CN109772481B - 流体连结器、微流体芯片盒以及流体连结组件 - Google Patents
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Abstract
一种流体连结器,用以与微流体芯片盒进行组合,包含:固定座,具有多个通孔;以及多条软管,通过多个通孔穿通并固定于固定座,具有萧氏(Shore)硬度介于50‑99度,多条软管的一端凸出于固定座的第一侧,形成多个凸出部,且每一凸出部的长度介于0.5‑10毫米(mm)之间。本发明还同时提供一种微流体芯片盒以及流体连结组件。
Description
技术领域
本发明涉及一种流体连结器、微流体芯片盒以及流体连结组件。
背景技术
近年来生医检测芯片为众所瞩目的热门研发题材,其中的流体与微流体系统可以实现将化学、生物等检测在介观(mesoscopic)更或微观(microscopic)的尺寸下进行。微流体芯片又称实验室微缩芯片(Lap-on-chip),是一种微型化的整合元件,以此把传统实验室或试管实验中的各项诊断工作,如DNA序列鉴定或生化反应检测等,统合在一片微小的芯片中进行。
微流体芯片是将规划好的微流道网络,利用微电子加工技术使其形成于芯片中。整合有微流道网络的微流体芯片上具有多个不同孔径的输入/输出孔洞,可以将外部的宏观环境与芯片内部进行联通,并且利用这些具有不同直径大小的通道组成的微流道网络,流体可以流入芯片或自芯片输出。通过芯片具有的微流道系统,可以对流体检体进行各种操作,例如直接导入、混合、分离等,因此微流体芯片可以达到多功能、自动化、高速筛检的效果。搭配外部主动式系统的使用,如压力控制装置、推注射器(push-syringe)或蠕动泵(peristaltic pump)等,可以顺利将液体(或气体)自输入/输出孔洞注入芯片中或是从芯片中排除。另外除了主动式系统外,也可以使用被动的方式来进行流体的输入与输出,例如使用静水压力(hydrostatic pressure)的方式进行。
一般而言,注入流体前需要将多条独立的软管以人工方式分别连接到微流体芯片上的输出孔。但基于对检测、实验精细度的要求日趋上升,微流道网络的复杂度随之提高,也因此更多数量的微流道以及对应的输出/输入孔需要被整合进单一芯片中。面对此需求与趋势,有需要提供一种新的连接方式来进行软管与输出/输入孔洞的连结,能同时将多条更或数十条软管快速且紧密的插入微流体芯片中,取代传统使用人工方式进行造成的时间与人力成本的负担,提高检测与实验效率。
发明内容
本发明提供一种流体连结器,用以与本发明的微流体芯片盒进行组装,包含:固定座,具有多个通孔;以及多条软管,通过多个通孔穿通并固定于固定座,具有萧氏(Shore)硬度介于50-99度,其中多条软管的一端凸出于固定座的第一侧,形成多个凸出部,且每一凸出部的长度介于0.5-10毫米(mm)之间。
于本发明的部分实施例中,每一多个通孔具有导角,引导多条软管穿通多个通孔与固定座。
于本发明的部分实施例中,固定座还包含至少一个定位柱于固定座的第一侧,用以与微流体芯片盒进行组合。
于本发明的部分实施例中,固定座还包含沟槽于固定座的第二侧,第二侧相对于第一侧,多个通孔位于凹槽的底部,且多条软管穿通沟槽与多个通孔。
于本发明的部分实施例中,多条软管通过粘着剂固定于沟槽中。
于本发明的部分实施例中,多条软管的萧氏硬度介于70-99度。
于本发明的部分实施例中,流体连结器还包含:延伸部,连接于固定座,具有至少一个容置槽用以容置暴露于固定座的多条软管另一端的外露部。
于本发明的部分实施例中,每一凸出部具有的长度介于4.4-10毫米(mm)之间,且萧氏(Shore)硬度介于70-99度。
本发明还提供一种微流体芯片盒,用以与本发明的流体连结器进行组装,包含:微流体芯片;壳体,具有凹槽于壳体的第一侧且微流体芯片置于凹槽之中;第一流体输送界面,位于壳体的第二侧,具有多个第一流体引道连通凹槽的底部;以及第二流体输送界面,位于壳体的第二侧,具有多个第二流体引道连通凹槽的底部,其中一部分的第一流体输送界面与第二流体输送界面分离,形成中空窗口于壳体的第二侧,以使部分微流体芯片暴露于壳体之外。
