CN103293290A - 一种用于隔离气体交换与化学液体存储袋交换的思路及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗诊断传感器封装，为一种用于隔离气体交换与化学液体存储袋交换的思路及其制作方法。具体来说，本发明涉及一次性医疗诊断传感器的密封系统和封装方法。所述的液体储存袋包括第一层和第二层反方向的薄板，以及位于一层和二层薄板之间的液体，其中第一层和第二层薄板都具有良好的液体和气体密封防渗性，至少其中一部分周边封口的宽度在4mm以下，且袋子可产生小于10mmHg的袋完整性测试△pCO2值；其第一层和第二层薄板折叠成一个波动的形状；液体储存袋的第一层薄板包括第一铝箔层和第一塑料层，第二层薄板包括第二铝箔层和第二塑料层。本发方便运输，也便于医院和其他用户储存；袋子制作过程中使用了先进的袋密封技术。

Description

一种用于隔离气体交换与化学液体存储袋交换的思路及其制作方法

技术领域

本发明涉及医疗诊断传感器封装。具体来说，本发明涉及一次性医疗诊断传感器的密封系统和封装方法。 

背景技术

目前在使用各种遥感技术对患者进行血液检测时，众所周知，必须对传感器进行正确校准才能使测量具有预期的准确性。最近临床诊断的发展促进了检测系统的发展，传感器被包装在成套的测试设备中用于进行一次性检测。这些设备通常与阅读器连在一起，能够与设备进行交互操作。交互操作包括从每个传感器中提取信号，并选择性控制设备内的液体运动。该传感系统的重要特点是，该设备定期制造并向客户定期发货。但是，设备制造和使用的时间间隔可以为数月。因此设备制造后标签上会注明其在一定条件下的货架寿命，如在其他储存条件存在的情况下，制冷条件下六个月，常温下两个星期。因此在给定条件下，传感器的货架寿命可能会受到限制，但传感器的稳定性和校准液稳定性并不受影响，原因是对于校准液来说，保持储存时校准分析物的浓度（如钾离子浓度、二氧化碳分压等）非常重要。该问题的解决方法之一是将校准液存储在一个密封的玻璃容器或安瓿中。密封容器壁不容易使气体或液体进行交换。但是，为了使用的方便，如在床头或谨慎测试环境中，设备被设计成用玻璃容器密封的外观，不利于实际运用。这种运用不便利包括包装的易脆性，以及将玻璃组件包装成测试盒，如一次性测试盒所引起的一系列问题。因此，目前常有塑料层铝箔袋的密封包装。具体来说，连接塑料片的两个塑料内衬薄膜被密封在一起，形成一个储存液相和气相的密闭袋，用热力压接的方法来熔化塑料进行连续的周边封口。囊（或袋）内，液相为校准液，如含有已知浓度待测分析物的缓冲混合液，包括钾、钠、葡萄糖、乳酸等等。囊内的气相可以是空气或所需的气体成分，如5％的二氧化碳、20％氧气和75％的氮气。气相或溶解在液相中的气体也可以作为校准样，如血液中气体检测的氧气和二氧化碳分压pO2和pCO2。 

对于袋子的构造，箔外壳如40μm铝制滚筒的选择，取决于其阻隔性能，即运输气体、蒸气和液体的阻力。铝箔由于其针孔直径很小，成为首选的材料。众所周知，目前有各种光学检测手段可对针孔缺陷进行辨别。塑料层可密封并避免液体直接接触金属薄膜，因此不会引起一个或多个校准液成分的混杂。虽然铝箔外壳通常可作为有效的屏障，但是各种气体如氧气、二氧化碳和水蒸汽仍可溶于不同程度的塑料中，以一定的速度渗透进塑料矩阵内。该速度与温度、压力、塑料的化学成分、塑料投放的溶剂以及投料密度成函数关系。如果将某一特定的气体作为校准样，如用已知二氧化碳分压（pCO2）来校准pCO2传感器，低渗透和溶解性的pCO2密封效果更加。液体储存袋包装的体积受密封尺寸的限制。 

目前要解决的问题是如何通过减小驱动力来尽可能减少气体交换的问题，如密封两面的分析物压力和浓度差异。降低温度可以减少气体交换，但是由于囊内冻结的水可能导致密封破裂等不良影响，必须谨慎使用这种做法。因此，制冷是一种可用的折中办法。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够减少气体交换化学液体存储袋及其制作方法。 

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种用于隔离气体交换与化学液体存储袋交换的思路及其制作方法，所述的液体储存袋包括第一层和第二层反方向的薄板，以及位于一层和二层薄板之间的液体，其中第一层和第二层薄板都具有良好的液体和气体密封防渗性，至少其中一部分周边封口的宽度在4 mm以下，且袋子可产生小于10mmHg的袋完整性测试△pCO2值；其第一层和第二层薄板折叠成一个波动的形状；液体储存袋的第一层薄板包括第一铝箔层和第一塑料层，第二层薄板包括第二铝箔层和第二塑料层； 

上述的液体储存袋还包括位于周边封口内边的内部密封胶珠；

上述的液体储存袋的第一层薄板包括第一铝箔层和第一塑料层，第二层薄板包括第二铝箔层和第二塑料层。其中位于第一和第二铝箔层之间的第三铝箔层的周边封口平均厚度小于第一和第二铝箔层厚度之和；

