CN107701835B - 微流体芯片与流体系统的管路连接装置 - Google Patents

微流体芯片与流体系统的管路连接装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种管路连接装置，具体地说是一种微流体芯片与流体系统的管路连接装置，包含：可拆卸地设置在微流体芯片上用于连通微流体芯片的样品进口和样品出口的适配管组、用于插入适配管组内的流体接头组件、用于固定流体接头组件的安装体、被流体接头组件穿过的制动件、设置在安装体上的传感器。其中，制动件用于在流体接头组件插入适配管组时，被适配管组推动朝着背离适配管组的方向进行滑动，传感器用于在抵住制动件时输出压力信号。同现有技术相比，通过传感器反馈的压力信号，可对流体接头组件插入适配管组内的深度进行有效控制，因此在方便测试人员建立管路的同时，还能保证管路建立后的密封性能，避免测试样品出现泄漏、污染等现象。

Description

微流体芯片与流体系统的管路连接装置
技术领域
本发明的实施方式涉及一种管路连接装置，特别涉及一种微流体芯片与流体系统的管路连接装置。
背景技术
微流体芯片技术是以微尺度下流体输运为平台，通过对流动的操控，实现化学分析、药物筛选、细胞培养等多种功能。在此技术中，通常需要精确有效的控制反应物和样品试剂在复杂管路中的输运、混合、反应等。然而在采用微流体芯片对样品试剂进行测试的过程中，需要在流体设备与微流体芯片之间建立管路连接，通过流体设备将测试样品通过微流体芯片的样品进口送入微流体芯片的内部，以实现测试。而在测试完成后，又可采用流体设备通过微流体芯片的样品出口将样品试剂从微流体芯片中取出。
然而发明人发现，由于微流体芯片的体积非常小，因此流体设备在与微粒体芯片之间在进行管路连接时，需要采用极细的管路，从而就会增大管路建立的难度，时长会因管路连接时的密封问题而造成测试样品的泄露、污染等问题，而这些问题往往影响着最终测试结果的质量，甚至是成败。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种微流体芯片与流体系统的管路连接装置，可使得微流体芯片在与流体系统建立管路连接时，提高管路连接时的密封性能，避免测试样品出现泄漏、污染等问题。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种微流体芯片与流体系统的管路连接装置，包含：
适配管组，可拆卸地设置在微流体芯片上，用于连通所述微流体芯片上的样品进口和样品出口；
流体接头组件，用于插入所述适配管组内；
安装体，用于固定所述流体接头组件；
制动件，被所述流体接头组件穿过，且与所述流体接头组件滑动配合；
传感器，设置在所述安装体上，用于抵住所述制动件；
其中，所述制动件还用于在所述流体接头组件插入所述适配管组时，被所述适配管组推动朝着背离所述适配管组的方向进行滑动，并在所述制动件抵住所述传感器时，所述传感器输出压力信号，且所述流体接头组件与所述适配管组紧密连接。
本发明的实施方式相对于现有技术而言，由于整个管路连接装置是由适配管组、流体接头组件、安装体、制动件和传感器构成，并且传感器是安装在安装体上的，而制动件是可滑动地设置在流体接头组件上的，并用于抵住传感器。因此在实际的应用时，首先可将适配管组安装在微流体芯片上，使其与微流体芯片上的样品进口和样品出口进行连通，然后将流体接头组件与流体系统进行连接，最后利用安装体将流体接头组件插入适配管组内，并在插入的过程中，可利用制动件抵住设置在安装体上的传感器，使传感器反馈压力信号，从而可对流体接头组件插入适配管组内的深度进行有效控制，因此不但方便了测试人员对微流体芯片与流体系统之间建立管路连接，而且还可确保流体接头组件与适配管组连接后的密封性能，避免测试样品出现泄漏、污染等现象。
