CN104081105B - 密封式微流体导管组合件及其制作方法 - Google Patents

密封式微流体导管组合件及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明揭示一种通过以下操作制作的密封式微流体导管组合件：通过使第一导管与第二导管接触而形成接头，所述第一导管通过所述接头与所述第二导管流体连通。通过以下操作抵靠所述接头压缩环绕一个或两个导管的可延展材料层以流体密封所述接头：向环绕所述导管及可延展层的夹套的外表面施加径向力。所述第一导管与所述第二导管的相应组合物及/或大小可不同。

Description

密封式微流体导管组合件及其制作方法
相关申请案
本申请案主张2011年9月18日提出申请的第13/299,506号美国专利申请案的优先权，所述专利申请案的全文以引用方式并入本文中。
技术领域
本发明一般来说涉及特别是在微流体应用中将流体导管连接在一起。
背景技术
微流体应用通常需要在两个最初分离的导管之间做出不漏流体的连接。用于连接导管的常规技术包含使用套接管及其它类型的经机械加工配件以及特定粘合剂(例如UV固化粘合剂)。特别是在微流体应用中，常规流体连接伴随有许多问题。经机械加工配件(例如套接管)趋向于庞大的，且因此通常不适于需要在紧密空间中安装的应用。经机械加工配件及粘合剂通常不提供涉及非常高流体压力的微流体应用(例如HPLC(高性能液相色谱法))中的可接受足够长的服务寿命。经机械加工配件及粘合剂通常无法提供由不相似材料制成的两个导管或不同大小的两个导管之间的稳健连接。
另外，经机械加工配件及粘合剂可能不提供需要具有约数十微米的内径的导管的低流(微米级或纳米级流)应用中的可接受密封完整性的流体连接。此级别上的导管在低流分析分离系统(例如低流HPLC系统)中及在大气压离子化(API)中所利用的低流离子化装置(例如小型电喷射探针(其可耦合到HPLC系统))中为特别合意的。低流形态需要小横截面流面积来确保将从流体流中所载运的分析物产生尖锐、高度可辨别(低分散)信号峰值。此类应用中所采用的流体连接应经配置以确保高峰值分辨率。
因此，一直存在对特别是在微流体应用中的导管之间的经改进流体连接及对采用此类连接的装置及组合件的需要。
发明内容
为了全部或部分地解决前述问题及/或所属领域的技术人员可能已观察到的其它问题，本发明提供如在下文所陈述的实施例中通过举例方式描述的方法、过程、系统、设备、仪器及/或装置。
根据一个实施例，一种用于制作密封式微流体导管组合件的方法包含：通过使第一导管的第一轴端区段与第二导管的第二轴端区段接触而形成接头，所述第一导管通过所述接头与所述第二导管流体连通，其中可延展材料层同轴地环绕所述第一轴端区段，夹套同轴地环绕所述可延展材料层、所述第一轴端区段及所述第二轴端区段，且所述可延展材料层具有比所述第一导管、所述第二导管及所述夹套低的硬度；及通过在距所述接头的一轴向距离处向所述夹套的外表面施加径向力而抵靠所述接头压缩所述可延展材料层以流体密封所述接头，其中所述可延展材料层形成流体密封。
根据另一实施例，形成所述接头包含：使所述第一轴端区段与过滤器的第一侧接触且使所述第二轴端区段与所述过滤器的相对第二侧接触。
根据另一实施例，形成于所述第一导管与所述第二导管之间的所述接头为第一接头，且所述方法进一步包含：在所述第一导管与和所述第二导管轴向对置的第三导管之间形成第二接头；及通过在距所述第二接头的一轴向距离处向所述夹套的所述外表面施加径向力而抵靠所述第二接头压缩所述可延展材料层。
根据另一实施例，一种流模块包含根据本文中所揭示的方法中的任一者制作的密封式微流体导管组合件及与所述密封式微流体导管组合件流体连通的压力传感器。第一导管的内径小于第二导管及第三导管的内径。
根据其它实施例，提供一种密封式微流体导管组合件。所述密封式微流体导管组合件可根据本文中所揭示的方法中的任一者制作。
根据另一实施例，一种电喷射探针包含密封式微流体导管组合件，其中第一导管由导电材料组成。所述密封式微流体导管组合件可根据本文中所揭示的方法中的任一者制作。
