CN103769252A - 微流控芯片的连接器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微流控芯片的连接器，所述连接器包括：公头(1)、母头(2)和密封块(3)，所述密封块(3)嵌装在所述公头(1)上，所述公头(1)和所述母头(2)通过压紧螺栓(5)相互连接；所述密封块(3)与所述母头(2)之间具有芯片容纳腔(6)，所述母头(2)的一侧设置有芯片插入口(4)。本发明的连接器不仅能快速固定微流控芯片，而且能够保证芯片与进样器的密封性，实现一次性连接全部芯片进样口的目的，能显著加快芯片上生物实验的进程。

Description

微流控芯片的连接器

技术领域

本发明涉及微流控芯片技术领域，特别涉及一种微流控芯片的连接器，该连接器主要作为微流控芯片的快速进样装置，可以通过一次性操作实现多通道微流控芯片的所有接口与外部流体装置的全部快速导通，并保证连接的气密性，实现芯片上的快速检测分析。

背景技术

微流控芯片是将一个生物或化学实验室微缩到一块只有几平方厘米的薄片上，它把化学和生物等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测、细胞培养、分选、裂解等基础操作单元集成到一块很小的芯片上，由微流道形成网络，从而控制流体贯穿整个系统，用以实现常规化学或生物实验室的各种功能。

微流控芯片技术是在半导体加工工艺基础上发展而来的，随着微纳加工工艺的不断发展，微流控芯片的集成度越来越高。大规模集成微流控芯片的必要条件是泵阀，泵阀功能的实现是将液体从微流控芯片相应的进样口注入到流道中。集成多功能的微流控芯片使得泵阀数量增加，导致连接口多达几十个、插针过程繁琐、耗时长。作为快速检测分析的微流控芯片，连接过程阻碍了其快速检测的理念，而快速连接器正是解决这一问题的关键。

目前，微流控芯片技术主要采用增加泵阀的方法，由于通过增加泵阀的数量实现芯片的复杂功能，导致连接口众多，操作繁琐，这样对快速连接器装置提出如下几方面的要求：第一，快速连接器要具有操作方便的特点，一次锁紧全部快速导通；第二，快速连接器要具有设计小巧、结构简单，针对不同位置进样口的微流控芯片，通过更换小部件即可满足要求；第三，快速连接器要求保证实验过程中多条连接通道的密封性。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：在高通量生物标志物及基因分析实验中，芯片上需要集成大量的泵阀控制系统，因此需要在芯片上插入大量的塑料微型连接软管。目前的微流控芯片插针过程十分繁琐，使实验周期加长，影响生物实验样品的时效性。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种微流控芯片的连接器，该连接器不仅能快速固定微流控芯片，而且能够保证芯片与进样器的密封性，实现一次性连接全部芯片进样口的目的，能显著加快芯片上生物实验的进程。所述技术方案如下：

一种微流控芯片的连接器，所述连接器包括：公头、母头和密封块，所述密封块嵌装在所述公头上，所述公头和所述母头通过压紧螺栓相互连接；所述密封块与所述母头之间具有芯片容纳腔，所述母头的一侧设置有芯片插入口。使用时，将微流控芯片从芯片插入口插入到芯片容纳腔内，并插紧定位，将公头连同密封块向下压紧该微流控芯片，以便进行相关的实验操作。

进一步地，所述母头除开设有芯片插入口的一侧外，其他三侧设置为限位挡墙。实际上时母头的中部开设有一个微流控芯片和密封块下部的容纳腔，在母头的一个侧壁上开设芯片插入口，这样形成了一个三面封堵、一面开口的凹坑。

进一步地，所述密封块具有多个通孔，每一个通孔包括位于上段的导管插孔、位于中段的流道孔和位于下端的密封垫圈孔，所述导管插孔和所述密封垫圈孔的内径大于所述流道孔的内径。密封块上的每一个通孔都与微流控芯片上的一个进样孔对应，实验液体通过密封块上的通孔流入到微流控芯片的进样孔内。实验时，只要将外部导管插入到导管插孔内即可向微流控芯片的进样孔注入实验液体。根据微流控芯片上的进样孔的数量的不同，可以更换密封块，使得密封块上通孔的数量与实验的微流控芯片上的进样孔的数量相同。

