CN117642228A

CN117642228A - 微流体装置

Info

Publication number: CN117642228A
Application number: CN202280046354.2A
Authority: CN
Inventors: G·伦克; A·奥兰德
Original assignee: Capitenell Corp
Current assignee: Capitenell Corp
Priority date: 2021-06-29
Filing date: 2022-06-28
Publication date: 2024-03-01

Abstract

一种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，该装置包括：入口区段，该入口区段用于接收体液样本，入口区段包括被配置为利用逐步或逐渐增加的毛细作用将体液样本输送至过滤膜的通道系统和入口端口；计量区段，该计量区段被配置为计量所接收的体液中的预定体积的体液并将所述预定体积的体液与装置中的剩余体液断开；以及出口区段，该出口区段被配置为接收和收集来自计量区段的计量体积的体液。

Description

微流体装置

技术领域

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。

背景技术

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。

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。

例如，US2014/0332098A1公开了用于自供电自调节微流体回路的回路元件，包括可编程保持阀、可编程触发阀、增强型毛细管泵和流量谐振器。一些实施方式允许微流体回路内的流动方向反转，以及在销售或部署微流体回路之前存放试剂以便于用户使用。

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。

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。

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。

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。

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.]。

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。

发明内容

本公开的目的是提供一种自主微流体毛细管驱动装置，其具有用于计量和收集用于分析的采样体液的入口和计量区段，其中受控毛细管输送利用允许增加的毛细作用的通道系统。

本公开的目的是提供微流体装置的入口区段，其具有受控的增加的毛细作用，以使样本(诸如血液)进入过滤膜，从而支持在过滤膜表面上的分布，以加快和控制过滤体液(诸如血浆)的提取过程。

本公开的目的是在微流体装置中引入功能，使得在装置中接收足够体积的体液，这依赖于简单的观察和方便的用户交互来校正未充分接收的体积。

本公开的目的是提供一种利用用于过滤体液的过滤膜来毛细管驱动的装置，该装置允许从由未过滤体液和过滤体液组成的剩余流体塞正确地分离明确限定体积的过滤体液。

本公开的目的是提供一种装置，该装置被毛细管驱动以过滤体液并且具有计量功能，该计量功能依赖于具有受控气泡引入的空气液体界面来支持计量流体的正确输送和分离，以被收集。

本公开的另一目的是提供一种微流体装置，其能够过滤和输送血液样本、正确地计量获得的血浆和分离的计量血浆样本，其针对所有血液血细胞比容水平可靠地操作。

本公开的另一目的是提供一种微流体装置，其允许待接收的样本体液的受控输入体积，并且与装置的死体积和待收集用于分析的限定输出体积相关。

在本公开的一般方面和下文中，涉及具有仔细选择的配置以正确地输送、过滤、计量和收集体液的系统的室和通道。这种配置将包括被设计成适当地支持输送以及分离和收集计量体积的室或通道的尺寸。尺寸可以按照室或通道的“高度”、“宽度”来提出。其它配置可以涉及构成室或通道的材料或其它特征，并且在这种上下文中，将使用如“底板”和“顶板”的术语。因此，这些术语对于技术人员将具有正常含义。在本公开的上下文中，微流体装置布置有“连接器”、“流体连接器”或“连接件”。当使用时，这些术语表示与装置的相邻部分流体连通的连接通道或室，并且如所公开的那样设计尺寸以支持装置中的毛细管输送，并且可以向装置引入特定功能。

在本公开的一般方面，术语“毛细作用”涉及存在于液体-空气界面(该处存在表面张力或界面张力)处的毛细管压力。毛细管压力取决于装置的尺寸(诸如膜的孔径)、液体的类型(诸如水性或有机、盐含量等)以及流动通道的尺寸和/或表面性质(诸如疏水性或亲水性，包括表面的疏水性或亲水性程度(接触角度))。术语“毛细作用”和“毛细管压力”都将用于本公开的各种上下文中。例如，术语“毛细作用”将用于在功能上描述装置的特征，诸如通道和室。例如，当描述执行本公开的方法以借助于本发明的装置输送和计量体液时，将例如使用术语“毛细管压力”。本文所指的“毛细管装置”是多孔构件，其可以充当毛细管泵并收集体液，以用于体液成分的任何后续分析。

术语“减流装置”在本公开的上下文中具有一般含义，其特征在于装置的通道或室中暂时减少或停止体液从装置的入口到出口的毛细流动。减流装置由毛细管截止阀、可溶解阀、通道的具有更改的亲水性的部分、通道的具有改变的尺寸的部分和通道的具有增加的流动阻力的部分来例示。

术语“夹止装置”通常用于描述本公开的预定体积的体液与装置的剩余体液分离的部分。在这方面，通过在装置中的具有低毛细作用的区域处引入气泡来建立夹止，与周围区域相比，该区域对空气入口的阻力处于低点。根据本公开的“夹止装置”可以位于夹止区域中，该夹止区域被设计成向输送的液体柱引起低毛细管压力，该低毛细管压力可以用于减小引入的流动阻力和来自夹止区域中的一个或更多个通气口的一个或更多个气泡，从而使计量液体体积与装置的剩余采样体积断开。

在本公开的一般方面和下文中，“毛细管装置”是充当毛细管泵并用于在装置中收集计量体液以用于随后分析(可选地，过滤体液中的)一种或多种分析物的特征。本领域技术人员将理解，毛细管装置具有适于装置的其它部分的受控孔隙率，如在WO 2015/044454中进一步解释的。在本公开的一般方面和下文中，术语“体液”可以涉及血液，并且过滤体液是血浆。用于输送、计量和收集的其它体液也可以被设想为与装置一起使用。

在本公开的第一方面中，提供了一种微流体装置，该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，该装置包括：入口区段，该入口区段用于接收体液样本，入口区段包括被配置为输送体液样本的通道系统和入口端口；过滤膜，该过滤膜被配置为从血液中分离血浆；计量区段，该计量区段被配置为计量所接收的体液中的预定体积的体液并将所述预定体积的体液与装置中的剩余体液断开；以及出口区段，该出口区段被配置为接收和收集来自计量区段的计量体积的体液，出口区段包括用于收集计量体积的毛细管装置，其中，通道系统沿流动方向连续地包括被布置成与入口端口流体连通的第一通道、第二通道和第三通道，其中，入口区段和通道系统被配置为利用从入口区段到过滤膜的逐步或逐渐增加的毛细作用将体液样本输送至过滤膜并且使体液样本跨过滤膜分配；计量区段包括提取室，该提取室被配置为从过滤膜接收提取体液并且被布置成与计量通道流体连通；并且计量区段包括夹止装置，该夹止装置被配置为分离计量体积的体液，其中，夹止装置包括布置在提取室的具有最大高度的部分中的至少一个通气口。

