CN114632666B - 一种处理膜的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过挤压力来处理膜的设备，包括支架、浸液池以及分别安装到支架的送料轴、辊轴、步进电机和刮料机构。其中，可旋转的压力辊轴将膜下压至浸液池，刮料机构包括连接到步进电机上的第一刮料轴和第二刮料轴，支架上固定有光耦开关，步进电机由光耦开关自动找到初始位置，步进电机根据参数自动调节刮料机构的位置和角度。本发明的设备使膜从第一刮料轴和第二刮料轴之间穿过，第一刮料轴和第二刮料轴对抵靠在其上的膜产生挤压力或者刮擦力，去除膜上多余的化学试剂溶液，使化学试剂溶液均匀地分布在膜上。本发明具有操作简单、生产效率高、成本低廉、适用范围广等优点，制备出的膜可用于制造检测试纸，提高检测试纸的性能。

Description

一种处理膜的设备

技术领域

本发明涉及一种生产设备，尤其是涉及一种通过压力来处理膜的设备，所述膜可用于制造检测试纸。

背景技术

利用尿液、血液或人体其他组织液等体液对疾病或其他身体状况进行检测的一次性检测试剂盒已在全世界普遍使用，其应用场所可以是在由专业人员操作的实验室，或在家中、学校、商场、道路卡口、海关等由非专业人员的自行操作。此类检测试剂盒一般包括上盖、底板和测试试纸条，其中上盖与底板以卡扣、焊接、胶水粘接等方式相结合，测试试纸条被安置在底板上并且位于上盖与底板之间。上盖包括加样孔和观测孔。用于检测的液体样本经由加样孔施加到测试试纸条上，检测结束后，经由观测孔观察测试试纸条上的检测结果，据此来判定检测结果。

测试试纸条通常包括硬质底卡和粘贴到硬质底卡上并且依次首尾搭接的加样垫、标记垫、检测垫和吸水垫，这些垫均由吸水性的膜材料制造。其中标记垫上预先标记有用于显色的标记物，检测垫上设有检测线和质控线，吸水垫具有较其他三个垫更优的吸水性能，从而吸引滴加到加样垫上的液体样本依次从加样垫扩散到标记垫、检测垫和吸水垫。液体样本在上述扩散过程中，先是溶解了标记垫上的显色标记物，并且带着这些显色标记物继续向下游扩散。当液体样本流经检测线时，如果液体样本中存在足够多的待检测成分，那么这些待检测成分与显色标记物一起就会被检测线上的物质抓住并且积累在检测线区域。当检测线区域积累了足够多的这些待检测成分与显色标记物时，检测线区域就会显示颜色。得出阳性的检测结果。液体溶液继续向下游流动，到达质控线区域，并且在质控线区域显示颜色，表示检测结果有效。无论检测线区域是否显示颜色，只要质控线区域不显示颜色，即表示检测结果无效。如果质控线区域显示颜色，但是检测线区域不显示颜色，则表示检测结果为阴性；如果质控线区域显示颜色，并且检测线区域也显示颜色，则表示检测结果为阳性。以双抗体夹心法为例，检测线区域的颜色越深，则表示阳性信号越强，待检测物质的含量或者浓度高；反之，检测线区域的颜色越浅，则表示阳性信号越弱，待检测物质的含量或者深度低，需要过一段时间另外再重新取样本进行复检。

用于制造加样垫、标记垫、检测垫和吸水垫的膜通常都是多孔性的吸水材料，并且需要经过处理，以使其获得所需要的性能。浸泡法是一种常用的膜处理方法。现有技术中的浸泡法一般是将膜展开后放在浸泡设备上装有化学试剂溶液的容器内浸泡适当时间，然后再将膜捞起后凉干或者烘干。但是，现有的浸泡设备不能很好地适应不同材质，不同厚薄或者不同软硬程度的膜，或者说，当换用新的膜时，新的膜与上一批次的膜的性能参数略有不同，从而导致现有的浸泡设备必须经过较长时间的调试，才能较好地适应新换的膜。此外，当设备运行一段时间以后，一些零部件通常会出差位置偏差，因此需要重新找到初始位置，而现有的设备没有自动找初始位置的功能，而需要人工去调试设备找到初始位置，费时费力，效率低。并且，在调试过程中，现有的设备不能生产，处于停工状态，因此降低了生产效率。