进一步地，所述公头上开设有预留凹槽，外部导管通过所述预留凹槽插入到所述导管插孔内。该预留凹槽用于与密封块相配合，将密封块安装在公头上以后，密封块的上表面露出在外面，以使外部导管能够直接插入到导管插孔内。

进一步地，所述公头或/和所述母头采用PMMA制作而成。PMMA即聚甲基丙烯酸甲酯，俗称有机玻璃或者亚克力。由于PMMA具有透明的特点，使得能够从外部直接观测到进样孔和密封块是否对准。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明的连接器采用对芯片进行限定定位，通过透明PMMA母头观察芯片进样孔与密封块的对准性，并可进行微调；采用具有多通孔的密封块，实现了一次压紧并全部连通芯片进样孔的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的连接器的结构示意图。

图2是图1中A-A向的结构示意图。

图3是图1的俯视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本实施例提供了一种微流控芯片的连接器，参见图1、图2和图3，该连接器包括：公头1、母头2和密封块3，母头2的中部开设有容纳凹坑，竖向的三个侧壁形成限位挡墙，一个侧壁设置为开口，公头1的中部设置有凹槽和插槽，公头1与母头2相搭接的三周设置有搭接台阶。这样，公头1和母头2通过压紧螺栓5相互连接，并且，通过压紧螺栓5可以使得公头1上下移动，实现压紧与回松。密封块3嵌装在公头1上，即将密封块3插嵌在公头1的插槽内。密封块3与母头2之间具有芯片容纳腔6，母头2的一侧设置有芯片插入口4，母头2除设有芯片插入口4的一侧外，其他三侧设置为限位挡墙。即将密封块3安装在公头1上后，密封块3深入到母头2中部的容纳凹坑内，但密封块3的下端面不能抵靠到容纳凹坑的底面上，在密封块3的下端面与容纳凹坑的底面之间形成一个微流控芯片的容纳腔。

密封块3上竖直方向开设有多个贯通的通孔，每一个通孔包括位于上段的导管插孔31、位于中段的流道孔32和位于下端的密封垫圈孔33。实验时，导管插孔31用于接收外部导管注入的实验液体；流道孔32用于导流，将实验液体导入到芯片的进样孔内；密封垫圈孔33用于安装密封垫圈，密封垫圈与微流控芯片紧密接触，实现实验时微流控芯片每一个进样孔的密封。针对硬度较大的微流控芯片，必须要设置密封垫圈，以确保密封性能；对于常用的PDMS芯片，可以不设置密封垫圈，利用其自身硅橡胶性质实现密封效果。根据实验使用的微流控芯片的型号和进样孔数量的不同，可以更换密封块3的型号，能够确保实验时，密封块3的型号与微流控芯片的型号相适配，即密封块3的通孔数量与微流控芯片的进样孔数量相一致。

导管插孔31和密封垫圈孔33的内径大于流道孔32的内径。导管插孔31的内径大于流道孔32的内径，使得流道孔32对外部导管起到阻止作用，特别是外部导管为钢管时，如果没有流道孔32的阻止作用，钢管可能会一插到底，损坏微流控芯片，因此流道孔32对微流控芯片起到保护作用。密封垫圈孔33的内径大于流道孔32的内径，能够保证密封垫圈的内径与流道孔32的内径相一致，使得在密封垫圈孔33处设置密封垫圈后，密封垫圈不至于阻挡实验液体的流过。对应地，在公头1上开设有预留凹槽11，该预留凹槽11使得密封块3安装在公头1上后，密封块3的上表面露出在外面，外部导管通过预留凹槽11插入到导管插孔31内。

