專利名稱：用于微流體裝置的模塊化安裝和連接或互連系統的制作方法
技術領域：
本發明一般地涉及用于為流體裝置的模塊化安裝和連接或互連系統，且具 體地涉及尤其適用于玻璃、玻璃陶瓷和陶瓷微流體裝置的這種系統。
背景技術：
已經提出有用于安裝和連接或互連微流體裝置的各種方法和結構，微流體 裝置包括玻璃、玻璃陶瓷和陶瓷微流體裝置。現有方法包括用設置在其間的密 封件或聯接件直接抵靠彼此的堆疊裝置，通過粘合劑等將金屬或聚合物流體聯 接件固定到裝置，并將具有多個壓縮密封件的多端口連接件向上壓抵裝置。這 些方法中還沒有一種適用于微流體裝置的非常可靠的流體互連和安裝，尤其是 玻璃、玻璃陶瓷和陶瓷微流體裝置的情況更是如此。因此還需要一種很適用于 微流體裝置的流體互連和安裝的非常可靠的系統，尤其是適用于玻璃、玻璃陶 瓷和陶瓷微流體裝置的系統。
發明內容
本發明提供一種用于微流體裝置的模塊化安裝和連接或互連系統。該系統 包括多個端部對接的壓縮密封流體連接件、以及一個或多個夾持結構，各構造抵靠微流體裝置的平坦表面，并在裝置的另一直接 相對的平坦表面上將裝置壓抵接觸墊或另一流體連接件。這提供在第一平坦表 面上的阻力，并使微流體裝置僅受壓并僅在流體連接件的位置受壓。包括單個 可移動壓縮提供構件的各夾持結構構造成可提供受控制量的壓縮。該系統理想 地還包括一個或多個裝置框架，裝置框架各構造成用一個或多個附連的所述夾 持結構接納和保持微流體裝置，裝置框架構造成通過將僅一個或兩個夾持結構 限制成沒有扭轉或彎曲施加在裝置上而保持裝置和附連的夾持結構。
該系統還可包括一個或多個系統框架，系統框架構造成接納和保持多個裝 置框架，使它們以三維陣列彼此靠近，使得裝置之間所要求的流體互連的容積 最小。該系統框架理想地構造成能夠單獨取出和安裝裝置框架。系統框架還理 想地構造成使安裝在其中的任何裝置框架安裝在由所述系統框架的延伸范圍
(extent)限定的凸出容積內。這就給所安裝裝置提供了某些機械屏蔽。該系 統框架可采用三維矩形框架的形式，且這種框架可安裝四個裝置的框架，使得
裝置在安裝時定位在其相應表面附近由框架限定的凸出矩形容積內。
作為一種替代形式，用在本發明的系統中的夾持結構可采用能夠圍繞微流
體裝置的延伸形狀的形式，流體連接件將抵靠夾持結構而保持壓縮。更理想的 是，用在本發明的系統中的夾持結構可采用能夠部分圍繞微流體裝置的C形夾 持型形狀，流體連接件將抵靠夾持結構而保持壓縮。單個可移動壓縮件可理想 地采用螺紋環管形式，螺紋環管構造成可與用于標準擰緊的轉矩扳手配合，通 過使用轉矩扳手來提供受控制量的壓縮。
在以下詳細說明書中將闡述本發明的其它特征和優點，而對本領域的技術 人員來說其它特征和優點可從該說明書中變得顯而易見，或可通過本文所述的 本發明的實踐(包括以下說明書、權利要求書以及附圖)認識到。
應當理解，前述總說明和以下詳細說明都提供本發明的實施例，并意在提 供用于理解所要求的本發明的特性和特征的概觀或框架。包括附圖以提供對本 發明的進一步理解，附圖包括在說明書中并構成說明書的一部分。附圖示出本 發明的各實施例并與說明書一起用于解釋本發明的原理和操作。
圖1是本發明的流體連接或互連的一實施例的剖視圖2是進一步示出圍繞的夾持結構的、圖1的流體連接或互連的剖視圖； 圖3是示出設置成用于微流體裝置的、多個包圍的夾持結構的平面圖； 圖4是本發明的流體連接或互連的另一實施例的剖視圖； 圖5是圖1和圖4中類型的流體互連的剖視圖的剖視圖，具有部分圍繞的
C夾鉗型夾持結構；
圖6是示出設置成用于微流體裝置的、多個部分包圍的C型夾持結構的
