具有减少的气体交换的含有流体的袋及其制造方法

专利名称：具有减少的气体交换的含有流体的袋及其制造方法
技术领域：
本发明涉及医学诊断传感器的包装。更具体地，本发明涉及用于密封一次性使用的医学诊断传感器包装的系统和方法。
背景技术：
在使用各种传感技术的患者上的血液测试领域中，熟知如果测量在期望的精确度下进行，传感器必须合适地校准。临床诊断的近期发展导致开发了被利用的测试系统，其中传感器被安装到装置中，该装置用于单组试验，然后被丢弃。这些装置典型地联合能够和所述装置相互作用的阅读器使用。相互作用包括从各传感器提取信号，并且任选地控制流体在装置内的运动，例如，相对于传感器定位样品和校准物液。一种这样系统(本文中称为 i-STAT 系统)的详细描述在美国专利No. 5，096，669 (the ‘669专利)中找到，其共同拥有并且通过引用的方式并入本文。这些传感系统的关键特征是这些装置被生产并定期运输至消费者。然而，装置的生产和使用之间的时间可以为数月。结果，在标记的情况下生产所述装置，指示在给定组的条件下的可利用的保质期，在储存条件的其他组合中，例如冰箱内6个月，并且室温下2周。对于给定传感器的保质期为什么可受到限制的数种原因包括但不限于传感器稳定性和校准物液稳定性。对于校准物液，重要的是校准物分析物的浓度(例如，钾离子浓度、二氧化碳分压等)在储存过程中不改变。该问题的一种解决方案为将校准物液储存在密封的玻璃皿或安瓿中。在密封的皿中，所述皿的壁不允许气体或液体的交换。然而，当装置被设计用于便利的使用时，例如，在病床边或护理点测试环境中，使用玻璃储存皿可能是不实用的。这些不切实际可涉及脆性和将玻璃元件包装到试验壳体例如一次性试验柱体中的问题。结果，具有塑料层的箔袋被用于影响密封。例如，‘669专利公开了校准物包装，其由具有周边密封的塑料衬里箔制成。具体而言，塑料面邻接的两部分塑料衬里箔密封在一起以形成含有液相和气相的外壳。此处，周边密封通过下列方式来形成施加足够的热以熔融塑料和施加足够的压力以形成连续的塑料周边密封。在外壳(或袋)内，液相包含校准物液，例如，含有已知浓度的待测试的分析物的缓冲水性混合物，包括例如钾、钠、葡萄糖和乳酸盐等。袋中的气相可例如是空气或期望的气体组合物(例如5%二氧化碳、20%氧气和75%氮气)。液相中的气相或溶解的气体也可作为校准物，例如分别用于氧气和二氧化碳的分压Ph和P(X)2的血液气体传感。对于袋的构造，箔例如 40μπι铝辊的选择由屏障性能来决定，S卩，对于运输气体、蒸汽和液体的抵抗性。箔还优选被选择以使针孔最小化。各种光学检查构件是鉴定针孔失效的领域所熟知的。塑料层起到这样的构件的作用，该构件提供密封，并且也保护流体直接接触金属箔(这可引起一种或多种校准物液组分的降解)。尽管箔通常是有效的屏障，但是各种气体例如氧气、二氧化碳和水蒸汽可以各种程度溶于塑料中，并且也可以给定的速率渗透塑料基质。该速率是下列因素的函数温度和压力、塑料的化学组成、浇注的溶剂和浇注材料的密度。如果特定气体用于校准目的，例如，已知分压的二氧化碳(PCO2)来校准P(X)2传感器，优选密封具有对于P(X)2的低渗透性和可溶性。然而，其中包装含有流体的袋的壳体的尺寸可对密封尺寸施加限制。将袋包装到小塑料壳体中示于‘669专利中。此处袋位于塑料基体中，并且具有能够刺穿袋的倒钩结构。袋通过附接塑料封面的双面粘合剂胶带而保持在合适的位置。塑料封面具有直接在袋上并和袋对齐的挠性桨片(paddle)。当将力施加至桨片时，其压迫袋在倒钩上，从而使袋破裂并释放校准物液流过管道并和传感器阵列接触。如果可能，进一步考虑通过下列方式使穿过密封的气体交换最小化使驱动力最小化，即，分析物的压力和浓度在密封的任一侧上的差。降低的温度还可降低气体交换，然而，该方案必须谨慎地使用，因为冷冻袋内的水性流体可能导致不期望的效果，例如密封破裂。因此，冷藏是可用的妥协方案。关于其他现有技术，美国专利No. 6，178，832 (下文中为‘832专利)描述了自含试剂的腔室，其具有包括张力计化校准物的流体，其中腔室的壁包括多层材料，并且其中至少一层是薄的挠性玻璃材料。所述壁被延伸以形成填料颈，所述填料颈通过热和压力沿着填料线下方的密封线而被密封，使得没有气泡被捕获在试剂腔室中。美国公开No. 20060013744描述了一种用于参比气体的挠性容器，其用于进行这样的设备的校准或质量控制，所述设备用于测定生理流体例如血液中的气体参数。该挠性容器适于使参比气体保持在或接近环境压力。美国公开No. 20060183216公开了一种用于液体试剂的容器，其中所述容器具有外壁和内刺破元件。这种容器被构造为储存液体在6至18个月的期限，同时具有最小的液体内部损失，除了如果容器破裂的情况以外。所述容器优选适于用于微流体装置。美国公开No. 20040222091公开了一种引入电极模块和射流以进行化学分析的诊断装置。所述装置包括塑料卡-样主体，并且流体管道和密封的流体储库包含在箔-衬里空腔中。所述储库容纳用于校准电极的校准物液。‘669专利中描述类型的常规含有流体的袋具有用于校准血液测试传感器的改善的商业上的成功，其中所述袋具有在冷藏条件下的延长的保质期。然而，存在这样的需要 改善的含有流体的袋在不冷藏的条件下具有延长的保质期，使得它们的内容物在延长的室温储存下保持基本上不改变。发明概述因此，本发明的总的方面是提供含有流体的袋，其将消除或最小化之前所述类型的问题。在多种实施方案中，本发明涉及具有密封的含有流体的袋，其具有对于气体例如 CO2气体的低渗透性和可溶性。降低的渗透性和可溶性可通过例如使用改善的袋密封来实现，所述袋密封由对于气体例如(X)2气体具有低渗透性和可溶性的密封材料制成。在一些实施方案中，密封尺寸提供具有最小截面的长和曲折的路径，即，其中截面面积与路径长度高度比较小。本发明还涉及形成这种含有流体的袋的多种方法。
