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申请/专利权人:上海艾瑞德生物科技有限公司
摘要:本发明涉及全血过滤和血浆定量微流控芯片。具体地,本发明提供一种全血过滤和血浆定量微流控芯片,所述的微流控芯片包括进样模块、出样模块、血浆定量模块和气孔开关模块;进样模块包括进样口和全血过滤层,出样模块包括一出样口;血浆定量模块包括定量储液池和定量池侧通道,定量储液池通过定量池侧通道与气孔开关模块相通,定量储液池通过血浆进样通道与进样模块相通,定量储液池通过定量池毛细管与出样模块相通;定量池侧通道的亲水性大于定量储液池的亲水性,定量池侧通道、定量储液池和血浆进样通道之间形成三通结构;气孔开关模块包括一气孔。本发明所述的全血过滤和血浆定量微流控芯片兼具有优异的全血过滤功能和血浆定量功能。
主权项:1.一种全血过滤和血浆定量微流控芯片,其特征在于,所述的微流控芯片包括进样模块、出样模块、血浆定量模块和气孔开关模块;所述的进样模块包括进样口1和全血过滤层2,所述的出样模块包括一出样口3;所述的血浆定量模块包括定量储液池4和定量池侧通道5,所述的定量储液池通过所述的定量池侧通道与所述的气孔开关模块相通,所述的定量储液池通过血浆进样通道6与所述进样模块相通,所述的定量储液池通过定量池毛细管7与出样模块相通;所述的定量池侧通道的亲水性大于所述的定量储液池的亲水性,所述的血浆进样通道的亲水性大于定量储液池的亲水性,所述的定量池侧通道、定量储液池和血浆进样通道之间形成三通结构;所述的气孔开关模块包括一气孔8;所述的定量池侧通道与所述的气孔相通,或所述的气孔开关模块包括一储气池9,所述的定量池侧通道与所述的储气池相通,且所述的储气池设有所述气孔。
全文数据:全血过滤和血浆定量微流控芯片技术领域本发明涉及医疗器械领域,具体涉及一种全血过滤和血浆定量微流控芯片。背景技术目前临床中血液检测的样本大多数为血浆,获得血浆的方式主要有两种:离心分离和滤血膜分离。离心分离的方法需要额外使用离心机,不方便携带,且人工操作集成度低。另外,离心需要较长的时间,会增加溶血的可能性,影响下一步检测。膜分离的方法只需将血样滴加到全血分离膜上,无需额外装置,方便携带和使用,易于集成,分离血浆的速度也较快<3min,当选择到合适的滤血膜,可大大降低溶血可能性。商业滤血膜有不同的材质和孔分布结构,根据全血分离方法主要分为两种:横向过滤膜和纵向过滤膜。根据检测平台可选择不同方式的滤血膜,例如侧向流层析平台主要选择横向过滤膜。临床定量检测项目通常涉及到需精确移取一定量的血浆进行检测反应,常用的手段主要包括临床医务人员手动定量上样,或者自动化仪器采用机械加样针上样,但是人工操作具有集成度低、取样不准确等缺陷,加样针运行需要提供稳定的配套仪器操控等,具有成本高、操作繁琐等缺点。因此,本领域需要开发一种兼具全血过滤和血浆定量功能的装置或仪器,能够简单方便的为临床检测直接提供确定量血浆。发明内容本发明的目在于提供一种全血过滤和血浆定量微流控芯片,所述的微流控芯片兼具有全血过滤功能和血浆定量功能。本发明的第一方面,提供一种全血过滤和血浆定量微流控芯片,所述的微流控芯片包括进样模块、出样模块、血浆定量模块和气孔开关模块;所述的进样模块包括进样口1和全血过滤层2,所述的出样模块包括一出样口3;所述的血浆定量模块包括定量储液池4和定量池侧通道5,所述的定量储液池通过所述的定量池侧通道与所述的气孔开关模块相通,所述的定量储液池通过血浆进样通道6与所述进样模块相通,所述的定量储液池通过定量池毛细管7与出样模块相通;所述的定量池侧通道的亲水性大于所述的定量储液池的亲水性,所述的定量池侧通道、定量储液池和血浆进样通道之间形成三通结构;所述的气孔开关模块包括一气孔8。在另一优选例中,所述的三通结构为“Y”型三通结构。在另一优选例中,所述的血浆进样通道的长度长于所述的定量池侧通道的长度。在另一优选例中,所述的血浆进样通道的长度为所述的定量池侧通道的长度的1.2-5倍。在另一优选例中,所述的定量储液池包括选自下组形状的腔体结构:四边形、圆形、三角形或S型通道槽。在另一优选例中,所述的微流控芯片为一体化的或非一体化的。