CN105879936A - 全血过滤及定量移取微流控芯片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微流控芯片，尤其涉及一种全血过滤及定量移取微流控芯片；包括芯片主体、以及设置在芯片主体上的全血分离机构、防倒流微阀、液体定量机构、推进液机构、阻流微阀和出液机构；其中：全血分离机构包括依次设置的进液口、全血滤膜和收集单元，用于将血液过滤分离得到血浆、并在毛细作用下经防倒流微阀传送至液体定量机构；防倒流微阀用于阻止液体定量机构中的血浆逆流至全血分离机构；阻流微阀用于阻止血浆在无外界压力情况下流出；推进液机构用于将推进液在压力作用下将定量血浆经阻流微阀推送至出液机构；本发明的全血过滤及定量移取微流控芯片，有效分离血细胞和血浆并定量移取血浆、适合与其他类型芯片组合使用。

Description

全血过滤及定量移取微流控芯片

技术领域

本发明涉及一种微流控芯片，尤其涉及一种全血过滤及定量移取微流控芯片。

背景技术

目前临床单位进行全血分离的主要方法是通过采血管离心分离：其一为分离胶促凝采血管，使用3000rpm低速离心，使血红细胞和血清因为密度差别分层到分离胶的两侧；采血管中有促凝成分和分离胶，促凝成分可以促进凝血过程，使红细胞及凝血蛋白聚集起来，更易离心下来。其二为EDTA/枸橼酸钠/肝素抗凝采血管，也是临床常见采血管，其中分别添加了EDTA/枸橼酸钠/肝素钠抗凝成分，可以阻碍凝血过程，在3000rpm低速离心的条件下，血红细胞会和血浆分层。除此之外，中国专利公布号为CN204544220U的发明专利，还公开了一种旋转离心全血分离芯片及其制备方法，其通过离心力将血红细胞和血浆分离，并形成一个虹吸作用在离心结束后将上清分离。然而采用该专利技术对上样量及血红细胞所占比例有比较高的要求，上样量太少会导致无法实现虹吸，血红细胞所占比例太大会导致虹吸过程中血红细胞被吸入收集仓，使用效果不稳定；并且该方法需使用离心设备，成本较高。

微流控芯片又称芯片实验室(Lab-on-a-Chip)，是一种微型全分析系统(μ-TAS)，它是一种操控微小体积流体在微小通道或构件中流动的系统，涉及到物理、化学、生物等多个基础学科领域。微流控芯片以微流控技术为基础，包含微米至纳米级别的通道、腔、阀、泵等小尺度器件，利用其特性控制流体运动和物理化学变化。

中国专利公布号为CN103041879A的发明专利，即公开了一种基于微流控技术的微/纳升定量进样微流控芯片及其制备方法，该方法采用电渗作为驱动力定量进样；然而该专利设计需要使流道内充满液体，仅适用于电泳类微流控芯片，不适合与其他类型芯片组合使用。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期基于微流控技术创设一种兼具全血过滤及定量移取微流控芯片，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种有效分离血细胞和血浆并定量移取血浆、可以与其他类型芯片组合使用或进一步集成为检测芯片的全血分离及定量移取模块的全血过滤及定量移取微流控芯片。

本发明提供一种全血过滤及定量移取微流控芯片，包括芯片主体、以及设置在芯片主体上的全血分离机构、防倒流微阀、液体定量机构、推进液机构、阻流微阀和出液机构；其中：

所述全血分离机构包括依次设置的进液口、全血滤膜和收集单元，所述全血滤膜用于将自进液口进入的血液过滤分离得到血浆，所述收集单元用于收集分离得到的血浆、并将血浆在毛细作用下经防倒流微阀传送至液体定量机构；

所述防倒流微阀用于阻止液体定量机构中的血浆逆流至全血分离机构；

所述液体定量机构包括用于容置定量血浆的储液腔；

所述阻流微阀设置在液体定量机构的输出端、并用于阻止储液腔中的血浆在无外界压力情况下流出；

所述推进液机构包括用于容置推进液的推进液腔和推进单元，所述推进单元用于将推进液腔内的推进液在压力作用下推送至储液腔、并将储液腔内的定量血浆经阻流微阀推送至出液机构；

