用于储存流体的薄膜袋和用于提供流体的装置的制造方法

用于储存流体的薄膜袋和用于提供流体的装置的制造方法
【专利说明】用于储存流体的薄膜袋和用于提供流体的装置现有技术
[0001]本发明涉及用于储存流体的薄膜袋、用于为生物化学评价单元提供流体的装置、用于提供流体的系统以及用于打开装满流体的薄膜袋的方法、用于生产装满流体的薄膜袋的方法以及用于制造用于提供流体的系统的方法。
[0002]为了在医药工程或环境分析领域中制造操作简单而又可以成本低廉地供使用的分析系统，设置往往已经是紧凑的单元，在这种单元中已经保存针对一个确定分析反应所需要的试剂。
[0003]例如，DE 10 2009 045 685 Al描述了微射流芯片，它具有能伸展的膜，它可以在体积挤压下伸展到液体容器里面，以便使液体从液体容器通过液体通道入口运动到微射流芯片的液体通道中。
[0004]本发明的公开
在此背景下，本发明按照主权项提出用于储存流体的薄膜袋、用于为生物化学评价单元提供流体的装置、用于提供流体的系统、用于打开装满流体的薄膜袋的方法和用于生产装满流体的薄膜袋的方法以及最后用于生产用于提供流体的系统的方法。有利的设计方案可以从各从属权项和下文的描述中得出。
[0005]视类型而定，塑料对于确定物质是可渗透的，而对于其他物质是不可渗透的。当不同的物质保存在一个塑料制成的带有多个紧密相邻的腔室的单元中时，易挥发的物质可能通过塑料扩散，并挥发或污染保存在相邻腔室中的其他物质。
[0006]为了排除在生物化学分析方法的单元内的试剂和辅助材料中被渗入的物质污染，试剂和辅助材料可以预先配制成份，保存在扩散密封的容器内，而这些容器可以只在紧接着使用之前才自动(或在某些情况下手动)打开，并使该试剂和辅助材料转移到分析区。该试剂和辅助材料在该分析区中停留一段分析方法的持续时间。接着，清除整个单元。尤其可以把易挥发的试剂(例如酒精)和辅助材料保存在扩散密封的容器中。一个这样的扩散密封容器例如可以是一个带有预定断裂部的对扩散密封的薄膜袋，它响应转移指令或机械作用而打开，使该试剂和/或辅助材料可以流入分析区。该薄膜袋可以保存在该单元内。该薄膜袋还可以作为配在一起的一组不同的试剂和/或辅助材料，与该单元分开地保存，并紧接在执行该(分析)方法之前放入该单元。
[0007]用于储存流体，尤其是生物化学分析方法用的试剂或辅助材料的薄膜袋，具有下列特征:
薄膜，其对于该流体和该流体的组分不可渗透；
该薄膜的第一部分区域和该薄膜的第二部分区域之间的接缝，其中该接缝对流体密封地实施成，而且该薄膜形成为接纳流体的流体密封袋，其中该袋设计成用于布置在用于为生物化学评价单元提供流体的装置的腔中；和
确定的可以不可逆转地破坏的预定断裂部，它由该薄膜形成，而且当薄膜袋中的流体压力小于一个极限值时对流体密封，而当流体压力大于该极限值时破裂。
[0008]用于为生物化学评价单元提供流体的装置具有下列特征: 用于接纳用于储存流体的薄膜袋的腔，其中该腔具有用于为评价单元提供流体的接口 ；和
用于打开薄膜袋预定断裂部的装置，以便在该接口上提供该流体。
[0009]用于为生物化学评价单元提供流体的系统，具有下列特征:
至少一个按照这里设想的方式用于提供的装置；和
每个装置中至少一个按照这里设想的方式用于储存的薄膜袋，其中该薄膜袋布置在该装置的腔内，并且该腔是封闭的。
[0010]流体尤其可以理解为某种液体，例如一种形式的酒精(亦即，例如浓度大于80%)。该流体可以是不可压缩的。薄膜可以具有小的厚度，例如10至lOOMffl。例如，生物化学分析方法可以在一个分析中进行或是一个用以检测样品中的一种物质的反应过程。生物化学分析方法尤其可以在感染诊断中使用。接缝可以是一个连接处。该接缝尤其可以是焊缝或粘结缝。在接缝的范围内可以使该薄膜的两段或两个部分区域彼此结合。例如，在形成接缝时使接缝范围内的薄膜材料塑化，并在压力下使该材料结合。例如可以弯折该薄膜，和用环形接缝形成一个袋和/或将其封闭。同样两块不连接在一起的薄膜用一个环形走向的闭合的接缝形成该袋。还可以提供管状薄膜，以便用一条接缝在第一端，并用另一条接缝在与第一端相反的第二端形成袋子。一个袋当它用流体填充时，可以完全封闭。该袋可以具有注入孔。例如，该接缝可以具有断开处，只有当该袋被用流体填充之后才封闭。该接缝可以用不同的加工步骤实现或形成。该袋还可以理解为封闭的口袋。例如首先可以形成第一接缝，以便制造该口袋，接着，可以用流体填充该口袋，接着，可以用第二接缝对流体密封地封闭该口袋，以便建立该袋。接缝可以形成得具有轮廓。例如，可以通过该接缝的轮廓确定后来的薄膜袋外部轮廓。该薄膜可以突出该接缝以外和切除该接缝外面的部分或可以在接缝范围内切割该薄膜。该薄膜还可以不切割，例如在该袋旁边形成至少另一个袋，它可以布置在该装置至少一个相邻的腔内。该接缝可以具有不同的接缝区域。例如，可以类似于焊道，彼此相邻地布置多条平行的密封线。这时，一条或多条密封线可以照顾已填充的流体袋的流体密封性。这些密封线中的一条可以形成通过该两个彼此连接的薄膜的切割边。
[0011]一个腔可以是本体中的一个凹槽，它可用盖板流体密封地关闭。该薄膜袋在填充状态下可以具有与该腔的形状相应或小于该腔的形状，以便放入该腔内。一个确定的预定断裂部可以是该薄膜一个预先定义的区域，它可以承受的力小于薄膜袋的其余部分。由此该预定断裂部可以在该袋其余部分在结构上仍旧完整无损期间已经破坏。薄膜中的力例如可以是基于薄膜袋内的流体压力的拉力。例如，该薄膜可以在预定断裂部上具有缺口。该薄膜同样可以在该预定断裂部上比该袋其余部分薄。用于打开该预定断裂部的装置例如可以是一个可移动的凸模，压入该腔内打开该流体袋。该用于打开的装置还可以具有锋利的棱，用以打开该预定断裂部，其中该锋利的棱可以响应该操作而压入该预定断裂部。
