CN217911210U - 一种带有缓冲室的涂膜装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种带有缓冲室的涂膜装置，至少包括腔体，腔体上设有拉门，所述腔体底部设有第一溶剂槽，第一溶剂槽下方设有加热器，腔体内还设有第一运动机构、第二运动机构和膜液机构，所述第一运动机构用于装载和移动需要涂膜的工件，所述第二运动机构能够将膜液涂覆在工件上，所述膜液机构用于存放膜液，腔体拉门处还设有一个以上的缓冲室。本实用新型能够在生物传感器上涂覆一层或多层膜，设置的缓冲室能够在更换工件时、更换膜液时不影响腔体内的溶剂气氛，提高了涂膜的一致性，降低工件的批次差异性。

Description

一种带有缓冲室的涂膜装置

技术领域

本实用新型涉及医疗设备领域，尤其涉及一种带有缓冲室的涂膜装置。

背景技术

生物传感器(biosensor)通常可对血液、尿液或唾液等生物样本中的分析物进行测定，并利用测试仪将生物传感器测得的电学信号转换为分析物在生物样本中的含量。目前生物传感器已经在医院或家庭中被广泛使用，可以检测生物样本中的血糖、胆固醇、尿酸、甘油三酸酯、乳酸、酮体、酶类、肌酐或尿素等分析物。由于生物传感器搭载的生物酶是有限的，若希望扩大线性检测范围，就必须限制被检测物的扩散，因此生物传感器都需要涂覆一层甚至多层高分子外膜，以达到传质限制的作用。而大部分高分子材料需要溶解在有机溶剂中，但有机溶剂具有挥发性，因此高分子外膜溶液容易受到环境的影响，其浓度也容易发生变化。涂覆过程也容易受到环境的影响，如温度、湿度、气流都有可能导致膜层薄厚不均匀，有针孔等缺陷。因此涂膜设备需要为密闭腔体，提供稳定的温湿度，并且腔体内应该具有与溶剂一样的气体气氛，以减少溶剂挥发的影响。

市面上针对生物传感器的涂膜设备包括旋涂设备、狭缝涂布设备、浸涂设备、喷涂设备等，其中，浸涂设备的结构相对比较简单，且比较容易得到一致性高的膜层，因而被广泛应用于生物传感器的外膜涂覆。在实现方式上包括手动涂膜机和自动涂膜机，但是，无论是手动涂膜机还是自动涂膜机，在气氛维持方面都没有办法得到保证。在涂膜腔体的门打开后，如果操作不够迅速，则气氛溢出，膜液中的溶剂挥发加快，表面比整体的浓度更高，造成膜液的损耗较大、浓度变化；开关门有较大的气流，造成等待气氛重新稳定的时间过长。

因此，研制出一种能够克服上述问题的涂膜装置是有必要的。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种带有缓冲室的涂膜装置，通过第一运动机构、第二运动机构及膜液机构的协同作业，能够在生物传感器上涂覆一层或多层膜，设置的缓冲室能够在更换工件时、更换膜液时不影响腔体内的溶剂气氛，提高了涂膜的一致性，降低工件的批次差异性。

为解决上述问题，本实用新型的技术方案如下：

一种带有缓冲室的涂膜装置，至少包括控制系统和腔体，腔体上设有合页门，所述腔体底部设有第一溶剂槽，第一溶剂槽下方设有加热器，腔体内还设有第一运动机构和膜液机构，所述第一运动机构用于装载和移动需要涂膜的工件，且包括运动单元和移动平台；所述膜液机构用于存放膜液，所述膜液机构包括支架，支架上设有膜液槽载具，膜液槽载具上固定有膜液槽，膜液槽上方设有膜液容器；所述合页门上设有一个以上的拉门，所述腔体上还设有一个以上的缓冲室，缓冲室位于拉门处；所述缓冲室包括壳体、第二溶剂槽以及移动连杆，壳体上设置有缓冲门，第二溶剂槽位于壳体内底部。

进一步地，所述涂膜装置还包括能够将膜液涂覆在工件上的第二运动机构，所述第二运动机构包括有运动单元，所述第一运动机构和第二运动机构相互垂直设置且两者均与控制系统连接，膜液机构位于第二运动机构的运动路径上。

