專利名稱：帶有嵌件的塑料注塑制件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于具有嵌入在其中的由陶瓷或玻璃制成的部件的塑料注塑制件的生產(chǎn)方法，其中該塑料注塑制件可以是快速診斷裝置的殼體。
背景技術(shù)：
在例如用于確定血糖濃度或用于確定其它血液值的快速診斷裝置中，通常需要對該快速診斷裝置的裝置外殼內(nèi)的反應(yīng)劑區(qū)域進行加熱。例如其上潤濕有人類或動物血液的試驗片條被插入到快速診斷裝置的評估區(qū)域中。還可以先將試驗片條引入到該快速診斷裝置中，然后僅在該試驗片條上施加樣品。試驗片條含有可與該試驗片條的潤濕有人類或動物器官血液的區(qū)域發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)。為了進行能夠產(chǎn)生有意義的測量結(jié)果的測量程序，在評估程序的期間還需要有限定的溫度。
因此，為了產(chǎn)生適宜的溫度水平，應(yīng)當在快速診斷裝置的外殼體的內(nèi)部集成金屬或陶瓷的加熱件。這些加熱件通常嵌入在關(guān)鍵的系統(tǒng)環(huán)境中的塑料部件內(nèi)。由金屬或陶瓷材料制成的加熱件一般通過帶有彈性件或夾緊件的機械緊固機構(gòu)來嵌入，或者通過將由金屬或陶瓷制成的加熱件粘結(jié)在為此目的而設(shè)于塑料材料中的下凹部分中來嵌入。
將陶瓷或金屬加熱件機械式緊固在塑料部件中的缺點是，會在加熱件上施加彈性力的彈性件或夾緊件會在例如由陶瓷制成的加熱件中引發(fā)應(yīng)力，這會導致其破裂，其結(jié)果是，例如集成在快速診斷裝置中的加熱件會變得無法使用。另外，當加熱件機械式地安裝在外殼內(nèi)時，由生產(chǎn)公差引起的最終縫隙意味著，如果在試驗片條上施加了過多的血液，那么血液會經(jīng)由這些縫隙而流入到裝置的內(nèi)部，并且損壞評估用電子器件。這對在進行了若干次試驗片條評估之后用來清洗裝置內(nèi)部的清潔劑來說也是如此，清潔劑用來除去例如已經(jīng)積聚在由金屬或陶瓷制成的加熱件上的干燥血漿。所使用的清潔劑通常具有很強的腐蝕性，以便溶解和除去已經(jīng)主要積聚在金屬或陶瓷加熱件的表面上的血漿。如果通常具有非常強溶解作用的清潔劑經(jīng)由在金屬或陶瓷加熱件的機械式安裝中產(chǎn)生的縫隙而進入到裝置的內(nèi)部，那么電子部件也會被清潔劑所損壞。
將陶瓷或金屬加熱件機械式地固定在快速診斷裝置中的方案還具有這樣的缺點，即裝配成本高，并且不能忽略裝配不準確的危險。如果在后續(xù)階段引入到塑料部件中的加熱件被不準確地安裝，則會導致溫度控制誤差，其具有會使從插入到快速診斷裝置中的試驗片條的評估中得出的測量結(jié)果通常是無法使用的后果。
作為機械式固定方案的替代，還可將由金屬或陶瓷制成的加熱件粘結(jié)到快速診斷裝置內(nèi)的半殼體的相應(yīng)凹部中。通過將金屬或陶瓷加熱件粘結(jié)到快速診斷裝置內(nèi)的凹部中，就可以在很大程度上避免在上述固定操作中所產(chǎn)生的縫隙，然而，混合于粘合劑中的溶劑會影響插入到裝置內(nèi)部的試驗片條。另外，下述情況也無法避免，即用于清洗加熱件以不時地除去干燥血漿的清潔劑會溶解掉用于將加熱件粘結(jié)到外殼內(nèi)部中的凹部中的粘合劑。另外，所有粘合劑在工作期間均會老化，尤其是在溫度波動較大的情況下，這意味著這種固定方案存在有與快速診斷裝置在其使用期間的可靠性有關(guān)的危險。
另外，在這類固定中，如果這一方案用于大規(guī)模生產(chǎn)中，例如用在快速診斷裝置的大規(guī)模生產(chǎn)中，裝配成本高也是一項缺點。另外，生產(chǎn)工藝不可能沒有裝配誤差，根據(jù)上文所述，這種誤差會顯著地降低所得評估結(jié)果的意義。
用于將部件如由金屬或陶瓷材料制成的加熱件固定在塑料注塑制件中的另一種方案是在塑料注塑制件的注塑中作為嵌件而進行直接注射。與這一生產(chǎn)方法有關(guān)的問題是，在注塑模具中產(chǎn)生的壓力對于易碎材料如陶瓷來說會帶來問題，這是因為易碎材料如陶瓷或玻璃不能隨機地受壓。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本發(fā)明的目的是在注塑生產(chǎn)工藝中加工包括易碎材料如玻璃或陶瓷在內(nèi)的不同材料。
