CN117065814A - 一种微流控装置、支架以及血浆分离方法 - Google Patents

一种微流控装置、支架以及血浆分离方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种微流控装置、支架以及血浆分离方法，用于全血过滤，包括本体、设置于所述本体内的过滤机构和与所述过滤机构连通的收集槽，所述过滤机构用于过滤红细胞，所述收集槽用于收集血浆，还包括：驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述本体内的样本由所述过滤机构所在侧向所述收集槽所在侧移动。驱动机构可以提高样本的流动速度，从而提高了全血过滤速度，缩短全血分离时间，降低了溶血的可能性。本实施例提供的微流控装置可以不依赖离心机得到血浆，装置体积小，且操作简便。

Description

一种微流控装置、支架以及血浆分离方法
技术领域
本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种微流控装置、支架以及血浆分离方法。
背景技术
对人体血液进行生化医学检测，可以提供反应人体健康状况的重要信息。目前临床上人血液检测的样本大多数是血浆，而血浆提取大部分需要依赖额外的设备，如离心机等。离心机设备大多体积大，不方便携带，既造成了检测地点的受限，又费时，不利于疾病的快速检测。
现有技术中，用于全血过滤的微流控装置可以解决上述技术问题，现有的微流控装置包括本体、以及设置在芯片本体上的全血分离机构、储液腔和出液口，全血分离机构用于将血液过滤分离得到血浆，储液腔设置于全血分离机构和出液口之间，以使分离的血浆流入出液口。
但是，由于现有的微流控装置通过毛细作用使得血浆流动，导致全血过滤速度慢。
另外，现有技术中往往通过微柱阵列过滤红细胞，全血在微柱阵列中移动速度慢，因此，往往会发生溶血，导致检测结果不准确。此外，在全血被过滤后，血浆内存在气泡，不利于对血浆样本进行检测。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种微流控装置，以至少解决上述技术问题之一。
为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种微流控装置，用于全血过滤，包括本体、设置于所述本体内的过滤机构和与所述过滤机构连通的收集槽，所述过滤机构用于过滤红细胞，所述收集槽用于收集血浆，还包括：
驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述本体内的样本由所述过滤机构所在侧向所述收集槽所在侧移动。
可选的，所述驱动机构用于向所述过滤机构通入压缩空气，以驱动所述本体内的样本向所述收集槽移动。
可选的，所述驱动机构设置于所述过滤机构远离所述收集槽的一侧。
可选的，所述本体上开设有具有开口的驱动腔，所述驱动腔与所述过滤机构连通，所述驱动机构包括可变形膜，所述可变形膜覆盖于所述开口。
可选的，所述驱动机构还包括恢复驱动件，所述恢复驱动件设置于所述驱动腔，并能够驱动所述可变形膜恢复形变。
可选的，所述恢复驱动件为弹性件。
可选的，所述弹性件为海绵、弹片和弹簧中的至少一种。
可选的，所述驱动机构包括抽气件，所述抽气件用于使所述收集槽形成真空环境。
可选的，所述抽气件为气泵或注射器。
可选的，所述本体上开设有容纳腔，所述过滤机构设置于所述容纳腔，所述过滤机构包括初过滤部，所述初过滤部能够止挡和吸附部分红细胞。
可选的，所述初过滤部包括过滤膜。
可选的，所述容纳腔的腔底设置有用于为样本导流的导流结构。
可选的，所述本体上开设有与所述容纳腔连通的注液口，所述导流结构包括缓冲区和过滤区，至少部分所述缓冲区与所述注液口相对设置，所述初过滤部设置于所述过滤区上侧。
可选的，所述缓冲区设置于所述过滤区远离所述收集槽的一侧。
可选的，所述导流结构包括第一导流结构，所述第一导流结构用于使样本向所述收集槽所在侧流动。
可选的，所述第一导流结构包括多个间隔设置的第一导流柱，所述第一导流柱连接于所述容纳腔的腔底，所述第一导流柱沿所述过滤机构和所述收集槽依次设置的方向延伸。
可选的，所述导流结构还包括第二导流结构，在第一方向上，所述第一导流结构的至少一侧设置有所述第二导流结构，所述第一方向与所述过滤机构和所述收集槽依次设置的方向、以及所述微流控装置的厚度方向均垂直，所述第二导流结构用于使样本向所述第一导流结构所在侧流动。
可选的，所述第一导流结构沿所述第一方向的两侧均设置有所述第二导流结构。
可选的，所述第二导流结构包括多个间隔设置的第二导流柱，所述第二导流柱连接于所述容纳腔的腔底，所述第二导流柱沿所述第一方向延伸。
可选的，所述容纳腔的腔底连接有第一支撑部，所述第一支撑部用于支撑所述初过滤部，以使所述初过滤部与所述导流结构之间具有第一间隙。
可选的，所述容纳腔内还设置有限位部，所述限位部设置于所述初过滤部的一侧，并用于限制所述初过滤部向所述缓冲区移动。
可选的，所述过滤机构还包括再过滤部，所述再过滤部设置于所述初过滤部的下游，并用于过滤样本的红细胞。
可选的，所述再过滤部靠近所述初过滤部的一侧为曲线或折线。
可选的，所述再过滤部包括第一过滤区，所述第一过滤区包括多个呈阵列排布的第一微柱。
可选的，所述再过滤部还包括设置于所述第一过滤区下游的第二过滤区，所述第二过滤区包括多个呈阵列排布的第二微柱。
可选的，相邻的两个所述第一微柱之间的间距大于相邻的两个所述第二微柱之间的间距，和/或所述第一微柱的横截面面积大于所述第二微柱的横截面面积。
