用于微系统的波纹管型储器的制作方法

专利名称：用于微系统的波纹管型储器的制作方法
技术领域：
本发明涉及微系统中使用的存储和分配容器，以及用于微系统中所用液体的储存和分配的方法。微系统是一种用来处理少量液体的装置，例如为了进行化学或生物分析。 因此，这样的微系统包括小直径的通道输送管。常规地，直径不超过1mm，特别是不超过 150 μ m0
背景技术：
在生物技术领域，使用缓冲溶液进行样品分析或者从样品中纯化细胞组分、遗传材料等。一方面，缓冲溶液通常含有醇，例如乙醇。此外，这些缓冲溶液可包含蠕变性物质， 例如盐溶液。缓冲溶液中这些成分的问题在于，储存缓冲溶液时它们要求密闭的容器。对于高度挥发性的醇类，以及蠕变性物质，它们能容易地从容器中逃逸。特别是在夏季或者热带可能发生的较高温度时，醇的挥发性是特别突出的问题。用于微系统的缓冲溶液仅需要微小的量，例如仅1毫升。由于只有较大的量(例如一升以上的体积)才可以被经济地制备，需要将制备量(如一升)的缓冲溶液装入到很小(例如一毫升)的容器中。由于一些缓冲溶液仅很少用到，被装入制备量并用于保存的容器必须制成能保存数月甚至数年。由WO 2005/0022729 Al已知，将缓冲溶液或其它分析用液体保存在注射器中，注射器包括圆柱形容器和设置于其中的可移动的柱塞。注射器的出口处用滚球密封。此外， 该文献公开了一种装置，通过该装置，注射器内容物可以以自动以及定量的方式取出。然而，注射器基本上不够密闭，不能用于非常长的保存时间。尽管为了延长保存时间，这样的注射器优选保存在凉爽的温度、如4°C下，但不能实现例如两年的保存时间。此外，由于必须为保存提供冷藏室，4°C保存注射器较为昂贵。如果不能用注射器实现所需的保存期限，那么或者可以根据现有技术将缓冲溶液装入容器中，随后通过焊接或者密封把容器封住。在使用时，用注射器从上述焊接容器中取出一定量的溶液然后按限定的方式分配。这样的过程相对复杂。只有用畸高的技术努力才能使采用注射器的取液和分配自动进行。DE 197 48 331 Cl公开了一种用来接受和分配唾液的装置。唾液样品用一个设计成容器的波纹管接受。通过压缩波纹管，此前收集的样品又被分配。该文献公开的容器既非用来也不适于长时间(至少数月)保存带有挥发性或蠕变性物质的缓冲溶液。DE 38 00 667 C2公开了使用波纹管来定量分配相对大的液体量。DE 199 22 285 Al记述了使用波纹管作为样品容器。提供了两个盖子来密封波纹管的两个开口端。两个盖子可以是膜或箔片，它们能被中空针头刺穿以进行装填过程或者样品的取出。就紧密性而言，容器的盖子是弱化点。DE 199 22 285 Al公开的波纹管用两个盖子来密封，因此伴随一个盖子引起的紧密性风险加倍了。也因为这个原因，DE 199 22 285 Al公开的容器不太适合于在多个月内保存挥发性和/或蠕变性物质。
DE 197 48 331 Cl清楚地公开了波纹管型容器用置于其上的封盖密封。该容器用来把唾液接受入其中并从其中分配。因为封盖仅仅是置于容器之上，它不能特别可靠地密封该容器。该容器既非用来也不适于长时间(至少数月)保存挥发性和/或蠕变性物质。EP 0 333 075 A2清楚公开了一种带有螺口式盖子的波纹管型容器。该容器的开口的密封并不能使挥发性和/或蠕变性物质在其中保存多个月。此外，从现有技术已知可以将箔片粘在容器开口的边缘从而将开口密封。液体可以相对容易地从这样密封的容器中逸出，因为液体只需要穿透窄窄的一条粘合剂。这种密封不很适合于持久、可靠的液体保存。

发明内容