上述的液体储存袋中第三塑料层的平均厚度至少比第一和第二塑料层厚度之和小约25％~50％；

上述的液体储存袋中第一和第二铝箔层的平均厚度为0.01-2.0 mm；

上述的液体储存袋中第一和第二塑料层的平均厚度为0.005-0.5 mm；

上述的液体储存袋中第一和第二塑料层包括Primacor、聚氯乙烯、聚乙烯和硝化纤维、尿素和丙烯酸树脂胶制成的漆层；

上述的液体储存袋中第一和第二塑料层大多为长方形，其面积为0.5-20cm2；

上述的的液体储存袋还包括至少沿着周边封口处一部分的有塑料珠；

上述的液体储存袋的周边封口通过加热到200℃-500℃进行密封；

上述的液体储存袋的周边封口通过34.5 MN/m2-62.1 MN/m2的压力进行密封；

上述的液体储存袋的周边封口的宽度约1 mm-2 cm；

上述的液体储存袋的周边封口的长度约1 cm-20 cm；

上述的液体储存袋的第一层薄板包括第一铝箔层和第一漆层，第二层薄板包括第二铝箔层和第二漆层，且第一和第二铝箔层在周边封口处互相融合；

上述的液体储存袋的液体为含有一个或多个分析物的已知浓度的校准液；

上述的液体储存袋的液体为反应液；

上述的液体储存袋的液体还可为洗涤液；

上述的液体储存袋的袋爆裂强度标准偏差小于12％；

上述的液体储存袋的第一层薄板和第二层薄板在塑料内衬铝箔部分反向折叠；

上述的液体储存袋的第一层薄板和第二层薄板分别为两片独立的箔片；

上述的液体储存袋的第一层薄板和第二层薄板的金属铝箔为铝箔、铜箔和黄铜箔之一；

上述的液体储存袋的第一层薄板和第二层薄板的铝箔厚度为0.01-2.0 mm；

上述的液体储存袋的袋子体积为5μL-5 mL；

上述的液体储存袋中含有液体的体积为5μL-5 mL；

上述的液体储存袋中含有液体的体积为袋子总体积的50％-95％；

上述的液体储存袋中含有气体的体积为5μL-5 mL；

上述的液体储存袋中含有气体的体积为袋子总体积的5％-50％；

上述的液体储存袋中气相气体由已知浓度的校准气体或一种或多种气体分压组成；

上述的液体储存袋中气相气体为环境空气；

上述的液体储存袋中周边封口包括一个或多个压接区；

上述的液体储存袋的一个或多个压接区由多个同心环组成；

上述的液体储存袋的袋子为包含传感器的测试盒；

上述的液体储存袋的袋子包含一种用于传感器校准的校准液；

上述的液体储存袋的袋子包含一种预设了二氧化碳分压的校准液包，该校准液被用于校准传感器的二氧化碳分压；

上述的液体储存袋的袋子为一次性使用测试盒，其中至少含有一个传感器，且该测试盒与阅读器相连，用于测量分析物样品；

上述的液体储存袋包括：第一层和第二层反方向的薄板，以及位于一层和二层薄板之间储存的液体，其中袋子爆裂强度标的准偏差小于12％。

所述的一种一种用于隔离气体交换与化学液体存储袋交换的思路及其制作方法，其制作的具体步骤及方法如下： 

第一步：

（a）将液体置于第一层薄板上；

（b）将第二层薄板反方向置于第一层薄板上；

（c）将第一层与第二层薄板相互粘合形成一个密封区用于液体的储存，其中密封区具有良好的液体和气体防渗性；

第二步（热力和压力焊接）：

（a）制作第一层塑料内衬箔片的腔，向腔内注入一部分液体；

（b）在该腔上用塑料片覆盖第二层塑料内衬箔片；

（c）将第一和第二层塑料内衬箔片密封在一起，用适当的热力和压力对该密封袋进行塑料周边熔合，形成一个周边封口盒，压接组件施加压力产生一个或多个周边封口区，压区的塑料平均厚度小于两层塑料内衬的厚度之和，用于储存液相和气相的塑料内衬气密密封袋就形成；

上述的塑料内衬气密密封袋其在滚轴上制作铝箔；

上述的塑料内衬气密密封袋其使用夹具压力施加压接铝箔；

上述的塑料内衬气密密封袋其用超声波焊接进行热量和压力压接；

第三步：

（a）首先将两层塑料内衬塑料薄膜密封起来，形成一个可容纳液相和气相的密封外壳；用适当的热力和压力熔化塑料将周边封口，形成一个连续的塑料周边封口盒；

（b）接着，将周边压接密封，产生一个或多个周边封口区，压区塑料的平均厚度小于两层塑料内衬厚度之和；

较好的塑料内衬气密密封袋的制作方法，包括：将两个相连接的内衬塑料片进行密封以分开第一相与第二相，采用超声波熔化塑料融化焊接形成一个塑料密封袋。超声波焊接产生一个或多个塑料密封区，密封区的塑料平均厚度小于两层塑料片初始厚度之和，通过塑料密封袋的第一相和第二相之间的气体运输的体积少于两层塑料片厚度之和；

较好的塑料内衬气密密封袋包括两个相连接的内衬塑料片，这两个塑料片压接后可形成一个液相和气相储存室。使用适当的超声波熔化塑料进行周边封口，迫使密封区的部分塑料进入储存室周边区，形成一个连续的塑料外壳，周边封口的塑料平均厚度小于两个塑料片的厚度之和；

第四步（超声波或激光焊接）：

（a）在第一个塑料内衬箔片中形成一个腔；

（b）向腔内注入一部份液体；

（c）在该腔上用塑料片覆盖第二层塑料内衬箔片；

（d）将第一和第二层塑料内衬箔片密封在一起，用超声波对密封袋进行塑料周边熔合，迫使密封区的部分塑料进入腔中，形成一个周边封口盒。该密封袋形成一个大的内含液相和气相的气密密封腔，周边封口的塑料平均厚度小于两个塑料片的厚度之和；

上述的较好的塑料内衬气密密封袋包括：将两个相连接的内衬塑料片进行密封以分开第一相与第二相。通过使用适当的焊接能量来移除密封区的塑料，熔化箔片并在密封区形成金属-金属密封来制作密封袋；