可选的，相邻的两个所述第二微柱的间距为0.5微米-2微米；和/或，相邻的两个所述第一微柱的间距为1微米-1.2微米；和/或，所述第一微柱的横截面处的最大尺寸为10微米-1000微米；和/或，所述第二微柱的横截面处的最大尺寸为10微米-500微米。
可选的，所述初过滤部和所述再过滤部之间还设有引流部，所述引流部用于使样本由所述初过滤部向所述再过滤部所在侧流动。
可选的，所述引流部设置于所述容纳腔的腔底；
或所述引流部与所述容纳腔的腔底具有第二间隙，和/或所述引流部与所述初过滤部为一体结构。
可选的，当所述引流部与所述容纳腔的腔底具有第二间隙时，所述本体还包括第二支撑部，所述第二支撑部连接于所述容纳腔的腔底，所述第二支撑部用于使所述引流部与所述容纳腔的腔底具有所述第二间隙。
可选的，所述容纳腔沿样本流动的上游所在侧向下游所在侧的尺寸逐渐减小。
可选的，所述过滤机构和所述收集槽之间还设有毛细通道，所述毛细通道用于使血浆由所述过滤机构流入所述收集槽。
可选的，所述毛细通道内设置有消泡机构，所述消泡机构用于消除血浆中的气泡。
可选的，所述消泡机构包括沿所述毛细通道的长度方向间隔设置的多个挡柱，所述挡柱沿所述毛细通道的宽度方向延伸，所述挡柱与所述毛细通道的顶壁具有用于使血浆通过的第三间隙，所述毛细通道的宽度方向上具有第一侧壁和第二侧壁；
所述挡柱的一端与所述第一侧壁连接，另一端与所述第二侧壁连接；或
所述挡柱包括第一挡柱和第二挡柱，所述第一挡柱的一端与所述毛细通道的所述第一侧壁连接，另一端与所述第二侧壁具有间距；所述第二挡柱与所述毛细通道的所述第二侧壁连接，另一端与所述第一侧壁具有间距，所述第一挡柱和所述第二挡柱交错设置。
可选的，所述消泡机构靠近所述收集槽的一端设置有汇流切口。
可选的，所述毛细通道内还设置有用于为血浆加速的加速机构，所述加速机构设置于所述消泡机构的下游。
可选的，所述加速机构包括多个间隔设置的第三微柱，所述第三微柱连接于所述毛细通道的底壁，所述第三微柱的表面具有亲水性物质。
可选的，所述毛细通道的出口端向下倾斜设置。
可选的，所述本体还包括封口件，所述封口件用于关闭或打开所述注液口。
可选的，所述本体包括基体和盖体，所述基体上开设有容纳槽，所述盖体盖设于所述基体，以形成所述容纳腔。
可选的，所述盖体为单面胶。
可选的，所述收集槽的表面设置有亲水层。
本发明的另一个目的在于提供一种微流控装置，以解决上述技术问题之一。
为达此目的，本发明第二方面采用以下技术方案：
一种与所述的微流控装置适配使用的支架，所述支架用于使所述微流控装置与水平面呈锐角或直角放置，且使所述收集槽所在侧低于所述过滤机构所在侧。
可选的，所述支架包括：
底板；
至少一个立柱，所述立柱的下端连接于所述底板；
斜板，连接于所述底板，并与水平面呈夹角设置，所述微流控装置设置有收集槽的一端抵接于所述斜板，所述微流控装置的另一端抵接于所述立柱的顶端。
本发明的又一个目的在于提供一种血浆分离方法，以解决上述技术问题之一。
为达此目的，本发明第三方面采用以下技术方案：
一种与上述的微流控装置和上述的支架适配使用的血浆分离方法，通过重力诱导和毛细作用使血浆从全血中分离。
由上可见，本发明提供的技术方案，驱动机构可以提高样本的流动速度，从而提高了全血过滤速度，缩短全血分离时间，降低了溶血的可能性。本实施例提供的微流控装置可以不依赖离心机得到血浆，装置体积小，且操作简便。
初过滤部与再过滤部配合，可以快速地过滤全血，得到血浆。其中，初过滤部可过滤大部分红细胞，因此样本可以快速地流入到再过滤部，并且由于样本的浓度降低(由于部分红细胞被初过滤部过滤)可以较快地在再过滤部流动，提高样本在再过滤部处的流动速度，缩短全血分离时间，避免溶血。
毛细通道内设置有消泡机构，所述消泡机构用于消除血浆中的气泡。
微流控装置中具有毛细通道，加速血浆流动，缩短全血分离时间；毛细通道的出口端倾斜设置，形成防回流管道，防止血浆回流。
附图说明
图1是本发明实施例提供的第一种微流控装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的第一种微流控装置的爆炸图；
图3是本发明实施例提供的第一种微流控装置部分结构示意图一；
图4是本发明实施例提供的第二种微流控装置的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的第一种微流控装置部分结构示意图二；
图6是本发明实施例提供的第一种微流控装置的剖视图；
图7是图6中D处的局部放大图；
图8是是图3中A处的局部放大图；
图9是本发明实施例提供的第二种微流控装置的爆炸图；
图10是是图9中E处的局部放大图；
图11是是图9中G处的局部放大图；
图12是是图4中B处的局部放大图；
图13是本发明实施例提供的支架的结构示意图；
图14是本发明实施例提供的支架支撑微流控装置的结构示意图一；
图15是本发明实施例提供的支架支撑微流控装置的结构示意图二。
图中：
1、本体；11、基体；111、容纳腔；1111、第二子槽；12、盖体；121、通口；122、注液口；13、驱动腔；131、驱动槽；14、支撑条；15、第一支撑部；151、支撑柱；16、限位部；17、封口件；18、连通槽；19、第二支撑部；
2、过滤机构；21、过滤膜；22、再过滤部；221、第一过滤区；2211、第一微柱；222、第二过滤区；2221、第二微柱；23、曲线；24、折线；25、第一间隙；26、第二间隙；