于本发明的部分实施例中,第一流体输送界面的每一第一流体引道具有接收端与终端,接收端与流体连结器接触且具有导角,终端对准于微流体芯片上对应的输入/输出孔。
于本发明的部分实施例中,第二流体输送界面的每一第二流体引道具有接收端与终端,接收端的孔径大于终端的孔径。
于本发明的部分实施例中,微流体芯片盒还包含:手持部,沿着壳体的延伸方向连接于壳体。
于本发明的部分实施例中,微流体芯片盒还包含:至少一个定位孔,对应流体连结器的至少一个定位柱。
本发明同时提供一种流体连结组件,包含:流体连结器与微流体芯片盒。流体连结器包含:固定座,具有多个通孔;以及多条软管,通过多个通孔穿通并固定于固定座,具有萧氏(Shore)硬度介于50-99度,多条软管的一端凸出于固定座的第一侧,形成多个凸出部,且每一凸出部具有长度介于0.5-10毫米(mm)之间。微流体芯片盒包含:微流体芯片;壳体,具有凹槽于壳体的第一侧,通过透明载片固定微流体芯片于壳体的凹槽中,其中透明载片固定于壳体的第一侧;第一流体输送界面,位于壳体的第二侧,具有多个第一流体引道连通凹槽的底部;以及第二流体输送界面,位于壳体的第二侧,具有多个第二流体引道连通凹槽的底部,其中一部分的第一流体输送界面与第二流体输送界面分离,形成中空窗口于壳体的第二侧,以使部分微流体芯片暴露于壳体、第一流体输送界面以及第二流体输送界面,且其中多条软管的每一凸出部穿通第一流体输送界面的第一流体引道,插入微流体芯片。
于本发明的部分实施例中,流体连结器还包含至少一个定位柱,壳体的第二侧还包含至少一个定位孔,且定位柱插入定位孔,以组合流体连结器与微流体芯片盒。
于本发明的部分实施例中,第一流体输送界面的每一第一流体引道具有接收端与终端,接收端具有导角,以引导多条软管的每一凸出部插入微流体芯片,且终端接触或连接于微流体芯片上对应的输入/输出孔。
于本发明的部分实施例中,每一凸出部具有的所述长度介于4.4-10毫米(mm)之间,且萧氏(Shore)硬度介于70-99度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1A是依据本发明一实施例所绘制的流体连结器示意图;
图1B是图1A所示实施例的部分流体连结器放大示意图;
图1C和图1D是依据本发明另一实施例所绘制的流体连结器示意图;
图2A是依据本发明一实施例所绘制的微流体芯片盒的仰视示意图;
图2B是图2A所示实施例的微流体芯片盒的俯视示意图;
图2C是图2B所示实施例的微流体芯片盒,沿图2B中a-b切线的剖面示意图;
图2D是依据本发明另一实施例所绘制的微流体芯片盒的俯视示意图;以及
图3是依据本发明一实施例所绘制的流体连结组件的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种流体连结器、微流体芯片盒及其流体连结组件,用以提高流体输出/输入管插入微流体芯片时的效率与准确率。为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂,下文以实施例配合所附图式,同时以揭示本发明实施例相关制程步骤的方式来做详细说明,以使本发明的结构与功效能更容易理解,但并非用以限制本发明的应用。
下文中所述的“一”或“一个”等字词,仅是为了简化说明的用途。本领域技术人员可以理解,元件的数量在不违反本发明精神的前提下,可以依据实际结构与需求进行调整。
图1A所示为依据本发明一实施例所绘制的流体连结器10,用以与图2A所示的微流体芯片盒20进行组装或搭配使用,其中流体连结器10包含固定座11,以及多条软管12。固定座11具有多个通孔H11,多条软管12分别通过多个通孔H11穿通固定座11。具体来说,多条软管12具有萧氏(Shore)硬度介于50-99度,并且穿通固定座11的相对两侧(第一侧S101与第二侧S102)。多条软管12的一端凸出于固定座11的第一侧S101,形成多个凸出部121,并且每一凸出部121的长度介于0.5-10毫米(mm)之间。而多条软管12的另一端凸出于固定座11的第二侧S102,形成多个外露部122,其中第二侧S102相对于第一侧S101。外露部122的长度可以依据需求做调整,在此不做限制;而凸出部121的长度与硬度相互关联;为了使凸出部121能轻易且无损伤地、无伤害地插入微流体芯片中,越长的凸出部121需要使用硬度越高的软管12。在本发明的较佳实施例中,凸出部121的长度介于4.4-10毫米(mm)之间,且软管12具有萧氏(Shore)硬度介于70-99度。