在检查所附各图及实施方式之后，本发明的其它装置、设备、系统、方法、特征及优点将为或将变得为所属领域的技术人员显而易见。打算所有此些额外系统、方法、特征及优点均包含于本说明内、在本发明的范围内且由所附权利要求书保护。
附图说明
可通过参考所附各图而更好地理解本发明。图中的组件未必按比例，而是重点放在图解说明本发明的原理。在图中，遍及不同视图，相似元件符号指定对应部件。
图1A是根据一个实施例的微流体导管组合件在完成组合件之前的实例的横截面图。
图1B是微流体导管组合件在完成组合件之后的横截面图。
图2A是根据另一实施例的微流体导管组合件在完成组合件之前的实例的横截面图。
图2B是微流体导管组合件在完成组合件之后的横截面图。
图3是根据另一实施例的微流体导管组合件的实例的横截面图。
图4是四个不同电喷射探针的信号峰值的曲线图，四个不同电喷射探针中的两者以与图3中所图解说明的实施例一致的方式制作。
图5是根据另一实施例的流模块的示意图。
具体实施方式
如本文中所使用，术语“微流体导管”通常指具有不大于大约2mm的内径的导管(管、毛细管等)。实际上，微流体导管的内径可介于从大约0.01mm到大约2mm的范围内。市售不同内径(例如，举例来说，0.025mm、0.05mm、0.15mm、0.2mm、0.3mm等)的微流体导管。更一般来说，微流体导管经定大小以用于以纳米级流率(nL/min)及/或微米级流率(通常高达数百μL/min)有效地传送流体。在需要分析分离的应用中，微流体导管应定大小以最小化样本峰值数据的分散。一般来说，不对微流体导管的长度进行限制，只要所述长度针对其在给定应用中的既定目的充分即可。最初可提供显著长度的微流体导管且此后视需要将其切割为所要较短长度。一般来说，不对微流体导管的外径进行限制，只要所述外径形成提供承受给定应用中所预期的流体压力所需的结构稳健性水平的壁厚度即可。在一些应用(例如微米级(微型柱)HPLC)中，流体压力可为约数万psi。针对具有对紧凑性的特定需要的应用，外径不应过大或不应超出所预期的流体压力所需的大小。在一些实施例中，微流体导管的外径可介于从大约0.125mm到大约2mm的范围内。市售不同外径(例如，举例来说，0.15mm、0.36mm、1/32英寸(大约0.8mm)、1/16英寸(大约1.6mm)等)的微流体导管。
为了方便，在本发明中交换地使用术语“导管”与术语“微流体导管”。
为了方便，如本文中所使用的术语“直径”(包含“内径”及“外径”)通常指组件(例如导管、管、毛细管、套筒、夹套、层、涂层等等)的任一横截面面积的特性尺寸(或大小)。在典型实施例中，此些组件为具有圆形横截面的圆柱形的，使得术语“直径”准确地描述此些组件的特性尺寸。然而，将理解，此些组件可替代地具有椭圆形或多边形横截面。椭圆形横截面的特性尺寸可视为主轴。多边形横截面的特性尺寸可视为一侧的支配长度或宽度或者两个相对拐角之间的距离。如本文中所使用术语的“直径”涵盖所有此些类型的特性尺寸，而无论横截面的实际形状如何，且因此不打算将任一给定组件限于具有圆形横截面。
图1A是根据一个实施例的微流体导管组合件100在完成组合件之前(特别地，在施加如下文所描述的径向压缩之前)的实例的横截面图。微流体导管组合件100通常包含第一导管104、第二导管108、可延展材料层112(或可延展层112)及夹套116。在典型实例中，前述组件各自为圆柱形的。
第一导管104及第二导管108可由导电材料(例如，金属(例如不锈钢))或电绝缘材料组成。在本发明的上下文中，术语“电绝缘材料”涵盖电介质材料。电绝缘材料的非限制性实例包含陶瓷(例如熔化硅石)、复合材料(例如包裹或涂覆有聚合物(例如PEEK(聚醚醚酮)的熔化硅石)(例如，PEEKsilTM管子))及具有能够承受下文所描述的组装过程的硬度的特定聚合物。第一导管104及第二导管108可具有相同或不同组合物。第一导管104及第二导管108可为具有例如上文所描述的尺寸的微流体导管。在本实施例中，第一导管104与第二导管108的外径相同或实质上相同(例如，相差0.02mm或更少)。在例如下文所描述的其它实施例中，第一导管104与第二导管108的外径为不同的。第一导管104与第二导管108的内径可相同或不同。