本发明的目的是提供一种膜处理设备，该设备能够根据输入的参数自动调节其状态，使该设备迅速适应不同的膜，大大缩短了现有设备需要针对不同的膜调试设备的时间，进而大大缩短了设备停工的时间，因此大大提高了设备的生产效率。

本发明就是在这样的背景下提出来的。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种处理膜的设备，包括支架、浸液池以及分别安装到支架的送料轴、辊轴、步进电机和刮料机构，其中，辊轴可出入浸液池，刮料机构包括并排排列并且彼此间隔适当距离的第一刮料轴和第二刮料轴，第一刮料轴和第二刮料轴连接到步进电机并且由步进电机调整其位置，支架上固定有光耦开关，步进电机由光耦开关自动找到初始位置，然后步进电机再根据输入的参数自动调节刮料机构的位置和角度。

本发明的进一步改进在于：光耦开关包括一个“U”型槽，刮料机构包括一个不透光的拨片，当该拨片进入“U”型槽时，触发光耦开关发出信号，步进电机停止运转，第一刮料轴和第二刮料轴处于初始位置。

本发明的进一步改进在于：刮料机构还包括同步齿轮，步进电机经由同步齿轮带动第一刮料轴和第二刮料轴共同转动，从而调节第一刮料轴和第二刮料轴的位置和角度。

本发明的进一步改进在于：拨片被固定在同步齿轮的侧面。

本发明的进一步改进在于：送料轴包括两个辊轮，其中至少一个辊轮与弹性元件连接并且可相对支架摆动。

本发明的进一步改进在于：送料轴包括两个辊轮，在两个辊轮之间设有配重元件，该配重元件可上下移动。

本发明的进一步改进在于：送料轴还包括一个向下延伸的翼，翼上设有导槽，配重元件位于导槽内并且可以在该导槽内上下移动。

本发明的进一步改进在于：所述适当距离为膜从第一刮料轴和第二刮料轴之间穿过，使膜的上、下表面分别抵靠在第一刮料轴和第二刮料轴的外表面。

本发明的进一步改进在于：膜的上、下表面分别抵靠在第一刮料轴和第二刮料轴的外表面，使第一刮料轴和第二刮料轴对膜产生挤压力或者刮擦力。

本发明的进一步改进在于：所述膜用于制造检测试纸。

有益效果

本发明的有益效果是：由于本发明的膜处理设备具有自动找到初始位置的功能，并且能够根据输入的参数迅速调节设备的状态，使设备迅速地适用换用的新膜，大大缩短了设备的调试时间，大大缩短了设备停工的时间，进而大大提高了设备的生产效率。并且，本发明的设备使膜从第一刮料轴和第二刮料轴之间穿过，第一刮料轴和第二刮料轴对抵靠在其上的膜产生挤压力或者刮擦力，去除膜上多余的化学试剂溶液，使化学试剂溶液均匀地分布在膜上。本发明具有操作简单、生产效率高、成本低廉、适用范围广等优点，制备出的膜可用于制造检测试纸，提高检测试纸的性能。