在另一优选例中,所述的四边形包括正方形、矩形或菱形。在另一优选例中,所述的储液池的材质为疏水材质或内壁经过疏水改性处理。在另一优选例中,所述的定量储液池通过定量池毛细管与出样口相通。在另一优选例中,所述的血浆进样通道、定量池侧通道和或定量池毛细管的内壁的横切面形状选自下组:圆形、正方形、矩形,或其组合。在另一优选例中,所述的血浆进样通道、定量池侧通道和或定量池毛细管的内壁的结构为直通道、弧形通道。在另一优选例中,所述的血浆进样通道、定量池侧通道和或定量池毛细管的外观形状选自下组:直通道、弯曲通道、弧形通道,或其组合。在另一优选例中,所述的定量储液池的体积与定量池侧通道体积的比值为10-15:1。在另一优选例中,所述的微流控芯片包括选自下组的一种或多种特征:i所述的血浆进样通道的亲水性大于定量储液池的亲水性;ii所述的血浆进样通道的亲水性大于或等于定量池侧通道的亲水性;iii所述的定量池毛细管的亲水性小于或等于所述定量储液池的亲水性;iv所述的定量储液池的材质为疏水材质或内壁经过疏水改性处理;和或v所述的定量毛细管的材质为疏水材质或内壁经过疏水改性处理。在另一优选例中,所述的定量池侧通道的材质为亲水材质或内壁经过亲水改性处理。在另一优选例中,所述的血浆进样通道的材质为亲水材质或内壁经过亲水改性处理。在另一优选例中,所述的亲水改性处理的方法选自下组:Plasma处理、NaOH浸泡、接枝改性、纳米涂层改性,或其组合。在另一优选例中,定量池侧通道的通道高度为定量储液池高度的0.5-1.2倍。在另一优选例中,所述的定量池侧通道的通道高度与所述的定量储液池的高度相同。在另一优选例中,所述定量池毛细管的高度小于所述定量储液池高度。在另优选例中,所述的所述定量池毛细管的高度为定量储液池高度的0.2-0.8倍,较佳地0.4-0.6倍。在另一优选例中,所述的所述血浆进样通道的高度为定量储液池高度的0.2-0.8倍,较佳地0.4-0.6倍。在另一优选例中,所述定量池侧通道与所述血浆进样侧通道之间的夹角α为100-170°,较佳地120-170°,更佳地140-160°。在另一优选例中,所述的定量池毛细管的内径大小为0.5-3.0mm,较佳地0.5-1.5mm,更佳地0.8-1.5,最佳地的1.0-1.5mm。在另一优选例中,所述的血浆进样通道的内径大小为0.8-3.0mm,较佳地1.0-1.8mm。在另一优选例中,所述的定量毛细管的长度>3cm,优选为3-40cm。在另一优选例中,所述的定量池毛细管的横截面为圆形。在另一优选例中,所述的定量池侧通道的内径大小为1-3.0mm,较佳地1.8-2.5mm。在另一优选例中,所述的定量池侧通道的的长度>2cm,优选为6-30cm。在另一优选例中,所述的定量池侧通道与所述的气孔相通;或所述的气孔开关模块包括一储气池9,所述的定量池侧通道与所述的储气池相通,且所述的储气池设有所述气孔。在另一优选例中,所述的定量池侧通道不与储气池上设有的气孔相通。在另一优选例中,所述的气孔上设有一具有调节空气流速功能的气体开关阀。在另一优选例中,所述的储气池的亲水性小于所述的定量池侧通道的亲水性。在另一优选例中,所述的储气池的材质为为疏水材质或内壁经过疏水改性处理。在另一优选例中,所述的定量储液池通过所述的定量池侧通道与所述的储气池相通。在另一优选例中,所述的气体开关阀选自下组:隔膜阀、单向阀或节流阀。在另一优选例中,所述的气体开关阀设有气体阻拦膜。在另一优选例中,所述的气体阻拦膜选自下组:滤纸、橡胶镂空垫。在另一优选例中,所述的储气池包括选自下组形状的腔体结构:四边形、圆形、三角形。在另一优选例中,所述的定量池侧通道的长度大于或等于血浆进入定量池侧通道的长度。在另一优选例中,所述的全血过滤层包括全血过滤膜,所述全血过滤膜包括单层红细胞预过滤膜和单层孔径不对称滤血膜。在另一优选例中,所述的红细胞预过滤膜选自下组:RB1.1-A滤血膜。在另一优选例中,所述的孔径不对称滤血膜选自下组:VividGR滤血膜。在另一优选例中,所述的红细胞预过滤膜靠近所述的进样口。在另一优选例中,所述进样口面积小于全血过滤膜面积。在另一优选例中,所述的全血过滤膜为经过抗凝血处理的全血过滤膜。