【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开总体上涉及从全血的微流体血浆提取及其计量，具体地，涉及一种被配置为借助于毛细管输送来采样和收集计量体积的体液以用于分析的微流体装置，该微流体装置包括被配置为从体液中分离所选择的细胞并提取体液的过滤膜。
技术介绍
1、从全血中分离出血浆是用于临床诊断和生物医学研究目的的全血检验中的关键步骤。常规地，通过进行静脉穿刺并在试管中收集5ml-10ml的全血来进行血液采样。为了进行分析，血浆常常是优选的物质；血浆在分析之前通过在中心化实验室中进行离心来获得。处理试管中的液体样本的另选采集方法是将血液涂在纸材料上，然后允许样本在纸上干燥。在实验室中，干燥后的血液可以被重新溶解，以准备通过湿化学进行的分析。这种方法称为干血斑(dbs)分析，并且在与针对保留血细胞的分离技术相结合时，也可以获得干血浆斑点(dps)。这种方法已广受欢迎，因为它带来的优势是在输送到实验室期间无需保持冷链。储藏形式的简单性也为通过手指刺入进行的毛细血管原位采样(capillary homesampling)打开了方便之门。
2、微流体系统和芯片实验室(lab-on-chip)是减少生化分析时间和成本的解决方案。通过小型化，使待分析的体积减小，这缩短了反应时间并减少了昂贵试剂的消耗等。微流体技术已被应用于血浆提取目的。可以主动地(诸如电场或磁场的外部施加的力)或被动地(由微特征引起的沉降、过滤或流体动力学效应)实现血细胞与血浆的微观分离。也可以应用另外的基于纸且离心的微流体。
3、例如，us2014/0332098a1公开了用于自供电自调节
4、许多生化分析需要对分析物进行定量。为了确定样本中分析物的精确浓度，需要获悉精确的样本体积。在微流体层面上，液体的计量可以再次被主动地或被动地实现。将一定体积的流体分成两个或更多个体积的主动装置的示例是通过引入部件，诸如机械地干预液体体积以将其分割成多单元的主动阀或与可以撕裂液体的部分的加压空气组合的被动阀。在液滴微流体中，利用在某些微流体几何形状(t型结)中在两种不混溶的液相(油和水)之间出现的剪切力来进行液体分隔。被动计量在文献中报道得较少。wo 2016/209147a1示出了使用集成在微通道中的两个可溶解膜进行的被动计量。另外，us2015/0147777a1在包含用于计量的吸收材料的溢流通道结构上使用交汇。wo 2015/044454a2公开了用于收集和输送生物流体(优选地，全血)的微流体装置，并且该微流体装置包括斜坡(slope)和用于收集所计量的样本的计量通道。该装置具有：第一区域，第一区域具有低流动阻力，包括入口特征；以及第二区域，第二区域包括具有高流动阻力的计量通道，这是会引起与获得适于因血液特性差异造成的不同流动的稳定性能相关的问题的布置。
5、期望实现用于血浆采样的完全自主系统。这种用于血浆采样的自主系统的优点是：对与运行该过程的用户的交互的要求最小，由此允许用户的降低的训练水平以及采样期间的降低的误差风险。通过微流体层面的被动手段的自主系统将进一步降低系统的复杂性和成本，因为不需要要求动力源等的外部驱动力来运行微流体功能。然而，开发这样的系统将涉及实质性的设计挑战，诸如使该系统包容个体之间差异很大的不同红细胞压积、脂质含量和凝血因子方面的广泛全血特征，因为这些变化在系统中产生流动特性的差异，其更容易通过主动流动操纵来操纵。本公开涉及解决所提及问题的改进，同时得到限定体积的血浆样本。
6、在微流体装置中要解决的问题的一个方面涉及微流体，特别是如何在微流体基底中产生高梯度。由于难以在微流体基底上制造倾斜部或斜坡，因此在研究或工业微流体应用中，很少制造具有通道高度梯度的微流体通道。可以通过cnc微铣削、电镀或3d印刷来形成斜部。然后，所生成的物件可以用作例如注塑或聚合物铸造的模具。不幸的是，这些方法在分离度(resolution)方面受到限制，从而产生阶梯式阶梯而不是斜坡，并且是昂贵的。
7、高梯度在微流体系统中起到重要的作用。例如，he等人在微流体混合器中使用倾斜特征部将其效率提高了10％。microfluidics and nanofluidics第19卷，第829-836页(2015)。出于颗粒分离目的，具有梯形截面的微流体通道已应用于离心微流体中(scientific reports第3卷，文章编号：1475(2013)，micromachines(巴塞尔)。2018年4月；9(4):171。scientific reports第5卷，文章编号：7717(2015))。在这些情况下，这种装置的制造依赖于复杂的、不可扩展的制造协议，诸如立体光刻。
