CN1628949B - 带有嵌件的塑料注塑制件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生产具有由不同于塑料材料(60)的材料制成的嵌件(16，40，50)的塑料注塑制件(2)的方法，以及一种塑料部件。将嵌件(16，40，50)引入到注塑模具(30)的型腔(33)中。将夹紧机构(34)上的注塑模具(30)的夹紧力设定成由嵌件(16，40，50)的材料预先决定的最大作用力。嵌件(16，40，50)被部分或完全地无缝式注入到注塑模具(30)内的塑料注塑制件(2)的塑料材料(60)中。

Description

带有嵌件的塑料注塑制件

技术领域

本发明涉及一种用于具有嵌入在其中的由陶瓷或玻璃制成的部件的塑料注塑制件的生产方法，其中该塑料注塑制件可以是快速诊断装置的壳体。

背景技术

在例如用于确定血糖浓度或用于确定其它血液值的快速诊断装置中，通常需要对该快速诊断装置的装置外壳内的反应剂区域进行加热。例如其上润湿有人类或动物血液的试验片条被插入到快速诊断装置的评估区域中。还可以先将试验片条引入到该快速诊断装置中，然后仅在该试验片条上施加样品。试验片条含有可与该试验片条的润湿有人类或动物器官血液的区域发生反应的物质。为了进行能够产生有意义的测量结果的测量程序，在评估程序的期间还需要有限定的温度。

因此，为了产生适宜的温度水平，应当在快速诊断装置的外壳体的内部集成金属或陶瓷的加热件。这些加热件通常嵌入在关键的系统环境中的塑料部件内。由金属或陶瓷材料制成的加热件一般通过带有弹性件或夹紧件的机械紧固机构来嵌入，或者通过将由金属或陶瓷制成的加热件粘结在为此目的而设于塑料材料中的下凹部分中来嵌入。

将陶瓷或金属加热件机械式紧固在塑料部件中的缺点是，会在加热件上施加弹性力的弹性件或夹紧件会在例如由陶瓷制成的加热件中引发应力，这会导致其破裂，其结果是，例如集成在快速诊断装置中的加热件会变得无法使用。另外，当加热件机械式地安装在外壳内时，由生产公差引起的最终缝隙意味着，如果在试验片条上施加了过多的血液，那么血液会经由这些缝隙而流入到装置的内部，并且损坏评估用电子器件。这对在进行了若干次试验片条评估之后用来清洗装置内部的清洁剂来说也是如此，清洁剂用来除去例如已经积聚在由金属或陶瓷制成的加热件上的干燥血浆。所使用的清洁剂通常具有很强的腐蚀性，以便溶解和除去已经主要积聚在金属或陶瓷加热件的表面上的血浆。如果通常具有非常强溶解作用的清洁剂经由在金属或陶瓷加热件的机械式安装中产生的缝隙而进入到装置的内部，那么电子部件也会被清洁剂所损坏。

将陶瓷或金属加热件机械式地固定在快速诊断装置中的方案还具有这样的缺点，即装配成本高，并且不能忽略装配不准确的危险。如果在后续阶段引入到塑料部件中的加热件被不准确地安装，则会导致温度控制误差，其具有会使从插入到快速诊断装置中的试验片条的评估中得出的测量结果通常是无法使用的后果。

作为机械式固定方案的替代，还可将由金属或陶瓷制成的加热件粘结到快速诊断装置内的半壳体的相应凹部中。通过将金属或陶瓷加热件粘结到快速诊断装置内的凹部中，就可以在很大程度上避免在上述固定操作中所产生的缝隙，然而，混合于粘合剂中的溶剂会影响插入到装置内部的试验片条。另外，下述情况也无法避免，即用于清洗加热件以不时地除去干燥血浆的清洁剂会溶解掉用于将加热件粘结到外壳内部中的凹部中的粘合剂。另外，所有粘合剂在工作期间均会老化，尤其是在温度波动较大的情况下，这意味着这种固定方案存在有与快速诊断装置在其使用期间的可靠性有关的危险。

另外，在这类固定中，如果这一方案用于大规模生产中，例如用在快速诊断装置的大规模生产中，装配成本高也是一项缺点。另外，生产工艺不可能没有装配误差，根据上文所述，这种误差会显著地降低所得评估结果的意义。

用于将部件如由金属或陶瓷材料制成的加热件固定在塑料注塑制件中的另一种方案是在塑料注塑制件的注塑中作为嵌件而进行直接注射。与这一生产方法有关的问题是，在注塑模具中产生的压力对于易碎材料如陶瓷来说会带来问题，这是因为易碎材料如陶瓷或玻璃不能随机地受压。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺点，本发明的目的是在注塑生产工艺中加工包括易碎材料如玻璃或陶瓷在内的不同材料。