上述的焊接能量是超声波能量或激光能量；

上述的较好的塑料内衬周边封口和金属对金属密封外壳的气密铝箔袋包括：箔片周边区具有一个塑料薄片的两层箔片，周边区和塑料片连接并熔合在一起形成一个储存室，位于塑料内衬周边封口盒内，可储存液相和气相，铝箔的两部分通过激光焊接连在一起，形成金属对金属密封外壳；

上述的较好的气密袋包括一个储存液相和气相的内衬密封塑料储存室和铝箔密封外壳，其中两层金属箔片通过激光焊接在一起，形成金属对金属密封塑料外壳。

本发明有益效果：方便运输，也便于医院和其他用户储存；袋子制作过程中使用了先进的袋密封技术。在首选方案中，方向相反的薄板如铝箔相互粘合，在接口处形成一个大的液体和气体防渗界面。可用的密封流程包括热力压接、压力压接、热力和压力压接、超声波焊接、金属与金属焊接以及激光焊接等高新袋子密封技术。 

本发明的技术表明，由此产生的袋子完整性直接取决于流体如校准液的完整性。也就是说，在袋子制作、密封、使用和检测过程中，液体的性质必须保持不变。这个时间差可以为数个月。因此，袋子的密封对其完整性至关重要。 

附图说明

图1描述了的气体控制存储器的结构拆解图。 

表1列出了本发明各种方案几个密封设计的几种参数和改进因子。 

图2为表1所示本发明各种方案各个密封设计的改进因子汇总图。 

图3描述了液体储存袋整体结构示意图。 

图4-5描述了本发明典型方案密封后两个液体储存袋密封区的截面微观图。 

图6描述了本发明典型方案中密封夹具的横截面视图。 

图7描述了如图8所示的压接夹具压区的横截面放大图。 

图8描述了将下密封箔片2抵住下压接夹具时压区36的横截面放大图。 

图9描述了本发明一个可选方案的压接夹具压接面积的横截面放大图。 

图10描述了本发明典型方案的超声波焊接系统。 

图11为本发明超声波焊接制作方案中液体储存袋密封区的截面微观图，其中液体储存袋上、下密封箔片之间的材料为Primacor。 

图12为本发明超声波焊接制作方案中液体储存袋另一个密封区的截面微观图，其中液体储存袋上、下密封箔片之间的材料为Primacor。 

图13为图12标明区域的放大图。 

图14为本发明超声波焊接制作方案中液体储存袋密封区的截面微观图，其中液体储存袋两层密封箔片之间的材料为漆层。 

图15为图14标明截面图区域的放大图。 

图16描述了本发明另一方案的激光焊接系统。 

图17为本发明激光焊接方案制作的液体储存袋密封区的截面微观图，其中液体储存袋两层密封箔片之间的材料为Primacor。 

图18为本发明激光焊接方案制作的液体储存袋密封区的另一个截面微观图，其中液体储存袋两层密封箔片之间的材料为Primacor。 

图19为图18的放大图。 

具体实施方式

下面结合附图1-X对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。 

实施例：一种一种用于隔离气体交换与化学液体存储袋交换的思路及其制作方法，所述的液体储存袋包括第一层和第二层反方向的薄板，以及位于一层和二层薄板之间的液体，其中第一层和第二层薄板都具有良好的液体和气体密封防渗性，至少其中一部分周边封口的宽度在4 mm以下，且袋子可产生小于10mmHg的袋完整性测试△pCO2值；其第一层和第二层薄板折叠成一个波动的形状；液体储存袋的第一层薄板包括第一铝箔层和第一塑料层，第二层薄板包括第二铝箔层和第二塑料层； 

所述的液体储存袋还包括位于周边封口内边的内部密封胶珠；

所述的液体储存袋的第一层薄板包括第一铝箔层和第一塑料层，第二层薄板包括第二铝箔层和第二塑料层。其中位于第一和第二铝箔层之间的第三铝箔层的周边封口平均厚度小于第一和第二铝箔层厚度之和；