[0012]按照本发明一个特殊的实施方式，该薄膜袋可以用流体，尤其用酒精填充。按照本发明一个特殊的实施方式，该流体可以具有60%以上的酒精浓度，尤其80%以上的酒精浓度。本发明的这样一种实施方式提供这样的优点，即特别可靠地和无(低)渗漏地预先储存流体，直至针对一个特定功能需要该流体的时刻释放该流体，尤其是酒精。
[0013]该薄膜可以具有多层结构。该薄膜尤其可以具有至少三层的结构，其中一个中间层形成为金属箔或包括一个金属箔。一种多层结构可以至少具有两个由不同的材料形成的彼此固定结合的层。尤其可以使单独的层彼此溶合、粘结或层叠。单独层的材料可以各自对于确定组分不可渗透。当这些材料之一对于一种或者多种物质可渗透时，其他层可以对该一种或该多种物质不可渗透。三层结构可以由第一材料的第一层、第二材料的第二层和第三材料的第三层组成。该第一材料可以是与该第三材料相同的材料。在该接缝中例如该薄膜第一部分区域的处于外面的层与第二部分区域的处于外面的层结合。在该接缝中处于外面的层可以挤压在一起形成一个预先确定的材料厚度。
[0014]该预定断裂部可以形成为接缝的一段。在预定断裂部上，接缝的负荷能力可以比预定断裂部以外的小。接缝可以在预定断裂部的范围内例如具有比该预定断裂部以外小的宽度。例如，该接缝在该处可以具有比该预定断裂部以外少的密封线。通过把该预定断裂部集成在该接缝中，可以简化薄膜袋的制造。
[0015]该接缝可以在预定断裂部的范围内具有至少一个呈V形的压痕。V形压痕可以招致切口应力集中效应，该预定断裂部可以由此出发而破裂。由此可以确定一个该流体应该从该袋压出的位置。
[0016]该接缝可以在该袋中心的方向上围绕和/或弯折起来。在该接缝的至少一个部分区域，接缝可以围绕进行。通过该接缝围绕进行，可以提高该接缝的负荷能力。例如，该接缝或该接缝弯折起来的部分可以固定在该袋上。通过该围绕可以保证在被围绕的位置上，该流体不能从袋压出。
[0017]至少在该接缝的一个部分区域，在接缝旁边，在该袋中心的方向上，布置另一条接缝，以便缩小由该袋封闭的容积。当该袋用流体填充并通过该接缝对流体密封地封闭时，在该接缝的一个部分区域可以补加接缝，以便形成一条比该接缝更靠内的(亦即，向流体袋中心的方向)另一条接缝。这时，可以使该袋变得比没有该另一条接缝时更胀满，因为该流体只能以大的力在压力下，例如在负压下才能装满。当该袋胀满时，流体便已经处于超压状态。因此只要较小的附加压力，便可以使该流体袋在预定断裂部上破裂。
[0018]该薄膜袋可以具有附加件，它固定在一个形成为弯曲位置的薄膜伸展部上，其中该薄膜伸展部布置在接缝背向该袋中心的一侧，其中该附加件设计成用于弯向该袋或压向该袋，以便把压力集中在该袋上和/或将其提高。薄膜伸展部可以是薄膜，它在制造薄膜袋时突出到该接缝以外而形成。该附加件可以是一个硬度或刚性比该袋大的零件，它被设计用于，在弯到袋子上的状态下以背向该袋的较大的面积受力，并在面向该袋的较小的接触面上把力引到该袋上。于是，可以增大袋中的内部压力，以便允许在预定断裂部上使袋可靠地破裂。该附加件可以是一个加固薄膜袋用的结构构件。该附加件可以夹紧、粘结或焊接在薄膜伸展部上。该附加件还可以由刚性增大的薄膜组成。
[0019]该附加件可以具有突出部，它在与弯曲位置相对置的一侧从附加件的主延伸 平面突出，而其被设计用于，当该附加件弯在该袋上时，至少部分地包围该预定断裂部。突出部可以是一个结构零件，其被设计用于，当附加件压在该袋上时，起深度挡块的作用。该突出部可以允许时间上延迟把压力作用在预定断裂部上。由此，附加件的与突出部相反的一侧可以以更大的力量压在该袋上，以便把袋中的流体压向或挤向预定断裂部。由此可以保证使预定断裂部保持打开，并可以使流体流出。当一个预先确定的最小的力作用在该附加件上时，该突出部塌陷或崩溃，由此可以使该袋完全卸空。
[0020]该用于打开的装置可以具有对流体密封的膜，它至少部分地布置在该腔内，并可以受操作力作用而变形，而其被设计用于，起缩小该腔容积的作用，并在预定断裂部上把流体从薄膜袋压到接口。例如，该膜可以由一种塑料组成。例如，操作力可以通过压缩空气脉冲提供。该膜可以被操作力压入该腔。这时，该膜可以单侧压在薄膜袋上，以便使薄膜袋破裂。
[0021]该腔可以在背向用于打开的装置或与其相对置的一侧，具有凹槽，作为该流体用的流出区域，和/或用来改善预定断裂部的打开特性。该接口可以布置在该凹槽中。该凹槽可以布置在与用于打开的装置相对置的一侧。该凹槽可以用腔底部的一个台阶形成。预定断裂部可以布置在该凹槽的范围内。通过该凹槽，该薄膜袋可以悬垂在凹槽的范围上，使得在用于打开的装置被操作时可以在薄膜袋与预定断裂部相反的部分和薄膜袋处于预定断裂部的范围内的部分之间建立压力降，它可以导致预定断裂部破裂。通过该凹槽可以使薄膜袋剩余卸空。由于薄膜在预定断裂部上有利的角度，同样可以通过该凹槽缩小需要的打开压力。
[0022]该用于打开的装置可以具有可移动地布置在该腔内部的压板，其被设计用于，当用于打开的装置被操作时，把薄膜袋平压在该压板和该腔底部之间。压板可以是一个刚性的圆片，它把压力分布在薄膜袋的大部分上。
[0023]压板可以均匀地挤压薄膜袋。由此使可以该薄膜袋的剩余物卸空。
[0024]压板可以固定在用于打开的装置上。例如，该压板可以粘结或焊接在该膜上。通过在该腔内放置压板可以特别良好地把流体从薄膜袋压出。该压板可以做得比较小，因为该压板在输送时不再可以移动，并因此使薄膜袋损坏的危险较小。