进一步的，所述适配管组包含：与所述样品进口连通的第一适配管、与所述样品出口连通的第二适配管、可拆卸地设置在所述微流体芯片上用于固定所述第一适配管和所述第二适配管的固定件；所述流体接头组件包含：用于插入所述第一适配管内并与所述第一适配管紧密连接的第一流体接头、沿所述第一流体接头的长度方向延伸并被所述安装体固定的第一导向管、用于插入所述第二适配管内并与所述第二适配管紧密连接的第二流体接头、沿所述第二流体接头的长度方向延伸并被所述安装体固定的第二导向管；其中，所述制动件用于同时被所述第一流体接头和所述第二流体接头穿过，且用于沿所述第一导向管和所述第二导向管的长度方向进行滑动。通过固定件分别对第一适配管和第二适配管在微流体芯片上的固定，可有效实现第一适配管、第二适配管分别与样品进口和样品出口的连通，同时通过将第一流体接头和第二流体接头分别插入第一适配管和第二适配管内，又可使得第一流体接头、第二流体接头分别与第一适配管和第二适配管的紧密连接，从而实现流体系统与微流体芯片之间的管路建立。
进一步的，所述固定件包含：可拆卸地设置在所述微流体芯片上用于固定所述第一适配管的第一芯片接头、可拆卸地设置在所述微流体芯片上用于固定所述第二适配管的第二芯片接头；其中，所述第一芯片接头与所述样品进口连通，且用于被所述第一适配管至少部分插入；所述第二芯片接头与所述样品出口连通，且用于被所述第二适配管至少部分插入。
进一步的，所述第一流体接头在插入所述第一适配管内时，与所述第一适配管相互契合；所述第二流体接头在插入所述第二适配管内时，与所述第二适配管相互契合。由此可知，通过第一流体接头与第一适配管的契合，以及第二流体接头与第二适配管的契合，可在方便管路连接的同时，还可实现第一流体接头和第二流体接头分别与第一适配管和第二适配管的紧密连接。
进一步的，所述第一流体接头和所述第二流体接头均为一锥体；其中，所述第一流体接头的管径从与所述第一导向管相连一端朝着远离所述第一导向管的方向逐渐减小，所述第二流体接头的管径从与所述第二导向管相连一端朝着远离所述第二导向管的方向逐渐减小；所述第一适配管和所述第二适配管均为一锥体；其中，所述第一适配管的管径从朝向所述样品进口的一端朝着远离所述样品进口的方向逐渐增大，所述第二适配管的管径从朝向所述样品出口的一端朝着远离所述样品出口的方向逐渐增大；所述第一流体接头与所述第一适配管通过两个锥体的锥面相互契合，所述第二流体接头与所述第二适配管通过两个锥体的锥面相互契合。
进一步的，所述适配管组还包含：用于连接所述第一适配管和所述第二适配管的管件固定架。通过管件固定架可实现对第一适配管和第二适配管的有效固定，从而进一步方便了第一适配管、第二适配管分别与第一流体接头和第二流体接头的有效连接。
进一步的，所述第一适配管和所述第二适配管均为硬质管道。从而可进一步方便第一适配管、第二适配管分别与第一流体接头和第二流体接头的连接，使得两者的连接更为稳定、可靠。
进一步的，所述流体接头组件还包含：与所述第一导向管相连并暴露于所述安装体外的第一管接头、与所述第二导向管相连并暴露于所述安装体外的第二管接头；其中，所述第一管接头和所述第二管接头分别用于连接流体系统。通过在安装体外设置第一管接头和第二管接头，可方便第一流体接头和第二流体接头与流体系统之间的管路连接。
进一步的，所述安装体包含：用于固定所述流体接头组件的安装架、用于固定所述安装架的安装板；其中，所述传感器固定在所述安装架上，且所述安装板上还形成用于收纳所述传感器和所述制动件的容置区。
进一步的，所述管路连接装置还包含：套设在所述流体接头组件上的回弹组件，且所述回弹组件的两端分别抵住所述安装体和所述制动件。从而当制动件朝着背离适配管组的方向进行滑动时，该回弹组件会被压缩。通过回弹组件可实现适配管组与流体接头组件的自动分离，避免人工分离对测试样品和流体系统造成污染。
附图说明
一个或多个实施方式通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施方式的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为本发明第一实施方式的微流体芯片与流体系统的管路连接装置的爆炸图；
图2为本发明第一实施方式中适配管组与流体接头组件分离时的状态示意图；
图3为本发明第一实施方式中适配管组与流体接头组件连接时的状态示意图；
图4为本发明第二实施方式中适配管组与流体接头组件分离时的状态示意图；
图5为本发明第二实施方式中适配管组与流体接头组件连接时的状态示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种微流体芯片与流体系统的管路连接装置，如图1至图3所示，主要由适配管组1、用于插入适配管组1内的流体接头组件2、用于固定流体组件2的安装体3、被流体接头组件2穿过的制动件4和设置在安装体3上的传感器5构成。