根据本发明，该目的通过一种生产具有由不同于塑料材料的材料制成的嵌件的塑料注塑制件的方法来实现，该方法包括步骤：(a)将嵌件引入并定位在注塑模具的型腔中，(b)在夹紧机构上将注塑模具的夹紧力设定成由嵌件的材料预先决定的最大作用力，以及(c)使嵌件与注塑模具中的塑料注塑制件的塑料材料形成部分或完全的无缝式封装。该目的还通过一种用于评估试验片条的快速诊断装置来实现，该装置具有外壳主体，至少一部分外壳主体如上所述地生产出来，其中，作加热件的嵌件无缝式地嵌入在由塑料材料制成的外壳主体内的系统关键区域中。

根据本发明提出的方法的优点主要在于，在多件式注塑的注塑工艺中的一次操作中可以对塑料材料进行加工，同时还可对易碎材料如陶瓷或玻璃进行加工，这是因为其中封装入了带有由易碎材料如陶瓷或玻璃制成的嵌件的塑料注塑制件的注塑模具设有弹簧促动的夹紧机构。

因此，可以在注塑模具上将最大夹紧力设定为能够施加在易碎部件上的最大作用力。这又实现了能够嵌入不同易碎材料的可能性，这些材料可承受不同的作用力，并作为嵌件而嵌入在塑料部件中。因此，最大夹紧力在任何情况下均可单独地适应于用作嵌件的材料。

作为选择，易碎部件还可涂覆有缓冲层。所用的缓冲层例如可以是漆，其施加在易碎部件的整个表面上，或者施加在注塑模具中的可能会与易碎材料如陶瓷或玻璃的嵌件相接触的钢部件的整个表面上，这种接触可能会导致易碎材料破裂。所提出的这种形式为漆层的缓冲层也可以使得嵌入在塑料材料中的嵌件被该缓冲层完全包住的方式来施加。另一方面，缓冲层可以作为框架来施加，该框架设于将作为嵌件而嵌入在塑料材料中的易碎部件的周围，使得注塑模具的钢部件与易碎材料嵌件之间的接触仅在一定的位置处得到缓冲。

例如，如果分析芯片尤其是生物芯片通过根据本发明提出的注塑方法的方式而作为塑料材料中的嵌件生产出来，那么它们被封装在塑料框架中，因此在生物芯片的生产中，缓冲层仅局部地施加，同样是易碎材料的玻璃的其它区域仍保持未处理。玻璃的未处理部分在后续阶段中被适当的反应剂所覆盖，这些反应剂是在使用带有玻璃支撑的嵌件时需要作为基料使用的。

根据本发明提出的用于生产集成于塑料部件中的易碎材料如陶瓷或玻璃的嵌件的生产方法的特征在于，其工艺具有非常高的可靠性。由于所述生产工艺依赖于模具即与注塑模具相关，因此就完全消除了装配成本，并且不存在装配不准确的危险。通过根据本发明提出的用于将由易碎材料制成的嵌件嵌入到待注塑的塑料注塑制件中的生产方法，就可以容易地实现将由金属或陶瓷材料制成加热件无缝式地嵌入到快速诊断装置的塑料外壳的塑料壳体中。通过在一次操作中将陶瓷或金属材料的加热件无缝式地嵌入到待生产的塑料注塑制件中，就可以液密的和成型配合的方式来将嵌件嵌入到塑料材料中。

附图说明

下面将参考附图来详细地介绍本发明，在图中：

图1显示了快速诊断和测量装置的透视图，

图2显示了快速诊断装置的暴露出来的外壳开口，

图3显示了图1所示的快速诊断和测量装置的外壳主体的细节，其带有由易碎材料如陶瓷制成的整体式加热件，

图4显示了带有可变夹紧力的注塑模具的示意性图示，

图5显示了被塑料材料的框架所包围的玻璃体，

图6显示了其上表面设有用作缓冲层的漆层的陶瓷体，和

图7显示了无缝式地嵌入在塑料材料中的由陶瓷材料制成的嵌件。

图中各标号的含义如下：1快速诊断装置；2外壳主体；3覆盖件；4插入口；5插入舌片；6前表面；7后表面；10外壳开口；11用于试验片条的插入导轨；12外壳的下部壳体；13外壳的内部；14插入舌片的顶面；15关键的系统区域；16嵌件；17  无缝式嵌入部分；18试验片条导向件；19电接点；20嵌件的长边；21嵌件的横边；30注塑模具；31第一半模；32第二半模；33型腔；34接触压力机构；34a压头；36注料道；40玻璃制成的嵌件；41暴露面；42塑料材料形成的边界；43突起；50陶瓷制成的嵌件；51顶面；52底面；53缓冲层(漆)；60塑料材料。