所述出液机构包括出液口，所述出液口用于排出定量分离后的血浆。

进一步的，所述芯片主体为PMMA材料、玻璃材料、PS材料芯片主体，其中PMMA材料又被称为聚甲基丙烯酸甲酯或亚克力材料，PS材料又被称为聚苯乙烯材料。

进一步的，所述收集单元包括收集腔、设置在收集腔内的多个支撑柱、以及支撑层，所述支撑层设置在支撑柱上，所述全血滤膜设置在所述支撑层上，所述进液口设置在所述全血滤膜的上方。应当说明的是，支撑层的作用在于将全血滤膜支撑在支撑柱的上方，一方面起到支撑作用，另一方面起到防止全血滤膜与支撑柱顶面相互贴附，增大全血滤膜的过滤面积，提高过滤效果的作用；支撑层的材料可以选择多种，例如聚酯膜、玻璃纤维等结构疏松的纤维材料，自全血滤膜过滤而下的血浆，可以穿过纤维材料中的空隙，进入收集腔中。

应当说明的是，全血滤膜并非可以将血细胞与血浆完全有效地分离，为了防止血细胞进入液体定量机构，所述收集腔的底部设置有排列为阶梯状的多个底台，所述支撑柱设置在所述底台上，支撑柱的顶面相互齐平，所述收集腔的出液口设置在靠近具有最高位置的底台的那一侧。阶梯状的底台，起到沉淀血细胞并限制血细胞朝向出液口方向位移的作用，相互间隔排布的支撑柱之间的间隙，又起到过滤并限制血细胞朝向出液口方向位移的作用。应当说明的是，底台的数量为3至5个，每个阶梯的高度约为150-250μm，底台数量较少对于血细胞的限制作用较为一般，而数量较多，则又受限制于芯片主体的厚度，反而降低了血细胞的过滤效果。

进一步的，所述防倒流微阀为舌片式微阀或附壁式微阀；其中：

所述舌片式微阀包括舌片，所述舌片在液体流动方向前侧与后侧的压力差为正值和负值的情况下分别为开启状态和闭合状态，换言之，当收集单元中收集得到血浆时，由于防倒流微阀靠近储液腔的一侧空置，前后两侧存在正值的压力差，血浆可以顺利通过舌片式微阀，当血浆流量达到一定值，或者推进液在推进单元的作用下进入储液腔时，防倒流微阀前后两侧的压力出现平衡或负值的压力差，舌片在压力差作用下发生形变或位移，将收集单元的出液口封闭；

所述附壁式微阀包括主通道、以及并联在主通道上的多个旁路通道，所述旁路通道两端均以与主通道内液体流动方向相同的朝向连接在主通道上；附壁式微阀利用阻力差来实现液体的单向流动。

进一步的，所述舌片式微阀包括阀体通道、舌片腔、以及舌片，所述舌片腔设置在所述阀体通道上，所述舌片的一端旋转或固定设置在所述舌片腔内。

具体的，所述舌片为硅胶舌片。

进一步的，所述储液腔为毛细管、或毛细槽道。应当说明的是，储液腔的储液量与毛细管或毛细槽道的内径和长度有关，在内径一定的情况下，可以在有限尺寸的芯片主体上采用S型的毛细管或毛细槽道，以增加储液量。

进一步的，所述阻流微阀包括流控腔，所述流控腔的进液口孔径大于所述液体定量机构输出端的孔径，所述流控腔的内径自进液口方向至出液口方向逐渐减小。阻流微阀利用液体表面浸润力作为阀门阻力，当定量血浆流到阻流微阀时，液体表面积突然增大，从而需要大量液体体积，这样就对液体向前的毛细流动产生了巨大阻力，从而起到阻流的作用；在施加压力将液体推入阻流微阀的流控腔后，其结构表面积迅速被饱和，使阻流微阀对后续液体流动不产生阻碍。

