从含有微粒的液体中分离出液态成分的微结构分离装置和微液方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于从一种含有微粒的液体中分离出液态成分的微结构分离装置，包括下列特征：至少一条用于沿一个预定的输送方向（３０）输送液体的输送通道（６）；至少一个位于输送通道的一个分支点上的分离区域（３），一条旁路通道与该分支点相连接，经此旁路通道从输送通道中引出一股液体分流；以及一个位于分离区域（３）内的微结构（２０、２１、２２、２３），该微结构将液体中的较大微粒挡在分离区域之外并在分离区域（３）内降低较小微粒的输送速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种从含有微粒的液体中分离出液态成分的微结构分离装置和一种微液方法(ein mikrofluidisches Verfahren)。
技术介绍
一种这样的装置例如用于把在血液中含有的细胞成分(血细胞，Hmatokrit)与血浆分离。人体血液由一方面约占人体血液55％的液态血浆和另一方面约占人体血液45％的细胞成分，即血细胞构成。血浆是一种蛋白质、碳水化合物、脂质和无机盐的稀释溶液，呈淡黄色，其中还含有抗体。血浆由90％的水和10％的水中溶解物质构成。此外血细胞还包括红血球(红细胞)和白血球(白细胞)。红血球是血液中较小的微粒。它们呈薄片状，直径约为7.7μm，高约2μm，比较容易变形。相反，白血球较大，因而构成血液中较大的微粒，大小约为7到20μm。此外，与红血球相比，白血球不会或很少变形。在很多医学研究中都需要将血浆与血液中含有的血细胞分离，以便可以对血浆进行研究。目前就有很多装置和方法用于从血液中分离出血浆或对一种含有较大和较小微粒液体的液态成分进行分离。一种已知的从血液中分离血浆的方法就是沉淀法。将进行过化学处理的血液倒入到一个容器内并在容器中放置足够长时间，直至血液中的细胞成分沉积到容器底部，而上面的部分就是呈清澈淡黄色的血浆。血浆可以用例如吸管这样的工具吸取。用这种沉淀法获取血浆需要相对较长的时间。在另一种从血液中分离血浆的方法中使用了一种实验室用离心机。将血液倒入实验室用离心机，血液中的血浆和微粒就会因离心力的作用而彼此分离。这种方法需要一部造价昂贵的实验室用离心机。无论是沉淀法还是使用实验室用离心机进行分离都只适用于体积相对较大的血液。另一种方法是使用一种具有微孔滤质的机械式过滤器对血液进行过滤，滤质的渗出孔大小配置为可以挡住血液中的所有微粒。这样，无论红血球还是白血球都不会通过过滤器。将血液倒到过滤器上，过滤器会挡住微粒，而血浆会进入滤质并且一旦滤质内完全装满血浆，血浆就通过滤质渗出，。这种过滤器的容量有限，因为在过滤器上形成一层滤渣，它会堵塞过滤器。这样的过滤器已经实现了微结构，其中，与较大过滤器一样，在过滤器容量及堵塞方面出现了同样的问题。分离出的包含在滤质内的血浆可以在不必从滤质内取出的前提下就进行研究，或通过附加操作将血浆从滤质中取出。如果只有少量血液可供使用，这种方法会非常费力。此外，还已知一种从血液中分离血浆的方法，就是利用双重-作用-效应(Zweifach-Fung-Effect)。在具有双重-作用-效应的装置中，借助一个泵装置通过一条通道来输送血液，其中，输送通道具有一个分支点。分支点及从分支点起继续导引出的一些通道的构造成，使得导引出的通道中的一条通道比较其它通道要输送绝大部分体积流量的血液。根据双重-作用-效应，在输送绝大部分体积流量血液的通道里输送的血液中含有的微粒明显要比其它通道输送的为多。通过较小体积流量通道中这种分支点的一种联级作用(Kaskadierung)，人们可以以此实现血浆与血液微粒的分离。一种这样的装置一方面需要一部造价昂贵的具有联级式分支点的结构，另一方面还需要一个泵装置，以便在输送通道中产生所需体积流量。此外，还需要相对大量的液体量，以便可以对足量的液态成分进行分离。产生双重-作用-效应的通道在与流动方向垂直的两个方向上都大于10μm；例如该通道可深25μm，宽50μm。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种装置和方法，其中无需使用滤质、泵装置或其它辅助工具，即可从一种液体中将液态成分与含在该液体中的微粒分离。这种装置和方法特别适用于几毫升范围内的液体量。本专利技术的目的通过一种按权利要求1所述的微结构分离装置以及通过一种按权利要求21所述的微液方法实现。