本发明的目的是能在很小的容器内将含有挥发性和/或蠕变性物质的液体保存数月，优选至少一年，并能够用相对少的技术努力进行自动分配。为实现这一目的，提供了一种设计成容器的波纹管，波纹管容器一旦被装填后就以气密密封和液密密封的方式被密封，优选被焊接。该波纹管容器作为一种存储容器，同时也作为分配容器。该容器可以用相对简单的方式被自动排空。例如，为此，它被夹在压缩波纹管的装置内，也就是说向中空针头(也被称为套管或皮下针头)或类似工具的方向压缩。该过程中，中空针头或类似工具刺穿容器壁或者容器的盖。与文献DE 199 22 285 Al 不同，本发明所述容器只有一个盖，减少了紧密性方面的问题。随后，容器通过中空针头或者类似工具被自动排空。由于排空只要求产生线性移动，使得进行自动排空在技术上相对简单。特别不同于EP 0 333 075 A2所公开容器的是，本文所要求的容器内部不包含任何进一步的腔室，也不同于DE 197 48 331 Cl所公开的容器，其中的多孔部件可被挤出。尽管根据现有技术波纹管已作为分配容器的一部分用于定量目的，但是这样的容器仅仅在使用前才被装填。因此，它们未被用作储存容器来将溶液容纳于其中保存数月、或甚至例如两年。为了介绍部分提及的理由，现有技术已知的容器不是用于这一目的，因此也没有以合适的紧密方式被密封。因此，具体来说，现有技术已知的带波纹管的容器是未被焊接密闭或用类似方式被液密密封的。具体的，从现有技术提供的具有波纹管的容器通常体积不具备最大体积anl，优选最大体积lml。如果容器体积过大，并同时相对较长，波纹管变得太不稳定，不能使用技术上简单的工具来可靠地进行排空。如果选择足够大的直径来使容器体积显著大于ani，将难以从波纹管型容器中采用简单的技术手段用定量的方式分配预定的量。必须接受定量过程中更大的波动。过于不精确的剂量是不希望的，或者至少在样品纯化中是非常不利的。此外，大直径的后果是，由于空间的原因，容器几乎不适于微系统中的应用，因为微系统被构造成尽可能小，所用几乎没有空间可用来将一个或多个容器与微系统连接。因此，最大体积Iml被发现是特别有利的。最大到这样的体积以及更小的体积，一方面，所要求的波纹管的稳定性得到确保，即使它由塑料制成并且完全形成横向的容器壁。另一方面，这样的波纹管可以被尽可能地关闭或压缩，用来在+/-5%的精度下分配缓冲溶液或所包含的其它流体，就是说以自动的方式利用上述技术手段进行。与管子相比，波纹管具有的优势是，容器可以用相对简单的技术手段按限定的方式来排空。与通过柱塞在圆柱形容器内移动来排空的注射器相比，本发明所述的波纹管型容器具有的优势是能够确保以改进的方式和外界密封。因而，可以得到显著更长的保存期限。在本发明的一种实施方式中，这样的波纹管型容器具有一个底部区域和一个开口区域。底部区域设有一个凹陷或者伸向容器内部的销子。在底部区域和开口区域之间的壁区域被完全设计为波纹。如果波纹被完全压缩，由于波纹不可能被压缩到0mm，底部区域和开放区域之间仍留有间距。在本发明的这个实施方式中，凹陷或者销子此时伸向开口区域， 并且理想地，当波纹被完全压缩时以最大可能的方式到达开口区域。从而，当开口区域被中空针头或类似工具刺穿时，容器能相应地被更完全地排空。若底部区域具有凹陷，那么该凹陷可用于把该容器特别容易地夹持在用于自动排空的装置中。然后，该装置上的塞、销或闩可被推入该凹陷。这样，波纹管被牢固地固定在该分配装置中，该装置按合适的方式进行自动的、定量的排空，并且在波纹管的压缩过程中被可靠地定向。在一种实施方式中，波纹管型容器的开口区域优选包括颈部。该颈部起到引导中空针头的作用。从而，该容器可以在开口区域一侧被可靠地且简单地固定并夹持在技术上简单设计的用于自动定量排空的装置中。该情况下，在底部区域的上述销子或者上述凹陷的尺寸应当使得该销子或凹陷到达颈部，或甚至进入颈部。尽管DE 199 22 285 Al已经公开了具有内部膜的颈部区域，但是其中公开的中空针头的外径并不对应于颈部的内径，因此该颈部不能如本发明所述引导针头。