附图说明

图1是本发明一种处理用于制造检测试纸的膜的设备（以下简称为“膜处理设备”）的立体示意图；

图2是图1的另一视角的立体示意图；

图3是图2的平面示意图；

图4是图3的背面平面示意图；

图5是图4的变更实施例的平面示意图；

图6是图1中圆圈内部分的放大示意图；

图7是采用本发明的膜处理设备处理后的膜，利用此膜制造的检测试纸的立体分解示意图；

图8是图7的立体组合图；

图9是将图8所示的检测试纸以第一种方式进行密封包装的立体分解示意图；

图10是将图8所示的检测试纸进行密封包装后形成的检测装置的平面示意图；

图11是沿图10之A-A线的剖视图；

图12是由十个图10所示的检测装置并排排列并且相邻两个检测装置以易撕线连接的多联排检测装置的平面示意图；

图13是沿图12之B-B线的剖视图；

图14是将图8所示的检测试纸以第二种方式进行组装的立体分解示意图；

图15是图14的立体组合图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

如图7和图8所示的检测试纸13是侧向横流检测试纸。检测试纸13包括底板131，在底板131上从上游到下游（即加入的待检测液体样本或液体样本与缓冲液的混合液在检测试纸上的流动方向，也就是图8中箭头D指示的方向）依次相互叠加粘附有样本垫132、标记物结合垫133、测试垫134和吸水垫135。标记物结合垫133上包括能与被分析物结合的标记物，例如标记了抗原或抗体的乳胶、胶体金、荧光微球等。测试垫134上一般设有检测线136和质控线137。

根据不同的检测项目，选用不同类型的样本。例如检测新型冠状病毒的样本为咽拭子或鼻拭子采集的样本，检查是否受孕的样本为尿液，检测血脂情况时的样本为血液等。还可根据不同的检测项目选用不同原理和结构的检测试纸。

样本垫132、标记物结合垫133、测试垫134和吸水垫135通常都是采用吸水性的膜材料制造。例如：样品垫132的材料选自玻璃纤维素、聚酯膜、聚酯纤维膜、无纺布、滤纸；标记物结合垫133的材料选自玻璃纤维素、聚酯膜、聚酯纤维膜、无纺布；测试垫134的材料选自NC膜、硝酸纤维素膜；吸水垫135的材料选自纤维素滤纸、吸水纸、滤纸。底板131的材料选自聚酯（PET）胶板、 聚氯乙烯（PVC）胶板、聚丙烯（PP）胶板、聚碳酸酯（PC）胶板这些疏水性的材料。为方便说明，本发明将这些膜材料统称为膜。

在实际生产过程中，这些膜通常需要采用一些合适的化学试剂处理，以获得更佳的性能。以吸水垫135为例，吸水垫135通常要具有比其他三个垫更佳的吸水性能，以便促使加入到样本垫132上的液体样本由样本垫132依次快速扩散到标记物结合垫133、测试垫134和吸水垫135，从而达到快速完成检测的目的。为此，吸水垫135除了采用吸水性能优越的材料以外，通常还需要经过一些处理，以使其具有更佳的吸水性能和其他必要的性能。处理方法包括先用配置的溶液浸泡膜，然后再将膜烘干，然后再将膜裁切成合适的尺寸。接下来再将这些膜按照所需要的顺序以首尾搭接的方式拼装粘贴到底板131上，然后再裁切成合适尺寸的检测试纸13（如图8所示）。

本发明提供的就是处理用于制造检测试纸的膜的一种设备。采用本发明处理后的膜可以分别用于加工成样本垫132、标记物结合垫133、测试垫134和吸水垫135。这些膜在采用本发明处理以后可能还需要再作其他的处理，那些其他的处理方法或者设备不属于本发明的内容，本发明不作详细说明。此外，采用本发明处理不同的膜还可能需要采用不同的化学试剂配制的溶液，这些溶液的化学试剂配方属于本领域的现有技术，不属于本发明的内容，本发明不作详细说明，而仅用试剂、液体试剂、化学试剂或者化学试剂溶液代替，以利于简洁。