根據(jù)本發(fā)明，該目的通過一種生產(chǎn)具有由不同于塑料材料的材料制成的嵌件的塑料注塑制件的方法來實現(xiàn)，該方法包括步驟(a)將嵌件引入并定位在注塑模具的型腔中，(b)在夾緊機構(gòu)上將注塑模具的夾緊力設(shè)定成由嵌件的材料預先決定的最大作用力，以及(c)使嵌件與注塑模具中的塑料注塑制件的塑料材料形成部分或完全的無縫式封裝。該目的還通過一種用于評估試驗片條的快速診斷裝置來實現(xiàn)，該裝置具有外殼主體，至少一部分外殼主體如上所述地生產(chǎn)出來，其中，作加熱件的嵌件無縫式地嵌入在由塑料材料制成的外殼主體內(nèi)的系統(tǒng)關(guān)鍵區(qū)域中。
根據(jù)本發(fā)明提出的方法的優(yōu)點主要在于，在多件式注塑的注塑工藝中的一次操作中可以對塑料材料進行加工，同時還可對易碎材料如陶瓷或玻璃進行加工，這是因為其中封裝入了帶有由易碎材料如陶瓷或玻璃制成的嵌件的塑料注塑制件的注塑模具設(shè)有彈簧促動的夾緊機構(gòu)。
因此，可以在注塑模具上將最大夾緊力設(shè)定為能夠施加在易碎部件上的最大作用力。這又實現(xiàn)了能夠嵌入不同易碎材料的可能性，這些材料可承受不同的作用力，并作為嵌件而嵌入在塑料部件中。因此，最大夾緊力在任何情況下均可單獨地適應(yīng)于用作嵌件的材料。
作為選擇，易碎部件還可涂覆有緩沖層。所用的緩沖層例如可以是漆，其施加在易碎部件的整個表面上，或者施加在注塑模具中的可能會與易碎材料如陶瓷或玻璃的嵌件相接觸的鋼部件的整個表面上，這種接觸可能會導致易碎材料破裂。所提出的這種形式為漆層的緩沖層也可以使得嵌入在塑料材料中的嵌件被該緩沖層完全包住的方式來施加。另一方面，緩沖層可以作為框架來施加，該框架設(shè)于將作為嵌件而嵌入在塑料材料中的易碎部件的周圍，使得注塑模具的鋼部件與易碎材料嵌件之間的接觸僅在一定的位置處得到緩沖。
例如，如果分析芯片尤其是生物芯片通過根據(jù)本發(fā)明提出的注塑方法的方式而作為塑料材料中的嵌件生產(chǎn)出來，那么它們被封裝在塑料框架中，因此在生物芯片的生產(chǎn)中，緩沖層僅局部地施加，同樣是易碎材料的玻璃的其它區(qū)域仍保持未處理。玻璃的未處理部分在后續(xù)階段中被適當?shù)姆磻?yīng)劑所覆蓋，這些反應(yīng)劑是在使用帶有玻璃支撐的嵌件時需要作為基料使用的。
根據(jù)本發(fā)明提出的用于生產(chǎn)集成于塑料部件中的易碎材料如陶瓷或玻璃的嵌件的生產(chǎn)方法的特征在于，其工藝具有非常高的可靠性。由于所述生產(chǎn)工藝依賴于模具即與注塑模具相關(guān)，因此就完全消除了裝配成本，并且不存在裝配不準確的危險。通過根據(jù)本發(fā)明提出的用于將由易碎材料制成的嵌件嵌入到待注塑的塑料注塑制件中的生產(chǎn)方法，就可以容易地實現(xiàn)將由金屬或陶瓷材料制成加熱件無縫式地嵌入到快速診斷裝置的塑料外殼的塑料殼體中。通過在一次操作中將陶瓷或金屬材料的加熱件無縫式地嵌入到待生產(chǎn)的塑料注塑制件中，就可以液密的和成型配合的方式來將嵌件嵌入到塑料材料中。


下面將參考附圖來詳細地介紹本發(fā)明，在圖中圖1顯示了快速診斷和測量裝置的透視圖，
圖2顯示了快速診斷裝置的暴露出來的外殼開口，圖3顯示了圖1所示的快速診斷和測量裝置的外殼主體的細節(jié)，其帶有由易碎材料如陶瓷制成的整體式加熱件，圖4顯示了帶有可變夾緊力的注塑模具的示意性圖示，圖5顯示了被塑料材料的框架所包圍的玻璃體，圖6顯示了其上表面設(shè)有用作緩沖層的漆層的陶瓷體，和圖7顯示了無縫式地嵌入在塑料材料中的由陶瓷材料制成的嵌件。
圖中各標號的含義如下1快速診斷裝置；2外殼主體；3覆蓋件；4插入口；5插入舌片；6前表面；7后表面；10外殼開口；11用于試驗片條的插入導軌；12外殼的下部殼體；13外殼的內(nèi)部；14插入舌片的頂面；15關(guān)鍵的系統(tǒng)區(qū)域；16嵌件；17無縫式嵌入部分；18試驗片條導向件；19電接點；20嵌件的長邊；21嵌件的橫邊；30注塑模具；31第一半模；32第二半模；33型腔；34接觸壓力機構(gòu)；34a壓頭；36注料道；40玻璃制成的嵌件；41暴露面；42塑料材料形成的邊界；43突起；50陶瓷制成的嵌件；51頂面；52底面；53緩沖層(漆)；60塑料材料。