进一步地，所述第二运动机构端部设置有涂膜圈载具，涂膜圈载具上固定有涂膜圈。

进一步地，所述运动单元包括光轴、轴支撑座、电机和导轨。

进一步地，所述移动平台位于第一运动机构端部，移动平台上装有工件载具，工件载具上放置有工件。

进一步地，所述工件载具和移动平台上设有配套的定位磁铁。

进一步地，所述工件载具上设有与移动连杆匹配的通孔。

进一步地，所述工件为生物传感器。

进一步地，所述第一运动机构和膜液机构处均设有缓冲室。

进一步地，所述缓冲门上均设有穿孔。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型通过第一运动机构或着相互垂直设置的第一运动机构和第二运动机构，能够实现工件的移动和膜液的转移，从而实现膜液的涂覆，膜液机构能够存放膜液，缓冲室的设置能够提高腔体内的密封性，尤其是需要更换工件或补充膜液时，能够减少腔体与外界环境的接触时间，同时还能够对工件、膜液产生一个溶剂气氛预处理的效果，相比于传统的涂覆装置，本实用新型涂覆出的工件一致性高、差异性小；

2、本实用新型可以在腔体上设置一级活多级缓冲室，能够在最大程度上降低开腔操作时对气氛的破坏，减少扰流，缩短气氛稳定时间，提高涂膜效率。

附图说明

图1为实施例一提供的涂膜装置的主视图；

图2为实施例一提供的涂膜装置的左视图；

图3为实施例二提供的涂膜装置的主视图；

图4为实施例二提供的涂膜装置的左视图；

图5为性能测试的实验组的电流平均值折线图；

图6为性能测试的对照组的电流平均值折线图；

图中：1-腔体，2-缓冲室，3-拉门，4-涂膜圈载具，5-涂膜圈，6-膜液容器，7-膜液槽，8-膜液槽载具，9-第一溶剂槽，10-加热器，11-工件，12-工件载具，13-通孔，14-移动平台，15-第二运动机构，16-第一运动机构，17-移动连杆，18-第二溶剂槽，19-合页，20-支架，21-固定轴。

具体实施方式

为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。这些说明仅仅是表明本发明是如何实现的，并不能限定本发明的具体范围。本发明的范围在权利要求中限定。

实施例一

如图1和图2所示，本实施例提供了一种带缓冲室的涂膜装置，包括腔体1，所述腔体顶部设有固定轴21，腔体外设有合页19，合页处设有合页门，合页门上设有密封条，能够进一步加强腔体内的密封性，保证挥发的溶剂不泄露，腔体上还设有拉门3，所述腔体底部设有第一溶剂槽9，第一溶剂槽下方设有加热器10，加热器为陶瓷加热片，陶瓷加热片设置于第一溶剂槽下方，通过导热硅胶粘贴在一起。陶瓷加热片通过导线与控制系统连接，温度监测探头设置在第一溶剂槽中，工作时，控制系统对陶瓷加热片施加电压使其开始加热，当温度监测探头监测到第一溶剂槽中的溶剂达到设定温度的时候，控制系统对陶瓷加热片间歇供电以保持恒温，加热控制系统为现有技术。所述腔体内还设有第一运动机构16、第二运动机构15和膜液机构，本实施例的第一运动机构水平设置，第二运动机构为垂直设置，第一运动机构和第二运动机构连接的有控制系统(本实施例选用常用的PLC控制系统)，所述第一运动机构用于装载和移动需要涂膜的工件11，本实施例的工件为针状生物传感器。第一运动机构和第二运动机构都包括有运动单元，运动单元包括光轴、轴支撑座、电机和导轨，当控制系统按照设定的参数控制电机时，电机驱动第一运动机构移动。所述第一运动机构端部还连接有移动平台，移动平台14上装有工件载具，工件载具12上固定有工件。所述工件载具和移动平台上设有配套的定位磁铁，定位磁铁能够固定工件载具的位置，避免因位置误差带来的涂膜差异。所述工件载具上设有与移动连杆匹配的通孔13，通孔内设有内螺纹，移动连杆上设有与内螺纹匹配的外螺纹。所述第二运动机构能够将膜液涂覆在工件上，所述第二运动机构端部设置有涂膜圈载具4，涂膜圈载具上固定有涂膜圈5，涂膜圈载具上具有定位销，用于固定涂膜圈，涂膜圈上具有与之匹配的定位孔。第一运动机构能够移动工件，第二运动机构能够取膜液，两者协作能够实现针状生物传感器的一层或多层涂膜，通过控制系统控制运动，使得操作简单方便，精准度更高，降低多层涂膜的差异性；