其中，如图2所示，适配管组1用于可拆卸地安装在微流体芯片7上，用于与微流体芯片7的样品进口7-1和样品出口7-2进行连通，而流体接头组件2用于与流体系统进行连接，且当流体接组件2插入适配管组1内时，如图3所示，即可与适配管组1紧密连接，同时当流体接头组件2穿过制动件4时可与制动件4滑动配合，并且该制动件4与传感器5相对设置。
在实际的应用过程中，如图2所示，测试人员首先可将适配管组1安装在微流体芯片7上，使其与微流体芯片7上的样品进口7-1和样品出口7-2进行连通，然后将流体接头组件2与流体系统(图中未标示)进行连接，最后利用安装体3将流体接头组件2插入适配管组1内，并在插入的过程中，可利用适配管组1对制动件4的反作用力推动制动件4朝向安装体3的方向进行移动，直至制动件4抵住传感器5，如图3所示，即可完成适配管组1与流体接头组件2之间的紧密连接，同时传感器5在被制动件4抵住后，会反馈相应的压力信号，以提示测试人员适配管组1已与接头组件2连接完毕。
由此不难发现，测试人员通过传感器5与制动件4的相互抵持，可对流体接头组件2插入适配管组1内的深度进行有效控制，因此不但方便了测试人员对微流体芯片7与流体系统之间建立管路连接，而且还可确保流体接头组件与适配管组连接后的密封性能，避免测试样品出现泄漏、污染等现象。
具体的说，如图2和图3所示，在本实施方式中，适配管组1包含：与样品进口7-1连通的第一适配管1-1、与样品出口7-2连通的第二适配管1-2、可拆卸地设置在微流体芯片7上用于固定第一适配管1-1和第二适配管1-2的固定件1-3。其中，如图1所示，该固定件1-3主要由用于连通样品进口7-1的第一芯片接头1-3-1和用于连通样品出口7-2的第二芯片接头1-3-2构成。同时，如图2所示，第一芯片接头1-3-1还用于被第一适配管1-1的端部插入，而第二芯片接头1-3-2还用于被第二适配管1-2的端部插入。由此可知，通过第一芯片接头1-3-1和第二芯片接头1-3-2不但可分别实现对第一适配管1-1和第二适配管1-2的有效固定，而且还能够实现第一适配管1-1与样品进口7-1以及第二适配管1-2与样品出口7-2的有效连通。并且，需要说明的是，为了方便第一芯片接头1-3-1和第二芯片接头1-3-2与微流体芯片7的安装固定，可将第一芯片接头1-3-1和第二芯片接头1-3-2制作成一个整体。
并且，作为优选的方案，为了进一步方便第一适配管1-1和第二适配管1-2与流体接头组件2的连接，在本实施方式中，如图2和图3所示，适配管组1还包含：用于连接第一适配管1-1和第二适配管1-2的管件固定架1-4。通过管件固定架1-4可实现对第一适配管1-1和第二适配管1-2的有效固定，使得第一适配管1-1和第二适配管1-2可成为一个整体，从而进一步方便了第一适配管1-1、第二适配管1-2分别与流体接头组件2的有效连接。
另外，值得一提的是，在本实施方式中，如图2和图3所示，流体接头组件2包含：用于插入第一适配管1-1内的第一流体接头2-1、沿第一流体接头2-1的长度方向延伸的第一导向管2-2、用于插入第二适配管1-2的第二流体接头2-3、沿第二流体接头2-3的长度方向延伸的第二导向管2-4。其中，第一流体接头2-1和第二流体接头2-3分别用于穿过制动件4，使得制动件4能够分别与第一导向管2-2和第二导向管2-4进行滑动配合。在管路连接的过程中，如图2和图3所示，制动件4可在第一适配管1-1和第二适配管1-2的推动下沿第一导向管2-2和第二导向管2-4的长度方向进行滑动，从而实现与传感器5的抵持。
同时，为了实现第一流体接头2-1与第一适配管1-1的紧密连接，以及实现第二流体接头2-3与第二适配管1-2的紧密连接。如图2和图3所示，在本实施方式中，当第一流体接头2-1在插入第一适配管1-1内时，第一流体接头2-1与第一适配管1-1之间可采用相互契合的方式进行连接，而当第二流体接头2-3在插入第二适配管1-2内时，第二流体接头2-3与第二适配管1-2之间同样可采用相互契合的方式进行连接。
