專利名稱：用于流體樣品分析器的匣盒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于分析含流體樣品的設(shè)備的匣盒，特別是一種具有包 括電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的傳感器進(jìn)行所述分析的匣盒。
背景技術(shù)：
本發(fā)明適用于轉(zhuǎn)換器調(diào)整所施加電信號的設(shè)備，特別是具有在其共振 頻率或接近共振頻率下振動的壓電轉(zhuǎn)換器的設(shè)備，例如石英晶體微量天平 系統(tǒng)。
轉(zhuǎn)換器通常具有固定有接收基團(tuán)的活性表面。該基團(tuán)有對被檢測或分 析物質(zhì)的親和性或反應(yīng)性。被分析物質(zhì)通常存在于與晶體的活性表面接觸 的流體樣品中。
表面上的接收基團(tuán)與被測物之間的物理、化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng)使得依 附在該表面上的物質(zhì)(以及活性表面的其它物理性能)發(fā)生改變，將影響 晶體的振動性能，特別是共振頻率。對這些影響的分析可用來獲得有關(guān)物 質(zhì)的質(zhì)和/或量的數(shù)據(jù)。
在某些類型的公知設(shè)備中，石英晶體傳感器形成連接在遞送/排出系統(tǒng)
上的流動室(flow cell)的一部分，以便將要被分析的樣品輸送通過流動 室，使樣品與晶體接觸。設(shè)備包括連接在晶體上并可以操作以便振動晶體 并檢測和/或測量晶體振動性能變化的驅(qū)動測量回路。
特別是在生物傳感器領(lǐng)域，如果要分析液體樣品中的多種不同物質(zhì)， 或晶體上的接收基團(tuán)不能使用一次以上，那么就需要頻繁地更換轉(zhuǎn)換器。在這方面，公知的是在可以容易插入并從設(shè)備上取出的單個匣盒內(nèi)提 供晶體和流動室，提供電回路和樣品遞送/排出系統(tǒng)。迫切需要一種一次性、 容易且可靠地安裝于測量設(shè)備上的便于制造的流動室。
US6196059公開了一種由注射塑模部件形成的匣盒，具有粘接有晶體的 環(huán)形凸肋。凸肋將晶體與相對表面隔開，以限定流動室，并且注射塑模部 件還包括用于位于與晶體隔開的位置上的觸點的凹口 。觸點通過電線連接 在晶體上，并且在晶體和適當(dāng)驅(qū)動/測量回路之間提供連接裝置。
這種匣盒構(gòu)造相對復(fù)雜，因此成本比較高，特別因為匣盒作為一次性 使用容室。另外，晶體和下表面之間的最小距離以及流動室的容量通過在 流動室的高度上提供下部極限的凸肋限制。這可以阻止流動室實現(xiàn)快速固 定時間，并且相應(yīng)地限制設(shè)備響應(yīng)的速度。另外，匣盒在轉(zhuǎn)換器的端子和 儀器之間需要手動電連接操作，這在操作中是不方便的。
在生物化學(xué)交互作用的分析中，待測流體的可得體積是很小的，所以 流動室的體積應(yīng)該很小。同樣公知的是分析物接收器交互作用的動力性能 測量會受到分析物擴(kuò)散到轉(zhuǎn)換器表面的限制，為了減小這種傳送限制，并 且最好克服它，流動室在垂直于轉(zhuǎn)換器表面的尺寸應(yīng)該最小。
例如石英晶體振蕩器的電化學(xué)壓電轉(zhuǎn)換器以沒有殘留應(yīng)力的方式安裝 以及形成可靠的液密密封是這種流動室的重要設(shè)計目的。W02128372和 W00247246披露了一種用于制造密封機(jī)構(gòu)的相對復(fù)雜的多部件設(shè)計，并且另 外如同上述US6196059，造成難以獲得低容積流動室的情況
發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明，提供了一種用于分析含流體樣品的設(shè)備的匣盒，包括 至少含有兩個部件的殼體； 一個接收樣本的容室，該容室包括其中一個部 件上的一個表面； 一個包括電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的傳感器，該傳感器與該表面相 隔離；和將傳感器粘附在其中一個殼體的部件上的粘合劑薄膜；其中該膜 只是附在其中一個殼體的部件上。
申請?zhí)枮镻CT/GB2006/001162的PCT專利申請，披露了一種匣盒，其 流動室包括一個具有兩個部件的殼體，和一個通過粘合劑薄膜附著于殼體 的一個部件上的傳感器，例如壓電元件。應(yīng)注意，作為本申請的優(yōu)先權(quán)曰 期，該P(yáng)CT申請尚未公開。
