CN110585925A - 定量滤血芯片 - Google Patents

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CN110585925A CN201910779961.XA CN201910779961A CN110585925A CN 110585925 A CN110585925 A CN 110585925A CN 201910779961 A CN201910779961 A CN 201910779961A CN 110585925 A CN110585925 A CN 110585925A
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郭灵霞
许二宁
吴筱杰
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Abstract

本发明涉及一种定量滤血芯片。具体涉及一种包括芯片主体的芯片，所述芯片主体包括：滤血机构、储液机构、以及指示机构；所述储液机构包括：储液池和设于所述储液池底部的储液出口；其中，所述储液池的容积为V储且其顶部具有顶部开口，所述储液出口面积S足够小从而使得储液池内的液体在无外力作用下不会流出；以及所述指示机构的至少一部分是透明的并用于指示储液机构的储液池内经过滤的血液是否已充满所述储液池。本发明的芯片结构简单，易于加工并适于大批量的生产，而且使用简便省时省力且适于与其他芯片组合使用。

Description

定量滤血芯片
技术领域
本发明属于检测领域，具体涉及一种定量滤血芯片。
背景技术
微流控芯片技术由于其低消耗、高通量、集成度高等特点，受到了越来越多的关注。通过不同的设计，微流控芯片可以实现多种多样的功能，如流体操控、样品处理、生化反应等，这些功能使得微流控芯片具有非常广泛的应用前景，特别是它在生物学和医学领域的应用具有重要意义。
目前，临床上进行全血分离的主要方法是通过血浆分离，血浆分离有离心法和膜式分离两种。根据血浆中病因物质的精细分离程度又可分为选择性和非选择性。(1)离心式血浆分离法：60年代后开始应用密闭式血浆分离装置，用血浆分离机将血液引入钟状离心杯内，利用离心作用将比重轻的血浆留在杯的上方，比重重的细胞成分停留在杯的下方，从而使血浆分离出来。这种方法不仅分离血浆，也可以根据血液中各种成分比重差异调整不同的离心速度，分离出不同的血液成分。(2)膜式血浆分离：1978年膜式血浆分离器开始应用于临床，现代膜式血浆分离器是由通透性高，生物相容性好的高分子材料膜制成。血液通过中空纤维滤器，利用不同膜孔径的滤过器可将不同分子量的物质分离出。因此，通过膜式分离既可进行非选择性血浆分离，又可选择性血浆分离。然而，采用该膜式分离法很难做到定量分离，测定结果不稳定，此外使用该技术需使用离心设备，成本较高。
综上所述，本领域迫切需要开发一种新的可定量分离血浆，且无需配合离心设备使用的滤血芯片。
发明内容
本发明的目的就是提供一种新的可定量分离血浆，且无需配合离心设备使用的滤血芯片。
在本发明的第一方面，提供了一种定量滤血芯片，所述芯片包括芯片主体(1)；
其中，
所述芯片主体包括：滤血机构(2)、与所述滤血机构流体连通的储液机构(3)、以及与所述储液机构流体连通的指示机构(5)；
所述滤血机构用于过滤全血；
所述储液机构包括：储液池(32)和位于所述储液池(32)底面的储液出口 (31)；其中，所述储液池的容积为V储且所述储液池的顶部具有顶部开口，并且所述储液出口的出口面积S足够小从而使得储液池内的液体在无外力作用下不会流出；以及
所述指示机构的至少一部分是透明的并且所述指示结构用于指示储液机构的储液池内经过滤的血液是否已充满所述储液池。
在另一优选例中，所述经过滤的血液为血浆。
在另一优选例中，所述芯片主体还包括用于连接滤血机构和储液机构的第一微通道(6)。
在另一优选例中，所述储液出口(31)的出口面积S≤3.2mm2；较佳地，0.8mm2≤S≤3.2mm2。