3、毛细通道；31、出口端；32、消泡机构；321、挡柱；322、第一挡柱；323、第二挡柱；324、汇流切口；33、第一侧壁；34、第二侧壁；35、加速机构；351、第三微柱；
4、驱动机构；41、可变形膜；42、海绵；
5、导流结构；51、第一导流结构；511、第一导流柱；512、第一导流槽；52、第二导流结构；521、第二导流柱；522、第二导流槽；53、缓冲区；54、过滤区；
6、收集槽；
100、微流控装置；200、支架；201、底板；202、立柱；203、斜板；
W、第一方向；L、第二方向；T、第三方向。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
本发明中限定了一些方位词，在未作出相反说明的情况下，所使用的方位词如“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”这些方位词是为了便于理解而采用的，因而不构成对本发明保护范围的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本实施例提供了一种微流控装置100，用于全血过滤，如将全血中的血浆与红细胞分离出来，并将血浆收集起来，以提高血浆分离速度，但不限于此，还可以用于分离其他待检测物质中。
如图1-图2所示，本实施例提供的微流控装置100，包括本体1、设置于本体1内的过滤机构2和与过滤机构2连通的收集槽6，其中，过滤机构2用于过滤红细胞，以得到血浆，收集槽6用于收集血浆。
可选地，为了容纳样本和过滤机构2，本体1上开设有容纳腔111，样本能够注入容纳腔111内，过滤机构2可以设置于容纳腔111。可以理解的是，本实施例中的样本可以为全血、部分红细胞被过滤的全血或血浆，本领域技术人员可以根据实际情况理解样本的含义。
具体地，如图2所示，本体1上开设有与容纳腔111连通的注液口122，注液枪可以穿过注液口122将全血注射于容纳腔111内。优选地，注液口122与过滤机构2正对设置，以使全血直接进入到过滤机构2处。
可选地，本体1包括基体11和盖体12，基体11上开设有容纳槽，盖体12盖设于基体11，从而覆盖容纳槽，以形成容纳腔111。该种结构的本体1便于加工容纳腔111。
如图2所示，并结合图1，示例性的，收集槽6开设于基体11上，且未被盖体12覆盖。
可选地，盖体12为单面胶，如压敏胶等，盖体12通过粘接的方式与本体1连接，且盖体12可以使得微流控装置100便于加工，以及由于压敏胶的厚度小，可以使得微流控装置100的体积小。
可选地，注液口122开设于压敏胶上。为了密封注液口122，本体1还可以包括封口件17，封口件17用于关闭或打开注液口122。封口件17优选为能够与本体1粘接的贴纸。贴纸的厚度小，且比较软，从而可以更好地粘接到压敏胶上。
如图1和图2所示，为便于说明，本实施例中规定第一方向W、第二方向L和第三方向T，第一方向W、第二方向L和第三方向T两两垂直，其中，第三方向T为微流控装置100的厚度方向，第二方向L为过滤机构2和收集槽6的设置方向，也即样本的整体流动方向与第二方向L一致。示例性的，第一方向W与微流控装置100的长度方向一致，第二方向L与微流控装置100的宽度方向一致。
如图2所示，样本注入容纳腔111后，为了加快样本向下游流动的速度，可选地，容纳腔111的腔底设置有用于为样本导流的导流结构5，导流结构5可以引导样本向预设的方向流动，提高样本的流速。
如图2所示，导流结构5包括缓冲区53和过滤区54，至少部分缓冲区53与注液口122相对设置，过滤区54与至少部分过滤机构2相对设置，可选地，至少部分过滤机构2位于过滤区54的上侧。即容纳腔111内与注液口122正对的位置未设置过滤机构2，这样可以使得血浆快速分散到容纳腔111内，避免血浆从注液口122溢出。同时，导流结构5的缓冲区53能够引导全血快速进入到设有滤机构2的过滤区54，并被位于过滤区54上侧的过滤膜21吸附。
优选地，缓冲区53设置于过滤区54远离收集槽6的一侧，从而使得样本进入容纳腔111后，样本整体沿第二方向L流动，缩短全血过滤时间。
如图2所示，容纳腔111内还设置有限位部16，限位部16设置于过滤机构2(具体为下述的过滤膜21)的一侧，并用于限制过滤机构2(具体为下述的过滤膜21)向缓冲区53移动，从而确保缓冲区53的缓冲效果。具体地，限位部16连接于容纳腔111的腔底。限位部16可以为沿第一方向W(也即，容纳腔111的宽度方向)延伸的圆柱的一部分，圆柱的表面与样本之间的张力小，从而减少样本在限位部16上的残留量。
参考图3和图4，导流结构5包括第一导流结构51，第一导流结构51用于使样本向收集槽6所在侧流动，从而加快样本沿第二方向L的流动速度。
具体地，第一导流结构51包括多个间隔设置的第一导流柱511，第一导流柱511连接于容纳腔111的腔底，第一导流柱511沿过滤机构2和收集槽6依次设置的方向(即第二方向L，也即，微流控装置100的长度方向)延伸，相邻的两个第一导流柱511之间形成第一导流槽512，样本可以沿第一导流槽512流动。
导流结构5还包括第二导流结构52，在第一方向W上，第一导流结构51的至少一侧设置有第二导流结构52，即第一导流结构51和第二导流结构52沿第一方向W设置，第二导流结构52用于使样本向第一导流结构51所在侧流动。第二导流结构52可以使得样本集中在容纳腔111沿第一方向W(也即，容纳腔111的宽度方向)的中部，从而加快样本的流动速度。尤其是，当容纳腔111内的样本量较少时，第二导流结构52可以将位于边缘的样本导流至容纳腔111的中部，进而减少样本在容纳腔111内的残留量。