所述的液体储存袋中第三塑料层的平均厚度至少比第一和第二塑料层厚度之和小约25％~50％；

所述的液体储存袋中第一和第二铝箔层的平均厚度为0.01-2.0 mm；

所述的液体储存袋中第一和第二塑料层的平均厚度为0.005-0.5 mm；

所述的液体储存袋中第一和第二塑料层包括Primacor、聚氯乙烯、聚乙烯和硝化纤维、尿素和丙烯酸树脂胶制成的漆层；

所述的液体储存袋中第一和第二塑料层大多为长方形，其面积为0.5-20cm2；

所述的的液体储存袋还包括至少沿着周边封口处一部分的有塑料珠；

所述的液体储存袋的周边封口通过加热到200℃-500℃进行密封；

所述的液体储存袋的周边封口通过34.5 MN/m2-62.1 MN/m2的压力进行密封；

所述的液体储存袋的周边封口的宽度约1 mm-2 cm；

所述的液体储存袋的周边封口的长度约1 cm-20 cm；

所述的液体储存袋的第一层薄板包括第一铝箔层和第一漆层，第二层薄板包括第二铝箔层和第二漆层，且第一和第二铝箔层在周边封口处互相融合；

所述的液体储存袋的液体为含有一个或多个分析物的已知浓度的校准液；

所述的液体储存袋的液体为反应液；

所述的液体储存袋的液体还可为洗涤液；

所述的液体储存袋的袋爆裂强度标准偏差小于12％；

所述的液体储存袋的第一层薄板和第二层薄板在塑料内衬铝箔部分反向折叠；

所述的液体储存袋的第一层薄板和第二层薄板分别为两片独立的箔片；

所述的液体储存袋的第一层薄板和第二层薄板的金属铝箔为铝箔、铜箔和黄铜箔之一；

所述的液体储存袋的第一层薄板和第二层薄板的铝箔厚度为0.01-2.0 mm；

所述的液体储存袋的袋子体积为5μL-5 mL；

所述的液体储存袋中含有液体的体积为5μL-5 mL；

所述的液体储存袋中含有液体的体积为袋子总体积的50％-95％；

所述的液体储存袋中含有气体的体积为5μL-5 mL；

所述的液体储存袋中含有气体的体积为袋子总体积的5％-50％；

所述的液体储存袋中气相气体由已知浓度的校准气体或一种或多种气体分压组成；

所述的液体储存袋中气相气体为环境空气；

所述的液体储存袋中周边封口包括一个或多个压接区；

所述的液体储存袋的一个或多个压接区由多个同心环组成；

所述的液体储存袋的袋子为包含传感器的测试盒；

所述的液体储存袋的袋子包含一种用于传感器校准的校准液；

所述的液体储存袋的袋子包含一种预设了二氧化碳分压的校准液包，该校准液被用于校准传感器的二氧化碳分压；

所述的液体储存袋的袋子为一次性使用测试盒，其中至少含有一个传感器，且该测试盒与阅读器相连，用于测量分析物样品；

所述的液体储存袋包括：第一层和第二层反方向的薄板，以及位于一层和二层薄板之间储存的液体，其中袋子爆裂强度标的准偏差小于12％。

所述的一种一种用于隔离气体交换与化学液体存储袋交换的思路及其制作方法，其制作的具体步骤及方法如下： 

第一步：

（a）将液体置于第一层薄板上；

（b）将第二层薄板反方向置于第一层薄板上；

（c）将第一层与第二层薄板相互粘合形成一个密封区用于液体的储存，其中密封区具有良好的液体和气体防渗性；

第二步（热力和压力焊接）：

（a）制作第一层塑料内衬箔片的腔，向腔内注入一部分液体；

（b）在该腔上用塑料片覆盖第二层塑料内衬箔片；

（c）将第一和第二层塑料内衬箔片密封在一起，用适当的热力和压力对该密封袋进行塑料周边熔合，形成一个周边封口盒，压接组件施加压力产生一个或多个周边封口区，压区的塑料平均厚度小于两层塑料内衬的厚度之和，用于储存液相和气相的塑料内衬气密密封袋就形成；

所述的塑料内衬气密密封袋其在滚轴上制作铝箔；

所述的塑料内衬气密密封袋其使用夹具压力施加压接铝箔；

所述的塑料内衬气密密封袋其用超声波焊接进行热量和压力压接；

第三步：

（a）首先将两层塑料内衬塑料薄膜密封起来，形成一个可容纳液相和气相的密封外壳；用适当的热力和压力熔化塑料将周边封口，形成一个连续的塑料周边封口盒；

（b）接着，将周边压接密封，产生一个或多个周边封口区，压区塑料的平均厚度小于两层塑料内衬厚度之和；

较好的塑料内衬气密密封袋的制作方法，包括：将两个相连接的内衬塑料片进行密封以分开第一相与第二相，采用超声波熔化塑料融化焊接形成一个塑料密封袋。超声波焊接产生一个或多个塑料密封区，密封区的塑料平均厚度小于两层塑料片初始厚度之和，通过塑料密封袋的第一相和第二相之间的气体运输的体积少于两层塑料片厚度之和；

较好的塑料内衬气密密封袋包括两个相连接的内衬塑料片，这两个塑料片压接后可形成一个液相和气相储存室。使用适当的超声波熔化塑料进行周边封口，迫使密封区的部分塑料进入储存室周边区，形成一个连续的塑料外壳，周边封口的塑料平均厚度小于两个塑料片的厚度之和；

第四步（超声波或激光焊接）：

（a）在第一个塑料内衬箔片中形成一个腔；

（b）向腔内注入一部份液体；

（c）在该腔上用塑料片覆盖第二层塑料内衬箔片；

（d）将第一和第二层塑料内衬箔片密封在一起，用超声波对密封袋进行塑料周边熔合，迫使密封区的部分塑料进入腔中，形成一个周边封口盒。该密封袋形成一个大的内含液相和气相的气密密封腔，周边封口的塑料平均厚度小于两个塑料片的厚度之和；

所述的较好的塑料内衬气密密封袋包括：将两个相连接的内衬塑料片进行密封以分开第一相与第二相。通过使用适当的焊接能量来移除密封区的塑料，熔化箔片并在密封区形成金属-金属密封来制作密封袋；

所述的焊接能量是超声波能量或激光能量；

所述的较好的塑料内衬周边封口和金属对金属密封外壳的气密铝箔袋包括：箔片周边区具有一个塑料薄片的两层箔片，周边区和塑料片连接并熔合在一起形成一个储存室，位于塑料内衬周边封口盒内，可储存液相和气相，铝箔的两部分通过激光焊接连在一起，形成金属对金属密封外壳；

所述的较好的气密袋包括一个储存液相和气相的内衬密封塑料储存室和铝箔密封外壳，其中两层金属箔片通过激光焊接在一起，形成金属对金属密封塑料外壳。

下面针对上述实施例制作的液体储存袋进行三项指标的测试： 

袋完整性测试

下面对袋完整性测试进行介绍，将液体储存袋放入储存容器44中，确保样本不会盖住储存容器44一面的进气口46和出气口48。清洗O型环56，将其放入O型环槽58中，确保O型环56的表面不被任何影响密封效果的污染物污染。使用提供硬件将储存容器44的盖54封到可密封金属盒45上，将6个十字缺刻螺栓64拧紧。然后打开储存容器44上的进气阀60和出气阀62，并将进气阀60连接到二氧化碳气体钢瓶上。用至少为十倍储存容器44体积的二氧化碳气体量冲刷储存容器44十五分钟以上。最后，关闭进气阀60和出气阀62。然后将储存容器44置于所需的测试环境中，受控温度下。