在傳感器和相應(yīng)殼體部件之間將薄膜和粘合劑組合的使用使得流動室 由相對簡單的部件組成，并且因此相對便宜。粘合劑薄膜通過將兩個殼體 部件結(jié)合在一起的方式組成部件，使得施加于兩個殼體部件的相對剪切力 能通過薄膜轉(zhuǎn)移到傳感器。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)匣盒插入對接機(jī)構(gòu)時能產(chǎn)生這種 剪切力，這是在對接機(jī)構(gòu)和匣盒裝配中天然耐受的結(jié)果。當(dāng)匣盒被裝配時， 在兩個部件的裝配過程中底座與頂板之間因?qū)?zhǔn)公差將產(chǎn)生傾斜改變。相 似地，在對接機(jī)構(gòu)部件的頂部和匣盒的底部之間會有少量的軸線不重合。
在殼體相對位置上的輕微差異可能導(dǎo)致一個匣盒的傳感器與另外一個 匣盒的傳感器具有不同的特性。而且，隨著時間的推移，薄膜上的粘合劑 松弛，可能引起傳感器在性質(zhì)，(特別是空載諧振頻率上)產(chǎn)生剩余的推進(jìn) 力(residual driftX
然而在本發(fā)明中，兩個殼體部件不通過附著有傳感器的粘合劑薄膜連 接在一起，這樣任何施加在兩個部件上的剪切力不會通過粘合劑薄膜傳遞至傳感器。
優(yōu)選地，限定該容室的一部分的表面位于殼體的部件上，該傳感器被 附在該殼體的部件上，該表面與該傳感器被該粘合劑薄膜隔離。
優(yōu)選地，另一個殼體的部件包括一個凹口，所述的容室位于該凹口中。 優(yōu)選地，該凹口環(huán)繞該容室。
因此，所述的另一個殼體也環(huán)繞該凹口，當(dāng)匣盒被插入對接機(jī)構(gòu)時能 降低或消除彎曲應(yīng)力。
該凹口和表面可以便利地形成一個腔，粘合劑薄膜完全位于該腔內(nèi)。
優(yōu)選地，該殼體的部件被相互以一種方式接合在一起，另一個殼體部 件提供一個或多個表面，該表面支持限定部分容室的殼體部件，并沿著所 述腔的兩個對立面的軸線延伸，這樣該殼體部件限定了部分容室從而形成 一個完全被支撐的梁
當(dāng)兩個部件以這種方式連接， 一個或多個接觸表面通過整個接觸區(qū)域 連接在一起，如果剛性連接，該一個或多個表面不能在任何點上相分離。 垂直施加在表面上的彎曲力的出現(xiàn)時，這樣會降低限定容室一部分的殼體 部件在無支承區(qū)域上的彎曲應(yīng)變，也降低了轉(zhuǎn)換器上的彎曲力。通過這樣 的途徑，當(dāng)匣盒被插入對接機(jī)構(gòu)時晶體上的壓力變小。
更為優(yōu)選地，所述另外一個殼體部件上的一個或多個表面、支承該限 定容室一部分的殼體部件的一個或多個表面，也沿著同一軸從該腔的兩個 對立面往相反的方向延伸，以進(jìn)一步降低附著有傳感器的殼體部件垂直于 支承表面的彎曲度，而且凹口是矩形的。
優(yōu)選地，該殼體的部件以一種互相定位的方式接合在一起，從而防止所述部件沿第一軸呈剪切移動。
優(yōu)選地，所述的結(jié)合還可以防止所述部件沿與第一軸垂直的第二軸程 剪切移動。
最后，所述的殼體的部件相互以鎖扣的形式連接。
另外或可選擇地，其中一個殼體的部件附在另一個殼體的部件上。 優(yōu)選地，所述殼體的部件述殼體的部件在沒有該膜的區(qū)域被連接在一
起o
優(yōu)選地，所述殼體的部件通過粘接劑連接在一起。 粘接劑為剛性的粘接劑。
當(dāng)匣盒被插入對接機(jī)構(gòu)時，這樣可進(jìn)一步減少匣盒彎曲的任何傾向。 優(yōu)選地，粘附有傳感器的殼體部件為剛性部件，并且該部件的楊氏彈
性模數(shù)不低于94Gpa。
每個殼體部件包括一個板。
這樣將使匣盒的結(jié)構(gòu)相對簡單、緊湊、并且易于操縱。
優(yōu)選地，具有限定容室一部分的表面的殼體部件，包括一個板并作為
一個插入到另一個殼體部件上凹口的插入部件，所述的插入部件比另外一
個殼體部件更具有剛性。
這樣更加減少了上述討論的匣盒彎曲的可能性。
優(yōu)選地，該容室是一個流動室，包括作為插入部件通孔的一個流體出 口和流體入口。
因為插入部件可以由剛性材料制成，該通孔能在相對于該室的精確位置上鉆孔形成，該位置在匣盒使用過程中和使用后都不會變化。 該插入部件最好為十字形狀。
這樣的形狀使得流體入口/出口沿著定點附著于所述的另一個殼體部 件上，在一個相對小的區(qū)域內(nèi)調(diào)整。因此，匣盒可以具有一個相對小的插 入部件。如果插入部件由這樣一種材料制成，該材料不能象另一殼體部件 一樣容易形成所希望的形狀(由于它的剛性或脆性)，上述結(jié)構(gòu)使得匣盒構(gòu) 造尤為便利。
