生产试剂带的方法、试剂带和具有带有该试剂带的奶采样装置的挤奶装置与流程

生产试剂带的方法、试剂带和具有带有该试剂带的奶采样装置的挤奶装置
1.本发明涉及一种生产试剂带的方法，该试剂带包括基带层和试剂的一系列连续且分开的试剂垫，用于在奶采样装置中使用，该奶采样装置被布置为将奶样本液滴供应到带上的试剂垫之一上，以便在试剂中产生响应从而检测奶样本中物质的存在或浓度。
2.文件ep 1381269披露了一种用于优化产奶动物畜群的生产性能的系统，其中使用了化学分析装置，该化学分析装置包括载带，在该载带上布置有一系列分开且连续的测试条带或干条并且在这些测试条带或干条之间具有冲洗孔。但是，没有披露其生产方式的细节。
3.本发明的目的是提供一种以简单、快速且经济的方式生产这种试剂带的方法。
4.本发明至少部分地通过根据权利要求1的方法来实现上述目的，特别是一种生产试剂带的方法，该试剂带包括基带层和试剂的一系列连续且分开的试剂垫，用于在奶采样装置中使用，该奶采样装置被布置为将奶样本液滴供应到带上的试剂垫之一上，以便在试剂中产生响应从而检测奶样本中物质的存在或浓度，该方法包括：提供试剂带的基带层；在基带层上施加试剂的连续层；通过在垫之间设置疏水性阻隔线，将供应的连续试剂层分成分开的试剂垫。
5.根据本发明，不需要制备分开的测试条带或干条和将这些分开的测试条带或干条施加到载带。而是，试剂垫在一个单一步骤中应用，这是非常简单且快速地实现的，而分开步骤是通过在垫之间设置疏水性阻隔线来执行的。这条线防止液体在相邻垫之间跳过。另外，许多选项是可用的，如将在下文所示。在本文中，有利的是，试剂作为连续层被施加，使得其性质、且特别是其厚度可控制在窄裕度内。
6.附加地，疏水性阻隔线可以做得非常细，因此提供了获得相互之间的距离非常小的试剂垫的可能性，试剂垫仍然充当分开的垫。相比之下，由于运动公差和机械公差，在将测试条带或干条布置到载带上时需要大得多的距离。这种可能的非常近距离的优点在于，同一载带现在可以承载更多的垫，使得将不必那么经常地替换载带。这在不需要人为监督的自动化采样系统中是有利的。通过每条带具有更多的试剂垫，这样的系统可以在没有人为干预的情况下工作更长的时间。此外，由于易于控制线供应装置或激光烧蚀束，因此也甚至更容易在生产带的过程中快速更改设置，或者有目的地应用不同设置，比如在需要不同试剂面积等的带上进行交替测试。这种增加的可变性也是本发明的优点。
7.因此，带的生产总体上是灵活的、容易的且经济的，并且是非常快速的。
8.在此应注意到，至少在期望的情况下，生产具有彼此如此靠近的试剂垫的带并不是显而易见的步骤。毕竟，为确保样本滴能够与垫中的试剂发生反应，垫应相当快地吸收液体，然后垫将迅速将液体散布到垫的极端边界。当下一个垫非常靠近时，液体很可能会扩散到下一个相邻的垫上。然而，发明人已经发现，即使在非常近的范围内，液体也不会穿过疏水性阻隔线到达相邻的垫。
9.具体的实施例和优点在从属权利要求中以及在说明书的当前以下部分中进行了描述。