8、微环境中的化学或生物分子浓度梯度在细胞行为(诸如转移、胚胎发生、轴突指导和伤口愈合)中起重要作用(electrophoresis，2010年9月；31(18)：3014-27)。由于它们的尺寸与浓度梯度的尺度相匹配，所以微流体已经成为操纵流体流动和扩散分布以产生用于研究这种细胞过程的生物分子梯度的有效工具。用于产生浓度梯度的方法通常利用矩形微流体通道的分支构造[rsc adv.，2017,7，29966-29984]。futai等人通过利用微流体通道中的高梯度来获得长期浓度梯度发生器，该微流体通道是通过操纵曝光su-8抗蚀剂来在pdms模具中产生斜坡而产生的[micromachines(巴塞尔).2019年1月；10(1)：9.]。
9、lenk等人在analytical chemistry 90(22)，13393-13399中示出了在微流体通道开口前面以倾斜构造组装血浆提取膜，以在通道与膜之间形成楔形结构，从而能够启动毛细管驱动的血浆提取。hauser等人在analytical chemistry 2019,91,7125-7130中示出了具有用于计量体积的提取血浆的夹止结构和用于收集血浆的多孔塞的类似装置。wo 2020/050770公开了计量通道和计量通道与多孔基质之间的桥接元件的t形构造。然而，t形构造由于其血细胞比容依赖性而被证明是不利的。因此，这些装置需要改进以符合装置内的毛细作用的变化，以控制或避免引入气泡，该气泡可能损害针对一系列不同血液血细胞比容值的重复可靠操作或准确度。另外，需要改进以符合简单且高效的大规模生产过程。例如，wo 2011/003689a2公开了与用于液体输送的斜坡相关的制造问题。不期望的气泡的形成是微流体中的普遍问题。choi等人建议一种利用亲水条来克服流体前部从通道进入到较高体积隔室时形成气泡的解决方案。us2009/0152187公开了一种利用血浆分离的具有朝向出口的变窄形状以加速过滤过程的过滤芯片。然而，没有公开计量功能或如何平衡微流体装置的入口区段中的毛细作用与血浆分离。
技术实现思路
1、本公开的目的是提供一种自主微本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种微流体装置，所述微流体装置被配置为借助于毛细管输送来采样、计量和收集计量体积的体液以用于分析，其中，所述装置包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述通道系统的毛细作用的逐步或逐渐增加是通过从所述入口端口到所述过滤膜依次降低所述通道的高度和/或依次增加所述通道的亲水性建立的。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第三通道的底板是由所述过滤膜的平坦上表面限定的。
4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一通道与所述第二通道的高度比为至少1.1:1，优选地至少2:1，并且其中，所述第二通道与所述第三通道的高度比为至少1.1:1，优选地至少2:1，优选地所述第一通道的高度为500μm-2000μm；所述第二通道的高度为100μm-600μm；并且所述第三通道的高度为25μm-200μm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述第二通道包括均邻近所述第一通道出口定位的毛细管截止阀和用于视觉填充检查的装置，诸如检查窗口。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述毛细管截止阀选自所述第二通道的具有
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述毛细管截止阀包括所述第二通道的高度的急剧增加。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述夹止装置包括夹止区域，所述夹止区域被布置成与位于通向所述计量通道的入口之前的一个或更多个通气口流体连通，其中，所述夹止区域包括高度降低元件，所述高度降低元件的高度低于所述提取室的所述最大高度。
9.根据权利要求8所述的装置，所述装置包括所述高度降低元件中的通孔。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述提取室包括具有逐渐增加的高度的部分、具有所述高度降低元件的部分、以及被布置成与所述计量通道流体连通的具有最大高度的部分。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述提取室的顶板是由所述过滤膜的平坦下表面限定的，并且所述提取室的底板从与所述过滤膜的接触朝向所述计量通道以锐角延伸。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述提取室大致呈楔形并且具有从与所述过滤膜的接触点朝向所述计量通道逐渐增加的高度，并且其中，所述提取室的所述最大高度超过所述计量通道的高度。