具体的，所述流控腔包括按液体流动方向依次设置的前腔体和后腔体，所述前腔体为立方体型，所述前腔体的底面高度低于所述液体定量机构输出端的底面高度，所述后腔体的内径按液体流动方向逐渐减小。

进一步的，所述推进液机构为拆卸式推进液机构或模块式推进液机构，其中，所述拆卸式推进液机构以可拆卸方式连接在所述芯片主体上，并在所述芯片主体上设置有接头；所述模块式推进液机构一体化设置在所述芯片主体上。

进一步的，所述推进液机构包括座体，所述座体上设置有活塞孔，活塞孔可以设置在座体的顶面，也可设置在座体的侧面，所述座体内部设置有推进液腔，所述推进单元为活塞块，所述活塞块在所述活塞孔内相对滑动，所述活塞孔的内壁上设置有用于限制所述活塞块单向位移的限位件。应当说明的是，这种结构的推进液机构，可以设置为拆卸式推进液机构，也可设置为模块式推进液机构。

应当说明的是，凡是能够实现活塞块在活塞孔内单向位移的限位件，均应落入本发明的保护范围，较为简单的，所述限位件为并排设置在活塞孔内壁上的多条斜齿，所述活塞块的外壁上设置有与斜齿相啮合的咬合齿，通过咬合齿对斜齿的咬合作用，防止活塞块反向位移；活塞块单向位移的作用在于使储液腔内的定量血浆排出，而不会将收集单元中的血浆吸出。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：1)本发明利用毛细作用和外源推进力共同作用，实现了全血分离及定量移取功能。该发明无需使用离心力，可以更好的配合即时检验(POCT，point-of-care testing)方法的使用，可以和POCT微流控试剂相结合使用或应用到POCT的微流控芯片设计中；2)本发明实现全血分离及定量移取功能在同一个芯片上完成，可使工作人员的操作更简便，得到的检测结果更稳定。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中芯片上片的结构示意图；

图3是本发明中芯片下片的结构示意图；

图4是图3中A部的局部放大图；

图5是本发明中舌片式微阀的结构示意图；

图6是图3中B部的局部放大图；

图7是本发明中S型毛细槽道储液腔的结构示意图；

图8是图3中C部的局部放大图；

图9是本发明中推进液机构的结构示意图；

图10是本发明中第一种出液机构的结构示意图；

图11是本发明中第二种出液机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例一

参见图1至图3，本发明一较佳实施例的一种全血过滤及定量移取微流控芯片，包括芯片主体1、以及设置在芯片主体上的全血分离机构2、防倒流微阀3、液体定量机构4、推进液机构5、阻流微阀6和出液机构7。

应当说明的是，全血分离机构2、防倒流微阀3、液体定量机构4、推进液机构5、阻流微阀6和出液机构7可以通过激光加工、模型注塑加工等多种方式在芯片主体内部成型，也可通过设置为分离式的芯片上片11和芯片下片12，在芯片上片11或芯片下片12上加工出特定形状、然后相互封装的在一起；由于前一种加工方式较为繁琐，本发明对此不再赘述，在后续实施例中，本发明以芯片主体分离设计为芯片上片11或芯片下片12而后相互封装的方式，做进一步说明。

全血分离机构2包括依次设置的进液口201、全血滤膜(图中未示出)和收集单元202，其中进液口201和全血滤膜可设置在芯片上片11上，收集单元设置在芯片下片12上；全血滤膜用于将自进液口201进入的血液过滤分离得到血浆，收集单元202用于收集分离得到的血浆、并将血浆在毛细作用下经防倒流微阀3传送至液体定量机构4；

