[發明專利]一種離心式微流控血清分離芯片及其制備方法

無效

• 申請號: 201210275965.2
• 申請日: 2012-08-06
• 公開（公告）號: CN102773122A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 王曉東;沙俊
• 申請（專利權）人: 蘇州汶顥芯片科技有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;B01D17/038;G01N1/34
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種離心式微流控血清分離芯片及其制備方法，主要應用于生物醫學、臨床診斷、衛生檢疫等多個領域。

背景技術

血液檢測是生物醫學、臨床診斷、衛生檢疫診斷中最廣泛的樣本檢測，但是紅細胞的存在對血液檢測中的光譜分析存在很大的干擾，因此如何快速方便地從全血中分離出血清一直是血液檢測研究的熱點與難點問題。

目前，絕大多數醫院和實驗室還是使用大型的離心機分離血清和血細胞，此方法需要從患者體內抽取毫升量的血液樣本，而真正用于檢測的樣本僅僅幾微升，導致樣本的大量浪費；而且此類離心設備體積大，機械結構復雜，血清分離過程和檢測是分開獨立進行，易引起血液樣品的損失和污染，不適合臨床診斷和微型分析系統的集成化，不能滿足醫療診斷中微型全分析系統發展的需要，因此有必要發展一種新的微分離技術。

離心式微流控芯片分析系統是微全分析系統發展的一個重要方向，以微加工技術為依托，將化學分析的采樣、預處理、混合、衍化及檢測等過程中涉及的閥、流動管道、混合反應器、加熱器、分離裝置、檢測器等部件微型化，集成到圓片狀的芯片上，以離心力驅動微流體的流動，從而實現對樣品檢測分析的微流控體系。離心系統能夠完成很多操作，例如混合、色譜分離、精確體積的分離和沉淀等。近年來，離心式微流控系統以其高通量、高集成化、多重平行分析、便攜、易操作、成本低等優點獲得了快速發展，在生物醫學、臨床診斷、衛生檢疫領域展示了良好的應用前景。

發明內容

本發明涉及一種用于微升級全血血清快速分離的離心式微流控芯片及其制備方法，其特征在于該離心式微流控血清分離芯片是圓片狀帶微結構和微通道的離心式微流控芯片，在離心機旋轉產生的離心力驅動下，實現血清分離。離心機的旋轉平臺專為圓片狀芯片設計的，中心以吸盤、卡槽或螺絲-螺母固定圓片狀的離心式微流控芯片。圓片狀離心式微流控芯片由刻有微米級別的微結構和微通道的芯片和另一空白芯片通過熱壓法貼合而成。離心式微流控血清分離芯片的微結構和微通道包括微量進樣區、定量區、廢液池、石英毛細管溝槽、分流池、血清區、通氣口以及微流體流動通道，在離心力的驅動下實現微升級血液中血清與紅細胞的分離操作，獲得分析檢測用的血清。

為實現上述目的，本發明采用以下操作步驟：

1.用計算機輔助設計軟件設計和繪制離心式微流控血清分離芯片的微結構和微通道圖形；

2.通過微加工技術在圓片狀微流控芯片基材表面加工制備微結構和微通道，包括微區、微槽、微池、微孔和微通道；

3.用乙醇、去離子水、乙醇依次清洗刻有微結構和微通道的芯片和空白芯片后，自然晾干；

4.將石英毛細管放入刻好的石英毛細管溝槽內，用環氧膠固定及密封，制成被動閥；

5.將刻有微結構和微通道的芯片和空白芯片對齊、壓緊、熱封合，制成離心式微流控血清分離芯片；

6.將一滴微升級別的全血樣品滴入芯片微量進樣區，啟動離心機，最后獲得微升級的血清樣品。

本發明中，離心式微流控血清分離芯片的芯片基材可以是為未涂層的空白PMMA、PC、PVC、COC圓片，也可是各類CD光盤。

本發明中，離心式微流控血清分離芯片的芯片厚度可以是1～5mm，直徑60～150mm，中心孔徑10～30mm。

本發明中，離心式微流控血清分離芯片在定量區的左側設置了溢流閥，右側設置了被動閥，溢流閥和被動閥的協同作用可實現對全血樣品的限流、切換和定量控制。

本發明中，離心式微流控血清分離芯片的溢流閥為微通道結構，連接在定量區和廢液池之間。

本發明中，離心式微流控血清分離芯片的定量區與分流區之間的連接微通道寬度和深度均為380μm，置入外徑375μm，內徑25、50、75或100μm的石英毛細管，作為被動閥。

本發明中，離心式微流控血清分離芯片利用芯片在離心機的微電機旋轉下做圓周運動時所產生的離心力作為微流體的驅動力，完成分析樣品的混合、分離和沉淀。

本發明中，離心式微流控血清分離芯片選擇的離心轉速是根據毛細管被動閥的突破頻率來設定。首先設定離心轉速小于毛細管被動閥的突破頻率，多余的樣品通過溢流閥導入廢液池，達到樣品定量效果；隨后調節離心轉速大于毛細管被動閥的突破頻率，定量的樣品通過毛細管進入到分液區，血液中的紅細胞首先進入并填充分液區，分液區的容積略微大于紅細胞在定量全血中的體積，因此紅細胞會全部留在分液區，而血清進入到旁路的血清區，最終達到分離全血血清的目的。