具休實施方式圖1中的透視圖顯示了一種外殼主體為塑料注塑制件的快速診斷裝置。
圖1所示的快速診斷裝置1包括由塑料材料制成的外殼主體2。在外殼主體2的前表面6上設(shè)有覆蓋件3，其下邊緣處于插入口4的上方。插入口4包括插入舌片5，其用作將插入到外殼主體2內(nèi)的試驗片條的支撐面?？焖僭\斷裝置1的外殼主體2的后表面由標號7示出?？焖僭\斷裝置1用于評估將插入到外殼主體2內(nèi)并潤濕有人類或動物器官的血液的試驗片條。試驗片條具有化學物質(zhì)，其可與所施加的血液發(fā)生反應(yīng)，例如允許進行血糖測量。為了在試驗片條上進行測量，外殼主體2包括有加熱件、用于將插入到插入口4中的試驗片條的電接觸件，以及評估用電子器件和光學顯示屏。
圖2中的視圖顯示了快速診斷裝置1的外殼主體2的前表面6。在外殼主體2的前表面6中形成了外殼開口10，其具有如圖2所示的橢圓形的和圓形的外觀。外殼開口10的下側(cè)受到插入舌片5的限制。在插入舌片5的兩側(cè)均設(shè)有突起的插入導軌11，將引入到插入口4內(nèi)的試驗片條(圖2中未示出)在導軌11之間被推入到外殼主體2的內(nèi)部13中。待引入到插入口4內(nèi)的試驗片條一方面通過兩個插入導軌11、另一方面通過插入舌片5的頂面14而被引導。
圖3顯示了例如快速診斷裝置的外殼主體內(nèi)部的系統(tǒng)關(guān)鍵區(qū)域。
在外殼主體2內(nèi)的關(guān)鍵系統(tǒng)區(qū)域15中，嵌件16集成到塑料部件中，該塑料部件例如已經(jīng)被注塑成外殼的下部殼體。在快速診斷裝置1中，嵌入在塑料材料中的嵌件16是由易碎材料如陶瓷或金屬制成的加熱件。當推入試驗片條時，被設(shè)計成加熱件的嵌件16在外殼主體2內(nèi)產(chǎn)生了一定的溫度，在該溫度下，所插入的試驗片條上的反應(yīng)劑區(qū)域就處于可在快速診斷裝置中進行有意義的測量的溫度。
在圖3中，嵌件16與外殼主體2的下部殼體中的無縫式嵌入部分17集成在一起。試驗片條(圖3中未示出)覆蓋了設(shè)計成加熱件的嵌件16的頂面，并且可通過電接點19來形成接觸。嵌件16的長邊20平行于測量片條的測量邊而延伸，而嵌件16的短橫邊21垂直于插入到外殼主體2內(nèi)中的插入方向而延伸。
在插入到外殼主體2內(nèi)時覆蓋了嵌件16的試驗片條被設(shè)計成加熱件的陶瓷嵌件16所加熱，并處于得到有意義的測量結(jié)果所需的溫度下。這取決于設(shè)置在試驗片條中的反應(yīng)劑。
圖4是注塑模具的示意性圖示，在該模具的型腔中可以同時對塑料材料和易碎材料進行注塑。
圖4顯示了注塑模具30，其包括第一半模31和第二半模32。第一半模31可相對于第二半模32沿著雙向箭頭的方向移動，即可以打開和關(guān)閉。第一半模31和第二半模32限定了型腔33。當?shù)谝话肽?1和第二半模32處于關(guān)閉狀態(tài)時，它們通過夾緊機構(gòu)來關(guān)閉。由可調(diào)節(jié)的接觸壓力機構(gòu)34來設(shè)定的接觸壓力取決于制造嵌件16的易碎材料所能承受的作用力。
第一半模31和第二半模32通過鉸鏈相連。在第一半模31或第二半模32中可設(shè)置注料道36，塑料材料經(jīng)由該注料道36而流入到由半模31和32所形成的型腔33中。嵌件16由壓頭(press stamp)34a來抓取和定位。當半模31和32閉合在一起時，嵌件16被平整地壓在第一半模31上并固定住?？赏ㄟ^將嵌件16引入到型腔33中并之后將其封裝起來，從而生產(chǎn)出用于嵌入嵌件16的凹腔。
圖5顯示了由玻璃40制成的嵌件16。制成為玻璃體40的嵌件16在其周邊表面上被塑料框架42所包圍。塑料框架42在其長邊上具有突起43，因此玻璃體40的頂面和底面的一大部分仍保持為暴露面41。在其頂面將于后續(xù)階段中被覆蓋或涂覆適當反應(yīng)劑的生物芯片的生產(chǎn)中，在玻璃體40的周圍設(shè)置塑料框架42是很方便的，這些反應(yīng)劑是生物芯片的使用所需要的。通過設(shè)于玻璃體40周圍的塑料框架42，就可以避免在半模31，32的鋼部件與易碎玻璃體40之間形成接觸，這是因為第一半模31和第二半模32的鋼部件僅與設(shè)于玻璃體40周圍的塑料框架42之外形成接觸。
