CN113351267A - 应用于微流控芯片之快速拆接之密封匹配接头模块及其操作平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速拆接之密封匹配接头模块及其操作平台，以供分注器与微流控芯片接合。接头模块包括至少一第一耦合件及至少一第二耦合件。第一耦合件具有第一端及相对的第二端，第一端对应设置于微流控芯片之注入口；第二耦合件具有第三端及相对的第四端，以及连接两者的管道，第三端耦合于第一耦合件之第二端；分注器则由第四端置入于管道中。本发明之密封匹配接头模块及其操作平台可利于医疗检测人员或研究人员方便且直觉地操作检体等流体，注入检测之微流控芯片中。

Description

应用于微流控芯片之快速拆接之密封匹配接头模块及其操作 平台
【技术领域】
本发明涉及一种便利使用的液体注入之接头模块，特别是关 于一种应用于微流控芯片便于液体注入之快速拆接之密封匹配接 头模块及其操作平台。
【背景技术】
近年来国人对于健康医疗的要求与日俱增，传统的医疗技术已 无法满足需求，主因是现有的医疗设备里大多仍是以传统的大型机台 为主，因此设备体积庞大、价格昂贵、不易于搬运及携带，在操作时 需要专业的技术人员，且另外在检测时也需要较多的试剂量与样 本。
为了因应以上所提及之需求，利用现有的微机电系统技术来 发展出生医微机电系统，将整个检测系统微小化并且结合在单一 芯片上，成为所谓的实验室芯片(Lab on achip)；其可与微流体系 统(microfluidic systems)做结合，使医疗检测可在此微流控芯片 上完成，且有高效能、低试剂消耗及检测快速等优点。
【发明内容】
为了克服上述习知技术的缺点，本发明提供下列各种实施例 来解决上述问题。
本发明实施例提供一种应用于微流控芯片之快速拆接之密封 匹配接头模块及其操作平台，可利于医疗检测人员或研究人员方 便且直觉地操作检体例如检验者之血液、试剂或缓冲溶液等流体， 注入检测之微流控芯片中，利于计量、混合、洗涤、分离、反应 或测试。
为了达到上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本发明 实施例提供一种快速拆接之密封匹配接头模块，应用于一微流控 芯片，以供一分注器与微流控芯片接合，其中微流控芯片具有至 少一注入口。
上述接头模块包括至少一第一耦合件及至少一第二耦合件。 第一耦合件具有一第一端及相对的一第二端，第一端对应设置于 注入口；第二耦合件具有一第三端及相对的一第四端，以及连接 第三端及第四端的一管道，第三端耦合于该第一耦合件之该第二 端；分注器则由第四端置入于管道中。
在一实施例中，第一耦合件位于一上盖片，上盖片供置放于 微流控芯片上。
在一实施例中，第一耦合件之第二端为一突起圆环。第二耦 合件之第三端为一圆槽，圆槽可容纳且衔接突起圆环。管道为一 圆锥体，圆锥体具有一窄口及一宽口，窄口连接圆槽，分注器由 宽口置入于管道中。
在一实施例中，分注器包括一微量滴管，微量滴管可以是塑 料滴管、玻璃滴管或其他材料制成的滴管。接头模块可于其上直 接接合市售可抛弃塑料微量滴管，形成一可承载液体之微量槽体。
在一实施例中，微流控芯片包括一上盖片、一微流道结构及 至少一过滤件。微流道结构具有一微孔数组，微孔数组具有多个 微孔且每一微孔之形状为一倒漏斗，倒漏斗之入口稍大于细胞之 尺寸，使得各细胞进入每一倒漏斗之入口的流阻增加，被动调配 细胞于流体中之分布，以达成每一微孔均匀细胞筛选结果。
在另一实施例中，过滤件包括一微孔滤纸，微孔数组下方可 直接贴合微孔滤纸，使得微孔滤纸排出液体，以将小于微孔滤纸 上滤纸孔之细胞保留于微孔滤纸上。
在一实施例中，应用于微流控芯片的接头模块更包括一操作 平台，以利于医疗检测人员或研究人员方便且直觉地操作检体等 流体，注入检测之微流控芯片中。操作平台包括：一上盖；一下 板，具有一基座，基座以供微流控芯片及接头模块依序置放。其 中基座具有一过滤孔及位于过滤孔下方的一容槽。
【附图说明】
图1及图1A至图1C分别为本发明实施例中一种应用于微流控 芯片上的接头模块及其不同尺寸设计的示意图。
