專利名稱：流體連接器裝置及其制造和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及諸如微流體裝置的微型流體裝置，且更具體地，涉及用于將流體弓I入微型流體裝置中的流體連接器。
背景技術(shù)：
典型地，微流體裝置采用通過微通道連接的腔室網(wǎng)絡(luò)。微通道和腔室可具有中尺度到微尺度尺寸。微流體裝置在用于分析應(yīng)用中時(shí)提供各種優(yōu)點(diǎn)，包括使用小樣品尺寸的能力。例如，用于微流體裝置的樣品尺寸可屬于毫微-升的量級(jí)。有利地，微流體裝置可以以比較低的成本生產(chǎn)，并且可執(zhí)行許多特定操作，包括混合、分配、反應(yīng)和檢測(cè)。但是，將流體樣品和試劑引入微流體裝置中是一種挑戰(zhàn)，尤其是在需要多次輸入時(shí)。例如，在芯片實(shí)驗(yàn)室設(shè)定中，需要將微流體芯片連接到輸入和輸出接口。將微流體芯片或?qū)⑿酒瑑?nèi)的微通道連接到其它輸入和/或輸出接口可由于微通道的小尺寸(典型地寬度或直徑在從數(shù)微米至數(shù)十或數(shù)百微米的范圍內(nèi))而帶來問題。此外，可能難以例如將輸入裝置與小尺寸的微通道對(duì)準(zhǔn)。此外，一些輸入裝置，例如液相色譜儀在高壓力下工作并且當(dāng)使用此類輸入裝置時(shí)可難以防止泄漏。過去用于將微流體裝置彼此接口和與外界接口的普通技術(shù)包括將輸入和/或輸出裝置的一定長度的管路與微流體裝置上的端口結(jié)合。通常，使用諸如環(huán)氧樹脂的合適粘合劑將該管路與微流體裝置上的端口結(jié)合。但是，粘合劑結(jié)合不適合于許多化學(xué)分析應(yīng)用，這是因?yàn)橛糜诮Y(jié)合的溶劑可將雜質(zhì)引入化學(xué)樣品中。此外，用于結(jié)合的溶劑可侵蝕(attack)粘合劑，這會(huì)引起管路的分離、通道堵塞和/或輸送到微流體裝置的樣品和/或試劑的污染。此外，諸如環(huán)氧樹脂結(jié)合的粘合劑結(jié)合提供永久結(jié)合，由此降低具有可重構(gòu)裝置的可能性。例如，永久結(jié)合使得難以在需要的情況下更換構(gòu)件，即微流體裝置或管路。因此，此類裝置的組裝、修理和維護(hù)變得耗費(fèi)人力和時(shí)間，當(dāng)微流體裝置用于諸如藥物研發(fā)的樣品的高產(chǎn)率篩選或在其中接口裝置的可重構(gòu)性有用的研究環(huán)境中時(shí)，這是特別不希望有的特征。為了克服與粘合劑結(jié)合相關(guān)的問題，過去已提出其它技術(shù)，例如，將管路壓配到微流體裝置上的端口中。但是，這種連接典型地不適合于諸如高壓液體色譜分析的高壓應(yīng)用。而且，此類連接具有很低的公差水平。特別地，很低的公差水平在為裝置采用多個(gè)連接器(即向上擴(kuò)展(scale up))的系統(tǒng)中帶來了挑戰(zhàn)。而且，此類連接需要高密封力；這些高密封力有時(shí)可能導(dǎo)致微流體芯片開裂。其它方法包括利用諸如移液管的外部輸送系統(tǒng)將液體引入微流體裝置上的打開端口中。在這些方法中，與微流體裝置上的端口連接典型地借助于微移液管端部。但是，該技術(shù)由于可引起污染的泄漏和溢出的可能性而也是不希望的。此外，流體被分散地輸送而不是連續(xù)輸送。此外，開放式移液技術(shù)不容許對(duì)諸如通過泵進(jìn)行的輸送的流體輸送使用升高的壓力，由此進(jìn)一步約束了微流體裝置的適用性。因此，存在對(duì)一種用于微流體裝置的改進(jìn)的流體連接器裝置的需要，其用于微流體裝置的不同應(yīng)用中并提供有效、高壓、低流體死容積的密封。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，提供一種流體連接器裝置。該流體連接器裝置包括限定適形(conformal)凹部的聯(lián)接基底(substrate)和配置在適形凹部中以提供通路的可重連配件。此外，該流體連接器裝置包括施力元件，其可操作地聯(lián)接到可重連配件或聯(lián)接基底或可重連配件和聯(lián)接基底兩者上，以至少部分地提供在可重連配件與聯(lián)接基底之間的密封力，其中施力元件、可重連配件和聯(lián)接基底中的至少一個(gè)包括用于可重連配件和適形凹部的自對(duì)準(zhǔn)的一個(gè)或多個(gè)自由度。在另一實(shí)施例中，提供一種流體連接器組件。該組件包括具有第一表面和第二表面的聯(lián)接基底。聯(lián)接基底在第一表面上限定一個(gè)或多個(gè)適形凹部。此外，該組件包括一個(gè)或多個(gè)可重連配件，其至少部分地配置在適形凹部中，以提供在微流體裝置與可重連配件之間的通路，使得可重連配件與微流體裝置流體連通。此外，該組件包括施力元件，其至少部分地提供在可重連配件或聯(lián)接基底或可重連配件和聯(lián)接基底兩者之間的密封力，其中施力元件、可重連配件和聯(lián)接基底中的至少一個(gè)具有用于可重連配件和適形凹部的自對(duì)準(zhǔn)的一個(gè)或多個(gè)自由度。該組件還包括與施力元件操作相關(guān)的支承結(jié)構(gòu)。在又一實(shí)施例中，提供一種用于向微流體裝置引入和/或從其提取流體的適配器套具(kit)。該適配器套具包括具有第一表面和第二表面的聯(lián)接基底。第一表面限定適形凹部。該適配器套具還包括配置在凹部中以提供用于一個(gè)或多個(gè)流體管道的第一通路的可重連配件。該適配器套具還包括施力元件，其至少部分地提供在可重連配件或聯(lián)接基底或可重連配件和聯(lián)接基底兩者之間的密封力，并且其中施力元件、可重連配件和聯(lián)接基底中的至少一個(gè)具有用于可重連配件和適形凹部的自對(duì)準(zhǔn)的一個(gè)或多個(gè)自由度。


當(dāng)參考附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，在全部附圖中同樣的附圖標(biāo)記表示同樣的零件，其中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的實(shí)施例的流體連接器裝置的截面 圖2是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的實(shí)施例的用于組裝流體連接器裝置的方法的截面 圖3是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的實(shí)施例的可重連配件的一部分的透視 圖4-8是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的實(shí)施例的具有不同形狀的可重連配件的實(shí)例；
圖9-12是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的實(shí)施例的流體連接器裝置的截面 圖13是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的實(shí)施例的采用U形彎曲部作為施力元件的流體連接器裝置的實(shí)例的截面 圖14是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的實(shí)施例的采用U形彎曲部作為施力元件的流體連接器裝置和正方形支承結(jié)構(gòu)的截面 圖15是具有限定用于接納可重連配件的多個(gè)適形凹部的聯(lián)接基底的流體連接器裝置的一部分的截面 圖16是圖15的流體連接器裝置的部分的頂視 圖17是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的實(shí)施例的采用聯(lián)接基底、可重連配件和偏壓構(gòu)件的流體連接器組件的實(shí)例的透視圖；以及
