CN106257243B - 微流道装置的夹持载具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微流道装置的夹持载具，在可相对下座体枢转的上座体中，设置可以三点调距的方式调整与上盖之间的倾斜度以及距离的卡合件。当微流道装置以及盖体共同设置在下座体上，且上座体相对下座体枢转至盖合位置时，卡合件上的插接软塞与盖体的接触面与微流道装置的第一表面即可彼此平行，并由卡合件与上盖之间的距离通过弹性元件所施的应力而决定夹持载具夹持微流道装置的压力，以确保外接管线与微流道装置密合衔接，并确保微流道装置的结构不因外力挤压而形变。

Description

微流道装置的夹持载具
技术领域
本发明涉及一种夹持载具，特别是有关一种可以应用于承载微流道装置的夹持载具。
背景技术
随着微机电技术的发展，各式各样的微流道装置被开发出来，在生物测试上，以聚二甲基硅氧烷(poly-dimethylsiloxane,PDMS)平台与基板(其上可放置生物侦测物质，如抗体、奈米金等)制成的微流道装置可以允许细胞大小的对象通过，以进行各种流体样品的处理、反应或分析检测。
然而，这种微米等级的微流道平台对于测试的环境具有高度的要求。若微流道装置放得不够平整，或是夹持微流道装置的压力不均匀时，会造成不同流道的流体流动速度不一致，甚至阻塞。举例而言，在现有的技术中，以人工插针的方式，将针状的金属或塑料导入管以及导出管直接插接于微流道装置的导入口以及导出口，通过和微流道装置插孔的表面摩擦力和干涉(interference)来确保接合以及流体不渗漏，但是人工插接以及接着以人工维持导入管/导出管的稳定性不佳，容易在实验过程中造成导入管/导出管松脱偏斜、力量过轻无法确实在管体与微流道装置出入口之间保持密闭、或力量过大对芯片产生局部应力造成微流道装置变形而阻塞。
另外也有直接以黏着固定的方式将导入管以及导出管与微流道装置的导入口以及导出口结合的作法。然而这样的作法也需要不少前置作业，且同样有导入口以及导出口的接合应力难以控制的问题。
因此如何保持微流道装置的水平，并且施以均匀适度的夹持力，使微流道装置的导入口以及导出口在与外部的导入管以及导出管接触时有适当的压力密合而不泄漏，且又不造成过大的应力而造成微流道装置形变，是业界的一个重要的研究方向。
发明内容
为了解决上面所提到的问题，本发明公开了一种微流道装置的夹持载具以解决上述问题，并且可在更换不同的微流道装置后，可快速方便地建构与微流道装置间的导入/导出通道。
本发明的一种实施方式公开了一种微流道装置的夹持载具，用来承载一微流道装置，所述微流道装置具有一第一表面。所述夹持载具包括一下座体以及一上座体。所述微流道装置可替换地设置在所述下座体上。所述上座体枢接所述下座体且可相对所述下座体设置在一开启位置或一盖合位置，所述上座体包括一上盖以及一卡合件。当所述上座体相对所述下座体设置在所述盖合位置时，所述上盖与所述下座体彼此平行。所述卡合件组合于所述上盖，所述卡合件与所述上盖之间设置三个调距螺丝，使所述卡合件可调整与所述上盖的距离，所述卡合件具有面对所述微流道装置的一第二表面。其中通过调整所述三个调距螺丝改变所述卡合件与所述上盖之间的距离以及倾斜角度，所述夹持载具可以在所述卡合件的所述第二表面与所述第一表面之间提供一平行关系且彼此相隔一特定距离。
在本发明实施方式所公开的夹持载具中，其中所述卡合件包括两个插接软塞，所述夹持载具进一步包括一盖体，与所述微流道装置结合为一体，在所述上座体相对所述下座体设置在所述盖合位置时，所述两个插接软塞抵接所述盖体上，且所述第二表面包括所述两个插接软塞在所述盖体上的抵接面。