具体的说，如图2所示，可将第一流体接头2-1和第二流体接头2-3的外形均设计成一锥体。其中，第一流体接头2-1的管径是从与第一导向管2-2相连一端朝着远离第一导向管2-2的方向逐渐减小，而第二流体接头2-3的管径是从与第二导向管2-4相连一端朝着远离第二导向管2-4的方向逐渐减小。同时，为了满足第一适配管1-1和第二适配管1-2分别与第一流体接头2-1和第二流体接头2-3的契合，在本实施方式中，如图2所示，第一适配管1-1和第二适配管1-2可同样采用一锥体的结构。其中，第一适配管1-1的管径从朝向样品进口7-1的一端朝着远离样品进口7-1的方向逐渐增大，而第二适配管1-2的管径从朝向样品出口7-2的一端朝着远离样品出口7-2的方向逐渐增大。由此不难发现，当第一流体接头2-1和第二流体接头2-3分别插入第一适配管1-1和第二适配管1-2内时，如图3所示，第一流体接头2-1与第一适配管1-1之间以及第二流体接头2-3和第二适配管1-2之间，均可通过锥面与锥面相互契合的方式实现管路之间的紧密连接，从而确保管路连接时的密封性能。
并且，需要说明的是，在本实施方式中，第一适配管1-1与第一流体接头2-1之间，以及第二适配管1-2与第二流体接头2-3之间分别仅以锥面契合的方式为例进行说明，当然在实际的使用过程中，第一适配管1-1与第一流体接头2-1之间，以及第二适配管1-2与第二流体接头2-3之间也可采用其他的方式进行契合，例如斜面契合的方式，而在本实施方式不再进行详细阐述。
此外，为了进一步提高第一适配管1-1与第一流体接头2-1连接后的可靠性和稳定性，以及第二适配管1-2和第二流体接头2-3之间连接后的可靠性和稳定性。在本实施方式中，第一适配管1-1和第二适配管1-2可均采用硬质管道。比如说，第一适配管1-1和第二适配管1-2可分别采用聚氯乙烯PVC、聚丙烯PP等树脂材料，或者也可采用不锈钢等金属材料。而在本实施方式中，不对第一适配管1-1和第二适配管1-2的材质作具体限定。
另外，值得一提的是，为了方便测试人员对安装体3的操作，以及传感器5在安装体3上的安装。在本实施方式中，如图1和图2所示，该安装体3包含：用于固定流体接头组件2的安装架3-1和用于固定安装架3-1的安装板3-2。具体的说，如图1所示，安装架3-1可直接与第一导向管2-2和第二导向管2-4固定连接，而安装板3-2上开设有一个用于收纳传感器5和制动件4的容置区3-3，且该容置区3-3直接贯通整块安装板3-2，同时安装架3-1直接正对着该容置区3-3，且该安装架3-1是固定在安装板3-2的顶部，并有部分可从容置区3-3中暴露出来，以用于固定传感器5，从而使得传感器5能够与制动件4处于相对的位置关系。因此，当测试人员通过安装板3-2带动第一流体接头2-1和第二流体接头2-3分别与第一适配管2-1和第二适配管2-3进行契合时，制动件4可利用第一适配管1-1和第二适配管1-2对其产生的反向推力进入安装板3-2的容置区3-3内，并最终实现与传感器5的相抵。当然，在实际应用的过程中，安装体3也可只包含一个连接第一导向管2-2和第二导向管2-4的安装架3-2，通过按压安装架3-2可在实现管路契合的同时，同样可使制动件4抵住传感器5，以保证传感器5信号的正常反馈。
并且，为了方便流体接头组件2与流体系统的连接，该流体接头组件2还可包含：一个与第一导向管2-2相连并暴露于安装板3-2外的第一管接头2-5、与第二导向管2-4相连并暴露于安装板3-2外的第二管接头2-6。因此通过第一管接头2-5与第二管接头2-6即可轻松实现与流体系统的管路连接。
本发明的第二实施方式涉及一种微流体芯片与流体系统的管路连接装置，第二实施方式是在第一实施方式的基础上作了进一步改进，其主要改进在于：如图4和图5所示，本实施方式的微流体芯片与流体系统的管路连接装置还包含：套设在流体接头组件2上的回弹组件6，且回弹组件6的两端分别抵住安装体3和制动件4。
具体的说，在本实施方式中，如图5所示，该回弹组件6主要是由一个套设在第一导向管2-2上的第一弹簧6-1和一个套设在第二导向管2-4上的第二弹簧6-2构成，且第一弹簧6-1和第二弹簧6-2的两端分别用于抵住安装架3-1和制动件4。因此，当整个微流体芯片7对样品测试结束后，如图4所示，可依靠第一弹簧6-1与第二弹簧6-2的回弹力，使第一适配管1-1和第二适配管1-2能够分别与第一流体接头2-1和第二流体接头2-3自动分离，从而避免了人工分离对测试样品和流体系统造成污染。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施方式，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种微流体芯片与流体系统的管路连接装置，其特征在于：包含：