圖18是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)的實(shí)施例的用于向微流體裝置引入和/或從其提取流體的適配器套具的截面圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及用于向諸如微流體裝置的微制造的流體裝置引入或從其提取流體(液體或氣體)的微流體互連裝置。在特定實(shí)施例中，流體連接器裝置起到微流體互連裝置的作用以向微流體裝置引入或從其提取流體。流體連接器裝置可用于將微流體裝置彼此接口或與諸如但不限于泵、過濾器、注射器、氣溶膠收集器、流式細(xì)胞計(jì)和化學(xué)分析儀的其它流體構(gòu)件和系統(tǒng)接口。在一個(gè)實(shí)施例中，流體連接器裝置可將至少一個(gè)流體管道聯(lián)接到微流體裝置的對(duì)應(yīng)端口上。在某些實(shí)施例中，流體連接器裝置可用于合成或分析操作。如以下詳細(xì)所述，本發(fā)明技術(shù)提供了若干優(yōu)點(diǎn)，其用于使用微流體裝置進(jìn)行化學(xué)分析或合成。在一個(gè)實(shí)例中，分析或合成操作可在微尺度裝置上執(zhí)行并可需要施加高壓力。有利地，本發(fā)明的流體連接器裝置易于組裝和拆卸，并提供向上擴(kuò)展的靈活性。理想而言，流體連接器裝置可在快速原型設(shè)計(jì)環(huán)境中制造。此外，該流體連接器裝置的小尺寸有助于將流體連接器裝置與微流體裝置的毫米和亞毫米尺度通道接口。此外，該流體連接器裝置理想而言包括自對(duì)準(zhǔn)的連接裝置，其適于具有確定的配合密度(或端口密度)的單獨(dú)的微芯片組件。在一個(gè)實(shí)施例中，該流體連接器裝置提供了流體和氣密密封件，其大致跨流體管道的面延伸，由此使在流體管道的端部與微流體裝置的端口之間的流體死容積、即在沖洗期間缺乏流體的區(qū)域最小化。因此，采用本發(fā)明技術(shù)的流體連接器裝置的微流體裝置可被重復(fù)地用于相同或不同的試劑，同時(shí)減少或消除污染所致的誤差。另外，由于與面密封件相關(guān)的流體死容積明顯更小，因此在分析期間各種樣品之間的交叉污染的可能性大大降低或消除。而且，通過采用低流體死容積，減少了細(xì)菌或其它相關(guān)污染物的生長。本發(fā)明技術(shù)的流體連接器裝置未采用粘合劑。有利地，不使用粘合劑使流體連接器裝置能夠被可移除地附接到微流體裝置組件上。此外，該流體連接器裝置提供了可容易地移除和重復(fù)使用的低成本、高壓密封件。此外，該流體連接器裝置具有小的覆蓋區(qū)，從而允許在很小的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行多次連接，由此保留微型化的優(yōu)點(diǎn)。在某些實(shí)施例中，該流體連接器裝置包括具有第一表面和第二表面的聯(lián)接基底，其中該聯(lián)接基底可限定一個(gè)或多個(gè)適形凹部。在一個(gè)實(shí)施例中，聯(lián)接基底可以是裝置基底。換言之，聯(lián)接基底可以是微流體裝置(例如微流體芯片)，并且適形凹部可形成在微流體裝置中。該流體連接器裝置還包括配合在適形凹部中的可重連配件(即，該配件在適形凹部周圍和/或其內(nèi)接合基底)，以提供通向裝置基底的對(duì)應(yīng)端口的第一通路?？芍剡B配件構(gòu)造成在從在適形凹部中的確定位置至少部分地移動(dòng)離開(位移)之后再次配置在適形凹部中。例如，可重連配件可于在裝置操作期間從適形凹部至少部分地彈出之后再次配置在適形凹部中的確定的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)流體管道可配置在通路中，以使流體或氣體能夠在外部裝置與微流體裝置之間轉(zhuǎn)移。在另一個(gè)實(shí)施例中，該通路本身可用于在外部裝置與微流體裝置之間轉(zhuǎn)移流體或氣體。亦即，在該實(shí)施例中，可以不需要額外流體管道來實(shí)現(xiàn)流體或氣體在外部裝置與微流體裝置之間的轉(zhuǎn)移。在一個(gè)實(shí)施例中，適形凹部可未在接納可重連配件之前預(yù)先形成在聯(lián)接基底中。在此實(shí)施例中，聯(lián)接基底的材料可構(gòu)造成在接納可重連配件的同時(shí)經(jīng)歷熱或壓力誘發(fā)的材料屈服。亦即，當(dāng)可重連配件被壓靠在聯(lián)接基底上時(shí)，聯(lián)接基底在接納可重連配件的區(qū)域內(nèi)和該區(qū)域周圍的屈服可形成適形凹部。這樣形成的適形凹部可具有與可重連配件的封住流體的密封。在另一實(shí)施例中，可重連配件的材料可構(gòu)造成在配置在適形凹部中時(shí)經(jīng)歷熱或壓力誘發(fā)的材料屈服。有利地，該流體連接器裝置能夠耐受高壓力，同時(shí)維持低死容積。在一個(gè)實(shí)例中，由流體連接器裝置所提供的封住流體的密封件可構(gòu)造成耐受超過1000巴的壓力。在裝置的操作期間，如果可重連配件從確定的位置位移，例如至少部分地移出適形凹部，或脫離與基底的限定凹部或在凹部周圍的部分的接觸，則可能引起從微流體芯片噴射或提取的流體的泄漏。在某些實(shí)施例中，可重連配件構(gòu)造成本身在其移動(dòng)離開確定的位置的情況下在適形凹部中自對(duì)準(zhǔn)，由此防止此類泄漏?？芍剡B配件可緊密地配合在適形凹部中，使得可重連配件的配置在適形凹部中的部分的外壁的大部分與凹部的內(nèi)壁接觸。適形凹部或可重連配件或適形凹部和可重連配件兩者都可經(jīng)歷彈性或塑性變形，以提供可重連配件與聯(lián)接基底之間的密封。在一個(gè)實(shí)例中，僅適形凹部可經(jīng)歷變形，例如彈性變形。在另一實(shí)例中，適形凹部和可重連配件兩者都可經(jīng)歷變形。在該實(shí)例中，適形凹部可經(jīng)歷彈性變形，并且可重連配件可經(jīng)歷塑性變形?？芍剡B配件和聯(lián)接基底兩者的材料可基于材料的變形特性(彈性或塑性變形)、或溫度和壓力的值、以及流體連接器裝置可暴露于的流體的類型來選擇。聯(lián)接基底和/或可重連配件的材料構(gòu)造成經(jīng)歷至少部分變形。在某些實(shí)施例中，聯(lián)接基底和/或可重連配件的材料可包括玻璃、金屬、半導(dǎo)體、陶瓷、聚合物或其組合。用于聯(lián)接基底的材料可以是這樣的，即使得一個(gè)或多個(gè)適形凹部可形成在聯(lián)接基底中或由聯(lián)接基底限定。聯(lián)接基底的材料可基于在基底材料中形成期望凹部形狀的容易性來選擇。例如，與金屬基底或半導(dǎo)體基底或諸如玻璃基底的陶瓷基底相比，可以更容易在聚合物基底中形成錐形或漸縮凹部。用于聯(lián)接基底和/或可重連配件的聚合物可以是軟聚合物或硬聚合物。軟聚合物指的是彈性體型材料，諸如但不限于聚二甲基硅氧烷、六氟丙烯(HFP)與偏二氟乙烯(VDF或VF2)的共聚物、四氟乙烯(TFE)、偏二氟乙烯(VDF)與六氟丙烯(HFP)的三元共聚物、全氟甲基乙烯基醚(PMVE)、丁腈橡膠以及諸如ELASTR0N 和THERM0LAST 的熱塑性彈性體。硬聚合物指的是諸如聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚乙烯、烯烴共聚物(例如，T0PAS )、改性乙烯-四氟乙烯含氟聚合物(ETFE)(例如，TEFZEL )、聚醚酰亞胺(例如，ULTEM )、環(huán)烯烴共聚物(COC)等材料。在某些實(shí)施例中，適形凹部或限定該凹部的基底的形狀可包括漸縮幾何形狀。該凹部的形狀可包括可接納可重連配件并與可重連配件形成防漏密封的任何漸縮幾何形狀。用于適形凹部的漸縮幾何形狀的非限制性的實(shí)例可包括錐形形狀、拋物線形狀、梯形形狀、棱錐形狀、半球形狀、圓筒形狀或其組合。根據(jù)聯(lián)接基底的材料可通過任何傳統(tǒng)技術(shù)來形成適形凹部。在一個(gè)實(shí)例中，在聯(lián)接基底的材料為聚合物的情況下，適形凹部可通過鉆削、銑肖IJ、壓印、模制或車削而形成。