在一个实施方案中，本发明涉及含有流体的袋，包括第一和第二相对片材，以及设置在第一和第二相对片材之间的流体，其中第一片材和第二片材具有基本上液体和气体不渗透性周边密封，所述密封的至少一部分的密封宽度小于约4mm，其中所述袋产生如本文中所限定小于约IOmm Hg的袋完整性试验ApCO2值。除了具有基本上液体和气体不渗透性密封，含有流体的袋优选具有的胀破强度标准偏差小于12%。这些袋特别适用于含有至少一个传感器的一次性柱体，其中柱体联合阅读器使用以测量分析物是样品例如血样。第一片材和第二片材任选地以具有多个弯曲的波形图案折叠。在优选方面，第一片材包括第一箔层和第一塑料层，并且第二片材包括第二箔层和第二塑料层。任选地，袋还包括设置在周边密封的内部边缘的内部塑料密封珠。在一个方面，第一片材包括第一箔层和第一塑料层，第二片材包括第二箔层和第二塑料层，周边密封包括第三塑料层，所述第三塑料层设置在所述第一和第二箔之间并且平均厚度小于所述第一和第二塑料层的合并厚度。例如，第三塑料层任选地具有的平均厚度比所述第一和第二塑料层的合并厚度小至少约25%，例如至少约50%。在优选实施方案中，第一和第二塑料层包含塑料，所述塑料选自Primacor、聚氯乙烯、聚乙烯、以及基于硝化纤维素、脲和丙烯酸类树脂的涂漆。在一个实施方案中，第一片材包括第一箔层和第一硝基漆层，第二片材包括第二箔层和第二硝基漆层，并且第一和第二箔层在周边密封彼此融合。周边密封优选通过施加约34. 5MN/m2至约62. lMN/m2的压力和/或施加约200°C 至约500°C的热来形成。周边密封任选地具有的周边宽度为约Imm至约2cm，并且任选地具有的周边长度为约Icm至约20cm。袋中含有的流体可改变，但优选是含有已知浓度的一种或多种分析物的校准物液、反应物液或洗涤液。袋优选地具有的袋体积为约5μ L至约5mL。袋中的液体体积优选为全部袋体积的约50%至约95%，气体体积优选为全部袋体积的约5%至约50%。气相中的气体优选包括具有已知浓度或分压的一种或多种气体的校准物气体。气相中的气体任选地是周围空气。在优选的实施方案中，周边密封包括一个或多个卷曲区域。一个或多个卷曲区域优选包括多个同心卷曲环。在另一实施方案中，本发明涉及含有流体的袋，包括第一和第二相对片材、以及设置在第一和第二相对片材之间的流体，其中袋的胀破强度标准偏差小于12%。在另一实施方案中，本发明涉及形成含有流体的袋的方法，包括下列步骤(a)在第一片材上设置流体；(b)使第二片材相对于所述第一片材定位；以及(c)使所述相对第一和第二片材彼此密封，并且形成之间含有所述流体的密封的区域，其中所述密封的区域是基本上液体和气体不渗透性的。优选地，袋产生如本文限定的小于IOmm Hg的袋完整性试验ApCO2值。该方法优选还包括在第一片材中形成空腔，以及使所述流体沉积在所述空腔中。所述密封优选包括施加热和/或压力至第一片材和第二片材。在另一方面，所述密封包括超声焊接或激光焊接。任选地，第一片材和第二片材以具有多个弯曲的波形图案折叠。在特别优选的方面，第一片材包括第一箔层和第一塑料层，并且第二片材包括第二箔层和第二塑料层，密封步骤包括使所述第一塑料层熔融在所述第一片材上和使所述第二塑料层熔融在所述第二片材上，使得形成内部塑料密封珠。内部塑料密封珠基本上防止所述校准物液接触所述第一和第二箔层中的一者或两者。在另一实施方案中，本发明涉及由塑料衬里箔形成的基本上气密的密封，包括塑料面邻接的两部分塑料衬里箔，其中相邻部分密封在一起以使第一相与第二相分离。所述密封通过下列方式形成施加足够的热和压力以熔融所述塑料并形成塑料密封，从而所述热和压力由卷曲元件施加，从而产生一个或多个密封区域，其中所述卷曲区域中塑料的平均厚度小于两个塑料衬里的初始合并厚度，并且从而气体在所述第一相和所述第二相之间通过所述塑料密封的传输基本上小于在密封的过程中塑料不卷曲的密封。优选地，该方法在卷筒上使用所述箔进行。压力任选地使用卷曲箔的夹具来施加。热和压力任选地使用超声焊接施加。在另一实施方案中，本发明涉及具有周边密封的基本上气密的塑料衬里箔袋，包括两部分塑料衬里箔，其塑料面邻接并密封在一起以形成含有液相和气相的外壳。所述周边密封通过下列方式形成施加足够的热和压力以熔融所述塑料并形成塑料周边层，其中所述压力由卷曲元件施加，从而产生一个或多个周边密封区域，其中所述卷曲区域的周边密封中塑料的平均厚度基本上小于所述两个塑料衬里的初始合并厚度。