优选地，第一导流结构51沿第一方向W的两侧均设置有第二导流结构52，从而进一步将样本集中在容纳腔111的中部。
具体地，第二导流结构52包括多个间隔设置的第二导流柱521，第二导流柱521连接于容纳腔111的腔底，第二导流柱521沿第一方向W延伸，从而使得相邻的两个第二导流柱521之间形成第二导流槽522，样本可以沿第二导流槽522流动至第一导流结构51处。
可选地，第一导流柱511和第二导流柱521均为圆柱的一部分，圆柱的表面与样本之间的张力小，从而减少样本在第一导流柱511和第二导流上的残留量。
如图2和图5所示，过滤机构2包括初过滤部，初过滤部能够止挡和吸附部分红细胞。全血滴入容纳腔111时，含有较多数量的红细胞，血浆会先经过初过滤部，初过滤部能够过滤部分红细胞，初过滤部一方面可以通过物理吸附作用，减少样本中红细胞的数量，减少了红细胞的机械性损伤，从而降低溶血概率。另一方面初过滤部起到血液层析的作用，将血液运输到微流道中。
可选地，初过滤部包括过滤膜21，过滤膜21的吸水性高于导流结构5，有利于将全血从导流机构5吸收到过滤膜21上，全血中大部分的红细胞被过滤膜21所阻挡，从而初步过滤样本，剩余的样本(含有血浆和部分红细胞)继续向前(即下游，也即收集槽6所在侧)流动。过滤膜21的种类可以为玻纤滤膜、聚醚砜滤膜、聚四氟乙烯滤膜等。可选地，过滤膜21上还可以修饰红细胞捕获物，如红细胞捕获物可以为凝集素，从而避免避免红细胞再次脱离过滤膜21。
优选地，过滤膜21设置于过滤区54上侧。
如图4、图6-图7所示，容纳腔111的腔底连接有第一支撑部15，第一支撑部15用于支撑过滤膜21，以使过滤膜21与导流结构5之间具有第一间隙25。在本实施例中，过滤膜21与导流机构5大致平行，并在过滤膜21与导流机构5之间形成第一间隙25，第一间隙25起到缓冲全血的作用，防止血液外溢。
可选地，第一支撑部15包括多个间隔设置的支撑柱151，支撑柱151连接于容纳腔111的腔底，并位于第一导流结构51所在处。更进一步地，第一支撑部15位于过滤区54处。示例性的，支撑柱151的数量为三个，三个支撑柱151分别位于三角形的三个顶角处，从而很好地支撑过滤膜21。支撑柱151可以为圆柱。
为更好地支撑过滤膜21，本体1还可以包括支撑条14，支撑条14连接于容纳腔111的腔底。可选地，容纳腔111的腔底的宽度方向的两端均设置有支撑条14，从而避免影响样本流动。
为加快样本的流动速度，可选地，过滤机构2还可以包括引流部，引流部设置于初过滤部的下游，引流部用于使样本由过滤膜21向收集槽6所在侧流动。可以理解的是，引流部也设置在容纳腔111内。
如图5和图7所示，本实施例中，引流部与容纳腔111的腔底具有第二间隙26，优选地，引流部与初过滤部为一体结构，初过滤部的样本直接流到引流部上，也即过滤膜21的一部分形成引流部，但此处过滤膜21的主要作用不是过滤样本，而是通过毛细作用和层析作用，对样本进行引流作用，提高样本的流动速度。
如图3、图5和图7所示，可选地，本体1还包括第二支撑部19，第二支撑部19连接于容纳腔111的腔底，第二支撑部19用于使过滤膜21(也即引流部)与容纳腔111的腔底具有第二间隙26，这样可以使得样本的流动效果更好，同时避免过滤膜21(也即引流部)与容纳腔111的腔底接触，避免样本残留在腔底。第二支撑部19可以为环形结构，示例性的，环形结构为梯形，更进一步地，环形结构为等腰梯形，第二支撑部19与容纳腔111的侧壁连接，从而支撑过滤膜21(也即引流部)的边缘部分，以及避免样本残留。
当然，在其他可选地实施例中，引流部设置于容纳腔111的腔底，此时，可以不设置第二支撑部19，而是引流部直接放置在腔底上。此时，引流部与过滤膜21可以为一体结构，也可以为分体结构。
如图4所示，容纳腔111沿样本流动的上游所在侧向下游所在侧的尺寸逐渐减小。更具体地，导流结构5和引流部处对应的容纳腔111的横截面为等腰梯形，等腰梯形的下底位于上底的上游，这样样本逐渐向过滤膜21的第一方向W的中部汇集，为样本进行再次过滤做准备。
如图3、图8和图9-图10所示，为了再次过滤样本，将样本中残留的红细胞过滤掉，过滤机构2还包括再过滤部22，再过滤部22设置于过滤膜21的下游，并用于过滤样本的红细胞。再过滤部22的下游还可以包括毛细通道3。示例性的，初过滤部、引流部、再过滤部22、收集槽6和毛细通道3沿第二方向L依次设置。初过滤部过来大部分红细胞，引流部使样本由初过滤部向再过滤部22处流动，再过滤部22过滤残留的红细胞，毛细通道3用于使血浆由再过滤部22流入收集槽6，收集槽6收集血浆。
如图9所示，为更清楚地体现初过滤部、引流部和再过滤部22之间的位置关系，将容纳槽分为第一子槽、第二子槽1111和第三子槽，导流结构5、初过滤部、限位部16、第一支撑部15和支撑条14设置于第一子槽中，引流部和第二支撑部19设置于第二子槽1111中，再过滤部22设置于第三子槽中，第一子槽、第二子槽1111和第三子槽沿第二方向L依次设置。可选地，第二子槽1111的深度大于第三子槽的深度，从而使得过滤膜21被限定在限位部16和第二子槽1111的侧壁之间，防止过滤膜21沿第二方向L移位。
如图8和图10所示，再过滤部22沿样本流动的上游所在侧向下游所在侧的尺寸逐渐减小，以引导样本流入毛细通道3。
如图8和图10所示，再过滤部22靠近过滤膜21的一侧，也即再过滤部22靠近过滤膜21的一侧为折线24(如图8)或曲线23(如图10)，从而利于样本流向再过滤部22。