本专利技术的装置具有一条用于输送含有微粒的液体的输送通道以及至少一个用于分离液体的一部分的分离区域，其中，被分离出的部分不含微粒或含微粒很少。分离区域具有一种微结构，其该微结构设计成能挡住较大微粒并并使分离区域内较小的微粒减速。在本专利技术装置的第一实施例中，输送含有微粒的液体的输送通道是一条可以输送无限量的含有微粒的液体的通道。此外，输送通道还设有用于含有微粒的液体的一个入口和一个出口。在这种实施形式中，只允许含有微粒的液体限量注入到入口中。分离区域可以位于输送通道的一个分支点处。含有微粒的液体从分离区域的入口处引入，一部分液体被作为支流引开。一个用于收集被分离的液体部分的收集室与分离区域连接，收集室具有一个通风口。此外，分离区域还可以设有一个用于被分离的液体部分的导流通道。在本专利技术装置的第二个实施例中，分离区域位于一个具有一个入口的输送通道的末端。在这种实施形式中，将含有微粒的液体直接导入分离区域，一部分液体经分离区域被继续导流。一个用于收集被分离的液体部分的收集室与分离区域连接，收集室设有一个通风口。此外，分离区域还可以设有一个用于被分离的液体部分的导流通道。在这种实施形式中，输送通道、分离区域和收集室串联排列。本专利技术的装置相对于现有技术已知的装置具有许多优点，优点一方面在于，在输送通道中输送液体时无需使用泵装置。在输送通道中输送液体依靠毛细力就已足够。另一优点在于，分离区域位于输送通道旁。这样通过在输送通道中流动的液体，没有进入到分离区域的液体的微粒可以被输送通道中的液体流冲走。分离区域前没有形成“滤渣”。进入分离区域的液体只能含有较小的微粒。这些微粒在进入分离区域时或在分离区域内相对于液体的液态成分在输送速度上减速。所述液体的液态成分经过分离区域的输送速度比较小微粒的速度快，因此，经过一段较长的时间，只有液体的液态成分可以到达分离区域的末端。在这段时间里，分离区域输送了大量液态成分，所述的量足够用于所需的分析工作。通过微结构和表面效应，例如通过“层析效应”可以使较小微粒在进入分离区域时，或在分离区域内减速。由于“层析效应”，在一条设计成相同形状的通道中输送液体的液态成分要比输送包含在液体中的微粒的速度快。因此，通道较长时，会在输送方向上形成两个串联的阶段。在第一个阶段，主要或只含有液态成分，在第二个阶段既含有液态成分又含有微粒。按照本专利技术，微结构在分离区域内具有一个或多个渗出口。这些渗出口的高度低于输送通道的高度，例如，渗出口的高度可为0.5至2μm。从全血中分离血浆时，由于红血球具有变形性，会延迟进入分离区域，而白血球过大无法通过渗出口。多个渗出口可以完全或部分并列排列。此外，支流中的多个渗出口可以完全或部分连续排列。支流方向上渗出口宽度例如可从10μm降至2μm。支流中的渗出口的高度也可以逐渐减小。按照本专利技术，分离区域的长度可小于宽度，其中，分离区域的长度沿支流方向伸展。例如，长度可为0.5mm，宽度可为5mm。按照本专利技术的分离装置可具有一个或多个分离区域，分离区域可串联排列。分离区域内的微结构可以是一个斜面、一条缝隙或者一个阶梯。该微结构可含有几根彼此隔开的柱体或者一个或多个连接片。支流方向上的缝隙宽度可恒定不变，也可以逐渐减小或逐渐增大。此外，按照本专利技术的分离装置还具有一个收集部分，该收集部分沿支流方向与分离区域连接在一起。该收集部分可设计为收集室。例如，一个这样收集室的基面可为5mm×5mm，高为0.01mm，容积为0.25毫升。在该收集部分中可具有试剂。用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从一种含有微粒的液体中分离出液态成分的微结构分离装置，包括下列特征：－至少一条用于沿一个预定的输送方向（３０）输送液体的输送通道（６）；－至少一个位于输送通道的一个分支点上的分离区域（３），一条旁路通道与该分支点相连接，经此旁路通道从输送通道中引出一股液体分流；－一个位于分离区域（３）中的微结构（２０、２１、２２、２３），该微结构将液体中的较大微粒挡在分离区域之外，并在分离区域（３）中降低较小微粒的输送速度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔夫彼得彼得斯，格特布兰肯斯泰因，
申请(专利权)人：STEAG显微部件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]