TWI762948B - 應用於微流控晶片之快速拆接之密封匹配接頭模組 - Google Patents

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Abstract

一種快速拆接之密封匹配接頭模組，以供分注器與微流控晶片接合。接頭模組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對的第二端，第一端對應設置於微流控晶片之注入口；第二耦合件具有第三端及相對的第四端，以及連接兩者的管道，第三端耦合於第一耦合件之第二端；分注器則由第四端置入於管道中。

Description

應用於微流控晶片之快速拆接之密封匹配接頭模組
本發明關於一種液體注入之接頭模組，特別是關於一種應用於微流控晶片便於液體注入之快速拆接之密封匹配接頭模組。
近年來國人對於健康醫療的要求與日俱增，傳統的醫療技術已無法滿足需求，主因是現有的醫療設備裡大多仍是以傳統的大型機台為主，因此設備體積龐大、價格昂貴、不易於搬運及攜帶，在操作時需要專業的技術人員，且另外在檢測時也需要較多的試劑量與樣本。
為了因應以上所提及之需求，利用現有的微機電系統技術來發展出生醫微機電系統，將整個檢測系統微小化並且結合在單一晶片上，成為所謂的實驗室晶片(Lab on a chip)；其可與微流體系統(microfluidic systems)做結合，使醫療檢測可在此微流控晶片上完成，且有高效能、低試劑消耗及檢測快速等優點。
鑑於上述發明背景，本發明提供一種應用於微流控晶片之快速拆接之密封匹配接頭模組及其操作平台，可利於醫療檢測人員或研究人員方便且直覺地操作檢體例如檢驗者之血液、試劑或緩衝溶液等流體，注入檢測之微流控晶片中。
為了達到上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明實施例提供一種快速拆接之密封匹配接頭模組，應用於一微流控晶片，以供一分注器與微流控晶片接合，其中微流控晶片具有至少一注入口。
上述接頭模組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對的一第二端，第一端對應設置於注入口；第二耦合件具有一第三端及相對的一第四端，以及連接第三端及第四端的一管道，第三端耦合於該第一耦合件之該第二端；分注器則由第四端置入於管道中。
在一實施例中，第一耦合件位於一上蓋片，上蓋片供置放於微流控晶片上。
在一實施例中，第一耦合件之第二端為一突起圓環。第二耦合件之第三端為一圓槽，圓槽可容納且銜接突起圓環。管道為一圓錐體，圓錐體具有一窄口及一寬口，窄口連接圓槽，分注器由寬口置入於管道中。
在一實施例中，分注器包括一微量滴管，微量滴管可以是塑膠滴管、玻璃滴管或其他材料製成的滴管。接頭模組可於其上直接接合市售可拋棄塑膠微量滴管，形成一可承載液體之微量槽體。
在一實施例中，微流控晶片包括一上蓋片、一微流道結構及至少一過濾件。微流道結構具有一微孔陣列，且每一微孔之形狀為一倒漏斗，倒漏斗之入口稍大於細胞之尺寸，使得各細胞進入每一倒漏斗之入口的流阻增加，被動調配細胞於流體中之分佈，以達成每一微孔均勻細胞篩選結果。
在另一實施例中，過濾件包括一微孔濾紙，微孔陣列下方可 直接貼合微孔濾紙，使得微孔濾紙排出液體，以將小於微孔濾紙上濾紙孔之細胞保留於微孔濾紙上。
10:接頭模組
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:微流控晶片
21:上蓋片
22:微流道結構
221:圖案膠層
222:微流道
223:微孔膠層
23:本體
24:過濾件
25:注入口
30:分注器
50:操作平台
51:上板
52:下板
520:基座
53:移動機構
54:驅動單元
H、Ha、Hb:微孔
La、Lb、Lc:(第二耦合件)長度
圖1及圖1A至圖1C分別為本發明實施例中一種應用於微流控晶片上的接頭模組及其不同尺寸設計的示意圖。
圖2A及圖2B分別為本發明實施例中微流控晶片及其分層示意圖。
圖3A及圖3B為接頭模組中第一耦合件與第二耦合件接合的示意圖。
圖4為本發明實施例中通過接頭模組，以將微流控晶片與分注器接合的實際產品示意圖。
圖5A及圖5B為本發明另一實施例中的微流控晶片及其爆炸示意圖。
圖5C為圖5A中微流控晶片的微流道結構層的放大示意圖。
圖6A及圖6B分別為本發明實施例中一種應用於微流控晶片之操作平台的操作示意圖。
圖6C為本發明實施例中一種應用於微流控晶片之操作平台的實際產品示意圖。
有關本發明前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合 參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是用於參照隨附圖式的方向。因此，該等方向用語僅是用於說明並非是用於限制本發明。
請參考圖1、圖1A至圖1C以及圖2A至2B，為本發明實施例揭露一種接頭模組10以及應用於其上的一微流控晶片20。圖2B是圖2A中微流控晶片20的分層示意圖。如圖2A及2B所示，微流控晶片20通過接頭模組10，以供一分注器30與微流控晶片20接合。微流控晶片20具有至少一注入口25，微流控晶片20包括一上蓋片21、一微流道結構22及一本體23，微流道結構22上具有複數個注入口25。其中，上蓋片21及本體23可以是一長形塑膠片。
接頭模組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及相對的一第二端112，第一端111對應設置於注入口25。在本發明實施例中，第一耦合件110位於一上蓋片21，上蓋片21供置放於微流控晶片20上，使得第一耦合件110之第一端111可對應設置於微流控晶片20之注入口25。在一較佳實施例中，第一耦合件110之第二端112為一突起圓環的設計，使得檢測人員或研究人員可以方便直接手持分注器30以注入微量液體到微流控晶片20中。
