專利名稱：將流體組件和系統(tǒng)的表面親水化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在流體組件的內(nèi)表面上產(chǎn)生親水性聚合物的耐久薄膜，特別是改進(jìn)其表面性質(zhì)，例如其對于水溶液的可潤濕性的方法。
本發(fā)明還涉及在其內(nèi)表面上存在這種親水性聚合物薄膜的流體組件。
本發(fā)明還涉及至少包含一個(gè)這種流體組件的用于輸送液體的流體系統(tǒng)，以及用于生產(chǎn)這種流體系統(tǒng)的方法。
最后，本發(fā)明涉及用于測定液體、特別是體液的至少一種物理或者化學(xué)參數(shù)的分析系統(tǒng)，其具有至少一個(gè)用于測定該參數(shù)的傳感元件以及由流體組件組成的流體系統(tǒng)，在該流體組件的內(nèi)表面上存在親水性聚合物薄膜。這種分析系統(tǒng)可特別地用于從體液測定診斷相關(guān)參數(shù)。
背景技術(shù)：
用于測定液體的物理或者化學(xué)參數(shù)的現(xiàn)代分析系統(tǒng)通常具有復(fù)雜的流體系統(tǒng)，該流體系統(tǒng)必須保證被試驗(yàn)的液體基本上不受干擾地被輸送和到達(dá)傳感元件，并且保證在測定所述參數(shù)之后液體樣品被輸送離開傳感元件。
這種分析系統(tǒng)被特別地用于臨床診斷學(xué)，其中它們尤其被用于血液氣體分析或者以液體形式存在的樣品的其它測量。這種系統(tǒng)被用于例如測定血液的氧氣或者二氧化碳分壓、血紅蛋白參數(shù)例如全血或者溶血血液的總體血紅蛋白、氧合血紅蛋白、碳氧血紅蛋白或者正鐵血紅蛋白、全血的血細(xì)胞比容值以及pH值，或者諸如鋰、鈉、鉀、鎂、鈣或者氯根等離子或者特殊的代謝物例如葡萄糖、脲、肌酸酐或者乳酸鹽在生理液體中的濃度。這種復(fù)雜的分析系統(tǒng)通常具有不同的傳感元件，以測定相應(yīng)的參數(shù)，它們被用于許多測定。這類傳感元件是例如用于測定氣體值、pH值、離子值和代謝物值的電化學(xué)或者光學(xué)傳感器或者用于測定血紅蛋白值的光學(xué)測量裝置。美國專利US3,874,850(Sorensen等)描述了這類用于血液分析的分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有幾個(gè)傳感元件，它們被用來測定血樣的pH值、氧和二氧化碳的分壓和血紅蛋白含量。這些傳感元件通過復(fù)雜的流體系統(tǒng)連接，所述流體系統(tǒng)由各種流體組件組成，例如管子、貯槽和廢物容器、泵或者閥門，在該系統(tǒng)中樣品借助于注射器或者毛細(xì)管從患者輸送到分析系統(tǒng)。
除了這類系統(tǒng)之外，可在患者近處使用的系統(tǒng)也是已知的，其中借助于管道系統(tǒng)，液體樣品被直接從患者轉(zhuǎn)移到分析系統(tǒng)中。這類系統(tǒng)描述于例如美國6,080,583(von Bahr)。
除了用于輸送樣品液體和/或質(zhì)量控制介質(zhì)的流體分系統(tǒng)之外，許多分析系統(tǒng)通常還包含其它流體分系統(tǒng)，以便例如從貯藏容器到傳感元件和從那里到廢物容器輸送液體或甚至氣體校正介質(zhì)和/或洗滌或清洗介質(zhì)。各種介質(zhì)的輸送通過沿著路徑的泵和閥門控制，所述路徑是部分地不同的。
使用復(fù)雜的流體系統(tǒng)，用于從樣品液體測定幾種診斷相關(guān)參數(shù)的系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)例是來自Roche Diagnostics GmbH的Omni S分析系統(tǒng)。以模塊形式設(shè)置的該系統(tǒng)的參數(shù)范圍包括血液氣體、電解質(zhì)、總的血紅蛋白、CO血氧定量法、代謝物和膽紅素，并且其僅僅要求小的樣品體積，因此特別適合用于新生兒病房。


圖1顯示了Omni S系統(tǒng)的流體系統(tǒng)的簡圖。在這種情況下，單個(gè)流體組件之間的連接線表示流體連接，根據(jù)預(yù)定應(yīng)用其可以被設(shè)計(jì)成管子或者管道。在這些流體連接中顯示的小圓表示可用于控制液體輸送的閥門。它們通常被設(shè)計(jì)成夾閥。與流體連接線垂直的棒條表示耦合元件，其可用于使流體組件彼此接觸。以三重線畫出的流體連接線表示液體樣品從供應(yīng)口8到傳感模塊1a到1d的樣品路徑。區(qū)域1a到1d的每一個(gè)表示傳感模塊，其可以由幾個(gè)傳感元件組成。因此，傳感模塊1a可以包含用于測定代謝物例如乳酸鹽、脲或者葡萄糖的元件，傳感模塊1b可以包含用于測定鈣、鉀、鈉或者氯根的離子選擇電極，傳感模塊1c可以包含用于測定氧和二氧化碳分壓以及用于測定pH值的血液氣體傳感器，并且傳感模塊1d可以包含用于測定血紅蛋白和血紅蛋白衍生物的傳感元件。被試驗(yàn)的樣品經(jīng)由供應(yīng)口8引入分析系統(tǒng)的流體系統(tǒng)，樣品從供應(yīng)口8沿著樣品通路被輸送到各個(gè)傳感模塊1a到1d，借此樣品在輸送期間還被等分。這種功能借助于位于樣品路徑中的閥門來完成。用于質(zhì)量控制目的的液體也可以通過供應(yīng)口引入和在與樣品本身的樣品路徑相同的路徑上輸送到傳感模塊。液體沿著樣品路徑輸送的過程借助于物理樣品傳感器7監(jiān)測，其除了別的功能以外，給出系統(tǒng)的裝充水平的信息。引入的樣品在其中閥門被再次集成的通路系統(tǒng)2內(nèi)在傳感模塊1a到1c之間分配。用于清潔或者校正目的的液體存在于液體容器6，其通過管子或者管道連接到流體系統(tǒng)的其余部分，并且可以借助于閥門以控制方式進(jìn)料到流體系統(tǒng)中。這些溶液以及樣品溶液借助于經(jīng)由閥門連接到流體系統(tǒng)的蠕動泵3輸送。消耗的樣品和液體借助于真空泵5經(jīng)由流體系統(tǒng)從傳感模塊輸送到收集容器9，最后到達(dá)廢物容器4。
這類現(xiàn)代的儀器通常應(yīng)用很小量的樣品和液體，它們通常在流體系統(tǒng)中被再次等分。取決于被測定的參數(shù)的數(shù)目和類型，要求的樣品體積可以是例如50到120微升。然而，需要特殊的手段，以保證這樣的小樣品體積被輸送到分析系統(tǒng)的傳感元件而不被污染。污染可以例如由殘留在流體系統(tǒng)中的前面樣品的殘余物或者對照物的殘余物、校正或清潔介質(zhì)所引起。為了避免這類污染，可以例如在測定值的單個(gè)測定之間插入洗滌和干燥步驟。