在另一实施方案中，本发明涉及一种在塑料衬里箔袋中形成基本上气密的密封的方法，包括(a)在第一塑料衬里箔中形成囊，并施加一部分液体至所述囊中；(b)使用塑料面邻接的第二塑料衬里箔覆盖所述囊；(c)使所述第一和第二塑料衬里箔密封在一起以形成周边密封，其中所述周边密封通过下列方式形成施加足够的热和压力以熔融所述塑料并形成塑料周边层。在该实施方案中，所述压力由卷曲元件施加，从而产生一个或多个周边密封区域，其中所述卷曲区域的塑料的平均厚度基本上小于所述两个塑料衬里的合并厚度，所述密封形成含有液相和气相的基本上气密的袋。在另一实施方案中，本发明是一种形成具有周边密封的基本上气密的塑料衬里箔袋的方法，包括(a)第一步骤，其中塑料面邻接的两部分塑料衬里箔密封在一起，以形成具有含有液相和气相的周边密封的外壳。所述周边密封通过下列方式形成施加足够的热以熔融所述塑料并足够的压力以形成连续的塑料周边密封。该方法包括(b)第二步骤，其中所述周边密封卷曲以产生一个或多个周边密封区域，其中所述卷曲区域的塑料的平均厚度基本上小于所述两个塑料衬里的合并厚度。在另一实施方案中，本发明涉及一种由塑料衬里箔形成的基本上气密的密封，包括塑料面邻接的两部分塑料衬里箔，其中相邻部分密封在一起以使第一相与第二相分离， 其中所述密封通过下列方式形成施加足够的超声焊接以熔融所述塑料并形成塑料密封。 所述超声焊产生一个或多个塑料密封区域，其中所述密封区域中塑料的平均厚度基本上小于所述两个塑料衬里的初始合并厚度，并且从而气体在所述第一相和所述第二相之间通过所述塑料密封的传输基本上小于塑料的厚度基本上是所述两个塑料衬里的合并厚度的密封。在另一实施方案中，本发明涉及一种具有周边密封的基本上气密的塑料衬里箔袋，包括两部分塑料衬里箔，其塑料面邻接并密封在一起以形成含有液相和气相的外壳，其中所述周边密封通过下列方式形成施加超声焊以熔融所述塑料并形成连续的塑料周边层，其中迫使一部分塑料从所述密封区域进入所述外壳的至少一部分所述周边中，从而所述周边密封中塑料的平均厚度小于所述两个塑料衬里的初始合并厚度。
在另一实施方案中，本发明涉及一种在塑料衬里箔袋中形成基本上气密的密封的方法，包括(a)在第一塑料衬里箔中形成囊；(b)施加一部分液体至所述囊中；(c)使用塑料面邻接的第二塑料衬里箔覆盖所述囊；(d)使所述第一和第二塑料衬里箔密封在一起以形成周边密封，其中所述周边密封通过下列方式形成施加超声焊以熔融所述塑料，并迫使一部分塑料从所述密封区域进入所述囊中。所述密封形成含有液相和气相的基本上气密的囊，从而所述周边密封中塑料的平均厚度基本上小于所述两个塑料衬里的合并厚度。在另一实施方案中，本发明涉及一种由塑料衬里箔形成的基本上气密的密封，包括塑料面邻接的两部分塑料衬里箔，其中相邻部分密封在一起以使第一相与第二相分离。 所述密封通过下列方式形成施加足够的焊接能以从所述密封区域基本上除去塑料并熔融所述箔，然后在所述密封区域中形成金属对金属密封。所述焊接能优选由超声能或激光能提供。在另一实施方案中，本发明涉及一种具有内塑料周边密封和外金属对金属密封的基本上气密的箔袋，包括在所述箔的预定区域上具有塑料衬里的两部分箔，其中所述区域和塑料面对齐、邻接和密封在一起以形成外壳，由内塑料周边密封包围，含有液相和气相， 并且其中所述两部分箔的围绕部分被激光焊接在一起，从而形成外金属对金属密封。在另一实施方案中，本发明涉及一种基本上气密的袋，包括含有液相和气相的内密封的塑料外壳，和外密封的箔外壳，其中所述两部分箔被激光焊接在一起，以形成围绕所述塑料外壳的外金属对金属密封。附图简述当结合附图阅读时，通过参照下面优选实施方案的详细描述，将更好地理解本发明的新型特征和优点。

图1示出用于自动形成、填充和密封方法以填充和密封含有流体的袋的示意性设计。图2示出在它们进入图1中所示的自动的含有流体的袋密封体系时两片密封箔的剖视图。图3示出常规含有流体的袋密封夹具。图4示出常规密封的含有流体的袋的俯视图，其示出密封区。图5示出在如美国专利No. 5，096，669所述密封后含有流体的袋的密封区域的截面的显微照片。图6A-6B示出在根据本发明的示例性实施方案密封后两个含有流体的袋的密封区域的截面显微照片。图7A-7C和7E分别示出使用根据本发明的示例性实施方案如图1中示出的系统制造的含有流体的袋的俯视图、第一透视图、侧视图和第二透视图，并且图7A示出根据本发明的示例性实施方案在含有流体的袋的制造过程中的数种可变尺寸。图7D示出常规密封的含有流体的袋.图8示出根据本发明的示例性实施方案的密封夹具的剖视图。图9示出图8中示出的卷曲夹具的卷曲区域的特写剖视图。图10示出具有顶着下部卷曲夹具放置的下部密封箔2的卷曲区域36的进一步特写剖视图。