[0025]该压板可以具有突出部，它在一侧从该压板的主延伸平面突出，而其被设计用于，至少部分地包围预定断裂部或将其从后面扣住。突出部可以是一个结构元件，其被设计用于，当压板压在该袋上时，起深度挡块的作用。该突出部可以允许在时间上延迟地把压力作用在预定断裂部上。由此压板与突出部相对置的一侧可以以较大的力量压在该袋上，以便把袋中的流体压向或挤向预定断裂部。由此可以保证预定断裂部继续打开，而该流体可以流出。当在压板上作用一个预先确定的最小的力时，该突出部可以塌陷或崩溃，借此该袋可以完全卸空。
[0026]该用于打开的装置可以布置在该腔的一个可移动的盖板内，它设计成用于该腔对流体密封地关闭。通过打开的盖板，该薄膜袋可以特别简单地放入腔内。当该薄膜袋处于腔内时，该腔对流体密封地被封闭。例如可以焊上该盖板。同样可以锁定盖板。通过把用于打开的装置布置在盖板内，该盖板例如可以由多部件形成，而且该用于打开的装置在盖子连接在一起时或在盖子关闭时就完整了。
[0027]薄膜袋可以偏中心地布置在该腔内，而且接缝的至少一个部分区域可以从该腔壁部弯曲或接触腔壁。该薄膜袋可以布置得离该壁部这样近地，使得该接缝例如在该用于打开的装置的方向上弯曲。通过借助于该壁部使接缝弯曲，可以在制造薄膜袋时略去该接缝的弯曲。通过弯曲该接缝可以在转弯区域承受较大的负载。由此该薄膜袋可以在预定断裂部上更可靠地开裂。
[0028]打开装满流体的薄膜袋的方法有下列步骤:
在薄膜袋的一个部分区域上施力，以便提高薄膜袋相对于环境压力的内部压力，直至薄膜袋预定断裂部破裂，以便打开薄膜袋。
[0029]生产装满流体的薄膜袋的方法有下列步骤:
提供用于储存流体的薄膜袋，其中该袋具有注入孔，其中该流体袋具有对该流体和该流体的组分不可渗透的薄膜；
通过该注入孔用流体填充该袋；和
用接缝封闭该薄膜袋的注入孔，以便封印薄膜袋，其中该接缝设置在该薄膜的第一部分区域和该薄膜的第二部分区域之间，其中该接缝流体密封地实施，而且该薄膜形成为接纳流体用的流体密封袋，其中该袋的被设计用于，布置在为生物化学评价单元提供流体的装置的一个腔内，而且其中在封闭的步骤中形成一个可以不可逆转地破坏的预定断裂部，它由薄膜形成，而且当薄膜袋内的流体压力小于一个极限值时对流体密封，而当该流体压力大于该极限值时破坏。
[0030]注入孔可以是薄膜袋一个不封闭的接缝。注入孔还可以是薄膜袋的袋内一个附加的对流体密封的可封闭的开孔。
[0031]另外，这里提出一种制造为生物化学评价单元提供流体的系统的方法，其中该方法具有下列步骤:
提供按照这里设想的实施方式的流体袋和为生物化学评价单元提供流体的装置； 把流体袋引入该装置的腔内；和
关闭该装置，以便形成为生物化学评价单元提供流体的系统。
[0032]有利的还有带有程序代码的计算机程序产品，它可以存储在诸如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器等机器可读出的载体上，并当该程序产品在计算机或一个装置上执行时，用来控制一种按照上述实施方式之一的装置。
[0033]现将参照附图较详细地举例说明本发明。附图中:
图1是按照本发明的一个实施例为生物化学评价单元提供流体的装置的图示；
图2是按照本发明的一个实施例用于储存流体的薄膜袋的图示；
图3是按照本发明的一个实施例为生物化学评价单元提供流体的系统的图示；
图4是按照本发明的一个实施例为生物化学评价单元提供流体的系统的在操作期间的图示；
图5是按照本发明的一个实施例带有阶梯形底部和弯折接缝的用于提供流体的系统的图示；
图6是按照本发明的一个实施例带有压板的用于提供流体的系统的图示；
图7是按照本发明的一个实施例的带有转储腔的用于提供流体的系统的图示；
图8A是按照本发明的一个实施例带有另一条接缝的用于储存流体的薄膜袋的横剖面图；
图8B是按照本发明的一个实施例带有另一条接缝的用于储存流体的薄膜袋的俯视图；
图9A是按照本发明的一个实施例用于生产装满流体的薄膜袋的方法的流程图；
图9B是按照本发明的一个实施例用于制造一个系统的方法的流程图；
图10是按照本发明的一个实施例用于打开装满流体的薄膜袋的方法的流程图；
图11是按照本发明的一个实施例具有附加件的用于储存流体的薄膜袋的图示；
图12是按照本发明的一个实施例带有带附加件的薄膜袋的用于提供流体的系统的图示;
图13是按照本发明的一个实施例带有薄膜附加件的薄膜袋的用于提供流体的系统的图不；而
图14是按照本发明的一个实施例带有固定的压板的用于提供流体的系统的图示。
[0034]在对本发明的优选实施例的以下描述中，于在不同的图中显示的并类似作用的元件，使用相同或类似的附图标记，对这些元件这里不再赘述。
[0035]图1表示按照本发明的一个实施例为生物化学评价单元提供流体的装置100的图示。装置100具有腔102和用于打开的装置104。腔102作为凹槽或作为嵌入模在本体106中形成。腔102设计成用于接纳用于储存流体的薄膜袋。腔102的深度小于宽度。在腔102底部布置接口 108，用以为评价单元提供流体。接口 108形成为输出通道。腔102用盖板110覆盖。盖板110形成用于打开薄膜袋预定断裂部的装置104。在该实施例中，盖板110钻有空气通道孔112。盖板110和本体106之间布置例如用TPE制成的对流体密封的膜114。膜114可以变形并在借助于通过空气通道112流入腔102的压缩空气使用于打开的装置104被操作时可以变形，以便在该接口 108上提供流体。