在另一优选例中，所述储液出口为圆形出口(即储液出口的横截面为圆形)。
在另一优选例中，所述储液出口的出口直径D≤2mm；较佳地，1mm≤D≤2 mm。
在另一优选例中，所述储液池的容积V储为28μL～42μL。
在另一优选例中，8mm≤V储/S≤53mm。
在另一优选例中，所述储液池的高度H储为1～10mm；较佳地，H储＝1～8mm；更佳地，H储＝2～6mm；最佳地，H储＝4±1mm。
在另一优选例中，所述储液池的底面为圆形。
在另一优选例中，所述储液池的为柱状(较佳地，圆柱状)或倒台状(即上底面大于下底面(即储液池底面)的台状结构，较佳地，倒圆台状)储液池。
在另一优选例中，D储＞D；较佳地，D储≥1.5D；更佳地，1.5D≤D储≤2.5D。
在另一优选例中，当储液池容积V储＝28μL～34μL时，储液池底面的直径与储液池的高度的比值D储/H储＝0.1～0.8；较佳地，D储/H储＝0.6～0.8；更佳地，D储/H储＝0.75 ±0.05；最佳地，D储/H储＝0.75±0.02。
在另一优选例中，当储液池容积V储＝36μL～42μL(较佳地，38～42μL)时，储液池底面的直径与储液池的高度的比值D储/H储＝0.8～1.0；较佳地，D储/H储＝0.9±0.05；更佳地，D储/H储＝0.9±0.03。
在另一优选例中，当经过滤的血液的释放体积V释放＝17～19μL(较佳地， 17.5～18.5μL)时，储液池底面的直径与储液池的高度的比值D储/H储＝0.1～0.8；较佳地，D储/H储＝0.6～0.8；更佳地，D储/H储＝0.75±0.05；最佳地，D储/H储＝0.75±0.02。
在另一优选例中，当经过滤的血液的释放体积V释放＝20～22μL(较佳地，20～21 μL)时，储液池底面的直径与储液池的高度的比值D储/H储＝0.8～1.0；较佳地，D储/H 储＝0.9±0.05；更佳地，D储/H储＝0.9±0.03。
在另一优选例中，当最少加样体积V样品＝17～19μL(较佳地，17.5～18.5μL) 时，储液池底面的直径与储液池的高度的比值D储/H储＝0.1～0.8；较佳地，D储/H储＝0.6～0.8；更佳地，D储/H储＝0.75±0.05；最佳地，D储/H储＝0.75±0.02。
在另一优选例中，当最少加样体积V样品＝20～22μL(较佳地，20～21μL)时，储液池底面的直径与储液池的高度的比值D储/H储＝0.8～1.0；较佳地，D储/H储＝0.9± 0.05；更佳地，D储/H储＝0.9±0.03。
在另一优选例中，所述储液池的底面的直径D储大于2～10mm；较佳地，D储＝3～10mm；更佳地，D储＝3～5mm；最佳地，D储＝3.4～5mm。
在另一优选例中，当H储＝4±2mm(较佳地，H储＝4±1mm；更佳地4±0.5mm) 时，所述储液池的底面的直径D储为2～8mm；较佳地，D储＝2～4mm；更佳地，D储＝2.8～3.8mm；最佳地，D储＝3.0±0.1mm或3.6±0.1mm。
在另一优选例中，当储液池容积V储＝28μL～34μL时，所述储液池的底面的直径D储＝3±0.2mm；较佳地，D储＝3±0.1mm。
在另一优选例中，当储液池容积V储＝36μL～42μL(较佳地，38～42μL)时，所述储液池的底面的直径D储＝3.6±0.2mm；较佳地，D储＝3.6±0.1mm。
在另一优选例中，当经过滤的血液的释放体积V释放＝17～19μL(较佳地， 17.5～18.5μL)时，所述储液池的底面的直径D储＝3±0.2mm；较佳地，D储＝3±0.1 mm。
在另一优选例中，当经过滤的血液的释放体积V释放＝20～22μL(较佳地，20～21 μL)时，所述储液池的底面的直径D储＝3.6±0.2mm；较佳地，D储＝3.6±0.1mm。
在另一优选例中，当最少加样体积V样品＝50±5μL(较佳地，50±3μL；更佳地，50±1μL)时，所述储液池的底面的直径D储＝3±0.2mm；较佳地，D储＝3±0.1mm。