在用于測定氣體的傳感元件、例如電化學(xué)或者光學(xué)氣敏傳感器的情況下，以及在例如測定血紅蛋白的光學(xué)測量系統(tǒng)情況下，由于在流體系統(tǒng)中包含氣泡，特別是在傳感元件區(qū)域中包含氣泡，因此仍然存在產(chǎn)生測量誤差的危險(xiǎn)。因此當(dāng)利用電化學(xué)氣敏傳感器測定液體中的氣體被測物時(shí)，當(dāng)樣品或者質(zhì)量控制或者校正試劑沒有完全填充傳感元件的液體-輸送區(qū)域時(shí)，或者當(dāng)在該區(qū)域中存在氣泡例如空氣氣泡時(shí)，在樣品測定或者在校正或者質(zhì)量控制中可能會出現(xiàn)問題。當(dāng)在流體系統(tǒng)內(nèi)存在不均勻的內(nèi)表面，該內(nèi)表面對液體具有不同的潤濕性時(shí)，尤其會形成氣泡。在流體系統(tǒng)中，在各個(gè)流體組件的內(nèi)表面的潤濕性存在突變的位置，尤其會形成或者附著氣泡。例如，當(dāng)表面由不同的彼此鄰接的材料構(gòu)成時(shí)，就是這種情況。然而，許多分析系統(tǒng)的流體系統(tǒng)由許多單個(gè)流體組件組成，它們由具有不同的潤濕性的鄰接表面的不同材料構(gòu)成。此外，這類分析系統(tǒng)的許多流體組件用塑料制成，其具有低親水性和疏水性特征。這類塑料表面被含水液體潤濕的性能很差并且尤其具有形成或者附著氣泡的傾向。
WO 02/070590(Faure等)描述了用于疏水性基材表面的親水化的方法，其中將已經(jīng)存在的親水性聚合物薄膜施加到基材上。由于這類預(yù)制的非常薄的親水性聚合物薄膜的處理性能差，因此正如WO02/070590中公開的，施加這類預(yù)制薄膜在技術(shù)上是非常困難和復(fù)雜的，幾乎不可能對內(nèi)部和因此非常難到達(dá)的流體組件例如管子的表面機(jī)械地施加應(yīng)力，因此經(jīng)濟(jì)上是不可行的。
美國6,432,510(Kim等)描述了用于改進(jìn)表面潤濕性的方法，其中基礎(chǔ)基材的表面首先通過物理化學(xué)方法粗糙化。隨后利用物理方法，例如從氣相沉積涂層物質(zhì)，將具有良好的潤濕性的涂層物質(zhì)的薄層施加到這些粗糙化的表面上。在US 6,432,510的方法中，關(guān)鍵點(diǎn)在于，前面進(jìn)行的基體材料的粗糙化必須甚至在涂層物質(zhì)被施加之后得到保持，以便改進(jìn)潤濕性。然而，具有這類粗糙化的表面的流體組件不適用于診斷分析系統(tǒng)，因?yàn)樯硪后w與這類粗糙化表面接觸導(dǎo)致污染危險(xiǎn)大大提高，并且因此需要明顯更多的附加洗滌和清洗步驟。特別是，試驗(yàn)液體的多孔的和高分子組分，尤其在血液的情況下，對這類表面附著的危險(xiǎn)大大提高。
US 5,212,000(Rose等)描述了通過引入特殊的具有觸變性能的聚合物溶液，在薄的流體元件的內(nèi)側(cè)上產(chǎn)生聚合物層的涂覆方法。作為這些特殊的觸變性能的結(jié)果，至少某些聚合物溶液作為涂層保留在膜的內(nèi)側(cè)上。然而，使用這類方法只限于特殊的應(yīng)用領(lǐng)域，并且只能使用特殊的觸變性涂層溶液實(shí)施。作為這些觸變性能的結(jié)果，尤其在其中液體在某些情況下在很高的壓力下經(jīng)由流體元件的內(nèi)腔通過的系統(tǒng)中，由于這些壓力和/或體積流動的影響，存在涂層物質(zhì)再次液化和脫離表面的危險(xiǎn)。
EP 0379156(Fan)描述了涂覆方法，其中首先將多異氰酸酯溶液施加到衛(wèi)生器材、特別是導(dǎo)液管的表面，(任選地)將該溶液干燥，隨后施加另一種包含羧酸基團(tuán)的聚合物的溶液。在這種兩步或者多步過程中通常需要許多工藝步驟，涉及幾種試劑溶液和化學(xué)反應(yīng)步驟，以便獲得需要的涂層。然而，對于盡可能簡單和經(jīng)濟(jì)的涂布技術(shù)，有利的是需要盡可能少的工藝步驟和反應(yīng)溶液。
US 4,752,426(Cho)描述了用于表面親水化的方法，其中首先利用低溫等離子體處理在表面上產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)性基團(tuán)或者自由基。隨后將單體溶液施加到該表面。單體與表面上的化學(xué)反應(yīng)性基團(tuán)或者自由基起化學(xué)反應(yīng)，最后利用接枝聚合在表面上形成涂層。這種方法的缺點(diǎn)是工藝步驟和條件必須彼此完全匹配。例如，必須對等離子體處理參數(shù)進(jìn)行選擇，使得在表面上盡可能只形成這些還可以在隨后的接枝聚合中用作聚合核心的化學(xué)反應(yīng)性基團(tuán)或者自由基。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供用于改進(jìn)流體組件內(nèi)表面的表面潤濕性的方法，該方法避免了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的特別地是提供能夠以最簡單和最經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)施并且能夠?qū)⒘黧w組件內(nèi)表面親水化的方法，該親水化作用在長期使用中是穩(wěn)定的，并且是耐物理或者化學(xué)應(yīng)力的。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供流體組件和系統(tǒng)，其中在長期使用中能夠降低在這些流體組件內(nèi)表面上附著或者形成氣泡的危險(xiǎn)。
此外，本發(fā)明的目的是提供用于測定液體的至少一種物理或者化學(xué)參數(shù)的分析系統(tǒng)，其中在長期使用中能夠降低樣品液體污染的危險(xiǎn)，特別是由于在這些流體組件內(nèi)表面上附著或者形成氣泡或者其它物質(zhì)而造成的污染的危險(xiǎn)。
本發(fā)明通過提供在流體組件內(nèi)表面上產(chǎn)生親水性聚合物薄膜的方法而達(dá)到了這些目的，在本發(fā)明方法中，首先對流體組件內(nèi)表面進(jìn)行物理化學(xué)處理，隨后將流體組件內(nèi)表面與親水性聚合物溶液接觸，然后以這樣一種方式用氣態(tài)介質(zhì)置換親水性聚合物的溶液，使得首先流體組件的內(nèi)表面保持被部分的親水性聚合物溶液潤濕，和最后通過除去溶劑，親水性聚合物的薄膜保留在流體組件的內(nèi)表面上。按照本發(fā)明，使用的親水性聚合物所具有的對于水溶液的表面潤濕性高于在沒有親水性聚合物薄膜存在下流體組件內(nèi)表面的表面潤濕性。
本發(fā)明通過提供流體組件和系統(tǒng)而達(dá)到了這些目的，在所述流體組件和系統(tǒng)的內(nèi)表面上直接存在親水性聚合物的薄膜，而不存在另外的中間層，所述薄膜特別地使用本發(fā)明的上述方法產(chǎn)生。
本發(fā)明通過提供用于在這類流體系統(tǒng)的內(nèi)表面上產(chǎn)生親水性聚合物薄膜的方法而達(dá)到這些目的。
本發(fā)明通過提供用于測定液體的至少一種物理或者化學(xué)參數(shù)的分析系統(tǒng)而達(dá)到了這些目的，該分析系統(tǒng)包含至少一個(gè)用于測定液體的至少一種物理或者化學(xué)參數(shù)的傳感元件和用于將液體輸送到傳感元件和/或從傳感元件輸送出去的流體系統(tǒng)，所述流體系統(tǒng)包含一個(gè)或多個(gè)流體組件，在所述流體組件的內(nèi)表面上直接存在親水性聚合物的薄膜，而不存在另外的中間層，所述薄膜特別地通過本發(fā)明上述的方法產(chǎn)生。