在另一优选例中,所述的全血过滤模块还包括亲水层和或防漏血阻断层。在另一优选例中,所述的亲水层设有一开孔。在另一优选例中,所述的亲水层设有的开孔的大小与进样口的大小相同。在另一优选例中,所述的全血过滤膜位于进样口与防漏血阻断层之间。在另一优选例中,所述的进样口与所述的防漏血阻断层之间的高度是全血过滤膜高度的0.5-1.5倍。在另一优选例中,所述防漏血阻断层设有一开孔,所述的开孔与所述血浆进样通道相通。在另一优选例中,所述全血过滤模块包括依次设置的进样口、全血过滤膜、亲水层、防漏血阻断层。在另一优选例中,所述防漏血阻断层位进样模块与血浆进样通道的连接处,只留一个开孔将血浆从进样模块传送至血浆进样通道。在另一优选例中,所述的疏水材质选自下组:聚二甲基硅氧烷PDMS、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚苯乙烯PS、聚碳酸酯PC、聚丙烯PP、聚酰胺类塑料,或其组合。在另一优选例中,所述的亲水改性处理的方法包括Plasma处理、NaOH浸泡、接枝改性或纳米涂层改性。本发明第二方面,提供一种如本发明第一方面所述的微流控芯片的用途,用于全血过滤和血浆定量。本发明第三方面,提供一种试剂盒,所述的试剂盒包括如本发明第一方面所述的微流控芯片、任选地盖片和或任选地驱动力模块。在另一优选例中,所述的试剂盒用于全血过滤和血浆定量。在另一优选例中,所述的试剂盒还包括标签或说明书,所述的标签或说明书注明所述的试剂盒用于全血过滤和血浆定量。在另一优选例中,所述的驱动力模块包括一动力源,所述的动力源通过连接组件与所述的出样口可拆卸连接。在另一优选例中,所述的连接组件包括连接管。在另一优选例中,所述的动力源选自下组:空气压缩机、负压泵、注射泵或注射器。在另一优选例中,所述的微流控芯片还包括液面监测模块。在另一优选例中,所述液面监测模块位于所述的定量储液池与所述定量池毛细管连接处。在另一优选例中,所述的液面监测模块包括液面传感器。应理解,在本发明范围内中,本发明的上述各技术特征和在下文如实施例中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合,从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅,在此不再一一累述。附图说明图1为实施例1制备的微流控芯片的结构示意图。图2为实施例1的微流控芯片的制备示意图。图3为用红色水溶液模拟实施例1制备的微流控芯片的过滤和定量过程由于血液样本不可多得,采用红色水溶液代替血液,过滤和定量过程依次从3a-3i。图4为实施例1制备的微流控芯片的血浆过滤和定量过程的部分示意图。图5为红色水溶液在对比例C1中的微流控芯片中的流动过程。其中各编号如下:1为进样口、2为全血过滤层、3为出样口、4为定量储液池、5为定量池侧通道、6为血浆进样通道、7为定量池毛细管、8为气孔、9为储气池和α为定量池侧通道与血浆进样侧通道之间的夹角。具体实施方式本发明人经过广泛而深入的研究,意外的开发了一种兼具全血过滤和血浆定量功能的微流控芯片,所述的微流控芯片包括进样模块、出样模块、血浆定量模块和气孔开关模块,本发明所述的微流控芯片能够实现全血过滤的快速过滤和血浆的准确定量,同时也可与其它检测仪器联用,为临床检测直接快速提供定量血浆,具有更大的商业利用价值。术语如本文所用,术语“包含”、“包括”、“含有”可互换使用,不仅包括封闭式定义,还包括半封闭、和开放式的定义。换言之,所述术语包括了“由……构成”、“基本上由……构成”。全血过滤和血浆定量微流控芯片本发明提供一种全血过滤和血浆定量微流控芯片,典型地,所述的微流控芯片包括进样模块、出样模块、血浆定量模块和气孔开关模块;所述的进样模块包括进样口1和全血过滤层2,所述的出样模块包括一出样口3;所述的血浆定量模块包括定量储液池4和定量池侧通道5,所述的定量储液池通过所述的定量池侧通道与所述的气孔开关模块相通,所述的定量储液池通过血浆进样通道6与所述进样模块相通,所述的定量储液池通过定量池毛细管7与出样模块相通;所述的定量池侧通道的亲水性大于所述的定量储液池的亲水性,所述的定量池侧通道、定量储液池和血浆进样通道之间形成三通结构;所述的气孔开关模块包括一气孔8。