在另一优选例中，当最少加样体积V样品＝60±5μL(较佳地，60±3μL；更佳地，60±1μL)时，所述储液池的底面的直径D储＝3.6±0.2mm；较佳地，D储＝3.6± 0.1mm。
在另一优选例中，所述储液池的内壁垂直于所述底面。
在另一优选例中，所述储液池的底面面积S储≥S。
在另一优选例中，所述储液池的顶部开口的面积≥所述储液池的平均截面积。
在另一优选例中，所述储液池的顶部开口的面积≥所述储液池的最大横截面积。
在另一优选例中，所述储液池的底面为经亲水改性处理的底面。
在另一优选例中，所述储液出口为经亲水改性处理的储液出口。
在另一优选例中，所述滤血机构包括：
血液入口(21)，所述血液入口用于加入待过滤的血液；
滤血膜腔(22)，所述滤血膜腔用于容纳滤血膜；
收集腔室(27)，所述收集腔室用于收集经过滤的血液，且所述收集腔室还包括用于支撑滤血膜(23)的支撑结构(24)；以及
滤血出口(26)，所述滤血出口与所述储液机构流体连通(较佳地，收集腔室内的经过滤的血液经由滤血出口和第一微通道流入储液池)。
在另一优选例中，所述收集腔室的高度为1mm～2mm。
在另一优选例中，所述支撑结构(24)具有一支撑面，所述支撑面用于支撑滤血膜(23)。
在另一优选例中，所述支撑结构(24)为分布在所述收集腔室的支撑柱。
在另一优选例中，所述支撑结构(24)为具有多个穿孔(25)的支撑板。
在另一优选例中，所述收集腔室的底面为亲水性底面。
在另一优选例中，收集腔室的亲水性底面为通过向所述收集腔室的底面直接或间接地粘贴一层或多层亲水膜形成的亲水性底面，或者对所述收集腔室的底面进行亲水改性形成的亲水性底面，或者以亲水性材料制备得到的亲水性底面。
在另一优选例中，所述血液入口设于所述滤血膜腔的顶部；较佳地，设于是滤血膜腔的中心位置。
在另一优选例中，所述滤血出口设于所述收集腔室的底部；较佳地，所述设于收集腔室的底部中心位置。
在另一优选例中，所述滤血膜腔与滤血膜相匹配。
在另一优选例中，所述收集腔室与滤血膜的形状相匹配。
在另一优选例中，所述滤血机构还包括预置于其中的滤血膜(23)。
在另一优选例中，在所述滤血机构中，由上至下依次为：血液入口(21)、滤血膜腔(22)、任选的滤血膜(23)、收集腔室(27)和滤血出口(26)。
在另一优选例中，所述指示机构包括指示槽(52)和第二微通道(51)，且所述指示槽和/或第二微通道的至少一部分是透明的(当储液池内经过滤的血液已满后，经过滤的血液会进入第二微通道，从而使实验人员能够通过第二微通道周围的透明侧观察到充满血液的微通道)。
在另一优选例中，所述指示机构(较佳地，指示槽和第二微通道)的总容积为储液池容积的0.1～1倍。
在另一优选例中，所述指示机构仅与储液池流体连通。
在另一优选例中，所述指示机构(较佳地，所述第二微通道)与所述储液池的顶部连接。
在另一优选例中，所述芯片主体的材料为生物兼容性高分子材料。
在另一优选例中，所述芯片主体的材料选自下组：聚合物聚二甲基硅氧烷(PDMS)、热塑性材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)，或其组合。
在另一优选例中，所述第一微通道的内径(或等价内径)为1mm～2mm。
在另一优选例中，所述第一微通道的截面为矩形。
在另一优选例中，所述第二微通道的内径(或等价内径)为1mm～2mm。
在另一优选例中，所述第二微通道的截面为矩形。
在另一优选例中，所述的第一微通道和/或第二微通道的外观形状选自下组：直通道、弯曲通道、弧形通道，或其组合。
在另一优选例中，所述芯片还包括：加压机构(4)；所述加压机构用于向所述储液池施加外力，从而使储液池内经过滤的血液经由储液出口流出芯片主体。
在另一优选例中，所述加压机构包括：注射泵、注射器。
在另一优选例中，所述加压机构的具有连接头，且所述连接头设有一截面积大于储液池开口的加压出口，从而使压力能够均匀地施加于储液池内经过滤的血液。
在另一优选例中，所述加压机构还能够提供负压(用于加快过滤速度和/或控制过滤时间)。