请参照图1－图6所示，本发明一种处理用于制造检测试纸的膜的设备100（以下简称“膜处理设备”或者“本发明的设备”），包括：支架10、浸液池20以及分别安装到支架10的送料轴30、辊轴40、步进电机50和刮料机构60。请参阅图1所示，辊轴40为圆柱体结构，可绕其轴转动。辊轴40在气缸活塞80（也可以是液缸活塞或者机械臂等，图中示出了两个气缸活塞）的带动下可以出入浸液池20。浸液池20内装有适量的化学试剂溶液，当辊轴40进入浸液池20内时，辊轴40之圆柱体外表面的下部将膜90推入到浸液池20内的化学试剂溶液的液面以下，使膜90充分地浸泡在化学试剂溶液内，从而吸收部分化学试剂溶液到膜上。送料轴30用于将膜90输送进入本发明的膜处理设备，并且使膜90保持充分的舒展状态，避免膜被翻转、折叠或者拉断，影响自动化生产。刮料机构60用于将从浸液池20出来的吸收了足够多的化学试剂溶液的膜90上多余的化学试剂溶液去除掉（在膜90的下方安装有回收板71，用于回收从膜90上掉下来的化学试剂溶液），以便于后续的烘干作业，同时提高膜90上各个区域吸收化学试剂溶液的均匀性，从而提高了处理后的整卷膜性能的均一性，这对提高检测试纸的良品率是非常重要的。如图1和图6所示，刮料机构60包括并排排列并且彼此间隔适当距离的第一刮料轴61和第二刮料轴62以及同步齿轮65。第一刮料轴61和第二刮料轴62均为圆柱体形结构（包括空心的圆柱桶结构和实心的圆柱棒结构），其两端分别连接至第一挡板63和第二挡板64。第一挡板63和第二挡板64分别连接至支架10，并且可相对支架作旋转运动。第一挡板63连接至同步齿轮65，并且与同步齿轮65作同步旋转运动。同步齿轮65由齿轮皮带66连接至步进电机50，并且在步进电机50的驱动下，同步齿轮65带动第一挡板63、第二挡板64连同第一刮料轴61和第二刮料轴62共同绕同步齿轮65之轴线作旋转运动。在运用本发明的设备处理膜90时，将膜90从第一刮料轴61和第二刮料轴62之间穿过，使膜90的上、下表面分别抵靠在第一刮料轴61和第二刮料轴62的外表面，并且使膜90之介于第一刮料轴61和第二刮料轴62之间的那一段相对于与其相邻的那两段有一个合适的夹角（该合适的夹角可根据膜的材质、厚度、柔性、强度以及其他性能通过实验来确定），以便确保第一刮料轴61和第二刮料轴62对膜90产生合适的挤压力或者刮擦力，合适的挤压力或者刮擦力可以将浸泡后的膜90上多余的化学试剂溶液去除掉，同时使被膜90吸收的化学试剂溶液尽可能均匀地分布在膜90上。

请参阅图6，支架10在靠近同步齿轮65的合适位置处固定有光耦开关68。光耦开关68包括一个“U”型槽69。在同步齿轮65的侧面固定有一个不透光的拨片70。同步齿轮65在步进电机50的驱动下旋转，进而带动拨片70同步转动。当拨片70进入“U”型槽69时，拨片70切断了光耦开关68的光路，从而触发光耦开关68，发出信号，步进电机50停止运转，记录此位置为初始位置。本发明将上述过程称为光耦开关68自动找到初始位置的过程。然后，以该初始位置为起始点，步进电机50再根据输入的参数（该参数可以从生产用的大批量的膜中随机抽取一小部分，根据膜的材质、厚度、柔性、强度以及其他性能在实验室里通过实验来确定，因此不影响生产车间的膜处理设备的正常运转）转动合适的角度，进而带动第一刮料轴61和第二刮料轴62旋转对应的角度，以便对膜90产生合适的挤压力或者刮擦力。本发明将上述过程称为自动调节刮料机构60的位置和角度，或者进一步称为调节第一刮料轴61和第二刮料轴62的位置和角度。本发明的光耦开关68又称为光电传感器，可选用商标为TAOTiME CLUB^® 的型号为H2010或者GA105A的直射式光电传感器，该光电传感器可以在京东商城（WWW.JD.COM）上购买到。

需要说明的是，本发明的步进电机50只有在自动找初始位置和根据输入的参数调节同步齿轮65和刮料机构60的位置和角度时才运转，其他时间都保持在固定位置不运转。当换用新的膜时，步进电机50重新启动，重新自动找初始位置，并且根据输入的参数重新自动调节调节同步齿轮65和刮料机构60的位置和角度，然后保持在该固定位置不变，本发明的膜处理设备100开始正常运行。