優(yōu)選地，傳感器包括一個壓電元件。該壓電元件可以是一個橫向剪切
模式的共振器，例如AT石英晶體。該石英晶體可以包括一個或多個由電極 模式限定的感應(yīng)區(qū)。該感應(yīng)區(qū)可以通過單一的粘合劑薄膜單獨與流動室連 接，該粘合劑薄膜具有多剪切區(qū)域，每個剪切區(qū)域限制一個各自的流動室 來提供樣品到晶體的各自感應(yīng)區(qū)域，而且每個流動室具有相連的入口和出 口。另一殼體部件可以被提供多個凹口來定位附著有一個或更多感應(yīng)器和 室的殼體部件。
匣盒可以包括一個或多個排水管道，例如在一個殼體部件上的溝或槽， 用來容納從容室中漏出的液體。


圖1是申請?zhí)枮镻CT/GB2006/001162的PCT專利申請描述的匣盒(與 本發(fā)明不一致)的分解透視圖2是匣盒的截面?zhèn)纫晥D；以及 圖3是沿著圖2的線Xn-XE的剖面圖； 圖4是相對應(yīng)于圖2，本發(fā)明的截面?zhèn)纫晥D；圖5是相對應(yīng)于圖1，本發(fā)明第二個具體實施例的分解透視圖； 圖6是本發(fā)明第三個具體實施例的分解透視圖，該視圖的角度可以顯 示匣盒的上表面；
圖7是第三個具體實施例的從一個顯示匣盒下側(cè)的角度的分解透視圖8是圖6和圖7所示匣盒的截面圖； 圖9是圖8截面?zhèn)纫晥D的局部放大圖10是與圖8和圖9相同位置上匣盒改進(jìn)形式的截面?zhèn)纫晥D11是對應(yīng)于圖10，匣盒的第二種改進(jìn)形式的視圖14是對應(yīng)于圖7,本發(fā)明匣盒的第四個具體實施例的分解透視圖。
詳細(xì)描述
附圖所示的匣盒是用于石英晶體微量天平設(shè)備的一部分，該設(shè)備包括
對接站(docking station),用于將匣盒內(nèi)的兩個流動室的每個流動室連接 到流體遞送/排出系統(tǒng)，并將石英晶體板92形式的轉(zhuǎn)換器連接到電回路上， 以便振動石英，并且測量石英的振動性能。這種設(shè)備在本申請人的一同未 審查的UK專利申請0506711.1中被描述。
因為第一個具體實施例在很多方面與PCT/GB2006/001162所示的匣 盒相似，后者將首先被描述。
如圖1所示，石英晶體板92形成附圖所示的匣盒的一部分。板在一 個表面上涂覆金，限定一對驅(qū)動電極96和98的圖案，每個電極與兩個分 開的流動室的各自一個對準(zhǔn)。板的下側(cè)也涂覆金，以便形成公共接地電極。 傳導(dǎo)跡線(未示出)圍繞板的邊緣從此電極延伸到板的頂表面，以便提供 使結(jié)合板頂表面的結(jié)尾銷(coda pin)連接到接地電極上的觸點。轉(zhuǎn)換器92粘接在粘合劑薄膜100的頂表面上，其下側(cè)粘接在板102上，其上表面限定用于轉(zhuǎn)換器92的支承表面。
薄膜100具有85微米總厚度的三層結(jié)構(gòu)，并且包括夾在各自大約36.5微米厚的兩個粘合劑層之間的12微米厚的聚酯薄膜載體層。用于薄膜的適當(dāng)材料的實例是以商標(biāo)FASTOUCH出售的雙面粘合劑帶。薄膜100具有兩個大致菱形的開口 104和106。
每個開口 104和106與各自電極98和96對準(zhǔn)，因此與石英晶體的活性表面對準(zhǔn)。薄膜100將轉(zhuǎn)換器92和板102的上表面隔開，使得石英晶體的兩個活性表面的每個表面和板102的上表面之間具有小間隙。每個間隙通過兩個開口 104和106的各自一個開口的邊緣限界。每個間隙構(gòu)成各自的流動室，流動室與板102的各自成對的入口/出口通道109-112相連通。每個通道通向凹形連接器，例如大致圓柱形并具有漸縮端部的連接器114和116，每個連接器配置成接收該設(shè)備的流體遞送/排出系統(tǒng)的卡套(ferrule)?？蛇x擇的，該卡套也可以預(yù)先裝配在匣盒的通孔內(nèi)，并安裝在遞送/排出系統(tǒng)提供的凹口連接器里。進(jìn)一步可選地，卡套可以與部件102一起鑄造，使用相同的材料或更加有彈性的材料以提供良好的密封性能。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在多次對接過程中，匣盒上卡套的包含(inclusion)可以減少遞送/排出系統(tǒng)的流體連接器的磨損。
如圖1所示，用于每個流動室的入口和出口位于后者的相對斷部區(qū)域處。因此，引入流動室入口的樣品將沿著流動室的長度流到出口，在此期間，樣品將與晶體的活性表面相互作用，并且這種相互作用的影響將被測