與適形凹部一樣，可重連配件可包括漸縮幾何形狀，諸如但不限于錐形形狀、拋物線形狀、梯形形狀、棱錐形狀、半球形狀、圓筒形狀或其組合，或與適形凹部(或在凹部周圍或限定凹部的基底)的漸縮幾何形狀形成防漏密封的任何其它幾何形狀。在配件具有錐形形狀的情況下，配件可以是標(biāo)準(zhǔn)錐形配件。配件可商購或定制。在一個(gè)實(shí)施例中，配件可由具有漸縮端部的管路(例如，毛細(xì)管)或具有漸縮端部的外部流體槽(例如，試劑儲(chǔ)存槽、反應(yīng)槽、流體轉(zhuǎn)移槽)替代。在一個(gè)實(shí)例中，標(biāo)準(zhǔn)錐形配件可以是可商購的PEEK 10-32配件。在另一實(shí)施例中，可重連配件可通過加工制成。加工允許根據(jù)預(yù)期的操作條件使用寬范圍的材料，包括塑料、陶瓷和金屬。在一個(gè)實(shí)例中，可重連配件和適形凹部的幾何形狀可形成自鎖機(jī)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，適形凹部的漸縮端部的尺寸可小于可重連配件的尺寸。在此實(shí)施例中，適形凹部在漸縮端部處的壁可由于在可重連配件被推入適形凹部中時(shí)形成的壓縮力直接抵接可重連配件陷縮。在一個(gè)實(shí)施例中，適形凹部的陷縮或變形可防止流體管道在高壓操作期間從可重連配件擠出。而且，基底在適形凹部處的變形可提供封住流體的密封。在另一實(shí)施例中，可重連配件可在適形凹部處或其周圍可移除地聯(lián)接到基底上。在此實(shí)施例中，適形凹部包圍可重連配件的漸縮端部的部分可經(jīng)歷彈性變形。在一個(gè)實(shí)施例中，可重連配件可在適形凹部中用手指弄緊以提供密封。在另一實(shí)施例中，可利用線性致動(dòng)器來將可重連配件壓入適形凹部中。在一個(gè)實(shí)施例中，可需要約50N的力來提供可耐受至少約1000巴的最低壓力的密封。可選地，適形凹部和/或構(gòu)造成配置在適形凹部中的可重連配件的漸縮幾何形狀可包括表面改良。表面改良可在可重連配件的適形凹部和/或漸縮幾何形狀的一部分或整個(gè)表面中存在。在適形凹部未預(yù)先形成在聯(lián)接基底中的實(shí)施例中，聯(lián)接基底的、預(yù)計(jì)在接納可重連配件時(shí)變形以形成適形凹部的部分可包括表面改良。在一個(gè)實(shí)例中，可提供表面改良以改善在可重連配件與聯(lián)接基底之間的聯(lián)接，從而減少或消除任何泄漏。表面改良的類型的非限制性實(shí)例可包括軟覆層、硬覆層、疏水材料、粘合劑、高粗糙度表面(諸如等離子蝕刻或活性離子蝕刻表面)、低粗糙度表面(諸如經(jīng)涂覆的區(qū)域、拋光區(qū)域)、諸如螺紋的物理特征。表面改良的類型可取決于為可重連配件和聯(lián)接基底所采用的材料的類型。在某些實(shí)施例中，流體連接器裝置包括施力元件。該施力元件提供在可重連配件與聯(lián)接基底之間的密封力。此外，施力元件、可重連配件和聯(lián)接基底中的至少一個(gè)提供用于可重連配件的移動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)自由度。施力元件提供可重連配件沿X、y或Z向中的一個(gè)或多個(gè)的自由度。施力元件還可向施力元件提供繞X、y或Z軸中的一個(gè)或多個(gè)的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。例如，施力元件實(shí)現(xiàn)可重連配件的平移和/或旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)可重連配件和適形凹部的幾何形狀的自對(duì)準(zhǔn)。這樣，在可重連配件從確定的位置位移的情況下，施力元件可有利于通過施加反作用力來將可重連配件重新配置在適形凹部中的確定的位置，以維持在聯(lián)接基底與可重連配件之間的密封。而且，可重連配件的移動(dòng)的自由度有利于釋放系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)力，由此改善密封性能。在一個(gè)實(shí)施例中，由施力元件所提供的密封力可使可重連配件或聯(lián)接基底或兩者中的每一個(gè)變形。密封力使得能夠形成流體和氣密密封。在一個(gè)實(shí)施例中，在適形凹部或可重連配件周圍的基底或適形凹部和可重連配件兩者周圍的基底的至少一部分可經(jīng)歷至少部分變形，以提供防漏密封。在一個(gè)實(shí)例中，適形凹部周圍的基底可經(jīng)歷變形以獲得配件的配置在凹部中的部分的形狀并提供防漏密封。適形凹部周圍的基底可在可重連配件的漸縮端部周圍變形，以在可重連配件的漸縮部分周圍提供防漏密封。在一個(gè)實(shí)例中，可重連配件和聯(lián)接基底可由PEEK制成，在此實(shí)例中，可重連配件和聯(lián)接基底可通過熱處理而密封。施力元件可由當(dāng)材料被壓縮數(shù)微米時(shí)可施加不會(huì)顯著改變的力的材料制成。換言之，施力元件可由能夠?qū)⑹┝υ牟牧系拇_定的變形成比例地轉(zhuǎn)換為確定的力的彈性材料制成。施力元件的非限制性的實(shí)例可包括彈簧、杠桿狀結(jié)構(gòu)、彎曲部、基于氣體的結(jié)構(gòu)(例如，柔性氣體通道)、基于真空的結(jié)構(gòu)、基于流體的結(jié)構(gòu)(例如，柔性流體通道)、壓縮結(jié)構(gòu)、液壓換能器、氣壓換能器、磁性換能器、電磁換能器、熱換能器、電子機(jī)械換能器、靜電換能器、機(jī)械換能器或其組合。彎曲部的非限制性實(shí)例可包括彈性杠桿狀結(jié)構(gòu)(例如，懸臂)、U形結(jié)構(gòu)、V形結(jié)構(gòu)。施力元件可通過使用搭扣機(jī)構(gòu)而聯(lián)接到可重連配件上。在一個(gè)實(shí)施例中，在流體連接器裝置的操作期間，施力元件可向可重連配件或聯(lián)接基底或兩者施加連續(xù)力，以維持在可重連配件與適形凹部周圍的基底之間的防漏密封。在另一實(shí)施例中，施力元件可提供不連續(xù)的力。在該實(shí)施例中，施力元件可在一個(gè)或更多步驟中提供力。例如，在一個(gè)步驟中，施力元件可提供在可重連配件與聯(lián)接基底之間的密封力，并且在第二和最后一個(gè)步驟(在流體連接器裝置的操作后)中，施力元件可提供將可重連配件與聯(lián)接基底分離的力。這樣，力施加可實(shí)現(xiàn)組合的可重連配件與聯(lián)接基底的聯(lián)接和分離兩者。一旦分離，流體連接器裝置可供諸如其它微流體芯片的其它裝置使用。在采用兩個(gè)或更多個(gè)流體連接器裝置的微流體組件的情況下，各可重連配件可與對(duì)應(yīng)的施力元件操作相關(guān)。在施力元件為彈簧的實(shí)施例中，各可重連配件聯(lián)接到對(duì)應(yīng)的彈簧上，且所有彈簧理想而言彼此獨(dú)立。在一個(gè)實(shí)施例中，各可重連配件與其它配件機(jī)械地分離，以允許獨(dú)立的自對(duì)準(zhǔn)和恒定力的施加。除施力元件外，可重連配件可以可選地聯(lián)接到凸緣上，以允許可重連配件的少量移動(dòng)，諸如在x_y平面內(nèi)的移動(dòng)，從而有利于可重連配件與適形凹部的自對(duì)準(zhǔn)。在某些實(shí)施例中，流體連接器裝置可聯(lián)接(諸如夾固)到諸如平面支承板、L形的結(jié)構(gòu)、U形的結(jié)構(gòu)或夾固支座的支承結(jié)構(gòu)上，以將流體連接器裝置保持在適當(dāng)位置。在一個(gè)實(shí)施例中，該支承結(jié)構(gòu)可經(jīng)歷變形。例如，在該支承結(jié)構(gòu)的形狀為彎曲部的情況下，支承結(jié)構(gòu)可在變形下開啟。在采用兩個(gè)或更多個(gè)流體連接器裝置的微流體組件的情況下，流體連接器裝置可具有共用或單獨(dú)的支承結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)例中，兩個(gè)或更多個(gè)流體連接器裝置可聯(lián)接到共用的支承板上。在另一實(shí)例中，兩個(gè)或更多流體連接器裝置中的每一個(gè)都可被夾固到對(duì)應(yīng)的單獨(dú)夾固支座上。在一個(gè)實(shí)施例中，支承結(jié)構(gòu)可由金屬、陶瓷、聚合物或其組合制成。在某些實(shí)施例中，流體連接器裝置可與微流體組件分離。在這些實(shí)施例中，可重連配件構(gòu)造成例如通過從適形凹部移出或移動(dòng)離開其周圍的基底來與微流體裝置分離。隨后，如果需要的話，流體連接器裝置可與微流體組件重新聯(lián)接。在某些實(shí)施例中，微制造的流體裝置或微流體裝置可具有用于向微流體裝置引入或從其抽取流體的一個(gè)或多個(gè)端口。此外，該微流體裝置可包括用于進(jìn)行化學(xué)分析、化學(xué)合成、混合流體或從與端口流體連通的混合物分離成分的一個(gè)或多個(gè)通道。在某些實(shí)施例中，微流體裝置可具有在從微微升(picolitre)到微升的范圍內(nèi)的尺寸。流體連接器裝置能夠?qū)⑽⑸蛠單⑸龜?shù)量的溶液引入微流體裝置而不泄漏。在一個(gè)實(shí)施例中，微流體裝置可與諸如通道、泵、閥、傳感器、反應(yīng)室、粒子分離器和電子裝置的外部構(gòu)件操作相關(guān)。流體連接器裝置能實(shí)現(xiàn)在微流體裝置與構(gòu)件之間的接口。微流體裝置可由諸如但不限于硅膠、玻璃或塑料的任何合適的材料制成。