13.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述第一通道的体积与所述装置的死体积和所述计量体积即输出体积相关，优选地，所述第一通道的所述体积足以防止除了所述计量体积之外的体液体积的前弯液面到达所述出口区段的所述毛细管装置。
14.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述计量通道包括具有尺寸变化的出口部分，所述尺寸变化的出口部分被配置为，在分离出的计量体积的体液被输送至所述出口区段时，使所述分离出的计量体积的体液的流体前弯液面呈现出的形状基本符合所述毛细管装置的表面几何形状。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述尺寸变化包括所述计量通道的宽度和/或高度的减小。
16.根据权利要求15所述的装置，所述计量通道的所述出口部分的邻近所述毛细管装置的远端具有小于所述计量通道的宽度的恒定宽度。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述计量通道的所述出口部分包括具有宽度逐渐减小的第一部分以及具有恒定宽度的第二部分，所述恒定宽度小于所述计量通道的宽度。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的装置，其中，所述毛细管装置在与所述流体前弯液面的界面表面处的表面几何形状是弯曲的或基本平面的。
19.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述出口区段包括亲水性多孔桥接元件，所述亲水性多孔桥接元件的平均孔径小于所述计量通道的最小尺寸，并且其中，所述桥接元件被布置成与所述计量通道的所述出口部分和所述毛细管装置流体连通。
20.一种在微流体装置中借助于毛细管输送来采样、输送和收集计量体积的体液以用于分析的方法，所述方法包括以下步骤：
21.根据权利要求20所述的方法，利用根据权利要求1至19中任一项所述的装置对血液样本执行所述方法，以计量和收集血浆。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种微流体装置，所述微流体装置被配置为借助于毛细管输送来采样、计量和收集计量体积的体液以用于分析，其中，所述装置包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述通道系统的毛细作用的逐步或逐渐增加是通过从所述入口端口到所述过滤膜依次降低所述通道的高度和/或依次增加所述通道的亲水性建立的。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第三通道的底板是由所述过滤膜的平坦上表面限定的。
4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一通道与所述第二通道的高度比为至少1.1:1，优选地至少2:1，并且其中，所述第二通道与所述第三通道的高度比为至少1.1:1，优选地至少2:1，优选地所述第一通道的高度为500μm-2000μm；所述第二通道的高度为100μm-600μm；并且所述第三通道的高度为25μm-200μm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述第二通道包括均邻近所述第一通道出口定位的毛细管截止阀和用于视觉填充检查的装置，诸如检查窗口。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述毛细管截止阀选自所述第二通道的具有更改的亲水性的部分和/或所述第二通道的具有改变的尺寸的部分中的至少一者。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述毛细管截止阀包括所述第二通道的高度的急剧增加。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述夹止装置包括夹止区域，所述夹止区域被布置成与位于通向所述计量通道的入口之前的一个或更多个通气口流体连通，其中，所述夹止区域包括高度降低元件，所述高度降低元件的高度低于所述提取室的所述最大高度。
9.根据权利要求8所述的装置，所述装置包括所述高度降低元件中的通孔。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述提取室包括具有逐渐增加的高度的部分、具有所述高度降低元件的部分、以及被布置成与所述计量通道流体连通的具有最大高度的部分。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述提取室的顶板是由所述过滤膜的平坦下表面限定的，并且所述提取室的底板从与所...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。