每个液体储存袋中含有：160 μL的葡萄糖水溶液（90 mg/dL）以及47 mM HEPES pH值7.3的缓冲液，其中含有尿素（4.0 mM）、钠（118 mM）、钾（4.0 mM）、氯（100 mM）、钙（1.5 mM）和乳酸（2.0 mM）。当然，根据袋子测试的不同，可使用不同的液体进行袋完整性测试和分析。袋子还含有足够的碳酸氢钠，确保初始的pCO2为28 mm Hg，其中袋中的气相为100 μL。在进行袋完整性测试时，将袋子存储在含有二氧化碳的储存容器中8天，实验温度设为50℃，测量袋子的初始pCO2和实验结束时的pCO2。通常的pCO2（初始）由毛细管划破第一个袋时所决定， pCO2（结束）的测量方法相同，但为跟第一个袋同批的第二个袋的pCO2。pCO2（初始）和pCO2（结束）的差值△pCO2为袋完整性的指标，△pCO2值越低，气体交换越少，因此，密封效果更好。 

上述使用储存容器对每款设计进行了加速测试模式的评估。将几个液体储存袋样品（A-H）放入含有二氧化碳的储存容器中保存8天，实验温度设为50℃。测量袋子的初始pCO2（一般为28 mm Hg）和实验结束时的pCO2。在标准流程中，传统密封的最终pCO2约为60 mm Hg。这由如上所述密封入口的二氧化碳含量决定。这个32 mm Hg的△pCO2差值可作为各种待测压接设计的基准结果。表1列出了改进因子，该因子等于标准流程的△pCO2除以新流程的△pCO2。对于设计A来说，△pCO2的值远远大于标准流程观察到的32 mm Hg，其改进因子为4.8。表1和图2列出了其他设计的改进因子，其中设计E结果最好。 

长期稳定性研究 

实验验证了正常储存条件下即冷藏或室温大气中，设计E的长期表现。还用加速模式对这些实验进行研究，如在50℃时保存样本。该领域的技术人员认为，由于塑料的气体穿透性普遍会随着温度的升高而增强，因此加速模式下理想的结果应该类似于或（更可能的）优于其在室温或冷藏情况下的性能。

设计E液体储存袋100顶部的空间或气相体积约100 μL，其二氧化碳分压与血液样本中的相似，如28 mm Hg。与此相反，环境空气中的二氧化碳浓度约为0.03％，或为0.24 mm Hg。环境中的二氧化碳浓度大大减少了，因此，产生的内驱力为液体储存袋100的二氧化碳损失量。驱动力根据质量作用定律而定，净过程为二氧化碳缓慢通过塑料密封口并扩散出液体储存袋100的过程。本领域的技术人员认为，该实验与上述讨论的PIT测试相似，可在环境空气而非二氧化碳气体中进行。使用二氧化碳作为唯一气体（760 mm Hg）可提供一个二氧化碳的入口动力，而环境空气则作为出口动力。两者都可以提供有关密封完整性的信息，但在PIT中使用二氧化碳作为实验气体，便于测量袋子中pCO2的增加，且由于其推动力大，可更迅速地得到结果。通过观测两种类型袋子之间的差异，我们发现高温可用来提高气体的运输速率，如典型方案中压接和常规密封液体储存袋。 

为了确定液体储存袋100初始二氧化碳分压的任何变化，我们对液体储存袋100进行间歇性测试。具体地，在第30、60、90、120、150和180天，把50℃大气培养箱中的液体储存袋100和传统液体储存袋取出并进行测试。将其安装到生物传感器测试盒上，测量产生的二氧化碳分压（pCO2）与离子计控制液体的28 mm Hg 的pCO2的比值。请注意，pCO2为通过使用快速检测系统提供的电化学pCO2传感器的标准测试。 

在背景方面，我们需要注意，快速检测系统阅读器的测试算法把校准液的信号值记录为28 mm Hg。这是工厂校准流程，阅读器预先校准软件，假定液体的pCO2值为28 mm Hg，液体储存袋100在制作时用相当于28 mm Hg的液体填充。一旦一批液体储存袋100制作完成并安装到测试设备时，将对该批的有效样品进行统计测试，以确定实际观察到的pCO2值是否达到其目标值。如果是，该批液体储存袋100就可安装到测试盒上，然后向客户发货。 

因此，如果实验中校准液和离子计液体的浓度都达到28 mm Hg，那么该值即为报告值。但是，如果液体储存袋100的二氧化碳流失了，那么其实际值则为10 mm Hg，因为阅读器会将预设的28 mm Hg作为校准液的信号，当传感器接收到实际上为28 mm Hg的离子计样品时，显示的报告值会偏大。超过28 mm Hg的报告值大小取决于储存袋中二氧化碳的损失量。 

如上所述，二氧化碳损失明显取决于将玻璃毛细管作为液体储存袋的一部分而导致的液体储存袋100（或传统液体储存袋）的破裂。液体接着被转移到标准的台式血气分析仪进行注射，分析仪对pCO2结果进行测报。这些实验也表明，设计的E液体储存袋在50℃下存放180天后，其pCO2不变，传统的液体储存袋则表现出严重的二氧化碳流失。 

耐破度测试 

通过对液体储存袋100进行独立的破裂强度实验得出了数据结论。在进行破裂强度测试时，使用不同的夹具测定液体储存袋100所需的爆裂力，即引起密封失效的爆破力。在压接造成密封损害的情况下，将导致密封破裂强度更多的变动。如图24所示，当传统液体储存袋破裂强度较高（当n=102，标准偏差为66.1（12％）时，平均力量为551.7 N）时，传统液体储存袋比典型方案中设计E的液体储存袋100变动更大（当n=105，标准偏差为30.7（10％）时，平均力量为307.2 N）。结果表明，破裂强度越一致，即较低的绝对变化，设计E的流体储存袋100具有更可靠和可重复性的过程。请注意，较低的爆裂强度表明，密封区需要使用的Primacomm密封胶越少。