量o如圖1所示，流動室朝著板102的一端定位，朝著板的另一端設(shè)置設(shè)置有與薄膜100相同材料的貼片118。該貼片的目的是幫助頂板120粘接到底板102上。頂板120包括一個在組裝匣盒內(nèi)容納傳感器92的凹口 122,使得傳感器不與板120接觸。但薄膜100不延伸超過凹口 122的邊界，以便將兩個板102和120在其前端處粘接在一起。
除了將轉(zhuǎn)換器92固定就位并限定每個流動室外，薄膜100通過粘合劑層提供適當(dāng)?shù)拿芊?，以便防止流體從流動室中逃逸。
上板120包括通孔124、 125和126，在使用中對接機(jī)構(gòu)的相應(yīng)結(jié)尾銷通過通孔延伸，以便分別與電極96和98以及轉(zhuǎn)換器92的接地觸點接觸。上板上的缺口 H用來在對接機(jī)構(gòu)中提供匣盒的初始位置。
兩個板102和120還包括大直徑通孔127-130，板120內(nèi)的通孔127與板102內(nèi)的通孔130對準(zhǔn)，通孔128與通孔129對準(zhǔn)，使得在匣盒殼體(通過板102和120限定)內(nèi)具有兩個大通孔貫穿通道。這些通道在使用時接收對接機(jī)構(gòu)的橫向定位銷(未示出)，有助于匣盒的正確定位。當(dāng)匣盒與對接機(jī)構(gòu)嚙合時，這些定位銷也形成了包圍轉(zhuǎn)換器和連接銷的法拉第筒的一部分。
在匣盒插入對接機(jī)構(gòu)之后，對接機(jī)構(gòu)上的流體遞送/排出系統(tǒng)(manifold)上的卡套被壓入凹形流體連接器114、 116，匣盒底板內(nèi)的第二流動室105 (未示出)上相應(yīng)的連接器也以足夠的力量使卡套變形并且由此形成流體密封。
接著每個結(jié)尾銷延伸到匣盒上板120的各自通孔124、 125和126內(nèi)，以接合驅(qū)動電極，或者根據(jù)情況，接合轉(zhuǎn)換器上的接地觸點。板102和120為對生物材料惰性的工程塑料材料。本領(lǐng)域公知的例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的丙烯酸類聚合物是適當(dāng)?shù)摹?br> 任選的是，聚合物可以涂覆抗生物材料污染的材料。
傳感器的實施例(圖l-3)具有包括石英的雙重通道檢測板92，該板在任意一側(cè)上具有活性金層。傳感器的生物化學(xué)活性側(cè)被涂覆連續(xù)的金涂層，并且接地。電驅(qū)動側(cè)具有其中的活性區(qū)域是圓形的圖案，其中連續(xù)的矩形區(qū)域99和101延伸到石英板的邊緣。這些矩形區(qū)域在活性電極和對接機(jī)構(gòu)中的結(jié)尾銷之間提供四個電觸點。電活性側(cè)(即承載圓形電極的該側(cè))還設(shè)置防護(hù)接地電極97，該電極圍繞每個驅(qū)動圓形區(qū)域形成各自環(huán)形，并且用來緩沖兩個或多個共振器之間的任何點串?dāng)_。
在使用中，施加在圓形電極上(經(jīng)由矩形電極)的電驅(qū)動造成石英板共振。在電驅(qū)動電極和接地惦記相對時出現(xiàn)共振。傳統(tǒng)上，這造成在驅(qū)動電極的圓形區(qū)域下形成轉(zhuǎn)移簡切機(jī)械模式。
根據(jù)本發(fā)明的第一個具體實施例在兩個方面不同于圖1-3所示的匣盒，在其他方面與之相同。因此，在圖4中采用了圖l-3的附圖標(biāo)記。第一區(qū)別特征涉及薄膜100的尺寸。和圖1-3中匣盒的例子一樣，薄膜的外圍呈矩形，矩形的更長的一邊從一側(cè)到另一側(cè)延伸穿過匣盒，同時更短的一邊前后延伸。
薄膜外圍的長度和寬度相應(yīng)地比凹口 122的長度和寬度要短。圖4所示，薄膜100的前邊緣和后邊緣位于凹口 122之內(nèi)，并且與凹口 122的前邊緣和后邊緣(分別為El和E2)隔開。類似地，矩形薄膜100的短邊也位于凹口 122內(nèi)，并且在匣盒的任意一側(cè)與凹口的相應(yīng)邊緣隔開。薄膜IOO的四條邊與凹口 122的相應(yīng)邊平行，薄膜100被完全包含并且被凹口 122 的周邊包圍。
因此，薄膜100不在參與使上板和下板(120和102)接合在一起。 作為代替，那些板通過貼片118和兩個另外的粘合劑貼片Al、 A2連接在 一起，兩個粘合劑貼片與薄膜100隔開。貼片A2是一個可選的特征，在相 對于凹口 122與Al相反的一側(cè)貫穿匣盒的寬度延伸。A2的導(dǎo)邊與凹口 122 的后緣平行。