可选地，再过滤部22包括第一过滤区221，第一过滤区221包括多个呈阵列排布的第一微柱2211，以通过多个间隔设置的第一微柱2211再次过滤红细胞。
再过滤部22还包括设置于第一过滤区221下游的第二过滤区222，第二过滤区222包括多个呈阵列排布的第二微柱2221，以通过多个间隔设置的第二微柱2221再次过来红细胞。
相邻的两个第一微柱2211之间的间距大于相邻的两个第二微柱2221之间的间距，和/或第一微柱2211的横截面面积大于第二微柱2221的横截面面积。本实施例通过间距大小不同的微柱阵列和/或不同大小的微柱进一步过滤红细胞。
可选地，相邻的两个第二微柱2221的间距为0.5微米-2微米；和/或，相邻的两个第一微柱2211的间距为1微米-1.2微米；和/或，第一微柱2211的横截面处的最大尺寸为10微米-1000微米；和/或，第二微柱2221的横截面处的最大尺寸为10微米-500微米。
第一微柱2211和/或第二微柱2221的形状包括但不限于圆柱体，正方体，长方体，棱柱中的至少一种。
本实施例中，初过滤部与再过滤部22配合，可以快速地过滤全血，得到血浆。其中，初过滤部过滤大部分红细胞，因此样本可以快速地流入到再过滤部22，再过滤部22是通过微柱空间位阻(即第一过滤区221和第二过滤区222)对红细胞进一步过滤，避免溶血。
如图9所示，可选地，毛细通道3设置在过滤机构2和收集槽6之间，毛细通道3用于使血浆由过滤机构2流入收集槽6。毛细通道3可以通过毛细作用，加速血浆流动，提高过滤速度，缩短全血分离时间。
如图11所示，毛细通道3的出口端31向下倾斜设置，这样可以使得毛细通道3的出口端31处的底壁与盖体12之间的距离增大，以使得在血浆流入到收集槽6的过程中，毛细通道3和容纳腔111内部与收集槽6之间能够流通空气。
如图9所示，示例性的，毛细通道3沿第二方向L延伸，毛细通道3的长度方向与第二方向L一致，毛细通道3的宽度方向与第一方向W一致。可以理解的是，毛细通道3不限于沿第二方向L延伸，其还可以为弯曲通道，毛细通道3的宽度方向与毛细通道3内的血浆的流动方向和微流控装置100的厚度方向均垂直，因此，其宽度方向不限于与第一方向W一致。
在全血被过滤过程中，以及血浆在快速流动过程中，由于全血的流动等原因，会导致血浆内存在气泡，这不利于对血浆样本进行检测，为消除血浆中的气泡，如图8和图12所示，可选地，毛细通道3内设置有消泡机构32，消泡机构32用于消除血浆中的气泡。更进一步地，消泡机构32位于毛细通道3的上游的一端。
消泡机构32可以包括沿毛细通道3的长度方向间隔设置的多个挡柱321，挡柱321沿毛细通道3的宽度方向(即第一方向W)延伸，挡柱321与毛细通道3的顶壁具有用于使血浆通过的第三间隙，即挡柱321与盖体12之间具有第三间隙，毛细通道3的宽度方向上具有第一侧壁33和第二侧壁34。
如图8所示，在本实施例中，挡柱321包括第一挡柱322和第二挡柱323，第一挡柱322的一端与毛细通道3的第一侧壁33连接，另一端与第二侧壁34具有间距；第二挡柱323与毛细通道3的第二侧壁34连接，另一端与第一侧壁33具有间距，第一挡柱322和第二挡柱323交错设置。
当毛细通道3内的血浆量较少时，血浆在第一挡柱322和第二挡柱323之间、第一挡柱322与第二侧壁34之间，以及第二挡柱323与第一侧壁33之间形成的空间内缓慢向前流动，即血浆流动的轨迹大致呈蛇形，这相当于减缓了血浆流动速度，从而减少了血浆快速流动过程中产生的气泡。
当毛细通道3内的血浆量较多时，由于第一挡柱322和第二挡柱323为横柱结构，阻挡了血浆前进的方向，当血浆聚集到高于第一挡柱322(或第二挡柱323)的高度，才会流到下一个第二挡柱323(或第一挡柱322)，这样相当于减缓了血浆流动速度，从而减少了血浆快速流动过程中产生的气泡。
如图12所示，在另一个可选的实施例中，挡柱321不包括第一挡柱322和第二挡柱323，而是，挡柱321的一端与第一侧壁33连接，另一端与第二侧壁34连接，挡柱321与毛细通道3的顶壁具有用于使血浆通过的第三间隙，血浆从第三间隙通过，挡柱321为横柱结构(即沿挡柱321沿毛细通道3的宽度方向延伸)，阻挡了血浆前进的方向，当血浆聚集到高于挡柱321的高度，才会流到下一个挡柱321，这样相当于减缓了血浆流动速度，从而减少了血浆快速流动过程中产生的气泡。
可选地，挡柱321为长方体挡柱321，当棱边与气泡接触时，更容易时气泡破裂。挡柱321的形状不限于此，如还可以为六面体、五面体或其他形状的多棱柱或圆柱等。
如图8和图12所示，消泡机构32靠近收集槽6的一端设置有汇流切口324，即汇流切口324设置在消泡机构32的下游的一端，从而使得血浆聚集后再向前流动，血浆整体向前流动时，能够增加流动速度，且可以减少残留在基体11上的血浆量。
可选地，汇流切口324沿毛细通道3的宽度方向(即第一方向W)的尺寸由上游所在侧逐向下游所在侧逐渐增大，示例性的，汇流切口324为三角形切口。
如图12所示，毛细通道3内还设置有用于为血浆加速的加速机构35，加速机构35设置于消泡机构32的下游。加速机构35可以提高血浆的流动速度，进而缩短全血分离时间。
示例性的，加速机构35包括多个间隔设置的第三微柱351，第三微柱351连接于毛细通道3的底壁，第三微柱351的表面具有亲水性物质。第三微柱351可以增加与血浆接触的表面积，第三微柱351表面覆盖有亲水性物质，亲水性物质带有亲水基团，因此，当血浆与亲水基团接触时，相当于血浆受到引力，该引力推动血浆向前流动，从而缩短全血分离时间。