在本发明实施方式所公开的夹持载具中，其中所述微流道装置具有一导入口以及一导出口，当所述盖体以及所述微流道装置设置在所述下座体上且所述上座体设置在所述盖合位置时，所述盖体以及所述两个插接软塞提供所述微流道装置一导入通道以及一导出通道，所述导入通道连接所述导入口且所述导出通道连接所述导出口。
在本发明实施方式所公开的夹持载具中，其中所述微流道装置包括一基板以及一聚二甲基硅氧烷平台，所述第一表面位于所述基板上，所述聚二甲基硅氧烷平台设置在所述第一表面上，所述导入口以及所述导出口位于所述聚二甲基硅氧烷平台上，所述盖体具有一第一通道以及一第二通道，所述第一通道连接所述导入口，所述第二通道连接所述导出口。
在本发明实施方式所公开的夹持载具中，其中所述第一通道具有一第一抵接面，所述第二通道具有一第二抵接面，所述两个插接软塞分别抵接所述第一抵接面以及所述第二抵接面上。
在本发明实施方式所公开的夹持载具中，其中所述盖体具有向所述基板延伸的两个支撑柱，所述两个支撑柱抵接所述第一表面使所述盖体结合于所述微流道装置的所述第一表面。
在本发明实施方式所公开的夹持载具中，其中所述盖体的所述第一通道具有一第一导管，所述第二通道具有一第二导管，当所述两个支撑柱抵接所述第一表面时，所述第一导管延伸于所述导入口，所述第二导管延伸于所述导出口。
在本发明实施方式所公开的夹持载具中，进一步包括一调整治具，其形状、大小与结合为一体后的所述盖体以及所述微流道装置相同，所述调整治具用来设置在所述下座体上，并通过调整所述三个调距螺丝改变所述卡合件与所述调整治具之间的距离以及倾斜角度，使所述夹持载具在所述卡合件的所述第二表面与所述第一表面之间提供所述平行关系。
在本发明实施方式所公开的夹持载具中，其中所述两个插接软塞由弹性可微幅变形的橡胶或塑料制成。
本发明所公开的夹持载具可以半自动化的方式快速且精确地创建微流道装置的导入通道以及导出通道，使通道与导入口/导出口的衔接有足够压力而不产生泄漏，又不至于压力过大造成微流道装置形变，并且可以快速方便替换不同的微流道装置进行测试或实验。
附图说明
图1是本发明的夹持载具的一元件方块示意图。
图2是本发明的夹持载具一种实施方式在开启位置时的示意图。
图3是将一微流道装置置入图2的开启的夹持载具的示意图。
图4是图2的夹持载具的实施方式各元件以及微流道装置的分解示意图。
图5是夹持载具的上座体的示意图。
图6是本发明的夹持载具使用一调整治具进行水平与压力校准的示意图。
图7是夹持载具的盖体的示意图。
图8是图7的盖体与微流道装置结合为一体的剖视图。
图9是夹持载具承载微流道装置后的剖视图。
其中，附图标记说明如下：
1 夹持载具
10 下座体
20 盖体
22 第一通道
24 第二通道
26,28 支撑柱
30 插接软塞
32 第二表面
34 导入通道
36 导出通道
40 上盖
42 调距螺丝
44 弹性元件
50 卡合件
60 上座体
70 调整治具
100 微流道装置
102 基板
104 聚二甲基硅氧烷(PDMS)平台
106 导入口
108 导出口
110 第一表面
221 第一导管
222 第一抵接面
241 第二导管
242 第二抵接面
具体实施方式
在说明书及权利要求书中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域普通技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的「包括」是一个开放式的用语，故应解释成「包括但不限定于」。此外，「耦接」或「连接」一词在这里包括任何直接及间接的电气或结构连接手段。因此，若文中描述一个第一装置耦接/连接一个第二装置，则代表所述第一装置可直接电气/结构连接所述第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气/结构连接至所述第二装置。