可延展层112可由在经受根据下文所描述的方法的径向压缩时为充分可延展的且具有小于第一导管104、第二导管108及夹套116的相应硬度的硬度的任一材料组成。在本上下文中，术语“径向”指正交于第一导管104及第二导管108沿着其定向的纵向轴的方向。并且，在本上下文中，“硬度”的性质可根据任一通常可接受标准(举例来说，根据ASTM国际组织公布的当前标准的洛克威尔(Rockwell)硬度测试)量化。作为本上下文中的可延展性的实例，可延展层112能够在经受径向压缩时在夹套116与第一导管104及/或第二导管108之间扩张(或“挤压”)。用于可延展层112的材料的几个实例包含但不限于聚合物或工程塑料(例如PEEK及聚酰亚胺)。在本上下文中，术语“聚合物”涵盖共聚物及聚合物混合物。因此，PEEK(或聚酰亚胺)聚合物可涵盖排他地包括PEEK(或聚酰亚胺)的聚合物或者包含PEEK(或聚酰亚胺)的共聚物或聚合物混合物。在一些实施例中，可延展层112的壁在径向压缩之前的初始厚度(在径向方向上)介于从0.010mm到1mm的范围内。
夹套116可由能够承受下文所描述的组装过程的任一硬材料组成。在典型实施例中，夹套116为金属，例如不锈钢。在一些实施例中，夹套116的轴向长度介于从1mm到100mm的范围内。
根据一个实施例，如下制作微流体导管组合件100。使第一导管104与第二导管108或更特定来说第一导管104的第一轴端区段120与第二导管108的第二轴端区段124在其相应轴端处彼此接触以便形成接头(即，对接接头)128。使第一导管104与第二导管108以对准方式接触，使得第一导管104的内部通过接头128与第二导管108的内部流体连通。在本上下文中，术语“接头”通常指两个轴端在其彼此接触之后的界面或边界。在一些实施例中，提供呈套筒的形式的可延展层112，所述套筒在形成接头128后即刻接触第一导管104及第二导管108。所述套筒可同轴地环绕第一轴端区段120及/或第二轴端区段124。在其中第一导管104及第二导管108具有相同或实质上相同外径的本实施例中，所述套筒同轴地环绕第一轴端区段120及第二轴端区段124两者。因此，在本实施例中，可通过以下操作形成接头128：将可延展层112插入到夹套116中且将第一轴端区段120及第二轴端区段124插入到可延展层112的相对轴端中直到其彼此接触(即，彼此邻接)为止。接着，通过实施如现在将描述的径向压缩技术而流体密封接头128(经密封以便形成不漏流体的接头)。
图1B是微流体导管组合件100在完成组合件之后(即，在施加径向压缩之后)的横截面图。通过在距接头128的一轴向距离处向夹套116的外表面施加径向力而施加径向压缩。在其中第一导管104及第二导管108具有相同或实质上相同外径的本实施例中，可在位于距接头128的一轴向距离处的第一轴向位置处(即，在所述外表面的与第一轴端区段120径向对准的位置处)施加第一径向力136，且可在位于距接头128的一轴向距离处的第二轴向位置处(即，在所述外表面的与第二轴端区段124径向对准的位置处，在接头128的相对于所述第一轴向位置的对置侧上)施加第二径向力140。如由图1B中的箭头示意性地指示，在相应轴向位置处，可各自在围绕夹套116的外表面的多个圆周位置处施加径向力136、140。为了简化，图1B图解说明在第一轴向位置处在夹套116上的两个直径上对置位置处施加第一径向力136，且在第二轴向位置处在夹套116上的两个直径上对置位置处施加第二径向力140。然而，将理解，可各自在相应轴向位置处在围绕圆周的两个以上位置处施加径向力136、140。此外，无需在夹套116的外表面上的局部接触点处施加径向力136、140。即，用于施加径向力136、140的工具(例如，举例来说，分段夹头)可经结构化以使径向力136、140以某一均匀度在外表面的两个或两个以上连续区段上扩散。此外，无需围绕夹套116的圆周对称地施加径向力136、140。即，外表面上的被施加径向力136、140的多个位置无需彼此相等地圆周间隔开。
