CN110856822B - 连通器、其与试剂模块的组合及微流控芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种连通器、其与试剂模块的组合及微流控芯片，其中，连通器包括针板和至少一个连通组件；所述连通组件包括：第一通道，设于所述针板内；第一针头，连接于所述针板，且与所述第一通道连通；以及第二针头，连接于所述针板，且与所述第一通道连通；所述第一通道用于将所述第一针头引入的液体导向所述第二针头。本发明提供的连通器具备刺穿和连通功能，可进行液体导向，且可通过改变通道及针头排布，以适用于不同的试剂模块，利于将试剂存储模块独立出来，在实验时将独立的试剂存储芯片的试剂存储仓与试剂反应模块的试剂反应仓连通。

Description

连通器、其与试剂模块的组合及微流控芯片
技术领域
本发明涉及微流控检测领域，尤其涉及一种连通器、其与试剂模块的组合及微流控芯片。
背景技术
微流控芯片技术由于其高集成性、强自动化特性，越来越多地应用于临床检测项目的POCT(point-of-care testing，即时检验)化。然而，为将现有试剂体系移植到微流控平台上，需要实现试剂的分装保存及按需释放。一般来说，试剂的预存储与反应芯片本体位于同一芯片，在反应时通过阀门等机构的驱动将试剂推入反应部分。
上述方案存在的问题为：1)试剂在灌注、冻干及存储时，需要带着反应模块及阀门一起进行，整体固件体积增大，效率低；2)由于反应模块与试剂模块一体化，因此若试剂因各种原因失效后，芯片整体也随之废弃，产生了严重的浪费。
因此，将试剂存储模块独立出来，对试剂实现独立的灌装、密封及存储是较好的解决方法。但是目前缺乏在实验时将独立的试剂存储芯片的试剂存储仓与反应芯片的试剂反应仓连通的装置。
发明内容
本发明的其中一个目的是提出一种至少用于将两个试剂仓连通的连通器。
本发明的另一个目的是提出一种连通器与试剂模块的组合。
本发明还有一个目的是提出一种微流控芯片。
本发明的一些实施例提供了一种连通器，其包括针板和至少一个连通组件；所述连通组件包括：第一通道，设于所述针板内；第一针头，连接于所述针板，且与所述第一通道连通；以及第二针头，连接于所述针板，且与所述第一通道连通；所述第一通道用于将所述第一针头引入的液体导向所述第二针头。
可选地，所述第一通道包括：中部通道；第一侧通道，其第一端与所述中部通道连通，其第二端与所述第一针头连通；以及第二侧通道，其第一端与所述中部通道连通，其第二端与所述第二针头连通。
可选地，所述连通组件还包括：第二通道，设于所述针板内，且贯穿所述针板；以及第三针头，与所述第二通道连通；所述第三针头和所述第一针头用于连通同一试剂仓；所述第三针头和所述第二通道可用于向所述试剂仓内通气。
可选地，包括设于所述针板内的第三通道；所述至少一个连通组件包括：第一连通组件；以及第二连通组件；所述第一连通组件中的第一针头与所述第三通道连通；所述第二连通组件中的第二通道与所述第三通道连通。
可选地，所述针板包括：底片，设有用于形成所述第二通道的第一通孔；以及基片，设有用于形成所述第二通道的第三通孔，以及设有用于形成所述第一通道的凹槽和第二通孔。
可选地，所述基片与所述连通组件的各针头一体成型。
本发明的一些实施例提供了一种连通器与试剂模块的组合，其包括：上述的连通器；以及试剂模块，包括至少两个试剂仓；所述连通器至少用于将所述试剂模块中的一个试剂仓与另一个试剂仓连通。
可选地，所述试剂模块包括试剂存储模块，所述至少两个试剂仓包括设于所述试剂存储模块的至少两个试剂存储仓；所述连通器至少用于将一个所述试剂存储仓与另一个所述试剂存储仓连通。
可选地，所述试剂模块包括至少两个试剂存储模块，所述至少两个试剂仓包括设于所述至少两个试剂存储模块的试剂存储仓；所述连通器至少用于将其中一个所述试剂存储模块的试剂存储仓与另一个所述试剂存储模块的试剂存储仓连通。
可选地，所述试剂模块包括试剂反应模块，所述至少两个试剂仓包括设于所述试剂反应模块的至少两个试剂反应仓；所述连通器至少用于将一个所述试剂反应仓与另一个所述试剂反应仓连通。
可选地，所述试剂模块包括至少两个试剂反应模块，所述至少两个试剂仓包括设于所述至少两个试剂反应模块的试剂反应仓；所述连通器至少用于将其中一个所述试剂反应模块的试剂反应仓与另一个所述试剂反应模块的试剂反应仓连通。