在如图4所示的实施例中，送料轴30包括第一辊轮31和第二辊轮32，第一辊轮31和第二辊轮32分别由第一悬臂35和第二悬臂36连接至支架10。第一悬臂35与弹性元件33连接，并且可绕其与支架10进行活动连接的支撑轴34旋转。其中，图4中示出了两个拉伸的弹性元件33，分别从第一悬臂35的上、下两侧拉第一悬臂35，使第一悬臂35可以以支撑轴34为支点上下摆动（如图4中箭头方向所示）。第二悬臂36则固定连接到支架10。弹性元件33用于控制第一悬臂35摆动的角度，从而控制第一辊轮31和第二辊轮32之间的位置关系。在采用本发明的设备100进行膜处理时，将膜90从第一辊轮31和第二辊轮32之间穿过，使膜90的上、下表面分别抵靠在第一辊轮31和第二辊轮32的外表面，并且使膜90之介于第一辊轮31和第二辊轮32之间的那一段相对于与其相邻的那两段有一个合适的夹角（该合适的夹角可根据膜的材质、厚度、柔性、强度以及其他性能通过实验来确定），以便确保第一辊轮31和第二辊轮32对膜90产生合适的挤压力或者刮擦力，从而确保膜90一直处于适度的舒展状态，进而使得膜90在辊轴40的挤压下顺畅地进入到浸液池20内，从而被浸液池20内的化学试剂溶液充分浸泡。在另一个实施例中，也可以将第一悬臂35设计成与支架10固定连接，而将第二悬臂36设计成与支架10活动连接，并且由弹性元件33控制第二悬臂36的摆动。在又一个实施例中，也可以将第一悬臂35和第二悬臂36均设计成与支架10活动连接，并且均由弹性元件33控制第一悬臂35和第二悬臂36的摆动（图未示）。本发明的弹性元件33可以选用拉伸弹簧、橡皮筋或者本领域技术人员所熟知的其他合适的具有弹性的元件。

图5显示了与图4略有不同的另一个实施例。图5所示的实施例与图4所示的实施例的不同点在于：第一悬臂35和第二悬臂36均固定到支架10，第一悬臂35的下方固定连接一个带导槽37的翼38，翼38位于第一辊轮31和第二辊轮32之间。在导槽37内收容有一个配重元件39，配重元件39可在导槽37内上下移动（如图5中箭头方向所示）。在采用本发明的设备100进行膜处理时，将膜90从第一辊轮31和第二辊轮32之间穿过，使膜90的上、下表面分别抵靠在第一辊轮31和第二辊轮32的外表面，并且使膜90经过配重元件39，配重元件39在其自身重力作用下向下拉伸膜90，从而确保膜90一直处于适度的舒展状态，进而使得膜90在辊轴40的挤压下顺畅地进入到浸液池20内，从而被浸液池20内的化学试剂溶液充分浸泡。配重元件39的重量可以通过实验确定，以既能确保膜90一直处于适度的舒展状态，又不破坏膜90为佳。

本发明优选实施例中，在刮料机构60前方还设有动力机构（图中未示出），对膜进行牵引，使膜在该设备上被牵引顺次经过送料轴30、辊轴40和刮料机构60前进。

采用本发明的膜处理设备100处理膜90的方法包括如下步骤：

A、操控气缸活塞80，使辊轴40处于浸液池20的外面；

B、将膜90依次经过送料轴30、辊轴40和刮料机构60，使膜90依次抵靠在第一辊轮31、第二辊轮32、辊轴40、第一刮料轴61和第二刮料轴62的外圆柱面上，并且保持适当的舒展；

C、向浸液池20内注入适量的化学试剂溶液；

D、操控气缸活塞80，使辊轴40进入到浸液池20内，并且使处于辊轴40下面的膜90浸泡在浸液池20内的化学试剂溶液内；

E、启动步进电机50，步进电机50带动同步齿轮65以及固定在同步齿轮65之侧面的拨片70同步转动，当拨片70进入到光耦开关68的“U”型槽69时，拨片70切断光耦开关68的光路，步进电机50停止运转，记录此位置为初始位置；