适配管组，可拆卸地设置在微流体芯片上，用于连通所述微流体芯片上的样品进口和样品出口；
流体接头组件，用于插入所述适配管组内；
安装体，用于固定所述流体接头组件；
制动件，被所述流体接头组件穿过，且与所述流体接头组件滑动配合；
传感器，设置在所述安装体上，用于抵住所述制动件；
其中，所述制动件还用于在所述流体接头组件插入所述适配管组时，被所述适配管组推动朝着背离所述适配管组的方向进行滑动，并在所述制动件抵住所述传感器时，所述传感器输出压力信号，且所述流体接头组件与所述适配管组紧密连接。
2.根据权利要求1所述的微流体芯片与流体系统的管路连接装置，其特征在于：所述适配管组包含：与所述样品进口连通的第一适配管、与所述样品出口连通的第二适配管、可拆卸地设置在所述微流体芯片上用于固定所述第一适配管和所述第二适配管的固定件；
所述流体接头组件包含：用于插入所述第一适配管内并与所述第一适配管紧密连接的第一流体接头、沿所述第一流体接头的长度方向延伸并被所述安装体固定的第一导向管、用于插入所述第二适配管内并与所述第二适配管紧密连接的第二流体接头、沿所述第二流体接头的长度方向延伸并被所述安装体固定的第二导向管；
其中，所述制动件用于同时被所述第一流体接头和所述第二流体接头穿过，且用于沿所述第一导向管和所述第二导向管的长度方向进行滑动。
3.根据权利要求2所述的微流体芯片与流体系统的管路连接装置，其特征在于：所述固定件包含：可拆卸地设置在所述微流体芯片上用于固定所述第一适配管的第一芯片接头、可拆卸地设置在所述微流体芯片上用于固定所述第二适配管的第二芯片接头；
其中，所述第一芯片接头与所述样品进口连通，且用于被所述第一适配管至少部分插入；所述第二芯片接头与所述样品出口连通，且用于被所述第二适配管至少部分插入。
4.根据权利要求2所述的微流体芯片与流体系统的管路连接装置，其特征在于：所述第一流体接头在插入所述第一适配管内时，与所述第一适配管相互契合；
所述第二流体接头在插入所述第二适配管内时，与所述第二适配管相互契合。
5.根据权利要求4所述的微流体芯片与流体系统的管路连接装置，其特征在于：所述第一流体接头和所述第二流体接头均为一锥体；其中，所述第一流体接头的管径从与所述第一导向管相连一端朝着远离所述第一导向管的方向逐渐减小，所述第二流体接头的管径从与所述第二导向管相连一端朝着远离所述第二导向管的方向逐渐减小；
所述第一适配管和所述第二适配管均为一锥体；其中，所述第一适配管的管径从朝向所述样品进口的一端朝着远离所述样品进口的方向逐渐增大，所述第二适配管的管径从朝向所述样品出口的一端朝着远离所述样品出口的方向逐渐增大；
所述第一流体接头与所述第一适配管通过两个锥体的锥面相互契合，所述第二流体接头与所述第二适配管通过两个锥体的锥面相互契合。
6.根据权利要求2所述的微流体芯片与流体系统的管路连接装置，其特征在于：所述适配管组还包含：用于连接所述第一适配管和所述第二适配管的管件固定架。
7.根据权利要求2所述的微流体芯片与流体系统的管路连接装置，其特征在于：所述第一适配管和所述第二适配管均为硬质管道。
8.根据权利要求2所述的微流体芯片与流体系统的管路连接装置，其特征在于：所述流体接头组件还包含：与所述第一导向管相连并暴露于所述安装体外的第一管接头、与所述第二导向管相连并暴露于所述安装体外的第二管接头；
其中，所述第一管接头和所述第二管接头分别用于连接流体系统。
9.根据权利要求1所述的微流体芯片与流体系统的管路连接装置，其特征在于：所述安装体包含：用于固定所述流体接头组件的安装架、用于固定所述安装架的安装板；
其中，所述传感器固定在所述安装架上，且所述安装板上还形成用于收纳所述传感器和所述制动件的容置区。
10.根据权利要求1所述的微流体芯片与流体系统的管路连接装置，其特征在于：所述管路连接装置还包含：套设在所述流体接头组件上的回弹组件，且所述回弹组件的两端分别抵住所述安装体和所述制动件。
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