状漆，该胶状漆在压力和/或热量下会活化。另一侧可能具有保护漆，其不会被热量破坏。铝的使用提供了超低的蒸气透过率，使得一旦密封就不会有液体逸出或进入。也可以通过例如超声焊接或胶粘进行密封。可使用铝以外的其他材料，例如，塑料和厚度在 10µm 和 200µm 之间的其他金属片。具体地，这些材料被涂覆以改善焊接或使蒸气透过率最小化，例如，如同 PET 一样，其经由等离子体分离工艺涂覆有二氧化硅。另外，可能需要涂层以减少材料扩散到所储存的液体中或防止在液体和密封材料之间发生化学反应。
在图 1A 至图 1D 所示的实施例中，孔 14 具有五边形覆盖区。该实施例的液体包 20 的液体容纳部分 24 为成形为具有五边形覆盖区的圆柱体，该五边形覆盖区小于孔20 的覆盖区。因此，液体包 20 的液体容纳部分 24 配合到孔 14 中。液体包 20 的密封部分 22 具有五边形的圆周外缘 26 或边界，该五边形的圆周外缘或边界沿周向方向在孔14 的边界上方突出。因此，液体包 20 被保持在图 1B 的水平面中并且不能通过孔掉落。当转动料筒时，料筒的覆盖件 38 阻止液体包 20 从孔 14 中掉出。
另一个覆盖物 34 保护相对于料筒 10 的覆盖件 38 的相对侧。另一个覆盖物34 包括与孔 14 配合的切口，以便可将液体处理装置（未示出）的活塞 36 引入孔 14 中。
如果料筒 10 放置在液体处理装置中，则活塞 36 随后可将液体包压靠在覆盖件38 上。料筒可放置在液体处理装置中，使得根据液体处理装置的设计，活塞从下方或从上方抵靠液体包驱动到料筒中。因此，液体处理装置包括适当的控制和驱动装置诸如微控制器或等效装置和电动机，用于以期望的力驱动活塞 36 达到期望的量。
最后，密封部分 22 将在凹部 16 的期望区域处破裂，并且液体包 20 的液体将被压入或流入凹部 16 中。同时溶胀的密封区域将凹部 16 相对孔 14 密封，使得凹部 16中的液体不能流入孔 14 中。这避免了孔 14 的区域的污染或污浊，因此避免了活塞 36或液体处理装置的其他零件的污染或污浊。
液体可从凹部 16 经由通道 30 进一步流入料筒的功能件 32 中。那里的液体将用于其预期的目的。
图 2A 示出了具有液体包 120 的结构件 112 的另一个实施例的顶视图。该实施例与图 1A 至图 1D 所示的实施例的不同之处在于孔 114、凹部 116、壁 118 和液体包120 的形式。孔 114 和液体包 120 具有带圆形覆盖区的圆柱形状。液体包 120 具有基本上圆柱形液体容纳部分 124 和平环形密封部分。
液体包由在密封部分处密封在一起的两个箔制成，类似于根据图 1A 至图 1D 描述的实施例的液体包 20。圆周外缘 126 具有与密封部分 122 的外边界相对应的圆形形状。将凹部 116 与孔 114 分隔开的壁 118 具有圆形形状。
凹部 116 环绕整个孔 114，从而形成环形箱。圆周外缘被布置在壁 118 与凹部116 的外边界线之间。因此，当通过将液体包 120 压靠在覆盖物（图 2 中未示出）上，液体包的两个箔由于活塞向液体包 120 中的液体引入的某种力而分层时，液体包 120 的密封部分 122 将在哪个精确位置破裂或剥离是无关紧要的，如可从图 1B 中相应推导出的。
最后，通道 130 将凹部 116 与功能件 132 连接。流体包 20 的流体可通过通道130 转移到功能件 132，以实现任何目的。
图 2B 示出了图 2A 所示实施例的经略微修改的设计。圆周壁 118 具有引导凹部 119。该引导凹部 119 支持液体包 20 在期望的空间点处向凹部 116 打开。引导凹部可具有例如 V 形、U 形、半圆形或矩形形状。通过将密封部分紧密地保持在覆盖件 38 与圆周壁 118 之间，将液体包 20 保持在料筒中。因此，将在引导凹部处引导密封部分 122的打开（即，箔的分离）以在外缘 126 处在引导凹部 119 的径向延长处打开液体包 120。
在另一个未示出的实施例中，该引导凹部也可放置成使得其支持凹部 16 中的打开，该凹部并非如图 1A 至图 1D 的实施例中所示为周向的。