所述膜液机构用于存放膜液，膜液机构位于腔体内底部，即第二运动机构的下方；所述膜液机构包括支架，支架20上设有膜液槽载具，支架上设有多个插头，膜液槽载具上设有孔位，将膜液槽载具的孔位对准插头进行定位，膜液槽载具8上固定有膜液槽7，膜液槽上设有与移动连杆匹配的通孔，膜液槽上方设有膜液容器6，涂膜圈能够浸没在膜液容器内；

所述第一运动机构、第二运动机构和膜液机构处均设有缓冲室2，本实施例在上述三处均设置为一级缓冲室，所述缓冲室包括壳体、第二溶剂槽18以及移动连杆17，移动连杆一端具有螺纹结构，可以和工件载具螺纹连接，另一端具有手柄，中间为光滑的轴，便与在缓冲门上滑动，移动连杆至少为一根，优选两根，壳体上设置有缓冲门，缓冲门上设有供移动连杆穿过的穿孔。所述第二溶剂槽位于壳体内底部，缓冲室设于拉门处，所述拉门能够允许工件载具和膜液槽进出，缓冲室的体积为腔体体积的1/100～1/10，第二溶剂槽内装有有机溶剂，在更换工件或补充膜液时，无需打开腔体合页门，降低开腔操作时对气氛的破坏，减少扰流，同时对工件及工件载具、膜液槽载具有一个气氛预处理的作用，使得涂膜效果好。同时本实施例更适用于针式基底的工件，其主体为柱形，尖端为锥形，更适合在水平方向上涂膜，避免因重力原因而导致膜液不均匀。

当第一运动机构水平设置，第二运动机构垂直设置时，装置工作步骤如下：

打开腔体合页门，在第二运动机构上装载好清洗干净的涂膜圈和涂膜圈载具，在第一运动机构上放置已装载好工件的工件载具，工件载具通过卡扣结构卡合在移动平台上，卡合后工件载具和移动平台通过定位磁铁相固定；

随后向第一溶剂槽内倒入溶剂并关闭合页门，随后设定加热器的加热温度，从而使得腔体内形成溶剂气氛。

缓冲室固定于腔体内拉门上，在膜液机构和第二运动机构处同样设置缓冲室，打开每个缓冲室的缓冲门，在每个第二溶剂槽内倒入溶剂后关上缓冲门，等待5-10min，腔体内的气氛稳定后，打开膜液机构处的缓冲室，将膜液倒入膜液容器内，然后膜液槽与移动连杆螺纹连接，关闭膜液机构缓冲室的缓冲门。打开腔体上的拉门，推入移动连杆，带动膜液槽向膜液槽载具移动。膜液槽载具上还有定位磁铁，膜液槽上也有配套的定位磁铁，装载到位后两者可以通过定位磁铁吸引在一起，然后转动移动连杆与膜液槽分离，拉出移动连杆，关闭腔体上的拉门；

操作控制系统，使第一运动机构和第二运动机构按照设定的参数运行，第二运动机构下移，带动涂膜圈进入膜液容器，涂膜圈中充满膜液，然后第二运动机构上移。第一运动机构带动工件平移并穿过涂膜圈的中心，随后第一运动机构将工件移出涂膜圈，复位等待下一次涂膜，重复以上动作可以在工件上涂覆多层膜。

