备180和280的较高温度的第一辊并且成像鼓604用作设备180和280中的较低温度的第 二车昆。成像鼓604继续旋转通过压合部606并且经过清洁辑674,所述清洁辑从成像鼓604 的表面去除残余相变墨和其它疏水材料。
[0047] 上述的喷墨打印机和装置在亲水衬底（如纸）上形成疏水材料的预定图案以形成 控制液体通过衬底扩散的流体通道和其它特征。如上所述，化学测定装置是包括具有用疏 水材料形成的流体通道的衬底的一类装置的一个例子。化学测定装置的选定区域包括与生 物医学测试装置一起使用的各种化学制品，包括试剂、催化剂、指示剂、缓冲剂等。在一些实 施例中，在疏水材料已被施加到衬底以形成流体通道之后喷墨打印机将化学制品施加到衬 底的不同区域。
[0048] 图7描绘具有打印头724A-724C的喷墨打印机700的实施例。在图7的配置中，打 印头724A-724C的每一个喷射液滴，所述液滴包括用于与化学测定装置一起使用的化学制 品，所述化学测定装置配置成由衬底742形成的生物医学传感器。在另一配置中，打印机包 括用于打印化学制品的不同组合的不同数量的打印头或者打印头的每一个配置成具有多 个液体储存器以允许从单个打印头中的喷墨器的不同组喷射不同类型的化学制品。在衬底 742中，区域744由大致穿透衬底742的整个厚度以形成疏水结构的疏水材料形成，所述疏 水结构包括用于由衬底742的暴露区域（如区域704A、704B和704C)吸收的液体的屏障和 流体通道。打印头724A-724C将包括一种或多种选定化学制品的液滴喷射到衬底742中的 不同暴露区域上。例如，在图7的配置中打印头724A-724C将具有不同化学制品的液滴分 别喷射到区域704A-704C中。液滴包括作为溶液或悬浮液运载化学制品的载体化学制品， 如水、酒精或另一溶剂。在经过打印头724A-724C之后，液体载体从衬底742干燥并且留下 化学制品淀积在衬底742中以便以后在化学测定或生物医学测试装置中使用。
[0049] 图8描绘生物医学测试装置850中的打印图案的例子，所述生物医学测试装置包 括淀积位置和由衬底中的疏水材料形成的流体通道以将流体引导到不同位置，在所述位置 化学试剂与流体反应。衬底152包括由疏水材料144形成的屏障824和828。设备180使 屏障疏水结构824和828中的疏水材料能够穿透通过侧156和160之间的衬底152的厚度 以完全围绕流体通道808。亲水衬底152吸收流体样本并且流体通过毛细扩散移动通过通 道808,而屏障824和828防止流体离开通道808。生物医学检测装置850包括衬底152,形 成于衬底中以控制流体的扩散的疏水屏障，淀积部位854,以及一组反应部位，如反应部位 858和862。在操作期间，流体样本淀积在中心淀积部位854中。尽管未在图8中描绘，但 是掩模层典型地形成于被打印装置850上以保证流体样本仅仅在淀积部位854处被吸收。 流体样本通过由疏水材料形成的通道传播通过亲水衬底152并且到达反应部位的阵列。每 个反应部位包括嵌入衬底152中的化学试剂。化学试剂与流体样本中的不同化学化合物反 应并且改变颜色或产生可以用于分析流体样本的另一指示。例如，对于放置在淀积部位854 中的单个血液样本，反应部位858测试贫血，而反应部位862测试葡萄糖（血糖）水平。
[0050] 图9描绘用于施加并且散布疏水材料通过衬底的过程900的方块图。为了示例性 目的，与图1的设备180、图2的设备280、图3的压合部和温度梯度的示例性例子以及图8 的生物医学测试装置850结合描述过程900。
[0051] 过程900开始于在衬底的表面上形成疏水材料的可选过程（方块904)。如上所 述，在一个实施例中设备180包含在喷墨打印机中，并且喷墨打印头124以预定图案（如生 物医学测试装置850中所示的图案）喷射疏水材料的液滴。衬底输送装置将空白衬底移动 通过压合部并且疏水材料转印到衬底的打印侧。