為了說明本發(fā)明，以下對某些術(shù)語進(jìn)行了解釋在本申請的范圍內(nèi)，流體組件基本上指任何適合于接收、輸送或者分配液體的組件。特別地，在本發(fā)明范圍內(nèi)，組件被認(rèn)為是流體組件，由于其具有特定的立體結(jié)構(gòu)，被設(shè)計(jì)成能以特定的和限定的方式接收、輸送或者分配液體。流體組件通常被用作流體系統(tǒng)的組件，并且就此而論被用來在這種系統(tǒng)內(nèi)輸送液體。這類流體組件能夠?qū)崿F(xiàn)各種功能，并且特別地，它們可以用作液體容器例如瓶子、試劑包裝、分離器或者廢物容器，用于輸送液體，例如管子、管道、通道或者輸送液體的傳感元件的區(qū)域，作為閥門或者控制元件，例如夾管閥、混合閥、壓力閥或者閥門三通管，作為液體吸取裝置，例如針、管或者特別地形成的注入口，用于連接到各種組件例如接頭、對接彈性體、T-或者Y-接頭、十字接頭、角形連接器或者插塞連接器，或者用于密封功能，例如密封元件。為了實(shí)現(xiàn)其功能，管子例如由彈性材料構(gòu)成，并且可特別地用于限定的液體輸送，例如使用用于調(diào)控的夾閥。特別地，它們可用于分析系統(tǒng)，用于樣品液體到傳感元件的特定的輸送，并且作為能夠被簡單地組裝的組件，用于將液體輸送走，例如進(jìn)入廢物容器。與此相反，剛性管通常由具有某些物理性能例如透明性、不透氣性、導(dǎo)熱率或者能被清潔的材料制成，并且通常能夠被用作流體組件，用于其中不需要借助于夾閥進(jìn)行調(diào)節(jié)的領(lǐng)域中的液體輸送。連接元件，例如插入式接頭、T-或者Y-形接頭、十字接頭、角形連接器或者插塞連接器，被通常用作流體組件，以在其它流體組件例如管子、管道以及傳感元件的液體-輸送區(qū)域之間進(jìn)行連接。對接彈性體是連接系統(tǒng)的特定實(shí)施方案，其允許以便于使用者操作的方式將流體系統(tǒng)的單個(gè)組件經(jīng)常地插入或者斷開。這類連接系統(tǒng)能夠例如被用于試劑包裝，以便將它們在一次操作中連接到流體系統(tǒng)。這類連接系統(tǒng)可用于容易地拆卸和更換流體系統(tǒng)的單個(gè)組件。液體吸取裝置的特定形式是所謂的進(jìn)料口。這些被用來接收外部液體容器，例如毛細(xì)管、注射器或者接引管。這類進(jìn)料口可用于在外部樣品容器和診斷分析系統(tǒng)之間產(chǎn)生密封的流體連接，使得以這樣的方式，樣品液體能夠被安全地注入或者吸入分析系統(tǒng)。液體容器例如瓶子或者試劑包裝被用來儲存和提供液體，例如校正液體和清潔和調(diào)節(jié)溶液。溶液能夠例如借助于抽吸從這些液體容器中除去。對于兩個(gè)非彈性的流體組件之間的連接，特別地使用了用于流體連接的密封元件。流體組件還可以具有更復(fù)雜的用于輸送液體的裝置，例如通路系統(tǒng)。在本申請的范圍內(nèi)，流體組件還是傳感元件的液體-輸送區(qū)域。這些被理解為是可能與被試驗(yàn)的液體直接接觸的傳感元件的區(qū)域，并且因此具有本申請意義上的內(nèi)表面。其可以是例如傳感元件中的液體提供和排出樣品通道，或者還可以是與液體直接接觸的傳感器本身的一部分，例如電化學(xué)氣敏傳感器的氣體滲透膜。在光測量方法情況下，例如在血紅蛋白測定情況下，在測定所述測定值的時(shí)候容納被分析的液體體積的傳感元件的一部分也被認(rèn)為是流體組件。流體組件通常由滿足流體組件的特殊要求的材料構(gòu)成。例如，管子通常由硅橡膠或者柔軟的聚氯乙烯構(gòu)成，管道由聚氯乙烯、聚酰胺或者丁腈共聚物構(gòu)成，通路系統(tǒng)用聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丁腈共聚物或者苯乙烯-甲基丙烯酸類-丁二烯共聚物制成，連接器用聚丙烯、聚碳酸酯或者聚酰胺制成，對接彈性體用丁腈橡膠、硅橡膠或者氟化橡膠制成，進(jìn)料口用硅橡膠或者聚醚醚酮制成，瓶子和液體容器用聚乙烯制成，和密封元件用天然橡膠、硅橡膠或者氟化橡膠制成。
在本申請范圍內(nèi)，流體系統(tǒng)被認(rèn)為是幾個(gè)流體組件的組合，所述流體組件以這樣的方式連接在一起，使得液體可以在這些流體組件之間被輸送。特別地，這類流體系統(tǒng)適合于接收、輸送或者分配液體。借助于將各種流體組件結(jié)合形成流體系統(tǒng)，可以將單個(gè)流體組件的功能結(jié)合起來，使得得到的流體系統(tǒng)還可以執(zhí)行復(fù)雜的流體功能。因此，例如，可以在規(guī)定的路徑中輸送規(guī)定的液體體積的流體系統(tǒng)可以借助于管子、閥門和泵的適合的組合來形成。這類流體系統(tǒng)可以包含任何數(shù)量的流體組件，并且可以具有任何程度的復(fù)雜性。由于具有立體結(jié)構(gòu)，可以執(zhí)行幾個(gè)流體組件的功能的單一組件，也可以被認(rèn)為是流體系統(tǒng)。這類復(fù)雜組件可以例如在注塑工藝中制造，該工藝允許將特別復(fù)雜的通路系統(tǒng)制造成單一組件。流體系統(tǒng)尤其被用于分析系統(tǒng)，其中傳感元件的液體-輸送區(qū)域也被認(rèn)為是流體系統(tǒng)的組件。
在本申請的范圍內(nèi)，分析系統(tǒng)被認(rèn)為是任何系統(tǒng)，其具有至少一個(gè)用于測定液體的至少一種物理或者化學(xué)參數(shù)的傳感元件，和用于將液體輸送到傳感元件或者從傳感元件輸送出的流體系統(tǒng)。分析系統(tǒng)可以具有幾個(gè)流體分系統(tǒng)，它們是彼此獨(dú)立的或者彼此連接的，以及幾個(gè)傳感單元或者模塊。例如，分析系統(tǒng)可以具有用于輸送樣品或者質(zhì)量控制液體的流體分系統(tǒng)，和用于輸送液體以及氣體校正介質(zhì)和/或洗滌或清潔介質(zhì)的流體分系統(tǒng)，它們例如通過閥門被連接起來形成總的流體系統(tǒng)。
在本申請的意義上，傳感元件被認(rèn)為是所有可用于測定液體的物理或者化學(xué)參數(shù)的裝置。這些可以特別地是與被試驗(yàn)樣品發(fā)生直接接觸的傳感器，或者例如利用透射或者散射光的光學(xué)測量來間接地測定物理或者化學(xué)參數(shù)的傳感系統(tǒng)。前種類型的傳感器可以例如是電化學(xué)或者光學(xué)傳感器，用于測定血樣的氣體值、pH值、離子值或者代謝物值。第二種類型的傳感系統(tǒng)可以例如是用于測定血樣的血紅蛋白值的光學(xué)測量裝置。前種類型的傳感器與被試驗(yàn)的液體發(fā)生直接接觸，使得這類傳感元件的液體-輸送區(qū)域起到流體組件的作用。在第二種類型的傳感系統(tǒng)中，被用來輸送液體的所述系統(tǒng)的區(qū)域，尤其是在測定所述測定值的時(shí)候包含被分析的液體體積的所述系統(tǒng)的區(qū)域，就其功能而言可以被認(rèn)為是流體組件。例如，在光學(xué)測量系統(tǒng)情況下，它們可以是流體系統(tǒng)中的光譜測定路徑或者吸收池。