10.在实施例中，提供疏水性阻隔线的步骤包括通过激光烧蚀在横向于带的纵向方向的方向上至少移除试剂条带，优选地移除整个试剂条带。激光烧蚀是非常简单且快速的步骤，因为激光束是易于控制的，比如控制移除材料的深度。可以很容易地设置激光束，使得其仅移除条带中的所有试剂材料，即向下一直到基带层。应注意，如果剩余的(试剂)材料不再允许液体在垫之间经过，则并不总是需要移除整个材料条带，例如这是因为剩余的材料也被激光束改变，比如被激光束烧毁或熔化成不透液体。尚不理解机理。例如，这可能是由于移除的材料条带虽然很窄但仍比毛细管作用所需的宽度还要宽而引起的。替代地，可能是激光束改变了材料的性质，使得它现在排斥液体，或者甚至融化了烧蚀线附近的毛细管。在任何情况下，发现即使在例如十分之一毫米的小宽度上，液体也不会在垫之间经过。基于对机理的最终理解，可以证明找到用于生产具有彼此相距近距离的这种试剂垫的带的替代方法。例如，尽管这些方法可能证明是比较麻烦的，但是如果在这些实施例中的关键仅仅是移除试剂材料条带，则比如通过研磨或通过蚀刻来机械地移除材料条带可能就足够了。尽管这些方法可能比使用激光束烧蚀材料同样还要麻烦得多，但是如果关键是改变材料的性质，则化学品的使用或点焊等的使用也可能有效。
11.在实施例中，所述激光烧蚀包括在两个相邻的试剂垫之间移除两个相互平行的试剂条带，优选地移除整个试剂条带。通过这种措施，在垫之间现在存在双重阻隔，这甚至进一步改善它们的相互独立性，但是这是以两个垫之间的距离为代价。仍然，相对于已知的带生产方法，生产速度和灵活性得到改善。在两个垫之间具有更宽的距离的附加优点是，当带储存在盒中以保护未使用的试剂垫以防环境(比如湿气、灰尘和光)的影响时，于是更容易通过例如盒上的鸭嘴阀或其他装置密封带的未使用部分。如果垫仅被宽度非常窄的激光烧蚀束的条带分开，则液体可能会通过鸭嘴阀或类似物的密封表面在垫之间行进。替代地，鸭嘴阀或类似物将必须具有至多与移除的条带一样宽的密封表面，这不仅不是很现实，而且易于磨损和撕裂。还应注意的是，替代地可以仅激光烧蚀一个材料条带，但是是较宽的材料条带，比如宽度不是十分之一毫米，而是例如一毫米。尽管这在大多数情况下会花费更长的时间，但是由于在试剂垫之间不存在试剂材料且因而局部厚度较小，因此可以提供更好的密封能力。
12.在实施例中，提供疏水性阻隔线的步骤包括将疏水性材料线施加到所述试剂层上和试剂层中。这样的线还在试剂材料的单个连续层中创建出分开的垫。用于该线的材料的疏水性质确保液体不会从在试剂垫之间经过。应注意，在整个本发明中，应当理解，液体是水性液体，比如特别是奶或血液。明确排除了不会被线的疏水性材料排斥的液体，比如可能是熔融脂肪等。
13.疏水性材料可以是具有疏水性质的(液体或液化)聚合物，比如特氟隆或基于特氟隆的聚合物。由于疏水性材料还应防止液体流到线下面的相邻垫，因此该材料也应穿入试剂材料中以阻止液体流动到那里。因此，合适的疏水性材料的选择还取决于试剂材料的性质，但是在实践中很容易进行选择。可以通过打印机式装置或简单地通过喷嘴来提供材料，该喷嘴要么是线形的、可移动跨过带的喷嘴，要么是一系列喷嘴。虽然线宽可以窄到十分之一毫米或十分之几毫米，但是替代地可以通过密封元件将线宽制造地足够宽以进行密封，参见上述的双激光烧蚀线。
14.在实施例中，施加试剂的步骤包括将相应试剂的多个相互平行的连续的轨道状层
施加到基带层上。形成在分开的垫中的试剂材料的单个轨道的优点同样非常适用于优选地不同试剂材料的这样轨道中的两个或更多个。这样允许容易、快速且经济地生产具有各种试剂材料的带。应注意，这些垫不必都具有相同的尺寸。例如，可以为第一试剂材料的试剂垫提供第一长度(即，两个限制条带之间的距离)，而第二试剂材料的垫可以被赋予不同的第二长度。这也是由于以下事实：激光束是非常容易控制的，并且甚至可以在试剂材料的不同轨道之间进行控制。当然，如果所有垫被赋予相同的长度，则很容易一次将激光烧蚀束引导到所有带上，从而当束在试剂材料的不同轨道之间的带部分上方时，可能会切断该束。在所有这些中，可以连续地或优选地同时施加不同试剂材料。