可选地，第三微柱351呈阵列排布，第三微柱351可以为圆柱，其直径为30微米-1000微米，相邻两个第三微柱351的间距为20微米-1500微米。
当然，如图5所示，也可以不设置加速机构35。
如图1和图2所示，本实施例提供的微流控装置100还包括驱动机构4，驱动机构4用于驱动本体1内的样本由过滤机构2所在侧向收集槽6所在侧移动。驱动机构4可以提高样本的流动速度，从而提高了全血过滤速度，缩短全血分离时间，降低了溶血的可能性。本实施例提供的微流控装置100可以不依赖离心机得到血浆，装置体积小，且操作简便。在一个可选的实施例中，驱动机构4、过滤机构2和收集槽6沿第二方向L依次设置。
可选地，驱动机构4用于向过滤机构2通入压缩空气，以驱动本体1内的样本向收集槽6移动。驱动机构4通过向过滤机构2通入压缩空气，从而增加过滤机构2处的压强，进而推动过滤机构2处的样本向收集槽6所在侧移动。
更进一步地，驱动机构4设置于过滤机构2远离收集槽6的一侧，并用于驱动本体1内的样本向收集槽6移动。通过将驱动机构4设置于过滤机构2远离收集槽6的一侧，从而压缩空气可以在过滤机构2远离收集槽6的一侧挤推样本，即向样本施加朝向收集槽6一侧的力，进而提高样本的向下游流动的速度。
可以理解的是，样本由过滤机构2所在侧向收集槽6所在侧流动，因此，样本先流过的位置为上游，后流过的位置为下游，示例性的说明，过滤机构2位于收集槽6的上游。
如图2所示，本体1上开设有具有开口的驱动腔13，示例性的，基体11上开设有驱动槽131，盖体12上开设有与驱动槽131相对的通口121，盖体12盖设于基体11上，驱动槽131与通口121连通形成驱动腔13。驱动机构4包括可变形膜41，可变形膜41覆盖于开口，从而密封开口。
驱动腔13与过滤机构2连通，即驱动腔13与过滤机构2所在的空间连通。通过按压可变形膜41，可变形膜41向驱动腔13内移动，使得驱动腔13内的空气压缩，进而使得驱动腔13内的压强增大，进而驱动腔13内的压缩空气进入过滤机构2，从而驱动过滤机构2内的样本向收集槽6移动。
可选地，可变形膜41为弹性薄膜，弹性薄膜的材质可选择聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、PDMS薄膜、热塑性聚氨酯弹性体橡胶薄膜(即TPU薄膜)等。
如图2所示，为使得驱动腔13与容纳腔111连通，即使得驱动腔13与过滤机构2连通，基体11上开设有连通槽18，连通槽18的槽口由盖体12密封。示例性的，连通槽18的槽底高于容纳腔111的槽底，以避免容纳腔111内的样本由连通槽18流入到驱动腔13内。
为使得可变形膜41恢复形变，可选地，驱动机构4还包括恢复驱动件，恢复驱动件设置于驱动腔13，并能够驱动可变形膜41恢复形变。优选地，恢复驱动件为弹性件，在按压可变形膜41时，弹性件被压缩，松开可变形膜41弹性件在恢复力的作用下，恢复变形，并带动可变形膜41恢复变形。示例性的，弹性件为海绵42，当然，在其他可选的实施例中，弹性件还可以为弹片、弹簧或海绵42、弹片、弹簧中的至少两种。
本实施例中，当可变形壁恢复形变时，由于毛细通道3的出口端31倾斜设置，因此空气从毛细通道3进入微流控装置100，从而防止收集槽6中的血浆被倒吸，即毛细通道3的出口端31形成防回流管道。
如图9所示，在其他可选的实施例中，驱动机构4可以不为上述的结构，而是驱动机构4包括抽气件，抽气件用于使收集槽6形成真空环境。可以理解的是，真空环境是指收集槽6的压力低于一个大气压力的气体状态，由于过滤机构2内的压力不小于一个大气压，因此，过滤机构2的样本可以自动流入到收集槽6内。可选地，抽气件抽气件可以为气泵或注射器，气泵的进气端或注射器的进气端密封覆盖在收集槽6的槽口处，从而吸取收集槽6中的部分空气，使得收集槽6内形成真空环境。
为使得收集槽6更易于收集血浆，收集槽6的表面设置有亲水层，如收集槽6的表面涂覆有亲水试剂或通过紫外光固化亲水涂层，或对收集槽6的表面进行等离子亲水处理，使其表面更加亲水，血浆自动流到血浆收集槽6中，不用气泵。
示例性的，使用本实施例提供的微流控装置100的过滤全血的过程如下：
1、打开封口件17，注液枪穿过注液口122，以向容纳腔111内注入全血，全血进入到导流结构5的缓冲区53，加液完毕后，再次盖上封口件17；
2、驱动机构4工作，以加速全血流动；
3、样本依次经过过滤膜21、第一过滤区221、第二过滤区222和毛细通道3，最终流入收集槽6。
如图13-15所示，本实施例还提供了一种与上述的微流控装置100适配使用的支架200，支架200用于使微流控装置100与水平面呈锐角或直角放置，且使收集槽6所在侧低于过滤机构2所在侧。支架200可以使得微流控装置100内的样本在重力的作用下进一步加快流速，从而进一步缩短全血分离时间。
可选地，支架200包括底板201、斜板203和至少一个立柱202，立柱202的下端连接于底板201，斜板203连接于底板201，并与水平面呈夹角设置，优选地，斜板203朝向立柱202所在侧倾斜，微流控装置100设置有收集槽6的一端抵接于斜板203，微流控装置100的另一端抵接于立柱202的顶端，从而使得收集槽6低于过滤机构2。本实施例提供的支架200结构简单，便于支撑微流控装置100。
可选地，沿斜板203延伸的方向间隔设置有多个立柱202，从而可以同时支撑多个微流控装置100，示例性的，斜板203沿第一方向W延伸，多个立柱202沿第一方向W间隔设置。