图2A及图2B分别为本发明实施例中微流控芯片及其分层示 意图。
图3A及图3B为接头模块中第一耦合件与第二耦合件接合的 示意图。
图4为本发明实施例中通过接头模块，以将微流控芯片与分注 器接合的实际产品示意图。
图5A及图5B为本发明另一实施例中的微流控芯片及其爆炸 示意图。
图5C为图5A中微流控芯片的微流道结构层的放大示意图。
图6为本发明实施例中一种应用于微流控芯片之简易操作平 台的操作示意图。
图7A及图7B分别为本发明实施例中一种应用于微流控芯片 之操作平台的操作示意图。
图7C为本发明实施例中一种应用于微流控芯片之操作平台的 实际产品示意图。
附图标号说明
10 接头模块
110 第一耦合件
111 第一端
112 第二端
120、120A、120B、120C 第二耦合件
121 第三端
122 第四端
123 管道
20、20A 微流控芯片
21 上盖片
22 微流道结构
221 图案胶层
222 微流道
223 微孔胶层
23 本体
24 过滤件
25 注入口
30 分注器
50、50A 操作平台
51 上板
51A 上盖
52、52A 下板
520、520A 基座
53 移动机构
54 驱动单元
521 过滤孔
522 容槽
H、Ha、Hb 微孔
La、Lb、Lc (第二耦合件)长度
【具体实施方式】
本领域的普通技术人员可以理解到，有关本发明前述及其他 技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式之一较佳实施例的 详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语， 例如：上、下、左、右、前或后等，仅是用于参照随附图式的方 向。因此，该等方向用语仅是用于说明并非是用于限制本发明。
请参考图1、图1A至图1C以及图2A至2B，为本发明实施例揭 露一种接头模块10以及应用于其上的一微流控芯片20。图2B是图 2A中微流控芯片20的分层示意图。如图2A及2B所示，微流控芯片 20通过接头模块10，以供一分注器30与微流控芯片20接合。微流 控芯片20具有至少一注入口25，微流控芯片20包括一上盖片21、 一微流道结构22及一本体23，微流道结构22上具有复数个注入口 25。其中，上盖片21及本体23可以是一长形塑料片。
接头模块10包括至少一第一耦合件110以及至少一第二耦合 件120、120A、120B或120C。第一耦合件110具有一第一端111及 相对的一第二端112，第一端111对应设置于注入口25。在本发明 实施例中，第一耦合件110位于一上盖片21，上盖片21供置放于微 流控芯片20上，使得第一耦合件110之第一端111可对应设置于微 流控芯片20之注入口25。在一较佳实施例中，第一耦合件110之第 二端112为一突起圆环的设计，使得检测人员或研究人员可以方便 直接手持分注器30以注入微量液体到微流控芯片20中。
如图1A至图1C所示，本发明实施例中第二耦合件120有三种 设计型态120A、120B或120C，每一种型态为三个第二耦合件120 为一组的设计，三种型态差异主要在于长度的差异，也就是其管 道的长度不同。通过不同长度的设计，医疗检测人员或研究人员 可方便配合不同的分注器30来搭配使用，第二耦合件120A的长度 为La，第二耦合件120B的长度为Lb，第二耦合件120C的长度为Lc， 其中第二耦合件120A、120B及120C的长度关系为La>Lb>Lc。可以 注意的是，第二耦合件120不一定是三个第二耦合件为一组的设 计，其数量并无限制；也可以是两个第二耦合件为一组的设计， 或是五个第二耦合件为一组的设计等等。
以下为简洁说明，仅以第二耦合件120A来详加说明其各部 件。第二耦合件120具有一第三端121及相对的一第四端122，以及 连接第三端121及第四端122的一管道123。第三端121用于耦合于 第一耦合件110之第二端112，第四端122的设计则是方便医疗检测 人员或研究人员将分注器30置入于第二耦合件120A的管道123中； 如此一来，通过接头模块10中至少一第一耦合件110以及至少一第 二耦合件120A、120B或120C的设计配合，医疗检测人员或研究人 员不必手持分注器30，而可直接将分注器30通过接头模块10，而 轻易置放接合于微流控芯片20上。