在所有此些情形中，径向力136、140的施加致使夹套116抵靠可延展层112(如图1B中由夹套116的经偏转区段144、146描绘)，借此径向压缩(或“挤压”)夹套116与第一轴端区段120及第二轴端区段124之间的可延展材料112。响应于此径向压缩，可延展材料在其能够“流动”的所有方向上被挤压。特定来说，可延展材料抵靠接头128压缩，借此填充于存在于两个导管104及108的相应轴端的界面之间的任一空间中。此径向压缩的效应为形成围绕接头128的永久、不漏流体的密封。已发现所得密封特别是在小口径或毛细管大小的导管中为非常有效的。举例来说，在由毫米级导管制作的微流体导管组合件中，已发现密封式接头128能够承受大于10,000psi的流体压力而不发生故障。在一些评估中，在高达大约60,000psi的压力下维持这些微流体导管组合件中的流体密封的完整性。
还如图1B中所展示，在穿过夹套116与导管104及108之间的环形空间的轴向方向上挤压可延展材料。在给定实施例中，取决于所提供的可延展材料的量及所施加的力的量，可将可延展材料的部分150及152从夹套116的轴端挤出。视需要，可通过任一适合方式(例如，切割)将所挤出部分150及152从微流体导管组合件100移除。在典型实施例中，从夹套116的轴端挤出对确保形成充分流体密封为不必要的。
在一些实施例中，夹套116的轴向长度介于从1mm到100mm的范围内。一般来说，可延展层112的初始或标称轴向长度(即，在压缩之前)可与夹套116的轴向长度相同(如图1A中所图解说明)，或替代地可大于或小于夹套116的轴向长度。
可以各种方式实施图1B中所图解说明的径向压缩的施加。在一个实例中，可围绕夹套116放置开口夹头(划分成两个或两个以上分段)且可将其配置为在夹套116上的数个点处施加径向力。随后，可通过使夹套116相对于所述夹头旋转并重复施加径向力而向额外点施加径向力。在另一实例中，可采用旋转模锻或管模锻技术。在所有此些情形中，可看出，在制作本文中所揭示的密封式微流体导管组合件100时不需要常规套接管及压缩配件。也不需要粘合剂。
如上文所述，在一些实施例中，可最初提供呈其中一个或两个导管104、108具有可延展材料的外涂层的复合形式的导管104、108(例如，PEEKsilTM管子)。举例来说，可延展外涂层的厚度可介于从0.01mm到1mm的范围内。此类复合导管可连同可延展层112一起用于制作上文所描述的密封式微流体导管组合件100。将以通常与可延展层112相同的方式径向压缩并挤压可延展外涂层。将在接头128附近将第一导管104及第二导管108的相应可延展外涂层彼此轴向挤压，且所述相应可延展外涂层可各自贡献于密封接头128。在施加径向压缩力后，可延展层112与相应可延展外涂层可即刻在某种程度上在这些材料之间的初始边界可能不再可辨别或至少不那么可辨别的意义上彼此合并。
在一些实施例中，可最初提供呈其中两个导管104及108各自具有可延展材料的外涂层的复合形式的导管104及108。如此提供的可延展材料的厚度及量可足以在制作密封式微流体导管组合件100中使用，使得不需要额外可延展材料层。图1A及1B可视为描绘其中可延展层112表示第一导管104及第二导管108的相应可延展外涂层的这些实施例。在这些实施例中，可通过穿过经适当定大小的夹套116的对置端插入第一导管104及第二导管108而使其彼此接触。
在其它实施例中，可通过根据本文中所描述的方法中的任一者提供多个密封式接头而将两个以上导管串联连接在一起。
例如图1B中所图解说明的密封式微流体导管组合件100可用于需要两个相异导管之间的密封式接头的任一微流体应用中。实例包含但不限于微流体芯片、芯片实验室、微全分析系统(μ-TAS)、微机电系统(MEMS)以及微米级及纳米级流体混合器、稀释器、流体引入或施配装置、频谱流池及HPLC系统。密封式微流体导管组合件100可特别适用于以下应用中：需要在紧密空间中安装的紧凑微流体连接的应用，需要高压微流体连接的应用及需要分析分离且因此需要最小信号/峰值分散的应用。通常可替代通常与常规流体连接相关联的较昂贵且庞大的经机械加工配件部署密封式微流体导管组合件100。此外，本文中所揭示的制作方法可容易地按比例扩大以在低成本下生产密封式微流体导管组合件100。针对许多应用，密封式微流体导管组合件100的低成本、可靠性及可处置性可视为比需要用以延长使用寿命且避免替换的服务的较昂贵流体连接有利。另外，密封式微流体导管组合件100适用于其中应以最小死体积及分散执行液体样本流的分析系统中。