相反，针头的外径远远小于颈部的内经。优选地，上述颈部过渡成侧向外展的领部。工具可以伸入领后并按压盖子，在过程中将盖子焊接或者粘接在领部。因此，这样的几何构造使得容器可以经由颈部进行装填，并且其后续的液密密封通过焊接这一简单的方式就可以完成。于是，容器通过实体与实体的连接而完全对外密封。为此，用来以液密方式使容器密封的盖子具有一个凹陷或者朝向容器内部的销子。因此，死体积(如颈部区域的)被进一步降低。为了降低死体积，盖子的销子或凹陷可以是底部区域的销子或凹陷的替代或补充。网格或凹陷的直径优选按照使网格或凹陷紧靠波纹管的方式选择，从而进一步将不利的死体积降至最小。尽管焊接是现有技术中已知的，但由于本领域技术人员不曾考虑将这样的容器用于非常长期的保存，他也不会考虑到在容器上焊接盖子。因此，本领域技术人员优选通过盖子方式来密封容器开口的其它选项。在本发明的一种实施方式中，容器的领部或颈部位于自动分配装置的凹陷处并因此被可靠固定。同时，例如，由塑料或金属制成的圆的中空针头伸入盖子的凹陷处，优选地， 针头在指向容器的方向被斜切以便容易地刺穿盖子。盖子被刺穿后，缓冲溶液或容器内的其它液体可以由圆的管状中空针头排出。在本发明的一种实施方式中，容器的封口或者盖子在针头推进的凹陷的内壁具有一个或多个闭锁凸块。因此，针头在凹陷处被非常精确、可靠地引导，在过程中无需克服大的摩擦力。因此，操作误差等等可以被格外可靠地避免。优选地，所述闭锁凸块的尺寸设定为，使其在该容器被夹持固定在自动排空或自动分配装置中时，起到中空针头限位器的作用。在此情况下，针头首先碰到闭锁凸块，因而受到一定的阻力。因此，可以避免针头草率地刺穿封口。仅当施加更大的力时，针头才能以
5预期的方式穿过相应的闭锁凸块并刺穿封口或盖子。在本发明的一种实施方式中，闭锁凸块与针头相互适配，使得当到达限位器时，闭锁凸块同时起到密封的作用，因而在针头和容器之间形成液密连接。替代凸块，容器可以设有例如环形凹陷来容纳突出的，特别是设在针头外周的环形咬合部。在被夹持容器的底部区域，自动排空装置可以包括伸向容器底部凹陷内，并施加压缩波纹管进行排空所需力度的锁条或销子。然而，其它用来压缩容器的选项也是可用的。 例如，从针头的侧面来看，当容器以开口端向下方式固定时，在该连接中容器受压缩并且针头可向上移动。在这样的自动排空容器的分配装置中，波纹管型的容器只需要插入到装置中。随后，容器以所述的一种或其它方式被压缩，因而，缓冲溶液等就以定量方式被分配。与现有技术相比，只需相对很小的努力就能实现例如以自动和定量的方式来分配缓冲溶液。从储存容器中取出的缓冲溶液得以分配。为了能同时夹持和排空数个容器，分配装置可以包括数个这样的针头和锁条等。 然而，当对应的波纹管型容器已插入到分配装置中时，该情况下的排空可以单独进行，一个接着另一个，逐个容器进行。所述容器可以采用注射吹塑成型法生产。为此，首先通过注射成型生产出空白模。 随后，使空白模形成具有波纹形的最终形式。将空白模加热并把模吹制成型，以便吹入已加热的塑料以形成实际的形状。可选地，可以进行多组分注射成型工艺。波纹管型容器的各区域可以按部位分别注射成型。工艺中，可以按需使用不同的塑料材料。在本发明的一种实施方式中，封口在所述注射成型工艺中被立即注射成型。然后， 该容器从底部区域进行装填，底部随后被焊接或粘接密闭。可选地，如前文已述，可以用实际的开口来装填，随后焊接上封口。这样，所提供的容器通过实体与实体的连接被完全密封。


图1 具有波纹管的容器。图2 具有波纹管容器的封口。图3 已密封的具有波纹管的容器。