图IlA和IlB示出气体控制储存皿，其用于在控制的气体环境中在控制的温度下储存含有流体的袋延长的时间。图12示出如图IlA和IlB中所示的气体控制储存皿的拆解图。图13示出根据本发明的实施方案的超声焊接系统。图14是根据本发明的超声焊接实施方案制造的含有流体的袋的密封区域的截面的显微照片，其中Primacor位于含有流体的袋的上部和下部密封箔层之间。图15A是根据本发明的超声焊接实施方案制造的含有流体的袋的另一密封区域的截面的显微照片，其中Primacor位于含有流体的袋的上部和下部密封箔层之间。图15B 是图15A的区域的特写剖视图。图16是根据本发明的超声焊接实施方案制造的含有流体的袋的密封区域的截面的显微照片，其中涂漆位于含有流体的袋的两个密封箔层之间。图17是图16中示出的一部分截面的特写视图。图18示出根据本发明的可替换实施方案的激光焊接系统。图19是根据本发明的可替换实施方案使用激光焊接制造的含有流体的袋的密封区域的截面的显微照片，其中Primacor位于含有流体的袋的两个密封箔层之间。图20A是根据本发明的可替换实施方案使用激光焊接制造的含有流体的袋的密封区域的截面的另外的显微照片，其中I^rimacor位于含有流体的袋的两个密封箔层之间。 图20B是图20A的特写视图。图21列表显示根据本发明的多种实施方案的数种密封设计的多种参数和改善因子。图22是用于各根据本发明的多种实施方案的数种密封设计的图21中列表显示的改善因子的图。图23示出两组在50°C下储存约180天的期限的含有流体的袋的二氧化碳(CO2) 压力对时间的数据图，其中第一组含有流体的袋按照常规方式密封，并且其中第二组含有流体的袋使用根据本发明的实施方案的方法密封。图M示出比较第一组含有流体的袋和第二组含有流体的袋的胀破强度变化的胀破强度的数据图。图25示出根据本发明的可替换实施方案的卷曲夹具的卷曲区域的特写剖视图。发明详述现在参照附图来描述优选实施方案的各种特征，其中类似的部件用相同的附图标记来表示。介绍考虑用于i-STAT血液测试系统的实施方案来描述本发明。然而，如本领域技术人员将认识到，本发明广泛地适用于其他类似的系统(用于临床和非临床环境)，包括但不限于水质量测试。i-STAT系统的深入描述在下列共同拥有的专利中发现，它们的全部内容通过引用并入本文美国专利No. 5，096，669 ；5, 112,455 ；5, 200,051 ；5, 614, 416 ； 6，030，827 ；6，438，498 ；6，750，053 ；和 7，263，501。i-STAT系统包括手持阅读器，其带有多个一次性丢弃柱体来运行。各柱体具有带一组电化学传感器的硅芯片，所述传感器可用于测定各种分析物的浓度，例如钠、钾、葡萄
12糖、肌酸酐、PH、氧、二氧化碳、肌钙蛋白I、B-钠尿肽等。各i-STAT柱体还具有不透气密封的箔袋，所述箔袋含有在分析过程例如测定过程中使用的流体，以提供用于校准，和样品反应，或作为洗涤液。当流体用于校准时，在第一步骤中，袋借助于由阅读器产生的力破裂。然后流体流过管道并接触传感器。电接触阅读器的传感器产生校准物信号，该信号由阅读器记录。在第二步骤中，血样被迫通过管道来取代校准物液，并且来自接触血样的传感器的信号被记录。基于校准物液中分析物的已知浓度，阅读器可以通过使用两种信号的算法来计算血液中分析物的未知浓度。根据示例性实施方案生产的含有流体的袋提供下列优点简化用于医院和其他用户的产品的运输和储存。根据示例性实施方案，在袋的形成过程中利用高级袋密封技术。在优选的实施方案中，材料例如箔的相对片材彼此密封以使它们融合在一起，并在其周边形成基本上液体和气体不渗透性界面。在袋密封技术中，合适的密封加工的例子包括热卷曲、 压力卷曲、热和压力卷曲、超声焊接、金属对金属焊接和激光焊接。本领域技术人员将认识到所得袋的完整性直接取决于流体例如校准物液的完整性。这意味着在其生产和密封在袋中、以及在其被用于例如测定时之间流体必须保持基本上不变。该时间差异可以是数月。结果，袋是密封对于其完整性是关键的。常规含有流体的袋的形成和密封如图2中所示，各密封箔2a，2b包括塑料衬里侧10和箔侧8。根据图3中所示的常规方法，夹具4包括通常为凹形的下部如和为平坦的上部4b。在该上下文中，术语“凹陷”通常用于是指陷入部分，其形状可能不是凹陷的。下部如和/或上部4b中的一者或两者分别包括加热元件6a，6b。一片密封箔加以凹陷方式由夹具4的下部如形成，其中箔 2a的塑料衬里侧10背向下部凹陷部分如。将箔形成为凹形可通过气动的方式，或使用真空吸盘，或通过使用凹形来压制。然后，设置在下部如的凹陷区域中的箔加部分填充期望的流体5 (如图3中所示)，例如校准物液，第二密封箔2b放置在箔加的顶部的上方，并且密封箔2b的塑料衬里侧邻接密封箔加的塑料衬里侧(如图2和3中所示)。然后夹具4 的上部4b应用至两片密封箔2a，2b以实现密封，并且热和压力通过加热元件6a，6b施加至密封箔h，2b的周边区域。结果，箔 ，2b的两个单独塑料层10a，IOb分别融合在一起以形成使箔加和箔2b彼此融合的单一塑料层。所述方法有效地逐步进行下列步骤(a)在第一塑料衬里箔中形成囊；(b)沉积液体至所述囊中；(c)使用塑料面彼此邻接的第二塑料衬里箔覆盖所述囊；以及(d)使所述第一和第二塑料衬里箔密封在一起以形成周边密封， 其中周边密封通过施加足够的热和/或压力以实现周边密封来形成。图4示出常规密封的含有流体的袋50的俯视图，其示出周边密封区52(散列标记)。图7D示出类似袋50的透视图。图5示出在使用上述常规夹具4密封后，含有流体的袋100的密封区域的截面的显微照片。如所示，上部层箔2b紧密接近下部箔层2b，并且上部和下部塑料层10b，IOa分别彼此熔融以形成单一连续塑料层9。显微照片示出塑料密封层(分别包含上部箔层2b和下部箔层加的上部和下部塑料层10b，IOa)具有穿越这样的区域的基本上均勻的厚度，在该区域中将产生密封。如上所述，本发明的含有流体的袋具有这样的密封，该密封更好地抑制袋内的气体和袋外部的周围空气的交换。改善的含有流体的袋