借助于毛细作用的逐步或逐渐增加，确保体液样本从入口区段输送至过滤膜而不会被固定，以保证装置的连续操作。另外，毛细作用的逐步或逐渐增加使得能够跨膜分布，使得过滤在整个膜中基本均匀地发生。借助于通气口，实现计量体积与剩余体液体积的有效分离。

在一个实施方式中，通道系统的毛细作用的逐步或逐渐增加是通过从入口端口到过滤膜依次降低通道的高度和/或依次增加通道的亲水性建立的。

在一个实施方式中，第三通道的底板是由过滤膜的平坦上表面限定的。因此，第三通道平行于过滤膜延伸，从而形成过滤室。

在一个实施方式中，第一通道与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，第二通道与第三通道的高度比为至少1.1:1，优选地至少2:1，优选地第一通道的高度为500μm-2000μm；第二通道的高度为100μm-600μm；并且第三通道的高度为25μm-200μm。

在一个实施方式中，第二通道包括均邻近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。借助于毛细管截止阀，通过通道系统的体液的流动可以被中断，直到从入口端口移除体液的供应，由此毛细管截止阀通过在入口端口处形成的液滴上的拉普拉斯压力的增加而爆裂，这克服了毛细管截止阀的阈值压力。这可以用于在体液流入第二通道之前计量体液的体积。用户可以在用于视觉检查的装置中检查填充水平，以确保已经供应了足够的量。

在一个实施方式中，毛细管截止阀选自第二通道的具有更改的亲水性的部分和/或第二通道的具有改变的尺寸的部分中的至少一者。第二通道的亲水性和/或尺寸可以被配置为实现毛细管截止阀的期望阈值或爆裂压力。优选地，毛细管截止阀通过第二通道中高度的急剧增加而形成。

在一个实施方式中，夹止装置包括夹止区域，该夹止区域被布置成与位于通向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，夹止区域包括高度降低元件，该高度降低元件的高度低于提取室的最大高度。优选地，高度降低元件具有通孔以防止液体固定在提取室中。

在一个实施方式中，提取室包括具有逐渐增加的高度的部分、具有高度降低元件的部分以及被布置成与计量通道流体连通的具有最大高度的部分。

在一个实施方式中，提取室的顶板是由过滤膜的平坦下表面限定的，并且提取室的底板从与过滤膜的接触朝向计量通道以锐角延伸。优选地，提取室大致呈楔形、具有从与过滤膜的接触点朝向计量通道逐渐增加的高度，并且其中，提取室的最大高度超过计量通道的高度。借助于过滤膜与提取室的底板之间的锐角，可以实现朝向计量通道发散的楔形提取室，从而能够逐渐填充发散表面之间的空间，基本形成毛细管泵。同时，可以保持过滤膜的基本平坦的水平取向，这有助于将过滤膜集成在室构造中，以保护血液样本在血浆提取期间免受蒸发和污染的影响。

在一个实施方式中，第一通道的体积与装置的死体积和计量体积(输出体积)相关。优选地，第一通道的体积足以防止除了计量体积之外的体液体积的前弯液面到达出口区段的毛细管装置。死体积是未在出口处的毛细管装置中计量和收集的所有体积的总和。换句话说，死体积是系统中的跨过滤室、血浆提取(过滤)膜和血浆提取室分布的剩余体积。血浆输出(计量)体积是例如通过夹止效果与死体积分离的体积。由于由装置的用户施加到入口端口的输入体积将变化并且计量输出体积是恒定的并且由装置预先确定，因此死体积也将在可接受的范围内变化。因此，第一通道的体积与死体积和输出计量体积相关。通过以这种方式选择第一通道的体积，确保仅允许血浆采样所需的必要量的血液进入第一通道。

在一个实施方式中，计量通道包括具有尺寸变化的出口部分，该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。借助于计量通道的出口部分的尺寸变化，流体前弯液面的形状可以适配于毛细管装置的几何形状，使得界面处的形状彼此匹配。因此，可以控制分离出的计量体积的体液与毛细管装置的撞击，以防止两种介质之间形成气泡。

在一个实施方式中，尺寸变化包括计量通道的宽度和/或高度的减小。通过减小宽度和/或高度，可以导致形成基本直的或平面的弯液面，从而克服计量通道的表面粗糙度或尺寸变化的任何影响。

在一个实施方式中，计量通道的出口部分的邻近毛细管装置的远端具有小于计量通道的宽度的恒定宽度。优选地，计量通道的出口部分包括具有宽度逐渐减小的第一部分以及具有小于计量通道的宽度的恒定宽度的第二部分。宽度的减小导致流体弯液面从凸起形状变成与毛细管装置的几何形状匹配的基本平面的形状。

在一个实施方式中，毛细管装置在与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。

在一个实施方式中，出口区段包括平均孔径小于计量通道的最小尺寸的亲水性多孔桥接元件，并且其中，桥接元件被布置成与计量通道的出口部分和毛细管装置流体连通。通过在两个部件中提供毛细管装置，可以引入增加的毛细作用，以确保分离出的计量体积的体液从计量通道输送至纸基底以被收集。

另外，本公开的第一方面涉及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，该方法包括以下步骤：向装置的入口端口施加体液供应；填充被布置成与入口端口流体连通的通道系统，其中，通道系统沿流动方向连续地包括被布置成与入口端口流体连通的第一通道、第二通道和第三通道；利用逐步或逐渐增加的毛细作用将体液样本输送至过滤膜，所述过滤膜被配置为从血液中分离血浆；使体液样本跨过滤膜分布；在计量区段中接收过滤体液，计量区段包括提取室和与提取室流体连通的计量通道；将计量通道中的过滤体液输送至包括用于收集过滤体液的毛细管装置的出口区段；通过在计量区段的引起最低毛细管压力的部分中引入至少一个气泡来断开计量体积的过滤体液；以及在毛细管装置中收集计量体积的过滤体液。

在一个实施方式中，利用根据第一方面的装置对血液样本执行所述方法，以计量和收集血浆。

在本公开的第二方面中，提供了一种微流体装置，该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，该装置包括：入口区段，该入口区段用于接收体液样本，入口区段包括入口端口和通道系统；过滤膜，该过滤膜被配置为从血液中分离血浆；其中，入口区段和通道系统被配置为利用从入口区段到过滤膜的逐步或逐渐增加的毛细作用将体液样本输送至过滤膜并且使体液样本跨过滤膜分配；计量功能，该计量功能被配置为计量所接收的体液中的预定体积的体液；以及至少一个多孔介质，所述至少一个多孔介质用于接收所输送的体液样本。