對于補(bǔ)片118， Al和A2，作為一個可以選擇的方案， 一種硬性黏合 劑可以被用來連接匣合的上下部件。這樣的黏合劑可以圍繞在凹口 122的 四周，并覆蓋所有上下板120， 102連接的表面。這就進(jìn)一步提高了匣合的 剛性能力，同時，當(dāng)匣合被插入到設(shè)備上的對接站時，可以減少對匣合的 彎曲或折疊。這種硬性黏合劑可以是，例如是固化(連接反應(yīng))丙烯酸樹 脂，例如可見光固化樹脂。這種樹脂可以通過計算機(jī)控制的膠水涂抹儀器 準(zhǔn)確的涂抹在很小的結(jié)構(gòu)上。然后，這樣的匣合可以通過拾起一放置設(shè)備 被組裝，這種黏合劑被固化在原來的位置。當(dāng)然，這些部件也可以通過激 光焊接設(shè)備焊結(jié)。
第一個實施方式中的匣合與圖l一3所示的匣合的第二個不同之處是凹 口 122的形狀。如圖4所示，凹口 122包括兩個對應(yīng)的溝Gl和G2，他們相 互平行并橫向貫穿整個板120，每個溝在板122的側(cè)面上形成兩個對應(yīng)的出 Pl。
任何原因，如果用膜100來密封流動容室的時候，都可能導(dǎo)致一些流體 泄漏到凹口 122中去，溝Gl和G2可以為這些泄漏的流體提供一個出口，這樣一方面，當(dāng)結(jié)尾銷(Coda Pins)被插入的時候，可以避免這些流體從 凹口中通過孔124， 125， 126轉(zhuǎn)移出去，另一方面可以避免流體從流動容 室泄漏出去到達(dá)設(shè)備上的對接站上的電路并對其造成損壞。
圖5所示的實施例子與圖4所示的方案在很多方面又有區(qū)別，那些在前 面圖上出現(xiàn)的相同部件的附圖標(biāo)記在本圖中被保留。在這個方案中，板102 和120被薄膜補(bǔ)片118所連接在一起。另外在圖4所示的相應(yīng)位置也包括 一些補(bǔ)片Al和A2。另外的一個不同點就是，在上板120上沒有兩個對應(yīng)的 排液溝，而在匣盒的下板102上有兩個對應(yīng)的排液溝G3和G4。這些排液溝 可以橫向貫穿整個板120，并且從凹口的下方通過，這樣可以接受任何從流 體容室泄漏出的流液體。這些流體可以通過排液溝G3和G4在板兩側(cè)形成 的口被排出。
參考圖6和7，第三個實施例子中的匣合包括一個殼體，從外形上開該 殼體和第一和第二實施例子中殼體相近似。在該實施例子中，該殼體由第 一部件200的一部分和第二部件202的一部分組成，第二部件為十字形的 插入部件。第二部件202的形狀與第一部件200上的凹口 204的形狀相對 應(yīng)設(shè)置。
殼體的部件200可以是一些注塑模具材料組成，也可以由一些合適的材 料組成，例如一些聚丙稀或丙烯酸材料。當(dāng)把殼體插入到對接站的時候， 這就提供了額外的減輕壓力的方式；當(dāng)這種插入部件為剛性，在下面描述 組裝的過程中，這種結(jié)構(gòu)特別有用。
殼體部件200有一個固體的部分206，該部分可以被操作者的手捏住來 插入或者移動匣合，該部分206 —般位于匣合的后半部分，例如當(dāng)匣合被查入到對接站后，該部分仍然從對接站突出來。該部分206包括一個幫助 使用者容易捏住匣合的凹陷部分208。
部件200包括兩個相對比較大的，沿著部件200的縱軸線排列，同時位 于匣合上的凹陷部208和前端部214之間的圓形通孔210和212。 一些比較 小的通孔216， 218， 220位于兩個通孔210和212之間并 橫向排列。
每一個通孔210和212的開口開在部件200的下部，同時位于縱向排列的 一對隔離的指狀物221—224之間。指狀物221和222與指狀物223和224 相互隔離，這樣，十字形的凹口 204被這些指狀物所形成。
在部件200的下部，凹口 204中，位于兩對指狀物之間的部位還包括一 個橫穿部件200的凹口 226。通孔216， 218和220的開口開在凹口 226上， 在凹口 226的端部包括叉狀結(jié)構(gòu)形成對應(yīng)的腳228和230。通孔210位于一 對側(cè)邊缺口H之間，該缺口可以協(xié)助匣合位于對接站上。
插入部件限定殼體202的一部分，該插入部件由更多的剛性材料構(gòu)成。 一些合適的材料，例如玻璃，硅，更強(qiáng)度的塑料，例如PEEK, ABS等等和其 它可以被精密切割或機(jī)械加工的材料。優(yōu)選的，這些材料具有和石英(例 如玻璃)相同的熱膨脹系數(shù)，這樣當(dāng)傳感器處于一定溫度變化中的時候， 插入部件不會實質(zhì)性的對安裝在上的石英晶體共振器產(chǎn)生壓力或擠壓。