母头2采用PMMA制作而成，由于PMMA的透明特性，使得能够从外部直接观测到进样孔和密封块是否对准。作为其他的实施方式，公头1和母头2都可以采用PMMA制作而成。

本发明的微流控芯片的连接器的工作原理是：

实验时，将微流控芯片从母头2的芯片插入口4插入到芯片容纳腔6内，通过母头2的三个侧壁的限位挡墙对微流控芯片进行限位，对微流控芯片进样孔的位置进行粗略定位。将密封块3压到微流控芯片表面，透过PMMA的母头2观察微流控芯片进样孔与密封块3下表面的密封垫圈孔33的对应性，从而在粗定位基础上进行细微的调整，以实现最佳配合，利用该定位调整结构可以实现快速连接功能。

当微流控芯片采用PDMS材料时，密封垫圈孔33处可以不设置密封垫圈。针对不同进样孔结构的微流控芯片，可依据微流控芯片进样孔的位置更换相匹配的密封块3。使用略粗的外部导管插入密封块3上端的导管插孔31，使进样过程保持密封，为了避免外部导管插入过深损坏芯片，设计流道孔32略小于钢管插孔。公头1中设计有密封块3插槽，密封块3可以固定在插槽中。在通过压紧螺栓5，将密封块3和微流控芯片压紧密封实现进样功能。为使得密封块3上的导管插孔31能够与外部导管连接，公头1表面设置有预留凹槽11。

本发明提供的一种微流控芯片的连接器，实现了进样器与微流控芯片的快速连接，并具有多通道注液口，与现有的集成芯片进样系统相比，不需要进行繁琐的软管连接插针操作，大大提高了集成泵阀的微流控芯片实验的效率。该装置不仅能快速固定微流控芯片，而且能够保证芯片与进样器的密封性，达到一次性连接全部芯片进样口的目的，实现微流控芯片上的快速检测分析。我们的实验显示采用微流控快速连接器，可以方便地实现微流控芯片与普通宏观液体传输装置的连接，并能保证封接的气密性。可以实现一次性连接全部芯片进样口的目的，能显著加快芯片上生物实验的进程。本发明提出的微流控快速连接器有操作方便的特点，可以通过一次锁紧的操作实现微流控芯片的所有接口与外部流体装置的全部快速导通，并可保证实验过程中多条连接通道的密封性。该快速连接器设计小巧、结构简单，针对不同位置进样口的微流控芯片，通过更换小部件即可满足要求，对多种不同厚度的芯片，也具有较好的适应性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种微流控芯片的连接器，其特征在于，所述连接器包括：公头(1)、母头(2)和密封块(3)，所述密封块(3)嵌装在所述公头(1)上，所述公头(1)和所述母头(2)相互连接；所述密封块(3)与所述母头(2)之间具有芯片容纳腔(6)，所述母头(2)的一侧设置有芯片插入口(4)。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片的连接器，其特征在于，所述公头(1)和所述母头(2)通过压紧螺栓(5)相互连接。

3.根据权利要求1或2所述的微流控芯片的连接器，其特征在于，所述母头(2)除开设有芯片插入口(4)的一侧外，其他三侧设置为限位挡墙。

4.根据权利要求1或2所述的微流控芯片的连接器，其特征在于，所述密封块(3)具有多个通孔，每一个通孔包括位于上段的导管插孔(31)、位于中段的流道孔(32)和位于下端的密封垫圈孔(33)。

5.根据权利要求4所述的微流控芯片的连接器，其特征在于，所述导管插孔(31)和所述密封垫圈孔(33)的内径大于所述流道孔(32)的内径。

6.根据权利要求4所述的微流控芯片的连接器，其特征在于，所述公头(1)上开设有预留凹槽(11)，外部导管通过所述预留凹槽(11)插入到所述导管插孔(31)内。

7.根据权利要求1或2所述的微流控芯片的连接器，其特征在于，所述公头(1)或/和所述母头(2)采用PMMA制作而成。

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