圖6顯示了陶瓷體50形式的嵌件16，在其頂面51的整個表面上施加了漆層形式的緩沖層53。在圖6中，陶瓷體50的底面52未經(jīng)處理。除了如圖6所示的整個表面均涂覆有用作緩沖層的漆層53之外，還可以只在陶瓷體50的頂面51和底面52上的一些區(qū)域涂覆形式為漆層的緩沖層。
圖7顯示了無縫式地嵌入在塑料材料60中的嵌件，其例如由陶瓷材料或金屬材料制成。圖7所示的嵌件16，50可作為加熱件而無縫式地嵌入在快速診斷裝置的外殼主體2(細節(jié)部分參閱圖3)中，并且設(shè)置在系統(tǒng)關(guān)鍵區(qū)域15內(nèi)。系統(tǒng)關(guān)鍵區(qū)域15應(yīng)理解成快速診斷裝置1中的可能存在有來自插入到快速診斷裝置1內(nèi)的試驗片條中的多余血液的區(qū)域，或者是可能存在有用于不時地清潔快速診斷裝置1的外殼內(nèi)部的腐蝕性清潔劑的區(qū)域。
通過根據(jù)本發(fā)明而設(shè)計成由塑料材料60制成的外殼主體2的一個整體部件的嵌件16，就可以通過根據(jù)本發(fā)明提出的方法來避免在嵌件16，50被粘結(jié)或機械式鎖定住時會產(chǎn)生的嵌件16，50與塑料材料60之間的縫隙。通過根據(jù)本發(fā)明提出的方法，就可以實現(xiàn)特定的優(yōu)點，即嵌件16，50的頂面形成了與塑料材料60的頂面平齊的均勻面，從而可在插入口4處將試驗片條容易地插入到快速診斷裝置1的外殼主體2的內(nèi)部中。
在根據(jù)本發(fā)明提出的用于生產(chǎn)塑料部件的生產(chǎn)方法中，由于可在一次操作中嵌入由易碎材料制成的嵌件，因此就可以提供一種簡單的依賴于模具的生產(chǎn)工藝，其特征尤其在于該工藝具有非常高的可靠性?？梢韵诂F(xiàn)有技術(shù)中已知的會在裝配工藝中產(chǎn)生的不準確裝配。在可能會被腐蝕性清潔劑污染和沉積有血漿的系統(tǒng)關(guān)鍵區(qū)域15內(nèi)，可以實現(xiàn)由陶瓷材料即易碎材料制成的嵌件到試驗片條插入?yún)^(qū)域中的無縫式嵌入，其特征在于，在塑料材料60中可以實現(xiàn)無縫式嵌入。通過根據(jù)本發(fā)明提出的方法能夠保證不會形成可允許液體滲漏的縫隙的這一事實，就可以有效地保護處于陶瓷嵌件16，50下方的電子部件不受這些媒介的污染。此時就不再需要如同現(xiàn)有技術(shù)那樣在后續(xù)階段中以較高的成本來將加熱件安裝到快速診斷裝置中。易碎材料如金屬或陶瓷的嵌件16，50的無縫式嵌入部分17還能夠有利地允許在外殼主體2的塑料材料60與由易碎材料制成的嵌件16，50之間實現(xiàn)液密的和成型配合的連接，嵌件16，50可沿著其長邊20及其橫邊21(參見圖3)而在用于引導將插入到外殼內(nèi)部中的試驗片條的兩條導軌之間無縫式地嵌入到塑料材料60中。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)具有由不同于塑料材料(60)的材料制成的嵌件(16，40，50)的塑料注塑制件(2)的方法，所述方法包括下述方法步驟(a)將所述嵌件(16，40，50)引入并定位在注塑模具(30，31，32)的型腔(33)中，(b)在夾緊機構(gòu)(34)上將所述注塑模具(30，31，32)的夾緊力設(shè)定成由所述嵌件(16，40，50)的材料預先決定的最大作用力，(c)使所述嵌件(16，40，50)與所述注塑模具(30，31，32)中的所述塑料注塑制件(2)的塑料材料(60)形成部分或完全的無縫式封裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過施加緩沖層(53)來對由易碎材料制成的所述嵌件(16，40，50)進行預處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述嵌件(16，40，50)的朝向所述注塑模具(30)的半模(31，32)之一的至少一個側(cè)面(51，52)上設(shè)有緩沖層(53)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述嵌件(16，40，50)在其整個表面上設(shè)有緩沖層(53)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述嵌件(16，40，50)僅在一些區(qū)域上設(shè)有緩沖層(53)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述緩沖層(53)以漆層的形式來施加。