如上所述，表1表示不同的压边设计，其中设计E对应液体储存袋100的首选方案。这些结果还表明，压接过程可改进和满足大批量制造工艺的需求。理想的设计是尽量将箔层之间的空隙减到最小。但是，由于液体储存袋100中含有的液体具有潜在的腐蚀性及其与铝层8之间的相互作用，因此压边不能破坏铝箔封口2的聚合物（塑料）内衬10，同样也不可引起铝层8的破裂或其他原因导致的损坏。 

通过进一步的实验和设计，发现流体储存袋的首选方案具有以下特点。根据首选实施方案，两块密封箔片2是长方形的，为1.5 cmx2.2 cm，约3.3 cm2。结果还发现，较好的金属箔面积为0.5 cm2-20 cm2。 

根据首选实施方案，流体储存袋100外壳的体积约为100-300 μL，然而通常使用的袋子内部体积约为5 μL-5 mL。因此，包装中液相的体积可为5 μL-5 mL。同样，包装中气相的体积也可为5 μL-5 mL。 

根据首选实施方案，包装中液相的体积可为总体积的50％-95％，如60％-65％。此外，包装中气相的体积可为总体积的5％-50％。 

根据首选实施方案，塑料层10通过密封和压接被迫进入密封包装中，并沿着密封室的至少一个内边形成内部密封胶珠14，如图4和图5所示。这个过程包括在密封和压接过程中密封区流出的胶体。密封周边塑料的平均厚度大大减少，至少比原来两个塑料层10厚度之和少了20％。 

根据首选实施方案，密封周长（或气体扩散路径长度）小于20 mm，如小于10 mm或小于5 mm。周边封口长度可从1 mm至20 mm不等，最优宽度为2 mm-3 mm。外围宽度最好是等于或小于A减B的一半，或C减D的一半，如图7A所示。通常特定的周长取决于该压区的宽度。此外，在首选实施方案中，周长为1 cm-20 cm左右较好，最好为7 cm-8 cm，如图7A所示，周长为2A+2C。 

虽然图6和图7绘出了压接液体储存袋100设备的首选方案，压接特征可为多个同心压接环，其中环的个数为2-10个。在这种情况下，术语“环”和“同心”不限于圆形，方形或长方形压接也是优选的。通常，这些环都是圆角的。如图7所示，平压区40可平均分为五个部分，其中内部、外部和中部具有相同的高度，这个高度为平压区40的高度，中央部分另一边其他两个部分的高度如压区所示。图9绘出了这个设置值，形成三个同心压接环。如图所示，环形由波峰40a、40b、和40c形成，并被相应的波谷42a、42b及42c分开。当然，不同数量和/或不同的波峰宽度可同样地形成许多其他模式。 

根据本发明讨论和描述制作的典型液体储存袋已被证明可成功地应用于血液检测传感器的校准。此外，本发明的液体储存袋在冷藏条件下具有较长的货架寿命，且在室温条件下可以长时间保持不变，如六个月。本发明的液体储存袋在室温下保质期可超过3个月、6个月、9个月或1年。因此，本发明的液体储存袋可方便本发明液体储存袋测试盒的制作运输以及医院和其他用户的储存。 

本发明首选方案的另一个特点是，带有液体和气体防渗密封性的液体储存袋可使用超声波焊接机66进行制作，如图10所示。该领域的普通技术人员认为，聚合物具有气体传输率的特点，为非密封材料。因此，利用金属对金属进行密封具有其优势，如铝，由于没有针孔，一般不会渗透气体。但是，必须平衡金属对金属密封与校准液和金属之间的关系，如上所述。使用中间层惰性聚合物可避免这些潜在的问题。 

根据各种典型实施方案，至少有两种类型的密封铝箔可用于超声波焊接机66：第一种为上述的Primacor涂层铝箔（如带箔层8和塑料层10的密封箔片2），第二种是漆涂层密封铝箔（带箔层8和漆层11的密封箔片2）。在典型实施方案中，箔层8上涂上一层漆层11较为理想，可以避免校准液和铝的直接接触。漆层可包括一层或多层硝化纤维素、尿素和丙烯酸树脂，且可通过印刷进行涂匀。使用漆量一般为0.1-10 g/m2，最好为1.5 g/m2。 

图10描绘了典型方案的焊接机66。超声波焊接以一定超声波频率振动，通过固定多脊板70和可动多脊板68之间的压力进行焊接。密封箔片固定区74对密封箔片可动区72的摩擦导致氧化物分散开来，允许金属对金属发生粘接。当然，在其它方案中，下盘可能发生震动，有时上盘也会发生震动。 

图11绘出了使用塑料层（Primacor2形成的且由带脊板的超声波焊接机形成的密封区微观图。图11显示，上密封箔片2b和下密封箔片2a封口处以上和以下的38 μm都是完整的，且Primacor层是连续的（5-30 μm的可变厚度）。图11所示的封口具有较薄的第一塑性区76和较厚的第二个塑性区78。图12和13绘出了由超声波焊接形成的带有第一塑性区76塑料层厚度为5 μm以及第二塑性区78塑料层厚度为15 μm的相似的密封区微观图。根据首选实施方案，即使在较薄的区域也没有出现直接的金属对金属接触或粘接，如图12和13所示的压区82。具体来说，压区82表明厚度为10 μm的塑料层10a、10b的区域。压区80表明厚度为30 μm的塑料层10a、10b的区域。 