[0036]图2表示按照本发明的一个实施例用于储存流体的薄膜袋200的图示。薄膜袋200或软管袋200尤其设计成用于储存生物化学分析方法用的试剂或辅助材料。薄膜袋200有薄膜202、接缝204和预定断裂部206。显示薄膜袋200用流体填充。薄膜202对于该流体和该流体的组分是不可渗透的。接缝204把薄膜202的第一部分区域208与薄膜202的第二部分区域210连接起来。接缝204形成得对流体密封，而且该薄膜202被设计用于把流体接纳入流体密封袋212。袋212设计成用于布置在为生物化学评价单元提供流体的装置的腔中，如图1所示。预定断裂部206形成得可以不可逆转地破坏。预定断裂部206由薄膜202形成，而且当薄膜袋200中的流体压力小于一个极限值时对流体密封。当流体压力大于该极限值时预定断裂部206被破坏。预定断裂部206可以形成为剥层缝(Peel-Naht)。
[0037]这里介绍的方式能够长期稳定地把易挥发的流体或物质例如酒精封入LoC-平台中，并且能够对其自动化地，即不必像当今那样一般手工装填地，在系统中进一步加工。尤其地，通过应用气动执行机构达到较高的设计自由度，因为打开力(压力)可以任意分布在LoC上。通过与LoC-系统的材料无关的可选择的封印涂层(透明罩212和袋212的内 涂层)，特别是对于诸如酶等敏感物质可以这样适应，使之不发生相互作用和/或达到高的长时间稳定性。
[0038]用于对扩散密封的包装的薄膜202具有三层结构。主要由聚乙烯产生的粘结聚合物层处于内部，它在热处理中本身焊接起来。粘结缝204是唯一剩下的扩散路径，但由其只有几微米小的厚度及其一般大于2_的宽度决定，达到非常较高的密封水平。实际的扩散壁皇是金属(优选铝)制的中间层，它从约12Mm厚度可以称为无针孔，并由此是扩散密封的。聚合物外层负责机械稳定性。带有这种结构的薄膜使透明罩200或最小的软管袋200具有较高的密封性成为可能。通过封印过程的温度可以调节粘结力，并适应打开机制的边界条件。此外，还可以利用封印缝204，206的几何形状，例如通过具有可自由选择角度的V形压痕(模压造型)，来调整打开特性。通过接缝的形状、接缝的宽度和不同的封印温度，可以达到用于打开最小软管袋200的优先侧206。
[0039]图3表示按照本发明的一个实施例为生物化学评价单元提供流体的系统300的图示。系统300具有用于提供流体的装置100，如图1所示，和一个用于储存流体的薄膜袋200，如图2所示。薄膜袋200布置在装置100的腔102内。腔102借助于盖子110对流体密封地封闭。薄膜袋200的预定断裂部206布置在接口 108的范围内。预定断裂部206可以形成为接缝204的部分区域。如图1所示，用于打开的装置104集成在盖板110内。系统300呈现未使用的状态，亦即，膜114尚未变形，而薄膜袋200被封印得对流体密封，并用流体填充。薄膜袋200布置在腔102中间。围绕薄膜袋200四周在本体106和薄膜袋200之间形成一个间隙。
[0040]透明罩200或袋200放入LoC系统的一个成型盒102中，它在至少一侧受一个能伸展的例如由热塑弹性体制成的薄膜114限制。优选通过弹性薄膜114的气动偏转和通过刚性嵌入模106的反力，将压力负载施加在透明罩200或袋200上，导致预定断裂部206破裂。作为替代方案，还可以通过压在弹性薄膜114上的机械凸模来达到卸空。这首先在非常小容积，用气动方法达不到要求的打开压力时才有意义。
[0041]换句话说，图3表示带有软管袋200的芯片上实验室(Lab-On-Chip)系统用的完全集成、长期稳定的试剂储存的原理图。诊断应用的自动化芯片上实验室(LoC)系统取得日益重大的意义，特别是当需要迅速取得结果时，亦即，为了获得有关患者健康状况的及时诊断，不允许通过中心实验室一般的完成时间。LoC-系统附加地建立得比至今在诊断上使用的要用手工完成的标准化的生物化学分析对用户更友好。LoC系统需要用户较少手工步骤。LoC系统基于适当改变的和优化了的诊断标准进程协议，并且是成本低廉地用塑料制造的一次性产品。诊断用的标准化生物化学分析一般由多个彼此协调的可以用流程图方式显示的步骤组成。它简化后由取样、样品溶解、提纯、作副本和紧跟着的检测组成。对于该流程图除了不同的缓冲剂、酶、引物、聚合酶和它们功能流程用的DNA-片段以外，还需要酒精，诸如乙醇、丁醇或酒精水或缓冲剂混合物。这时，所有试剂直接预先储存在LoC-系统中。
[0042]按照这里设想的方式，通过在薄膜袋200中储存至少该挥发性试剂和辅助材料，在LoC-系统上进行酒精的预先储存特别简单。由于薄膜袋200的扩散密封的薄膜，酒精的物理化学特性，诸如较高的蒸发压力和较低的沸点，并因此在塑料高的渗透率都没有问题。这样可以防止相邻试剂横向污染。预先储存在LoC-平台上的酶对与酒精的相互作用非常敏感。其活性可以被酒精抑制，由此使整个流程不再正确和可靠地进行。通过至少把酒精储存在密封的薄膜袋200中，还可以附加地排除塑料的膨胀和由此排除表面的改变以及系统300的不密封性。通过按照这里设想的方式的用于提供的系统300，因而酒精可以直接预先储存在LoC系统中，而且不必只在分析开始之前不久加入，这明显地导致对用户更友好和流程更不易出错。
[0043]这里设想的方式提出一个长期稳定的预先储存所有需要试剂和辅助材料的解决方案，它可以结合到评价单元的完全自动的流程中，亦即，不再需要手动灌注和补注步骤。由此产品的寿命只由内含物质的时间上的寿命确定，然而不再由它们在相邻腔室或环境的扩散确定。诊断流程用的试剂释放通过现有的执行器控制例如压缩空气成为可能。用于提供的系统300，例如、可以在医疗诊断仪器和可丢弃的芯片上实验室用于感染诊断。
[0044]图4表示按照本发明的一个实施例为生物化学评价单元提供流体的系统300在操作期间的图示。系统300相当于图3中的系统。与图3相反，膜114通过通道112把压缩空气400引入腔102而变形。膜114压在薄膜袋200上，并由此提高薄膜袋200内的内部压力，直至薄膜袋200在预定断裂部206破裂为止，而流体从接口 108流出。膜114在变形期间仍旧保持对流体密封。膜114的变形是不可逆转地塑性的，因为系统300按一次性使用设计，接着，在该应用之后被清除。