并且，用于制作微流体导管组合件100的方法针对连接由不同材料组成的两个导管为高度兼容的。针对许多应用，此允许实现两种类型的材料的益处。举例来说，熔化硅石管子可提供非常紧密内径公差，但可为易碎的且为不导电的。另一方面，不锈钢为非常稳健且导电的，但可具有非常大内径公差。在熔化硅石导管与金属导管之间做出的连接可允许将微流体导管组合件100制作为具有精确直径公差及强端。精确直径公差允许按照可再生规范(例如分散及流阻抗)制造装置。
图2A是根据另一实施例的微流体导管组合件200在完成组合件之前(特别地，在施加径向压缩之前)的实例的横截面图。图2B是微流体导管组合件200在完成组合件之后(即，在施加径向压缩之后)的横截面图。微流体导管组合件200的特征或组件中的一些特征或组件可与上文所描述以及图1A及1B中所图解说明的微流体导管组合件100的特征或组件相同或类似，且因此在图2A及2B中由相同或类似元件符号指定。微流体导管组合件200包含轴向地插置于第一导管104与第二导管108之间的过滤器256。因此，在此实施例中，接头228由第一导管104与过滤器256之间的界面及第二导管108与过滤器256之间的界面界定。在典型实施例中，过滤器256如所图解说明为圆盘形的。过滤器256可具有任一类型的配置(例如筛网过滤器或多孔性熔块，如所属领域的技术人员所了解)。在此实施例中，通过使第一导管104在一侧上与过滤器256接触且使第二导管108在对置侧上与过滤器256接触而形成接头228。可延展层112可提供为套筒，或替代地提供为围绕一个或两个导管104、108的涂层或护套，如上文所描述。
例如图2B中所图解说明的密封式微流体导管组合件200可用于需要两个相异导管之间的密封式接头(例如上文结合密封式微流体导管组合件100而述的实例)且另外需要颗粒过滤的任一微流体应用中。作为实例，密封式微流体导管组合件200可用于去往流体泵的输入线或来自流体泵的输出线中，或用作位于HPLC分析柱上游的柱前过滤器。在另一实例中，密封式微流体导管组合件200可适于用作分析柱的输入端及/或输出端(例如，在端盖中)。在此情形中，过滤器256可充当使固定相保持于分析柱中的充分包装的条件中同时允许移动相通过分析柱的熔块。密封式微流体导管组合件200还可提供上文结合密封式微流体导管组合件100而述的优点中的一或多者。
图3是根据另一实施例的微流体导管组合件300的实例的横截面图。微流体导管组合件300的特征或组件中的一些特征或组件可与上文所描述以及图1A及1B中所图解说明的微流体导管组合件100的特征或组件相同或类似，且因此在图3中由相同或类似元件符号指定。在此实施例中，第一导管104及第二导管108具有不同外径。在具体图解说明的实例中，第二导管108的外径大于第一导管104的外径。第一导管104与第二导管108的内径可相同或不同。可提供呈套筒的形式的可延展层112。在此实施例中，可延展层112用于提供流体密封形成材料及补充材料以补偿第一导管104与第二导管108的不同外径的双重目的。夹套116经定大小以围绕较大直径第二导管108紧密装配。通过将第一导管104插入到可延展层112中，将第一导管104及可延展层112插入穿过夹套116的一个轴端，及将第二导管108插入穿过夹套116的相对轴端而形成接头328。使第一导管104与第二导管108的相应轴端在夹套116的内部内彼此邻接接触。此时，可延展层112可与或可不与第二导管108的端面360接触。
接着，通过在距接头328的一轴向距离处(即，在与可延展层112及第一轴端区段120径向对准的第一轴向位置处)向夹套116的外表面施加径向力136而密封接头328，如由图3中的箭头示意性地指示。可使用与上文连同图1B一起描述相同或类似的技术施加径向力136。因此，可在围绕夹套116的外表面的多个圆周位置处施加且可在夹套116的外表面上或所述外表面的连续区上方的局部接触点处施加径向力136。施加径向力136致使夹套116抵靠可延展层112，借此径向压缩夹套116与第一轴端区段120之间的可延展材料。响应于此径向压缩，可延展材料在可用于挤压的所有方向上被挤压。因此，可延展材料抵靠接头328压缩，从而填充于存在于两个导管104及108的相应轴端的界面之间的任一空间中，借此形成围绕接头328的永久、不漏流体的密封。在提供充分径向力的情况下，可将可延展材料的一部分(未展示)从夹套116的环绕第一导管104的轴端挤出，且可视需要将其从密封式微流体导管组合件300移除。