15.在实施例中，试剂材料和基带层各自被设置成缠绕在线轴或类似物上，其中，该方法包括通过同时退绕相应线轴并且将试剂材料带到基带层上来将试剂材料和基带层结合在一起。取决于试剂材料和/或基带层的性质，可以有利的是供应用于将试剂材料和基带层结合在一起的附加层。例如，可以将粘合剂层设置在基带层上、在试剂材料上或者甚至作为分开的材料也缠绕在线轴或类似物上，并且在任何情况下都设置在试剂材料与基带层之间。
16.在有吸引力的实施例中，施加试剂材料的步骤包括提供用于供应该试剂材料或每种相应试剂材料的施加喷嘴，以及使基带层移动经过该喷嘴或每个喷嘴，从而将该试剂材料或每种试剂材料作为连续层施加到带上。在本文中，该试剂材料或每种试剂材料通过喷嘴从供应容器供应到基带上。然后，试剂材料将要么是流体本身，要么与一种或多种其他材料组合，使得结果为适用的流体。在所有情况下，可以在需要时应用随后的步骤，比如借助于uv光或类似物的固化步骤来稳定试剂材料。应注意，也可以作为流体或以流体的形式供应一种或多种试剂材料，并且从相应线轴或类似物供应一种或多种试剂材料，即作为固体带状材料。
17.本发明还涉及一种试剂带，该试剂带包括基带层和试剂的一系列连续且分开的试剂垫，该带利用根据本发明的方法来生产。这种带将具有以上针对该方法描述的优点中的至少一些优点。附加地，应指出的是，在使用带时，可以使垫的平均中心间距比现有试剂带中的小。这样可以更快地移动带。特别地，在每种情况下以相同速度在一个试剂垫长度上移位根据本发明的试剂带所花费的时间少于类似地移动已知带的时间。因此，根据本发明，可以以较低速度从而以较小的力实现较高的通过量或类似的通过量。
18.本发明还涉及一种挤奶装置，该挤奶装置具有奶采样装置，该挤奶装置被布置为从乳畜中提取奶，其中，奶采样装置包括具有根据本发明的试剂带的分析器、以及采样器，该采样器将从乳畜中提取的奶的奶样本供应到试剂带的试剂垫，分析器被布置为通过观察所述试剂垫的变化来分析所述奶样本的至少一部分的至少一种物质的存在。如上文指出的，本发明提供的优点在于，可以在带上设置更多的试剂垫，因此奶采样装置可以在没有特别是用于更换带的人为干预的情况下工作更长的时段。此优点对于挤奶台特别有用，在挤奶台中，乳畜到处自由走动并且挤奶装置是具有一个或多个挤奶机器人的机器人挤奶装置。在这样的挤奶台中，无法预测何时将对下一只动物进行挤奶，因此无法预测何时需要进行下一次采样。因此，人类操作者或人为干预在这种挤奶台中是最少的，因此奶采样装置能够长时段工作的优点在本文是重要的。
19.现在将通过多个示例性实施例和附图阐明本发明，在附图中：
20.图1示出了根据本发明的挤奶系统的图形表示；
21.图2和图3以侧视图示意性地示出了根据本发明的方法的两个实施例；
22.图4和图5以俯视图示意性地示出了根据本发明的方法的两个实施例；以及
23.图6和图7示意性地示出了根据本发明的带的实施例的详细特写视图。