在本申請的意義上，傳感模塊通常被認(rèn)為是幾個(gè)傳感元件的組合。這類傳感模塊可以特別地在共同的殼體內(nèi)具有幾個(gè)傳感元件，它們具有共同的流體分系統(tǒng)。這類傳感模塊可以例如被設(shè)計(jì)成盒子或者傳感陣列，它們可用于在一次進(jìn)樣樣品的基礎(chǔ)上基本同時(shí)地測定許多物理或者化學(xué)參數(shù)。這類傳感模塊可以例如具有這樣的流體系統(tǒng)，其具有單一的流體入口、開口或者包含一個(gè)或多個(gè)通道的分枝的流體輸送空間，以及單一流體出口。幾個(gè)傳感元件可以與共同的流體輸送空間接觸，因此該流體輸送空間在該傳感模塊內(nèi)起共同的樣品通道的作用。
在本申請的意義上，流體組件或者流體系統(tǒng)的內(nèi)表面被認(rèn)為是與被輸送的液體接觸的表面，其為立體形式，流體組件以該形式被用于液體輸送。這些是例如管子、管道或者通道的內(nèi)壁，其可能與流過它們的液體接觸。然而，就此而論，流體組件的整個(gè)內(nèi)表面不一定必須接觸到所述液體。
在本申請的意義上，親水性聚合物被理解為是這樣的聚合物，其由相同類型或者不同類型的單體構(gòu)部組成，并且具有親水性性能。這類聚合物的聚合物鏈?zhǔn)怯H水性的，或者至少具有親水鏈序列。這類親水性聚合物具有對水具有高親合性的化學(xué)基團(tuán)，例如羥基或者醚基團(tuán)。親水性聚合物的實(shí)例是某些聚醚，例如某些聚乙二醇或者某些聚丙二醇，某些聚糖，例如某些右旋糖酐或者某些聚醇，例如某些聚乙烯醇。特別地，某些聚醚-聚氨酯共聚物也可以被用作親水性聚合物。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是，該親水性聚合物不必須僅僅在涂覆表面上生產(chǎn)，而是所述親水性聚合物鏈可以已經(jīng)以溶液的形式施加到所述表面上。這使本發(fā)明特別地區(qū)分于通過聚合前體、尤其是利用等離子聚合或者接枝聚合在表面上生產(chǎn)的親水性涂層，因?yàn)楸景l(fā)明方法使用已經(jīng)聚合的親水性聚合物，該親水性聚合物基本上由非共價(jià)交聯(lián)聚合物鏈組成，因此不需要復(fù)雜的聚合步驟。借助于在表面上由前體進(jìn)行聚合的涂覆工藝的另一個(gè)缺點(diǎn)是，制造薄層的可重復(fù)性取決于許多因素，并且可能因此不能總是得到保證。按照本發(fā)明，使用這類親水性聚合物能夠直接和簡單地生產(chǎn)親水性涂層，而不需要附加的化學(xué)反應(yīng)步驟。為了這一目的，為了獲得耐久的親水性涂層，聚合物鏈并不必須彼此交聯(lián)。通過使用本發(fā)明的聚合物，即使在沒有共價(jià)交聯(lián)的情況下，它們也可以形成耐久的親水性聚合物薄膜。因此，可以特別優(yōu)選地使用由非共價(jià)交聯(lián)的聚合物鏈組成的親水性聚合物。這是特別有利的，因?yàn)槭褂靡呀?jīng)聚合的親水性聚合物，與前體在基材表面上聚合形成薄膜相比，是較不費(fèi)時(shí)的。
在本申請的意義上，親水性聚合物特別地是已經(jīng)聚合的聚合物分子，尤其是較長鏈聚合物分子，其沒有共價(jià)交聯(lián)在一起，并且因此仍然可以以適當(dāng)?shù)牧咳苡谶m合的溶劑。在這種情況下，非共價(jià)交聯(lián)被理解為是指單個(gè)聚合物鏈基本上沒有以共價(jià)鍵連接在一起。然而，在本發(fā)明的非共價(jià)交聯(lián)的聚合物已經(jīng)被施加到要被涂覆的表面上和形成聚合物薄膜之后，在單個(gè)聚合物鏈之間和/或在單個(gè)聚合物鏈和表面之間可以隨后形成輕微程度的非特定的共價(jià)鍵合，或者作為隨后的過程例如貯存過程的結(jié)果形成該鍵合。然而，可以例如作為等離子體處理的結(jié)果在單個(gè)聚合物鏈之間或者在聚合物鏈和表面之間非特定地形成的這類鍵合對于聚合物薄膜的生產(chǎn)和/或創(chuàng)造性性能不是必需的。因此，它們可以與在聚合物薄膜僅僅在要被涂覆的表面上從前體生產(chǎn)的情況下在單個(gè)分子和/或表面之間的化學(xué)鍵明顯地區(qū)別開，對于這種情況，這些形成的化學(xué)鍵對于形成的聚合物薄膜的生產(chǎn)和性能是必要的和決定性的。
在本申請的意義上，薄膜被理解為是物質(zhì)在基材上的基本上連續(xù)和均勻的層，其特別地通過將要被涂覆的物質(zhì)以溶解的形式涂覆在要被涂覆的表面上，然后除去溶劑或者溶劑混合物以形成薄膜而產(chǎn)生。
在本申請的意義上，術(shù)語表面潤濕性或者潤濕性被用作表面的親水性或者疏水性性能的量度?？梢匀菀椎乇缓后w潤濕的表面和物質(zhì)通常具有高親水性。潤濕角或者接觸角被規(guī)定為潤濕性的測量手段，其被理解為是這樣一種角度，該角度是在三相點(diǎn)處液滴的外形的切線相對于固體表面的角度，并且表示一種表面或者界面被另一個(gè)相潤濕的性質(zhì)的測量手段。潤濕角越小，潤濕性越高，并且表面越具有親水性。尤其是當(dāng)潤濕角小于90°時(shí)，表面可以被水潤濕。
在本申請的意義上，所有物質(zhì)和物質(zhì)混合物，其在標(biāo)準(zhǔn)條件下為液體并且具有大于50重量％的含水量，被認(rèn)為是含水液體或者溶液。它們可以是溶液或者均勻或者非均勻混合物，例如分散體、乳液或者懸浮體。特別地，它們可以是樣品液體，特別是體液或者由其得到的流體，例如血液、血漿、血清、尿、腦脊液、眼淚、滲析液或者諸如此類的液體。含水液體還可以是鹽溶液、緩沖溶液、校正溶液、參比溶液、質(zhì)量控制溶液、洗滌或者清潔溶液、試劑溶液或者包含標(biāo)準(zhǔn)化被分析物濃度的溶液、所謂的標(biāo)準(zhǔn)樣品。
在本申請的意義上，有機(jī)溶劑和溶劑混合物是具有小于50重量％含水量的溶劑和溶劑混合物。
本發(fā)明的方法和裝置能夠提供流體系統(tǒng)，其允許單個(gè)流體組件的內(nèi)表面的濕潤性彼此匹配。這可以降低在長期使用期間在流體系統(tǒng)的內(nèi)表面上附著或者形成氣泡的危險(xiǎn)。按照本發(fā)明，借助于在流體組件或者流體系統(tǒng)的內(nèi)表面上存在相同的親水性聚合物薄膜而達(dá)到該目的。親水性聚合物在流體組件內(nèi)表面上的這類薄膜可以通過本發(fā)明方法特別簡單地和經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)。此外，通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的親水性聚合物薄膜堅(jiān)固地粘合到流體組件的內(nèi)表面，并且非常耐物理或者化學(xué)應(yīng)力，因此它們尤其適用于診斷分析儀。
本發(fā)明方法的特征在于以下步驟序列1.首先，將流體組件的內(nèi)表面經(jīng)受物理化學(xué)處理。