平面圖7是根據本發明的裝置框架的一實施例的平面圖8是圖7的框架裝置具有與其一起使用的、圖6的結構和裝置的平面圖9是圖8所示結構的剖視圖io是根據本發明的系統框架的一實施例的半示意立體圖，具有安裝有
其凹陷容積的四個裝置框架；
圖11是根據本發明的系統框架的另一實施例的半示意立體圖12是可用于形成本發明的較大系統的、機械互連的多個系統框架的半
示意立體圖。
具體實施例方式
圖1是本發明的流體連接或互連的實施例的剖視圖。多流體裝置20 (理 想的是玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷微流體裝置20)包括形成在其平坦表面24上的 流體輸入或輸出開口 22。平坦表面24的圍繞開口 22的區域與保持在適配器 32的溝槽30內的0形環28接觸，適配器32理想地構造在其遠端34以接納 工業標準或實驗室標準流體聯接。
適配器32通過壓縮螺釘36形式的可控制或可調節壓縮件壓抵0形環28， 壓縮螺釘36由套管40通過可調節螺紋接頭38支承。套管40又通過螺紋接頭 42由支承件44支承。壓縮螺釘36包括適于與用于控制O形環28壓縮的轉矩 扳手配合的扳手表面46。通過借助于螺紋接頭52安裝到第二支承件50的接觸墊48來提供抵靠微 流體裝置20的相對的平坦表面26的壓縮O形環28的阻力。接觸墊48理想地 直接與0形環28相對對準。
圖1中所示類型的流體連接或互連在許多方面適合玻璃、玻璃陶瓷和陶瓷 微流體裝置。作為與具有直接附連到微流體裝置的金屬端口或其它材料的其它 端口的系統相比的一個優點，在圖l的實施例中，除了微流體裝置20本身的 玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷(或其它材料)，僅0形環28和適配器32與流入流和 流出流接觸，且它們都可根據需要更換。可為特定化學耐用性或為特定操作溫 度或兩者選擇0形環28的材料，適配器32的材料也一樣。因此，其它方面具 有高度化學耐用性的玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷微反應器或微流體裝置并不受限于 永久附連的金屬或不適于某些用途的其它配件。
如圖2的剖視圖所示，支承結構44和50理想地是單體結構的一部分，在 該實施例中該單體結構是圍繞微流體裝置20的圍繞夾持結構54的形式。每個 這種單體夾持結構理想地各僅在單個點處夾持到裝置20上，如圖2所示。如 果需要一個以上的流體聯接，可使用多個夾持結構。
在圖3中的平面圖中示出使用圍繞型的多個夾持結構54a-54c。各夾持結 構提供用于一個流體聯接的壓縮。這就可防止流體聯接經受任何顯著的扭轉 力，并防止夾持結構對微流體裝置20施加顯著的扭轉力或彎曲力矩。可調節 各單個流體聯接以單獨糾正緊密性或O形環壓縮性，而提供更可靠的總體密 封。
圖4示出本發明的流體連接或互連的另一實施例的剖視圖。在圖4的實施 例中，微流體裝置20具有設置在裝置的相對的平坦表面上的兩個開口 22a和 22b。因而，代替用于提供壓縮O形環的相對力的接觸墊，另一O形環形成直 接與第一 o形環相對的流體密封，能夠僅用一個夾持機構來提供兩個流體連 接。此外，由于相對的O形環直接對準，O形環和其它部件不經受任何顯著的 扭轉力，且微流體裝置20經受很小或不經受扭轉力和彎曲力。
作為圖2-4的實施例的、圍繞的夾持結構54的理想替代形式，可使用諸 如圖5所示的夾持結構56a和56b之類的、部分圍繞的C形夾持型結構。使用較小的部分圍繞夾持結構56允許有更多的到單個裝置的流體連接和流體連接 定位的更多變型，如圖6所示流體聯接的設置所建議的那樣。