微流體裝置可使用諸如但不限于光刻、蝕刻、電鍍、薄膜沉積、傳統(tǒng)加工、壓印和結(jié)合的制造技術(shù)來制造。在微流體裝置中的微通道可蝕刻、銑削、壓印或模制在合適基底的表面中并可通過將另一基底結(jié)合在第一基底的蝕刻或按印側(cè)上而被封閉以產(chǎn)生微流體裝置。如文中所用，“微流體”通道或“微通道”是適于處理少量流體的通道(例如，密閉凹槽、凹陷、管路或毛細(xì)管)。在一個(gè)實(shí)施例中，微通道或微通道的子區(qū)段可具有介于約0.1微米與1000微米之間的截面尺寸?？烧{(diào)節(jié)微流體通道的寬度和深度以有利于某些應(yīng)用，例如，執(zhí)行溶液混合、熱隔離等。在某些實(shí)施例中，微流體裝置是芯片實(shí)驗(yàn)室的一部分并采用一個(gè)或多個(gè)微流體通道。在一個(gè)實(shí)例中，芯片實(shí)驗(yàn)室可包括由例如塑料的材料制成的盤或塊體(“芯片”)，其中形成有微通道。微通道通向流經(jīng)微通道的樣品可在其中與試劑反應(yīng)的腔室?？赏高^透明盤或塊體壁觀察反應(yīng)的結(jié)果和/或可從芯片輸出反應(yīng)的產(chǎn)品以進(jìn)行進(jìn)一步的處理或分析。圖1示出了具有作為聯(lián)接基底的微流體裝置12、可重連配件18和施力元件16的流體連接器裝置10。流體連接器裝置10可用于將外部液體流與微流體裝置12連接。在圖示的實(shí)施例中，微流體裝置12由聯(lián)接在一起的裝置基底13和15形成。盡管未示出，但在一些實(shí)施例中，微流體裝置12可由單個(gè)基底形成。微流體裝置12還包括配置在裝置基底13和15之間的微流體通道14。微流體通道14可以是微流體裝置12的微流體通道的網(wǎng)絡(luò)(未示出)的一部分。微流體通道14的非限制性的實(shí)例可以是反應(yīng)器、電泳分離通道或液相色譜分析柱。此外，可存在其它合適的硬件，例如電極、泵等，以實(shí)施所意圖的應(yīng)用，例如電泳遷移和/或分離或色譜分離。盡管未示出，但在一些實(shí)施例中，流體連接器裝置10可用于將同一微流體裝置12的兩個(gè)獨(dú)立(未互連)的通道彼此連接，以允許在兩個(gè)獨(dú)立通道之間的流體連通。微流體裝置12包括第一表面21和第二表面23。微流體裝置12的第一表面21可限定一個(gè)或多個(gè)適形凹部，諸如凹部20。盡管未示出，但備選地，適形凹部可由第二表面23或沿微流體裝置12的厚度限定(以便由兩個(gè)基底限定)。在一個(gè)實(shí)施例中，微流體裝置12的材料可包括可經(jīng)歷彈性或塑性變形的材料，以提供從可重連配件18到微流體裝置12的防漏流體路徑。在一個(gè)實(shí)例中，裝置基底13的材料可構(gòu)造成經(jīng)歷彈性或塑性變形，而裝置基底15可以或可以不構(gòu)造成經(jīng)歷彈性或塑性變形。當(dāng)配置在凹部20中時(shí)，可重連配件18限定穿過其延伸的第一長形通路19，其與一個(gè)或多個(gè)流體管道25和微流體通道14的對(duì)應(yīng)端口(未示出)流體連通。在一個(gè)實(shí)施例中，流體管道25延伸穿過通路19以進(jìn)入微流體通道14的對(duì)應(yīng)端口或延伸成與其對(duì)準(zhǔn)?？芍剡B配件18包括上部24、中部26和下漸縮端28。下漸縮端28定尺寸成配合在凹部20內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，中部26可以有外螺紋部分。通路19沿可重連配件18的長度延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，通路19優(yōu)選在漸縮端較窄(即，與其在上部24處的尺寸相比)，如通過配件18的下部28所限定的。盡管在圖示的實(shí)施例中，可重連配件18具有單個(gè)中央通路19，但應(yīng)注意的是，可重連配件18可具有兩個(gè)或更多個(gè)通路。在圖示的實(shí)施例中，通路19是與可重連配件18的中心軸線大致同心的柱形空腔。盡管未示出，但在采用多個(gè)通路的實(shí)施例中，這些通路可以等距地間隔開。例如，多個(gè)通路可布置在定中心在可重連配件18的中心軸線上的圓中，或以另一規(guī)則圖案布置。適形凹部20根據(jù)可重連配件18的形狀以不同形狀制成。盡管將凹部20和可重連配件18顯示為具有錐形形狀，但應(yīng)注意的是，這兩個(gè)構(gòu)件可具有任何其它合適的幾何形狀。而且，凹部20和可重連配件18的形狀可以相同或不同。在采用多個(gè)凹部的微流體裝置12的情況下，凹部可具有相同或不同的形狀。理想而言，配件18和凹部20成形為允許配件18的遠(yuǎn)側(cè)末端向凹部20內(nèi)延伸一定距離。施力元件16至少部分地提供在可重連配件18與聯(lián)接基底12之間的密封力。在操作中，施力元件16可構(gòu)造成維持在微流體裝置12與可重連配件18之間的接口，即使當(dāng)配件18從與裝置12的正常延伸的連接偏離或歪斜。施力元件16還補(bǔ)償由流動(dòng)的流體所施加的力以便維持密封。施力元件16可呈被偏壓以抵接基底迫壓配件的螺旋彈簧的形式。典型地，施力元件16被壓縮在配件與固定的或可動(dòng)的基部之間。施力元件16的機(jī)械設(shè)計(jì)可構(gòu)造成在配件18的足以形成能夠耐受高壓力的如上文詳細(xì)描述的面密封的部分上施力。在一個(gè)實(shí)例中，流體連接器裝置10可在從約0巴至約500巴的范圍內(nèi)的壓力下成功操作。在圖示的實(shí)施例中，施力元件16是配置在可重連配件18的外螺紋中間部分26上的彈簧。施力元件16使流體連接器裝置10能夠承受高壓狀況，同時(shí)對(duì)流體連接器裝置10或微流體裝置12造成最低物理損傷或不造成物理損傷。例如，施力元件16可防止在存在高壓力(諸如進(jìn)入或離開流體管道的流體的高力)的情況下的、微流體裝置12的裝置基底13和15的不希望的變形或移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)例中，施力元件16可在存在高壓力的情況下至少部分地變形，由此防止對(duì)裝置10和12的任何損傷。本發(fā)明的各配件被預(yù)期在其通路(例如，通路19)中容納長形流體管道25的一端，以便提供向微流體裝置的微通道輸送流體或從其抽取流體的裝置。管道25理想而言是柔性的，或否則具有充分長度，以便提供充分松弛使得本發(fā)明的配件可移動(dòng)而與微流體裝置的基底接合和分離而不中斷通過管道25的流動(dòng)。另外，延伸到本發(fā)明的配件的通路中的管道端可被固定至配件，使得在管道端與配件之間不存在相對(duì)移動(dòng)。備選地，本發(fā)明預(yù)期，在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的配件可以可滑動(dòng)地將管道25的端部接納在其中，使得在配件的通路中行進(jìn)的量不會(huì)被配件朝向和離開其所接合的基底的行進(jìn)所超過。圖2示出了用于組裝流體連接器裝置的方法。在圖示的實(shí)施例中，聯(lián)接基底是微流體裝置32。微流體裝置32包括微流體通道34。適形凹部36形成在微流體裝置32中。設(shè)置了可重連配件38，其容納限定穿過其的長形通路40的長形流體管道42 (諸如毛細(xì)管)。如箭頭44所示，施加力以提供在可重連配件38與微流體裝置32之間的封住流體的密封。在圖示的實(shí)施例中，力44是施加至可重連配件38以提供在可重連配件38與凹部36之間的防漏密封的軸向力。通路40然后與微流體通道34防漏地流體連通。在施加軸向力44時(shí)，微流體裝置32的包圍適形凹部36的部分可經(jīng)歷彈性或塑性變形。備選地，可重連配件38的配置在凹部36中的部分可經(jīng)歷彈性或塑性變形。在一個(gè)實(shí)例中，裝置32的圍繞適形凹部36的壁的陷縮形成防漏密封。圖3示出了可重連配件45的實(shí)例。如直箭頭41、43和46所示，可重連配件45適于在配置在適形凹部中時(shí)經(jīng)歷在x、y或z向中的一個(gè)或多個(gè)上的少量位移。除側(cè)向位移夕卜，可重連配件45還構(gòu)造成經(jīng)歷沿x、y或z軸中的一個(gè)或多個(gè)的少量旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，如由彎曲箭頭47、49和50所示地。