借助于毛细作用的逐步或逐渐增加，确保体液样本从入口区段输送至过滤膜而不会被固定，以保证装置的连续操作。另外，毛细作用的逐步或逐渐增加使得能够跨膜分布，使得过滤在整个膜中基本均匀地发生。

在一个实施方式中，通道系统包括至少两个通道，包括被布置成与入口端口流体连通的第一通道和具有比第一通道更高的毛细作用的第二通道。在一个实施方式中，第一通道与第二通道的高度比至少为1.1:1，优选地至少为2:1。对于至少两个通道，毛细作用的增加可以以至少两个步骤实现，例如，通过高度减小。

在一个实施方式中，通道系统包括减流装置和用于视觉填充检查的装置(诸如检查窗口)中的至少一者。优选地，用于填充检查的装置设置在与第一通道相邻的第二通道中。减流装置和填充检查装置能够通过中断样本的流动来进行预计量，使得当已经添加了足够的量(即，通道系统已经被填充)时，操作者可以停止向装置施加体液。

在一个实施方式中，减流装置选自以下项中的至少一者：第二通道的具有更改的亲水性的部分；第二通道的具有改变的尺寸的部分；以及第二通道的具有增加的流动阻力的部分，优选地，减流装置邻近用于视觉检查的装置设置。优选地，减流装置是可溶解阀或毛细管截止阀，优选地，毛细管截止阀包括第二通道的高度的急剧增加。

在一个实施方式中，多孔介质被配置为吸收和收集接收体积，优选地，多孔流动介质是侧向流动介质或滤纸。

在一个实施方式中，计量功能包括计量区段，该计量区段具有提取室，该提取室被配置为从过滤膜接收提取体液并且被布置成与计量通道流体连通，并且其中，装置还包括出口区段，该出口区段被配置为接收和收集来自计量通道的计量体积的体液，出口区段包括用于收集计量体积的毛细管装置。

在一个实施方式中，通道系统包括：第一通道，该第一通道具有第一毛细作用并且被布置成与入口端口流体连通；和具有第二毛细作用的第三通道，第二毛细作用高于第一毛细作用，并且其中，第三通道包括顶板，可选地包括通气口，并且被配置为跨过滤膜均匀地分配来自第一通道的体液样本。优选地，第三通道包括由过滤膜的平坦上表面限定的底板。

在一个实施方式中，通道系统的毛细作用的逐步或逐渐增加是通过从入口端口到过滤膜依次降低通道的高度和/或依次增加通道的亲水性建立的。优选地，在至少两个步骤中建立通道系统的毛细作用的从入口端口到过滤膜的逐步增加。

在一个实施方式中，第一通道的体积与装置的死体积和计量体积相关，优选地，第一通道的体积足以防止除了计量体积之外的体液体积的前弯液面到达出口区段的毛细管装置。死体积是未在出口处的毛细管装置中计量和收集的所有体积的总和。换句话说，死体积是系统中的跨过滤室、血浆提取(过滤)膜和血浆提取室分布的剩余体积。血浆输出(计量)体积是例如通过夹止效果与死体积分离的体积。由于由装置的用户施加到入口端口的输入体积将变化并且计量输出体积是恒定的并且由装置预先确定，因此死体积也将在可接受的范围内变化。因此，第一通道的体积与死体积和输出计量体积相关。通过以这种方式选择第一通道的体积，确保仅允许血浆采样所需的必要量的血液进入第一通道。

在一个实施方式中，装置还包括布置在第一通道与第三通道之间并与第一通道和第三通道流体连通的第二通道。第二通道在通道系统中提供附加步骤以实现毛细作用的逐步或逐渐增加。优选地，第二通道与第三通道的高度比至少为1.1:1，优选地至少为2:1。

在一个实施方式中，提取室通常是楔形的、具有从与过滤膜的接触点朝向计量通道逐渐增加的高度，并且其中，提取室的最大高度高于计量通道的高度。楔形使得能够逐渐填充提取室。

在一个实施方式中，装置还包括夹止装置，该夹止装置被配置为分离计量体积的体液，其中，夹止装置包括布置在提取室的具有最大高度的部分中的至少一个通气孔。借助于通气口，实现计量体积与体液的剩余体积的有效分离。

在一个实施方式中，夹止装置包括夹止区域，该夹止区域与邻近通向计量通道的入口布置的至少一个通气口流体连通，其中，夹止区域包括高度降低元件，该高度降低元件的高度低于提取室的最大高度。优选地，提取室包括具有逐渐增加的高度的部分、具有高度降低元件的部分和与计量通道流体连通的具有最大提取室高度的部分。高度降低元件在提取室的出口处产生毛细作用的增加，因此确保体液通过过滤膜的持续输送和过滤。

在一个实施方式中，高度降低元件包括通孔，以防止液体被固定。

另外，本公开的第二方面涉及一种借助于如第二方面中实施的微流体装置来采样、输送和收集体液样本以用于分析的方法。该方法包括以下步骤：将样本体积施加到装置的入口端口，并通过允许毛细管压力的连续增加(优选地，毛细管压力的逐步增加)的通道系统将样本体积输送至多孔过滤膜。该方法还包括以下步骤：允许来自多孔过滤膜的仍然增加的毛细管压力，以分离细胞材料并提取剩余体液；在提取室中接收来自过滤膜的过滤体液，从而引起逐渐降低的毛细管压力；借助于增加的毛细管压力，用过滤体液填充计量通道；以及通过在预定使体液经受最低毛细管压力的点处引入气泡来断开提取室与计量通道之间的流体连通；以及在被包括在出口区段中的毛细管装置中收集计量体液。优选地，当计量体液接触毛细管装置时，断开提取室与计量通道之间的流体连通。

在该方法的实施方式中，将一定体积的体液手动施加到入口端口；从入口端口进入体液以填充第一通道，于是一旦第一通道被填充，减流装置就暂时停止或减少体液输送。在确保装置被正确地填充之后，从入口端口移除过量的体液，从而允许进一步的输送进入分离、计量和收集过程。

在本公开的第三方面中，提供了一种微流体装置，该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，该装置包括：入口区段，该入口区段用于接收体液样本，入口区段包括入口端口；计量区段，该计量区段被配置为从入口区段接收体液并且包括计量通道，其中，计量区段被布置成分离填充在计量通道中的计量体积的体液；以及出口区段，该出口区段被配置为接收和输送分离出的计量体积的体液以在具有预定表面几何形状的毛细管装置中被收集，其中，计量通道包括具有尺寸变化的出口部分，该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。