图3A及图3B为接头模块10中第一耦合件110与第二耦合件 120A及120B接合的示意图。本发明实施例中第一耦合件110位于 上盖片21中，使得接头模块10中的第二耦合件120A及120B通过第 一耦合件110，可与上盖片21轻易接合。同时参照图1A，第二耦合 件120A之第三端121为一圆槽，圆槽121可容纳且衔接第一耦合件 110的突起圆环112。此外，第二耦合件120A之管道123为一圆锥体， 圆锥体123具有一窄口(未标号)及一宽口122，窄口连接圆槽121， 因此分注器30可方便由连接第二耦合件120A之第四端122的宽口 122置入于管道123中。
图4为本发明实施例中通过接头模块，以将微流控芯片与分注 器接合的实际产品示意图。经由不同的接头模块10(配合第二耦合 件120A、120B或120C)设计，可以外接不同大小的分注器30，以 供应长期与较大量液体的输入，透过重力缓慢流入微流控芯片20。 分注器30包括一微量滴管，微量滴管可以是塑料滴管、玻璃滴管 或其他材料制成的滴管。换句话说，接头模块10可于其上直接接 合市售可抛弃塑料微量滴管30，形成一可承载液体之微量槽体。
图5A及图5B为本发明另一实施例中的微流控芯片及其爆炸 示意图。本实施例将前述实施例中的微流控芯片20替换为另一改 良式的微流控芯片20A。改良式的微流控芯片20A是一种具有微机 械微孔数组的新型被动微流体细胞分离芯片，用于BeWo单细胞分 离，其中BeWo(亦称ATCC CCL-98)是一种人类胎盘绒毛膜癌细 胞。目前，为了细胞分离和分析，需要如流式细胞术(flow cytometry)、连续稀释(serial dilution)，手动细胞挑选和细胞分离机 (cell printer)等几种技术进行。不过，为了简化样品的制备，培养 和分析，配合使用本发明实施例中接头模块10及改良式的微流控 芯片20A，细胞分离过程仅需要试剂和专业人员。
微流控芯片20A包括一上盖片21、一微流道结构22及至少一 过滤件24。接头模块之第一耦合件110位于上盖片21。微流道结构 22包括连接上盖片21与微流道222的图案胶层221、微流道222以及 连接微流道222与过滤件的微孔胶层223。
配合参考图5C，为图5A中微流控芯片的微流道结构层的放大 示意图。在一较佳实施例中，上盖片21及微流道结构22皆可采用 与细胞具有生物兼容性的COC塑料作为芯片材料，并且采用于塑 料基板的激光微加工技术，来制成一50μm的微孔数组222。在本 实施例中，过滤件24包括一微孔滤纸，微孔数组222下方可直接贴 合微孔滤纸24，使得微孔滤纸24排出液体，以将细胞保留于微孔 滤纸24上。举例来说，将过滤件24例如5μm滤纸粘合在芯片20A 的下层，细胞将流入微孔并到达过滤件24进行进一步培养。其中， 微孔数组222中每一微孔H之形状为一倒漏斗，每一倒漏斗状之微 孔H具有狭窄的孔Ha和在底部的宽孔Hb，倒漏斗之入口Ha稍大于 细胞之尺寸，使得各细胞进入各个倒漏斗之入口Ha的流阻增加， 被动调配细胞于流体中之分布，以达成每一微孔H可均匀细胞筛选 结果。
前述实施例中的微流控芯片20或20A，通过接头模块10的接 合，可采用前述手动滴入式，也就是手持分注管30进行；或是采 用操作平台，注入较大量液体时可以提供较大压力与较快的输入 流速。
请参考图6，为本发明一实施例中一种应用于微流控芯片之操 作平台的示意图。操作平台50A为一简易便利的携带式平台，方便 医疗检测人员或研究人员等操作人员携带移动使用。微流控芯片 20可轻易置放于操作平台50A上，利于操作人员将流体(试剂、缓 冲溶液等)通入/通出微流控芯片20之微流道内，以利于进行计量、 混合、洗涤、分离、反应或试验。