具体实施例方式图1显示了体积为Iml的容器的截面图，容器具有波纹管1、底部区域2以及由颈部3形成的开口区域。颈部过渡成侧向外展的领部4。底部区域设有凹陷5。用来自动排空容器的装置的锁条、销子或类似结构可以插入凹陷5以便夹持底部区域2进入所述装置并在压缩波纹管的过程中引导底部。此外，由于前文所述理由，凹陷5有助于尽可能地排空容器。具体的，为使密闭性相关问题最小化，图1所示容器用塑料一体成型。图2显示了容器或与容器相连的盖子的截面图。同样由于已经提到的理由，盖子包括凹陷6和闭锁凸块7。盖子的环形边缘区域被焊接或粘接到领部4，从而使容器被紧紧地可靠地密封。图3显示了密封的容器。为了排空，中空针头刺穿盖子的凹陷6。随后，波纹管被彻底压缩。通常，这样的容器可以以+/-5%的精度被排空80%。因而，成功实现了被分配液体量的充分精确剂量。具体地，容器和盖子由塑料，例如聚丙烯制成。原则上，出于生产理由，优选热塑性塑料。中空针头可以由塑料、金属、玻璃或陶瓷材料制成。代替图2截面图中所示的环形延伸的闭锁凸块7，可以设置环形延伸的凹穴或凹槽。在此情况下，提供的用来取出液体的中空针头包括与之对应的环形外伸的闭锁凸块。若针头被推入容器的开口，那么凹槽和凹穴相互闭锁形成中空针头与容器之间的液密连接。 然而，相反的，针头还可以设有环形凹槽供容器的环形闭锁凸块插入，从而不单单提供限位器，同时还形成液密连接。图4显示了由自动分配装置(下文称为“分配装置”)的固定工具8所固定的图3 所示容器。固定工具8从颈部3的外部夹紧容器。微流体系统10的中空针头9伸入颈部 3。中空针头和微流体系统由分配装置的定位工具11适当定位。为此，定位工具抓紧中空针头9。微系统可以设有，例如，弯钩12来抓紧定位工具11的底部从而改善定位。分配装置设置成能使容器向下移动，直至针头刺穿膜6从而进行容器的排空。例如，固定工具8向下移动来进行这样的刺穿动作。从而容器的内容物能进入微系统。在此情况下，闭锁凸块起到环形密封的作用使容器中流出的物料密封进入微系统，从而确保液体不能溢出到外面。优选地，图4所示分配装置制成能有多个容器同时被插入其中并以受控方式被排空。图5显示了分配装置的另一种实施方式。与图4所示实施方式不同，定位工具的侧壁11起到容纳并引导容器的作用。如图所示，侧壁11靠近容器以便把持并引导容器。分配装置的压模或栓13伸入容器底部的凹陷中。通过可以向下移动的压模13，膜6先被刺穿，随后波纹管被压缩，从而容器被完全排空。由于容器很小，侧壁不必作为引导工具。侧壁仅仅促进了操作。因此，压模13已经满足适当夹持和移动容器的要求。图1、3_5所示的容器的一个特别的特征在于最初波纹管生产时仅有一个开口区域。如图2所示，具有膜和凸缘(flange)的封口或盖子放置在该开口区域上。随后，由圆柱形壁与膜相隔开的该凸缘与波纹管的凸缘4被焊接起来。具体的，封口或盖子由与容器相同的材料制成，例如热塑性塑料，以便能简单、廉价地进行容器的焊接及其密封。优选地，膜包括预先确定的断裂点以促进打开过程。因此，膜移向容器的开口通道输送管。盖子的圆柱形壁尺寸优选使得盖子压向容器的颈部3时以改进的方式来密封容器。在此，圆柱形壁可以起到上述的引导针头的作用。容器内的膜还可以用粘接在相应的圆柱形相对元件上的箔片实现，该相对元件的突出区域被推入容器的开口区域。此时，内部有针头的导向。然而，箔片粘接过程的密封性能相对较差的缺点仍然保留。
权利要求
1.一种系统，包括容器和位于所述容器内的流体，特别是位于所述容器内的液体，其中所述容器以液密密封的方式密封，其特征在于，所述容器包括波纹管(1)，所述波纹管设有底部( 并用盖子密封。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述容器被焊接密闭从而被密封。
3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述容器的体积不超过2毫升，优选不超过1毫升。