借助于计量通道的出口部分的尺寸变化，流体前弯液面的形状可以适配于毛细管装置的几何形状，使得界面处的形状彼此匹配。因此，可以控制分离出的计量体积的体液与毛细管装置的撞击，以防止两种介质之间形成气泡。

在一个实施方式中，毛细管装置包括被布置成与计量通道的出口部分流体连通的桥接元件和连接至桥接元件的纸基底。优选地，桥接元件是平均孔径小于计量通道的最小尺寸的亲水性多孔元件。通过在两个部件中提供毛细装置，可以引入增加的毛细作用，以确保分离出的计量体积的体液从计量通道输送至纸基底以被收集。

在一个实施方式中，桥接元件由选自微型纸浆、微型原纤化纤维素、开孔亲水性聚合物或高度可压缩的玻璃纤维网中的至少一者的材料制成。

在一个实施方式中，桥接元件在与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。

在一个实施方式中，装置还包括过滤膜，该过滤膜被配置为将选定细胞与体液分离，其中，入口区段被配置为将体液样本输送至过滤膜并且使体液样本跨过滤膜分配，并且其中，计量区段包括提取室，该提取室被配置为从过滤膜接收体液并将所接收的体液输送至计量通道。借助于过滤膜，可以从全血中分离例如血浆，以被收集在毛细管装置中。

在一个实施方式中，夹止装置包括夹止区域，该夹止区域与至少一个通气口流体连通，夹止区域布置在提取室的具有最大高度的部分中并且被具有较低高度的区域包围。优选地，提取室的包围夹止区域的至少一个部分的高度低于计量通道的高度。较低高度的周围区域导致夹止区域中的毛细管压力降低，从而促进气泡的引入。

在一个实施方式中，计量区段包括在提取室与计量通道之间延伸的流体连接器以及通气口。通气口可以布置在流体连接器与计量通道相遇的位置附近或布置在流体连接器与计量通道相遇的位置处。优选地，通气口布置在计量通道的入口处，并且被配置为通向环境空气的孔口，该孔口的截面积等于或大于计量通道的截面积的大小。因此，通气口放置在装置的具有低毛细管压力的位置，最佳地用于在提取室的下游和计量通道的上游引入气泡以分离计量体积的体液。

在一个实施方式中，流体连接器具有与计量通道不同的尺寸，该尺寸选自高度、宽度和长度中的一者或更多者。优选地，流体连接器具有朝向计量通道的入口的逐渐增加的高度。由此，增加流体/空气界面以便于引入气泡。

在一个实施方式中，提取室的最大高度低于计量通道的高度。

另外，本公开的第三方面涉及一种借助于从入口到微流体装置的毛细管装置的毛细管输送来采样、输送和收集计量体积的体液以用于分析的方法，该方法包括以下步骤：将体液样本施加到装置的入口端口，并且将体液输送至计量通道，可选地，还穿过过滤膜；允许计量通道将体液样本输送至包括具有预定表面几何形状的毛细管装置的出口区段；在毛细管装置中接收计量流体，并且通过在装置的位于计量通道上游的呈现低毛细管压力的点处引入至少一个气泡来将计量体积的体液与剩余样本体积分离；以及在毛细管装置中收集计量体积的体液，其中，计量通道的出口部分包括尺寸变化，这使得在分离出的计量体积的体液被输送至所述出口区段时，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。

在本公开的第四方面中，提供了一种制造微流体装置的出口区段的方法，该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；该方法包括以下步骤：提供微流体装置，该微流体装置具有与计量区段流体连通的出口区段，计量区段包括计量通道，该计量通道被配置为从具有入口端口的入口区段接收体液，其中，出口区段包括位于计量通道的出口部分与装置的出口孔口之间的桥接腔室；提供亲水性多孔桥接元件，该亲水性多孔桥接元件被布置成符合桥接腔室的形状；将桥接元件插入桥接腔室中，使得桥接元件基本填充桥接腔室和出口孔口；以及将毛细管装置附接至出口区段，从而在毛细管装置与桥接元件之间建立接触。

通过以使得桥接腔室基本被填充的方式将适形的亲水性多孔桥接元件插入桥接腔室中，减少或消除了对多孔元件进行高精度切割和放置到出口中的需要。相反，根据第四方面的方法使得能够在自动化高通量大规模制造中应用该解决方案。

在一个实施方式中，插入使得桥接元件突出到计量通道中。优选地，插入使得突出到计量通道中的桥接元件的部分的表面呈现基本符合计量通道中的计量体积的体液的流体前弯液面的形状。因此，可以控制分离出的计量体积的体液与桥接元件的撞击，以防止两种介质之间形成气泡。

在一个实施方式中，桥接元件由可压缩多孔材料制成并且具有大于桥接腔室的体积的体积，并且其中，插入包括将桥接元件压缩到桥接腔室中。利用可压缩材料，桥接元件简单地通过将其压缩到桥接腔室中来插入，并且确保在桥接腔室与桥接元件之间不形成间隙。

在一个实施方式中，桥接元件由可分配的多孔材料制成，并且其中，插入包括将多孔材料分配到桥接腔室中，使得多孔材料突出到出口孔口之外并且允许多孔材料凝固以形成桥接元件。利用可分配的材料，桥接元件简单地分配到桥接腔室中，并且确保在桥接腔室与桥接元件之间不形成间隙。在这种上下文中，可分配材料包括任何合适的材料，例如，液体形式，其可以通过喷嘴等分配到桥接腔室中，并且随后固化或凝固成固体形式。

在一个实施方式中，毛细管装置被配置为比桥接元件在体液上施加更高的毛细管压力，并且其中，桥接元件的平均孔径小于计量通道的最小尺寸。这确保体液样本从计量通道穿过桥接元件输送至毛细管装置。

另外，第四方面涉及一种微流体装置，该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，装置包括：入口区段，该入口区段用于接收体液样本，入口区段包括入口端口；计量区段，该计量区段被配置为从入口区段接收体液并且包括计量通道，其中，计量区段被布置成分离填充在计量通道中的计量体积的体液；以及出口区段，该出口区段包括位于计量通道的出口部分与装置的出口孔口之间的桥接腔室；亲水性多孔桥接元件，该亲水性多孔桥接元件被布置成符合桥接腔室的形状并且插入桥接腔室中，使得桥接元件基本填充桥接腔室和出口孔口；以及毛细管装置，该毛细管装置附接至与桥接元件接触的出口区段。