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述緩沖層(53)以薄膜的形式或漆的形式來施加。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述注塑模具(30，31，32)的型腔(33)中的所述嵌件(16，40，50)與塑料材料(60)的邊界(42)形成無縫式封裝。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述嵌件(16，40，50)的邊界(42)形成了用于將所述嵌件(16，40，50)嵌入到所述外殼主體(2)內(nèi)的凹腔的邊界。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述緩沖層(53)完全包圍了所述嵌件(16，40，50)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用由陶瓷材料制成的部件作為所述嵌件(16，40，50)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用由玻璃制成的部件作為所述嵌件(16，40，50)。
13.一種用于評估試驗片條的快速診斷裝置，其具有外殼主體(2)，至少一部分所述外殼主體根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一項生產(chǎn)出來，其特征在于，用作加熱件的嵌件(16)無縫式地嵌入在由塑料材料(60)制成的外殼主體(2)內(nèi)的系統(tǒng)關(guān)鍵區(qū)域(15)中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的快速診斷裝置，其特征在于，用作加熱件的嵌件(16)是所述外殼主體(2)的至少一部分的一個整體部件。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的快速診斷裝置，其特征在于，用作加熱件的嵌件(16)以成型配合的方式容納在所述外殼主體(2)的一部分中。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的快速診斷裝置，其特征在于，所述嵌件(16)由陶瓷或金屬材料制成。
17.一種根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一項所述而生產(chǎn)出來的分析芯片，其特征在于，將由玻璃制成的嵌件(40)注入到塑料(40)的邊界(42)中，并且所述嵌件(40)的未經(jīng)處理的其余暴露面(41)被反應(yīng)劑所覆蓋。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)具有由不同于塑料材料(60)的材料制成的嵌件(16，40，50)的塑料注塑制件(2)的方法，以及一種塑料部件。將嵌件(16，40，50)引入到注塑模具(30)的型腔(33)中。將夾緊機構(gòu)(34)上的注塑模具(30)的夾緊力設(shè)定成由嵌件(16，40，50)的材料預先決定的最大作用力。嵌件(16，40，50)被部分或完全地無縫式注入到注塑模具(30)內(nèi)的塑料注塑制件(2)的塑料材料(60)中。
文檔編號B29C45/14GK1628949SQ20041010499
公開日2005年6月22日 申請日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月17日
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