在另一优选例中，所述芯片主体还包括第一限位结构(71)，所述第一限位结构用于限定加压机构的位置。
在另一优选例中，所述芯片主体还包括第二限位结构(72)。
在另一优选例中，所述限位机构为凹槽，且所述凹槽与所述连接头匹配。
本发明的第二方面提供了一种如第一方面所述的定量滤血芯片的用途，用于过滤全血，并定量地获得血浆。
本发明的第三方面提供了一种试剂盒，所述试剂盒包括如第一方面所述的定量滤血芯片。
在另一优选例中，所述试剂盒还包括血液注入机构。
在另一优选例中，所述的试剂盒还包括标签或说明书，所述的标签或说明书注明所述的试剂盒用于全血过滤和血浆定量。
在另一优选例中，所述试剂盒还包括用于血浆样品检测的试剂条。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例) 中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
图1显示了本发明的滤血芯片的整体结构示意图；
图2显示了本发明的滤血芯片中的滤血机构示意图；
图3显示了本发明滤血芯片的侧面示意图；
图4为本发明一个具体实施例中的芯片主体剖视示意图。
图5A和5B为如图4所示的具体实施例中的芯片主体的俯视示意图，其中，5A为顶盖层和滤血膜上盖层的俯视示意图(A-A面)和5B为不包括顶盖层和滤血膜盖层的主体芯片的俯视示意图(B-B面)。
图6显示了不同过滤时间的溶血现象。
图7显示了具有倒圆台状储液池结构的示意图。
图8显示了本发明的滤血芯片与其他芯片结合的示意图。
图中各标识如下，
1为芯片主体、2为滤血机构(滤血口)、3为储液机构、4为加压机构、5为指示机构、6为第一微通道；
11为顶盖层、12为滤血膜上盖层、131为收集腔室层、132为作为组成收集腔室底面的亲水膜、14为滤血口底板及指示层、15为夹层、16为滤血出口层、17为主体底板层；21为血液入口、22为滤血膜腔、23为滤血膜、24为支撑结构、25为支撑板上的穿孔、26为滤血出口、27为主体腔室；
31为储液出口、32为储液池；51为第二微通道、52为指示槽；
71为第一限位机构、72为第二限位机构；
8为侧流层析测试片、81为所述测试片的样品垫、82为NC膜、83为吸收垫、 84为试剂条的加样口。
术语
如本文所用，术语“包含”、“包括”、“含有”可互换使用，不仅包括封闭式定义，还包括半封闭、和开放式的定义。换言之，所述术语包括了“由……构成”、“基本上由……构成”。
除非特别说明，在本文中，术语“直径”也可指等价直径。所述“等价直径”是指当某一形状为非圆形时，与该形状等面积的圆的直径。
如本文所用，S是指储液出口的出口面积，其代表储液出口的横截面积或储液出口大小，D是指储液出口的出口的直径(或等价直径)；
V储是指储液池的容积，H储是指储液池的高度，D储是指储液池的底面直径 (或等价直径)，S储是指所述储液池的底面积；
V释放是指本发明的定量滤血芯片的经过滤的血液的释放体积，即通过本发明的定量滤血芯片能获取的经过滤血的体积；
V样品是指本发明的定量滤血芯片的最少加样体积，即能够充满特定实施例的滤血芯片的储液池的加样体积。
具体实施方式
发明人经过广泛而深入的研究。首次设计了一种结构简单、易于加工的定量滤血芯片。且使用本发明的滤血芯片进行滤血所得到的经过滤血液的体积稳定且对检测结果影响小检测结果准确。此外，发明人还意外地发现通过控制储液池的底面面积与其高度的比例关系进一步降低获得液体如经过滤血液体积的变异系数(CV)。基于此，发明人完成了本发明。
定量滤血芯片
为了解决现有技术中，难以通过膜式分离的方式定量分离血浆的问题，本发明提供了一种包括具有滤血机构和储液池的芯片主体的定量滤血芯片。
在一个实施例中，提供了一种定量滤血芯片，其包括芯片主体，且所述芯片主体设置有滤血口(即滤血机构)、储液池、和指示机构，且所述滤血口和储液池是流体连通的，以及所述储液池和指示机构是流体连通的。