请参考图1，图1为本发明的夹持载具的一元件方块示意图。夹持载具1包括有一下座体10以及一上座体60，其中上座体60包括了一上盖40以及一卡合件50，上座体60枢接下座体10并可相对下座体10枢转打开或盖合。当上座体60相对下座体10盖合时，上座体60的上盖40与下座体10彼此平行。上座体60的卡合件50则以多个弹性元件44组合于上盖40，以及至少三个调距螺丝42设置在卡合件50以及上盖40之间。调距螺丝42分别用来调整卡合件50三个位置与上盖40的距离，以调整卡合件50的一第二表面32与上盖40之间的平行关系以及相隔的距离。当夹持载具1的下座体10承载一微流道装置100时，即可调整卡合件50的第二表面32与微流道装置100的第一表面110彼此平行的关系，以及维持与微流道装置100一特定的平行距离。
请参考图2以及图3，其中图2是本发明的夹持载具一种具体的实施方式在开启位置时的示意图，图3是将一微流道装置置入图2的开启的夹持载具的示意图。在本发明的一种具体实施方式中，夹持载具1用来承载的微流道装置100可在其上进行各种流体样品的处理、反应或分析检测的工作。夹持载具1的上座体60提供微流道装置的导入通道以及导出通道(详述于后)，并且与下座体10彼此平行。当上座体60相对下座体10打开时(如图2所示)，即可方便置放微流道装置100(已先与夹持载具1的盖体20结合)在下座体10上(如图3所示)，并在上座体60盖上时，夹持载具1所提供的导入通道以及导出通道即可以适中且均匀的压力密接于微流道装置的导入口以及导出口。
请参考图4，图4是图2的夹持载具的实施方式各元件以及微流道装置的分解示意图。如前所述，夹持载具1包括上座体60以及下座体10，上座体60枢接下座体10且可相对下座体10设置在一开启位置(如图2、图3)或一盖合位置(如图8)。下座体10用来承载微流道装置100，并且微流道装置100可替换地设置在下座体10上。夹持载具1进一步包括一盖体20，与微流道装置100结合为一体，并共同设置在下座体10上。卡合件50包括两个插接软塞30，由弹性可微幅变形的橡胶或塑料制成。微流道装置100具有一导入口106以及一导出口108，结合于微流道装置100上的盖体20具有一第一通道22以及一第二通道24，分别相应连接微流道装置100的导入口106以及导出口108。夹持载具1由两个插接软塞30以及盖体20的第一通道22以及第二通道24共同提供微流道装置100一导入通道以及一导出通道，当盖体20以及微流道装置100设置在下座体10上且上座体60设置在该盖合位置时，该导入通道连接导入口106且该导出通道连接导出口108。
请参考图5，图5是夹持载具的上座体的示意图。在图5中，上座体60的卡合件50通过三个调距螺丝42改变卡合件50与上盖40之间的距离以及倾斜角度。三个调距螺丝42设置在上盖40内且分别抵接卡合件50面对上盖40的表面的三个相异且非共直线的位置。当转动其中一个调距螺丝42时，即可推抵卡合件50的该位置远离上盖40(或由如图1中的弹性元件44拉回而靠近上盖40)，这样当分别调整三个调距螺丝42时，即可改变卡合件50与上盖40之间的距离以及倾斜角度。本发明通过这样的方式，调整而使卡合件50与上盖40之间保持平行关系。