該插入部件202為匣合的一個部件，部件202的上表面作為帶有兩個流 體容室的傳感器的底層，如圖6所示。
由兩個相對較大的通孔232和234分別位于插入部件202的兩端，在組 裝成匣合中，這兩個通孔232和234與通孔212和210相對應(yīng)。在通孔232和234之間的部位包括4個貫穿插入部件202的通道235 — 238，他們用來 接受對接站上流體供應(yīng)系統(tǒng)的卡套。從圖6， 7可以看出，這些通道的外側(cè) 直徑被擴(kuò)大了，例如在更低的一端，另一端的直徑被縮小一些。由于膜202 的剛性作用，通孔232和234與通道235—238可以預(yù)先準(zhǔn)確的在部件202 上形成，這樣，當(dāng)插入部件202被正確的定位于對接站上的時候，這些通 孔和通道可以相對于對接站上的其它元件處于正確的位置。
如上所所示，傳感器包括一個以石英晶體板形成的轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器位 于凹口 204中。板在一個表面上涂覆金，限定一對驅(qū)動電極242和244的 圖案，每個電極于兩個分開的流動容室的各自一個對準(zhǔn)。板的下側(cè)也涂覆 金，形成一個公共接地電極。傳導(dǎo)跡線(未示出)圍繞板的邊緣從此電極 延伸到板的上表面，以便提供使得結(jié)合板的上表面的結(jié)尾銷連接到接地電 極上的觸點。
板240被粘附在粘合劑薄膜246的上表面，如圖6所示，其下表面被粘 附在插入部件202的上表面。插入部件202的上表面作為轉(zhuǎn)化器的支撐面。 膜246是具有85微米總厚度的三層結(jié)構(gòu)，并且包括夾在各自大約36. 5 微米厚的兩個粘合層之間的12微米厚的聚酯薄膜載體層。用于薄膜的適當(dāng) 材料可以是例如商標(biāo)FASTOUCH出售的雙面粘合劑帶。薄膜246具有兩個大 致菱形的開口 248和250。
每個開口 248和250于各自的電極242和244對準(zhǔn)，并且因此與石英晶 體的活性表面對齊。薄膜246將板240與插入部件202的上表面隔開，這 樣使石英晶體的兩個活性表面和板202的上表面之間形成小間隙，每個間 隙被其中一個通孔248和250的邊緣限定。每一個間隙構(gòu)成與板202上各自成對的入口/出口通道235—238連通的各自流動容室。 用于每個流動容室的入口和出口位于后者的相對端部區(qū)域處。因此，引入 流動容室入口的樣品將沿著流動容室的長度流到出口，再此期間，樣品將 和石英晶體的活性表面相互作用，并且測量相互作用的影響。
板240和薄膜246橫著位于插入部件的寬的部位上，但是止于插入部件 的短的一邊，這樣在組裝成的匣合中，薄膜和板位于腳228和230之間的 凹口中。這樣，在組裝成的匣合中，薄膜和板就不會和上部件200直接接
插入部件202可以有很多方式被裝配到部件200上，例如通過綁定，膠 合，壓合或使用在指狀結(jié)構(gòu)221和224上的檔筋條R。
另外或者可選的， 一個或兩個殼體的部可以具有插銷的形式，當(dāng)后者被 推入另一個部件中的時候，這種插銷部件自動帶有插入結(jié)構(gòu)。在任何實施 方式中，當(dāng)裝配到另外的殼體部件上的時候，插入件202與腳230和228 靠近，位于凹口 204的下側(cè)和凹口 226的任意一邊，這樣在任何腳230和 228的一邊上限定了匣合的側(cè)開口。插入部件以這樣的方式接合到上部件 200上，可以被剛性的固定在一個位置上，膜之外的表面區(qū)域237完全被殼 體部件200所支撐。
正如板240被固定在一個位置上從而限定每個流動容室一樣，膜246通 過粘合帶提供一個合適的密封來防止流體從流動容室流出。通過這樣的方 式提供一個液密封的流動容室和當(dāng)液體泄漏出來并被安全地排出的方式一 樣有效。本發(fā)明尤其適合這樣的需要。當(dāng)在一定壓力下，為了讓存在流動 容室中的液體不會因為一個或其它因素影響而分層，這就需要膜與板之間的粘接和膜與殼體之間的粘接必足夠須牢固。可以在流動容室的邊緣和板 的邊緣提供更寬的粘附膜，或者是通過選擇具有高粘附性的粘接試劑來滿 足上述要求。在實踐中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)選擇比較窄或者低粘附性的粘接試劑的時 候，流動容室中的液體可以導(dǎo)致粘附帶產(chǎn)生缺口，如果該缺口被進(jìn)一步的 打開，從而導(dǎo)致液體從打開的缺口中泄漏出去。當(dāng)壓力存在下液體被抽吸 到流動容室中去的時候，這樣會更容易導(dǎo)致粘附帶開口。這樣的泄漏不僅 可以損壞設(shè)備，甚至導(dǎo)致低的引導(dǎo)速度而不被接受。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，用FAST0UCH粘接帶，最小寬度在大約2毫米的膜可以足夠 防止低水平的泄漏。使用具有高粘接能力的帶也可以減少最小寬度膜的使 用，或者減少最低水平的泄漏。沒有其它任何原理束縛下，正如帶的粘附 能力一樣，認(rèn)為帶中的化學(xué)成分也一樣對防止泄漏同樣重要。所以一些具 有高粘附能力的帶并不一定適合。