图14为超声波焊接形成的带有保护漆层的密封箔片密封区微观图。所示的方案为超声波焊接机焊接形成，具有平板。图14特别是其特写图15显示，在上密封箔片2a和下密封箔片2b之间具有最小的缝隙，且在一些区域，金属与金属有所接触，如图15所示压区81的放大图。 

因此，根据首选实施方案，显而易见，超声波焊接机66进行的密封与压接夹具18a、b进行的压接密封一样，有利于减少或消除液体储存袋内部与外部环境空气之间的气体交换。 

在另一方案中，使用激光焊接系统可形成液体和气体防渗封口。图16对激光焊接系统84进行了说明。使用Primacor涂层铝箔封口或漆涂层铝箔封口也可对液体储存袋进行激光焊接密封。激光焊接通过足够高的激光功率密度（铝片为107 watt/inch2）使两片薄板如箔片密切接触，使其相互熔合。图16描绘了焊接薄材料如聚合物涂层铝箔片的激光焊接密封系统84。其中，使用激光导光器88把激光光源86集中，使其达到足够高的能量密度，从而把上密封箔片2a和下密封箔片2b熔合到一起。激光焊接还可用于几何形状的焊缝，例如，形成相连的或T -焊接接头的形状。 

根据首选实施方案，激光焊接机84通过激光光源86和导光器88用脉冲钕YAG激光器将密封箔片2a和2b进行激光焊接密封。激光脉冲宽度约为1.5 ms的持续时间，每脉冲传输的能量约为1.0 J。通过重叠安装可叠加激光脉冲进行连续焊接（或封口），例如，在密封箔片2a和2b的封口处，激光焊接机84的速度可为1-20 mm/s，5 mm/s最佳。 

为了验证激光焊接机84可使Primacor涂层密封箔片2生成金属对金属的密封（即用箔层8和塑料10将箔片2密封），我们将密封箔层2a、2b倒置过来，使铝箔层8a、8b相互粘连。图17为密封区的微观图，表明上、下密封箔层2a和2b之间不存在空隙，且在激光密封区90出形成金属对金属的粘连。图18还绘出了带有激光密封区90焊缝一端的微观图。图19为图18的放大图。如前所述，通过塑料密封进行完全的金属对金属密封可以消除气体交换，从而形成气体和液体防渗封口，因此是非常可取的。请注意，通过将铝箔层与塑料层粘在一起并进行激光焊接可以形成金属对金属的粘连。在这里，密封区使用的塑料最好进行熏蒸以便形成金属对金属粘连。 

根据另一个方案，由于聚合物黏附铝箔技术的出现，通过将液体储存袋100中所含的液体包裹在高分子聚合物中可实现完全的金属对金属密封。通过空间控制向铝箔中加入聚合物或选择性去除涂层铝箔上的高分子聚合物可制作聚合物铝箔合物。空间控制向铝箔中加入聚合物的技术有印刷、光刻和层压等方法。利用激光消融的方法可选择性去除涂层铝箔上的高分子聚合物。为了持续生产这类袋子，控制该问题的重要流程就是将顶部和底部的箔片进行密封对齐。一种可用的对齐方法是使用滚轮上的指数库存材料。 

对备用方案进行进一步描述，首先将含有液体的聚合物袋子封口，再把该袋子封在金属对金属密封袋中，使袋子中的液体完全包裹在聚合物中，以制备完全的金属对金属密封液体储存袋100。通过切断填充液体的聚合物管口和热封口可制备聚合物袋。然后可把这些聚合物袋放置在适当的铝箔袋中进行密封。 

本发明参见典型实施方案的描述。然而该领域的技术人员更倾向于用特定的形式而非上述描述的典型方案来验证本发明。这并不会悖离本发明的中心思想和范围。本发明的典型方案只是说明性的，不受任何形式的限制。前面所述除外，附加的注意事项和规范对本发明的范围进行了划定。 

Claims (2)

1.一种用于隔离气体交换与化学液体存储袋交换的思路及其制作方法，其特征在于：液体储存袋包括第一层和第二层反方向的薄板，以及位于一层和二层薄板之间的液体，其中第一层和第二层薄板都具有良好的液体和气体密封防渗性，至少其中一部分周边封口的宽度在4 mm以下，且袋子可产生小于10mmHg的袋完整性测试△pCO2值；其第一层和第二层薄板折叠成一个波动的形状；液体储存袋的第一层薄板包括第一铝箔层和第一塑料层，第二层薄板包括第二铝箔层和第二塑料层；