本发明所述的微流控芯片的全血过滤和血浆定量的工作原理主要包括:1、将全血滴加到进样模块的进样口处,关闭气孔开关模块的气孔,通过出样模块的出样口抽气,将微流控芯片中的空气抽出,使得微流控芯片内气体压力降低,在负压差的作用下,全血经过全血过滤层过滤后,血浆进入到血浆进样通道流动,当血浆流经到定量池侧通道、血浆进样通道和定量储液池之间形成三通结构处,由于定量池侧通道的亲水性大于定量储液池的亲水性,在亲水性的驱动力下,血浆会优先进入定量池侧通道,血浆在定量池侧通道流动过程中,定量池侧通道内未被血浆填充的通道内的气压会不断的增大,当未被血浆填充的定量池侧通道的通道或储气池内气压对血浆前进的反作用力等于血浆在定量池侧通道的通道前进的驱动力驱动力是由定量池侧通道内壁的亲水性带动时,血浆停止流入到定量池侧通道,来自血浆进样通道中的血浆开始流入到定量储液池,当定量储液池被血浆填满后,出样口停止抽气;2、打开气孔开关模块的气孔,出样口再次抽气,由于全血过滤层的过滤孔被全血中的血细胞形成气体阻塞,出样口、定量池毛细管、定量储液池、血浆进样通道和进样口之间形成的通路被阻塞,而出样口、定量池毛细管、定量储液池、定量池侧通道和气孔之间形成流畅的通路,同时,在气孔打开时,由于外界大气压的压力大于微流控通道与气孔之间连通的气压,在气压差的作用下,外界空气自动通过气孔进入定量池侧通道,推动定量池侧通道的血浆进入到定量池,因此,在气孔打开,出样口再次抽气过程中,血浆进样通道中的血浆不会进入到定量储液池中,而定量池侧通道和定量储液池的血浆依次经过定量池毛细管被抽出收集,抽出收集的定量池侧通道和定量储液池的血浆即为微流控芯片的定量血浆。在本发明所述的微流控芯片中,在气孔打开,出样口再次抽气的过程中,为了进一步防止血浆进样通道中的血浆进入到定量储液池中,血浆进样通道的亲水性大于或等于定量池侧通道的亲水性,因此,在气孔打开,出样口再次抽气的过程中,血浆进样通道的较大的亲水性进一步将血浆保留在血浆进样通道中,进一步防止血浆进样通道的血浆进入定量储液池中。在另一优选例中,所述的血浆进样通道的亲水性大于定量储液池的亲水性。在另一优选例中,所述的定量池侧通道的材质为亲水材质或内壁经过亲水改性处理。在另一优选例中,所述的定量储液池的材质为疏水材质或内壁经过疏水改性处理。在本发明所述的微流控芯片中,定量储液池疏水性能够使血浆液体在定量储液池中呈凹面状体流动前进。在另一优选例中,所述的血浆进样通道的材质为亲水材质或内壁经过亲水改性处理。在另一优选例中,所述的定量毛细管的材质为疏水材质或内壁经过疏水改性处理。在另一优选例中,所述的亲水改性处理的方法选自下组:Plasma处理、NaOH浸泡、接枝改性、纳米涂层改性,或其组合。在本发明所述的微流控芯片中,所述的定量储液池形状并没有特别的限制,只要满足本发明的目的即可。在一个优选例中,所述的定量储液池包括但不限于选自下组形状的腔体结构:四边形、圆形、三角形或S型通道槽。更优选地,腔体结构定量储液池也可通过一通道与定量池侧通道和血浆进样通道之间形成三通结构。在另一优选例中,所述的四边形包括正方形、矩形或菱形。代表性地,所述的定量储液池包括菱形腔体结构。更优选地,所述菱形腔体结构的两个菱角上分别设有的通道口,其中一个菱角上的通道口与定量池侧通道和血浆进样通道之间形成三通结构,另一个菱角上的通道口与定量池毛细管相通。在本发明所述的微流控芯片中,气孔开关模块中的气孔开闭来实现血浆过滤和血浆定量目的。在一个优选例中,所述的定量池侧通道与所述的气孔相通。在另一优选例中,所述的气孔开关模块包括一储气池9,所述的定量池侧通道与所述的储气池相通,且所述的储气池设有所述气孔。气孔开关模块中的气孔开闭的实现方式并没有特别的限制,例如当气孔需要关闭时,可以用一个胶带将气孔封闭,当气孔需要打开时,将胶带取下。优选地,所述的气孔上设有一调节空气流速功能的气体开关阀。所述的气体开关阀不仅能够控制气孔的开闭,而且在出样口再次抽气,定量池侧通道和定量储液池的血浆开始依次经过定量池毛细管被抽出收集过程时,气体开关阀可调节外界空气进入到量池侧通道的流速,保证定量池侧通道和定量储液池的血浆缓慢的经定量池毛细管缓慢流出,气体开关阀能够防止气孔突然完全打开导致外界气体快速的进入到定量池侧通道,气流不稳定将定量池侧通道和定量储液池中的血浆迅速传送到出样口处,整个过程不可控,会对之后的操作带来更多的不可控性。