在一个优选例中，所述储液池和所述滤血口通过微通道(即第一微通道)连接。
在本申请中，所述的储液池底部设有开口(即储液出口)，且所述开口的直径或截面积足够小使得储液池的血浆在无外力作用是不会自主流出；较佳地，所述开口直径小于等于2mm(较佳地，1～2mm)。较佳地，所述储液池底部的表面为亲水性表面。
在本申请中，通过储液池的(容积)大小可以固定血浆获取量，从而实现定量滤血的目的，也就是说即储液池的容积决定了定量取出的血浆的量；因此，本申请对储液池的尺寸(如容积等)没有特别限定，储液池的尺寸可根据实际应用的需要进行调整。较佳地，储液池为近似柱状或圆台状(如图7所示)储液池，更较佳地，为圆柱状储液池。优选地，所述储液池的底面的直径D储大于2～10mm；较佳地，D储＝3～10mm；更佳地，D储＝3～5mm；最佳地，D储＝3.4～5mm。
在一个优选的实施方式中，在一定储液池容积(或平均释放体积或样品体积) 下，本申请优选较低的储液池底面积(例如，在保持较低的储液池底面积的条件下，提高储液池的高度从而达到目标储液池体积)。
在一个具体实施方案中，当储液池容积V储＝28μL～34μL时和/或当经过滤的血液的释放体积V释放＝17～19μL(较佳地，17.5～18.5μL)时和/或当最少加样体积V样品＝50±5μL(较佳地，50±3μL；更佳地，50±1μL)时，D储/H储(即储液池底面的直径与储液池的高度的比值)＝0.1～0.8；较佳地，D储/H储＝0.6～0.8；更佳地，D储/H 储＝0.75±0.05；最佳地，D储/H储＝0.75±0.02。
在另一个具体实施方案中，当储液池容积V储＝36μL～42μL(较佳地，38～42μL) 时和/或当经过滤的血液的释放体积V释放＝20～22μL(较佳地，20～21μL)时和/或所述储液池的底面的直径D储＝3±0.2mm；较佳地，D储＝3±0.1mm。
在一个具体实施方案中，当储液池容积V储＝36μL～42μL(较佳地，38～42μL) 时和/或当经过滤的血液的释放体积V释放＝20～22μL(较佳地，20～21μL)时和/或当最少加样体积V样品＝60±5μL(较佳地，60±3μL；更佳地，60±1μL)时，D储/H储＝0.8～1.0；较佳地，D储/H储＝0.9±0.05；更佳地，D储/H储＝0.9±0.03。
在另一个具体实施方案中，当储液池容积V储＝36μL～42μL(较佳地，38～42μL) 时和/或当经过滤的血液的释放体积V释放＝20～22μL(较佳地，20～21μL)时和/或当最少加样体积V样品＝60±5μL(较佳地，60±3μL；更佳地，60±1μL)时，所述储液池的底面的直径D储＝3.6±0.2mm；较佳地，D储＝3.6±0.1mm。
在一个具体实施例中，所述的储液池底部连接有一段微通道(即第一微通道)，用于使滤血口中的血浆流通至储液池中。较佳地，实施储液池底面为亲水性底面，用于帮助血浆排出储液池(或帮助血浆进入储存容器如离心管或后续的芯片中)，以减少血浆挂壁带来的定量误差。
在本申请中，亲水性表面(如底面等)可以使用亲水材料(例如，PET、PC、 ABS等)制成，或者对表面进行亲水改性处理获得。所述“亲水改性处理”可通过本领域已公开的各种方法进行，例如在各结构间添加亲水膜(例如，在具有收集腔室结构的层和具有滤血出口结构的层间添加亲水膜)、对所需处理的表面进行亲水改性(例如，Plasma处理、NaOH浸泡、接枝改性、纳米涂层改性，或其组合)等。
在本申请中，参见图2，所述滤血机构(滤血口)一般包括：入口(血液入口)、任选的滤血膜、收集腔室和出口(滤血出口)；所述滤血口用于分离血细胞和血浆。在一具体实施例中，所述的收集腔室包括：主体腔室27和设于主体腔室的用于支撑滤血膜的支撑结构24(如设于主体腔室上部的支撑板，且所述支撑板上设有一个或多个穿孔25)，以及所述支撑结构具有支撑面，所述的滤血膜设置在支撑面上。较佳地，所述的进口在滤血膜的上方。较佳地，所述收集腔室底面为亲水性底面，用于帮助经过滤的血液进入后续结构如储液池中。在本申请中，滤血膜没有特别要求，可采用市售滤血膜，例如，Pall，Vivid Plasma Separatien。