在某些實(shí)施例中，可希望流體連接器裝置的移動(dòng)有充分的自由度。例如，可重連配件的平移和/或旋轉(zhuǎn)移動(dòng)可實(shí)現(xiàn)可重連配件和適形凹部的幾何形狀的自對(duì)準(zhǔn)。而且，可重連配件45的移動(dòng)的自由度有利于釋放系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)力，由此改善密封性能，并從而避免流體連接器裝置之間的相互作用。此外，可重連配件的平移和旋轉(zhuǎn)移動(dòng)還提供在可重連配件與微流體芯片之間的密封。圖4-8示出了具有不同形狀的可重連配件的實(shí)施例的實(shí)例。圖4-8示出了錐形形狀的可重連配件52。錐形配件52包括用于提供在外部裝置與微流體裝置之間的流體路徑的通路54。在圖4和圖5所示的實(shí)施例中，通路54被用作外部裝置與微流體裝置和可重連配件52之間的流體路徑。但是，在圖6所示的實(shí)施例中，通路56采用毛細(xì)管58來提供在微流體裝置與可重連配件52之間的流體路徑。典型地，被用作流體路徑的通路(諸如通路54)可比諸如通路56的采用流體管道的通路更窄。圖7示出了具有通路62的棱錐形(pyramidal)可重連配件60。類似地，圖8示出了具有通路66的圓筒形的可重連配件64。盡管未示出，但圖7和圖8的配件64和66分別也可采用流體管道。圖9示出了用于本發(fā)明技術(shù)的流體連接器裝置的簡(jiǎn)化布置結(jié)構(gòu)。在圖示的實(shí)施例中，流體連接器裝置72接合起到聯(lián)接基底的作用并限定適形凹部76的微流體裝置74?？芍剡B配件78配置在適形凹部76中?？芍剡B配件78聯(lián)接到諸如彈簧80的施力元件上。彈簧80將可重連配件78推動(dòng)到適形凹部76中并與裝置74防漏地接合且抵消用于使配件78與裝置74分離的擾動(dòng)力。彈簧80還聯(lián)接到支承板82上。對(duì)于支承板82的少量位移(δ ) 86，存在可重連配件78或微流體裝置74的基底的對(duì)應(yīng)變形或位移(α )，其一般通過參考標(biāo)號(hào)84表示。典型地，α 84比δ 86小得多。亦即，可重連配件78在凹部76中的少量位移造成在支承板82中的大得多的位移。支承板82的位移(δ )86轉(zhuǎn)化為彈力。該彈力用于維持在可重連配件78與微流體裝置74之間的密封。施力元件彈簧80所施加的力與可重連配件78所經(jīng)歷的變形或位移(α )86的量成比例?？芍剡B配件78的變形或位移(α)86的形式可以是在x、y和z向中的一個(gè)或多個(gè)上的平移移動(dòng)，或圍繞x、y和z向中的一個(gè)或多個(gè)的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，或兩者。在一個(gè)實(shí)施例中，彈簧80可在可重連配件78上施加連續(xù)壓力，以將可重連配件78保持在適形凹部76中的期望位置。在替代布置結(jié)構(gòu)中，圖10示出了流體連接器裝置90。在圖示的實(shí)施例中，裝置90包括微流體裝置92，其限定與打開的適形凹部96流體連通的微流體通道94。諸如彈簧98的施力元件的一端聯(lián)接到微流體裝置92上。彈簧98的另一端被固定至不可移動(dòng)的固定裝置。然而，盡管未示出，但彈簧98的另一端可聯(lián)接到可移動(dòng)的支承結(jié)構(gòu)上，而非附接至不可移動(dòng)的固定裝置，該支承結(jié)構(gòu)可沿y軸移動(dòng)。在圖示的實(shí)施例中，微流體裝置92可如箭頭100所示沿y向移動(dòng)。在圖示的實(shí)施例中，可重連配件102與支承結(jié)構(gòu)104—體形成?？芍剡B配件102配置在適形凹部96中。在操作中，可重連配件102由于由彈簧98所施加的力而被維持在適形凹部96中。另外，配件102限定穿過其的長形通路103而被置于與通道94防漏地流體連通。圖11示出了施力元件一體形成在微流體裝置106中的實(shí)例。微流體裝置106包括第一部分110和第二部分112，其均限定長形微流體通道11。微流體裝置106的部分112包括用作施力元件的可彈性偏離的杠桿狀結(jié)構(gòu)。在圖示的實(shí)施例中，該杠桿狀結(jié)構(gòu)為懸臂116。盡管未示出，但可使用彎曲部來代替懸臂116。微流體裝置106的具有懸臂116的部分112可比微流體裝置116的部分110更窄。微流體裝置106在第二部分112中限定適形凹部118?？芍剡B配件120可配置在適形凹部118中?？芍剡B配件120聯(lián)接到支承板122上并限定穿過其的長形通路125。通路125要么將流體輸送管道(未示出)容納在其中，要么可被置于與流體輸送管道流體連通以便往返于凹部118傳導(dǎo)流體。支承板122連同可重連配件120構(gòu)造成沿y向移動(dòng)進(jìn)出凹部118以便將通路125置于與通道114防漏地流體連通。可重連配件120和微流體裝置112的位移(5 )引起懸臂116的彎曲124或位移(S’)，并且由于微流體裝置116的材料特性產(chǎn)生彈力(F)。這樣產(chǎn)生的彈力有利于將可重連配件120維持在適形凹部118中，并且還可形成微流體裝置116和/或可重連配件120的變形U)。圖12示出了協(xié)作地接合具有多個(gè)適形凹部134的微流體裝置132的流體連接器組件130。微流體裝置132聯(lián)接到L形的保持器136的水平配置的基部135上。支承板138可滑動(dòng)地聯(lián)接以沿L形的保持器136的直立臂137移動(dòng)。如箭頭140所示，支承板138構(gòu)造成在L形的保持器136上沿y向移動(dòng)。流體連接器裝置組件130還包括聯(lián)接到對(duì)應(yīng)的施力元件144上的可重連配件142?？芍剡B配件142均限定穿過其中的長形通路，以便向從各凹部134延伸的微通道輸送流體或從其傳導(dǎo)流體?？芍剡B配件142具有在x、y和z向上的自由度(平移和旋轉(zhuǎn))。支承板138可沿L形的保持器136的臂137上下往復(fù)移動(dòng)，以將各可重連配件142配置在微流體裝置132的相應(yīng)適形凹部134中。密封力可通過將支承板138壓向裝置132以便壓縮元件144并將配件142進(jìn)一步推動(dòng)到它們各自的凹部134中來提供。在操作中，支承板138的移動(dòng)或施力元件144的壓縮或伸展可適應(yīng)在組件中所產(chǎn)生的不希望的力。圖13示出了包括作為力轉(zhuǎn)換裝置的彎曲部152的流體連接器裝置150的實(shí)施例。在圖示的實(shí)施例中，彎曲部152是U形的彎曲部，然而，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，還設(shè)想其它形狀，諸如但不限于L形、V形。彎曲部152在一端154處被固定，而另一端156是自由的。彎曲部152具有更靠近自由端156聯(lián)接的可重連配件158?？芍剡B配件158可植入彎曲部152中或延伸穿過彎曲部152。例如，可重連配件158可配置在形成在彎曲部152中的空腔(未示出)中。備選地，可重連配件158可與彎曲部152分離，該彎曲部158可物理地聯(lián)接到彎曲部152上以形成流體連接器裝置150。例如，可重連配件158可聯(lián)接、諸如螺紋連接或結(jié)合在彎曲部152的一部分上。力F可施加至配置在微流體裝置162中的適形凹部160中的可重連配件158。可重連配件158限定穿過其的通路，以便接納長形流體管道164的一端。流體管道164因此可被置于與裝置162所限定的微通道防漏地流體連通，該裝置162與凹部160流體連通地打開?？芍剡B配件158更靠近彎曲部152的自由端156的定位可提供在x、y和z向上的自由度以及沿這三個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在圖13中的彎曲部152被顯示為處于偏離位置，其中配件158座置在凹部160中。備選地，本發(fā)明預(yù)期彎曲部152可被偏壓以維持配件158座置在凹部160中，使得將需要向彎曲部施力來使配件脫開(unseat)。現(xiàn)參照?qǐng)D14，流體連接器裝置170包括配置在托架174的一個(gè)臂176上的微流體裝置172。在圖示的實(shí)施例中，托架174是正方形的托架，然而，在本發(fā)明的范圍內(nèi)還設(shè)想托架的其它形狀，只要提供對(duì)彎曲部的包容。正方形的托架174還用作支承板。