在該過程中，至少隨后被提供親水性聚合物薄膜的流體組件內(nèi)表面的部分被處理。對此，在該處理期間，組件以以后作為流體組件存在于流體系統(tǒng)中的形式存在，并不是絕對必要的。在某些實(shí)施方案中，并且尤其在柔性的或者彈性的組件情況下，內(nèi)表面對該處理的可達(dá)性可以通過在處理之前改變組件形狀來提高。因此，例如，可以首先將一段管子由里向外翻過來，使得內(nèi)表面向外，隨后對現(xiàn)在向外的表面進(jìn)行處理，并且最后再次將這段管子由里向外翻過來，使得預(yù)處理的表面再次向內(nèi)，以這樣的方式對其內(nèi)表面進(jìn)行處理。在另一個(gè)實(shí)施方案中，一段管子的外側(cè)可以首先經(jīng)過處理。隨后將這段管子由里朝外翻轉(zhuǎn)，使得這段管子的處理的表面變成其內(nèi)表面。在其它實(shí)施方案中，可以首先對流體組件的單個(gè)元件的表面進(jìn)行處理，并且隨后將這些元件組裝形成流體組件。當(dāng)在復(fù)雜的流體組件中，內(nèi)表面對于這類處理不是能到達(dá)的或者不是易到達(dá)的時(shí)，這可能是尤其有利的。內(nèi)表面的預(yù)處理特別地改進(jìn)了親水性聚合物的薄膜對內(nèi)表面的粘合性以及涂覆的薄膜對物理或者化學(xué)應(yīng)力的耐受性。物理應(yīng)力可以特別地被理解為是在長時(shí)間內(nèi)與含水樣品液體并且特別是體液例如血液、血漿、血清或者尿的重復(fù)接觸。這類在長時(shí)間中的物理應(yīng)力，可能隨著時(shí)間的推移降低親水性聚合物薄膜的層厚度，或者薄膜可能完全或者部分地從流體組件內(nèi)表面上脫離?；瘜W(xué)應(yīng)力尤其可能是與侵蝕性的化學(xué)試劑例如侵蝕性的清潔液接觸。在涂覆親水性聚合物薄膜之前處理內(nèi)表面，可以使用物理化學(xué)方法進(jìn)行，優(yōu)選地借助于等離子體處理來進(jìn)行。然而，本質(zhì)上可以使用其它物理化學(xué)方法來預(yù)處理所述膜，例如離子束處理或者用氧化物質(zhì)例如萘基鈉溶液處理。這類表面處理方法是已知的，并且描述于例如“借助于化學(xué)蝕刻、等離子體和離子束處理的聚四氟乙烯薄膜的表面改性”，Kim S.，Journal of Applied PolymerScience，2000，第77卷，第1913-1920頁，或者WO94/06485(Chatelier等)。表面處理的化學(xué)方法優(yōu)選地不是其中涂覆附加的中間層例如粘合劑層的那些方法。相反地，在本申請中，導(dǎo)致表面的反應(yīng)活性提高而基本上不改變表面化學(xué)組成的用于表面處理的物理化學(xué)方法，被認(rèn)為是優(yōu)選的方法。在優(yōu)選實(shí)施方案中，在生產(chǎn)親水性聚合物薄膜之前，流體組件的內(nèi)表面借助于等離子體處理進(jìn)行處理。在涂覆聚合物溶液之前用等離子體處理內(nèi)表面獲得了內(nèi)表面和聚合物薄膜之間的結(jié)合，這樣的結(jié)合對于對物理或者化學(xué)應(yīng)力具有高耐受性的薄膜而言是足夠好的。這類物理等離子體處理允許省去使用用于表面處理的有毒化學(xué)品。用氣體等離子體預(yù)處理內(nèi)表面導(dǎo)致表面的均勻改性，其只伸入到表面材料的較低深度。在這類用于表面預(yù)處理的等離子體方法中，包含電離粒子的氣體等離子體通過放電產(chǎn)生，或者通過在降低的壓力下在氣體氣氛中束流電磁場而產(chǎn)生。這種氣體等離子體可用于在表面上產(chǎn)生反應(yīng)性的區(qū)域，并且因此至少暫時(shí)地提高其反應(yīng)活性，使得聚合物薄膜對內(nèi)表面的粘合性和其對物理或者化學(xué)應(yīng)力的耐受性得到提高。
2.在下一個(gè)工藝步驟中，將流體組件的內(nèi)表面與親水性聚合物的溶液接觸。
流體組件的內(nèi)表面與親水性聚合物溶液的這種接觸可以利用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的所有方法，例如用溶液漂洗或者填充流體組件，將流體組件浸漬在溶液中，或者將溶液噴霧在內(nèi)表面上。在這種方法中，可以在流體組件的整個(gè)內(nèi)表面上提供親水性聚合物薄膜，或者只在內(nèi)表面的某些部分提供。特別地，這些部分區(qū)域可以是以后在流體系統(tǒng)中接觸液體的那些區(qū)域。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，親水性聚合物溶液被用于該工藝步驟，該親水性聚合物可溶于有機(jī)溶劑和溶劑混合物，并且基本上不溶于水溶液，并且特別地不溶于樣品液體和含水的清潔或者校正溶液。特別地，使用這類親水性聚合物能夠以有效的方式使流體組件內(nèi)表面被永久地和堅(jiān)牢地涂覆，而不使用附加的化學(xué)反應(yīng)步驟。使用基本上不溶于水溶液的親水性聚合物可以實(shí)質(zhì)上降低薄膜在含水液體中的溶解，并且因此這類薄膜在這類介質(zhì)中是非常耐久的，并且因此尤其適用于診斷分析系統(tǒng)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，聚醚-聚氨酯共聚物被用作親水性聚合物。這類聚醚-聚氨酯共聚物描述于例如美國專利5,728,762(Reich等)和美國5,932,200(Reich等)。這類優(yōu)選的聚醚-聚氨酯共聚物是具有親水性區(qū)域和疏水性區(qū)域的嵌段共聚物。作為這些兩親性能的結(jié)果，聚合物在某些有機(jī)溶劑和溶劑混合物中能較好地溶解，另一方面它們在除去有機(jī)溶劑或者溶劑混合物之后本身形成具有親水性表面性能的水凝膠，其實(shí)質(zhì)上不溶于水溶液，并且因此特別適合于本發(fā)明的涂層。這類特別適合的聚醚-聚氨酯共聚物可以例如從Cardio Tech International，Inc，Wobum，MA，美國獲得。
按照本發(fā)明，通過直接在流體組件的內(nèi)表面上制造親水性聚合物的薄膜來生產(chǎn)薄膜，而不使用另外的中間層。作為本發(fā)明表面處理的結(jié)果，在第一個(gè)工藝步驟中以這樣的方式改性該表面，使得在內(nèi)表面和聚合物薄膜之間存在足夠的粘合力，并且薄膜具有高的對物理或者化學(xué)應(yīng)力的耐受性。因此，在涂覆親水性聚合物薄膜之前，沒有必要在表面上進(jìn)行復(fù)雜的附加中間層例如粘合劑層的涂覆。
3.在下一個(gè)工藝步驟中，用氣態(tài)介質(zhì)以這樣的方式替代親水性聚合物溶液，使得首先流體組件的內(nèi)表面保持被一部分的親水性聚合物溶液潤濕。
在該過程中，可能存在的任何過量的聚合物溶液通過導(dǎo)入氣體體積而被除去，使得一定量的聚合物溶液保持在要被涂覆的表面上。過量的聚合物溶液可以主動地或者被動地除去。特別地，這可以通過以這樣的方式引入氣態(tài)介質(zhì)來進(jìn)行，使得流體組件被這種氣態(tài)介質(zhì)沖洗，并且因此使過量的聚合物溶液被這種介質(zhì)置換。在其它實(shí)施方案中，這可以通過從親水性聚合物溶液中除去流體組件，并且允許過量的聚合物溶液從被涂覆的流體組件的表面流走，并且由圍繞的氣態(tài)介質(zhì)特別是空氣來代替聚合物溶液來完成。此外，通過調(diào)節(jié)保持在表面上的聚合物溶液的量和/或濃度，可以特別地限定和調(diào)節(jié)施加到表面的親水性聚合物薄膜的厚度。
4.在最后的工藝步驟中，通過除去溶劑或者溶劑混合物在流體組件的內(nèi)表面上產(chǎn)生了親水性聚合物的薄膜。