请参考图6，图6是本发明的夹持载具使用一调整治具进行水平与压力校准的示意图。夹持载具1进一步包括一调整治具70，其形状、大小与结合为一体之后的盖体20与微流道装置100相同，在一种实施方式中，调整治具可以是一种铝块，但不以此为限。由于三个调距螺丝42的抵接点决定卡合件50的一个平面，在一种实施方式中，在实际夹持微流道装置100之前，可以先在下座体10上放入调整治具70，如图6所示，并且在调整治具70上置入数滴有色测剂(卡合件50的底面中间区域是可观测的透明面)。当上座体60相对下座体10设置在该盖合位置(如图8)后，在卡合件50与调整治具70之间的数滴有色测剂会受到卡合件50以及调整治具70的压迫而呈现具有不同大小的圆饼状。当调整调距螺丝42以改变卡合件50不同位置的高度，使所有的有色测剂均呈现大致上相同的面积大小时，即完成卡合件50以及上盖40(与调整治具70)之间的平行关系的调整。然而本发明不以此为限制，也可以光学或其他三点或多点调距的方式进行卡合件50以及上盖40之间的平行调整。
请参考图7以及图8，其中图7是夹持载具的盖体的示意图，图8是图7的盖体与微流道装置结合为一体的剖视图。微流道装置100包括一基板102以及一聚二甲基硅氧烷(poly-dimethylsiloxane,PDMS)平台104，其中基板102是硬质的物体，而第一表面110位于基板102上，软质的PDMS平台104则设置在第一表面110上，且微流道装置100的导入口106以及导出口108位于PDMS平台104上。如前所述，盖体20与微流道装置100结合为一体，在图7中，盖体20具有向基板102延伸的两个支撑柱26、28，两个支撑柱26、28抵接基板102的第一表面110使盖体20结合于微流道装置100的第一表面110。请一同参考图4的盖体20的另一角度，盖体20的第一通道22面对导入口106处具有一第一导管221，第二通道24面对导出口108处具有一第二导管241，当两个支撑柱26、28抵接第一表面110时，第一导管221延伸于导入口106，而第二导管241延伸于导出口108。此外，盖体20的第一通道22相对第一导管221的另一侧具有一第一抵接面222，第二通道24相对第二导管241的另一侧具有一第二抵接面242。
请参考图9，图9是夹持载具承载微流道装置后的剖视图。当微流道装置100(以及盖体20)放置在本发明的夹持载具1的下座体10，接着将上座体60相对设置在如图9的该盖合位置后，上座体60中的两个插接软塞30即可分别抵接盖体20的第一抵接面222以及第二抵接面242，其中，卡合件50的第二表面32即包括两个插接软塞30在盖体20上的抵接面。而两个插接软塞30以及盖体20的第一通道22以及第二通道24(参考图8)共同提供微流道装置100的导入通道34连接导入口106且导出通道36连接导出口108。
如前所述，在图9的状态下，使用图6所示的调整治具70，即可通过观察第一抵接面222及/或第二抵接面242(调整治具70也可以是透明材质且具有相同于盖体20的第一抵接面222及第二抵接面242结构)上的有色液体的分布，并通过调距螺丝42调整卡合件50与上盖60的平行度以及相隔距离，以设定第二表面32与第一表面110之间的平行关系且彼此相隔一特定距离D。这样一来，即可方便地决定卡合件50的插接软塞30抵接盖体20的抵接面的压力是否适当且不至于过大，并通过调整卡合件50与上盖60的平行度(上盖60与下座体10以及微流道装置100彼此平行)，使两个插接软塞30得以平均抵接盖体20(以及盖体20抵接微流道装置100)上，使夹持微流道装置100的压力平均。特别说明的是，盖体20是硬质的材料，而PDMS平台104以及插接软塞30属于相对软性的材质，因此使用本发明的夹持载具1，使插接软塞30、盖体20、PDMS平台104之间是一种软、硬、软的接合结构，可以有效提供导入通道34以及导出通道36的密闭效果。