24.图1示出了根据本发明的用于对乳畜的乳房100的乳头101挤奶的挤奶系统1的图形表示。挤奶系统1包括与短奶管线3连接的乳杯2，短奶管线进入奶瓶4中，该奶瓶继而与主奶管线5连接。奶泵用6表示，用7表示的三通阀与散装罐管线8连接，该散装罐管线与散装奶罐9连接，并且三通阀与污水管线10。
25.挤奶机器人11具有机器人臂12和机器人控制单元13。采样单元总体上用14表示，采样管线15带有可选的采样阀16。采样单元14包括用于带试剂垫19的带18的供带卷轴17
‑
1和收集卷轴17
‑
2。用于样本液滴的喷嘴装置用20表示，光源21发出光22，以及相机用23表示。
26.在使用挤奶系统1时，机器人控制单元13控制挤奶机器人11的机器人臂12，以将乳杯2贴附到比如奶牛的乳畜的乳房100的乳头101上。随后被挤出的奶在真空的影响下离开乳杯2并被收集在奶瓶4中，真空通过此处未描绘的泵经由短奶管线3施加。
27.为了符合法律要求，必须对每个乳头的初乳进行物理变化测试，如果需要的话，测试其他异常性质。这可以通过分开的初乳测试装置来完成，或者可以借助于根据本发明供应的采样单元14来完成。然后将使用替代的样本管线15’。在否定评估的情况下，收集在奶瓶4中的挤出的奶然后将通过奶泵6经由主奶管线5和三通阀7被泵送到下污水管线10。所有这些装置都在机器人控制单元13的控制下。相反，如果奶被评估为合格，则奶将通过散装管线8被泵送到散装奶罐9。
28.采样单元14也可以从奶瓶4中获取样本，特别是从自所有乳头挤出的并且在所有挤奶期间挤出的奶中获取混合样本。这有助于获得对被送到散装罐9或可能被送到几个散装奶罐之一的奶的良好评估(如果基于初乳评估或其他方式而是不合格的，比如是抗生素奶)。例如，不同奶牛的奶可以基于采样单元14确定的脂肪含量、蛋白质含量或其他而被送到不同的散装罐。在这样的实施例中，如图1所示实施例，样本管线15从奶瓶4延伸到采样单元14，并且可选地具有样本阀15。应注意，样本阀也可以是采样单元14内部的一部分。
29.然而，最常见的是，采样单元14用于每四个乳头之一101或针对整个乳房100/乳畜确定奶牛的奶的性质，该性质随后用于乳畜管理而不是用于奶的命运的立即控制。示例是对比如孕酮等在乳畜的生殖循环中期作用的激素的测量、对于乳畜的喂养或代谢健康有关的物质的测量。然后，基于采样单元14进行的评估，农民或控制单元13可以调整喂养，呼叫兽医进行健康检查或授精等等。
30.进一步非常概括地示出了采样单元14，其中该采样单元在此包括供带卷轴17
‑
1和收集卷轴17
‑
2，借助未示出的带移动器装置(比如磁带盒走带机构电机或步进电机)将带18缠绕在供带卷轴与收集卷轴之间。带18承载试剂垫19，这些试剂垫包含试剂，该试剂在存在限定物质的情况下给出可检测响应，该响应的强度通常取决于经由样本液滴引入试剂中的物质的浓度。这样的样本液滴经由喷嘴20被输送。然后，光源21将光22照射到试剂垫19上，并且相机23观察试剂垫中的响应(如果有的话)。光源21可以是任何合适的光源，比如一个或多个led，并且取决于所使用的试剂，发出的光22可以是可见光、uv(a)辐射、(近)红外等。
当然，相机23应当适于检测来自试剂垫19的辐射。通常，这是反射光或散射光，但是其可以是不同的辐射，比如荧光辐射。在任何情况下，这种辐射和检测的细节可以被本领域技术人员容易地实现，并且不构成本发明本身。