图 3A 至图 3D 示出了本发明的实施例作为具有用于分析生物样品的计量室的可旋转料筒。可在例如 WO 2015/185763 中找到该料筒的其他功能的详细信息，该专利通过引用并入本文。
在该实施例中，结构件 212 形成环形凹部 216。液体包 220 具有被平环形密封部分 222 环绕的半球形液体容纳部分 224。当液体包 220 放置在圆柱形孔 214 中时，该半球体以其最大直径适合于孔 214 的形状。密封部分 222 与壁 218 重叠，使得密封部分的外缘 226 布置在凹部上方。如果液体处理装置的活塞将半球体压靠在覆盖件 238 上，则密封部分 222 会鼓起，直到两个层压箔在某一点处分隔开，并且液体将流入凹部 216中。溶胀的液体部分 222 将使凹部 216 相对于孔 214 密封，以避免孔区域以及因此液体处理装置的回流或污染。
然后，借由旋转料筒，液体可通过通道 230 流入等分腔室 240 中。通道放置成使得通道 230 从凹部 216 的入口位于凹部距旋转轴线最远的位置处。这允许将全部液体从凹部 216 转移到通道 230 中。
参考标号
10, 110, 210 料筒
12, 112, 212 结构件
14, 114, 214 孔
16, 116, 216 凹部
18, 118, 218 壁
119 引导凹部
20, 120, 220 液体包
22, 122, 222 密封部分
24, 124, 224 液体容纳部分
26, 126, 226 圆周外缘
28 通向通道的孔
30, 130, 230 通道
32 功能件
34 另一个覆盖物
36 活塞
38, 238 覆盖件
240 等分腔室。

Claims (15)

1.一种料筒，所述料筒包括具有孔的结构件，所述孔至少部分地由凹部环绕，以便形成将所述孔与所述凹部分隔开的壁，并且所述料筒包括液体包，其中所述液体包包括环绕的密封部分和液体容纳部分，并且所述液体包至少部分地布置在所述孔中，其特征在于，所述密封部分的圆周外缘在所述壁上方突出，使得所述外缘的一部分布置在所述凹部上方。
2.根据前述权利要求所述的料筒，其特征在于，所述孔完全由所述凹部环绕，从而形成所述壁。
3.根据前述权利要求中任一项所述的料筒，其特征在于，所述壁包括引导凹部。
4.根据前述权利要求中任一项所述的料筒，其特征在于，所述液体包容纳一定体积的液体，其中所述凹部能够收集此体积，具体地，所述凹部的体积等于或大于所述液体的所述体积。
5.根据前述权利要求中任一项所述的料筒，其特征在于，所述液体包具有适合于所述孔的形状。
6.根据前述权利要求中任一项所述的料筒，其特征在于，所述孔具有圆柱体切口，特别是圆柱体的形状。
7.根据前述权利要求中任一项所述的料筒，其特征在于，所述液体包的填充有液体的部分形成球形帽，特别是半球体。
8.根据前述权利要求中任一项所述的料筒，其特征在于，所述凹部包括通向所述结构件的通道的孔。
9.根据前述权利要求中任一项所述的料筒，其特征在于，所述通道连接至所述料筒的功能件。
10.根据前述权利要求中任一项所述的料筒，其特征在于，所述料筒包括覆盖件，所述覆盖件固定至所述结构件，使得所述液体包被至少部分地固定在所述孔中。
11.根据前述权利要求中任一项所述的料筒，其特征在于，所述壁的面向所述覆盖件的端部与所述覆盖件之间的距离在 50 μm 至 1000 μm 之间，特别是在 60 µm 至 200 µm之间。
12.一种包括根据前述权利要求所述的料筒的液体处理装置，其特征在于，所述液体处理装置进一步包括活塞，所述活塞可通过所述液体处理装置的驱动来致动，以从与所述覆盖件相对的侧压靠在所述料筒中的所述液体包上。
13.根据前述权利要求所述的液体处理装置，其特征在于，所述活塞具有圆周表面，所述圆周表面至少几乎适合于所述孔的形状。
14.根据权利要求 11 或 12 所述的液体处理装置，其特征在于，所述液体处理装置包括转子，其中所述料筒可被放置在所述转子中，以便可通过利用所述液体处理装置的另一个驱动旋转所述转子来将所述液体包的所述液体输送到所述结构件中。
15.一种使用根据前述权利要求所述的料筒的近患者测试装置。
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