在一个实施方式中，装置还包括过滤膜，该过滤膜被配置为将选定细胞与体液分离，其中，入口区段被配置为将体液样本输送至过滤膜并且使体液样本跨过滤膜分配，并且计量区段包括提取室，该提取室被配置为从过滤膜接收体液并将所接收的体液输送至计量通道。借助于过滤膜，可以从全血中分离例如血浆，以被收集在毛细管装置中。

在一个实施方式中，计量区段包括在提取室与计量通道之间延伸的流体连接器以及通气口。通气口可以布置在流体连接器与计量通道相遇的位置附近或布置在流体连接器与计量通道相遇的位置处。因此，通气口放置在装置的具有低毛细管压力的位置，最佳地用于在提取室的下游和计量通道的上游引入气泡以分离计量体积的体液。优选地，流体连接器具有与计量通道不同的尺寸，该尺寸选自高度、宽度和长度中的一者或更多者。

在一个实施方式中，计量通道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。优选地，桥接元件的面向计量通道的表面是弯曲的或基本平面的。因此，可以控制分离出的计量体积的体液与桥接元件的撞击，以防止两种介质之间形成气泡。

在一个实施方式中，提取室基本是楔形的，其中，提取室的顶板由过滤膜的平坦下表面限定，并且其中，提取室的亲水性底板以锐角从与过滤膜的接触朝向计量通道延伸。借助于过滤膜与提取室的底板之间的锐角，可以实现朝向计量通道发散的楔形提取室，从而能够逐渐填充发散表面之间的空间，基本形成毛细管泵。同时，可以保持过滤膜的基本平坦的水平取向，这有助于将过滤膜集成在室构造中，以保护血液样本在血浆提取期间免受蒸发和污染的影响。优选地，亲水性底板是在提取室与计量通道之间延伸的流体连接器的底板。

在一个实施方式中，流体连接器具有最大高度和小于提取室的最大高度的最小高度。

在本公开的第五方面中，提供了一种多层微流体装置，该多层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，装置包括：入口区段，该入口区段用于接收体液样本，入口区段包括入口端口并且被配置为输送所述样本并将所述样本接入到平坦的侧向延伸的过滤膜；计量区段，该计量区段包括提取室和计量通道，提取室被配置为接收来自过滤膜的提取体液并且被布置成与计量通道流体连通；以及出口区段，该出口区段被配置为接收并收集来自计量通道的计量体积的体液，出口区段包括用于收集计量体积的体液的毛细管装置，其中，提取室的顶板由过滤膜的平坦下表面限定，并且提取室的底板与计量通道的底板连续并且从过滤膜的下表面以锐角延伸，并且其中，提取室的底板相对于计量通道的底板倾斜，以产生斜坡。

借助于过滤膜的倾斜底板，可以实现朝向计量通道发散的楔形提取室，从而能够逐渐填充发散表面之间的空间，基本形成毛细管泵。同时，可以保持过滤膜的基本平坦的水平取向，这有助于将过滤膜集成在室构造中，以保护血液样本在血浆提取期间免受蒸发和污染的影响。

在一个实施方式中，装置从底部到顶部包括：底层；亲水性底板，其形成提取室和计量通道的底板；以及用于底板层的支承结构，其中，支承结构布置在底层与底板层之间，使得底板层的第一部分支承在支承结构上以接触过滤膜，并且其中，底板层的第二部分支承在底层上以在过滤膜与底板层之间形成锐角，以获得高度朝向计量通道逐渐增加的提取室。借助于层构造，促进装置的组装，以实现可扩展的大量制造。

在一个实施方式中，装置包括选自以下项的至少五个层：底层；支承结构；底板层；通道结构层，其被配置为容纳计量区段；和覆盖层，其为计量通道提供平坦的顶板表面。

在一个实施方式中，底板层包括界定舌部的槽，该舌部形成提取室的底板，并且其中，舌部的自由端支承在支承结构上。优选地，槽大致为C形，并且舌部大致为圆形或大致为正方形。借助于槽，可以容易地切割形成提取室的底板的舌部的期望形状，例如，适配于过滤膜的形状。

在一个实施方式中，底板层包括形成出口区段的出口端口的开口。

在一个实施方式中，底层包括基本对应于提取室的大小的第一开口和布置成容纳毛细管装置的第二开口。

在一个实施方式中，通道结构层包括布置成容纳支承结构、提取室的底板和出口区段的出口端口的开口，优选地，所述通道结构层还包括形成计量通道的侧壁的槽。

在一个实施方式中，覆盖层包括基本对应于提取室的大小的开口，并且其中，过滤膜的下表面位于其上。

不同层中的开口容纳形成微流体装置的不同结构，从而实现多层构造。

在一个实施方式中，覆盖层具有面向通道结构层的具有亲水性表面的第一侧和具有粘附表面的第二相反侧。亲水性表面因此形成计量通道的顶板，并且粘附表面使得能够在覆盖层的顶部上组装附加层。

在一个实施方式中，装置还包括至少一个附加层，该至少一个附加层附接至覆盖层的第二侧，以组装入口区段和装置壳体。

另外，本公开的第五方面涉及一种通过层压箔层来制造微流体装置的方法，该方法包括以下步骤：提供基底作为装置的底层；将支承结构组装在底层上；提供具有亲水性上表面的底板层并将该底板层组装在底层上，使得底板层的第一部分支承在支承结构上并且底板层的第二部分支承在底层上，其中，底板层的第一部分相对于第二部分倾斜以产生斜坡；提供通道结构层，该通道结构层被配置为容纳计量区段并将通道结构层组装在通道底板层上；提供覆盖层并将该覆盖层组装在通道结构层上；以及将过滤膜组装在水平位置中以搁置在覆盖层上，从而产生提取室，其中以底板层的第一部分作为底板。

借助于该制造方法，能够实现具有楔形提取室的多层微流体装置的可扩展的大量生产。

在一个实施方式中，该方法还包括以下步骤：在底板层中形成槽以界定形成第一部分的舌部，以及将底板层组装在底层上，使得舌部的自由端支承在支承结构上。

在一个实施方式中，通道结构层包括开口，该开口被布置成容纳支承结构、提取室的底板以及出口区段的出口端口。

在一个实施方式中，覆盖层具有面向通道结构层的具有亲水性表面的第一侧和具有粘附表面的第二相反侧。

在一个实施方式中，该方法还包括以下步骤：在覆盖层上组装至少一个附加层，并且随后在至少一个附加层上组装入口区段和壳体。

在本公开的第六方面中，提供了一种微流体装置，该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，装置包括：入口区段，该入口区段用于接收体液样本，入口区段包括被布置成接收体液供应的入口端口；计量功能，该计量功能被配置为从入口区段接收体液并且包括第一通道；以及后续区段，该后续区段被配置为从计量功能接收体液并且包括第二通道，其中，第一通道包括被配置为中断或减少从中通过的体液的流动的毛细管截止阀，以及用于视觉检查的装置，该装置布置在毛细管截止阀附近，其中，入口端口的几何形状和/或尺寸被配置为使得当移除到入口端口的体液供应时，入口端口处的体液弯液面的拉普拉斯压力高于毛细管截止阀的阈值压力。