31.在此要指出的是，相机23和光源21被示出在带有试剂垫19的带18的下方。实际上，如果相机23和光源21被定位在带18的上方，这也可能发生，并且实际上通常是有利的。这允许相机在不使带前进的情况下(即立即)对被供应有样本液滴的试剂垫进行成像。附加地，没有任何液体或污垢从试剂垫落到相机和/或光源上的风险。而且，通常有利的是相机23和/或光源21被定位于采样单元14的外部，或者被定位在采样单元的壳体的外部。相机和光源整体上仍然是采样单元的功能部件，但是前两个部件被定位在带有带(卷轴)和供应喷嘴20的壳体的外部。
32.图2和图3以侧视图示意性地示出了根据本发明的方法的两个实施例。
33.从图2开始，示出了具有空白带材料18的第一卷轴24、具有粘合剂材料26的第二卷轴和具有试剂材料29的第三卷轴28。还示出了压辊27。
34.带有喷嘴装置31的储器30喷射疏水性阻隔材料32。最终结果是缠绕到供带卷轴17
‑
1(参照图1中的供带卷轴)上。用括号a和b分别指示带有连续试剂层的带部分以及带有分开的试剂垫的部分。
35.在此示出的方法提供了一种以简单、快速和可靠的方式制造带有分开的试剂垫的带的方法。该方法从空白带卷轴24开始，空白带材料18从该空白带卷轴沿所示箭头的方向展开。然后，在可选步骤中，粘合剂材料26从第二卷轴25展开并且被引导至空白带材料18，之后在可选地加热的辊27
‑
1的帮助下将这些材料压在一起。在下一个步骤中，试剂材料29从第三卷轴28展开并且被引导至空白带与粘合剂组合，并且通过可选地加热的辊27
‑
2将它们压在一起。现在获得的是带材料18，其上具有试剂29的连续层，如果需要的话，其之间具有粘合剂层26。
36.在下一个步骤中，喷嘴装置31将来自储器30的疏水性阻隔材料32以阻隔线的形式喷射到试剂层29上。这些阻隔线将试剂垫彼此分开，因为(水性)样本液体不会穿过疏水性阻隔线。因此，在图的部分b中，存在分开的试剂垫，而在部分a中，仍然存在试剂29的连续层。对于喷嘴装置31，可能有利的是，使用位置受控的喷嘴、一组平行喷嘴或类似物，比如在(喷墨)打印机中使用的喷嘴。但是，只要喷嘴装置31能够以线的形式等施加材料32，则任何类型都足够。疏水性材料32也可以选自数种已知的材料，比如石蜡或tfe聚合物。选择可以取决于试剂材料29是否允许疏水性材料向下穿透到其下面的层(粘合剂26，如果有的话，空白带材料18或设置在试剂层29下方的任何其他层)。
37.图3示出了该方法的有利的替代实施例，其中相似的部分用带连字符的附图标记来表示。因此，沿箭头方向从供带卷轴24’展开空白带18’。储器33保持喷嘴34喷射的试剂材料35。激光装置36发出激光束37。完成的带被卷到卷轴17
’‑
1上。
38.在此实施例中，空白带18’通过用喷嘴34将试剂材料35喷射到该带上而被涂覆一层试剂材料。在本文中，试剂材料35通常是纯试剂(比如酶)和一些使其可喷射的添加剂(比如溶剂)的组合。只要获得连续层，施加试剂材料35的其他方法也是可能的，比如接触辊或类似物。
39.随后，通过来自激光装置36的可控激光束37，将试剂材料的连续层划分为分开的
试剂垫。激光束37从带18’上移除试剂材料的薄条带，由此创造激光烧蚀线，或者改变至少垫的边缘区域的性质，所有这些使得样本液体滴不会从一个试剂垫流到相邻的垫。然后完成的带被卷到卷轴17
’‑
1上。同样，带有试剂材料的连续层的带部分用“a”指示，而带有分开的试剂垫的部分用“b”指示。