[0045]图5表示按照本发明的一个实施例带有凹槽500的用于提供流体的系统300的图示。这时，系统300基本上相当于图3的系统。对图3的补充是，系统300在腔102底部具有台阶502。于是薄膜袋200布置在台阶502上，使得预定断裂部206布置在凹槽500上方。此外，薄膜袋200偏心地布置在腔102内。封印缝204在薄膜袋200的一侧被向上翻转或弯曲(转弯)并且放在薄膜袋200上，以便在这里加强接缝204。为此，把插入件504引入腔102内，使接缝204弯曲并缩小腔102。当现在用于打开的装置104被操作时，膜114首先在平台阶502的范围内把薄膜袋200压扁。在凹槽500范围内薄膜袋200仍旧自由悬垂，使得膜114没有将预定断裂部206压向腔102的底部。为了支持袋200的打开特性，嵌入模106形成台阶形，由此改善打开特性。对软管袋200，不应该打开的一侧可以通过封印缝204的弯折附加地防止无意的打开。
[0046]图6表示按照本发明的一个实施例带有压板600的用于提供流体的系统300的图示。这时，系统300相当于图3的系统。对图3的补充是，系统300在腔102内有一块压板600。压板600可移动地布置在腔102内。压板600可以上下移动。压板600布置在膜114和薄膜袋200上面之间。当用于打开的装置104被操作时，膜114大面积地压在压板600上。这时压板600起刚性活塞作用，并且把压力集中在薄膜袋200上。薄膜袋200被挤压在压板600和本体106之间。由此可以特别有效地提高薄膜袋200中的内部压力，直至预定断裂部206破裂为止。接着，压板600直线地从盖板110移动到腔102底部，并通过接口108使薄膜袋200完全卸空成为可能。通过嵌入板600可以缩小弹性膜114在封印缝204上的压力，由此改善打开特性。
[0047]图7表示按照本发明的一个实施例带有转储腔700的用于提供流体的系统300的图示。这时，系统300基本上相当于图3的系统，然而旋转90°地显示。如图3所示，系统300具有用于提供的装置100和一个用于储存的薄膜袋200。在该实施例中薄膜袋200设置得不对称。薄膜袋200形成为铝-聚合物复合薄膜透明罩200。薄膜202的第一部分区域208大于第二部分区域210。由此使薄膜袋200具有液滴的形状，部分湿润地附在水平的平面上。薄膜袋200固定在腔102底部。装置100最大程度地相当于图1中的装置。通道702附加地把腔102与转储腔700连接。腔102用壁部与转储腔700隔开。转储腔700布置在腔102下面。预定断裂部106布置在通道702入口的范围内。转储腔700具有可控的阀门704，它形成为到生物化学评价单元的接口。当流体响应用于打开的装置104借助于气动装置的操作，从薄膜袋200通过通道702受压进入转储腔700时，该流体可以通过阀门704在重力驱动下计量地进行提供。在该实施例中，阀门704在使用与用于打开的装置104相同的膜114的情况下例如由TPE形成。阀门704有自己的控制通道706，通过它例如负压可以使膜114偏转，以便响应PC或射流技术有目的地使阀门704 (接口)释放进入该系统的一个通道。在薄膜袋200中包含的试剂可以通过气动几乎毫无剩余地挤出，转储入备用腔700中。
[0048]图8A表示按照本发明的一个实施例带有另一条接缝800的用于储存流体的薄膜袋200的图示。这时，薄膜袋200相当于图2中的薄膜袋。对标准封印204的补充是，该另一接缝800作为补充封印设置在填充了的薄膜袋200上，以便缩小薄膜袋200的内部容积。由此使薄膜袋200胀满，并处于超压下。该另一接缝800布置得与接缝204平行。例如，该另一接缝800可以布置在底部缝204旁边或布置在薄膜袋200的顶部缝204旁边。当预定断裂部形成为接缝204的区域时，该另一接缝800尤其可以布置在预定断裂部对面，因为薄膜袋200在该另一接缝800的范围内是特别稳定的。软管袋200的两级封印(补充封印)用来提高“胀满度”，同样改善打开特性。还可以通过用激光器进行聚合物外层的部分烧蚀产生预定断裂部206。
[0049]图SB表示带有另一接缝的按照图8A建立的用于储存流体的薄膜袋的俯视图。
[0050]图9A表示按照本发明的一个实施例生产装满流体的 薄膜袋用的方法900的流程图。该方法900具有准备提供的步骤902、填充步骤904和关闭步骤906。在准备提供步骤902中例如如图2所示提供用于储存流体的薄膜袋。该袋具有注入孔。在填充步骤904中通过该注入孔用流体填充该袋。在关闭步骤906中，薄膜袋的注入孔用接缝封闭，以便封印薄膜袋。
[0051]图9B表示按照本发明的一个实施例用于制造系统300的方法950的流程图。方法950包括按照应该这里设想的变型方案提供流体袋的步骤952和按照应该这里设想的变型方案用于为生物化学评价单元提供流体的装置100。此外，方法950包括把流体袋200引入装置100腔102内的步骤954和关闭装置100的步骤956，以便建立为生物化学评价单元提供流体的系统300。
[0052]把试剂装入透明罩或极小软管袋(Stickpacks (条形包装体))，如图2和8所示，它由扩散密封的复合薄膜组成。由此使无损耗、几乎与温度无关的长期储存成为可能。除低的成本以外，这种包装方法900还提供满足高的杀菌要求以及在惰性保护气体气氛下包装试剂的可能性。透明罩或袋具有预定断裂部，其例如可以以剥层缝(Peelnaht)的形式形成。该剥层缝的打开特性(打开压力)可以在形成接缝时通过温度、封印缝的几何形状、该薄膜的粘合层、薄膜袋的填充程度与要求相适应。