通过配置入口端口的几何形状和/或尺寸，可以实现体液的弯液面的期望曲率，该体液在移除体液供应时粘附至入口端口。在一个实施方式中，体液是施加至入口端口的来自手指穿刺的血液。弯液面的曲率进而确定由液体上的表面张力引起的拉普拉斯压力。通过选择入口端口的几何形状和/或尺寸以使得入口端口处的体液上的拉普拉斯压力高于毛细管截止阀的阈值压力，当体液的供应(例如，手指上的血滴)被移除以允许体液从第一通道流动至第二通道时，这将导致毛细管截止阀的破裂。这可以用于在体液流入第二通道之前计量该体液的体积。用户可以在用于视觉检查的装置中检查填充水平，以确保已经供应了足够的量。

在一个实施方式中，毛细管截止阀选自第一通道的具有更改的亲水性的部分和/或第一通道的具有改变的尺寸的部分中的至少一者。第一通道的亲水性和/或尺寸可以被配置为实现毛细管截止阀的期望阈值或爆裂压力。优选地，毛细管截止阀通过第一通道中高度的急剧增加而形成。

在一个实施方式中，后续区段包括用于从第一通道接收或收集体液的至少一个多孔介质。因此，可以以简单且高校的方式收集体液样本。

在一个实施方式中，第一通道与第二通道的高度比至少为1.1:1，优选地至少为2:1。高度差确保从第一通道到第二通道的持续毛细管输送。

在一个实施方式中，围绕入口端口的表面是疏水的。疏水性表面有助于形成粘附至入口端口的体液的液滴，从而增加拉普拉斯压力。

在一个实施方式中，计量功能是血液的预计量功能，并且第一通道是被布置成与过滤膜和提取室流体连通的预计量通道，该预计量通道被配置为从过滤膜接收体液并将其输送至血浆计量通道并填充血浆计量通道。借助于过滤膜、提取室和血浆计量通道，该装置还被配置为自主地分离、计量和收集来自血液的血浆，优选地在被布置成与血浆计量通道流体连通的毛细管装置中。

在一个实施方式中，夹止装置包括夹止区域，该夹止区域与至少一个通气口流体连通，布置在提取室的具有最大高度的部分附近并且被具有较低高度的区域包围。优选地，包围夹止区域的至少一个部分的高度低于血浆计量通道的高度。较低高度的周围区域导致夹止区域中的毛细管压力降低，从而促进气泡的引入。

在一个实施方式中，装置还包括在提取室与血浆计量通道之间延伸的流体连接器以及通气口。通气口可以布置在流体连接器与血浆计量通道相遇的位置附近或布置在流体连接器与血浆计量通道相遇的位置处。优选地，通气口布置在血浆计量通道的入口处，并且被配置为通向环境空气的孔口，该孔口的截面积等于或大于血浆计量通道的截面积的大小。因此，通气口放置在装置的具有低毛细管压力的位置，最佳地用于在提取室的下游和血浆计量通道的上游引入气泡以分离计量体积的体液。

在一个实施方式中，流体连接器具有与血浆计量通道不同的尺寸，该尺寸选自高度、宽度和长度中的一者或更多者。

在一个实施方式中，提取室的最大高度低于血浆计量通道的高度。

在一个实施方式中，提取室基本是具有逐渐增加的高度的楔形，其中，提取室的顶板由过滤膜的平坦下表面限定，并且其中，提取室的亲水性底板以锐角从与过滤膜的接触朝向血浆计量通道延伸。借助于过滤膜与提取室的底板之间的锐角，可以实现朝向血浆计量通道发散的楔形提取室，从而能够逐渐填充发散表面之间的空间，基本形成毛细管泵。同时，可以保持过滤膜的基本平坦的水平取向，这有助于将过滤膜集成在室构造中，以保护血液样本在血浆提取期间免受蒸发和污染的影响。

另外，本公开的第六方面涉及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，该方法包括以下步骤：手动地将体液供应施加至装置的入口端口；借助于毛细管压力用体液填充被布置成与入口端口流体连通的第一通道，其中，第一通道包括毛细管截止阀，该毛细管截止阀被配置为中断或减少通过其的体液的流动；视觉检查第一通道的正确填充；移除到入口端口的体液供应，其中，入口端口的几何形状和/或尺寸被配置为使得当移除到入口端口的体液供应时，入口端口处的体液弯液面的拉普拉斯压力高于毛细管截止阀的阈值压力，由此毛细管截止阀允许体液的流动在其中的流动；以及允许计量体积的体液输送至被布置成与第一通道流体连通的多孔介质。

在一个实施方式中，毛细管截止阀选自第一通道的具有更改的亲水性的部分、第一通道的具有改变的尺寸的部分中的至少一者。

在一个实施方式中，该方法还包括以下步骤：在用作毛细管装置的多孔介质中收集计量体积的体液。

该方法通过使用户能够在体液被允许继续流过装置以收集在多孔介质中之前供应足够量的体液来促进体液的采样。

在本公开的第七方面中，提供了一种微流体装置，该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，该微流体装置具有将计量体积与过滤膜之外的剩余体液断开以去除细胞(诸如红细胞)的装置。装置包括入口区段，该入口区段包括用于接收体液样本的入口端口，该入口区段被配置为将样本输送至过滤膜。装置还包括计量区段，该计量区段包括被布置成接收来自膜的提取体液的提取室和计量通道。装置还包括出口区段，该出口区段被配置接收、输送和在毛细管装置中收集来自计量通道的一定体积的过滤体液。计量区段还包括夹止装置，该夹止装置被配置为将计量通道中的计量体积的过滤体液与提取室中的剩余体液分离，其中，夹止装置包括布置在提取室的具有最大高度的部分中的至少一个通气孔。借助于通气口，实现计量体积与体液的剩余体积的有效分离。

在一个实施方式中，夹止装置包括夹止区域，该夹止区域与邻近通向计量通道的入口布置的至少一个通气口流体连通，其中，夹止区域包括高度降低元件，该高度降低元件的高度低于提取室的最大高度。优选地，提取室包括具有逐渐增加的高度的部分、具有高度降低元件的部分和与计量通道流体连通的具有最大提取室高度的部分。高度降低元件确保夹止区域具有比提取室的相邻部分高的高度，从而减小夹止区域中的毛细管压力以促进气泡的引入。