在一些实施方案中，可延展层112可表示最初与第一导管104一起提供的涂层或护套。
在一些实施方案中，可提供经定大小以同轴地装配于第二导管108与外夹套116之间的第二可延展层364，如由图3中的虚线示意性地描绘。第二可延展层364可为最初提供为与第二导管108分离的组件的套筒。或者，第二导管108可提供为包含第二可延展层364作为外涂层或护套的复合结构。在任一情形中，可在与第二可延展层364及第二轴端区段124径向对准的第二轴向位置处，在接头328相对于第一轴向位置的对置侧上向夹套116的外表面施加第二径向力140，如由图3中的箭头示意性地指示。以此方式，第二可延展层364的径向压缩可贡献于密封接头328。
例如图3中所图解说明的密封式微流体导管组合件300可用于需要两个相异导管之间的密封式接头(例如上文连同密封式微流体导管组合件100一起所述的实例)的任一微流体应用中。密封式微流体导管组合件300特别适用于需要具有不同外径的两个导管之间的微流体连接的应用中。密封式微流体导管组合件300还可提供上文连同密封式微流体导管组合件100一起所述的优点中的一或多者。
在一个实例中，密封式微流体导管组合件300可用作用于根据已知电喷射离子化(ESI)技术将大气压离子化(API)界面中的液体样本离子化的电喷射探针或形成其一部分。在此实例中，第一导管104由导电材料组成且充当电喷射针(或电喷射尖端)。由密封式微流体导管组合件300提供的小的、紧凑微流体连接使得电喷射探针能够提供低分散流体路径。
在电喷射探针的一个非限制性实例中，第一导管104为316L不锈钢管子且具有0.625英寸的轴向长度、0.002+/-0.001英寸的内径及0.012+/-0.005英寸的外径。第二导管108为PEEKsilTM组合物且具有20.0cm的轴向长度、50μm的内径及1/32英寸的外径。可延展层112为PEEK或聚酰亚胺且具有0.15英寸的轴向长度及0.013英寸的内径。夹套116为316L不锈钢管子且具有0.75+/-0.02英寸的轴向长度、0.031+0.001/-0.005英寸的内径及0.042+/-0.002英寸的外径。
图4图解说明由电喷射探针在如上文所描述及图3中所图解说明制作时提供的经改进分散的实例。具体来说，图4是四个不同电喷射探针的信号强度(以计数为单位)随时间(以秒为单位)的曲线图。每一探针的针(第一导管)为不锈钢且具有不同内径。通过使同一分析样本以同一流率(10μL/min)流动而测试每一探针。四个探针产生出于比较目的而在图4中彼此上下叠加的四个峰值402、404、406、408。第一探针为配备有具有100μm的内径的针的市售探针。由第一探针产生的峰值402为严重模糊的。第二探针为第一探针的经修改版本，其中针具有65μm的内径。与由第一探针产生的峰值402相比，由第二探针产生的峰值404不那么分散。第三及第四探针是如上文所描述及图3中所图解说明制作的，其中针分别具有50μm及25μm的内径。与峰值402及404相比，由第三探针产生的峰值406得以改进。由第四探针产生的峰值408被显著改进，其展现0.3秒的峰值宽度(FWHM或半峰全宽)。
图5是根据另一实施例的流模块500的示意图。流模块500通常包含限流器570及与限流器570流体连通的一或多个压力传感器574。限流器570为包含彼此轴向间隔开以便串联连接三个导管的两个密封式接头的密封式微流体导管组合件。具体来说，限流器570由在一个轴端处连接到第二导管108且在另一轴端处连接到第三导管508的第一导管104界定。第一导管104通过第一密封式接头528连接到第二导管108且通过第二密封式接头578连接到第三导管508。密封式接头528及578是根据上文所描述及图1A到3中所图解说明的方法中的任一者制作的。可提供可延展层(未具体展示)作为一或多个相异组件。作为一实例，可提供可延展层作为具有初始轴向长度的单个组件，所述初始轴向长度跨过第一导管104的轴向长度的大部分，或与第一导管104的轴向长度大约相同，或长于第一导管104且与第二导管108及第三导管508重叠。作为另一实例，可提供其中将形成第一接头528的第一可延展层，且可提供其中将形成第二接头578的第二可延展层。作为另一实例，导管104、108、508中的一或多者可包含可延展材料的涂层或护套，如上文所描述。