[0053]图10表示按照本发明的一个实施例用于打开装满流体的薄膜袋的方法1000的流程图。方法1000具有施加步骤1002。在施加步骤1002中向薄膜袋的一个部分区域施力，以便提高薄膜袋相对于环境压力的内部压力，直至薄膜袋的预定断裂部由于内部压力而破裂为止，以便打开薄膜袋。
[0054]透明罩或袋的打开可以通过外力的作用例如通过弹性膜气动进行，或通过机械冲头执行器进行。由此，所贮存的液体被转储到芯片上实验室系统的备用腔中。
[0055]图11表示按照本发明的一个实施例带有附加件1100的用于储存流体的薄膜袋200的图示。薄膜袋200相当于图2或图8中的薄膜袋。附加地，薄膜袋200相对于预定断裂部206在接缝204的延长部分具有与附加件1100连接的延长的薄膜伸展部(突出部)1102。在该实施例中，附加件1100具有其中固定薄膜伸展部1102的夹紧区域1104。在夹紧区域1104中薄膜伸展部1102被夹紧在突出部两个夹紧翼之间，该夹紧翼可靠地固定薄膜伸展部1102。附加件1100具有平板状的加压面1106和一个为其成角度地弯折的突出部1108。在突出部1108上布置一个定位鼻1110。薄膜伸展部1102在弯曲位置1112上转弯，使得带有加压面1106的附加件1100在施压区域1114内贴在袋212上。突出部1108部分地包围薄膜袋200。预定断裂部206被定位在定位鼻1110中，使得袋212保持紧贴在施压区域1114上并借此可以简单操作。加压面1106设计成用于在用于打开的装置被操作时把压力集中在薄膜袋200(条(棒)形包装体Stick-Pack)施压区域1114上，借此使预定断裂部206可靠地破裂。突出部1108设计成用于保护预定断裂部，借此在用于打开的装置被操作时可以不挤压预定断裂部206。另外，加压面1106具有自动抓持用的操作面1116，制造时可以借此完全自动地移动和加工薄膜袋，另外，完全自动放入提供装置中。在这个特定的实施例中，袋212具有中间层1118，它把袋212分成储存第一流体用的第一腔1120和储存第二流体用的第二腔1122。这里中间层1118布置在袋212中间，使得第一腔1120和第二腔大小相等。当预定断裂部206破裂时，该第一流体与第二流体混合。
[0056]换句话说，图11表示在LOC(芯片上实验室)容器管中用于可靠地打开袋200和透明罩212的附加件1100的结构实施例。
[0057]附加件1100由塑料组成，其中金属板或其他材料同样可能，并形成得带有薄膜铰链。通过薄膜铰链，袋212可以在接缝204上夹紧，由此更可靠地保持，其中粘贴或焊接同样可以作为连接备选方案。附加件1100相应地成形，借此在下压弹性膜时压力作用在袋212的中间，使袋212确定地挤压在一起。附加件1100在下侧成型得使在预定断裂部(剥层缝)206范围以外是平的，以便使弯曲柔软的袋212几乎完全卸空。这里设想方式的特点是，附加件1100或者固定在袋212上，如图11所示，或者可以装在该膜上，如图14所示。通过结构成型1108，不向预定断裂部206的区域施加压力，使之可以通过袋212上的压力破裂，并确定地把流体卸空。剥层缝206在剥层缝206处具有夹子1110，以便保证打开接缝206。袋212通过夹紧机构1104固定在附加件1100上。
[0058]附加件1100成型得完全接纳弯曲柔软的袋212，而且外形尺寸首先由零件1100确定。附加件1100具有止挡棱边1110，使得袋212相对于附加件1100总是同样固定的。为了用抓持器自动安装，附加件1100具有操作面1116。
[0059]图12表示按照本发明的一个实施例的带有带附加件1100的薄膜袋的用于提供流体的系统300的图示。系统300相当于图3中的系统。薄膜袋200相当于图11中的薄膜袋。
[0060]薄膜袋200布置在腔102内。加压面1106布置得面向薄膜114。突出部1108和预定断裂部206布置在接口 108上方。当膜114压入腔102内时，膜114均匀地压在加压面1106上。加压面1106把压力集中在施压区域1116上，以便使预定断裂部206破裂。突出部1108在一侧处把附加件1100支持在腔102的底部。由此，使附加件1100在弯曲位置1112在一侧上坠落(倾斜)，直至同样贴在底面上为止。于是，袋212被加压面1106从弯曲位置1112的一侧压平，并借此向接口 108的方向挤出。这时，突出部1108保证，预定断裂部206可以不受膜114挤压，而该接口 108在整个过程期间不会被封闭。
[0061]在芯片上实验室(LOC)产品或所谓微射流平台(PTAS)上，处理载体上的医疗和生物学流体，并由此分析患者样品是否存在病原体和细菌。芯片上实验室平台可以构造成所谓的容器管(压注枪)(Kartuschen)，它作为一次性物品接纳和加工患者样品。对于容器管上的处理过程，需要液体，该液体或者可以保存在容器管上，或者针对该流程由操作人员附加地添加。
[0062]这里设想的方式描述流体贮存在容器管内的透明罩200或袋212中。袋212可以通过外力的作用打开。这时，打开压力通过弹性膜114引入。膜114或者气动向外摆动，或者通过推杆移动。单独的诊断单元(DxU)或者产生压缩空气以便气动执行，或者包括压在膜114上的可移动的推杆。如果没有这里设想的附加件1100，力引入到柔性袋212中的位置会是不确定的，并导致在打开压力上的大的变动。该膜114可能部分地关闭预定断裂部206，并且可能妨碍袋212的强健的挤出。另外，的袋2121/条形包装体200可能具有不利的几何尺寸，使得容器管的外部尺寸在装入袋212时可能增大。