固定座11还可以包含至少一个定位柱112于固定座11的第一侧S101,用以与微流体芯片盒20进行组合,使固定座11能稳固地组合于微流体芯片盒20上,确保检测的准确度,有利实验的进行。本发明的一实施例如图1A所示,固定座11具有两个定位柱112,然而这并非用以限制本发明。定位柱112的需要与否,或是其数量,都可以依据需求做调整。
为了使多条软管12能简单的与固定座11组装,本发明的图1A所示实施例的局部放大图如图1B所示,每一通孔H11设置有导角,以引导多条软管12分别通过多个通孔H11穿通固定座11。通孔H11由相互连通的接收端E111与终端E112组成,接收端E111位于固定座11的第二侧S102,终端E112则是位于固定座11的第一侧S101。接收端E111具有导角的构型,如图1B所示,其孔径自第二侧S102往第一侧S101的方向缩减,因此剖面结构为倒梯型剖面如图1B所示。接收端E111连通圆柱构型的终端E112,以使通孔H11穿通固定座11的相对两侧。
为了使软管12能更稳固地设置于固定座11上,可以使用粘着剂来使软管12固定,例如本发明一实施例使用紫外光固化粘合剂,但在此不限定粘着剂种类。于本发明其他实施例,可以通过调整软管12外径与通孔H11孔径大小,来使软管12卡合于通孔H11内壁,从而固定于固定座11。
软管12可以仅通过通孔H11来穿通固定座11,如图1A所示;又或是如图1C所示的本发明另一实施例,其固定座11还包含沟槽R11于固定座11的第二侧S102。在此需要说明的是,为了简化说明与理解容易,后续文中具有与前述实施例相同功能或相似构型的元件,将沿用与前相同的元件标号,但此并非用以限制本发明。沟槽R11覆盖所有的通孔H11,因此本实施例中通孔H11位于沟槽R11的底部,并且所有软管12通过沟槽R11与通孔H11来穿通固定座11。再者,本实施例使用粘着剂(未绘示于图中)于沟槽R11的底部,以使软管12固定于固定座11上。本实施例的通孔H11具有和前述说明、图1A-1B相似的构型,在此不做重复赘述。
为了有利本发明的流体连结器与检测机台组装,机台例如是上准微流体股份有限公司出产的Miselect检测机台,流体连结器10还可以包含延伸部13,如图1D所示。为了简化说明与理解容易,图1D中具有与前述相同功能或相似构型的元件,沿用与图1A-1C相同的元件标号,但此并非用以限制本发明。于本实施例中与前述实施例不同的是,沟槽R11开口于固定座的第二侧S102与第三侧S103,其中第三侧S103连接第一侧S101与第二侧S102;并且延伸部13连接于固定座11的第三侧S103,具有至少一个容置槽131用以容置暴露于固定座11的多条软管12的外露部122。软管12的外露部122可以放置于流体连结器10,有助于提高流体连结器10与检测机台之间的密合度,因此本发明的流体连结器10能良好地安装于检测机台上,同时达到节省空间的功效。另外,为了达到固定座11与检测机台能良好固定的目的,图1D所示实施例中的固定座11为T型结构,并具有插销孔H12于T型结构中的相对的两侧上。所述插销孔H12可以是未贯通或是贯通的结构,但在此不做任何限定,只要是流体连结器10能被稳固地固定在平台系统中进行实验分析都在本发明的范畴之中。