在該最后的工藝步驟中，保留在表面上的聚合物溶液的溶劑或者溶劑混合物被除去，使得最后親水性聚合物薄膜保留在該表面上。溶劑或者溶劑混合物的除去必須至少進(jìn)行到這樣的程度，使得在表面上保留親水性聚合物的機(jī)械穩(wěn)定的薄膜。在這種情況下，溶劑或者溶劑混合物可以被被動地除去，例如通過在外部大氣中緩慢蒸發(fā)，或者被主動地加速，例如通過施加真空或者低壓，通過用氣體沖洗表面，或者通過提高溫度來加速蒸發(fā)。
在所述方法的某些實(shí)施方案中，可以首先在單個(gè)組件的表面或者流體組件的區(qū)域并且特別是其液體-輸送區(qū)域上提供親水性聚合物的薄膜，并且隨后組裝這些元件以形成流體組件。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及流體組件，其特征在于，親水性聚合物薄膜直接存在于流體組件的內(nèi)表面上，而沒有其它中間層。特別地，本發(fā)明涉及在內(nèi)表面上具有親水性聚合物薄膜的流體組件，其中親水性聚合物薄膜已經(jīng)通過如上所述的本發(fā)明方法的一種產(chǎn)生。
在內(nèi)表面上存在親水性聚合物薄膜改變了流體組件的物理表面性質(zhì)。特別地，這類涂層可以提高這些表面被水溶液潤濕的能力，并且因此降低包含或者形成氣泡的危險(xiǎn)。在流體組件的內(nèi)表面上存在這類聚合物薄膜的另一個(gè)作用是，這些表面中任何存在的納米到微米范圍的粗糙度可以通過在這些面上產(chǎn)生薄膜而得到很大程度的補(bǔ)償。當(dāng)這類流體組件被用于診斷分析系統(tǒng)時(shí)，這是特別有利的，因?yàn)檫@類分析系統(tǒng)通常具有提高的由于在前面的測定或者清洗步驟中保留的物質(zhì)所引起的污染危險(xiǎn)。這類物質(zhì)，尤其是來自體液的多孔或者大分子物質(zhì)，例如蛋白質(zhì)，更傾向于在粗糙的或者非常難以到達(dá)的表面區(qū)域上沉積。按照本發(fā)明，在這些面上存在親水性聚合物的穩(wěn)定薄膜降低了在長期使用中這類污染的危險(xiǎn)。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，流體組件的內(nèi)表面由塑料構(gòu)成。在本申請的意義上，并且按照“Plastics in the DIN”的標(biāo)準(zhǔn)委員會的定義，塑料被理解為是“其必要組分由高分子有機(jī)化合物組成的材料，該高分子有機(jī)化合物通過合成形成或者通過改性天然產(chǎn)品而形成”。在很多情況下，它們可以在一定條件下例如在熱或者壓力下被熔融和模塑。橡膠和化學(xué)纖維的性能使它們也包括在塑料當(dāng)中。塑料作為流體元件的材料是特別適合的，因?yàn)槠湫阅芸梢砸愿鞣N方式改變，并且因此可以被最佳地調(diào)整以適應(yīng)在流體系統(tǒng)中必須完成的功能，例如通過改變其彈性來作到這一點(diǎn)。許多塑料可以以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種方法模塑，例如注塑或者深拉方法，因此流體組件的形狀可以被特別地調(diào)整以適應(yīng)于其在流體系統(tǒng)中的功能。除了別的以外，使用了以下塑料作為流體組件的材料聚酰胺、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚醚醚酮、丁腈共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸類-丁二烯共聚物、天然橡膠、硅橡膠、丁腈橡膠或者氟化橡膠。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，在這些組件的內(nèi)表面上親水性聚合物薄膜的厚度在0.01到50微米之間、優(yōu)選地在0.01到10微米之間、特別優(yōu)選地在0.01到5微米之間。在流體組件上施加薄的聚合物薄膜，一方面能夠滿足對流體組件的表面性質(zhì)和尤其是對其潤濕性或者表面結(jié)構(gòu)的要求，另一方面這類薄膜的生產(chǎn)能夠特別地節(jié)約成本，并且因此使親水性聚合物的使用更經(jīng)濟(jì)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及用于輸送液體的流體系統(tǒng)，其由幾個(gè)流體組件構(gòu)成，這些流體組件以這樣的方式被連接，使得液體可以在這些流體組件之間被輸送，并且包括至少一個(gè)本發(fā)明的流體組件。在由幾個(gè)流體組件構(gòu)成的流體系統(tǒng)中，特別地在單個(gè)流體組件接觸的位置，其中各個(gè)流體組件的內(nèi)表面的濕潤性存在突變，例如由于具有不同的表面材料，可能形成或者附著氣泡，或者可能沉積污染物質(zhì)。按照本發(fā)明，通過在單個(gè)流體組件的鄰接內(nèi)表面上存在親水性聚合物薄膜，優(yōu)選地相同的親水性聚合物的薄膜，能夠解決上述問題。在單個(gè)流體組件的內(nèi)表面上存在相同的親水性聚合物薄膜，使這些組件的物理特性并且尤其是其濕潤性得到匹配，因此實(shí)質(zhì)上防止了污染。
按照本發(fā)明，親水性聚合物的薄膜不必須存在于流體系統(tǒng)的整個(gè)內(nèi)表面上。在很多情況下，當(dāng)這類薄膜只存在于流體系統(tǒng)的某些區(qū)域或者某些流體組件的內(nèi)表面或者部分的這些表面上時(shí)就已經(jīng)足夠了。如果流體系統(tǒng)被用于分析系統(tǒng)，并且特別地被用于診斷分析系統(tǒng)，則在流體系統(tǒng)的以下區(qū)域中提供親水性聚合物薄膜，即從相應(yīng)的傳感元件上游的輸送路徑中的樣品施加裝置開始，或者在傳感元件本身的液體-輸送區(qū)域中提供親水性聚合物薄膜，對于精確和無誤差測定所述測定值通常是足夠的。應(yīng)該優(yōu)選地提供親水性聚合物薄膜的流體系統(tǒng)的其它區(qū)域，是位于同樣在傳感元件上游的流體系統(tǒng)中的區(qū)域，但是其不用于輸送樣品液體，而是例如輸送校正或者清潔介質(zhì)，并且通常流入傳感元件上游的樣品液體的輸送路徑。傳感元件下游的流體系統(tǒng)的區(qū)域，例如到廢物容器的輸送管道不必須具有親水性聚合物薄膜，因?yàn)檫@些區(qū)域的氣泡或者污染對測定值的測定不具有不利影響。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及生產(chǎn)這類流體系統(tǒng)的方法，該流體系統(tǒng)至少部分地在其內(nèi)表面上具有親水性聚合物薄膜。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，這類流體系統(tǒng)通過首先在隨后被組裝形成流體系統(tǒng)的單個(gè)流體組件或者這類流體組件的較小的組合件的內(nèi)表面上生產(chǎn)親水性聚合物薄膜來生產(chǎn)。在其中涂覆整個(gè)流體系統(tǒng)或者其大的部件在經(jīng)濟(jì)上并不適合的情況下，或者由于例如系統(tǒng)的單個(gè)子區(qū)域不是可到達(dá)的或者不是易于到達(dá)的，因此這類涂覆在技術(shù)上是不可行的或者非常困難的時(shí)候，可以特別地使用上述方法。