在一个优选例中,所述的气体开关阀选自下组:隔膜阀、单向阀或节流阀。在另一优选例中,所述的气体开关阀设有气体阻拦膜。在本发明所述的微流控芯片中,血浆进样通道、定量池侧通道和或定量池毛细管的形状并没有特备的限制。在一个优选例中,所述的血浆进样通道、定量池侧通道和或定量池毛细管的横截面包括但不限于:圆形、方形如长方形、正方形、菱形,或其组合。优选地,血浆进样通道、定量池侧通道和或定量池毛细管包括:圆形、方形,或其组合。在本发明的一个优选例中,所述定量池侧通道与所述血浆进样池侧通道之间的夹角α为100-170°,较佳地120-170°,更佳地140-160°。在本发明中,应当理解的是,由于定量池侧通道和血浆进样池侧通道分别包括不同的形状,所述的夹角α是以定量池侧通道的通道口的中轴线与血浆进样池侧通道的通道口的中轴线之间的夹角来计。在本发明的另一个优选例中,所述的定量池毛细管的内径大小为0.5-3.0mm,较佳地0.5-1.5mm,更佳地0.8-1.5,最佳地的1.0-1.5mm。如果定量池毛细管的内径太大,易导致血浆进入定量储液池后沿着储液池内壁直接进入定量池毛细管,通过定量毛细管流出,定量储液池无法填满,微流控芯片血浆无法定量。如果定量池毛细管的内径太小,定量池毛细管的毛细作用太强,导致定量池毛细管会将定量储液池的血浆通过毛细作用吸入,增大定量误差。在另一优选例中,所述的定量池侧通道的内径大小为1-3.0mm,较佳地1.8-2.5mm。在本发明中,应当理解的是,当所述的定量池毛细管和所述的定量池侧通道的横截面为圆形时,所述的定量池毛细管和所述的定量池侧通道的内径大小指的是圆形横截面的直径,当所述的定量池毛细管的横截面不为圆形时,需要将定量池毛细管的横截面拟合成圆形,具体拟合方法如下:以定量池毛细管的每处横截面上的两个最远点作为圆的直径。在另一优选例,所述的定量池侧通道的长度大于等于血浆进入定量池侧通道的长度。在另一优选例中,所述的定量毛细管的长度>3cm,优选为3-40cm。当定量池毛细管的长度较小时,液体进入定量储液池后,不易停留在定量储液池中,会沿定量储液池内壁进入定量毛细管中继而进入出样口流出。微流控芯片不同的结构设计如有无储气池导致血浆进入定量池侧通道的长度的不同,在本发明所述的微流控芯片中,定量池侧通道的长度并没有特别的限制,只要满足定量池侧通道的长度大于等于血浆进入定量池侧通道的长度即可。优选地,定量池侧通道的长度等于血浆进入定量池侧通道的长度。在另一优选例中,所述的储气池的亲水性小于所述的定量池侧通道的亲水性。优选地,所述的储气池的材质为疏水材质或内壁经过疏水改性处理。如果当血浆流经储气池和定量池侧通道的连接处时,由于储气池的内壁疏水性,对血浆的流动产生一个反作用力,阻碍血浆的前进。在另一优选例中,所述的微流控芯片还包括液面监测模块,所述液面监测模块位于所述的定量储液池与所述定量池毛细管连接处。当血浆流经液面液面监测模块时,表明定量储液池已经充满。优选地,所述的液面监测模块包括液面传感器。用途本发明还提供一种如上所述的微流控芯片的用途,所述的微流控芯片用于全血过滤和血浆定量。试剂盒本发明还提供一种试剂盒,所述的试剂盒包括如本文所述的微流控芯片、任选地盖片和或任选地驱动力模块。在所述的试剂盒中,所述的微流控芯片如上所述。在另一优选例中,所述的试剂盒用于全血过滤和血浆定量。在另一优选例中,所述的试剂盒还包括标签或说明书,所述的标签或说明书注明所述的试剂盒用于全血过滤和血浆定量。在所示的试剂盒中,在血浆从定量池侧通道和定量储液池经出样口流出时,盖片可以盖住进样口,能够进一步的避免血浆进样通道中的血浆进入定量储液池,从而保证微流控芯片定量的准确。在滤血定量过程中,动力源如负压泵通过连接管与微流控芯片的出样口连接,设置动力源如负压泵的抽取流速为μμlmin,微流控芯片腔室内气体体积为Vmm3,连接管的内径半径为rm,长度为lm,驱动力运行时间tmin,a为漏气系数,与滤血膜的透气性相关,那么微流控芯片内部与大气压的压力差为:通过观察,可得到血浆开始进入血浆进样通道的动力源运行时间t,即可得到此时的微流控芯片内部与大气压的压力差为P。