防倒流微阀3用于阻止液体定量机构中的血浆逆流至全血分离机构2；

液体定量机构4包括用于容置定量血浆的储液腔；

阻流微阀6设置在液体定量机构5的输出端、并用于阻止储液腔中的血浆在无外界压力情况下流出；

推进液机构5包括用于容置推进液的推进液腔和推进单元，推进单元用于将推进液腔内的推进液在压力作用下推送至储液腔、并将储液腔内的定量血浆经阻流微阀推送至出液机构；

出液机构7包括出液口701，出液口701用于排出定量分离后的血浆。

收集单元202、防倒流微阀3、液体定量机构4、推进液机构5、阻流微阀6和出液机构7，可均设置在芯片下片上，而芯片上片封装在芯片下片上，封装形式可采用胶装、卡装、夹装等多种方式中的一种，也可相互配合使用；其中，胶装可采用双面胶、热固化胶、光固化胶等方式，卡装可采用在芯片上片和芯片下片上分别设置相互配合的卡件和卡槽以卡装固定，夹装可采用单独配置的夹具，将芯片上片和芯片下片夹装固定；另外，涉及防倒流微阀3、液体定量机构4、推进液机构5、阻流微阀6和出液机构7的区域，为了防止血浆流出，还可设置相应的密封结构，如密封垫、或是相互配合的密封突条和凹槽等，也可配合胶装，以达到密封的效果。

应当说明的是，附图1至3所示的各结构，仅用于解释说明全血分离机构2、防倒流微阀3、液体定量机构4、推进液机构5、阻流微阀6和出液机构7所起到的功能，凡是能够实现上述技术效果的微流控结构，均应落入本发明的保护范围，而并不局限于附图中所示的结构。

实施例二

参见图2至图4，本发明提供一种可实现实施例一中所述功能的全血分离机构2，芯片主体1包括芯片上片11和芯片下片12，进液口201设置于芯片上片，并且进液口201底部的尺寸大于顶部的尺寸，或者进液口201的底部设置有向内凹陷的卡槽203，收集单元202包括收集腔204、设置在收集腔204内的多个支撑柱205、以及支撑层(图中未示出)，支撑层设置在支撑柱205上，并通过芯片上片和芯片下片之间的相互封装实现固定，例如可将支撑层的四周边缘夹装在卡槽203中；全血滤膜设置在支撑层上，全血滤膜的四周边缘可夹装在卡槽203中位于支撑层和芯片上片11之间；进液口201设置在全血滤膜的上方。应当说明的是，支撑层的作用在于将全血滤膜支撑在支撑柱的上方，一方面起到支撑作用，另一方面起到防止全血滤膜与支撑柱顶面相互贴附，增大全血滤膜的过滤面积，提高过滤效果的作用；支撑层的材料可以选择多种，例如聚酯膜、玻璃纤维等结构疏松的纤维材料，自全血滤膜过滤而下的血浆，可以穿过纤维材料中的空隙，进入收集腔204中。

应当说明的是，全血滤膜并非可以将血细胞与血浆完全有效地分离，为了防止血细胞进入液体定量机构4，收集腔204的底部设置有排列为阶梯状的多个底台206，支撑柱205设置在底台206上，支撑柱205的顶面相互齐平，收集腔204的出液口207设置在靠近具有最高位置的底台的那一侧。阶梯状的底台206，起到沉淀血细胞并限制血细胞朝向出液口方向位移的作用，相互间隔排布的支撑柱之间的间隙，又起到过滤并限制血细胞朝向出液口方向位移的作用。应当说明的是，底台206的数量为3至5个，每个阶梯的高度约为150-250μm，底台数量较少对于血细胞的限制作用较为一般，而数量较多，则又受限制于芯片主体的厚度，使得底台的高度减小，反而降低了血细胞的过滤效果。

实施例三

参见图5和图6，本发明提供多种可实现实施例一中所述功能的防倒流微阀3，与实施例二相同的是，芯片主体1包括芯片上片11和芯片下片12，防倒流微阀3设置在芯片下片12上，芯片上片11起到密封的作用。防倒流微阀具有多种实现方式，如变截面微阀、舌片式微阀、附壁式微阀等，应当说明的是，凡是能够实现前述功能的防倒流微阀，均应落入本发明的保护范围。由于芯片主体为片状，综合考虑实用性和生产成本等问题，本发明中优选舌片式微阀和附壁式微阀以做进一步说明。