本发明同时还提供一种微流体芯片盒,用以与流体连结器10进行组装。图2A-2B所示为依据本发明一实施例所绘制的微流体芯片盒20,其中图2A所示为微流体芯片盒20的仰视示意图,图2B所示为微流体芯片盒20的俯视示意图。微流体芯片盒20包含:微流体芯片21、壳体22、第一流体输送界面23以及第二流体输送界面24。壳体22具有凹槽R22于壳体22的第一侧S201;微流体芯片21位于凹槽R22中;第一流体输送界面23位于壳体22的第二侧S202,具有多个第一流体引道H23连通凹槽R22的底部;并且第二流体输送界面24位于壳体22的第二侧S202,具有多个第二流体引道H24连通凹槽R22的底部。其中第一侧S201与第二侧S202是壳体22的相对两侧,凹槽R22的底部靠近壳体22的第二侧S202,并且至少一部分的第一流体输送界面23与第二流体输送界面24分离,形成中空窗口W22于壳体22的第二侧S202,以使部分微流体芯片21暴露于壳体22、第一流体输送界面23以及第二流体输送界面24。
第一流体输送界面23和第二流体输送界面24的形状与构型在此不做限制。举例来说,图2A所示的实施例仅有部分的第一流体输送界面23与第二流体输送界面24分离,而第一流体输送界面23与第二流体输送界面24可以定义出整个中空窗口W22。但于本发明的另一实施例如图2D所示,第一流体输送界面23与第二流体输送界面24完全分离,因此中空窗口W22是由第一流体输送界面23、第二流体输送界面24与壳体22共同定义。值得注意的是,上述说明的不同元件可以是一体成型或是分开制作后再组合而成。例如于本发明的其他实施例中,第一流体输送界面23、第二流体输送界面24与壳体22三者中的至少两个可以是一体成型;又例如于本发明的一实施例中,第一流体输送界面23、第二流体输送界面24与壳体22(例如:所述凹槽的其中两侧边)三者是一体成型的结构。后续说明的元件同理可以为一体成型或是组装而成,后续不再重复说明。
图2C是图2B所示实施例的微流体芯片盒20,沿图2B中a-b切线的剖面示意图。第一流体输送界面23的每个第一流体引道H23具有接收端E231与终端E232,两者相互连通,并且终端E232连通凹槽R22。接收端E231具有导角(构型类似上述通孔H11的接收端E111,在此不重复说明),以引导多条软管12的凸出部121准确地对准微流体芯片21上的相对位置,因此当流体连结器10与微流体芯片盒20组装时,凸出部121会由接收端E231往终端E232的方向插入第一流体引道H23,组装完成后接收端E231会与流体连结器10接触,使第一流体引道H23与通孔H11连接;并且终端E232对准微流体芯片21上对应的输入/输出孔C21。类似于上述第一流体引道H23,第二流体输送界面24的每个第二流体引道H24具有接收端E241与终端E242,接收端E241的孔径大于终端E242的孔径。在本实施例中,第二流体引道H24是T构型,如图2C所示;但于本发明其他实施例中,第二流体引道H24的构型是类似第一流体引道H23与通孔H11的锥形瓶的构型,接收端E241具有导角,以方便输入检体的管子对准并插入微流体芯片21,并且终端E242对准微流体芯片21上对应的输入/输出孔C22。图2C仅绘示出部分的输入/输出孔C21与部分的输入/输出孔C22,微流道的分部与图案规划并非本发明的重点,因此未绘示于图中。值得注意的是,本发明图式仅是为了说明之用,元件间的相对尺寸也仅是为了使图式清晰易懂,但并非用以限制本发明;例如本发明图式中所示的输入/输出孔C21与C22、第一流体引道H23、第二流体引道H24、接收端E231与E241、终端E232与E242,上述任一元件与微流体芯片21、壳体22的相对尺寸可能与实品不完全相符,但仍符合本发明的概念与精神。另外,图2C所示实施例的第一流体引道H23与第二流体引道H24皆与微流体芯片21分离,但于本发明其他实施例中,第一流体引道H23与第二流体引道H24两者可以分别与微流体芯片21直接接触,使第一流体引道H23与第二流体引道H24分别与对应的输入/输出孔C21与C22连通,此种实施例的好处是流体在软管12以及/或是检体输入管没有正确插入微流体芯片21的状况下也不容易漏出。