本發明的系統還理想地包括一個或多個裝置框架，裝置框架各構造成用一 個或多個附連的夾持結構來接納和保持微流體裝置。裝置框架理想地構造成使
夾持結構能夠擱置而不會強制配合在裝置框架中。圖7的平面圖示出這種框架 58的一實施例。在所示實施例中，框架58是包含凹陷60的大致平坦結構，凹 陷各設置成接納部分圍繞夾持裝置56的底部。框架58還包括用于保持銷的孔 62。
圖8示出其中設置有微流體裝置20和夾持結構56的框架58。保持銷64 也在孔62中就位以控制微流體裝置20的側向位置。凹陷60中的一個或兩個 構造成限制要接納在其中的夾持結構的底部，從而沒有扭轉力矩或彎曲力矩施 加到該裝置。這可通過分別部分地限制兩夾持裝置來實現，從而一起使得微流 體裝置不受過度限制，或如該實施例所示通過僅限制夾持裝置之一來實現，其 中凹陷60a稍小而以限制其接納的夾持裝置56b的一部分。
在圖9的剖視圖中示出圖8中平面圖所示的結構，除了示出以供參考的銷 64，圖9中的一切都僅以剖視圖示出，盡管銷64是剖切平面的背景。在圖9 的圖中可以看出，裝置框架58具有用于夾持結構56的一部分的凹陷，但夾持 結構理想地不凹陷到微流體裝置會擱置在裝置框架58上。而是，微流體裝置 20僅會擱置在O形環或O形環和關聯的相對接觸墊上，并與保持銷64稍有接 觸。因此通過本發明的流體連接或互連或安裝系統對微流體裝置施加非常小的 彎曲或扭轉應力。還注意到，當流體聯接在圖左側上的相同位置處形成在微流 體裝置20的兩側時，裝置框架58可理想地包括用于流體聯接的凹陷66。裝置 框架58還可包括諸如安裝孔68之類的安裝結構或用于安裝到較大系統或系統 框架內的任何其它方便的設施。注意圖9的剖視圖中所示的夾持裝置56a和56d 不受裝置框架58的限制。它們的位置和微流體裝置20的位置受到圖7禾P 8所 示的夾持裝置56b的位置的控制。
圖10是根據本發明的系統框架的70的一實施例的半示意立體圖。諸如系 統框架70之類的系統框架可理想地采用三維立方形或矩形框架的形式，較佳
8地是可提供一定程度的物理保護的金屬或某些其它材料。然后裝置框架
58a-58d (有微流體裝置安裝在其中，但為了便于說明未示出)理想地安裝在系 統框架70的凹腔容積內，即在沒有可容納裝置框架70的凹腔的最小容積內。 安裝在該容積內可給安裝的微流體裝置提供免受將被系統框架70阻塞的較大 或延伸物體的撞擊的保護。
如圖10所示將四個裝置各安裝在立方體或矩形裝置框架的面的外表面附 近可具有幾個優點。首先，可不移除其它三個而卸下和更換四個裝置框架中的 任何一個，因此也可不移除其它任何三個而卸下和更換四個微流體裝置中的任 何一個。另一個優點，如圖中所示微流體裝置的定位能夠易于對安裝的裝置的 兩側進行觀察或其它光學監測，還因為裝置處于三維陣列中(而不是(一維陣 列堆疊)，或兩維陣列共面設置)，裝置中的兩個與其它裝置成直角，用于流 體聯接的裝置之間的距離仍然相對較短。
圖11是根據本發明的系統框架的另一實施例的半示意立體圖。圖11的系 統框架70包括可調節框架件72，可調節框架件72允許裝置框架58b和其相關 裝置基本上能夠定位在系統框架70中的任何位置。這對各種安裝需要提供了 靈活性。
像圖10和圖11的那些系統框架可機械地連結以形成較大系統74，較大 系統74包括多個系統框架，如圖12所示。這提供系統級的模塊化，而裝置框 架提供裝置級的模塊化，且夾持結構和關聯的流體聯接提供甚至單個聯接級的 模塊化。結果是就成為用于微流體裝置的、靈活且適用的模塊化安裝和聯接或 互連系統。