如图5所示，舌片式微阀包括舌片301，舌片301在液体流动方向前侧与后侧的压力差为正值和负值的情况下分别为开启状态和闭合状态；换言之，当收集单元202中收集得到血浆时，由于防倒流微阀3靠近储液腔的一侧空置，前后两侧存在正值的压力差，血浆可以顺利通过舌片式微阀，当血浆流量达到一定值，或者推进液在推进单元的作用下进入储液腔时，防倒流微阀前后两侧的压力出现平衡或负值的压力差，舌片301在压力差作用下发生形变或位移，将收集单元202的出液口封闭。

具体而言，舌片式微阀包括阀体通道302、舌片腔303、以及舌片301，舌片腔303设置在阀体通道302上，舌片301的一端旋转或固定设置在舌片腔内。旋转连接的情况下，舌片腔内设置有转轴304，舌片301的一端设置有转轴孔305，舌片301通过转轴孔305套装在转轴304上并相对转动；固定连接的情况下，舌片301的一端固定在舌片腔靠近收集单元的一侧，推进液机构输出端连接在靠近舌片301的另一端的位置，此时舌片301密封推进液机构的输出端，当推进液机构5将推进液推送至液体定量机构4时，舌片301在压力下发生形变，从而顶压密封在阀体通道上，实现液体的单向流动。应当说明的是，当舌片为旋转连接时，也可将推进液机构输出端连接在靠近舌片301的另一端的位置，同时将舌片设置为具有弹性而可发生形变，这样在双重作用下，控制单向流动的效果更好。对于舌片301的材料选择，可采用软硅胶材质的舌片。

如图6所示，附壁式微阀包括主通道311、以及并联在主通道上的多个旁路通道312，旁路通道312两端均以与主通道内液体流动方向相同的朝向连接在主通道上，换言之，旁路通道前侧液体流动方向与主通道内液体流动方向的夹角大于90度，而旁路通道后侧液体流动方向与主通道内液体流动方向的夹角小于90度；旁路通道312包括沿主通道内液体流动方向上依次设置的第一旁路通道313、第二旁路通道314和第三旁路通道315，第一旁路通道、第二旁路通道和第三旁路通道均为瓣膜状，且尺寸逐渐变小，第一旁路通道、第二旁路通道和第三旁路通道还存在相互叠加的情况，即第二旁路通道的进液端设置在第一旁路通道的进液端和出液端之间，第三旁路通道的进液端设置在第二旁路通道的进液端和出液端之间。旁路通道的数量与防倒流效果有关，旁路通道数量越多，防倒流效果越好。应当说明的是，主通道可设置为直线型，也可设置为S型，以增大反向的阻流效果。

该种附壁式微阀又被称之为瓣膜式微阀，当液体由图6中右侧向左侧流动时，主通道内有一部分液体进入旁路通道，并在旁路通道的出口与主通道汇合，这个汇合过程中存在一定的能量，将主通道内的液体压向管壁，由于流动方向相同，因而还使主通道内的液体流动更加稳定；当液体逆流时，即液体由图6中左侧向右侧流动时，主通道内有一部分液体进入旁路通道，这一部分液体在旁路通道出口处的流动方向与主通道内的液体流向相反，因此增加了局部阻力，从而阻止液体的逆流。

舌片式微阀与附壁式微阀均可有效地实现液体的防倒流功能，相对而言，舌片式微阀的防倒流效果更好，然而生产成本更高，而附壁式微阀相比而言，生产加工更为简单，生产成本较低。