本实施例还提供了一种与上述的微流控装置100和支架200适配使用的血浆分离方法，通过重力诱导和毛细作用使血浆从全血中分离。示例性的，在全血过滤时，微流控装置100倾斜设置，收集槽6低于过滤机构2，实现重力诱导。过滤膜21和毛细通道3实现毛细作用。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (45)

1.一种微流控装置，用于全血过滤，包括本体(1)、设置于所述本体(1)内的过滤机构(2)和与所述过滤机构(2)连通的收集槽(6)，所述过滤机构(2)用于过滤红细胞，所述收集槽(6)用于收集血浆，其特征在于，还包括：
驱动机构(4)，所述驱动机构(4)用于驱动所述本体(1)内的样本由所述过滤机构(2)所在侧向所述收集槽(6)所在侧移动。
2.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述驱动机构(4)用于向所述过滤机构(2)通入压缩空气，以驱动所述本体(1)内的样本向所述收集槽(6)移动。
3.根据权利要求2所述的微流控装置，其特征在于，所述驱动机构(4)设置于所述过滤机构(2)远离所述收集槽(6)的一侧。
4.根据权利要求2或3所述的微流控装置，其特征在于，所述本体(1)上开设有具有开口的驱动腔(13)，所述驱动腔(13)与所述过滤机构(2)连通，所述驱动机构(4)包括可变形膜(41)，所述可变形膜(41)覆盖于所述开口。
5.根据权利要求4所述的微流控装置，其特征在于，所述驱动机构(4)还包括恢复驱动件，所述恢复驱动件设置于所述驱动腔(13)，并能够驱动所述可变形膜(41)恢复形变。
6.根据权利要求5所述的微流控装置，其特征在于，所述恢复驱动件为弹性件。
7.根据权利要求6所述的微流控装置，其特征在于，所述弹性件为海绵(42)、弹片和弹簧中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述驱动机构(4)包括抽气件，所述抽气件用于使所述收集槽(6)形成真空环境。
9.根据权利要求8所述的微流控装置，其特征在于，所述抽气件为气泵或注射器。
10.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述本体(1)上开设有容纳腔(111)，所述过滤机构(2)设置于所述容纳腔(111)，所述过滤机构(2)包括初过滤部，所述初过滤部能够止挡和吸附部分红细胞。
11.根据权利要求10所述的微流控装置，其特征在于，所述初过滤部包括过滤膜(21)。
12.根据权利要求10所述的微流控装置，其特征在于，所述容纳腔(111)的腔底设置有用于为样本导流的导流结构(5)。
13.根据权利要求12所述的微流控装置，其特征在于，所述本体(1)上开设有与所述容纳腔(111)连通的注液口(122)，所述导流结构(5)包括缓冲区(53)和过滤区(54)，至少部分所述缓冲区(53)与所述注液口(122)相对设置，所述初过滤部设置于所述过滤区(54)上侧。
14.根据权利要求13所述的微流控装置，其特征在于，所述缓冲区(53)设置于所述过滤区(54)远离所述收集槽(6)的一侧。
15.根据权利要求12-14任意一项所述的微流控装置，其特征在于，所述导流结构(5)包括第一导流结构(51)，所述第一导流结构(51)用于使样本向所述收集槽(6)所在侧流动。
16.根据权利要求15所述的微流控装置，其特征在于，所述第一导流结构(51)包括多个间隔设置的第一导流柱(511)，所述第一导流柱(511)连接于所述容纳腔(111)的腔底，所述第一导流柱(511)沿所述过滤机构(2)和所述收集槽(6)依次设置的方向延伸。
17.根据权利要求15所述的微流控装置，其特征在于，所述导流结构(5)还包括第二导流结构(52)，在第一方向(W)上，所述第一导流结构(51)的至少一侧设置有所述第二导流结构(52)，所述第一方向(W)与所述过滤机构(2)和所述收集槽(6)依次设置的方向、以及所述微流控装置的厚度方向均垂直，所述第二导流结构(52)用于使样本向所述第一导流结构(51)所在侧流动。
18.根据权利要求17所述的微流控装置，其特征在于，所述第一导流结构(51)沿所述第一方向(W)的两侧均设置有所述第二导流结构(52)。
19.根据权利要求17所述的微流控装置，其特征在于，所述第二导流结构(52)包括多个间隔设置的第二导流柱(521)，所述第二导流柱(521)连接于所述容纳腔(111)的腔底，所述第二导流柱(521)沿所述第一方向(W)延伸。
20.根据权利要求12-14任意一项所述的微流控装置，其特征在于，所述容纳腔(111)的腔底连接有第一支撑部(15)，所述第一支撑部(15)用于支撑所述初过滤部，以使所述初过滤部与所述导流结构(5)之间具有第一间隙(25)。
21.根据权利要求13所述的微流控装置，其特征在于，所述容纳腔(111)内还设置有限位部(16)，所述限位部(16)设置于所述初过滤部的一侧，并用于限制所述初过滤部向所述缓冲区(53)移动。
22.根据权利要求10-14任意一项所述的微流控装置，其特征在于，所述过滤机构(2)还包括再过滤部(22)，所述再过滤部(22)设置于所述初过滤部的下游，并用于过滤样本的红细胞。
23.根据权利要求22所述的微流控装置，其特征在于，所述再过滤部(22)靠近所述初过滤部的一侧为曲线(23)或折线(24)。
24.根据权利要求22所述的微流控装置，其特征在于，所述再过滤部(22)包括第一过滤区(221)，所述第一过滤区(221)包括多个呈阵列排布的第一微柱(2211)。
