[發明專利]微流控芯片、血細胞分離方法與系統及該系統的制作方法

有效

• 申請號: 201510922866.2
• 申請日: 2015-12-14
• 公開（公告）號: CN105536898B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 葉雄英;成一諾;馬增帥;謝帥;張帥
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;C12M1/36;C12M1/12;C12N5/078
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本發明涉及血細胞分離技術領域，具體涉及一種微流控芯片、基于該芯片的全血血細胞分離系統、該系統的制作方法及利用該系統進行全血血細胞分離的方法。

背景技術

白細胞包含豐富的免疫系統信息，很多針對白細胞的檢測需要將它們從全血中分離出來。離心分離等一些傳統的分離方法，所用設備體積大、樣品需求量多、操作復雜，很難與后續檢測分析儀器集成。利用微流控芯片對白細胞進行分離是基于微流控芯片進行白細胞檢測分析的基礎。由于血細胞的濃度很高，而白細胞的含量又很少，在微流控芯片中高效地將白細胞從全血中分離出來仍具有很大的挑戰。基于微過濾的血細胞分離方法，具有無須對細胞進行標記、操作相對簡單以及易于同后續檢測設備集成等優點。用于細胞分離的微過濾以過濾結構分類可以分為：堰式過濾、柱式過濾和膜式過濾；基于流動方向可分為：死端過濾和錯流過濾，在死端過濾中主流的流動方向和過濾器垂直，而錯流過濾中主流的流動方向和過濾器平行。其中膜式過濾相對易于加工并且具有更大的過濾面積。但基于膜式過濾的血細胞分離芯片具有以下最主要的問題：1.由于血細胞的濃度非常高，在過濾的過程中濾膜的微孔會被血細胞堵塞，導致部分微孔無法進行有效地過濾，極大地降低了芯片分離血細胞的效率；2.目前絕大多數血細胞分離芯片都需要外部的流體驅動源，如注射泵、蠕動泵、真空泵等，這導致整個血細胞分離系統很難做到小型化、輕量化，難以滿足現場(point of care)即時分離需求。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種微流控芯片、基于該芯片的全血血細胞分離系統、該系統的制作方法及利用該系統進行全血血細胞分離的方法，用于對血細胞進行分離，能夠克服現有技術分離效率低、小型化和輕量化不足的缺陷，滿足現場即時血樣分離需求。

為此目的，一方面，本發明提出一種微流控芯片，所述芯片由微孔濾膜層、包含主要流道結構的基片層和包含上層流道結構的柔性聚合物層組成，通過將所述包含主要流道結構的基片層先后與所述微孔濾膜層和包含上層流道結構的柔性聚合物層鍵合制成，并在內部形成微溝道系統；其中，

所述微溝道系統包括：微泵區、循環區、第一溝道、第二溝道、第三溝道，以及由主要流道結構、微孔濾膜層和上層流道結構形成的過濾區，所述過濾區的兩層通道中一層通道的末端連接所述第一溝道，另一層通道的末端連接所述第二溝道，所述第二溝道與循環區連通，所述循環區與微泵區通過溝道連接，所述第三溝道與連接所述循環區和微泵區的溝道連通，所述微泵區與過濾區通過溝道連接，所述第一溝道的末端設置有第一出口以及與該第一出口相對應的第一出口微閥，所述第二溝道的末端設置有第二出口以及與該第二出口相對應的第二出口微閥，所述第一出口和第二出口中一個出口為目標細胞出口，另一個出口為廢液出口，所述第三溝道的末端設置有血液入口、緩沖液入口以及與該血液入口相對應的血液入口微閥和與該緩沖液入口相對應的緩沖液入口微閥，所述循環區與第二溝道的連通處設置有循環區微閥，在所述包含上層流道結構的柔性聚合物層中貫穿所述包含上層流道結構的柔性聚合物層對應所述血液入口、緩沖液入口、目標細胞出口和廢液出口分別設置有第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔，所述第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔為垂直通孔，所述第一通孔和第二通孔分別通過所述血液入口和緩沖液入口與第三溝道連接，所述第三通孔和第四通孔分別通過所述目標細胞出口和廢液出口分別與所述目標細胞出口對應的溝道和廢液出口對應的溝道連接，所述微泵區設置有雙向蠕動微泵。

另一方面，本發明提出一種基于前述微流控芯片的全血血細胞分離系統，包括：

微流控芯片、微泵驅動裝置、微閥驅動裝置、控制模塊和電源模塊；其中，

所述微泵驅動裝置，位于所述微流控芯片的微泵區上方，用于為所述微流控芯片的微泵提供驅動力；

所述微閥驅動裝置，位于所述微流控芯片上方，用于打開和關閉所述微流控芯片的相應微閥；

所述控制模塊，用于通過控制所述微泵驅動裝置控制所述微泵的轉動方向、轉動速度及通過控制所述微閥驅動裝置控制所述微閥的打開和關閉；

電源模塊，用于為所述微泵驅動裝置、微閥驅動裝置及控制模塊供電；

所述微閥驅動裝置包括四個下端面為平面或者球面的可直線運動的結構，所述微閥驅動裝置的四個可直線運動的結構分別對準所述微流控芯片的一個通孔，