如圖2A至圖2C所示，本發明實施例中第二耦合件120有三種設計型態120A、120B或120C，每一種型態為三個第二耦合件120為一組的設計，三種型態差異主要在於高度的差異，通過不同高度的設計，醫療檢測人員或研究人員可方便配合不同的分注器30來搭配使用，第二耦合件120A的長度為La，第二耦合件120B的長度為Lb，第二耦合件120C的長度為Lc， 其中第二耦合件120A、120B及120C的長度關係為La>Lb>Lc。以下為簡潔說明，僅以第二耦合件120A來詳加說明其各部件。
第二耦合件120具有一第三端121及相對的一第四端122，以及連接第三端121及第四端122的一管道123。第三端121用於耦合於第一耦合件110之第二端112，第四端122的設計則是方便醫療檢測人員或研究人員將分注器30置入於第二耦合件120A的管道123中；如此一來，通過接頭模組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的設計配合，醫療檢測人員或研究人員不必手持分注器30，而可直接將分注器30通過接頭模組10，而輕易置放接合於微流控晶片20上。
圖3A及圖3B為接頭模組10中第一耦合件110與第二耦合件120A及120B接合的示意圖。本發明實施例中第一耦合件110位於上蓋片21中，使得接頭模組10中的第二耦合件120A及120B通過第一耦合件110，可與上蓋片21輕易接合。同時參照圖1A，第二耦合件120A之第三端121為一圓槽，圓槽121可容納且銜接第一耦合件110的突起圓環112。此外，第二耦合件120A之管道123為一圓錐體，圓錐體123具有一窄口及一寬口(未標號)，窄口連接圓槽121，因此分注器30可方便由連接第二耦合件120A之第四端122的寬口置入於管道123中。
圖4為本發明實施例中通過接頭模組，以將微流控晶片與分注器接合的實際產品示意圖。經由不同的接頭模組10(配合第二耦合件120A、120B或120C)設計，可以外接不同大小的分注器30，以供應長期與較大量液體的輸入，透過重力緩慢流入微流控晶片20。分注器30包括一微量滴管，微量滴管可以是塑膠滴管、玻璃滴管或其他材料製成的滴管。換句話 說，接頭模組10可於其上直接接合市售可拋棄塑膠微量滴管30，形成一可承載液體之微量槽體。
圖5A及圖5B為本發明另一實施例中的微流控晶片及其爆炸示意圖。本實施例將前述實施例中的微流控晶片20替換為另一改良式的微流控晶片20A。改良式的微流控晶片20A是一種具有微機械微孔陣列的新型被動微流體細胞分離芯片，用於BeWo單細胞分離，其中BeWo(亦稱ATCC CCL-98)是一種人類胎盤絨毛膜癌細胞。目前，為了細胞分離和分析，需要如流式細胞術(flow cytometry)、連續稀釋(serial dilution)，手動細胞挑選和細胞分離機(cell printer)等幾種技術進行。不過，為了簡化樣品的製備，培養和分析，使用本發明實施例中改良式的微流控晶片20A，細胞分離過程僅需要試劑和專業人員。
微流控晶片20A包括一上蓋片21、一微流道結構22及至少一過濾件24。接頭模組之第一耦合件110位於上蓋片21。微流道結構22包括連接上蓋片21與微流道222的圖案膠層221、微流道222以及連接微流道222與過濾件的微孔膠層223。
配合參考圖5C，為圖5A中微流控晶片的微流道結構層的放大示意圖。在一較佳實施例中，上蓋片21及微流道結構22皆可採用與細胞具有生物相容性的COC塑料作為晶片材料，並且採用於塑料基板的激光微加工技術，來製成一50μm的微孔陣列222。在本實施例中，過濾件24包括一微孔濾紙，微孔陣列222下方可直接貼合微孔濾紙24，使得微孔濾紙24排出液體，以將小於微孔濾紙24上濾紙孔之細胞保留於微孔濾紙24上。舉例來說，將過濾件24例如5μm濾紙粘合在晶片20A的下層，細胞將流入微孔並到 達過濾件24進行進一步培養。其中，微孔陣列222中每一微孔H之形狀為一倒漏斗，每一倒漏斗狀之微孔H具有狹窄的孔Ha和在底部的寬孔Hb，倒漏斗之入口Ha稍大於細胞之尺寸，使得各細胞進入各個倒漏斗之入口Ha的流阻增加，被動調配細胞於流體中之分佈，以達成每一微孔H可均勻細胞篩選結果。
前述實施例中的微流控晶片20或20A，通過接頭模組10的接合，可採用前述手動滴入式，也就是手持分注管30進行；或是採用操作平台，注入較大量液體時可以提供較大壓力與較快的輸入流速。請參考圖6A及圖6B，分別為本發明實施例中一種應用於微流控晶片之操作平台的操作示意圖。操作平台50包括：一上板51，以供接頭模組10置放；一下板52，具有一基座520，基座520以供微流控晶片20置放；一移動機構53，連動上板51，使得上板51可沿著一垂直方向(如圖6A中箭頭所示)而與下板52密合，如圖6A往圖6B箭頭所示，令接頭模組10及微流控晶片20接合；以及一驅動單元54，設置於基座520上。其中，驅動單元54可以是手動幫浦或電動幫浦。另外，下板52的基座520下方更設置有一磁鐵座，可供微流控晶片20作磁驅動使用。
圖6C為本發明實施例中一種應用於微流控晶片之操作平台的實際產品示意圖。第一耦合件110位於上板51。上板51與下板52通過一密合件(未標號)而可相互壓合。通過上下板51、52與移動機構53的工作台設計，微流控晶片20可輕易置放於下板52的基座上，操作平台50利於將流體(試劑、緩衝溶液等)通入/通出微流控晶片20之微流道內，以利於進行生化反應。上板51置放有對應微流控晶片20注入/輸出孔的塑膠接頭模組10， 利用塑膠接頭模組10與密合件例如O-ring之間的密合，允許流體的驅動，並且接頭模組10之設計方便注射試劑。
10:接頭模組
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:微流控晶片
La、Lb、Lc:(第二耦合件)長度