在一些实施方案中，本发明涉及改善的含有流体的袋，其具有基本上液体和气体不渗透性的密封。为了本发明的说明书和权利要求的目的，如果密封如下所述从袋完整性试验产生的八？0)2值小于30讓取、优选小于20111111 Hg或小于IOmm Hg，其“基本上液体和气体不渗透性”。产生小于IOmm Hg的Δ pC02值的袋是高度期望的，因为他们提供较之常规袋改善袋保质期，在室温下尤其是如此。在其他方面，本发明涉及形成含有流体的袋的多种方法。袋可例如通过下列方式形成以包括一个或多个弯曲的规则波形卷曲(例如，使用热和/或压力)、超声焊接、激光焊接和/或折叠材料，使得材料保持期望的形状。在优选的实施方案中，含有流体的袋通过卷曲方法来密封，其中热和压力被施加以使相对箔彼此密封，并形成基本上液体和气体不渗透性密封。优选地，热足以熔融塑料并且压力足以迫使熔融的塑料的一部分从密封区域到囊中，从而导致在加热之前，在其中周边密封中的塑料的平均厚度比两个塑料衬里的初始合并厚度小优选至少25%或更小、至少50%或更小、至少75%或更小、至少90%或更小、或比两个塑料衬里的合并厚度小至少95%的结构。图6A和6B示出根据本发明的两个示例性实施方案的密封区域的截面显微照片。 这些显微照片通过下列方式来制造切过袋并将其安装到树脂块中，然后抛光表面使得可以记录密封的图像。具体而言，树脂例如Crystalbond 被加热( 250°C )，并且和组件一起放置到模具中。在冷却后，树脂优选被抛光，例如首先使用SOOGrit纸、逐步精细磨料，然后最后使用3μπι金刚石抛光，直到产生光学上满意的表面。已发现，暗场图像给出更好的细节，并且该方法用于示出的图像。如图6Α中的实施方案所示，下部密封箔加已经使用卷曲夹具18和上部密封箔2b 密封(参见图8)以形成减小的塑料密封区域12 (厚度减小)，并且形成内部塑料密封珠14， 下面将详细讨论的净效应提供基本上液体和气体不渗透性密封。在图6B的实施方案中，下部密封箔加已经使用卷曲夹具18和上部密封箔2b密封(参见图8)以形成减小的塑料密封区域12 (厚度减小)，并且形成内部塑料密封珠14以及外部塑料密封珠16，从而提供基本上液体和气体不渗透性密封。图6A的实施方案可从图6B的实施方案例如通过下列方式来形成修剪减小的塑料密封区域的区域中的袋(任选地在穿孔站32中，下面参照图1来描述)，以除去外珠16。图1是根据本发明的一个实施方案用于自动形成、填充和密封方法与系统(袋密封体系150)以填充和密封含有流体的袋的示意性设计。根据优选实施方案，密封箔加， 2b包括铝箔8，其标称厚度为约0. 01至约2. Omm,优选为约0. 02至约0. 05mm,在优选实施方案中为约0.0015英寸(0.038mm)。箔还优选包括形成于其上的塑料层10，其标称厚度为约0. 005至约0. 5mm,优选为约0. 01至约0. 05mm,在优选实施方案中为约0. 0008英寸 (0. 020mm)。塑料层中利用的特定塑料材料可广泛地改变。在一些示例性实施方案中，塑料选自聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯和聚丙烯例如DowCorning 、Primacor 塑料衬里。在生产过程中，塑料层10优选挤出到铝箔辊8上。本领域技术人员将认识到还可以使用衬里箔，包括例如涂覆PVC的铝或涂覆聚乙烯的铝。除了使用铝用于箔层，还可使用铜或铜锌合金箔或其他金属箔。如图1中所示，密封体系150包括数个组件，包括形成箔拆卷台20、有源/无源转位台(转位台)22、形成台M、流体分配台25、盖箔拆卷台沈、密封台观、压窝台30、穿孔站 32、和后转台33。保持和分配下部密封箔加的形成箔拆卷台20包括用于各种材料卷筒宽度的调节，包括导辊、驱动辊、和对橡胶辊。允许移动密封箔加的转位台22包括工作台上的气动驱动器，其具有用于有源转位的机械止动和弹簧回位无源转位，以保持在密封箔加上恒定的张力。转位台22对于有源和无源转位都可调节。形成台M通过施加高压气体在成形形成(例如，凹陷卷曲夹具18a，示于图8)或通过机械变形而气动冷形箔。各种方法都使囊形成，在囊中流体分配到流体分配台25。流体分配站25包括泵和控制器安装。根据多种实施方案，可以使用约0. 01至约2. OmL的流体。在优选实施方案中，使用约0. 1至约 0. 3mL、优选约0. 16mL的流体，例如校准物液、反应物液或洗涤液，该流体被分配到各囊中。盖箔拆卷台沈提供上部密封箔2b，并且包括用于多种材料卷筒宽度的调节和导辊。在盖箔拆卷台沈后是密封台观。密封台观的密封组件，形成卷曲夹具18的部件，包括冷冻顶板和加热上部密封板(平坦卷曲夹具18b，示于图8)，和温度控制器。根据示例性实施方案，密封温度取决于被施用的塑料的熔点，并且通常为约200°C至约500°C，例如约 200°C至约450°C。这些值容易地从塑料文献中获得。在优选实施方案中使用I^rimacor，优选施用密封温度为约300至400°C，并且制造袋的实际温度设定在360°C 士5°C。