在本申请中，所述储液池顶端连接有一个指示机构，其用于储存从储液池中溢出的血浆，并指示储液池已储满血浆。在一具体实施例中，所述的储液池顶端(顶部)通过微通道(即第二微通道)连接有一个指示槽，在储液池中的血浆储存量到达指定量后，血浆会通过所述微通道流向指示槽。本申请中对指示槽的形状没有特别限定，只要具有足以容纳溢出储液池的过多的经过滤血液且使实验人员能够观察到指示槽内血液即可。较佳地，所述指示机构的总容积(如指示槽和第二微通道的总容积)为储液池容积的0.1～1倍，从而使得指示机构不仅能够用于指示滤血槽已满，还能够容纳溢出储液池的过多的经过滤的血液；从而避免在排出经过滤的血液时，指示机构内血液，反流入储液池中。
在本申请中，所述的芯片主体一般由生物兼容高分子材料制成，较佳地，所述生物兼容高分子材料选自：聚合物聚二甲基硅氧烷PDMS、热塑性材料聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚碳酸酯PC、聚苯乙烯PS，或其组合。
在一个实施例中，本申请的芯片主体包括多层具有相应结构的生物兼容高分子材料，且各层之间可使用双面胶粘贴或其他本领域中常规技术(例如，用于其他微流控芯片固定方式)进行固定，从而组装得到芯片主体。
在一个具体实施例中，如图4、5A和5B所示，所述的芯片主体由任选的顶盖层11、滤血膜上盖层12、支撑层、滤血口底板及指示层14、夹层15、滤血出口层16 和主体底板层17组成；其中，各层分别加工出特定的结构单元或整体，且各层经组装后形成所述主体芯片的滤血机构2、储液机构3和指示机构5等。
另一具体的实施例中，芯片主体包括下述各层；
(a)顶盖层11设有第一限位结构71的部分结构、第二限位结构72和指示槽52 的部分结构；
(b)滤血膜上盖层12设有血液入口21、滤血膜腔22、第一限位结构71的部分结构和指示槽52的部分结构；
(c)支撑层设有收集腔室、第一限位结构71的部分结构和指示槽52的部分结构，且所述支撑层由收集腔室层131和作为收集腔室底面的亲水膜132组成；
其中，所述收集腔室层包括主体腔室27和设于主体腔室的支撑结构24，所述支撑结构为用于支撑滤血膜的23的支撑板，且所述支撑板上设有多个穿孔25，较佳地，所述支撑板与作为收集腔室132底面亲水膜之间留有用于使经过滤血液流入滤血出口的孔隙；所述亲水膜上具有对应于滤血出口26的开口；
(d)滤血口底板和指示层14设有滤血出口26的部分结构、第二微通道51、指示槽52的部分结构和储液池3的部分结构；
(e)夹层15设由滤血出口26的部分结构和储液池32的部分结构；
(f)滤血出口层16设有滤血出口26的部分结构、第一微通道6和储液池32的部分结构；和
(g)主体底板层17由亲水材料(如亲水膜)制成，从而形成储液池的亲水性底面，且所述主体底板层上设有作为储液出口31的开口(例如，开口直径≤2mm，如，直径为1.6mm)。
虽然在上述具体实施例中，采用了在各层中加工出相应结构并组装形成本发明的滤血芯片的芯片主体，但应当理解，只要通过任何方法(例如注塑、3D打印，并根据各结构的需要选择材料和/或对表面进行处理)加工出如本申请所描述的滤血机构、储液机构、指示机构等，即能实现本申请的目的。
在另一实施例中，所述定量滤血芯片还包括加压机构，其用于向储液池内经过滤的血液时间外力，从而排出储液池中的定量分离的血浆，较佳地，所述加压机构为注射器。在另一优选例中，所述的加压机构(如注射器)用于将储液池中的血浆推出，加压机构的加压出口的直径大于储液池的直径。在另一优选例中，所述的加压机构(如注射器)具有一设有加压出口的连接头。在本申请中，注射器可选择热塑性材料聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，或聚碳酸酯PC，或聚苯乙烯PS或者金属材料。较佳地，所述注射器包括注射筒、柱塞杆、连接柱和螺帽。