Claims (9)

  1. 一種快速拆接之密封匹配接頭模組，應用於一微流控晶片，以供一分注器與該微流控晶片接合，其中該微流控晶片具有至少一注入口，包括：至少一第一耦合件，具有一第一端及相對的一第二端，該第一端對應設置於該注入口；以及，至少一第二耦合件，具有一第三端及相對的一第四端，以及連接第三端及該第四端的一管道，該第三端耦合於該第一耦合件之該第二端；其中，該分注器由該第四端置入於該管道中；其中，該密封匹配接頭模組可置放接合於該微流控晶片的上方，令該分注器供應液體並通過重力流入該微流控晶片。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之接頭模組，其中該第一耦合件位於一上蓋片，該上蓋片供置放於該微流控晶片上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之接頭模組，其中該第一耦合件之該第二端為一突起圓環。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之接頭模組，其中該第二耦合件之該第三端為一圓槽，該圓槽可容納且銜接該突起圓環。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之接頭模組，其中該管道為一圓錐體，該圓錐體具有一窄口及一寬口，該窄口連接該圓槽，該分注器由該寬口置入於該管道中。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之接頭模組，其中該分注器包括一塑膠微量滴管，該接頭模組可於其上直接接合市售可拋棄塑膠微量滴管，形成一可承載 液體之微量槽體。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之接頭模組，其中該微流控晶片包括一上蓋片、一微流道結構及至少一過濾件。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之接頭模組，其中該微流道結構具有一微孔陣列，且每一該微孔之形狀為一倒漏斗，該倒漏斗之入口稍大於細胞之尺寸，使得各細胞進入每一該倒漏斗之入口的流阻增加，被動調配細胞於流體中之分佈，以達成每一該微孔均勻細胞篩選結果。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之接頭模組，其中該至少一過濾件包括一微孔濾紙，該微孔陣列下方可直接貼合該微孔濾紙，使得該微孔濾紙排出液體，以將小於該微孔濾紙上濾紙孔之細胞保留於該微孔濾紙上。
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