在一个实施方式中，提取室基本是楔形的，其中，提取室的顶板由过滤膜的平坦下表面限定，并且其中，提取室的亲水性底板以锐角从与过滤膜的接触朝向计量通道延伸。借助于过滤膜与提取室的底板之间的锐角，可以实现朝向计量通道发散的楔形提取室，从而能够逐渐填充发散表面之间的空间，基本形成毛细管泵。同时，可以保持过滤膜的基本平坦的水平取向，这有助于将过滤膜集成在室构造中，以保护血液样本在血浆提取期间免受蒸发和污染的影响。优选地，血浆提取室的最大高度超过计量通道的高度。

在一个实施方式中，提取室的包围夹止区域的至少一个部分的高度低于计量通道的高度。较低高度的周围区域导致夹止区域中的毛细管压力降低，从而促进气泡的引入。

在一个实施方式中，装置包括位于高度降低元件中的通孔，以防止液体被固定在提取室中。

在一个实施方式中，计量区段包括提取室，该提取室包括具有逐渐增加的高度的部分、具有高度降低元件的部分、被布置成与计量通道流体连通的具有最大提取室高度的部分。

在一个实施方式中，装置包括：入口区段，该入口区段包括入口端口和通道系统；过滤膜，该过滤膜被配置为将血浆与血液分离，其中，入口区段和通道系统被配置为利用从入口区段到过滤膜的逐步或逐渐增加的毛细作用以及如本公开的前述方面(诸如第二方面)中概述的特征将体液样本输送至过滤膜，并使体液样本跨过滤膜分布。

在一个实施方式中，装置包括：计量通道，该计量通道包括具有尺寸变化的出口部分，该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，该毛细管装置具有如本公开的前述方面(诸如第三方面)中概述的特征。

在一个实施方式中，装置包括：出口区段，该出口区段具有按照使得桥接腔室基本被填充的方式可插入桥接腔室中的适形亲水性多孔桥接元件，以及如本公开的前述方面(诸如第四方面)中概述的特征。

在一个实施方式中，装置是具有楔形提取室的多层装置，其中，提取室的底板与计量通道的底板连续并且从过滤膜的下表面以锐角延伸，并且其中，提取室的底板相对于计量通道的底板倾斜，以产生斜坡。可以使用具有如本公开的前述方面(诸如第五方面)中概述的特征的多层布置和方法来制造装置。

在一个实施方式中，装置包括具有预计量功能的入口部分，其包括视觉检查装置和毛细管截止阀，该毛细管截止阀具有如本公开的前述方面(诸如第六方面)中概述的特征。

在本公开的第八方面中，提供了一种微流体装置，该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，该微流体装置具有将计量体积与过滤膜之外的剩余体液断开以去除细胞(诸如红细胞)的装置。装置包括入口区段，该入口区段包括用于接收体液样本的入口端口，该入口区段被配置为将样本输送至过滤膜。装置还包括计量区段和夹止装置，该计量区段包括被布置成接收来自膜的提取体液的提取室、计量通道和布置在提取室与计量通道之间的流体连接器，该夹止装置包括至少一个通气口，该至少一个通气口被配置为引入至少一个气泡以分离计量体积。借助于通气口，实现计量体积与体液的剩余体积的有效分离。

在一个实施方式中，提取室具有逐渐增加到最大值的高度，该最大值小于计量通道的高度。

在一个实施方式中，流体连接器具有与计量通道不同的尺寸，优选地，这种尺寸选自高度、宽度和/或长度中的一者或更多者。

在一个实施方式中，流体连接器具有逐渐增加到计量通道的最大高度的高度。在流体连接器的特殊实施方式中，其被布置成具有低于提取室入口处的最大高度的高度，并且高度逐渐增加到计量通道的高度。

在一个实施方式中，装置具有至少一个通气口，该至少一个通气口在计量区段中位于高度超过提取室的最大高度的地方。在一个实施方式中，至少一个通气口位于流体连接器与计量通道相遇的位置附近或位于流体连接器与计量通道相遇的位置处。在另一实施方式中，至少一个通气口位于高度最大的位置。

在一个实施方式中，至少一个通气口位于计量通道的入口处，并且配置有通向环境空气的孔口，该孔口的截面积至少为计量通道的截面积的大小。

在一个实施方式中，流体连接器以锐角或曲线接合计量通道。

优选地，提取室、流体连接器和计量通道具有相同的亲水性底板。

在一个实施方式中，装置包括：计量通道，该计量通道包括具有尺寸变化的出口部分，该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，该毛细管装置具有如本公开的前述方面(诸如第三方面)中概述的特征。