基于方便拿取的目的,本发明部分实施例的微流体芯片盒20还可以包含手持部25,如图2A与2B所示,其沿着壳体22的延伸方向连接于壳体22。微流体芯片盒20还可以进一步包含至少一个定位孔H112,对应流体连结器10的至少一个定位柱112。为了使微流体芯片能稳定地置于壳体22的凹槽R22中,于本发明的部分实施例中,微流体芯片21通过透明载片T1固定于壳体22的凹槽R22中,如图2A与2C所示,微流体芯片21固定于透明载片T1上,而未被微流体芯片21覆盖的部分透明载片T1则固定于壳体22的第一侧S201。另外,还可以选择性包含至少一个输入管26,固定于第二流体引道H24,如图2A-2C所示,用以将流体输入微流体芯片21中。输入管26可以通过粘着剂固定于第二流体引道H24,或是不使用粘着剂卡合于第二流体引道H24,需要时以人工方式进行更换或组装即可。
本发明还同时提供一种流体连结组件,图3是依据本发明一实施例所绘制的流体连结组件30,包含流体连结器10与微流体芯片盒20。当流体连结器10与微流体芯片盒20组装时,软管12的凸出部121会通过第一流体输送界面23的第一流体引道H23,从而插入微流体芯片21的输入/输出孔C21。而在流体连结器10包含定位柱112且微流体芯片盒20包含至少一个定位孔H112的部分实施例中,定位柱112会插入对应的定位孔H112,以组合流体连结器10与微流体芯片盒20。再者,在本发明的较佳实施例中,微流体芯片21选用软式微流体芯片,例如使用二甲基硅氧烷(PDMS)、硅橡胶复合物或是液体硅橡胶等材料制作而成的微流体芯片。软式的微流体芯片21可以使软管12更容易插入微流体芯片21,且不会造成损伤;同时软式的微流体芯片21具有的拉伸力会提供压力于插入的凸出部121,使其软管12能更稳定地连接于微流体芯片21,确保检测与实验的进行。需注意的是,图3所示实施例使用图1D所示的流体连结器10与图2A-2B所示的微流体芯片20做组合,但并非用以限制本发明,在不违反本发明精神的前提下,流体连结组件30可以是上述不同的流体连结器10与微流体芯片20的任意组合。
综上所述,本发明提供一种流体连结器、微流体芯片盒,以及其流体连结组件,能大幅减少实验与检测时所需进行的插管作业时间,有效提高微流体芯片插管的效率与转确度。并且如上说明,本发明提供的流体连结器、微流体芯片盒以及其流体连结组件,可以各别独立地使用于实验或是检测中,还可以整合于相关检测机台来使用,具有高度的便利性与应用性。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种流体连结组件,其特征在于,包含:
流体连结器,包含固定座以及多条软管,其中所述固定座具有多个通孔,所述多条软管通过所述多个通孔穿通并固定于所述固定座,并具有萧氏硬度介于50-99度,所述多条软管的一端凸出于所述固定座的第一侧,形成多个凸出部,且每一所述多个凸出部具有长度介于0.5-10毫米之间;以及
微流体芯片盒,包含壳体、微流体芯片、第一流体输送界面以及第二流体输送界面,其中所述壳体具有凹槽于所述壳体的第一侧,所述微流体芯片通过透明载片固定于所述壳体的所述凹槽中,所述透明载片固定于所述壳体的所述第一侧,所述第一流体输送界面位于所述壳体的第二侧,并具有多个第一流体引道连通所述凹槽的底部,所述第二流体输送界面位于所述壳体的所述第二侧,并具有多个第二流体引道连通所述凹槽的所述底部,
其中一部分的所述第一流体输送界面与所述第二流体输送界面分离,形成中空窗口于所述壳体的所述第二侧,以使部分所述微流体芯片暴露于所述壳体、所述第一流体输送界面以及所述第二流体输送界面,且
其中所述多条软管的每一所述多个凸出部穿通所述第一流体输送界面的所述第一流体引道,插入所述微流体芯片。
2.如权利要求1所述的流体连结组件,其特征在于,所述流体连结器还包含至少一个定位柱,所述壳体还包含至少一个定位孔,且所述至少一个定位柱插入所述至少一个定位孔,以组合所述流体连结器与所述微流体芯片盒。
3.如权利要求1所述的流体连结组件,其特征在于,所述第一流体输送界面的每一所述多个第一流体引道具有接收端与终端,所述接收端具有导角,以引导所述多条软管的每一所述多个凸出部插入所述微流体芯片,且所述终端接触或连接于所述微流体芯片上对应的输入/输出孔。
4.如权利要求1所述的流体连结组件,其特征在于,每一所述多个凸出部具有的所述长度介于4.4-10毫米之间,且所述萧氏硬度介于70-99度。
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