操作平台50A包含一上盖51A及一下板52A。下板52A具有一 基座520A，基座520A以供微流控芯片20或20A，及接头模块依序 置放。上盖51A或下板52A具有一密合件(未图示)，通过密合件可 相互压合，使得操作人员可轻易沿着图6中箭头所示，将上盖51A 压合于下板52A。基座520A具有一过滤孔521及位于过滤孔下方的 一容槽522，过滤孔521具有复数个孔洞，在本实施例中，孔洞位 置分布是以同心圆放射状排列。容槽522可用于承接废液，例如前 述微孔滤纸24所排出液体等，经由过滤孔521到达容槽522。
请参考图7A及图7B，分别为本发明另一实施例中一种应用于 微流控芯片之操作平台的操作示意图。操作平台50相较操作平台 50A，具有多功能的特性。操作平台50包括：一上板51，以供接头 模块10置放；一下板52，具有一基座520，基座520以供微流控芯 片20置放；一移动机构53，连动上板51，使得上板51可沿着一垂 直方向(如图7A中箭头所示)而与下板52密合，如图7A往图7B箭头 所示，令接头模块10及微流控芯片20接合；以及一驱动单元54， 设置于基座520上。其中，驱动单元54可以是手动帮浦或电动帮浦。 另外，下板52的基座520下方更设置有一磁铁座，可供微流控芯片 20作磁驱动使用。
图7C为本发明实施例中一种应用于微流控芯片之操作平台的 实际产品示意图。第一耦合件110位于上板51。上板51与下板52通 过一密合件(未标号)而可相互压合。通过上下板51、52与移动机构 53的工作台设计，微流控芯片20可轻易置放于下板52的基座上，操作平台50利于将流体(试剂、缓冲溶液等)通入/通出微流控芯片 20之微流道内，以利于进行生化反应。上板51置放有对应微流控 芯片20注入/输出孔的塑料接头模块10，利用塑料接头模块10与密 合件例如O-ring之间的密合，允许流体的驱动，并且接头模块10 之设计方便注射试剂。
本领域的普通技术人员可以理解到，在不影响本发明所提供 的精神之情况下，在权利要求下所衍生出的实作范例，也会落入 本发明的范围当中。

Claims (12)

1.一种快速拆接之密封匹配接头模块，应用于一微流控芯片，以供一分注器与该微流控芯片接合，其中该微流控芯片具有至少一注入口，包括:
至少一第一耦合件，具有一第一端及相对的一第二端，该第一端对应设置于该注入口；以及，
至少一第二耦合件，具有一第三端及相对的一第四端，以及连接第三端及该第四端的一管道，该第三端耦合于该第一耦合件之该第二端；
其中，该分注器由该第四端置入于该管道中。
2.如权利要求1所述的接头模块，其特征在于:该第一耦合件位于一上盖片，该上盖片供置放于该微流控芯片上。
3.如权利要求1所述的接头模块，其特征在于:该第一耦合件之该第二端为一突起圆环。
4.如权利要求3所述的接头模块，其特征在于:该第二耦合件之该第三端为一圆槽，该圆槽可容纳且衔接该突起圆环。
5.如权利要求4所述的接头模块，其特征在于:该管道为一圆锥体，该圆锥体具有一窄口及一宽口，该窄口连接该圆槽，该分注器由该宽口置入于该管道中。
6.如权利要求1所述的接头模块，其特征在于:该分注器包括一塑料微量滴管，该接头模块可于其上直接接合市售可抛弃塑料微量滴管，形成一可承载液体之微量槽体。
7.如权利要求1所述的接头模块，其特征在于:该微流控芯片包括一上盖片、一微流道结构及至少一过滤件。
8.如权利要求7所述的接头模块，其特征在于:该微流道结构具有一微孔数组，该微孔数组具有复数个微孔且每一该微孔之形状为一倒漏斗，该倒漏斗之入口稍大于细胞之尺寸，使得各细胞进入每一该倒漏斗之入口的流阻增加，被动调配细胞于流体中之分布，以达成每一该微孔均匀细胞筛选结果。
9.如权利要求8所述的接头模块，其特征在于:该至少一过滤件包括一微孔滤纸，该微孔数组下方可直接贴合该微孔滤纸，使得该微孔滤纸排出液体，以将细胞保留于该微孔滤纸上。
10.如权利要求1所述的接头模块，更包括一操作平台，该操作平台包括：
一上盖；
一下板，具有一基座，该基座以供该微流控芯片及该接头模块依序置放。
11.如权利要求10所述的接头模块，其特征在于:该基座具有一过滤孔及位于该过滤孔下方的一容槽。
12.如权利要求10所述的接头模块，其特征在于:该上盖与该下板通过一密合件而相互压合。
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