所述的液体储存袋还包括位于周边封口内边的内部密封胶珠；

所述的液体储存袋的第一层薄板包括第一铝箔层和第一塑料层，第二层薄板包括第二铝箔层和第二塑料层；

其中位于第一和第二铝箔层之间的第三铝箔层的周边封口平均厚度小于第一和第二铝箔层厚度之和；

所述的液体储存袋中第三塑料层的平均厚度至少比第一和第二塑料层厚度之和小约25％~50％；

所述的液体储存袋中第一和第二铝箔层的平均厚度为0.01-2.0 mm；

所述的液体储存袋中第一和第二塑料层的平均厚度为0.005-0.5 mm；

所述的液体储存袋中第一和第二塑料层包括Primacor、聚氯乙烯、聚乙烯和硝化纤维、尿素和丙烯酸树脂胶制成的漆层；

所述的液体储存袋中第一和第二塑料层大多为长方形，其面积为0.5-20cm2；

所述的的液体储存袋还包括至少沿着周边封口处一部分的有塑料珠；

所述的液体储存袋的周边封口通过加热到200℃-500℃进行密封；

所述的液体储存袋的周边封口通过34.5 MN/m2-62.1 MN/m2的压力进行密封；

所述的液体储存袋的周边封口的宽度约1 mm-2 cm；

所述的液体储存袋的周边封口的长度约1 cm-20 cm；

所述的液体储存袋的第一层薄板包括第一铝箔层和第一漆层，第二层薄板包括第二铝箔层和第二漆层，且第一和第二铝箔层在周边封口处互相融合；

所述的液体储存袋的液体为含有一个或多个分析物的已知浓度的校准液；

所述的液体储存袋的液体为反应液；

所述的液体储存袋的液体还可为洗涤液；

所述的液体储存袋的袋爆裂强度标准偏差小于12％；

所述的液体储存袋的第一层薄板和第二层薄板在塑料内衬铝箔部分反向折叠；

所述的液体储存袋的第一层薄板和第二层薄板分别为两片独立的箔片；

所述的液体储存袋的第一层薄板和第二层薄板的金属铝箔为铝箔、铜箔和黄铜箔之一；

所述的液体储存袋的第一层薄板和第二层薄板的铝箔厚度为0.01-2.0 mm；

所述的液体储存袋的袋子体积为5μL-5 mL；

所述的液体储存袋中含有液体的体积为5μL-5 mL；

所述的液体储存袋中含有液体的体积为袋子总体积的50％-95％；

所述的液体储存袋中含有气体的体积为5μL-5 mL；

所述的液体储存袋中含有气体的体积为袋子总体积的5％-50％；

所述的液体储存袋中气相气体由已知浓度的校准气体或一种或多种气体分压组成；

所述的液体储存袋中气相气体为环境空气；

所述的液体储存袋中周边封口包括一个或多个压接区；

所述的液体储存袋的一个或多个压接区由多个同心环组成；

所述的液体储存袋的袋子为包含传感器的测试盒；

所述的液体储存袋的袋子包含一种用于传感器校准的校准液；

所述的液体储存袋的袋子包含一种预设了二氧化碳分压的校准液包，该校准液被用于校准传感器的二氧化碳分压；

所述的液体储存袋的袋子为一次性使用测试盒，其中至少含有一个传感器，且该测试盒与阅读器相连，用于测量分析物样品；

所述的液体储存袋包括：第一层和第二层反方向的薄板，以及位于一层和二层薄板之间储存的液体，其中袋子爆裂强度标的准偏差小于12％。

2.根据权利要求1所述的一种用于隔离气体交换与化学液体存储袋交换的思路及其制作方法，其制作的具体步骤及方法如下：

第一步：

（a）将液体置于第一层薄板上；

（b）将第二层薄板反方向置于第一层薄板上；

（c）将第一层与第二层薄板相互粘合形成一个密封区用于液体的储存，其中密封区具有良好的液体和气体防渗性；

第二步（热力和压力焊接）：

（a）制作第一层塑料内衬箔片的腔，向腔内注入一部分液体；

（b）在该腔上用塑料片覆盖第二层塑料内衬箔片；

（c）将第一和第二层塑料内衬箔片密封在一起，用适当的热力和压力对该密封袋进行塑料周边熔合，形成一个周边封口盒，压接组件施加压力产生一个或多个周边封口区，压区的塑料平均厚度小于两层塑料内衬的厚度之和，用于储存液相和气相的塑料内衬气密密封袋就形成；

所述的塑料内衬气密密封袋其在滚轴上制作铝箔；

所述的塑料内衬气密密封袋其使用夹具压力施加压接铝箔；

所述的塑料内衬气密密封袋其用超声波焊接进行热量和压力压接；

第三步：

（a）首先将两层塑料内衬塑料薄膜密封起来，形成一个可容纳液相和气相的密封外壳；用适当的热力和压力熔化塑料将周边封口，形成一个连续的塑料周边封口盒；

（b）接着，将周边压接密封，产生一个或多个周边封口区，压区塑料的平均厚度小于两层塑料内衬厚度之和；

较好的塑料内衬气密密封袋的制作方法，包括：将两个相连接的内衬塑料片进行密封以分开第一相与第二相，采用超声波熔化塑料融化焊接形成一个塑料密封袋；

超声波焊接产生一个或多个塑料密封区，密封区的塑料平均厚度小于两层塑料片初始厚度之和，通过塑料密封袋的第一相和第二相之间的气体运输的体积少于两层塑料片厚度之和；

较好的塑料内衬气密密封袋包括两个相连接的内衬塑料片，这两个塑料片压接后可形成一个液相和气相储存室；

使用适当的超声波熔化塑料进行周边封口，迫使密封区的部分塑料进入储存室周边区，形成一个连续的塑料外壳，周边封口的塑料平均厚度小于两个塑料片的厚度之和；

第四步（超声波或激光焊接）：

（a）在第一个塑料内衬箔片中形成一个腔；

（b）向腔内注入一部份液体；

（c）在该腔上用塑料片覆盖第二层塑料内衬箔片；

（d）将第一和第二层塑料内衬箔片密封在一起，用超声波对密封袋进行塑料周边熔合，迫使密封区的部分塑料进入腔中，形成一个周边封口盒；

该密封袋形成一个大的内含液相和气相的气密密封腔，周边封口的塑料平均厚度小于两个塑料片的厚度之和；

所述的较好的塑料内衬气密密封袋包括：将两个相连接的内衬塑料片进行密封以分开第一相与第二相；

通过使用适当的焊接能量来移除密封区的塑料，熔化箔片并在密封区形成金属-金属密封来制作密封袋；

所述的焊接能量是超声波能量或激光能量；

所述的较好的塑料内衬周边封口和金属对金属密封外壳的气密铝箔袋包括：箔片周边区具有一个塑料薄片的两层箔片，周边区和塑料片连接并熔合在一起形成一个储存室，位于塑料内衬周边封口盒内，可储存液相和气相，铝箔的两部分通过激光焊接连在一起，形成金属对金属密封外壳；

所述的较好的气密袋包括一个储存液相和气相的内衬密封塑料储存室和铝箔密封外壳，其中两层金属箔片通过激光焊接在一起，形成金属对金属密封塑料外壳。

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