血浆进入血浆进样通道,液体具有不可压缩性,芯片内部与大气压的压力差保持不变。当气孔打开时,需要设置从气孔进入微流控芯片内部的空气流速v,根据流量、压力差与直径之间的关系公式:其中,Q是流入的气体量m^3s,P是微流控芯片内与大气压的压力差Pa,ρ是空气密度kgm^3,g是重力加速度ms^2,S是管道摩阻,L连接管道长度m,v为流速ms,而对于气体而言,可忽略重力,方程可简化为:其中流速v与流量Q的关系为:其中d为连接管道内径m,那么:将公式5带入公式3,得出流速v与芯片内部负压值P的关系为:所以,从血浆开始进入血浆进样通道的动力源运行时间t,可得到此时的微流控芯片内部负压值为P,可进一步得到气孔打开时,需要设置的空气流速v。本发明的主要优点包括:1、本发明提供一种兼具全血过滤和血浆定量功能的微流控芯片,能够实现全血的快速过滤和血浆的准确定量,同时也可与其它检测仪器联用,为临床检测直接快速提供定量血浆,具有更大的商业利用价值。2、本发明所述的微流控芯片具有结构简单、操作方便和易于制备等优势。下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件,或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明,否则百分比和份数按重量计算。实施例1实施例1提供了兼具全血过滤功能和血浆定量功能的微流控芯片及其制备方法,所述的微流控芯片的结构示意图如图1所示。1、全血过滤和血浆定量微流控芯片所述的微流控芯片包括进样模块、出样模块、血浆定量模块和气孔开关模块;所述的进样模块包括依次设置的进样口直径为7.5mm、红细胞预过滤膜RB1.1-A滤血膜、孔径不对称滤血膜VividGR滤血膜、亲水层商业亲水膜和防漏血阻断层,其中,RB1.1-A滤血膜、VividGR滤血膜和商业亲水膜的膜面积相同,且亲水膜和防漏血阻断层中央分别有一个直径为2mm的圆形开孔;所述的出样模块包括一出样口,出样口为直径为2mm的圆。所述的气孔开关模块包括一储气池,所述的储气池设有气孔,气孔开孔的直径为2mm的圆且气孔开孔覆盖一层滤纸作为气体阻拦膜;所述的血浆定量模块包括定量储液池和定量池侧通道,所述的定量储液池通过所述的定量池侧通道与所述的储气池相通但不与储气池上的气孔相通,所述的定量储液池通过血浆进样通道与所述防漏血阻断层的圆形开孔相通,所述的定量储液池通过定量池毛细管与所述出样口相通,所述的定量池侧通道、定量储液池和血浆进样通道之间形成三通结构,所述定量池侧通道与所述血浆进样侧通道之间的夹角α为153°;所述的定量储液池、定量池毛细管、血浆进样通道、定量池侧通道和储气池的材质为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA疏水性材质,其中血浆进样通道和定量池侧通道的材质表面经过NaOH浸泡亲水改性处理;所述的定量储液池为菱形腔体结构,所述的血浆进样通道、定量池侧通道和定量毛细管的横截面为长方形,血浆进样通道的长方形横截面的宽度为1mm,长度为1mm;定量池毛细管的长方形横截面的宽度为0.8mm,长度为1mm,定量池毛细管的长度为8mm;定量储液池高度为2mm;定量池侧通道的长方形横截面的的宽度为1mm,长度为2mm,定量池侧通道的长度为2.5mm;血浆进样通道的体积为32μl,定量储液池的体积为60μl,定量池侧通道的体积为5μl,定量储液池和定量池侧通道体积总和为65μl。2、微流控芯片制备方法实施例1所述的微流控芯片通过以下方法制备:将PMMA材质制备的上片、中片和下片通过机械切割的方式加工成如图2所示的结构,然后将中片和下片进行封装,当封装完成后,在血浆进样通道和定量池侧通道中注入5M的NaOH溶液浸泡1h进行亲水改性处理,浸泡完成后,吸出NaOH溶液,用超纯水进行多次冲洗,待芯片内部干燥后与上片完成最后的封装即可使用。实施例2全血过滤和血浆定量实验实施例2研究实施例1制备的微流控芯片的全血过滤和血浆定量过程。