可选地，所述试剂模块包括试剂存储模块和试剂反应模块：所述至少两个试剂仓包括设于试剂存储模块的至少一个试剂存储仓；以及设于试剂反应模块的至少一个试剂反应仓；所述连通器至少用于将一个所述试剂存储仓与一个所述试剂反应仓连通。
本发明的一些实施例提供了一种微流控芯片，其特征在于：包括上述的连通器，或者，包括上述的连通器与试剂模块的组合。
基于上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：
一些实施例中提供的连通器具备刺穿和连通功能，可进行液体导向，且可通过改变通道及针头排布，以适用于不同的试剂模块，利于将试剂存储模块独立出来，在实验时将独立的试剂存储芯片的试剂存储仓与试剂反应模块的试剂反应仓连通。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一些实施例提供的连通器的工作原理示意图。
图2为本发明一些实施例提供的连通器的工作原理的剖视示意图。
图3为本发明一些实施例提供的连通器的爆炸示意图。
附图中标号：
1-针板；11-底片；12-基片；13-第一通孔；14-凹槽；15-第二通孔；16-第三通孔；
2-连通组件；21-第一通道；211-第一侧通道；212-第二侧通道；213-中部通道；22-第一针头；23-第二针头；24-第二通道；25-第三针头；
3-试剂模块；31-试剂仓。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图3所示，为一些实施例提供的连通器的示意图。该连通器至少具备刺穿及连通功能，至少用于将一个试剂仓与另一个试剂仓连通。该连通器至少适用于临床检测领域。该连通器至少可用于实验前将试剂反应仓与试剂存储仓连通。
一些实施例中，连通器包括针板1和至少一个连通组件2。
连通组件2包括第一通道21，第一通道21设于针板1内。
连通组件2包括第一针头22，第一针头22连接于针板1，且第一针头22与第一通道21连通。
连通组件2包括第二针头23，第二针头23连接于针板1，且第二针头23与第一通道21连通。
在一些实施例中，第一针头22用于插入第一试剂仓，将第一试剂仓中的试剂引出至第一通道21。第二针头23用于插入第二试剂仓，将第一通道21中的试剂引至第二试剂仓内。第一通道21用于将第一针头22引入的液体导向第二针头23。
在另一些实施例中，第二针头23用于插入第二试剂仓，将第二试剂仓中的试剂引出至第一通道21。第一针头22用于插入第一试剂仓，将第一通道21中试剂引至第一试剂仓内。第一通道21用于将第二针头23引入的液体导向第一针头22。
上述的试剂仓可选为密封仓，至少一个实施例提供的连通器具备破坏密封及液体导向的功能。
本文中的连通器结构简单，便于调整，可简单通过改变通道及针头排布，以适用于不同的试剂模块(试剂模块包括试剂仓)。
一些实施例中，如图2所示，第一通道21包括中部通道213、第一侧通道211和第二侧通道212。
第一侧通道211的第一端与中部通道213连通，第一侧通道211的第二端与第一针头22连通。可选地，第一针头22与第一侧通道211的端部贴合固定。可选地，第一针头22插入第一侧通道211内。
第二侧通道212的第一端与中部通道213连通，第二侧通道212的第二端与第二针头23连通。可选地，第二针头23与第二侧通道212的端部贴合固定。可选地，第二针头23插入第二侧通道212内。
一些实施例中，连通组件2还包括第二通道24，第二通道24设于针板1内，且贯穿针板1。可选地，第二通道24的引流方向与第一通道21的中部通道213的引流方向垂直。
一些实施例中，连通组件2还包括第三针头25，第三针头25与第二通道24连通。
在第一针头22插入试剂仓，将试剂仓中的试剂引出至第一通道21的情况下，第三针头25和第一针头22用于连通同一试剂仓。
在第二针头23插入试剂仓，将试剂仓中的试剂引出至第一通道21的情况下，第三针头25和第二针头23用于连通同一试剂仓。
第三针头25和第二通道24至少可用于向试剂仓内通气。