諸如U形的彎曲部178的彎曲部可將配件180配置在由微流體裝置172所限定的適形凹部中。彎曲部178通過其自身的彈力，諸如扣緊或夾緊力而被保持在托架174中，并因此不需要固定錨固至托架174。U形彎曲部178的自由端184可用于施加用于密封可重連配件180和微流體裝置172的密封力。盡管未示出，但應(yīng)理解的是，在本發(fā)明的范圍內(nèi)設(shè)想彎曲部178的其它形狀。在圖14中，將彎曲部178顯示為其被插入托架174中，其中自由端184朝配件180偏離以便允許將彎曲部178插入托架174中。一旦就位，自由端184便朝未偏離狀態(tài)返回(由虛線186表示)，直到其鄰靠抵接框架174。類似地，配件180將偏離成在凹部182處與裝置172鉛封接合。彎曲部184的正常彈性偏壓因此將保持配件180在凹部182處與裝置172匹配接合。從托架174移除彎曲部184是通過使自由端184和配件180朝彼此偏離直至兩者都未與托架174和裝置172兩者接合來完成?，F(xiàn)參照?qǐng)D15和16，聯(lián)接基底190限定成排適形凹部192。圖15描繪了凹部線性地布置在其中的基底190的截面，而圖16描繪了成交錯(cuò)的排(或成偏離的線性兩列)的凹部190的頂視圖。盡管在圖示的實(shí)施例中，將適形凹部192全部顯示為具有相同的形狀和尺寸，但應(yīng)注意的是，適形凹部192可根據(jù)下方的微流體裝置(未示出)的需要而具有不同形狀和/或尺寸。在圖示的實(shí)施例中，凹部192全部呈錐形形狀。盡管將凹部192顯示為具有錐形形狀，但應(yīng)注意的是，凹部192可具有提供與可重連配件的過盈配合的任何其它幾何形狀。本發(fā)明預(yù)期錐體的錐角對(duì)于特定應(yīng)用而言可按需變化。另外，不同凹部可根據(jù)凹部被設(shè)計(jì)成接納的可重連配件的漸縮部分的角度而具有相同或不同的錐角。聯(lián)接基底190可以是平面基底。平面基底的形狀和尺寸可根據(jù)下方的微流體裝置的形狀而變化。根據(jù)微流體裝置的端口密度，可重連配件(未示出)可配置在一部分或全部凹部192中。圖17示出了具有多個(gè)流體連接器裝置202的流體連接器組件200。流體連接器裝置202包括可重連配件208。連接器組件200提供在配件208與諸如微流體芯片210的聯(lián)接基底之間的協(xié)作接合。芯片210限定與也由芯片210限定的微流體通道網(wǎng)絡(luò)(用陰影線示出)流體連通的多個(gè)適形凹部214。流體連接器裝置202經(jīng)由可重連配件208可操作地聯(lián)接到施力元件218上。施力元件218是可彈性地偏離的彈簧，諸如螺旋彈簧，其一端接合套管216的環(huán)形凸緣且另一端接合各配件208延伸穿過的平面支承板206。配件208可通過傳統(tǒng)手段粘附在套管216內(nèi)，諸如通過粘合劑結(jié)合或通過分別形成在它們的外表面和內(nèi)表面上的匹配螺紋。流體管道211延伸穿過在可重連配件208中的通路以便能夠建立與它們各自的微流體芯片210的凹部214的防漏地流體連通。如上文所述，流體管道211理想而言由柔性管路形成，一端被固定在配件208內(nèi)，提供充分的松弛和柔性以允許配件朝向和遠(yuǎn)離芯片210的移動(dòng)，并可用于微流體芯片210的流體入口和流體出口。此外，套管216理想而言配置在配件208周圍使得配件的自由端(S卩，芯片接合端)穿過其突出以與其在裝置210中的相應(yīng)凹部214匹配連接。套管216因此接合施力元件218的一端，而相對(duì)端接合板206。在其最簡(jiǎn)單的形式中，套管216是鄰近配件208的自由端附接的環(huán)形邊沿。如圖所示，套管216包括在一端處支承凸緣的長形柱形本體，而彈簧218提供可重連配件208的一個(gè)或多個(gè)自由度。例如，凸緣216可使可重連配件208能夠具有沿y軸線性移動(dòng)、圍繞z軸旋轉(zhuǎn)移動(dòng)或繞X或z軸的傾斜移動(dòng)中的一個(gè)或多個(gè)。凸緣216理想而言構(gòu)造成將密封力從施力元件218傳遞至可重連配件208。抵靠微流體芯片210和支承板206作用的施力元件218有助于連續(xù)維持封住流體的密封，尤其是當(dāng)流體連接器經(jīng)歷一定范圍的壓力和/或溫度時(shí)。在一個(gè)實(shí)施例中，支承板206是可移動(dòng)的。在該實(shí)施例中，支承板206可構(gòu)造成沿y向朝芯片210移動(dòng)，使得造成各彈簧218在其相應(yīng)套管216的相應(yīng)凸緣上推動(dòng)以便將配件208迫壓到其相應(yīng)的芯片210的凹部214中。一旦配件208座置在它們各自的芯片210的凹部214中，板206朝芯片210的連續(xù)移動(dòng)便將使彈簧218壓縮。支承板206的移動(dòng)因此隨著配件208與芯片210的接合抵抗板206的連續(xù)移動(dòng)而引起在可重連配件208與微流體芯片210之間的密封力。彈簧218因此將壓縮并推動(dòng)配件在各接合的凹部處與芯片210連續(xù)接合。備選地，支承板206可被保持在固定位置并使芯片210朝其移動(dòng)。在任何情況下，本發(fā)明提供在芯片210與支承板206之間的相對(duì)移動(dòng)以便使元件218壓縮并提供用于其配件208進(jìn)入芯片210的相應(yīng)凹部214的接合力。本發(fā)明預(yù)期可重連配件208穿過支承板206中的孔(未示出)。在支承板206中的這些孔洞理想而言尺寸加大以便允許各配件208在其相應(yīng)的孔洞內(nèi)繞其縱向(y)軸線的一定偏離。在支承板206中的孔洞還可定尺寸成類似地允許套管216的一些部分延伸穿過其中，同時(shí)仍提供足夠的間隙以適應(yīng)配件208的離軸偏離。彈簧218將維持在各配件208與芯片210之間的防漏接合，即，使配件可相對(duì)其縱向軸線歪斜?？蛇x地，可使用諸如緊固件212的緊固件將可重連配件208保持在適當(dāng)位置。在一個(gè)實(shí)例中，緊固件212可包括簧環(huán)(circlip)，其為包括具有開口端的半柔性金屬環(huán)的緊固件。預(yù)期緊固件212抵抗彈簧裝置218以便防止整個(gè)配件218拉動(dòng)通過其在支承板206中的孔洞(即，朝芯片210)。緊固件可協(xié)作地接合配件208或套管216 (朝與環(huán)形凸緣的端部相對(duì)的一端)。至少支承板206的該部分可定位在微流體芯片210的正上方，以使得不會(huì)在諸如微流體芯片210、可重連配件208等組件的構(gòu)件中形成損壞性的應(yīng)力集中。有利地，與不同的施力元件218相關(guān)的不同力由于對(duì)各可重連配件208使用單獨(dú)且互相分離的施力元件218而彼此分離。與不同施力元件218相關(guān)的不同力的分離使力更精確，并且避免在配件208之間否則可引起流體泄漏的相互作用。此外，由于可重連配件208彼此獨(dú)立，可重連配件208中的一個(gè)或多個(gè)可經(jīng)歷平移或旋轉(zhuǎn)移動(dòng)以維持封住流體的密封。此外，可重連配件208的分離防止了對(duì)由于其它可重連配件208而產(chǎn)生的可重連配件的移動(dòng)的干擾。亦即，可重連配件208的移動(dòng)是彼此獨(dú)立的。而且，可重連配件208原本經(jīng)歷的不希望的反作用力或在組件中的任何其它額外的力由于各可重連配件208彼此獨(dú)立而減小或消除。在可重連配件208中的一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)離開確定的位置的情況下，可重連配件208構(gòu)造成本身在對(duì)應(yīng)的適形凹部214中自對(duì)準(zhǔn)。在某些實(shí)施例中，施力元件218允許可重連配件208沿j軸的自由移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)可重連配件208在對(duì)應(yīng)的適形凹部214中的自對(duì)準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施例中，凸緣216的移動(dòng)(傾斜、旋轉(zhuǎn)、平移)允許可重連配件208的少量移動(dòng)(諸如在x-z平面內(nèi)的移動(dòng))?？芍剡B配件208的此類移動(dòng)對(duì)于可重連配件208與對(duì)應(yīng)的適形凹部214的自對(duì)準(zhǔn)而言是理想的。