2.1由于血液样本不可多得,在研究实施例1制备的微流控芯片的全血过滤和血浆定量过程中,先采用红色水溶液代替血液研究实施例1制备的微流控芯片的全血过滤和血浆定量,过滤和定量过程的示意图如图3所示。从图3中我们可以清楚的看出,过滤和定量过程依次从图3a到图3i进行,整个过程采用注射泵作为驱动力模块的动力源,注射泵通过连接管与微流控芯片的出样口连接;在图3a-图3e中,气孔被胶带封住,气孔处于关闭状态,用移液枪吸取红色水溶液滴加到进样口中,开启注射泵,设置注射泵的模式为抽取模式,可看到红色水溶液进入血浆进样通道中,红色水溶液流过血浆进样通道首先进入定量池侧通道如图3b至图3c所示后,当红色水溶液前进到定量池侧通道和储气池连接处如图3c所示后,红色水溶液在定量池侧通道停止前进,红色水溶液开始进入定量储液池红色水溶液的液面在定量储液池中呈凹面状体流动,如图3d所示,当肉眼观测到定量储液池中的红色水溶液液面到达定量储液池与定量池毛细管连接处如图3e所示时,表明定量储液池已填满,暂停注射泵,撕掉气孔上的胶带使气孔打开,再次开启注射泵,设置注射泵的模式为抽取模式,可观测到定量池侧通道和定量储液池中的红色水溶液从出样口中排出如图3f至图3i所示,红色水溶液的液面在定量储液池中呈凹面状体流动,,而血浆进样通道中的红色水溶液依然停留。从上述红色水溶液在实施例1制备的微流控芯片中的流动过程可以看出,在实施例1所述的微流控芯片中,红色水溶液刚好前进到定量池侧通道和储气池连接处后即在定量池侧通道和储气池连接处,储气池内气压对红色水溶液前进的反作用力和储气池的内壁疏水性对红色水溶液的流动产生一个反作用力之和与红色水溶液在定量池侧通道的通道前进的驱动力驱动力是由定量池侧通道内壁的亲水性带动相同,停止前进,然后进入定量储液池,因此,可以看出,对于实施例1所述的微流控芯片,血浆定量体积为定量池侧通道体积和定量储液池的体积之和。2.2用上述实施例1制备的微流控芯片进行全血过滤和血浆定量实验,具体如下,部分示意图如4所示:a选用注射泵作为驱动力模块的动力源,注射泵通过连接管与微流控芯片的出样口连接;b用胶带封住气孔使气孔关闭,用移液枪分别吸取150μl全血样本滴加到进样口中,开启注射泵,设置注射泵的模式为抽取模式,可看到澄清血浆进入血浆进样通道中,血浆流过血浆进样通道首先进入定量池侧通道后,当血浆前进到定量池侧通道和储气池连接处如图4a所示后,血浆在定量池侧通道停止前进,血浆开始进入定量储液池血浆液面在定量储液池中呈凹面状体流动,如图4b所示,当肉眼观测到定量储液池中的血浆液面到达定量储液池与定量池毛细管连接处时,表明定量储液池已填满,暂停注射泵,撕掉气孔上的胶带使气孔打开,再次开启注射泵,设置注射泵的模式为抽取模式,可观测到定量池侧通道和定量储液池中的血浆从出样口中排出血浆液面在定量储液池中呈凹面状体流动,如图4c所示,而血浆进样通道中的血浆依然停留,定量池侧通道和定量储液池中的血浆即为定量血浆。c采用上述全血过滤和血浆定量实验方法,分别用移液枪吸取15例不同来源人全血样本进行多次重复平行实验,对实施例1制备的微流控芯片的全血过滤和血浆定量效果进行评价,在实施例1所设计微流控芯片中,定量的血浆体积为定量储液池和定量池侧通道体积总和即65μl,全血过滤和血浆定量结果分别如表1和表2所示。表1实施例1制备的微流控芯片的全血过滤效果评价对微流控芯片的全血过滤效果的评价:主要从三个方面进行评价,1蛋白标记物的结合率,即在全血中加入一定量的肌钙蛋白i降钙素原,分离后检测肌钙蛋白i的浓度;2血红素Hb的浓度变化,即检测全血和分离后血红素的浓度;3血细胞的数量变化,即检测全血和分离后红细胞、白细胞、血小板的数量。从表1中可以看出,与传统的离心法相比,用实施例1所述的微流控芯片进行全血过滤,能够实现优异的滤血效果。表2实施例1制备的微流控芯片的血浆定量结果n=15例不同来源人全血样本从表2中可以看出,用于实施例1所述的微流控芯片进行血浆量,微流控芯片设定的血浆定量值与实测值非常接近,CV[%]值非常小,表明流控芯片能够实现精准的血浆定量,同时,实施例1所述的微流控芯的样本适用范围广,从表1中可以看出,对于原全血样本红细胞压积比Hct,%从37%-54%的样本,微流控芯片都能够实现准确的定量。