25.根据权利要求24所述的微流控装置，其特征在于，所述再过滤部(22)还包括设置于所述第一过滤区(221)下游的第二过滤区(222)，所述第二过滤区(222)包括多个呈阵列排布的第二微柱(2221)。
26.根据权利要求25所述的微流控装置，其特征在于，相邻的两个所述第一微柱(2211)之间的间距大于相邻的两个所述第二微柱(2221)之间的间距，和/或所述第一微柱(2211)的横截面面积大于所述第二微柱(2221)的横截面面积。
27.根据权利要求25所述的微流控装置，其特征在于，相邻的两个所述第二微柱(2221)的间距为0.5微米-2微米；和/或，相邻的两个所述第一微柱(2211)的间距为1微米-1.2微米；和/或，所述第一微柱(2211)的横截面处的最大尺寸为10微米-1000微米；和/或，所述第二微柱(2221)的横截面处的最大尺寸为10微米-500微米。
28.根据权利要求22所述的微流控装置，其特征在于，所述初过滤部和所述再过滤部(22)之间还设有引流部，所述引流部用于使样本由所述初过滤部向所述再过滤部(22)所在侧流动。
29.根据权利要求28所述的微流控装置，其特征在于，所述引流部设置于所述容纳腔(111)的腔底；
或所述引流部与所述容纳腔(111)的腔底具有第二间隙(26)，和/或所述引流部与所述初过滤部为一体结构。
30.根据权利要求29所述的微流控装置，其特征在于，当所述引流部与所述容纳腔(111)的腔底具有第二间隙(26)时，所述本体(1)还包括第二支撑部(19)，所述第二支撑部(19)连接于所述容纳腔(111)的腔底，所述第二支撑部(19)用于使所述引流部与所述容纳腔(111)的腔底具有所述第二间隙(26)。
31.根据权利要求10-14任意一项所述的微流控装置，其特征在于，所述容纳腔(111)沿样本流动的上游所在侧向下游所在侧的尺寸逐渐减小。
32.根据权利要求1-3、8-14任意一项所述的微流控装置，其特征在于，所述过滤机构(2)和所述收集槽(6)之间还设有毛细通道(3)，所述毛细通道(3)用于使血浆由所述过滤机构(2)流入所述收集槽(6)。
33.根据权利要求32所述的微流控装置，其特征在于，所述毛细通道(3)内设置有消泡机构(32)，所述消泡机构(32)用于消除血浆中的气泡。
34.根据权利要求33所述的微流控装置，其特征在于，所述消泡机构(32)包括沿所述毛细通道(3)的长度方向间隔设置的多个挡柱(321)，所述挡柱(321)沿所述毛细通道(3)的宽度方向延伸，所述挡柱(321)与所述毛细通道(3)的顶壁具有用于使血浆通过的第三间隙，所述毛细通道(3)的宽度方向上具有第一侧壁(33)和第二侧壁(34)；
所述挡柱(321)的一端与所述第一侧壁(33)连接，另一端与所述第二侧壁(34)连接；或
所述挡柱(321)包括第一挡柱(322)和第二挡柱(323)，所述第一挡柱(322)的一端与所述毛细通道(3)的所述第一侧壁(33)连接，另一端与所述第二侧壁(34)具有间距；所述第二挡柱(323)与所述毛细通道(3)的所述第二侧壁(34)连接，另一端与所述第一侧壁(33)具有间距，所述第一挡柱(322)和所述第二挡柱(323)交错设置。
35.根据权利要求33所述的微流控装置，其特征在于，所述消泡机构(32)靠近所述收集槽(6)的一端设置有汇流切口(324)。
36.根据权利要求33所述的微流控装置，其特征在于，所述毛细通道(3)内还设置有用于为血浆加速的加速机构(35)，所述加速机构(35)设置于所述消泡机构(32)的下游。
37.根据权利要求36所述的微流控装置，其特征在于，所述加速机构(35)包括多个间隔设置的第三微柱(351)，所述第三微柱(351)连接于所述毛细通道(3)的底壁，所述第三微柱(351)的表面具有亲水性物质。
38.根据权利要求32所述的微流控装置，其特征在于，所述毛细通道(3)的出口端(31)向下倾斜设置。
39.根据权利要求13所述的微流控装置，其特征在于，所述本体(1)还包括封口件(17)，所述封口件(17)用于关闭或打开所述注液口(122)。
40.根据权利要求10-14任意一项所述的微流控装置，其特征在于，所述本体(1)包括基体(11)和盖体(12)，所述基体(11)上开设有容纳槽，所述盖体(12)盖设于所述基体(11)，以形成所述容纳腔(111)。
41.根据权利要求40所述的微流控装置，其特征在于，所述盖体(12)为单面胶。
42.根据权利要求1-3、8-14任意一项所述的微流控装置，其特征在于，所述收集槽(6)的表面设置有亲水层。
43.一种与权利要求1-42中所述的微流控装置适配使用的支架，其特征在于，所述支架用于使所述微流控装置与水平面呈锐角或直角放置，且使所述收集槽(6)所在侧低于所述过滤机构(2)所在侧。
44.根据权利要求43所述的支架，其特征在于，所述支架包括：
底板(201)；
至少一个立柱(202)，所述立柱(202)的下端连接于所述底板(201)；
斜板(203)，连接于所述底板(201)，并与水平面呈夹角设置，所述微流控装置设置有收集槽(6)的一端抵接于所述斜板(203)，所述微流控装置的另一端抵接于所述立柱(202)的顶端。
45.一种与权利要求1-42中所述的微流控装置和权利要求43-44所述的支架适配使用的血浆分离方法，其特征在于，通过重力诱导和毛细作用使血浆从全血中分离。
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