密封力优选初始为约900牛顿士50N，在密封周期内增加至最大力约6，700牛顿士230N。任选地，周边密封通过施加压力来形成，所述压力为约5，OOOlb/英寸2 (34. 5MN/m2)至约9，OOOlb/英寸 2 (62. lMN/m2)，任选地约 6，6661b/ 英寸 2 (46. OMN/m2)。本领域技术人员将认识到，密封区将影响施加力以获得可靠的密封。这可在无需使用本文中所述的方法的试验下而确认。流体分配台观还优选包括负载单元以监控密封力。示例性密封体系150的后面组件是压窝台30。压窝台30机械变形密封的箔袋的一侧，从而产生凹陷。所述凹陷优选在含有流体的袋100的囊的中心中，如图7A和7B中所示。图7A-7C分别示出使用密封体系150生产的含有流体的袋100的俯视图、透视图和侧视图。图7E提供了示出卷曲边缘101。(为了比较，图7D示出常规密封的含有流体的袋， 其缺乏卷曲边缘101)的另外透视图。激光器，未示于图1中，可用于测量凹陷的尺寸。在 i-STAT柱体中，凹陷的目的用于避免穿孔元件和箔袋的过早接触。示例性密封体系150还包括穿孔或切削台32，其发挥作用以从箔卷筒中切出含有流体的袋100。穿孔站32可包括例如台、导柱、千分表和调节螺丝。而且，穿孔站32可包括递送斜道，所述斜道可卸载凿除状含有流体的袋100，从而以这样的速度卸载运输装置，所述速度例如为约10至约100周期/分，并且典型地约30周期/分。注意，如果箔的宽度可容纳超过一个袋，生产速度将成倍、成三倍等。在优选密封体系150中，箔的宽度容纳三个相邻的袋。在穿孔站32后是后转台33，其可以类似于转位台22的方式来运行。根据优选实施方案，如图1中所示，两个单独部分的塑料衬里密封箔加，2b用于制造含有流体的袋100(即，密封箔2的两个单独辊设置在一起并彼此融合)。在另一实施方案中，单片密封箔2用于制造含有流体的袋100。根据该可替换的实施方案，单片密封箔例如可被折叠，并相对密封边缘以形成含有流体的袋100。在密封步骤之前一个或多个步骤例如液体施加和密封步骤可在控制的气氛中进行，以控制袋中所含的所得气相组成。例如，手套箱可用于该目的。另外或可选择地，液相的化学组成可被选择以基本上测定密封后的气相组成。如果可能，后者是优选的，因为其简
化总的生产过程。例如，碳酸氢盐可加入流体中，并储存在没有头部空间的密封的分配容器
中。然后，合并的流体和碳酸氢盐可分配到囊中并快速密封。由于碳酸氢盐随后平衡于袋
中的较小头部空间中的空气，因此其将确定流体和头部空间中的二氧化碳的分压。碳酸氢
盐的平衡是熟知的，并且遵守下列反应顺序
权利要求
1.一种含有流体的袋，包括第一和第二相对片材；和设置在所述第一和第二相对片材之间的流体，其中所述第一片材和所述第二片材具有基本上液体和气体不渗透性周边密封，所述密封的至少一部分的密封宽度小于约4mm，并且其中所述袋产生小于约IOmm Hg的袋完整性试验ApCO2值。
2.根据权利要求1所述的含有流体的袋，其中所述第一片材和所述第二片材以具有多个弯曲的波形图案折叠。
3.根据权利要求1所述的含有流体的袋，其中所述第一片材包括第一箔层和第一塑料层，并且所述第二片材包括第二箔层和第二塑料层。
4.根据权利要求3所述的含有流体的袋，还包括设置在所述周边密封的内部边缘的内部塑料密封珠。
5.根据权利要求3所述的含有流体的袋，其中所述第一片材包括第一箔层和第一塑料层，并且所述第二片材包括第二箔层和第二塑料层，以及其中所述周边密封包括第三塑料层，所述第三塑料层设置在所述第一和第二箔之间并且平均厚度小于所述第一和第二塑料层的合并厚度。
6.根据权利要求5所述的含有流体的袋，其中所述第三塑料层的平均厚度比所述第一和第二塑料层的合并厚度小至少约25%。
7.根据权利要求5所述的含有流体的袋，其中所述第三塑料层的平均厚度比所述第一和第二塑料层的合并厚度小至少约50%。
8.根据权利要求5所述的含有流体的袋，其中所述第一和第二箔层的厚度为约0.01至约 2. 0mm。
9.根据权利要求5所述的含有流体的袋，其中所述第一和第二塑料层的厚度为约 0. 005 至约 0. 5mmο
10.根据权利要求5所述的含有流体的袋，其中所述第一和第二塑料层包含塑料，所述塑料选自Primacor、聚氯乙烯、聚乙烯、以及基于硝化纤维素、脲和丙烯酸类树脂的涂漆。
11.根据权利要求5所述的含有流体的袋，其中所述第一和第二塑料层是基本上矩形的，并且各自面积为约0. 5cm2至约20cm2。
12.根据权利要求5所述的含有流体的袋，还包括沿着所述周边密封的至少一部分的塑料珠。
13.根据权利要求5所述的含有流体的袋，其中所述周边密封通过施加约200°C至约 500°C的热来形成。
14.根据权利要求5所述的含有流体的袋，其中所述周边密封通过施加约34.5MN/m2至约62. lMN/m2的压力来形成。
15.根据权利要求5所述的含有流体的袋，其中所述周边密封的周边宽度为约Imm至约2cm0
16.根据权利要求5所述的含有流体的袋，其中所述周边密封的周边长度为约Icm至约 20cmo
17.根据权利要求1所述的含有流体的袋，其中所述第一片材包括第一箔层和第一硝基漆层，并且所述第二片材包括第二箔层和第二硝基漆层，以及所述第一和第二箔层在所述周边密封处彼此融合。