[0063]通过在图11和13中所示的与集成在腔102中的条形包装体212相联的附加件1100可以保证袋212强健的打开。在此，在通过诊断仪器进行的操作(致动)时，可以在确定的位置1116上把精确的压力引入袋212上。同样可以避免在容器管输送期间袋212无意的打开。通过附加件1100同样可以改善自动制造过程中柔性袋200的搬运。通过刚性零件1100可以有利地适应柔性袋200的外部尺寸，由此可以在装入该容器管内部时节省位置。
[0064]刚性的附加件1100安装在透明罩/袋212上。通过附加件1100把力在确定的位置1116上引入条形包装体212上。由此减小打开力，并避免预定断裂部206受压。可以减小通过外部操作单元提供的打开力。袋212在通过操作单元的操作时强健地打开，并使输送和贮存期间无意的打开得以避免。提高了 LoC-系统300的质量。附加件1100挤压整个袋212，由此卸空整个袋212内装之物。由此避免试剂残留在袋212中。价格相当昂贵的试剂可以通过该附加件更有效地使用，由此形成成本优势。通过附加件1100可以适应条形包装体200的形状，而且附加件1100和条形包装体200可以较小并更灵活地装入容器管内。容器管尺寸缩小，由此形成其他成本优势。通过附加件1100可以实现弯曲柔软的袋212的自动安装。自动抓持器可以确定地抓持由袋212和附加件1100组成的单元200并装入容器管。由此缩短周期时间和降低成本。
[0065]图13表示按照本发明的一个实施例带有带薄膜附加件1300的薄膜袋200的用于提供流体的系统300的图示。系统300相当于图3中的系统。薄膜袋200如图11中那样具有薄膜伸展部1102。与图11相反，这里的薄膜伸展部1102直接形成为附加件1300。为此该薄膜伸展部1102刚性地形成。在第一实施方式中，薄膜制的附加件1300从弯曲位置1112起通过袋212的整个长度，一直延伸到预定断裂部206。在第二实施方式中，该由薄膜制成的附加件1300在预定断裂部206范围内有另一个弯曲位置1302，而且重新在袋212的整个长度上面延伸，一直延伸回到弯曲位置1112。通过增大刚度，由薄膜形成的附加件1300在该装置被操作时，把膜114的压力集中在施压区域 1116，以便使预定断裂部206破
M
O
[0066]在图13中显示另一个实施形式，其中表示，附加件1300集成在条形包装体200本身上。为此固定的封印侧(相对于剥层缝206)形成得这样长，使得它们通过单次或多次折起本身起着剥层缝卸载的附加件1300的作用。为了进行机械增强，可以在多次折起时把这些层粘结。对于结构200的一个比较简单的处理，同样可以借助于粘结把连接片固定在条形包装体200上。单次做法用实线显示集成的附加件，二次做法用虚线表示。
[0067]图14表示按照本发明的一个实施例带有固定的压板600的用于提供流体的系统300的图示。系统300相当于图6的系统。这里压板600承担附加件的功能，并固定在弹性膜114上。对图6的补充是，压板600与膜114在粘结位置1400上连接。
[0068]由此压板600保持在一个预先确定的位置上，而该流体在该装置被操作时在受控条件下从薄膜袋200压出。
[0069]所描述的和图中所示的实施例只是选择作为示例。不同的实施例可以完全或相对于单独的特征彼此结合。一个实施例还可以用其他实施例的特征补充。
[0070]另外，按照本发明的工艺步骤可以重复以及可以在一个不同于所描述的顺序中实施。
[0071]若一个实施例在第一特征和第二特征之间包括“和/或”联系，则应该这样解读，使得该实施例按照一个实施方式不仅具有该第一特征而且具有该第二特征，和按照另一个实施方式或者只有该第一特征，或者只有该第二特征。
【主权项】
1.用于储存流体、尤其生物化学分析方法用的试剂或辅助材料的薄膜袋(200)，其中薄膜袋(200)具有下列特征: 薄膜(202)，其对该流体和该流体的组分是不可渗透的； 在薄膜(202)的第一部分区域和薄膜(202)的第二部分区域(210)之间的接缝(204)，其中接缝(204)流体密封地实施，并且薄膜(202)形成为接纳流体的流体密封袋(212)，其中袋(212)被设计成设置在为生物化学评价单元提供流体的装置(100)的腔(102)中；和 确定的可以不可逆转地破坏的预定断裂部(206)，它由薄膜(202)形成，并当薄膜袋(200)内的流体压力小于一个极限值时对该流体密封，而当该流体压力大于该极限值时被破坏。2.按照权利要求1的薄膜袋(200)，其中薄膜(202)具有多层结构，其中薄膜(202)尤其具有三层结构，其中中间层包括金属箔或由金属箔组成。3.按照上述权利要求中任一项所述的薄膜袋(200)，其中预定断裂部(206)形成为接缝(204)的一段，尤其其中接缝(204)在预定断裂部(206)的范围内具有至少一个V形压痕。4.按照权利要求3的薄膜袋(200)，它用一种流体、尤其用酒精填充。5.按照上述权利要求中任一项所述的薄膜袋(200)，其中接缝(204)向袋(212)中心的方向翻转和/或弯折。6.按照上述权利要求中任一项所述的薄膜袋(200)，其中至少在接缝(204)的一个部分区域中，除了该接缝(204)以外，在袋(212)中心的方向上，布置另一条接缝(800)，以便缩小由该袋(212)封闭的容积。7.按照上述权利要求中任一项所述的薄膜袋(200)，具有附加件(1100)，它固定在薄膜(202)的一个形成为弯曲位置(1112)的薄膜伸展部(1102)上，其中该薄膜伸展部(1102)布置在接缝(204)的背向袋(212)中心的一侧，其中附加件(1100)设计成用于被弯曲和/或受压到袋(212)上，以便把压力集中在袋(212)上和/或提高该压力。