本发明所公开的夹持载具，在可相对下座体枢转的上座体中，设置可以三点调距的方式调整与上盖之间的倾斜度以及距离的卡合件。当微流道装置以及盖体共同设置在下座体上，且上座体相对下座体枢转至盖合位置时，卡合件上的插接软塞与盖体的接触面与微流道装置的第一表面即可彼此平行，并由卡合件与上盖之间的距离通过弹性元件所施的应力而决定夹持载具夹持微流道装置的压力。运用本发明的夹持载具，可以半自动化的方式快速且精确地创建微流道装置的导入通道以及导出通道，使通道与导入口/导出口的衔接有足够压力而不产生泄漏，又不至于压力过大造成微流道装置形变，并且可以快速方便替换不同的微流道装置进行测试或实验。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种微流道装置的夹持载具，用来承载一微流道装置，所述微流道装置具有一第一表面，其特征在于，所述夹持载具包括：
一下座体，所述微流道装置可替换地设置在所述下座体上；以及
一上座体，枢接所述下座体且可相对所述下座体设置在一开启位置或一盖合位置，所述上座体包括：
一上盖，当所述上座体相对所述下座体设置在所述盖合位置时，所述上盖与所述下座体彼此平行；以及
一卡合件，组合于所述上盖，所述卡合件与所述上盖之间设置三个调距螺丝，使所述卡合件可调整与所述上盖的距离，所述卡合件具有面对所述微流道装置的一第二表面；
其中通过调整所述三个调距螺丝改变所述卡合件与所述上盖之间的距离以及倾斜角度，所述夹持载具可以在所述卡合件的所述第二表面与所述第一表面之间提供一平行关系且彼此相隔一特定距离。
2.如权利要求1所述的夹持载具，其特征在于，其中所述卡合件包括两个插接软塞，所述夹持载具进一步包括一盖体，与所述微流道装置结合为一体，在所述上座体相对所述下座体设置在所述盖合位置时，所述两个插接软塞抵接所述盖体上，且所述第二表面包括所述两个插接软塞在所述盖体上的抵接面。
3.如权利要求2所述的夹持载具，其特征在于，其中所述微流道装置具有一导入口以及一导出口，当所述盖体以及所述微流道装置设置在所述下座体上且所述上座体设置在所述盖合位置时，所述盖体以及所述两个插接软塞提供所述微流道装置一导入通道以及一导出通道，所述导入通道连接所述导入口且所述导出通道连接所述导出口。
4.如权利要求3所述的夹持载具，其特征在于，其中所述微流道装置包括一基板以及一聚二甲基硅氧烷平台，所述第一表面位于所述基板上，所述聚二甲基硅氧烷平台设置在所述第一表面上，所述导入口以及所述导出口位于所述聚二甲基硅氧烷平台上，所述盖体具有一第一通道以及一第二通道，所述第一通道连接所述导入口，所述第二通道连接所述导出口。
5.如权利要求4所述的夹持载具，其特征在于，其中所述第一通道具有一第一抵接面，所述第二通道具有一第二抵接面，所述两个插接软塞分别抵接所述第一抵接面以及所述第二抵接面上。
6.如权利要求4所述的夹持载具，其特征在于，其中所述盖体具有向所述基板延伸的两个支撑柱，所述两个支撑柱抵接所述第一表面使所述盖体结合于所述微流道装置的所述第一表面。
7.如权利要求6所述的夹持载具，其特征在于，其中所述盖体的所述第一通道具有一第一导管，所述第二通道具有一第二导管，当所述两个支撑柱抵接所述第一表面时，所述第一导管延伸于所述导入口，所述第二导管延伸于所述导出口。
8.如权利要求2所述的夹持载具，其特征在于，所述夹持载具进一步包括一调整治具，其形状、大小与结合为一体后的所述盖体以及所述微流道装置相同，所述调整治具用来设置在所述下座体上，并通过调整所述三个调距螺丝改变所述卡合件与所述调整治具之间的距离以及倾斜角度，使所述夹持载具在所述卡合件的所述第二表面与所述第一表面之间提供所述平行关系。
9.如权利要求2所述的夹持载具，其特征在于，其中所述两个插接软塞由弹性可微幅变形的橡胶或塑料制成。
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