具体实施方式

图1中的透视图显示了一种外壳主体为塑料注塑制件的快速诊断装置。

图1所示的快速诊断装置1包括由塑料材料制成的外壳主体2。在外壳主体2的前表面6上设有覆盖件3，其下边缘处于插入口4的上方。插入口4包括插入舌片5，其用作将插入到外壳主体2内的试验片条的支撑面。快速诊断装置1的外壳主体2的后表面由标号7示出。快速诊断装置1用于评估将插入到外壳主体2内并润湿有人类或动物器官的血液的试验片条。试验片条具有化学物质，其可与所施加的血液发生反应，例如允许进行血糖测量。为了在试验片条上进行测量，外壳主体2包括有加热件、用于将插入到插入口4中的试验片条的电接触件，以及评估用电子器件和光学显示屏。

图2中的视图显示了快速诊断装置1的外壳主体2的前表面6。在外壳主体2的前表面6中形成了外壳开口10，其具有如图2所示的椭圆形的和圆形的外观。外壳开口10的下侧受到插入舌片5的限制。在插入舌片5的两侧均设有突起的插入导轨11，将引入到插入口4内的试验片条(图2中未示出)在导轨11之间被推入到外壳主体2的内部13中。待引入到插入口4内的试验片条一方面通过两个插入导轨11、另一方面通过插入舌片5的顶面14而被引导。

图3显示了例如快速诊断装置的外壳主体内部的系统关键区域。

在外壳主体2内的关键系统区域15中，嵌件16集成到塑料部件中，该塑料部件例如已经被注塑成外壳的下部壳体。在快速诊断装置1中，嵌入在塑料材料中的嵌件16是由易碎材料如陶瓷或金属制成的加热件。当推入试验片条时，被设计成加热件的嵌件16在外壳主体2内产生了一定的温度，在该温度下，所插入的试验片条上的反应剂区域就处于可在快速诊断装置中进行有意义的测量的温度。

在图3中，嵌件16与外壳主体2的下部壳体中的无缝式嵌入部分17集成在一起。试验片条(图3中未示出)覆盖了设计成加热件的嵌件16的顶面，并且可通过电接点19来形成接触。嵌件16的长边20平行于测量片条的测量边而延伸，而嵌件16的短横边21垂直于插入到外壳主体2内中的插入方向而延伸。

在插入到外壳主体2内时覆盖了嵌件16的试验片条被设计成加热件的陶瓷嵌件16所加热，并处于得到有意义的测量结果所需的温度下。这取决于设置在试验片条中的反应剂。

图4是注塑模具的示意性图示，在该模具的型腔中可以同时对塑料材料和易碎材料进行注塑。

图4显示了注塑模具30，其包括第一半模31和第二半模32。第一半模31可相对于第二半模32沿着双向箭头的方向移动，即可以打开和关闭。第一半模31和第二半模32限定了型腔33。当第一半模31和第二半模32处于关闭状态时，它们通过夹紧机构来关闭。由可调节的接触压力机构34来设定的接触压力取决于制造嵌件16的易碎材料所能承受的作用力。

第一半模31和第二半模32通过铰链相连。在第一半模31或第二半模32中可设置注料道36，塑料材料经由该注料道36而流入到由半模31和32所形成的型腔33中。嵌件16由压头(press stamp)34a来抓取和定位。当半模31和32闭合在一起时，嵌件16被平整地压在第一半模31上并固定住。可通过将嵌件16引入到型腔33中并之后将其封装起来，从而生产出用于嵌入嵌件16的凹腔。

图5显示了由玻璃40制成的嵌件16。制成为玻璃体40的嵌件16在其周边表面上被塑料框架42所包围。塑料框架42在其长边上具有突起43，因此玻璃体40的顶面和底面的一大部分仍保持为暴露面41。在其顶面将于后续阶段中被覆盖或涂覆适当反应剂的生物芯片的生产中，在玻璃体40的周围设置塑料框架42是很方便的，这些反应剂是生物芯片的使用所需要的。通过设于玻璃体40周围的塑料框架42，就可以避免在半模31，32的钢部件与易碎玻璃体40之间形成接触，这是因为第一半模31和第二半模32的钢部件仅与设于玻璃体40周围的塑料框架42之外形成接触。

图6显示了陶瓷体50形式的嵌件16，在其顶面51的整个表面上施加了漆层形式的缓冲层53。在图6中，陶瓷体50的底面52未经处理。除了如图6所示的整个表面均涂覆有用作缓冲层的漆层53之外，还可以只在陶瓷体50的顶面51和底面52上的一些区域涂覆形式为漆层的缓冲层。