在涂膜一定次数或一定时间后，膜液也可以进行更换。打开腔体的拉门，将移动连杆与膜液槽通过螺纹连接，移出膜液槽，关闭腔体上的拉门。将膜液加入膜液容器，旋出移动连杆，打开膜液机构处的缓冲门，然后将装载有膜液容器的膜液槽与移动连杆螺纹连接，然后关闭膜液机构处的缓冲门。等待1-3min后，打开腔体上的拉门，推入移动连杆，带动膜液槽向膜液槽载具移动。膜液槽载具上还有定位磁铁，膜液槽上也有配套的定位磁铁，装载到位后可以通过定位磁铁吸引在一起，随后转动移动连杆与膜液槽分离，拉出移动连杆，关闭腔体上的拉门。

实施例二

如图3和图4所示，本实施例与实施例一的结构基本一致，相比实施例一的工件在通过水平方向上完成涂膜操作，本实施例在垂直方向上完成涂膜操作，其次，结构上与实施例一的区别之处在于本实施例不设置第二运动机构，第一运动机构垂直设置，膜液机构位于第一运动机构的下方，本实施例中的工件通过第一运动机构移动直接浸入至膜液容器中进行涂膜。本实施例更适用于平面电极工件，因其厚度较薄，宽度相对于厚度大很多，更适合用垂直方向涂膜。

性能测试

实验组：使用实施例一的涂膜装置来更换工件载具，对4组(每组5个)制备好的生物传感器(本测试选用葡萄糖传感器)进行涂膜，共涂膜5次。

对照组：使用实施例一的涂膜装置，更换工件载具时，通过打开涂膜装置合页门的方式来对4组(每组5个)制备好的生物传感器(本测试选用葡萄糖传感器)进行涂膜，共涂膜5次。

测试结果如下表：

上表和图5、图6为对比实验组与对照组而得到的葡萄糖传感器对0-20mmol/L的葡萄糖的电流响应数据的表格和图谱，可以发现，具有缓冲室的涂膜设备相比于直接涂膜明显提高了涂膜的一致性，减少了差异化。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种带有缓冲室的涂膜装置，至少包括控制系统和腔体，腔体上设有合页门，其特征在于：所述腔体底部设有第一溶剂槽，第一溶剂槽下方设有加热器，腔体内还设有第一运动机构和膜液机构，所述第一运动机构用于装载和移动需要涂膜的工件，且包括运动单元和移动平台；所述膜液机构用于存放膜液，所述膜液机构包括支架，支架上设有膜液槽载具，膜液槽载具上固定有膜液槽，膜液槽上方设有膜液容器；所述合页门上设有一个以上的拉门，所述腔体上还设有一个以上的缓冲室，缓冲室位于拉门处；所述缓冲室包括壳体、第二溶剂槽以及移动连杆，壳体上设置有缓冲门，第二溶剂槽位于壳体内底部。

2.根据权利要求1所述的带有缓冲室的涂膜装置，其特征在于：所述涂膜装置还包括能够将膜液涂覆在工件上的第二运动机构，所述第二运动机构包括有运动单元，所述第一运动机构和第二运动机构相互垂直设置且两者均与控制系统连接，膜液机构位于第二运动机构的运动路径上。

3.根据权利要求2所述的带有缓冲室的涂膜装置，其特征在于：所述第二运动机构端部设置有涂膜圈载具，涂膜圈载具上固定有涂膜圈。

4.根据权利要求1所述的带有缓冲室的涂膜装置，其特征在于：所述运动单元包括光轴、轴支撑座、电机和导轨。

5.根据权利要求1所述的带有缓冲室的涂膜装置，其特征在于：所述移动平台位于第一运动机构端部，移动平台上装有工件载具，工件载具上放置有工件。

6.根据权利要求5所述的带有缓冲室的涂膜装置，其特征在于：所述工件载具和移动平台上设有配套的定位磁铁。

7.根据权利要求5所述的带有缓冲室的涂膜装置，其特征在于：所述工件载具上设有与移动连杆匹配的通孔。

8.根据权利要求5所述的带有缓冲室的涂膜装置，其特征在于：所述工件为生物传感器。

9.根据权利要求1所述的带有缓冲室的涂膜装置，其特征在于：所述第一运动机构和膜液机构处均设有缓冲室。

10.根据权利要求1所述的带有缓冲室的涂膜装置，其特征在于：所述缓冲门上均设有穿孔。

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