4.如上述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述流体是含有醇的缓冲溶液。
5.如上述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述容器包括底部区域O)以及通过波纹管(1)与所述底部区域隔开的开口区域，其中所述底部区域包括伸向所述开口区域方向的销子或伸向所述开口区域方向的凹陷(5)。
6.如上一权利要求中所述的系统，其特征在于，当所述波纹管(1)被完全压缩时，所述销子或凹陷(5)到达开口区域。
7.如上述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述容器包括设有颈部(3)的开口区域。
8.如上一权利要求中所述的系统，其特征在于，所述颈部过渡成侧向外展的领部G)。
9.如上述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述容器用盖子密封，所述盖子包括伸向所述容器内部的销子或者伸向所述容器内部的凹陷(6)。
10.如上述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述容器的封口包括凹陷 (6)，凹陷上带有向内伸展的闭锁凸块(7)或优选带有环形凹槽或凹穴。
11.如上述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述容器由塑料制成。
12.用于上述权利要求中任一项所述的系统的容器，其中所述容器设计成具有封闭的底部区域和开口区域的波纹管(1)，其特征在于，所述容器的体积不超过ani，优选不超过 Iml0
13.如上一权利要求所述的容器，其特征在于，所述容器由塑料制成。
14.如上两项权利要求中任一项所述的容器，其特征在于，所述容器的底部区域包括伸向所述容器内部的凹陷(5)或销子。
15.包括上述权利要求中任一项所述的容器或系统的装置，该装置具有压缩波纹管的工具以及刺穿所述容器开口区域的工具。
16.如上一权利要求所述的装置，其中所述刺穿工具是中空针头。
17.如上两项权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括微系统，该微系统能与所述容器以能使液体从容器中流向微系统的方式连接。
18.如上三项权利要求中任一项所述的容器，其中中空针头和所述容器的开口区域设有密封工具，通过该密封工具实现当针头刺穿容器的开口区域时所述中空针头与所述容器之间的液密连接。
19.装填权利要求12到14中任一项所述的容器的方法，其中所述容器被装填入流体， 随后容器的每个开口被焊接或粘接密闭。
20.如上一权利要求所述的方法，其中所述装有流体的容器在密闭状态下保存至少半年，优选至少一年。
全文摘要
本发明涉及用于微系统的储存和分配容器，以及用于液体的储存和分配的方法。本发明的目的是能在很小的容器内将含有挥发性和/或蠕变性物质的溶液保存数月，优选至少一年，并能够用相对少的技术努力进行自动分配。为实现这一目的，提供了一种设计成容器的波纹管，波纹管容器一旦被装填后就以气密密封和液密密封的方式被密封，优选被焊接。所述波纹管型容器同时也作为分配容器。该容器可以用相对简单的工具被自动排空。例如，为此，它被夹在压缩波纹管的装置内，也就是说向中空针头(也被称为套管或皮下针头)或类似工具的方向压缩。该过程中，中空针头或类似工具刺穿容器壁。随后，容器通过中空针头或者类似工具被自动排空。
文档编号B01L3/00GK102215968SQ200980145651
公开日2011年10月12日 申请日期2009年11月13日 优先权日2008年11月26日
发明者B·蒙绍, T·沃特 申请人:恰根有限公司