套管216可由諸如彈性體、金屬、燒結(jié)金屬或聚合物的柔順材料形成。套管216可由諸如乙烯-四氟乙烯樹脂(ETFE)、全氟烷氧基樹脂(PFA)、聚四氟乙烯樹脂(PTFE)和氟化乙丙烯樹脂(FEP)的含氟聚合物制成。所使用的任何材料理想而言允許套管216形成基本剛性的凸緣，以用于接合彈簧裝置218，即為了耐受通過施力元件218抵接凸緣所施加的彈力。備選地，通過適當(dāng)確定尺寸的流體連接器裝置202，可以不要諸如套管216的彈性部件來提供軸向力以形成根據(jù)本發(fā)明的密封。在所有實(shí)施例中，施力元件218有助于當(dāng)與芯片210形成連接時(shí)連續(xù)維持封住流體的密封，尤其是當(dāng)流體連接器經(jīng)歷一定范圍的壓力和/或溫度時(shí)，且即使配件208歪斜于其自身的縱向延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，用于形成密封的軸向力可通過使支承板206移向微流體芯片210而產(chǎn)生。當(dāng)支承板206移向微流體芯片210時(shí)，施力元件218在套管216的凸緣上施力，該力因此從套管216傳遞到安裝在其中的可重連配件208，且然后傳遞到微流體芯片210以在端口 220周圍的表面區(qū)域處形成封住流體的的面密封。如圖18中所示，流體連接器裝置230可采用在傳統(tǒng)微流體裝置232中改裝的適配器套具的形式提供。該適配器套具可重復(fù)使用或者是一次性的。微流體裝置232包括微流體通道234。在圖示的實(shí)例中，管路236與如通過參考標(biāo)號(hào)238表示的微流體通道234結(jié)合，以將外部裝置聯(lián)接到微流體裝置232上。流體連接器裝置230包括具有第一表面252和相對(duì)的第二表面254的聯(lián)接基底240。第一表面252限定適形凹部242，且第二表面包括構(gòu)造(諸如孔256)，其形成穿過基底240限定的通路258的兩個(gè)相對(duì)端。管路236因此穿過配置在微流體裝置232上的聯(lián)接基底240。可使用諸如但不限于螺紋連接或化學(xué)結(jié)合的傳統(tǒng)結(jié)合技術(shù)將聯(lián)接基底240聯(lián)接到微流體裝置232上。在一個(gè)實(shí)施例中，聯(lián)接基底240的厚度244可以在從約500微米至約200毫米的范圍內(nèi)。凹部242的深度可取決于在微流體裝置232與微流體通道234之間的厚度，以及可重連配件246的尺寸。凹部242的深度可以在從約500微米至約10毫米的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，凹部242的深度小于或等于聯(lián)接基底240的厚度244?？芍剡B配件246配置在凹部242中。流體連接器裝置230也采用施力元件248來提供在可重連配件246與聯(lián)接基底240之間的密封力。此外，流體管道250穿過可重連配件246并利用流體連接器裝置230而聯(lián)接到管路236上以提供在微流體通道234與外部裝置之間的流體連通。盡管未示出，但在一個(gè)實(shí)施例中，可重連配件246自身可具有可用于提供微流體通道234與外部裝置之間的流體連通的通路。在這種實(shí)施例中，可以不需要流體管道250。可逆地連接的流體連接器裝置230使得能夠以最少的對(duì)已有系統(tǒng)的改動(dòng)或不改動(dòng)而在新的或已有的(傳統(tǒng))系統(tǒng)中改裝流體連接器裝置230。而且，在流體連接器裝置230的任何構(gòu)件失效的情況下，該裝置可與微流體系統(tǒng)分離，并且另一流體連接器裝置或同一流體連接器裝置在修理后可聯(lián)接到微流體系統(tǒng)上。盡管未示出，但在一個(gè)實(shí)施例中，適配器套具可用于將試劑儲(chǔ)存裝置、轉(zhuǎn)移槽、轉(zhuǎn)移和/或反應(yīng)槽連接到諸如微流體裝置232的小型裝置上。在一個(gè)實(shí)例中，具有漸縮端的試劑儲(chǔ)存裝置可被用作可重連配件246。本發(fā)明的適配器套具理想而言至少包括聯(lián)接基底240，其包括限定適形凹部242的第一主表面252、限定孔洞256的相對(duì)的第二主表面254，并且限定在凹部242與孔洞256之間流體連通地延伸的通路258。凹部242定尺寸成協(xié)作地接合配件246，而孔洞256理想而言定尺寸成在微流體通道在裝置表面上開口的邊界內(nèi)重疊對(duì)準(zhǔn)地延伸。該套具可另外包括管路236，其定尺寸成與裝置的通道開口結(jié)合并封住流體連通地延伸穿過通路258或延伸到通路258中，使得流體可從通道234行進(jìn)并從凹部242流出而不會(huì)泄漏。該套具還可包括用于將管路236固定在適當(dāng)位置的粘合劑。因此，所有套具構(gòu)件都適于允許與本發(fā)明的配件和非適形微流體裝置接合。在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下，其它改型是可能的。例如，各可重連配件可聯(lián)接、例如夾固到單獨(dú)的支承構(gòu)件上，以向系統(tǒng)提供所需的強(qiáng)度，并將流體連接器裝置保持在適當(dāng)位置。有利地，該系統(tǒng)中的流體連接器裝置的重連性和靈活性需要更少與諸如振動(dòng)等不希望的環(huán)境擾動(dòng)有關(guān)的校準(zhǔn)。本發(fā)明提供了若干優(yōu)點(diǎn)，其對(duì)于使用微流體裝置進(jìn)行化學(xué)分析和合成而言有用。例如，本發(fā)明的流體連接器裝置提供可基本跨越流體管道的整個(gè)面延伸的密封件，由此最大限度地減小在流體管道的端部與微流體裝置的端口之間的流體死容積。此外，本發(fā)明的流體連接器提供了可容易地移除和重復(fù)使用的低成本、高壓密封件。此外，本發(fā)明提供了自對(duì)準(zhǔn)的連接，其易于適于具有高配合密度的單獨(dú)的微芯片組件。流體連接器裝置可供許多類型的微流體裝置使用并結(jié)合易于設(shè)計(jì)和制造的包裝。此外，由于使用了標(biāo)準(zhǔn)配件(可重連配件)，使匹配其它類型的連接布置結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單。其它優(yōu)點(diǎn)包括容易安裝、不需要環(huán)氧樹脂或粘合劑、不需要工具而進(jìn)行快速連接和分離、小的覆蓋區(qū)、防漏和高工作壓力。由于這些原因，本發(fā)明的流體連接器裝置具有變成用于即使在已有的系統(tǒng)中也可以進(jìn)行改裝的微流體裝置的連接器標(biāo)準(zhǔn)的潛力。雖然文中僅圖示和描述了本發(fā)明的某些特征，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將想到許多改型和變更。因此，應(yīng)理解的是，所附權(quán)利要求意圖涵蓋落入本發(fā)明的真實(shí)精神內(nèi)的所有這種改造和變更。
權(quán)利要求
1.一種流體連接器裝置，包括: 聯(lián)接基底，其包括適形凹部； 可重連配件，其配置在所述適形凹部中以提供通路； 施力元件，其可操作地聯(lián)接到所述可重連配件或所述聯(lián)接基底或所述可重連配件和所述聯(lián)接基底兩者上，以至少部分地在所述可重連配件與所述聯(lián)接基底之間提供密封力，其中，所述施力元件、所述可重連配件和所述聯(lián)接基底中的至少一個(gè)包括用于所述可重連配件和所述適形凹部的自對(duì)準(zhǔn)的一個(gè)或多個(gè)自由度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體連接器裝置，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)自由度包括平移自由度或旋轉(zhuǎn)自由度或平移自由度和旋轉(zhuǎn)自由度兩者。