權利要求
1. 一種用于微流體裝置的模塊化安裝和連接或互連系統，所述系統包括多個端部對接的壓縮密封流體連接件；一個或多個夾持結構，每個夾持結構構造成保持所述流體連接件之一壓縮抵靠微流體裝置的平坦表面，并在所述裝置的另一直接相對的平坦表面上將所述裝置壓抵接觸墊或所述流體連接件中的另一個，從而提供所述壓縮的阻力，各夾持結構包括單獨可移動的壓縮提供構件，所述壓縮提供構件構造成提供受控制量的壓縮。
2. 如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括一個或多個裝 置框架，所述裝置框架各構造成用一個或多個附連的所述夾持結構來接納和保 持微流體裝置，所述裝置框架構造成通過將僅一個或兩個所述夾持結構限制成 沒有扭轉或彎曲施加在所述裝置上而保持所述裝置和附連的夾持結構。
3. 如權利要求2所述的系統，其特征在于，所述系統還包括一個或多個系 統框架，所述系統框架構造成接納和保持多個裝置框架，使所述裝置框架以三 維陣列彼此靠近，使得裝置之間所要求的流體互連的容積最小。
4. 如權利要求3所述的系統，其特征在于，所述一個或多個系統框架中的 至少一個構造成能夠單獨取出和安裝裝置框架。
5. 如權利要求3或4所述的系統，其特征在于，所述一個或多個系統框架 中的至少一個構造成使得安裝在所述系統框架內的任何裝置框架安裝在由所 述系統框架的延伸范圍限定的凸出容積內。
6. 如權利要求3-5中任一項所述的系統，其特征在于，所述一個或多個系 統框架中的至少一個包括三維矩形框架。
7. 如權利要求6所述的系統，其特征在于，所述三維矩形框架限定矩形容 積；所述框架包括安裝四個裝置框架，使得所述裝置在安裝時定位在其相應表 面附近的所述矩形容積內。
8. 如權利要求1-7中任一項所述的系統，其特征在于，所述夾持結構包括 能夠圍繞流體連接件將抵靠其以保持壓縮的微流體裝置的延伸形狀。
9. 如權利要求1-7中任一項所述的系統，其特征在于，所述夾持結構具有能夠部分圍繞流體連接件將抵靠其以保持壓縮的微流體裝置的c形夾持型形狀。
10. 如權利要求l-9中的任一項所述的系統，其特征在于，所述單個可移 動壓縮件包括螺紋環管，所述螺紋環管構造成與用于標準擰緊的轉矩扳手可配 合，通過使用轉矩扳手來提供受控制量的壓縮。
全文摘要
一種用于微流體裝置(20)的模塊化安裝和連接或互連系統，包括多個端部對接的壓縮密封流體連接件或適配器(32)，且一個或多個夾持結構(54、56)各構造成保持流體連接件(32)之一壓縮抵靠微流體裝置(20)的平坦表面，并使裝置壓抵其另一直接相對的平坦表面上的接觸墊(48)或另一流體連接件(32)，各夾持結構(54、56)包括諸如壓縮螺釘(36)之類的單個可移動壓縮提供構件，該壓縮提供構件提供受控制量的壓縮。該系統理想地還包括一個或多個裝置框架(58)，裝置框架各構造成用一個或多個附連的夾持結構(54、56)接納和保持微流體裝置(20)，該裝置框架(58)構造成通過僅限制夾持框架(54、56)中的一個或兩個以一種方式來保持裝置(20)和附連的夾持結構(54、56)，從而沒有扭轉和彎曲施加到裝置(20)上，該系統并包括一個或多個系統框架(70)，系統框架構造成接納和保持多個裝置框架(58)，裝置框架以三維陣列彼此靠近，使得裝置(20)之間所要求的流體互連的容積最小。
文檔編號B01L9/00GK101437618SQ200780016734
公開日2009年5月20日 申請日期2007年5月9日 優先權日2006年5月11日
發明者O·洛貝特, P·德勞特瑞 申請人:康寧股份有限公司