8.按照权利要求7的薄膜袋(200)，其中附加件(1100)具有突出部(1108)，它在与弯曲位置(1112)相对置的一侧从附加件(1110)的主延伸平面突出，并设计成用于当附加件(1100)被弯曲在袋(212)上时，至少部分地包围预定断裂部(206)。9.用于为生物化学评价单元提供流体的装置(100)，其中该装置(100)具有下列特征: 用以接纳用于储存流体的薄膜袋(200)的腔(102)，其中腔(102)具有为该评价单元提供流体的接口 (108);和 用于打开薄膜袋(200)的预定断裂部(206)、以便在接口(108)处提供流体的装置(104)ο10.按照权利要求9的装置(100)，其中用于打开的装置(104)具有对流体密封的膜(114)，它至少部分地布置在腔(102)内部，并可受操作力(400)而变形，和其中膜(114)被设计用于使腔(102)的容积缩小，和将在预定断裂部(206)处的流体从薄膜袋(200)挤压到接口 (108) ο11.按照上述权利要求中任一项所述的装置(100)，其中该腔(102)在背向用于打开的装置(104)的一侧具有凹槽(500)，作为该流体的流出区域和/或用来改善该预定断裂部的打开特性，其中接口(108)布置在凹槽(500)内。12.按照上述权利要求中任一项所述的装置(100)，其中用于打开的装置(104)具有可移动地布置在腔(102)内的压板(600)，其被设计用于，当用于打开的装置(104)被操作时，把薄膜袋(200)平压在压板(600)和腔(102)的底部之间。13.按照权利要求12的装置(100)，其中压板(600)固定在用于打开的装置(104)上。14.根据权利要求12至13中任一项所述的装置(100)，其中压板(600)具有突出部，它在一侧从压板(600)的主延伸平面突出，而且被设计成用于至少部分地包围或从后面扣紧预定断裂部(206)。15.按照上述权利要求中任一项所述的装置(100)，其中用于打开的装置(104)布置在腔(102)的一个可移动的盖板(110)内，它设计成用于流体密封地封闭腔(102)。16.用于为生物化学评价单元提供流体的系统(300)，其中系统(300)具有下列特征: 至少一个根据权利要求7至15中任一项所述的用于提供的装置(100);和 每个装置(100)中至少一个根据权利要求1至8中任一项所述的用于储存的薄膜袋(200)，其中薄膜袋(200)布置在装置(100)的腔(102)内，并且腔(102)是封闭的。17.按照权利要求16的系统(300)，其中薄膜袋(200)偏中心地布置在腔(102)内，而且接缝(204)的至少一个部分区域从腔(102)的壁部弯曲，和/或其中接缝(204)接触腔(102)的壁部。18.用于生产装满流体的薄膜袋(200)的方法(900)，其中方法(900)具有下列步骤: 提供(902)用于储存流体的薄膜袋(200)，其中袋(212)具有注入孔，其中流体袋(200)具有对该流体和该流体的组分不可渗透的薄膜(202); 通过该注入孔用流体填充(904)袋(212);和 用接缝(204)封闭(906)薄膜袋(200)的注入孔，以便封上薄膜袋(200)，其中该接缝设置在薄膜(202)的第一部分区域(208)和薄膜(202)的第二部分区域(210)之间，其中接缝(204)对流体密封地实施，并使薄膜(202)形成为用于接纳流体的流体密封袋(212)，其中袋(212)设计成用于布置在一个为生物化学评价单元提供流体的装置(100)的腔(102)内，而且其中在封闭(906)的步骤中形成一个可以不可逆转地破坏的预定断裂部(206)，它由薄膜(202)形成，并且当薄膜袋(200)内的流体压力小于一个极限值时对流体密封，而当该流体压力大于该极限值时被破坏。19.用于制造根据权利要求16或17之一的系统(300)的方法(950)，其中该方法具有下列步骤: 提供(952)根据权利要求1至8之一的流体袋(200)和根据权利要求9至15之一的装置(100)； 把流体袋(200)引入(954)装置(100)的腔(102)内；和 关闭(956)装置(100)，以便制造为生物化学评价单元提供流体的系统(300)。
【专利摘要】本发明涉及一种用于储存流体、尤其生物化学分析方法用的试剂或辅助材料的薄膜袋(200)，其中该薄膜袋（200）具有薄膜（202）、接缝(204)和可以不可逆转地破坏的预定断裂部(206)。薄膜（202）对于该流体及该流体的组分是不可渗透的。接缝（204）对流体密封地在薄膜（202）的第一部分区域（208）和薄膜（202）的第二部分区域（210）之间形成，并且薄膜（202）形成用于接纳流体的流体密封袋（212）。该袋（212）被设计用于布置在为生物化学评价单元提供流体的装置（100）的腔（102）中。该预定断裂部（206）由薄膜（202）形成，并当薄膜袋（200）中的流体压力小于一个极限值时对流体密封。当该流体压力大于该极限值时该预定断裂部（206）被破坏。
【IPC分类】B65D75/30, B65D35/28, B01L3/00, B65D35/10
【公开号】CN104884169
【申请号】CN201380064605
【发明人】M.霍蒂希, Y.贝伊尔, D.楚拉蒂斯, S.齐诺贝尔, L.佐丹, M.道布, J.鲁普, H.贝伦斯
【申请人】罗伯特·博世有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年12月2日
【公告号】DE102012222719A1, EP2931428A1, US20150314924, WO2014090610A1