一些实施例中，连通器还包括设于针板1内的第三通道。至少一个连通组件2包括第一连通组件以及第二连通组件。
一些实施例中，第一连通组件中的第一针头与第三通道连通；第二连通组件中的第二通道与第三通道连通。
例如：第一连通组件中的第一针头将第一试剂仓内的第一试剂引至第三通道，第一试剂经由第三通道、第二连通组件中的第二通道和第三针头进入第二试剂仓，第一试剂与第二试剂仓内的第二试剂发生反应。
第二连通组件中的第一针头用于将第二试剂仓内反应后的试剂引至第二连通组件中的第一通道和第二针头，可将反应后的试剂引至第三试剂仓。
第一连通组件中的第一针头用于将第一试剂仓内的第一试剂引至第一连通组件中的第一通道和第二针头，可将第一试剂引至第四试剂仓。
上述第一试剂仓内的第一试剂可以是复活试剂。
上述第二试剂仓内的第二试剂可以是冻干试剂。
复活试剂可用于将冻干试剂复活。
一些实施例中，如图3所示，针板1包括底片11，底片11设有用于形成第二通道24的第一通孔13。第一通孔13至少可用于对气流进行导向。
一些实施例中，针板1包括基片12，基片12上设有用于形成第二通道24的第三通孔16。第三通孔16至少可用于对气流进行导向。
基片12上还设有用于形成第一通道21的凹槽14和第二通孔15。第二通孔15与凹槽14连通。第二通孔15至少可用于对液流进行导向。
一些实施例中，底片11与基片12共同形成第一通道21和第二通道24。
在连通器包括第三通道的实施例中，底片11与基片12共同形成第一通道21、第二通道24和第三通道。
一些实施例中，基片12与连通组件2的各针头可以一体成型。可选地，基片12与连通组件2的各针头通过开模实现一体成型。
一些实施例中，底片11和基片12可采用硬质或软质的有机聚合物材料制成。
可选地，底片11与基片12可通过胶粘、超声或热压等键合方法进行密封封装，简单可靠、耐用，密闭效果好。
一些实施例中，第一针头22，第二针头23、第三针头25的至少之一可以采用中空的锐器针头。锐器针头包括上下两部分，下部为较粗的固定部，用于与针板连接；上部为较细的穿刺部，用于插入试剂仓。锐器针头的上下两部分可通过开模一体成型。
一些实施例中，上述的各个针头的内部均可以为中空的锥形结构，针头的固定部为厚壁管状结构，可与针板贴合固定，针头的穿刺部则可呈锥状结构。针头的内部锥形通道可用于与连通器中的通道连通。
一些实施例中，上述的各个针头的穿刺部为一薄壁针状结构，其外径与试剂模块中的通道的内径一致，便于其穿入试剂模块中的通道中以与试剂仓连通。
一些实施例中，上述的各个针头的穿刺部的一端与固定部一体设置，另一端为锐器斜面。
上述的各个针头可以是塑料针，也可以是金属针。
一些实施例中，试剂仓包括至少一个连通组件2，每一连通组件2均包括第一针头22、第二针头23、第一通道21和第二通道24。一个第一针头22与一个第二针头23为一组，通过一个第一通道21连通。
如图1、图2所示，为一些实施例提供的连通器与试剂模块的组合的示意图。
一些实施例中，连通器与试剂模块的组合包括上述的连通器以及试剂模块3。
试剂模块3包括至少两个试剂仓31。
连通器至少用于将试剂模块3中的一个试剂仓31与另一个试剂仓31连通。
一些实施例中，试剂模块3包括试剂存储模块，至少两个试剂仓31包括设于试剂存储模块的至少两个试剂存储仓。
连通器至少用于将一个试剂存储仓与另一个试剂存储仓连通。
一些实施例中，试剂模块3包括至少两个试剂存储模块，至少两个试剂仓31包括设于至少两个试剂存储模块的试剂存储仓。
连通器至少用于将其中一个试剂存储模块的试剂存储仓与另一个试剂存储模块的试剂存储仓连通。
一些实施例中，试剂模块3包括试剂反应模块，至少两个试剂仓31包括设于试剂反应模块的至少两个试剂反应仓。
连通器至少用于将一个试剂反应仓与另一个试剂反应仓连通。
一些实施例中，试剂模块3包括至少两个试剂反应模块，至少两个试剂仓31包括设于至少两个试剂反应模块的试剂反应仓。
连通器至少用于将其中一个试剂反应模块的试剂反应仓与另一个试剂反应模块的试剂反应仓连通。
一些实施例中，试剂模块3包括试剂存储模块和试剂反应模块。至少两个试剂仓31包括设于试剂存储模块的至少一个试剂存储仓；以及设于试剂反应模块的至少一个试剂反应仓。
连通器至少用于将一个试剂存储仓与一个试剂反应仓连通。