流模块570的第一导管104、第二导管108及第三导管508分别具有第一内径、第二内径及第三内径。所述第一内径小于所述第二及第三内径，且通常所述第二与第三内径相同。第一导管104、第二导管108及第三导管508的相应外径可相同或不同。由于其较小内径，第一导管104引入经界定通过第一导管104、第二导管108及第三导管508的流体流路径中的减小的流面积。因此，跨越第一导管104的轴向长度观察到可与通过导管104、108、508的流率相关的压力降，如所属领域的技术人员所了解。出于此目的，来自压力传感器574的流体线582及584分别与第一导管104的轴端附近的流体流路径连通。流体线582及584可分别通过任一适合构件分接到第二导管108及第三导管508中。压力传感器574可具有用于测量压力降的任一适合配置。在一个实例中，压力传感器574为经配置以测量压力降的单个压力传感器。在另一实例中，压力传感器574包含与一个流体线582相关联以测量第一导管104的一个轴端处的压力的一个压力传感器及与另一流体线584相关联以测量第一导管104的另一轴端处的压力的另一压力传感器。在后一实例中，可将两个压力读数进行比较(例如，从一个读数减去另一读数)以确定压力降。来自压力传感器574的输出信号588可作为反馈信号发射到电子控制器(未展示)以使得电子控制器能够控制流率(例如通过控制微型泵)。
流模块500可提供上文连同密封式微流体导管组合件100一起所述的优点中的一或多者。这些优点可包含(例如)促进不同大小的导管之间的连接、促进不同材料组合物的导管之间的连接及提供更精确且稳健流体连接。
将理解，可在不背离本发明的范围的情况下改变本发明的各个方面或细节。此外，前述说明仅出于图解说明的目的而非出于限制目的-本发明由权利要求书界定。

Claims (23)

1.一种用于制作密封式微流体导管组合件的方法，所述方法包括：
通过使第一导管的第一轴端区段与第二导管的第二轴端区段接触而形成接头，所述第一导管通过所述接头与所述第二导管流体连通，其中可延展材料层同轴地环绕所述第一轴端区段，夹套同轴地环绕所述可延展材料层、所述第一轴端区段及所述第二轴端区段，且所述可延展材料层具有比所述第一导管、所述第二导管及所述夹套低的硬度；及
通过在距所述接头的一轴向距离处向所述夹套的外表面施加径向力而抵靠所述接头压缩所述可延展材料层以流体密封所述接头，其中所述可延展材料层形成流体密封。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一导管及所述第二导管由不同材料组成。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一导管及所述第二导管中的一者由导电材料组成且另一者由电绝缘材料组成。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述夹套由金属组成且所述可延展材料层由聚合物组成。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述可延展材料层包括PEEK或聚酰亚胺。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一导管及所述第二导管各自具有介于从0.01mm到2mm的范围内的内径。
7.根据权利要求1所述的方法，其中压缩所述可延展材料层将所述可延展材料的一部分从所述夹套与所述第一导管之间的环形开口挤出，且所述方法进一步包括移除被挤出的所述部分。
8.根据权利要求1所述的方法，其中压缩所述可延展材料层包括：在所述轴向距离处向围绕所述外表面的多个圆周点施加所述径向力。