F、输入参数，再次启动步进电机50，步进电机50根据输入的参数驱动第一刮料轴61和第二刮料轴62运转确定的转角后步进电机停止运转，使第一刮料轴61和第二刮料轴62持续保持在该工作位置不变；

G、持续由送料轴30向辊轴40和刮料机构60输送膜90。

图7和图8显示了在采用本发明的膜处理设备100和膜处理方法处理膜90后，利于处理后的膜90制造的检测试纸13（其结构如前所记载）。

图9-图11显示了采用上述检测试纸13制造的第一种类型的检测装置550。检测装置550包括硬质底片551、检测试纸13以及封膜552。其中，检测试纸13由粘结剂553粘结固定至硬质底片551上，封膜552的边缘采用粘结剂或者热熔工艺结合到硬质底片551上，并且将检测试纸13密封安装在硬质底片551和封膜552之间的空腔554内。

图12和图13显示了将十个图10所示的检测装置550并排连接成一列的多联排检测装置501。其中，相邻两个检测装置550之间的连接部为易撕线560，以便方便地将相连成一列的检测装置550撕下来，用于检测操作。在后续的检测操作时，首先将封膜552从硬质底片551上撕掉，将检测试纸13完全暴露出来，然后再按照现有的方法加入待检测的液体样本，等待一定的时间后，观测检测结果。第一种类型的检测装置550和多联排检测装置501具有易于实现自动化生产，产品良品率高，使用方便并且生产成本低的优点。

图14和图15显示了采用上述检测试纸13制造的第二种类型的检测装置1。检测装置1包括上盖110、底板120和检测试纸13，其中，检测试纸13被固定在底板120内，上盖110盖合在底板120上。上盖110设有分别对应于检测试纸13之样本垫132和测试垫134的加样孔11和检测结果观测窗12。液体样本由加样孔11加入，等待一定时间后（以检测新型冠状病毒为例，等待的最佳时间为加入液体样本后的十五至三十分钟，在此时间内观察检测结果，其准确率最高）。

以上的描述仅为本发明的具体实施方式，并非因此限制本发明所要求保护的范围。凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均应当包括在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种处理膜的设备，其特征在于：包括支架、浸液池以及分别安装到支架的送料轴、辊轴、步进电机和刮料机构，其中，辊轴可出入浸液池，刮料机构包括并排排列并且彼此间隔适当距离的第一刮料轴和第二刮料轴，第一刮料轴和第二刮料轴的两端分别连接至第一挡板和第二挡板，第一挡板和第二挡板分别连接至支架，第一挡板连接至同步齿轮，同步齿轮连接至步进电机，在步进电机的驱动下，同步齿轮带动第一挡板、第二挡板连同第一刮料轴和第二刮料轴相对支架作同步旋转运动从而调整其角度，支架上固定有光耦开关，步进电机由光耦开关自动找到初始位置，然后步进电机再根据输入的参数自动调节刮料机构的角度，所述适当距离为膜从第一刮料轴和第二刮料轴之间穿过，使膜的上、下表面分别抵靠在第一刮料轴和第二刮料轴的外表面，使第一刮料轴和第二刮料轴对膜产生挤压力或者刮擦力，所述光耦开关包括一个“U”型槽，所述刮料机构包括一个不透光的拨片，当该拨片进入“U”型槽时，触发光耦开关发出信号，步进电机停止运转，第一刮料轴和第二刮料轴处于初始位置，所述拨片被固定在同步齿轮的侧面。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述送料轴包括两个辊轮，其中至少一个辊轮与弹性元件连接并且可相对支架摆动。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于： 所述送料轴包括两个辊轮，在两个辊轮之间设有配重元件，该配重元件可上下移动。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于： 所述送料轴还包括一个向下延伸的翼，翼上设有导槽，配重元件位于导槽内并且可以在该导槽内上下移动。

5.根据权利要求1-4之一所述的设备，所述膜用于制造检测试纸。

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