一些实施例中，试剂存储模块与试剂反应模块通过连通器进行连接，试剂从试剂存储模块流出后，经过连通器进入试剂反应模块，进一步地可通过阀门进行导流从而实现试剂的顺序释放及反应。
一些实施例中，试剂仓可采用密封组件进行密封。可选地，密封组件包括密封垫圈。
一些实施例中，通过连通器的针刺破模块与试剂仓对应的接口处的橡胶密封垫圈后，对于试剂仓的密封也随之打开。之后针穿入试剂模块的管道中，同时被刺破的橡胶密封垫圈依靠自身弹性对创口实施密封，保证了液体流动过程中的密封。
通过上述各个实施例的描述，连通器可用于将一个独立的模块上的试剂仓与另一个独立的模块上的试剂仓连通；也可以用于将同一模块上的一个独立的试剂仓与另一个独立的试剂仓连通，实现同一模块上不同试剂仓间的定向导通。且通过针头以及设于针板的通道对试剂进行引流，能够实现试剂仓导通时的密封。
一些实施例提供的微流控芯片，其包括上述的连通器，或者，包括上述的连通器与试剂模块的组合。
连通器可简单地连接不同的、已密封的试剂仓，管路密封性能好，反应过程有保障。通过针—管道—密封垫圈三者间相互作用进行密封，确保了液路连接处的密封。原理简单，加工方便，无需复杂的芯片设计即可实现，大大降低了芯片的设计加工成本。
大大拓展了微流控芯片的应用场景及应用方式，提高了微流控芯片的泛用性及利用率，极大地降低了生产成本。
一些实施例中，连通器可在实验前完成试剂存储模块及试剂反应模块的连接，因此实现了试剂存储模块及试剂反应模块的分离。在这种情况下，对于试剂的灌装、密封及存储需要的空间更小，大大提高了试剂封装及保存的效率。另一方面，若发生试剂灌装错误、保存不善试剂失效或试剂过期，仅需要更换试剂存储模块即可，无需将整个微流控芯片丢弃。大大提高了试剂反应模块的利用率，降低了总体生产成本。同时，仅需更换试剂存储模块及连通器，即可实现不同的检测而无需更换试剂反应模块。
下面列举连通器的一具体实施例，在该具体实施例中，连通器包括基片、底片及中空锐器针。
本实施例中，连通器的基片为一46mm×50.5mm×3.5mm的长方形PC板。板上有两组通孔。一组为适应大针的孔径3.8mm的大孔，一组为适应小针的孔径为2mm的小孔。其中，下部小孔间上下分别在反面由深0.5mm，宽0.5mm的液流管道相连接。中部小孔与其中一大孔亦通过管道连接。更为优选的，可将通孔尺寸一致。
本实施例中，连通器的底片为PC材质，通过热键合与基片进行键合。键合后上述针板的反面完成密封。底片尺寸及形状与基片相对应。并且在上部及中部气压通孔处有对应开口。
本实施例中，中空锐器针材质为不锈钢制，分为不同位置的三组针。每组针均分为下部的固定部及上部的穿刺部两部分。
一号针对应试剂模块的气压通路，其固定部直径3.8mm，高度7mm，穿刺部直径0.8mm，长度4.5mm，针斜面45°，针管内径0.5mm。
二号针对应试剂模块液流通路，其固定部直径1.8mm，高度7mm，穿刺部直径0.8mm，长度2.5mm，针斜面45°，针管内径0.5mm。
三号针对应反应模块液流通路，其固定部直径1.8mm，高度9.5mm，穿刺部直径0.8mm，长度2.5mm，针斜面45°，针管内径0.5mm。
连通器模块的实施方式为，将针依据要求分别嵌入基片上的孔后，将底片通过热键合与基片进行键合。
该连通器选材普通，价格低廉，管路设计尺度为毫米级，可实现大规模的开模注塑，容易实现大批量化的生产制造。
上述各个实施例提供的连通器至少可用于解决现有微流控检测芯片系统难以实现试剂存储模块与反应模块的分离的问题。该连通器结构简单，可通过开模快速成型。该连通器可实现对试剂反应模块及试剂存储模块的外部联通，从而实现试剂反应模块及试剂存储模块的分离存储。该连通器泛用性极强，根据反应需求更改管道及穿刺器布局后，即可满足不同项目的检测需要，实现无缝对接。可大幅降低芯片的生产成本，提高试剂反应模块的利用率，提升微流控检测芯片在临床的应用价值。
在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”、“第三”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (12)

1.一种连通器与试剂模块的组合，其特征在于，包括连通器和试剂模块(3)，其中，