18.根据权利要求1所述的含有流体的袋，其中所述流体是含有已知浓度的一种或多种分析物的校准物液。
19.根据权利要求1所述的含有流体的袋，其中所述流体是反应物液。
20.根据权利要求1所述的含有流体的袋，其中所述流体是洗涤液。
21.根据权利要求1所述的含有流体的袋，其中所述袋的胀破强度标准偏差小于12%。
22.根据权利要求1所述的含有流体的袋，其中所述第一片材和所述第二片材各自是单一塑料衬里箔的相对折叠的部分。
23.根据权利要求1所述的含有流体的袋，其中所述第一片材和所述第二片材各自是两个单独片的箔。
24.根据权利要求1所述的含有流体的袋，其中所述第一片材和所述第二片材包含金属箔，所述金属箔选自铝箔、铜箔和铜锌合金箔。
25.根据权利要求1所述的含有流体的袋，其中所述第一片材和所述第二片材包含厚度为约0.01至约2. Omm的箔。
26.根据权利要求1所述的含有流体的袋，其中所述袋的袋体积为约5μL至约5mL。
27.根据权利要求沈所述的含有流体的袋，其中所述袋含有液体体积为约5μ L至约 5mL的液体。
28.根据权利要求27所述的含有流体的袋，其中所述液体体积为全部袋体积的约50% 至约95%。
29.根据权利要求沈所述的含有流体的袋，其中所述袋含有约5μ L至约5mL的气体体积。
30.根据权利要求四所述的含有流体的袋，其中所述气体体积为所述全部袋体积的约 5%至约50%。
31.根据权利要求四所述的含有流体的袋，其中所述气相中的气体包括具有已知浓度或分压的一种或多种气体的校准物气体。
32.根据权利要求四所述的含有流体的袋，其中所述气相中的气体是周围空气。
33.根据权利要求1所述的含有流体的袋，其中所述周边密封包括一个或多个卷曲区域。
34.根据权利要求33所述的含有流体的袋，其中所述一个或多个卷曲区域包括多个同心卷曲环。
35.根据权利要求1所述的含有流体的袋，其中所述袋在包括传感器的柱体中。
36.根据权利要求1所述的含有流体的袋，其中所述袋含有用于校准传感器的校准物液。
37.根据权利要求1所述的含有流体的袋，其中所述袋含有具有预定分压的二氧化碳的校准物液，所述校准物液用于校准用于二氧化碳的分压的传感器。
38.根据权利要求1所述的含有流体的袋，其中所述袋在含有至少一个传感器的一次性柱体中，并且其中所述柱体联合阅读器使用以测量分析物是样品。
39.一种含有流体的袋，包括 第一和第二相对片材；和设置在所述第一和第二相对片材之间的流体，其中所述袋的胀破强度标准偏差小于 12%。
40.一种形成含有流体的袋的方法，包括下列步骤(a)在第一片材上设置流体；(b)使第二片材相对于所述第一片材定位；以及(c)使所述相对第一和第二片材彼此密封，并且形成之间含有所述流体的密封的区域， 其中所述密封的区域是基本上液体和气体不渗透性的。
41.根据权利要求40所述的方法，其中所述袋产生小于IOmmHg的袋完整性试验 ApCO2 值。
42.根据权利要求40所述的方法，其中所述密封的区域包括密封的周边区域。
43.根据权利要求40所述的方法，其中所述密封包括施加热和压力至所述第一片材和第二片材。
44.根据权利要求40所述的方法，其中所述密封包括超声焊接。
45.根据权利要求40所述的方法，其中所述密封包括激光焊接。
46.根据权利要求40所述的方法，其中所述第一片材和所述第二片材以具有多个弯曲的波形图案折叠。
47.根据权利要求40所述的方法，其中所述第一片材包括第一箔层和第一塑料层，并且所述第二片材包括第二箔层和第二塑料层，以及其中密封步骤包括使所述第一塑料层熔融在所述第一片材上和使所述第二塑料层熔融在所述第二片材上，使得形成内部塑料密封珠，并且其中所述内部塑料密封珠基本上防止所述校准物液接触所述第一和第二箔层中的一者或两者。
48.根据权利要求40所述的方法，其中所述第一片材包括第一箔层和第一塑料层，并且所述第二片材包括第二箔层和第二塑料层，以及其中所述周边密封包括第三塑料层，所述第三塑料层设置在所述第一和第二箔之间并且平均厚度小于所述第一和第二塑料层的合并厚度。
49.根据权利要求40所述的方法，其中所述第三塑料层的平均厚度比所述第一和第二塑料层的合并厚度小至少约50%。
50.根据权利要求40所述的方法，其中所述第三塑料层的平均厚度比所述第一和第二塑料层的合并厚度小至少约25%。
51.根据权利要求40所述的方法，其中所述第一片材包括第一箔层和第一硝基漆层， 并且所述第二片材包括第二箔层和第二硝基漆层，以及其中密封的步骤包括使所述第一箔层超声焊接至所述第二箔层。
52.根据权利要求40所述的方法，其中所述流体是校准物液。
53.根据权利要求40所述的方法，其中所述流体是反应物液。
54.根据权利要求40所述的方法，其中所述流体是洗涤液。
55.根据权利要求40所述的方法，其中所述袋的胀破强度标准偏差小于12%。
56.根据权利要求40所述的方法，其中该方法还包括在所述第一片材中形成空腔，以及使所述流体沉积在所述空腔中。
57.通过根据权利要求40所述的方法形成的含有流体的袋。
