用于形成粘结衬底的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本公开总体上涉及用于将衬底粘结在一起的系统和方法，并且更特别地，涉及用 于粘结纸质衬底的各层以形成多层化学测定或生物医学测试装置的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 纸基化学测定装置包括纸质衬底，在纸中形成流体通道和其它流体结构的蜡，以 及一种或多种试剂。纸基化学测定装置的普通例子包括由纸制造并且在测试流体（如血 液、尿和唾液）中执行生物化学测定和诊断的生物医学测试装置。装置是小的、轻质的和低 成本的并且举例来说作为诊断装置在卫生保健、军事和国土安全中具有潜在的应用。
[0003] 许多纸基诊断装置由嵌入有化学试剂和疏水材料（如蜡或相变墨）的纸的多个层 形成，所述疏水材料形成通道以引导生物流体通过多孔纸扩散到一个或多个部位，在所述 部位处化学试剂与生物流体反应以执行测定。当适当地对准时，纸的多个层实现三维路径 以便流体到达传感器中的测试部位，相比于纸的单层中的二维布置这允许在指定尺寸的装 置中形成用于不同测定的更大数量的测试部位。另外，测试装置中的一些化学制品与空气 和其它环境污染物起反应。具有蜡或另一疏水材料的可选涂层的纸的多个层将测试装置的 部分与环境隔离以防止污染。
[0004] 由纸或另一衬底的多个层形成的现有的生物医学装置使用插入衬底之间的粘合 层将多个衬底层附着在一起。例如，图6描绘用粘合膜的多个相应层508A-508C粘结在一 起的多个纸层504A-504D的分解图。例如，粘合膜的每一层是双面胶带。粘合膜层包括使 来自一层衬底层的液体能够穿过粘合材料以到达衬底的另一层的孔、通道和其它穿孔。例 如，施加到层504A中的区域520的流体穿过粘合层508A中的相应开口 524以到达衬底层 504B中的相应流体通道区域528。
[0005] 在现有技术的生物医学中使用的独立粘合层在制造过程期间和在生物医学传感 器的使用期间具有缺陷。在制造期间，粘合层必须形成有开口，所述开口与围绕粘合剂的两 个衬底层中的开口的尺寸、形状和位置一致。形成开口并且使衬底层与粘合层对准增加制 造过程的复杂性。在使用期间，生物医学传感器接收不同的生物流体。在一些情况下，生物 流体与粘合层中的粘合材料化学反应。流体和粘合剂之间的反应可能污染生物医学传感器 并且减小测定结果的精确性。因此，改善多层生物医学传感器和其它多层装置的生产过程 和结构将是有益的。
【发明内容】
[0006] 在一个实施例中，已开发一种将第一衬底粘结到第二衬底的设备。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；衬底输送装置，所述衬底输送装置配置成将所述第一衬底 和所述第二衬底同时移动通过所述压合部；以及控制器，所述控制器可操作地连接所述第 一加热器和所述衬底输送装置。所述控制器配置成启动所述第一加热器以将所述第一辊加 热到所述第一温度，并且操作所述衬底输送装置以将所述第一衬底和所述第二衬底移动通 过所述压合部，所述第一衬底的第一侧上的疏水材料的预定图案接合所述第二衬底的第一 侧，所述第一衬底的第二侧接合所述第二辊并且所述第二衬底的第二侧接合所述第一辊以 使所述预定图案中的所述疏水材料能够将所述第一衬底粘结到所述第二衬底。
[0007] 在另一实施例中，已开发一种用于将第一衬底粘结到第二衬底的方法。所述方法 包括：用控制器启动第一加热器以将第一辊加热到第一温度；用所述控制器将第二辊接合 到所述第一辊以形成压合部，所述第二辊具有低于所述第一温度的第二温度；以及用所述 控制器操作衬底输送装置以将所述第一衬底和所述第二衬底移动通过所述压合部，所述第 一衬底的第一侧上的疏水材料的预定打印图案接合所述第二衬底的第一侧，所述第一衬底 的第二侧接合所述第二辊并且所述第二衬底的第二侧接合所述第一辊以使所述预定打印 图案中的所述疏水材料能够将所述第一衬底粘结到所述第二衬底。