[0052] 过程900继续使具有疏水材料的衬底通过由被加热到不同温度的两个辊形成的 压合部，衬底的空白侧接合具有较高温度的辊并且衬底的承载疏水材料的一侧接合具有较 低温度的辊（方块908)。如上面图1中所示，在一个配置中加热器162将第一辊154加热 至Ij 100 °C，而第二辊158保持在大约60-70 °C的较低温度。在替代配置中，加热器162将第 一辊154加热到70°C到140°C的高温度。第二辊158保持在比第一辊154低的温度以在压 合部166中产生温度梯度。当衬底移动通过压合部166时，由于辊154和158之间的温度 梯度，空白侧160被加热到较高温度并且打印侧156被加热到较低温度。如图3中所示，疏 水材料液化并且流动通过衬底152的厚度。压合部166中的温度梯度使疏水材料能够以各 向异性方式流动，液体流动的更大部分从打印侧156向空白侧160引导到衬底中以形成控 制流体扩散通过衬底152中的亲水材料的屏障和通道。
[0053] 过程900继续可选地将试剂或其它化学制品施加到由疏水流体通道屏障限定的 亲水衬底的区域（方块912)。如上面参考图7所示，喷墨打印机可以将包括各种化学制品 的液滴喷射到由疏水材料限定的衬底的区域上。单个化学测定或生物医学测试装置可以包 括淀积到衬底的不同区域中并且通过由疏水材料形成的流体通道彼此隔离的多种化学制 品。在过程900中，在用疏水材料形成流体通道之后化学制品形成于衬底上，以防止喷射到 单个衬底上的不同化学制品之间的交叉污染，并且这是由于施加热和压力以使疏水材料能 够穿透衬底可能产生与在化学传感器或生物医学测试装置中使用的许多化学制品的非期 望反应。
【主权项】
1. 一种用于在衬底中分配疏水材料的设备，其包括： 第一车昆； 第二辊，所述第二辊配置成接合所述第一辊以形成压合部； 第一加热器，所述第一加热器可操作地连接到所述第一辊并且配置成将所述第一辊加 热到第一温度，所述第一温度大于所述第二辊的第二温度；以及 衬底输送装置，所述衬底输送装置配置成以预定速度将衬底移动通过所述压合部以使 所述第一辊能够接合所述衬底的第一侧并且使所述第二辊能够接合所述衬底的第二侧，所 述衬底的第二侧承载疏水材料，所述疏水材料响应所述第一辊和所述第二辊之间的所述压 合部中的温度梯度穿透到所述衬底中。2. 根据权利要求1所述的设备，其中所述疏水材料包括蜡。3. 根据权利要求1所述的设备，其中所述疏水材料包括相变墨。4. 根据权利要求1所述的设备，其还包括： 第二加热器，所述第二加热器在所述压合部之前定位在所述衬底输送装置上并且配置 成将所述衬底加热到预定温度。5. 根据权利要求1所述的设备，其中所述衬底输送装置还包括： 致动器，所述致动器配置成以预定速度旋转所述第一辊和所述第二辊。6. 根据权利要求1所述的设备，其中所述第一温度在大约70°C到140°C的范围内。7. 根据权利要求1所述的设备，其中所述预定速度使所述衬底的预定部分能够在大约 0. 1秒到10秒的范围内保持在所述压合部中。8. 根据权利要求1所述的设备，其中第二所述辊配置成以预定压力接合所述第一辊以 使所述压合部能够将所述疏水材料推动到所述衬底中。9. 根据权利要求8所述的设备，其中所述预定压力在大约800镑每平方英寸（PSI)到 3,000PSI的范围内。10. -种用于在衬底中分配疏水材料的方法，其包括： 使第一辊与第二辊接合以形成压合部； 用可操作地连接到所述第一辊的第一加热器加热所述第一辊以将所述第一辊加热到 第一温度，所述第一温度大于所述第二辊的第二温度；以及 用衬底输送装置以预定速度将具有第一侧和第二侧的衬底移动通过所述压合部以使 所述第一辊能够接合所述衬底的第一侧并且使所述第二辊能够接合所述衬底的第二侧，所 述衬底的第二侧承载疏水材料，所述疏水材料响应所述第一辊和所述第二辊之间的所述压 合部中的温度梯度穿透到所述衬底中。
【专利摘要】本发明提供一种用于在衬底中分配疏水材料的设备，所述设备包括：第一辊；第二辊，所述第二辊配置成接合第一辊以形成压合部；加热器，所述加热器可操作地连接到第一辊并且配置成将第一辊加热到第一温度，所述第一温度大于第二辊的第二温度；以及衬底输送装置，所述衬底输送装置配置成以预定速度将衬底移动通过压合部。第一辊接合衬底的第一侧并且第二辊接合衬底的第二侧以使疏水材料能够穿透到衬底中。
【IPC分类】G01N33/50
【公开号】CN105319346
【申请号】CN201510316748
【发明人】J·奥尼尔, J·周, M·卡努恩格, N·Y·佳, P·J·麦康维尔, W·洪
【申请人】施乐公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年6月10日
【公告号】CA2895005A1, EP2960368A1, US20150367654