58.一种由塑料衬里箔形成的基本上气密的密封，包括塑料面邻接的两部分塑料衬里箔，其中相邻部分密封在一起以使第一相与第二相分离，其中所述密封通过下列方式形成施加足够的热和压力以熔融所述塑料并形成塑料密封，从而所述热和压力由卷曲元件施加，从而产生一个或多个密封区域，其中所述卷曲区域中塑料的平均厚度小于两个塑料衬里的初始合并厚度，并且从而气体在所述第一相和所述第二相之间通过所述塑料密封的传输基本上小于在密封的过程中塑料不卷曲的密封。
59.一种具有周边密封的基本上气密的塑料衬里箔袋，包括两部分塑料衬里箔，其塑料面邻接并密封在一起以形成含有液相和气相的外壳，其中所述周边密封通过下列方式形成施加足够的热和压力以熔融所述塑料并形成塑料周边层，其中所述压力由卷曲元件施加，从而产生一个或多个周边密封区域，其中所述卷曲区域的周边密封中塑料的平均厚度基本上小于所述两个塑料衬里的初始合并厚度。
60.一种在塑料衬里箔袋中形成基本上气密的密封的方法，包括(a)在第一塑料衬里箔中形成囊，施加一部分液体至所述囊中；(b)使用塑料面邻接的第二塑料衬里箔覆盖所述囊；以及(c)使所述第一和第二塑料衬里箔密封在一起以形成周边密封，其中所述周边密封通过下列方式形成施加足够的热和压力以熔融所述塑料并形成塑料周边层，其中所述压力由卷曲元件施加，从而产生一个或多个周边密封区域，其中所述卷曲区域的塑料的平均厚度基本上小于所述两个塑料衬里的合并厚度，所述密封形成含有液相和气相的基本上气密的袋。
61.根据权利要求60所述的方法，在卷筒上使用所述箔进行。
62.根据权利要求60所述的方法，其中所述压力使用卷曲所述箔的夹具来施加。
63.根据权利要求60所述的方法，其中所述热和压力使用超声焊接来施加。
64.一种形成具有周边密封的基本上气密的塑料衬里箔袋的方法，包括(a)第一步骤，其中塑料面邻接的两部分塑料衬里箔密封在一起，以形成具有含有液相和气相的周边密封的外壳，其中所述周边密封通过下列方式形成施加足够的热以熔融所述塑料并足够的压力以形成连续的塑料周边密封；以及(b)第二步骤，其中所述周边密封卷曲以产生一个或多个周边密封区域，其中所述卷曲区域的塑料的平均厚度基本上小于所述两个塑料衬里的合并厚度。
65.一种由塑料衬里箔形成的基本上气密的密封，包括塑料面邻接的两部分塑料衬里箔，其中相邻部分密封在一起以使第一相与第二相分离，其中所述密封通过下列方式形成施加足够的超声焊接以熔融所述塑料并形成塑料密封，从而所述超声焊产生一个或多个塑料密封区域，其中所述密封区域中塑料的平均厚度基本上小于所述两个塑料衬里的初始合并厚度，并且从而气体在所述第一相和所述第二相之间通过所述塑料密封的传输基本上小于塑料的厚度基本上是所述两个塑料衬里的合并厚度的密封。
66.一种具有周边密封的基本上气密的塑料衬里箔袋，包括两部分塑料衬里箔，其塑料面邻接并密封在一起以形成含有液相和气相的外壳，其中所述周边密封通过下列方式形成施加超声焊以熔融所述塑料并形成连续的塑料周边层，其中迫使一部分塑料从所述密封区域进入所述外壳的至少一部分所述周边中，从而所述周边密封中塑料的平均厚度小于所述两个塑料衬里的初始合并厚度。
67.一种在塑料衬里箔袋中形成基本上气密的密封的方法，包括(a)在第一塑料衬里箔中形成囊；(b)施加一部分液体至所述囊中；(c)使用塑料面邻接的第二塑料衬里箔覆盖所述囊；以及(d)使所述第一和第二塑料衬里箔密封在一起以形成周边密封，其中所述周边密封通过下列方式形成施加超声焊以熔融所述塑料，并迫使一部分塑料从所述密封区域进入所述囊中，所述密封形成含有液相和气相的基本上气密的囊，从而所述周边密封中塑料的平均厚度基本上小于所述两个塑料衬里的合并厚度。
68.一种由塑料衬里箔形成的基本上气密的密封，包括塑料面邻接的两部分塑料衬里箔，其中相邻部分密封在一起以使第一相与第二相分离，其中所述密封通过下列方式形成施加足够的焊接能以从所述密封区域基本上除去塑料并熔融所述箔，然后在所述密封区域中形成金属对金属密封。
69.根据权利要求68所述的密封，其中所述焊接能由超声能或激光能提供。
70.一种具有内塑料周边密封和外金属对金属密封的基本上气密的箔袋，包括在所述箔的预定区域上具有塑料衬里的两部分箔，其中所述区域和塑料面对齐、邻接和密封在一起以形成外壳，由内塑料周边密封包围，含有液相和气相，并且其中所述两部分箔的围绕部分被激光焊接在一起，从而形成外金属对金属密封。
71.—种基本上气密的袋，包括含有液相和气相的内密封的塑料外壳，和外密封的箔外壳，其中所述两部分箔被激光焊接在一起，以形成围绕所述塑料外壳的外金属对金属密封。
全文摘要
本发明涉及含有流体的袋和形成含有流体的袋的方法。在一个实施方案中，本发明涉及含有流体的袋，包括第一和第二相对片材、以及设置在第一和第二相对片材之间的流体(例如，校准物液、反应物液或洗涤液)。第一片材和第二片材具有基本上液体和气体不渗透性周边密封。片材可以例如通过热卷曲、压力卷曲、热和压力卷曲、超声焊接、金属对金属焊接或激光焊接中的一种或多种来密封。根据公开的方法和设备密封的含有流体的袋示出在减少的气体交换、显著地CO2的增压水平方面的实质性改善。
文档编号B01L3/00GK102202868SQ200980142836
公开日2011年9月28日 申请日期2009年9月15日 优先权日2008年9月15日
发明者B·迪克, P·波里尔, R·埃德, S·布里兹 申请人:雅培医护站股份有限公司