然而，任何泄漏到凹口 226中的流體都可以通過位于腳228和230的任 何一個開口被排出。在使用時，相應(yīng)的對接機(jī)器上的結(jié)尾銷(coda pins) 延伸出來并穿過通孔216， 218和220從而連接板240上的電極242和244 以及接地電極240。在上板上的缺口 H可以用來限制匣合在對接機(jī)器上的初 始位置。
這些更大直徑的通孔210， 212， 232和234在匣合(由收容部件200插 入部件202組成)上限定兩個更大的通孔通道。在使用中，這些通道用來 接受對接機(jī)器上的位置銷(Location pins)(未展示)，從而輔助匣合位于 對接機(jī)器上的正確的位置上。這些銷也可以作為法拉里盒子(Faraday coge) 的一部分，他們環(huán)繞轉(zhuǎn)換器和連接銷(Connection pins)。當(dāng)匣合被插入到對接機(jī)器上后，以足夠的力將流體通道上的卡套壓入通
道235—238中去，造成卡套變形，并且由此形成流體密封件。 接著每個結(jié)尾銷延伸到匣合上板200的各個通孔內(nèi)，以便接合驅(qū)動電極， 或者根據(jù)情況，接合轉(zhuǎn)換器240上的接地電極。
因為傳感器和流體通道的正確位置純粹通過位置銷和插入部件之間的 位置而決定的，所以在上板200上的通孔可以設(shè)置大直徑的孔，這樣可以 加快和對接機(jī)器上相應(yīng)位置對齊。
圖10和11所示的匣合在很多方面和圖6和7所示的匣合不同， 一些在 圖6和7中相應(yīng)的部件的編號也在圖10和11中引用。這樣，第一，殼體 和上部件編號為200，同時，插入部件202指的是十字形的插入部件。圖 10所示的結(jié)構(gòu)與圖6和7比較有三個方面的特點。
第一，在凹口 226中的腳228和230是插入部件202的一個整體結(jié)構(gòu)， 并且該腳被粘附在殼體部件200上，在腳226和230的每一個邊限制了一 個邊開口。另外，薄膜246只有一個開口，因此只是限定了一個圓形的和 菱形的流動容室。因此，石英晶體板240只帶有一個驅(qū)動電極，同時通孔 的數(shù)量和結(jié)尾銷的數(shù)量也相應(yīng)的減少(例如，只有兩個通孔對應(yīng)結(jié)尾銷， 僅有一對入口 /出口通孔連接流體)。
圖11所示的傳感器與圖6所是的傳感器也不相同；因為插入部件202帶 有一個凹口 260 (例如圓形的或菱形)，它的外圍和膜246對應(yīng)，這樣被晶 體240和插入部件202限定的流體容室的面部被凹口 260的墻和膜246隔 開。凹口 260增加了流體容室的容量，同時可以讓更多的東西被容納在凹 口中。另外，使用這樣的凹口可以使用更薄的粘接帶來粘附晶體240到插入部件202上。
圖12和13顯示一些改進(jìn)的插入部件260，從而可以減少或消除任何位于流 通室中樣品產(chǎn)生駐波的可能(又叫縱模(Logitudinalmodes))，這種波是 由于凹口的表面260和板240之間的影響而產(chǎn)生的。
在圖12中，相對應(yīng)板240的凹口 260的面部帶有一些酒窩裝結(jié)構(gòu)，然而 在圖13中，凹口 260的高度從一端逐漸升高到另一端從而限定一個錐形或 逐漸變細(xì)的流樣容室。這種斜的夾角形式的凹口容易被清洗。在實際使用 中，這種夾角的度數(shù)可以根據(jù)使用的頻率和流體容室的尺寸進(jìn)行任意的調(diào) 節(jié)。
如圖14所示的匣合在很多方面和實施例子三中的匣合一樣，這些在圖6和 7中所使用的編號相應(yīng)的增加100來顯示這些特征部件。在這個具體的實施 例子中，插入部件302是呈矩形，指裝結(jié)構(gòu)321 — 324之間的間距和幾何形 狀可以讓插入部件302被殼體部件300所接受收。
權(quán)利要求