实施例四

参见图3和图7，本发明提供一种可实现实施例一中所述功能的液体定量机构4，与前述实施例相同的是，芯片主体1包括芯片上片11和芯片下片12，液体定量机构4设置在芯片下片12上，芯片上片11起到密封的作用。液体定量机构4中的储液腔，可以设置为多种结构，或者简单的设置为毛细管、或毛细槽道。应当说明的是，储液腔的储液量与毛细管或毛细槽道的内径和长度有关，在内径一定的情况下，可以在有限尺寸的芯片主体上采用S型、圆形等多种形状的毛细管或毛细槽道，以改变储液腔的储液量。

实施例五

参见图8，本发明提供一种可实现实施例一中所述功能的阻流微阀6，与前述实施例相同的是，芯片主体1包括芯片上片11和芯片下片12，阻流微阀6设置在芯片下片12上，芯片上片11起到密封的作用。阻流微阀6包括流控腔601，流控腔601的进液口孔径大于液体定量机构4输出端的孔径，流控腔601的内径自进液口方向至出液口方向逐渐减小。阻流微阀6利用液体表面浸润力作为阀门阻力，当定量血浆流到阻流微阀6时，液体表面积突然增大，从而需要大量液体体积，这样就对液体向前的毛细流动产生了巨大阻力，从而起到阻流的作用；在施加压力将液体推入阻流微阀的流控腔601后，其结构表面积迅速被饱和，使阻流微阀对后续液体流动不产生阻碍。

具体而言，流控腔601包括按液体流动方向依次设置的前腔体602和后腔体603，前腔体602为立方体型，前腔体602的底面高度低于液体定量机构输出端的底面高度，后腔体603的内径按液体流动方向逐渐减小。

实施例六

参见图1和图9，本发明提供多种可实现实施例一中所述功能的推进液机构5，与前述实施例不同的是，芯片主体1虽然包括芯片上片11和芯片下片12，但就安装方式而言，推进液机构5可设置为拆卸式推进液机构或模块式推进液机构，其中，如图1所示，拆卸式推进液机构以可拆卸方式连接在芯片主体1上，并在芯片主体上设置有接头13；也可如图9所示，以模块式推进液机构的方式一体化设置在芯片主体上。

就结构而言，推进液机构可设置为多种，如现有的注射器、移液枪等，凡是能够实现将推进液腔内的推进液在压力作用下推送至储液腔的推进液机构，均应落入本发明的保护范围；就注射器和移液枪而言，均需在芯片主体上设置接头以连接，同时由于操作时需单独一只手推动或摁压手柄，这样就需要两只手同时操作方可完成芯片的使用，多有不便。对此，可将推进液机构5设置为与芯片厚度相匹配的扁平状主体，包括座体501，座体501上设置有活塞孔502，活塞孔502可以设置在座体501的顶面，也可设置在座体501的侧面，座体501内部设置有推进液腔503，推进单元为活塞块504，活塞块504在活塞孔502内相对滑动，活塞孔502的内壁上设置有用于限制活塞块单向位移的限位件。应当说明的是，这种结构的推进液机构，可以设置为拆卸式推进液机构，也可设置为模块式推进液机构。若为模块式推进液机构，可如图9所示，在芯片下片12上开槽为推进液腔503，在芯片上片上开孔为活塞孔502，然后将芯片上片11与芯片下片12相密封，再设置一与活塞孔502尺寸相配合的活塞块即可。另外，需说明的是，推进液腔503的出液端底部逐渐升高，直至与开设在芯片下片上的毛细槽道底部齐平，以满足推进液的出液。

应当说明的是，凡是能够实现活塞块504在活塞孔内单向位移的限位件，均应落入本发明的保护范围，较为简单的，限位件为并排设置在活塞孔内壁上的多条斜齿，活塞块的外壁上设置有与斜齿相啮合的咬合齿，通过咬合齿对斜齿的咬合作用，防止活塞块反向位移；活塞块504单向位移的作用在于使储液腔内的定量血浆排出，而不会将收集单元中的血浆吸出。