对比例在对比例C1和C2中,由于血液样本不可多得,采用红色水溶液代替血液研究在对比例C1和C2的微流控芯片的血浆过滤和血浆定量效果。对比例C1对比例C1研究微流控芯片的材质和改性处理对全血过滤和血浆定量的影响,由于血液样本不可多得,在对比例C1中采用红色水溶液代替血液作为样本,对微流控芯片的材质和改性处理进行研究。对比例C1的微流控芯片与实施例1的微流控芯片结构相似,但对比例C1的微流控芯片整个内壁经过亲水性处理,在对比例C1的微流控芯片中研究发现:当红色水溶液流过血浆进样通道后,不进入定量池侧通道,直接沿着定量储液池的内壁且不填满定量储液池进入后端出样口,导致定量失败,如图5所示。对比例C2对比例C2的微流控芯片与实施例1的微流控芯片结构相似,但对比例C2的储气池无气孔,在对比例C2的微流控芯片中研究发现:当红色液体填满定量池后,在吸取过程中,发现血浆进样通道中的液体也进入定量储液池后被吸出。实施例1和对比例C2通过比较表明:当定量池中液体充满,打开储气池处的气孔后,实施例1储气池气孔的设计能够保证只有定量储液池和定量池侧通道中的液体从出样口流出,而血浆进样通道中的液体保持不动。在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考,就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解,在阅读了本发明的上述讲授内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
权利要求:1.一种全血过滤和血浆定量微流控芯片,其特征在于,所述的微流控芯片包括进样模块、出样模块、血浆定量模块和气孔开关模块;所述的进样模块包括进样口1和全血过滤层2,所述的出样模块包括一出样口3;所述的血浆定量模块包括定量储液池4和定量池侧通道5,所述的定量储液池通过所述的定量池侧通道与所述的气孔开关模块相通,所述的定量储液池通过血浆进样通道6与所述进样模块相通,所述的定量储液池通过定量池毛细管7与出样模块相通;所述的定量池侧通道的亲水性大于所述的定量储液池的亲水性,所述的定量池侧通道、定量储液池和血浆进样通道之间形成三通结构;所述的气孔开关模块包括一气孔8。2.如权利要求1所述的微流控芯片,其特征在于,所述的微流控芯片包括选自下组的一种或多种特征:i所述的血浆进样通道的亲水性大于定量储液池的亲水性;ii所述的血浆进样通道的亲水性大于或等于定量池侧通道的亲水性;iii所述的定量池毛细管的亲水性小于或等于所述定量储液池的亲水性;iv所述的定量储液池的材质为疏水材质或内壁经过疏水改性处理;和或v所述的定量毛细管的材质为疏水材质或内壁经过疏水改性处理。3.如权利要求1所述的微流控芯片,其特征在于,所述定量池侧通道与所述血浆进样侧通道之间的夹角α为100-170°,较佳地120-170°,更佳地140-160°。4.如权利要求1所述的微流控芯片,其特征在于,所述的定量池毛细管的内径大小为0.5-3.0mm,较佳地0.5-1.5mm,更佳地0.8-1.5,最佳地的1.0-1.5mm。5.如权利要求1所述的微流控芯片,其特征在于,所述的定量池侧通道的内径大小为1-3.0mm,较佳地1.8-2.5mm。6.如权利要求1所述的微流控芯片,其特征在于,所述的定量池侧通道与所述的气孔相通;或所述的气孔开关模块包括一储气池9,所述的定量池侧通道与所述的储气池相通,且所述的储气池设有所述气孔。7.如权利要求1所述的微流控芯片,其特征在于,所述的定量池侧通道的长度大于或等于血浆进入定量池侧通道的长度。8.如权利要求1所述的微流控芯片,其特征在于,所述的全血过滤层包括全血过滤膜,所述全血过滤膜包括单层红细胞预过滤膜和单层孔径不对称滤血膜。9.一种如权利要求1所述的微流控芯片的用途,其特征在于,用于全血过滤和血浆定量。10.一种试剂盒,其特征在于,所述的试剂盒包括如权利要求1所述的微流控芯片、任选地盖片和或任选地驱动力模块。
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