這些可以例如是閥門后面的流體系統(tǒng)的子區(qū)域或者非常窄的液體輸送路徑。然而，為了在流體系統(tǒng)的這類區(qū)域中仍然生產(chǎn)親水性聚合物薄膜，其內(nèi)表面應(yīng)該具有親水性聚合物薄膜的單個(gè)流體組件被首先單獨(dú)地提供這類薄膜，并且隨后組裝形成流體系統(tǒng)。以這樣的方式，還可以以簡單的方式為系統(tǒng)的一部分提供親水性聚合物薄膜，在組裝的系統(tǒng)中，這樣的部分對于這類涂覆不是能夠達(dá)到的，或者是非常難以達(dá)到的。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，通過首先物理化學(xué)地預(yù)處理單個(gè)流體組件的內(nèi)表面，隨后將這些組件組裝形成流體系統(tǒng)，并且在這樣的組裝流體系統(tǒng)上進(jìn)行本發(fā)明的其它工藝步驟來生產(chǎn)這類流體系統(tǒng)。這種過程可以特別地用于這樣的情況，其中整個(gè)流體系統(tǒng)或者其大的部件的物理化學(xué)預(yù)處理不是經(jīng)濟(jì)可行的，或者因?yàn)榧夹g(shù)原因是不可能的或者非常困難的，例如由于系統(tǒng)的單個(gè)小部分對于這類預(yù)處理不是可到達(dá)的或者是難以到達(dá)的。在某些預(yù)處理方法中，特別是在等離子體處理的情況下，有時(shí)會出現(xiàn)這樣的問題，即預(yù)處理的作用被限制在流體系統(tǒng)的易到達(dá)的區(qū)域，而流體系統(tǒng)的難以到達(dá)的區(qū)域不能被預(yù)處理或者非常難以被預(yù)處理。為了克服這一問題，在此提供了這樣一種方法，該方法借助于以下內(nèi)容解決了上述問題不使整個(gè)流體系統(tǒng)或者其大的部件經(jīng)受這類預(yù)處理，而是首先只對單個(gè)流體組件或者其部分進(jìn)行預(yù)處理，因此能夠更容易地進(jìn)行預(yù)處理。因此，例如閥門的單個(gè)元件或者長段管子的一段可以被單獨(dú)地預(yù)處理，隨后被組裝起來。在流體系統(tǒng)的內(nèi)表面上生產(chǎn)親水性聚合物薄膜的其它步驟通常不是關(guān)鍵的，并且可以在組裝的系統(tǒng)中進(jìn)行。
在上述的實(shí)施方案中，薄膜還可以在幾個(gè)這類流體組件的較小組合件上通過實(shí)施對于單個(gè)流體組件所描述的工藝步驟來生產(chǎn)。
例如，在開始本發(fā)明方法之前，流體組件，例如管子或者彎頭，可以被組裝成小的組合件，并且作為普通的小的組合件進(jìn)行用于在內(nèi)表面上生產(chǎn)親水性聚合物薄膜的后續(xù)步驟。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及用于測定液體的至少一種物理或者化學(xué)參數(shù)的分析系統(tǒng)，其包括至少一個(gè)用于測定液體的至少一種物理或者化學(xué)參數(shù)的傳感元件，以及用于將液體輸送到傳感元件和/或從傳感元件輸送走液體的本發(fā)明的流體系統(tǒng)。
在這類分析系統(tǒng)中，可以使用所有前面描述的本發(fā)明流體系統(tǒng)的實(shí)施方案。這類分析系統(tǒng)原則上可以被用來分析所有類型的液體，并且特別優(yōu)選地用來分析含水液體。在優(yōu)選實(shí)施方案中，這類分析系統(tǒng)被用來分析生理液體，例如血液、血漿、血清、尿、腦脊髓液體、眼淚流體，或者液體生物試樣，例如細(xì)胞懸液、細(xì)胞上清液、細(xì)胞抽提物、組織溶解產(chǎn)物或者類似的液體。它們被特別優(yōu)選地用于分析血液、血清、血漿或者尿。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，親水性聚合物的薄膜還存在于分析系統(tǒng)的液體-輸送區(qū)域或者一個(gè)或多個(gè)傳感元件的內(nèi)表面上。這些傳感元件的液體-輸送區(qū)域與被分析的液體直接接觸。在這些區(qū)域中存在親水性聚合物的薄膜是特別有利的，因?yàn)槠淠軌蚪档陀捎谠趥鞲性写嬖跉馀莼蛘呶廴疚镔|(zhì)而導(dǎo)致的測定值失真的危險(xiǎn)。在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，通過在傳感元件的液體-輸送區(qū)域上以及在其余的流體系統(tǒng)的鄰接部分上存在相同親水性聚合物的薄膜，能夠進(jìn)一步降低這類危險(xiǎn)。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，分析系統(tǒng)包含幾個(gè)傳感元件，以測定通常用于許多測定的液體的不同的物理和/或化學(xué)參數(shù)。然而，除了可以重復(fù)地和多次使用的傳感元件之外，還可以使用只能使用一次的傳感元件。在這種情況下，各個(gè)元件通常通過也能夠彼此直接接觸的流體組件連接在一起。在這方面，各種傳感元件還可以被結(jié)合成傳感模塊，它們具有共用的流體分系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在用作例如外殼通道的用等離子體預(yù)處理的流體元件上制備親水性聚合物薄膜在下文中作為流體組件的一個(gè)例子描述了傳感元件、例如氧電極的殼體通道。這類殼體通道實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于傳感元件的液體-輸送區(qū)域，其與液體直接接觸，并且特別地包含在傳感元件內(nèi)提供和除去液體的樣品通道。圖2顯示了這類傳感元件的傳感區(qū)域的剖面的實(shí)例，該傳感元件作為一個(gè)例子使用Clark類型的氧傳感器，其用于例如Roche診斷學(xué)的OMNI分析系統(tǒng)。這些傳感元件(10)包括用于輸送和提供樣品的樣品或者殼體通道(12)，以及實(shí)際的傳感器(11)，其具有內(nèi)部電解質(zhì)空間和設(shè)置在其中的電極。氣體可滲透的和實(shí)質(zhì)上離子-和液體-不可滲透的塑料膜(13)位于內(nèi)部電解質(zhì)空間和樣品通道之間，其將內(nèi)部電解質(zhì)空間和樣品通道分離。在顯示的情況下，傳感元件(15)的殼體以及殼體通道(12)的壁由透明塑料例如甲基丙基酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物構(gòu)成。為了在實(shí)際的水凝膠涂覆之前預(yù)處理殼體通道，將殼體(15)固定在支承板上，并且放在來自Plasmafinish公司的V15-G類型的等離子體設(shè)備中，并且按照制造商的說明在2.45GHz下用氯等離子體處理幾分鐘。在所顯示的情況下，等離子體可以經(jīng)由殼體通道(12)兩側(cè)的開口以及經(jīng)由以后被膜(13)覆蓋的殼體中的開口進(jìn)入殼體通道的內(nèi)側(cè)。在完成等離子體處理之后在大約5-60分鐘內(nèi)，將等離子體-處理的殼體從支承板上除去，并且固定在殼體支撐物中。在該殼體支撐物中，將提供和排出液體的液體管道連接到殼體通道(12)的兩端。借助于存在于殼體(15)上的可壓縮密封(14)或者存在于液體管道上的密封，通過壓力連接機(jī)構(gòu)將液體管道密封。經(jīng)由液體管道并且因此經(jīng)由殼體通道(12)吸入親水性聚合物X1的溶液，持續(xù)幾分鐘。X1表示聚醚-聚氨酯共聚物類型的親水性聚合物，其可以例如作為“親水性聚醚聚氨酯”從Cardio Tech International，78 E OlympiaAvenue，Woburn MA 01801-2057，美國得到，并且具有50％的水分吸收率和60％的溶脹的膨脹率。為了制備親水性聚合物X1的溶液，將規(guī)定量的水凝膠顆粒X1在攪拌的同時(shí)溶于乙醇-水混合物中。隨后，將親水性聚合物X1的溶液從液體管道和殼體通道(12)中除去，并且經(jīng)由液體管道和殼體通道吸入空氣，持續(xù)幾分鐘。在殼體通道(12)的內(nèi)壁上以這種方法將水凝膠層干燥，從而按照本發(fā)明的涂覆工藝在殼體通道(12)的內(nèi)壁上得到親水性聚合物的薄膜。