实施例七

参见图10和11，本发明提供多种可实现实施例一中所述功能的出液机构7，与前述实施例二至五相同的是，芯片主体1包括芯片上片11和芯片下片12，出液机构7设置在芯片下片12上，芯片上片11起到密封的作用。出液机构7包括出液口701，出液口701的内侧设置有连接结构702，连接结构为卡槽、内螺纹、或突起，以方便与其它芯片上的连接件相互匹配，实现位置固定。或者，出液机构还包括连接接头703，连接接头703的尺寸与EP管等收集容器、或其它芯片上的连接件相互匹配，以实现血浆的收集。

实施例八

本发明还提供一种全血过滤及定量移取微流控芯片的加工方法，包括以下步骤：

S1预处理：将一块PMMA板材切割成100mm*60mm，切割出两块备用；采用3M 3701-3702纯透明双面胶，将双面胶平整贴在其中一块PMMA板材上，将贴上双面胶的板材放入滚轴压制机上反复压制两次，除去双面胶和PMMA板材中的气泡。

S2芯片加工：使用CO2激光加工机对预处理过的PMMA板材进行加工。

将预处理过的PMMA板材双面胶面向上卡入激光加工模具槽中；将需要加工图形在激光加工软件中进行编辑，调整激光功率为8W进行加工；反复加工10次，待加工成型后取下；将另一片未经预处理的PMMA板材卡入激光加工模具槽中；将需要加工图形在激光加工软件中进行编辑，调整激光功率为8W进行加工；反复加工10次，待加工成型后取下；

S3芯片组装：将全血滤膜和玻璃纤维裁成适当大小，依次装入全血分离机构中；撕去双面胶上的覆膜，将加工好的芯片上下片对齐后，流道方向朝内粘合到仪器，放入滚轴压制机上反复压制两次，除去双面胶和PMMA板材中的气泡；检查已键合好芯片是否有堵塞或漏气，将推进液吸入推进结构，将推进结构出液端和已经组装好的芯片的对应位置用细管接好，然后用卡扣将推进结构固定好，使整个结构成为一个整体。

实施例九

本发明还提供采用不同材料和方法制备全血过滤及定量移取微流控芯片的对比结果，如下所示：

分别采用PMMA材料、玻璃材料、PS材料制作芯片，每种芯片制备5块，其中，PMMA材料使用激光加工的方式加工成所需结构，玻璃材料使用光刻的方式形成所需结构，PS材料使用注塑的方式形成所需结构。PMMA材料使用热胶加工进行键合，玻璃材料使用双面胶进行键合，PS材料使用热胶和压敏胶结合胶膜进行键合。键合完成后将三个不同的芯片接上注射器，三种芯片的设计定量移取容量为20ul，设计加样量为100ul。。

在键合完成前，使用氢化铝锂的乙醚溶液加入到PMMA材料通道中进行钝化处理。钝化处理完成后，将PMMA材料芯片进行键合。

使用芯片时，将全血标本分别加入到三块芯片的进液口中，待血清流到阻流微阀前时，三种芯片中的血浆都停止了沿管道方向的毛细流动。推动推进液机构的推进单元，将推进液推入液体定量机构的储液腔内，推动血清标本向前移动。此时，三块芯片中的血清标本都流入阻流微阀中，并从中通过，从出液口中流出。

待标本液体完全从芯片中流出，分别收集到EP管中，测量三种不同芯片收集到的液体体积。结果如表1所示，根据质量差值的平均值，可见三种芯片均具有较好的定量移取效果，换算为血浆体积，符合设计定量移取容量20ul。

表1 三种芯片定量移取效果对比结果

另外，本发明还制作一批PMMA微流控芯片，其设计定量移取容量为20ul，设计加样量为100ul。采用临床取得健康体检血进行试验。从不同标本中取100ul加入到加样孔中，结果如表2所示，根据质量差值的平均值，可见PMMA微流控芯片均具有较好的定量移取效果，长期使用稳定性较高，换算为血浆体积，符合设计定量移取容量20ul。