本发明的芯片除了能够独立使用进行滤血之外，还能与别的芯片或其他功能模块组合使用。例如，如图8所示，本发明的定量滤血芯片的储液池的出口能够直接与侧流层析试剂片(8)的加样垫直接或间接地(如通过加样口(84)，例如容纳试剂条的外壳上的加样口)相连，经定量过滤后的全血(如血浆)通过样品垫(81) 和吸收垫(83)的毛细作用，被运输到NC膜上(82)的待测区域，进行检测。或者，本发明的芯片也可以与微流控芯片结合，通过注射泵控制液体流入到待测区域，从而对血浆进行后续检测。
滤血芯片的制备方法
本发明的滤血芯片可通过本领域中已知的各种加工方法进行制备，例如已知的各种用于制备微流控芯片的方法(例如，机械切割组装、3D打印、注塑成型、光刻组装、软刻蚀以及微接触印刷等)得到本发明的芯片。
滤血芯片的使用方法
本发明还提供了一种定量滤血的方法，所述方法包括步骤：
(1)提供如第一方面所述的定量滤血芯片；
(2)向所述芯片的滤血口的血液入口中注入待过滤血液，进行过滤；和
(3)向所述储液池内经过滤的血液施加外力，从而得到经过滤的血液(较佳地，定量地得到经过滤的血液)。
较佳地，注入100μL～300μL的血液(全血)。
较佳地，滤血用时为2.5～3.5min。
较佳地，步骤(2)中，通过注射器、移液枪、滴管等向所述血液入口加入血液(全血)。
本发明的主要优点包括：
(a)结构简单、加工难度低。
(b)能够定量分离血液。
(c)本发明的芯片对后续检测的影响小，检测误差小。
(d)使用简单，无须配合例如离心机等设备使用。
(e)直接向芯片中加入血液(约100μL～300μL)过滤通常仅需3-5min(由滤血量决定)。
(f)可与其他检测芯片或试剂条等配套使用，方便快捷。
下面将结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例和附图仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。
实施例1.1
(1)设定滤血膜的直径为2cm，储液池直径为3mm-3.6mm，储液池高度4 mm，机械切割出每层芯片后，用双面胶粘贴固定，在支撑层与滤血膜底板之间添加亲水膜。结构如图4、5A和5B所示。
(2)用移液枪定量量取液体后，注入滤血口，对储液池的释放体积进行测定。结果如表1所示。
表1：储液池释放体积测定
储液池直径d(mm) 加样体积/平均释放体积(μL) 变异系数CV
3.6 60/20.7 5.41％
3.2 50/18.0 9.61％
3.0 50/18.2 6.36％
说明：储液池直径为3.6mm时，加样体积为50μL时，滤出液体不能将储液池填满。
在测试过程中，储液池以及底板出口处的残留量不固定以及不同尺寸的结构残留量不同造成释放体积的CV不同。实验结果表示储液池直径为3.6mm时，释放体积CV(变异系数)较小。
实施例1.2
(1)设定滤血膜的直径为2cm，储液池直径为3.6mm，机械切割出每层芯片后，用双面胶粘贴固定，在支撑层与滤血膜底板之间添加亲水膜。
(2)在进口处注入200μL的全血，并用注射泵将全血定时定量流经滤血膜。时间控制为2min-10min不等(即注入速度不同)。结果如图5所示。
结果表明，全血注入量为200μL时，滤血时间控制在3min，效果最佳，时间过长会出现溶血现象，如图6所示。
实施例2
步骤同实施例1.2，将全血替换成不同浓度的BNP校准品(400pg/mL&1600 pg/mL)，通过滤膜后结果进行侧流层析荧光免疫测试，同时与未经过滤的标准品进行对比。结果如表2所示。
表2
表中，TA和CA分别是测流层析测试片的T线和C线的荧光信号值， TAP＝TA/(TA+CA)*5000，TAP值与校准品浓度相关。
从数据结果可以看出本发明的定量滤血装置对蛋白的吸附有限，总体对检测结果影响较小。
结论