图7显示了无缝式地嵌入在塑料材料60中的嵌件，其例如由陶瓷材料或金属材料制成。图7所示的嵌件16，50可作为加热件而无缝式地嵌入在快速诊断装置的外壳主体2(细节部分参阅图3)中，并且设置在系统关键区域15内。系统关键区域15应理解成快速诊断装置1中的可能存在有来自插入到快速诊断装置1内的试验片条中的多余血液的区域，或者是可能存在有用于不时地清洁快速诊断装置1的外壳内部的腐蚀性清洁剂的区域。

通过根据本发明而设计成由塑料材料60制成的外壳主体2的一个整体部件的嵌件16，就可以通过根据本发明提出的方法来避免在嵌件16，50被粘结或机械式锁定住时会产生的嵌件16，50与塑料材料60之间的缝隙。通过根据本发明提出的方法，就可以实现特定的优点，即嵌件16，50的顶面形成了与塑料材料60的顶面平齐的均匀面，从而可在插入口4处将试验片条容易地插入到快速诊断装置1的外壳主体2的内部中。

在根据本发明提出的用于生产塑料部件的生产方法中，由于可在一次操作中嵌入由易碎材料制成的嵌件，因此就可以提供一种简单的依赖于模具的生产工艺，其特征尤其在于该工艺具有非常高的可靠性。可以消除在现有技术中已知的会在装配工艺中产生的不准确装配。在可能会被腐蚀性清洁剂污染和沉积有血浆的系统关键区域15内，可以实现由陶瓷材料即易碎材料制成的嵌件到试验片条插入区域中的无缝式嵌入，其特征在于，在塑料材料60中可以实现无缝式嵌入。通过根据本发明提出的方法能够保证不会形成可允许液体渗漏的缝隙的这一事实，就可以有效地保护处于陶瓷嵌件16，50下方的电子部件不受这些媒介的污染。此时就不再需要如同现有技术那样在后续阶段中以较高的成本来将加热件安装到快速诊断装置中。易碎材料如金属或陶瓷的嵌件16，50的无缝式嵌入部分17还能够有利地允许在外壳主体2的塑料材料60与由易碎材料制成的嵌件16，50之间实现液密的和成型配合的连接，嵌件16，50可沿着其长边20及其横边21(参见图3)而在用于引导将插入到外壳内部中的试验片条的两条导轨之间无缝式地嵌入到塑料材料60中。

Claims (15)

1.一种生产具有由不同于塑料材料(60)的材料制成的嵌件(16，40，50)的用于评估试验片条的快速诊断装置(1)的方法，所述方法包括下述方法步骤：

(a)将所述嵌件(16，40，50)引入并定位在注塑模具(30，31，32)的型腔(33)中，

(b)在夹紧机构(34)上将所述注塑模具(30，31，32)的夹紧力设定成由所述嵌件(16，40，50)的材料预先决定的最大作用力，

(c)使所述嵌件(16，40，50)与所述注塑模具(30，31，32)中的所述快速诊断装置(1)的塑料材料(60)形成部分或完全的无缝式封装，将用作加热件的嵌件(16)嵌入在由所述塑料材料(60)制成的外壳主体(2)内的系统关键区域(15)中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过施加缓冲层(53)来对由易碎材料制成的所述嵌件(16，40，50)进行预处理。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述嵌件(16，40，50)的朝向所述注塑模具(30)的半模(31，32)之一的至少一个侧面(51，52)上设有缓冲层(53)。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述嵌件(16，40，50)在其整个表面上设有缓冲层(53)。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述嵌件(16，40，50)仅在一些区域上设有缓冲层(53)。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述缓冲层(53)以漆层的形式来施加。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述缓冲层(53)以薄膜的形式来施加。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述注塑模具(30，31，32)的型腔(33)中的所述嵌件(16，40，50)与塑料材料(60)的边界(42)形成无缝式封装。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述嵌件(16，40，50)的边界(42)形成了用于将所述嵌件(16，40，50)嵌入到所述外壳主体(2)内的凹腔的边界。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用由陶瓷材料制成的部件作为所述嵌件(16，40，50)。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用由玻璃制成的部件作为所述嵌件(16，40，50)。

12.一种用于评估试验片条的快速诊断装置，其具有外壳主体(2)，至少一部分所述外壳主体根据权利要求1到11中任一项生产出来，其特征在于，用作加热件的嵌件(16)无缝式地嵌入在由塑料材料(60)制成的外壳主体(2)内的系统关键区域(15)中。

13.根据权利要求12所述的快速诊断装置，其特征在于，用作加热件的嵌件(16)是所述外壳主体(2)的至少一部分的一个整体部件。

14.根据权利要求12所述的快速诊断装置，其特征在于，用作加热件的嵌件(16)以成型配合的方式容纳在所述外壳主体(2)的一部分中。

15.根据权利要求12所述的快速诊断装置，其特征在于，所述嵌件(16)由陶瓷或金属材料制成。

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