1.一種用于流體樣品分析器的匣盒，匣盒包括至少含有兩個部件的殼體；一個接收樣本的容室，該容室包括其中一個部件上的一個表面；一個包括電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的傳感器，該傳感器與該表面相隔離；和將傳感器粘附在其中一個殼體的部件上的粘合劑薄膜；其中該膜只是附在其中一個殼體的部件上。
2. 如權(quán)利要求l所述的匣盒，其中，限定該容室的一部分的表面位于一個殼體的部件上，該傳感器被附在該殼體的部件上，該表面與該傳感器被該粘合劑薄膜隔離。
3. 如權(quán)利要求2所述的匣盒，其中，另一個殼體的部件包括一個凹口，所述的容室位于該凹口中。
4. 如權(quán)利要求3所述的匣盒，其中，該凹口環(huán)繞該容室。
5. 如權(quán)利要求4所述的匣盒，其中，該凹口和該表面形成一個腔，該粘合劑薄膜完全位于該腔內(nèi)。
6. 如前面任何一項權(quán)利要求之一所述的匣盒，其中，該殼體的部件被相 互以一種方式接合在一起，從而防止所述部件沿第一軸呈剪切移動。
7. 如權(quán)利要求6所述的匣盒，其中，所述的結(jié)合還可以防止所述部件沿與第一軸垂直的第二軸程剪切移動。
8. 如權(quán)利要求7所述的匣盒，其中，所述的殼體的部件相互以鎖扣的形式連接。
9. 如權(quán)利要求7或8之一所述的匣盒，其中一個殼體的部件附在另一個殼體的部件上。
10. 如權(quán)利要求9所述的匣盒，其中，所述殼體的部件在沒有該膜的區(qū)域被連接在一起。
11. 如權(quán)利要求10所述的匣盒，其中，所述殼體的部件通過粘接劑連接在一起。
12. 如權(quán)利要求11所述的匣盒，其中，所述的粘接劑為剛性粘接劑。
13. 如前面任何一項權(quán)利要求之一所述的匣盒，其中，粘附有傳感器的殼體部件為剛性部件，并且該部件的楊氏彈性模數(shù)不低于95Gpa。
14. 如前面任何一項權(quán)利要求之一所述的匣盒，其中，所述的每個殼體部件包括一個板。
15. 如前面任何一項權(quán)利要求之一所述的匣盒，其中，所述的殼體部件包括組成流體容室的表面，該殼體部件包括一個板并作為一個插入到另一個殼體部件上凹口的插入部件，所述的插入部件比另外一個殼體部件更具有剛性。
16. 如前面任何一項權(quán)利要求之一所述的匣盒，其中，所述的容室為流體容室，并且包括作為插入部件通孔的一個流體出后和流體入口。
17. 如權(quán)利要求15所述的匣盒，其中，所述的插入部件為十字形狀。
18.
19. 如前面任何一項權(quán)利要求之一所述的匣盒，其中，所述的殼體包括一個或多個防止流體從容室泄漏的引流管道(drainage conduits)。
20. 如權(quán)利要求19所述的匣盒，其中，所述的引流管道包括位于殼體部件中的溝或槽。
21. 如前面任何一項權(quán)利要求之一所述的匣盒，其中，所述的轉(zhuǎn)換器包括多個傳感區(qū)域。
22. 如項權(quán)利要求18所述的匣盒，其中，所述的傳感區(qū)域包括橫向剪切模式壓電共振器。
23. 如項權(quán)利要求18或22之一所述的匣盒，其中，其中，所述的轉(zhuǎn)換器包括一個石英晶體。
24. 如前面任何一項權(quán)利要求之一所述的匣盒，其中，該殼體的部件被相互以一種方式接合在一起，另一個殼體部件提供一個或多個表面，該表面支持限定部分容室的殼體部件，并沿著所述腔的兩個對立面的軸線延伸，這樣該殼體部件限定了部分容室從而形成一個完全被支撐的梁。
25. 如權(quán)利要求7所述的匣盒，其中，所述的結(jié)合還可以防止所述部件沿與第一軸和第二軸垂直的第三軸呈互相靠近或互相遠(yuǎn)離的運(yùn)動。
全文摘要
一種用于流體樣品分析器的匣盒，包括接收樣本的樣本接收容室。該容室包括一個在其中一個殼體部件(120；200；300；102；202；302)上的表面和與表面隔開的傳感器，該傳感器包括電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器(92；240；340)。傳感器被一個粘合劑薄膜(100；246；346)粘附在一個殼體部件上，其中該膜只是粘附在一個殼體部件上。這樣，殼體部件的任何輕微的移動或變形產(chǎn)生的壓力不會通過膜傳遞到傳感器上。
文檔編號G01N27/00GK101680851SQ200780039920
公開日2010年3月24日 申請日期2007年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月27日
發(fā)明者C·J哈蒙德, K·維而利, M·J弗羅格利, S·莫恩 申請人:英維利斯醫(yī)療診斷公司