權(quán)利要求
1.用于在流體組件的內(nèi)表面上產(chǎn)生親水性聚合物薄膜的方法，所述親水性聚合物具有高于在沒有親水性聚合物薄膜存在下的流體組件內(nèi)表面的表面潤濕性的對于含水溶液的表面潤濕性，其特征在于，親水性聚合物的薄膜按照以下產(chǎn)生a)將流體組件的內(nèi)表面經(jīng)受物理化學(xué)預(yù)處理，b)使流體組件內(nèi)表面與親水性聚合物溶液接觸，c)以這樣的方式用氣態(tài)介質(zhì)置換親水性聚合物的溶液，使得首先流體組件的內(nèi)表面保持被部分的親水性聚合物的溶液潤濕，和d)通過除去溶劑使親水性聚合物薄膜保留在流體組件的內(nèi)表面上。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于物理化學(xué)預(yù)處理是等離子體處理。
3.前面權(quán)利要求之一的方法，其特征在于親水性聚合物可溶于有機(jī)溶劑或者溶劑混合物，并且實(shí)質(zhì)上不溶于含水溶液。
4.前述權(quán)利要求任何一項(xiàng)的方法，其特征在于親水性聚合物是聚醚-聚氨酯共聚物。
5.前述權(quán)利要求任何一項(xiàng)的方法，其特征在于親水性聚合物薄膜直接在流體組件的內(nèi)表面上產(chǎn)生，而不使用附加的中間層。
6.前述權(quán)利要求任何一項(xiàng)的方法，其特征在于物理化學(xué)預(yù)處理改進(jìn)了親水性聚合物薄膜對內(nèi)表面的粘合性以及其對物理或者化學(xué)應(yīng)力的耐受性。
7.流體組件，其在內(nèi)表面上具有親水性聚合物薄膜，其特征在于，親水性聚合物薄膜通過權(quán)利要求1到6任何一項(xiàng)的方法產(chǎn)生。
8.權(quán)利要求7的流體組件，其特征在于，流體組件是選自以下的組件通道、管子、管道、閥門、分配器、連接元件、液體接收設(shè)備、接頭、傳感元件的液體-輸送區(qū)域或者液體容器。
9.權(quán)利要求7或8的流體組件，其特征在于，流體組件的內(nèi)表面由至少一種塑料組成。
10.權(quán)利要求7到9任何一項(xiàng)的流體組件，其特征在于，親水性聚合物薄膜的厚度在0.01到50微米之間、優(yōu)選地在0.01到10微米之間、特別優(yōu)選地在0.01到5微米之間。
11.用于輸送液體的流體系統(tǒng)，其特征在于，該流體系統(tǒng)由幾個(gè)流體組件組成，它們以這樣的方式被連接起來，使得液體可以在這些流體組件之間被輸送，并且該流體系統(tǒng)包含一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求7到10之一的流體組件。
12.權(quán)利要求11的流體系統(tǒng)，其特征在于，單個(gè)流體組件的內(nèi)表面的物理特性和特別是其濕潤性，借助于在這些流體組件的內(nèi)表面上存在相同的親水性聚合物的薄膜而得到均衡。
13.用于生產(chǎn)權(quán)利要求11到12任何一項(xiàng)的流體系統(tǒng)的方法，其特征在于，首先在隨后將被組裝形成流體系統(tǒng)的單個(gè)流體組件或者這類流體組件的較小的組合件的內(nèi)表面上生產(chǎn)親水性聚合物的薄膜。
14.用于生產(chǎn)權(quán)利要求11或12的流體系統(tǒng)的方法，其特征在于，首先在單個(gè)流體組件或者這類流體組件的較小的組合件的內(nèi)表面上進(jìn)行權(quán)利要求1的工藝步驟a)的預(yù)處理，這些流體組件或者組合件被隨后組裝形成流體系統(tǒng)，并且權(quán)利要求1的工藝步驟b)到d)在這種組裝的流體系統(tǒng)上進(jìn)行。
15.用于測定液體的至少一種物理或者化學(xué)參數(shù)的分析系統(tǒng)，其包括用于測定液體的至少一種物理或者化學(xué)參數(shù)的至少一個(gè)傳感元件，和用于將液體輸送到傳感元件和/或從傳感元件輸送走液體的流體系統(tǒng)，其特征在于該流體系統(tǒng)包含一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求7到10任何一項(xiàng)的流體組件。
16.權(quán)利要求15的分析系統(tǒng)，其特征在于，被分析的液體是生理液體，尤其是血液、血清、血漿或者尿。
17.權(quán)利要求15到16任何一項(xiàng)的分析系統(tǒng)，其特征在于，親水性聚合物的薄膜還存在于一個(gè)或多個(gè)傳感元件的液體-輸送區(qū)域的內(nèi)表面，所述內(nèi)表面與被分析的液體直接接觸。
18.權(quán)利要求15到17任何一項(xiàng)的分析系統(tǒng)，其特征在于，該分析系統(tǒng)包含幾個(gè)傳感元件，尤其是傳感模塊形式的幾個(gè)傳感元件，以測定液體的各種物理和/或化學(xué)參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明描述了用于在流體組件的內(nèi)表面上生產(chǎn)親水性聚合物薄膜的方法，其中首先將流體組件的內(nèi)表面經(jīng)受物理化學(xué)處理，尤其是等離子體處理，隨后將內(nèi)表面接觸親水性聚合物的溶液，然后以這樣的方式用氣態(tài)介質(zhì)置換聚合物溶液，使得首先內(nèi)表面保持被部分的聚合物溶液潤濕，并且最后通過除去溶劑使親水性聚合物的薄膜保留在流體組件的內(nèi)表面上。在這種情況下使用的親水性聚合物具有高于流體組件本身的內(nèi)表面的表面潤濕性的對于含水溶液的表面潤濕性。此外，本發(fā)明描述了流體組件和系統(tǒng)以及分析系統(tǒng)，在其內(nèi)表面上至少部分地存在親水性聚合物的薄膜。
文檔編號G01N27/327GK1689711SQ200510066910
公開日2005年11月2日 申請日期2005年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月26日
發(fā)明者M·J·P·萊娜, L·維斯, D·沃克爾, W·蔡勒 申請人:霍夫曼-拉羅奇有限公司