通过实施例可以看出，由本发明设计的定量滤血装置，能够定时定量的完成滤血，并且对蛋白的吸附造成偏差在可控范围内。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种定量滤血芯片，其特征在于，所述芯片包括芯片主体(1)；
其中，
所述芯片主体包括：滤血机构(2)、与所述滤血机构流体连通的储液机构(3)、以及与所述储液机构流体连通的指示机构(5)；
所述滤血机构用于过滤全血；
所述储液机构包括：储液池(32)和位于所述储液池(32)底面的储液出口(31)；其中，所述储液池的容积为V储且所述储液池的顶部具有顶部开口，并且所述储液出口的截面积S足够小从而使得储液池内的液体在无外力作用下不会流出；以及
所述指示机构的至少一部分是透明的并且所述指示机构用于指示储液机构的储液池内经过滤的血液是否已充满所述储液池。
2.如权利要求1所述的定量滤血芯片，其特征在于，所述储液出口(31)的出口面积S≤3.2mm2；较佳地，0.8mm2≤S≤3.2mm2。
3.如权利要求1所述的定量滤血芯片，其特征在于，所述储液池具有下述一个或多个特征：
(a)当储液池容积V储＝28μL～34μL时，储液池底面的直径与储液池的高度的比值D储/H储＝0.1～0.8；较佳地，D储/H储＝0.6～0.8；更佳地，D储/H储＝0.75±0.05；最佳地，D储/H储＝0.75±0.02；
(b)当储液池容积V储＝36μL～42μL(较佳地，38～42μL)时，储液池底面的直径与储液池的高度的比值D储/H储＝0.8～1.0；较佳地，D储/H储＝0.9±0.05；更佳地，D储/H储＝0.9±0.03；
(c)当经过滤的血液的释放体积V释放＝17～19μL(较佳地，17.5～18.5μL)时，储液池底面的直径与储液池的高度的比值D储/H储＝0.1～0.8；较佳地，D储/H储＝0.6～0.8；更佳地，D储/H储＝0.75±0.05；最佳地，D储/H储＝0.75±0.02；
(d)当经过滤的血液的释放体积V释放＝20～22μL(较佳地，20～21μL)时，储液池底面的直径与储液池的高度的比值D储/H储＝0.8～1.0；较佳地，D储/H储＝0.9±0.05；更佳地，D储/H储＝0.9±0.03；
(e)当最少加样体积V样品＝17～19μL(较佳地，17.5～18.5μL)时，储液池底面的直径与储液池的高度的比值D储/H储＝0.1～0.8；较佳地，D储/H储＝0.6～0.8；更佳地，D储/H储＝0.75±0.05；最佳地，,D储/H储＝0.75±0.02；和/或
(f)当最少加样体积V样品＝20～22μL(较佳地，20～21μL)时，储液池底面的直径与储液池的高度的比值D储/H储＝0.8～1.0；较佳地，D储/H储＝0.9±0.05；更佳地，D储/H储＝0.9±0.03。
4.如权利要求1所述的定量滤血芯片，其特征在于，所述储液池的底面为经亲水改性处理的底面。
5.如权利要求1所述的定量滤血芯片，其特征在于，所述滤血机构包括：
血液入口(21)，所述血液入口用于加入待过滤的血液；
滤血膜腔(22)，所述滤血膜腔用于容纳滤血膜；
收集腔室，所述收集腔室用于收集经过滤的血液，且所述收集腔室包括主体腔室(27)和用于支撑滤血膜(23)的支撑结构(24)；以及
滤血出口(26)，所述滤血出口与所述储液机构流体连通。
6.如权利要求5所述的定量滤血芯片，其特征在于，所述滤血机构还包括预置于其中的滤血膜(23)。
7.如权利要求1所述的定量滤血芯片，其特征在于，所述指示机构包括指示槽(52)和第二微通道(51)，且所述指示槽和/或第二微通道的至少一部分是透明的。
8.如权利要求1所述的定量滤血芯片，其特征在于，所述芯片还包括：加压机构(4)；所述加压机构用于向所述储液池施加外力，从而使储液池内经过滤的血液经由储液出口流出芯片主体。
9.如权利要求1所述的定量滤血芯片的用途，其特征在于，用于过滤全血，并定量地获得血浆。
10.一种试剂盒，其特征在于，所述试剂盒包括如权利要求1所述的定量滤血芯片。
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