[0008] 在另一实施例中，已开发一种配置成引导流体的扩散的多层化学测定装置。传感 器包括：包括第一侧的第一衬底，所述第一侧具有配置成接收生物流体样本的预定位置； 具有第一侧的第二衬底，所述第二衬底的第一侧接合所述第一衬底的第二侧以接收来自通 过所述第一衬底扩散的生物流体样本的流体；以及疏水材料，所述疏水材料穿透所述第一 衬底和所述第二衬底以将所述第一衬底粘结到所述第二衬底。
【附图说明】
[0009] 在结合附图进行的以下描述中解释控制衬底的粘结的设备的前述方面和其它特 征。
[0010] 图1是配置成用淀积在其中一个衬底上的疏水材料将两个衬底粘结在一起的设 备的图示。
[0011] 图2是描绘当两个衬底在图1的设备的压合部中粘结在一起时处于液相的疏水材 料的流动的图示。
[0012] 图3A是包括通过形成于衬底的表面上的疏水材料粘结在一起的多个衬底的多层 生物医学测试装置的分解图。
[0013] 图3B是描绘由多个单独的纸质衬底形成多层生物医学测试装置的图示，所述纸 质衬底涂覆有疏水材料以将衬底粘结在一起并且形成控制流体扩散通过纸质衬底的通道。
[0014] 图4是使用疏水材料将多个衬底粘结在一起的过程的方块图。
[0015] 图5是描绘在去除粘结到第一衬底的另一衬底之后疏水材料穿透到第一衬底的 图示。
[0016] 图6是描绘用中间粘合层粘结在一起的生物医学测试装置的层的现有技术的图 不。
【具体实施方式】
[0017] 为了本文中所公开的系统和方法的环境以及系统和方法的细节的一般理解，参考 附图。在附图中，始终使用相似的附图标记来表示相似的元件。当在本文中使用时，词语 "打印机"包含用树脂或着色剂在介质上产生图像的任何设备，如数字复印机、编书机、传真 机、多功能机等。在下面的描述中，打印机还配置成将熔融蜡、相变墨或其它疏水材料淀积 到多孔衬底（如纸）上。打印机可选地配置成将温度梯度和压力施加到衬底，其散布疏水 材料并且使疏水材料能够穿透到多孔衬底中以形成控制液体（包括水）通过衬底的毛细流 动的通道和屏障。
[0018] 当在本文中使用时，术语"亲水材料"和"亲水衬底"指的是吸收水并且使水能够 经由毛细作用通过材料扩散的材料。亲水衬底的一个普通例子是纸，如纤维素过滤纸、层析 纸或任何其它合适类型的纸。亲水衬底由允许水和包括水的其它生物流体（如血液、尿、唾 液和其它生物流体）扩散到衬底中的多孔材料形成。如下所述，疏水材料嵌入亲水衬底中 以形成流体通道和控制流体通过亲水衬底扩散的其它疏水结构。
[0019] 当在本文中使用时，术语"疏水材料"指的是抵抗附着到水并且基本上对于通过毛 细作用水流不可透过的任何材料。当嵌入多孔衬底（如纸）中时，疏水材料用作屏障以防 止水通过包括疏水材料的衬底的部分扩散。疏水材料也用作包括水的许多流体（如血液、 尿、唾液和其它生物流体）的屏障。如下所述，疏水材料嵌入多孔衬底中以形成疏水结构， 所述疏水结构包括但不限于流体屏障、流体通道壁和控制液体通过衬底的毛细扩散的其它 元件。在一个实施例中，衬底也包括用于测试流体样本的各种性质的生物化学试剂。疏水 材料形成通道以将流体引导到具有化学试剂的淀积物的衬底中的不同位置。疏水材料也 相对于通道中的流体是基本上化学惰性的，从而减小或消除疏水材料与流体之间的化学反 应。流体的单个样本通过衬底中的通道扩散以与衬底的不同位置的不同试剂反应，从而提 供用于对单个的流体样本执行多个生物化学测试的简单和低成本装置。
[0020] 当在本文中使用时，术语"相变材料"指的是在室温和标准大气压（例如，20°C和 一个大气压）下具有固相并且在升高的温度和/或压力水平下具有液相的疏水材料。本文 中使用的相变材料的例子包括蜡和相变墨。当在本文中使用时，术语"相变墨"指的是在室 温下基本上为固体、但是在高温下软化和液化的呈墨的形式的一种类型的疏水相变材料。 一些喷墨打印机将液化相变墨滴喷射到间接图像接收表面（如旋转鼓或环形带）上以形成 墨潜像。墨潜像转印到衬底（如纸片材）。其它喷墨打印机将墨滴直接喷射到打印介质（如 纸片材或长