所述连通器包括针板(1)和至少一个连通组件(2)；
所述连通组件(2)中的每个连通组件(2)包括：
第一通道(21)，设于所述针板(1)内；
第一针头(22)，连接于所述针板(1)，且与所述第一通道(21)连通；所述第一针头(22)被配置为插入第一试剂仓，以将所述第一试剂仓中的试剂引出至所述第一通道(21)；以及
第二针头(23)，连接于所述针板(1)，且与所述第一通道(21)连通，所述第二针头(23)被配置为插入第二试剂仓，以将所述第一通道(21)中的试剂引至所述第二试剂仓内；
其中，所述第一通道(21)用于将所述第一针头(22)引入的液体导向所述第二针头(23)；
所述试剂模块(3)包括至少两个试剂仓(31)；
所述连通器至少用于将所述试剂模块(3)中的一个试剂仓(31)与另一个试剂仓(31)连通。
2.如权利要求1所述的连通器与试剂模块的组合，其特征在于，所述第一通道(21)包括：
中部通道(213)；
第一侧通道(211)，其第一端与所述中部通道(213)连通，其第二端与所述第一针头(22)连通；以及
第二侧通道(212)，其第一端与所述中部通道(213)连通，其第二端与所述第二针头(23)连通。
3.如权利要求1所述的连通器与试剂模块的组合，其特征在于，所述连通组件(2)还包括：
第二通道(24)，设于所述针板(1)内，且贯穿所述针板(1)；以及
第三针头(25)，与所述第二通道(24)连通；所述第三针头(25)和所述第一针头(22)用于连通同一试剂仓；所述第三针头(25)和所述第二通道(24)可用于向所述试剂仓内通气。
4.如权利要求3所述的连通器与试剂模块的组合，其特征在于，所述连通器包括设于所述针板(1)内的第三通道；
所述至少一个连通组件(2)包括：
第一连通组件；以及
第二连通组件；
所述第一连通组件中的第一针头与所述第三通道连通；
所述第二连通组件中的第二通道与所述第三通道连通。
5.如权利要求3所述的连通器与试剂模块的组合，其特征在于，所述针板(1)包括：
底片(11)，设有用于形成所述第二通道(24)的第一通孔(13)；以及
基片(12)，设有用于形成所述第二通道(24)的第三通孔(16)，以及设有用于形成所述第一通道(21)的凹槽(14)和第二通孔(15)。
6.如权利要求5所述的连通器与试剂模块的组合，其特征在于，所述基片(12)与所述连通组件(2)的各针头一体成型。
7.如权利要求1所述的连通器与试剂模块的组合，其特征在于，
所述试剂模块(3)包括试剂存储模块，所述至少两个试剂仓(31)包括设于所述试剂存储模块的至少两个试剂存储仓；
所述连通器至少用于将一个所述试剂存储仓与另一个所述试剂存储仓连通。
8.如权利要求1所述的连通器与试剂模块的组合，其特征在于，所述试剂模块(3)包括至少两个试剂存储模块，所述至少两个试剂仓(31)包括设于所述至少两个试剂存储模块的试剂存储仓；
所述连通器至少用于将其中一个所述试剂存储模块的试剂存储仓与另一个所述试剂存储模块的试剂存储仓连通。
9.如权利要求1所述的连通器与试剂模块的组合，其特征在于，
所述试剂模块(3)包括试剂反应模块，所述至少两个试剂仓(31)包括设于所述试剂反应模块的至少两个试剂反应仓；
所述连通器至少用于将一个所述试剂反应仓与另一个所述试剂反应仓连通。
10.如权利要求1所述的连通器与试剂模块的组合，其特征在于，
所述试剂模块(3)包括至少两个试剂反应模块，所述至少两个试剂仓(31)包括设于所述至少两个试剂反应模块的试剂反应仓；
所述连通器至少用于将其中一个所述试剂反应模块的试剂反应仓与另一个所述试剂反应模块的试剂反应仓连通。
11.如权利要求1所述的连通器与试剂模块的组合，其特征在于，所述试剂模块(3)包括试剂存储模块和试剂反应模块：
所述至少两个试剂仓(31)包括设于试剂存储模块的至少一个试剂存储仓；以及设于试剂反应模块的至少一个试剂反应仓；
所述连通器至少用于将一个所述试剂存储仓与一个所述试剂反应仓连通。
12.一种微流控芯片，其特征在于：包括如权利要求1～11任一项所述的连通器与试剂模块的组合。
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