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體連接器裝置，其特征在于，所述可重連配件可移除地聯(lián)接到所述適形凹部上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體連接器裝置，其特征在于，所述可重連配件和所述適形凹部包括自鎖機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體連接器裝置，其特征在于，所述適形凹部包括錐形形狀、拋物線形狀、梯形形狀、棱錐形狀、半球形狀、圓筒形狀或其組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體連接器裝置，其特征在于，所述可重連配件包括漸縮幾何形狀，其中，所述漸縮幾何形狀包括錐形形狀、拋物線形狀、梯形形狀、棱錐形狀、半球形狀、圓筒形狀或其組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體連接器裝置，其特征在于，所述適形凹部預(yù)先形成在所述聯(lián)接基底中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體連接器裝置，其特征在于，所述聯(lián)接基底或所述可重連配件或所述聯(lián)接基底和所述可重連配件兩者的一部分彈性或塑性變形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體連接器裝置，其特征在于，所述可重連配件或所述聯(lián)接基底或所述可重連配件和所述聯(lián)接基底兩者包括金屬、半導(dǎo)體、陶瓷、聚合物或其組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體連接器裝置，其特征在于，所述可重連配件或所述聯(lián)接基底或所述可重連配件和所述聯(lián)接基底兩者包括聚二甲基硅氧烷、六氟丙烯(HFP)與偏二氟乙烯(VDF或VF2)的共聚物、四氟乙烯(TFE)、偏二氟乙烯(VDF)與六氟丙烯(HFP)的三元共聚物、全氟甲基乙烯基醚(PMVE)、丁腈橡膠、熱塑性彈性體、聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚乙烯、烯烴共聚物、改性(乙烯-四氟乙烯)含氟聚合物(ETFE)、聚醚酰亞胺、環(huán)烯烴共聚物(COC)或其組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體連接器裝置，其特征在于，所述適形凹部的深度在從約500微米至約10 mm的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體連接器裝置，其特征在于，所述適形凹部或所述可重連配件或所述適形凹部和所述可重連配件兩者的至少一部分包括表面改良。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的流體連接器裝置，其特征在于，所述表面改良包括硬覆層、軟覆層、疏水材料、粘合劑、反應(yīng)蝕刻表面、經(jīng)涂覆的表面、拋光表面、物理特征或其組合。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體連接器裝置，其特征在于，所述可重連配件包括多個(gè)通路。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的流體連接器裝置，其特征在于，所述多個(gè)通路中的一個(gè)或多個(gè)均包括流體管道。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體連接器裝置，其特征在于，所述流體連接器裝置還包括聯(lián)接到所述聯(lián)接基底或所述可重連配件或所述聯(lián)接基底和所述可重連配件兩者上的支承結(jié)構(gòu)，其中，所述支承結(jié)構(gòu)將所述聯(lián)接基底或所述可重連配件或所述聯(lián)接基底和所述可重連配件兩者保持在適當(dāng)位置。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體連接器裝置，其特征在于，所述流體連接器裝置還包括可操作地聯(lián)接到所述可重連配件上的凸緣，其中，所述凸緣提供所述可重連配件的一個(gè)或多個(gè)自由度。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體連接器裝置，其特征在于，所述施力元件包括彈簧、杠桿狀結(jié)構(gòu)、彎曲部、基于氣體的結(jié)構(gòu)、基于真空的結(jié)構(gòu)、基于流體的結(jié)構(gòu)、壓縮結(jié)構(gòu)、液壓換能器、氣壓換能器、磁性換能器、電磁換能器、熱換能器、電子機(jī)械換能器、靜電換能器、機(jī)械換能器或其組合。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體連接器裝置，其特征在于，所述聯(lián)接基底是包括微流體通道的裝置基底。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體連接器裝置，其特征在于，所述聯(lián)接基底的第二表面配置在裝置基底上。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體連接器裝置，其特征在于，所述可重連配件的一部分被充分壓靠在所述適形凹部的一部分上以形成封住流體的密封。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的流體連接器裝置，其特征在于，所述封住流體的密封件構(gòu)造成耐受高達(dá)約500巴的壓力。
23.一種流體連接器組件，包括 聯(lián)接基底，其具有第一表面和第二表面，所述聯(lián)接基底在所述第一表面上包括一個(gè)或多個(gè)適形凹部； 一個(gè)或多個(gè)可重連配件，其至少部分地布置在所述適形凹部中，以提供在所述微流體裝置與所述可重連配件之間的通路，使得所述可重連配件與所述微流體裝置流體連通； 施力元件，其至少部分地提供在所述可重連配件或所述聯(lián)接基底或所述可重連配件和所述聯(lián)接基底兩者之間的密封力，并且其中，所述施力元件、所述可重連配件和所述聯(lián)接基底中的至少一個(gè)包括用于所述可重連配件和所述適形凹部的自對(duì)準(zhǔn)的一個(gè)或多個(gè)自由度；以及 支承結(jié)構(gòu)，其與所述施力元件操作地關(guān)聯(lián)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的流體連接器組件，其特征在于，所述支承結(jié)構(gòu)包括平面支承板、L形的結(jié)構(gòu)、U形的結(jié)構(gòu)、夾固支座或其組合。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的流體連接器組件，其特征在于，所述流體連接器組件還包括配置在所述可重連配件上的凸緣。
26.一種用于向微流體裝置引入和/或從其提取流體的適配器套具，所述適配器套具包括: 聯(lián)接基底，其具有第一表面和第二表面，其中，所述第一表面包括適形凹部； 可重連配件，其配置在所述凹部中以提供用于一個(gè)或多個(gè)流體管道的第一通路； 施力元件，其至少部分地提供在所述可重連配件或所述聯(lián)接基底或所述可重連配件和所述聯(lián)接基底兩者之間的密封力，并且其中，所述施力元件、所述可重連配件和所述聯(lián)接基底中的至少一個(gè)包括用于所述可重連配件和所述適形凹部的自對(duì)準(zhǔn)的一個(gè)或多個(gè)自由度。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的適配器套具，其特征在于，所述聯(lián)接基底的第二表面包括用于管路的構(gòu) 造。
全文摘要
本發(fā)明提供一種流體連接器裝置(10)。該流體連接器裝置包括聯(lián)接基底(12)，其具有適形凹部(20)；可重連配件(18)，其配置在所述凹部中以提供第一通路；以及施力元件(16)，其可操作地聯(lián)接到可重連配件(18)或聯(lián)接基底(12)或可重連配件(18)和聯(lián)接基底(12)兩者上，以至少部分地提供在可重連配件(18)與聯(lián)接基底(12)之間的密封力，其中施力元件(16)、可重連配件(18)和聯(lián)接基底(12)中的至少一個(gè)包括用于可重連配件(18)和適形凹部(12)的自對(duì)準(zhǔn)的一個(gè)或多個(gè)自由度。
文檔編號(hào)B01L3/00GK103201037SQ201180046253
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者M.巴勒, C.任施, V.桑珀 申請(qǐng)人:通用電氣公司