40.图4和图5以俯视图示意性地示出了根据本发明的方法的两个实施例。特别地，图4示出了图3的实施例的俯视图。从右侧，空白带18’从卷轴24’上展开，然后被设置试剂材料的连续层35。然后，可控激光束提供激光烧蚀线39以制造分开的试剂垫38。这些线39可以被制得非常窄，如果需要的话窄到约0.1mm。这样允许试剂垫38非常紧密地间隔开，使得每个带18’可以具有许多垫。这样继而允许长时间使用同一个带18’；而无需人为干预，比如为了更换带。
41.图5示出了替代实施例的俯视图。在此，18”较宽，并且具有用于试剂材料35
‑
1和35
‑
2的两个平行轨道的空间，尽管这些试剂材料可以被连续地供应到带，但是有可能同时、即平行地提供它们。应注意，当材料26在试剂材料下方不是粘合剂，而是接着试剂材料29的另一种试剂材料时，图2的实施例可以用于提供此方法。
42.无论如何提供，试剂材料35
‑
1和35
‑
2都以平行、连续的轨道或层存在。同样，借助于激光束将这些轨道分别分成分开的垫39
‑
1和39
‑
2。然而，在此，束在垫之间不提供单个激光烧蚀线，而是提供成对40的激光烧蚀线。这样不仅进一步改善连续垫之间的液体阻隔性质，而且还允许在不形成两个垫之间的液体桥的情况下用密封装置密封到垫上。应注意，这也意味着，由于允许密封，连续垫39不太紧密地间隔开。然而，间隔仍可以是窄的，而本发明整体上仍允许极窄的间隔。
43.图6和图7示意性地示出了根据本发明的带的实施例的详细特写视图。图6示意性地示出了完成的带，其具有基带层18’，该基带层的顶部具有试剂垫38，这些试剂垫被激光烧蚀线39和39’分开。还指示了材料层41和42。
44.认为在一些情况下存在材料层41，但是申请人不希望与这一点或任何其他应用有关联。用于移除试剂材料以便提供激光烧蚀线39并且形成垫38的激光束加热试剂材料并且使试剂材料蒸发。然而，可能的是层41中的挨着被移除材料的试剂材料仅被加热到足以熔化并密封自身的程度。于是这改变了试剂层的性质，因为那将允许液体穿透该材料，以便样本液滴到达试剂材料中的真正的试剂(酶或类似物)。可能的是，层41实际上变得不可渗透液体，以支持激光烧蚀线的液体阻隔性质。相同的(未经测试的)假设适用于激光烧蚀线39底部处的层42。如果确实改变了性质，使得该层42不允许液体通过，则足以将液体保留在激光烧蚀线的底部处。换句话说，于是激光束不必移除任何和所有材料直到空白的基带材料18’。但是，在此要强调的是，这只是用以说明观察到的试剂垫38之间的激光烧蚀线的液体阻隔性能现象的理论。
45.在图6的右侧，示出了另一条激光烧蚀线39’，其中所有试剂材料实际上已经被移除直到空白的基带材料层18’。显然没有液体会从一个试剂垫38流到相邻的垫。
46.图7示意性地示出了根据本发明的带的另一个实施例的详细特写视图。在此，没有激光烧蚀线，但是相邻的试剂垫38之间的液体阻隔线现在通过在狭窄区43中施加疏水性阻隔材料(比如利用针对图2所述的方法)而形成。可以看出，原则上仍然存在试剂材料的连续层35’。但是，由于已经以阻隔线43的形式将疏水性阻隔材料(比如特氟隆状聚合物)施加到
该层35’上和之中，因此仍然形成分开的试剂垫38’。有可能的是，区或线43在某种程度上突出到层35’上方，这实际上甚至可以帮助作为垫38’之间的附加液体阻隔。
47.上述实施例仅用于帮助说明本发明，而不以任何方式限制本发明。本发明的范围而是由所附权利要求确定。