[發明專利]一種微流控芯片及基于微流控芯片的全血分離方法

在審

• 申請號: 201911279204.2
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN110918144A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 陳思卉;陳希;楊慧;張翊
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

本發明提供的微流控芯片，當全血流經所述分叉支路通道口時，血細胞受到兩側的非對稱剪切力，會選擇流速大流阻小的所述主通道繼續前進，而部分血漿則會進入所述分叉支路通道，本發明提供的微流控芯片，通過分叉多支路結構所構建的微流控芯片能夠實現無需外源動力的全血分離；當所述微流控芯片通過位于分叉支路通道的流阻調節單元130進行流阻調節，實現調節血漿的收集效率；所述微流控芯片通過位于末端的毛細泵單元140提供毛細驅動力及實現定量、收集血漿/血清的功能，最終實現片上自驅動式的全血分離。本發明提供的微流控芯片，在集成化、微小型化的床旁即時檢測領域展現巨大的應用潛力。

技術領域

本發明涉及微流控技術技術領域，特別涉及一種微流控芯片及基于微流控芯片的全血分離方法。

背景技術

血液作為臨床診斷中最普及的樣本，包含了人體中極大比例的疾病標志物，適用于如免疫診斷、臨床生化、分子診斷等多種檢測，是目前最為常用的樣本對象。大部分針對血液進行的檢測，需要在樣品預處理階段，從血液中去除血細胞進行血漿或血清的提取，或需要富集血液中的細胞，以進行相關的下一步檢測。與傳統的離心、過濾和鹽析等全血分離的方法不同，在微流控技術、芯片實驗室等新興的體外診斷領域，需要相應的新型微型化，高集成度的全血分離方法。

目前基于微流控技術的全血分離方法可根據有無外源物理場提供動力而分為主動與被動式兩類。主動式方法由于涉及磁、電、超聲波等復雜控制結構，不易與其他微流控功能器件集成。被動式方法主要依靠流體動力學與微通道幾何結構實現血液不同的行為控制，制備工藝相對簡單，易于集成，在開發微小型化的床旁檢測(Point-of-care)儀器上顯現優勢。根據分離原理的不同，被動式微流控全血分離方法可分為過濾、沉降和細胞定向遷移三種。與另外兩種方法不同，細胞定向遷移法通過對血細胞運行軌跡進行定向操控以實現有效的血漿提取，在開發易操控的高純度全血分離器件領域具有優勢。

目前細胞定向遷移法用于全血分離主要有以下兩種實現方案：1、確定性側向位移法，血液在層流過程中通過一系列規則有序的微結構，細胞會根據自身不同的尺寸發生確定性的側向位移，由此實現血漿和血細胞的分離；2、流體動力法，利用豎直或彎曲管壁對細胞產生的慣性力、粘滯力、迪恩渦等方式實現細胞的定向側向遷移，達到與血漿分離的目的。

由于血液本身粘稠度高，血漿分離后會進一步增大，所以目前基于上述兩種方法實現的全血分離均需要通過負壓泵或流體泵給血液提供動力控制，不易于整體分離裝置的微小型化。

發明內容

有鑒如此，有必要針對現有技術存在的缺陷，提供一種集成化及微小型化程度高的微流控芯片及基于所述的微流控芯片的全血分離方法。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一方面，本發明提供了一種微流控芯片，包括：至少一分叉支路單元，任意一所述分叉支路單元包括主通道以及由所述主通道延伸出的至少一分叉支路通道，任意一所述分叉支路單元前端和后端均設有流阻調節單元，所述流阻調節單元對所述分叉支路單元的前端和后端分別進行流阻調節，當全血流經所述分叉支路通道口時，血細胞受到兩側的非對稱剪切力，會選擇流速大流阻小的所述主通道繼續前進，而部分血漿則會進入所述分叉支路通道。

在一些較佳的實施例中，所述分叉支路通道的寬度為10～500微米，所述主通道寬度為20～1000微米。

在一些較佳的實施例中，還包括進樣口單元，所述進樣口單元在圓周邊緣設有微柱陣列，在血液經所述進樣口單元可過濾尺寸較大的聚團細胞以及雜質。

在一些較佳的實施例中，所述微柱的直徑為10～500微米，所述微柱間距為10～500微米。

在一些較佳的實施例中，所述進樣口單元的一端設有引流挖口，通過所述引流挖口可避免血液在所述微柱陣列過濾時堵塞。

在一些較佳的實施例中，所述主通道與分叉支路通道流阻比例為1:2.5～1:200。