表2 PMMA微流控芯片长期使用的定量移取效果对比结果

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种全血过滤及定量移取微流控芯片，其特征在于：包括芯片主体、以及设置在芯片主体上的全血分离机构、防倒流微阀、液体定量机构、推进液机构、阻流微阀和出液机构；其中：

所述全血分离机构包括依次设置的进液口、全血滤膜和收集单元，所述全血滤膜用于将自进液口进入的血液过滤分离得到血浆，所述收集单元用于收集分离得到的血浆、并将血浆在毛细作用下经防倒流微阀传送至液体定量机构；

所述防倒流微阀用于阻止液体定量机构中的血浆逆流至全血分离机构；

所述液体定量机构包括用于容置定量血浆的储液腔；

所述阻流微阀设置在液体定量机构的输出端、并用于阻止储液腔中的血浆在无外界压力情况下流出；

所述推进液机构包括用于容置推进液的推进液腔和推进单元，所述推进单元用于将推进液腔内的推进液在压力作用下推送至储液腔、并将储液腔内的定量血浆经阻流微阀推送至出液机构；

所述出液机构包括出液口，所述出液口用于排出定量分离后的血浆。

2.根据权利要求1所述的全血过滤及定量移取微流控芯片，其特征在于：所述收集单元包括收集腔、设置在收集腔内的多个支撑柱、以及支撑层，所述支撑层设置在支撑柱上，所述全血滤膜设置在所述支撑层上，所述进液口设置在所述全血滤膜的上方。

3.根据权利要求2所述的全血过滤及定量移取微流控芯片，其特征在于：所述收集腔的底部设置有排列为阶梯状的多个底台，所述支撑柱设置在所述底台上，所述收集腔的出液口设置在靠近具有最高位置的底台的那一侧。

4.根据权利要求1所述的全血过滤及定量移取微流控芯片，其特征在于：所述防倒流微阀为舌片式微阀或附壁式微阀；所述舌片式微阀包括舌片，所述舌片在液体流动方向前侧与后侧的压力差为正值和负值的情况下分别为开启状态和闭合状态；所述附壁式微阀包括主通道、以及并联在主通道上的多个旁路通道，所述旁路通道两端均以与主通道内液体流动方向相同的朝向连接在主通道上。

5.根据权利要求4所述的全血过滤及定量移取微流控芯片，其特征在于：所述舌片式微阀包括阀体通道、舌片腔、以及舌片，所述舌片腔设置在所述阀体通道上，所述舌片的一端旋转或固定设置在所述舌片腔内。

6.根据权利要求1所述的全血过滤及定量移取微流控芯片，其特征在于：所述储液腔为毛细管、或毛细槽道。

7.根据权利要求1所述的全血过滤及定量移取微流控芯片，其特征在于：所述阻流微阀包括流控腔，所述流控腔的进液口孔径大于所述液体定量机构输出端的孔径，所述流控腔的内径自进液口方向至出液口方向逐渐减小。

8.根据权利要求7所述的全血过滤及定量移取微流控芯片，其特征在于：所述流控腔包括按液体流动方向依次设置的前腔体和后腔体，所述前腔体为立方体型，所述前腔体的底面高度低于所述液体定量机构输出端的底面高度，所述后腔体的内径按液体流动方向逐渐减小。

9.根据权利要求1所述的全血过滤及定量移取微流控芯片，其特征在于：所述推进液机构为拆卸式推进液机构或模块式推进液机构，其中，所述拆卸式推进液机构以可拆卸方式连接在所述芯片主体上，并在所述芯片主体上设置有接头；所述模块式推进液机构一体化设置在所述芯片主体上。

10.根据权利要求1所述的全血过滤及定量移取微流控芯片，其特征在于：所述推进液机构包括座体，所述座体上设置有活塞孔，所述座体内部设置有推进液腔，所述推进单元为活塞块，所述活塞块在所述活塞孔内相对滑动，所述活塞孔的内壁上设置有用于限制所述活塞块单向位移的限位件。