9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述第一导管与所述第二导管之间轴向地插置过滤器，其中形成所述接头包括：使所述第一轴端区段与所述过滤器的第一侧接触且使所述第二轴端区段与所述过滤器的相对第二侧接触。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一导管与所述第二导管的外径相差0.02mm或更少，所述可延展材料层同轴地环绕所述第二轴端区段，且压缩所述可延展材料层朝向所述夹套的第一轴端在第一轴向方向上且朝向所述夹套的第二轴端在相对的第二轴向方向上挤压所述层，其中所述第一轴向方向和所述第二轴向方向在穿过所述夹套与所述第一导管和所述第二导管之间的环形空间的轴向方向上。
11.根据权利要求10所述的方法，其中施加所述径向力包括：在距所述接头的第一轴向距离处向所述外表面施加第一径向力，所述第一轴向距离处位于所述外表面的与所述第一轴端区段径向对准的位置处；及在距所述接头的第二轴向距离处在所述接头的相对于所述第一轴向距离的对置侧上向所述外表面施加第二径向力，所述第二轴向距离处位于所述外表面的与所述第二轴端区段径向对准的位置处。
12.根据权利要求10所述的方法，其中压缩所述可延展材料层将所述可延展材料的相应部分从所述第一轴端及所述第二轴端挤出，且所述方法进一步包括移除挤出的所述部分。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述可延展材料层为套筒，且形成所述接头包括：将所述第一轴端区段及所述第二轴端区段插入到所述套筒的对置端中。
14.根据权利要求10所述的方法，其中所述可延展材料层包括用于涂覆所述第一轴端区段的第一部分及用于涂覆所述第二轴端区段的第二部分，且形成所述接头包括将涂覆有所述第一部分的所述第一轴端区段及涂覆有所述第二部分的所述第二轴端区段插入到所述夹套的对置端中，且压缩所述可延展材料层将所述第一部分与所述第二部分挤压成彼此接触，其中用于涂覆的所述第一部分和所述第二部分包括聚合物。
15.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一导管具有比所述第二导管小的外径，所述可延展材料层接触所述第二导管的端面且插置于所述第一导管与所述夹套之间，且压缩所述可延展材料层包括在与所述第一轴端区段径向对准的位置处向所述外表面施加所述径向力，其中所述可延展材料层被抵靠所述端面而压缩。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述可延展材料层为套筒，且形成所述接头包括：将所述第一轴端区段插入到所述套筒中。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述可延展材料层包括在所述第一轴端区段上的涂层，且形成所述接头包括：将具有所述涂层的所述第一轴端区段插入到所述夹套的所述第一轴端中且将所述第二轴端区段插入到所述夹套的所述第二轴端中。
18.根据权利要求1所述的方法，其中形成于所述第一导管与所述第二导管之间的所述接头为第一接头，且所述方法进一步包括：在所述第一导管与和所述第二导管轴向对置的第三导管之间形成第二接头；及通过在距所述第二接头的一轴向距离处向所述夹套的所述外表面施加径向力而使所述可延展材料层被抵靠所述第二接头而压缩。
19.根据权利要求14所述的方法，其中所述聚合物是工程塑料。
20.一种流模块，其包括根据权利要求18所述的方法制作的密封式微流体导管组合件及与所述密封式微流体导管组合件流体连通的压力传感器，其中所述第一导管的内径小于所述第二导管及所述第三导管的内径。
21.一种根据权利要求1所述的方法制作的密封式微流体导管组合件。
22.一种电喷射探针，其包括根据权利要求1所述的方法制作的密封式微流体导管组合件，其中所述第一导管由导电材料组成。
23.一种根据权利要求9所述的方法制作的密封式微流体导管组合件。
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