附图说明

现在通过示例的方式参考附图描述本公开，其中，

图1示出了微流体装置的总体轮廓，所述微流体装置适配于通过手指穿刺从全血收集血浆、输送和分离血液并从血液收集限定体积的血浆。

图2A至图2H示出了多个连续流体处理步骤的血浆采样。

图3A至图3D示出了具有施加的样本流体的体积控制的毛细管力驱动微流体装置。

图4A至图4E示出了具有施加的样本流体的体积控制的毛细管力驱动微流体装置，其中微流体特征被引入指示窗口与连接毛细管区段之间。

图5A至图5G示出了使用以层压技术制造的毛细管截止阀的微流体装置的截面示意图。

图6A至图6D示出了根据本公开的实施方式的微流体装置中的毛细管压力的平衡。

图7A至图7G示出了根据本公开的一个实施方式的微流体装置的截面图，其例示了形成夹止区域的不同层。

图8A至图8C示出了根据本公开的一个实施方式的微流体装置的平面图和截面图，其例示了夹止解决方案。

图9A至图9B示出了根据本公开的一个实施方式的微流体装置的截面图，其例示了夹止解决方案。

图10A至图10B示出了根据本公开的一个实施方式的微流体装置的截面图，其例示了夹止解决方案。

图11A至图11C示出了根据本公开的一个实施方式的微流体装置的平面图和截面图，其例示了夹止解决方案。

图12示出了微流体装置的实施方式的俯视图，其通过使用在提取室与计量通道之间具有通气孔的流体连接器来解决计量准确度问题。

图13A至图13D示出了包括流体连接器和四种不同的通气孔设计的微流体装置的俯视图。

图14A至图14F示出了例示根据本公开的一个实施方式的微流体装置的制造方法中的步骤的截面图。

图15A至图15F总体上示出了具有通道系统的微流体装置的实施方式，该通道系统具有逐步增加的毛细作用，该毛细作用可以确定引入了足够的体液体积。

图16A至图16F示出了本公开的具有被布置成与预计量通道流体连通的毛细管截止阀的实施方式的截面图。

图17A和图17B示出了微流体装置的出口部分的制造方法的实施方式的截面图。

图18示出了微流体装置中的出口附近的气泡形成的示例的俯视图。

图19示出了根据本公开的一个实施方式的液体从通道到毛细管装置的成功输送的俯视图。

图20示出了根据本公开的一个实施方式的微流体装置中的计量通道的截面图。

图21A至图21B示出了根据本公开的一个实施方式的微流体装置中的宽度变窄的计量通道的测试结果。

图22A至图22C示出了根据本公开的另一实施方式的微流体装置中的宽度变窄的计量通道的测试结果。

图23A至图23C示出了根据本公开的另一实施方式的微流体装置中的宽度变窄的计量通道的测试结果。

具体实施方式

以下部分提供了根据本公开的实施方式的微流体装置的详细描述，该微流体装置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。在附图中，贯穿多个附图，相同的附图标记表示相同或对应的元件。将理解，这些附图仅用于例示，并且不以任何方式限制本公开的范围。

示例1-微流体装置

图1示出了微流体装置的示例性实施方式，该微流体装置被适配为通过手指穿刺从全血收集血浆、输送和分离血液并从血液收集限定体积的血浆。在宽泛概述中，所述系统包括如图1所示沿通过系统的流动方向布置的以下部件：

·入口区段24，该入口区段包括：

·入口端口4，

·通道系统25，

·第一通道6，也称为预计量施加通道

·第二通道8，也称为中间通道

·第三通道10，也称为过滤通道

·过滤膜12，

·计量区段26，该计量区段包括：

·提取室14，

·通气结构/夹止结构16，

·血浆计量通道18，

·出口区段28，该出口区段包括：

·出口端口21(具有桥接毛细管元件20)，以及

·毛细管装置22。

血浆采样按图2A至图2H中描述的多个连续流体处理步骤工作。作为概述，附图示出了以下内容：图2A：填充入口区段24的第一预计量施加通道6；图2B：在血液的前弯液面36到达毛细管截止阀35之后移除血液供应30，从而导致形成粘附至入口端口4的血液的凸形后弯液面32；图2C：拉普拉斯压力推动血液液体的凹形前弯液面36穿过毛细管截止阀35；图2D：流过第二中间通道8，到达过滤膜12，同时填充过滤膜，从而排空预计量施加通道6并开始血浆提取；图2E：填充第三过滤通道10；图2F：继续过滤到提取室14中；图2G：填充血浆计量通道18；以及图2H：在通气结构/夹止结构16具有气泡入口的情况下将计量血浆体积吸收到毛细管装置22中。

如图2A所示，血液30经由入口端口4填充到预计量施加通道6中。当预计量施加通道6被完全填充时，手动中断到入口端口的血液供应，从而计量限定体积，参见图2B。中间通道8将血液从预计量施加通道6朝向过滤通道10和过滤膜12输送，参见图2C。

因此，中间通道8中的毛细管压力需要高于将液体固定到入口端口的毛细管保持压力，使得液体可以从预计量施加通道6泵送到过滤通道10/过滤膜12。中间通道8中的较高毛细管压力也有利于防止第二通道和过滤膜12接触时的气泡，其中毛细管压力的急剧增加可以以其它方式将气泡引入中间通道8中。气泡可能潜在地中断移动通过系统的流体塞上的毛细作用，并且因此停止流体操作。一旦血液弯液面32接触过滤膜/第三通道10，则平行地并且根据隔室中的任一者中的毛细管力发生这两个隔室的填充，参见图2D至图2E。

由于第三通道10和膜12是平行布置的，因此通常由于过滤膜内的较高毛细管压力，过滤膜首先被填充。一旦膜的空隙体积填充有血液/血浆，第三通道10就开始/继续填充。过滤膜12具有毛细管梯度，其孔径从血液接收侧的十分之几微米到血浆提取侧的2-3微米。一旦血浆到达过滤膜12的下表面，由于血浆过滤膜18和亲水性底部基底38的相交处的高毛细管压力，所以发生血浆到提取室18的提取，参见图2D。膜12与亲水性底部基底38之间的发散空间逐渐填充有血浆，因为提取室14中的毛细管压力显著高于预计量施加通道6中的保持压力，参见图2D至图2F。

一旦血浆弯液面到达血浆计量通道18的入口，血浆由通道18内的毛细管压力驱动继续流入血浆计量通道18，参见图2G。血浆计量通道18内的毛细管压力需要基本大于预计量施加通道6中的保持毛细管压力，以允许血浆过滤通过膜12。一旦血浆计量通道18被完全填充并且弯液面到达出口端口21，毛细管压力的突然增加导致血浆通过出口端口21吸收到毛细管装置22中，参见图2H。

由于过滤膜中血液的高流动阻力，所以过滤膜上游的流体吸收最小。相反，过滤膜下游的通气结构/夹止结构16为气泡进入提供较低的阻力，这导致夹止和血浆体积的计量。由于所呈现的系统基于导致下游毛细管系统中的液体-空气界面的箔片式构造，因此气泡进入在多个点处是可能的。因此，重要的是考虑下游毛细管系统中的毛细管保持压力，以具有受控且可重复的气泡进入，其使得能够在计量血浆的体积时实现期望的精度。继续通过出口端口的血浆吸收，直到整个血浆计量通道被排空并且体积被转移到毛细管基底中。

由于在过滤膜处存在过量血液时不存在防止血浆计量通道的第二填充循环的安全机构，因此具有明确限定的输入体积是至关重要的。输入体积与系统的死体积和系统的血浆输出体积直接相关。为此，引入预计量施加通道6，而不是将血液直接施加在膜上。

引入预计量施加通道6的另一原因是所需的血液的总血液体积约为70μl。由于预期用户将在没有任何测量装置(诸如吸管)的情况下施加血液，并且代替地直接来自手指穿刺，因此预计量施加通道6允许收集多个连续液滴并向用户给出关于装置的填充状态的反馈。一旦足够的血液已经应用于系统，指示器区域将显示成功填充。预计量施加通道6也很好地与第三通道集成，其目的是使血液均匀地分布在整个膜上，并限制过滤期间水从血液中蒸发。

示例2-预计量

在图3A至图3D中一般性地描述了具有施加的样本流体的体积控制的毛细管力驱动微流体装置。图3A至图3D的装置被配置为在入口端口40收集一个或更多个液滴，以输送到具有预计量区段/隔室的第一预计量施加通道42中。当预计量区段已被填充时，填充指示器44向用户确认填充状态，使得可以手动中断到入口端口40的液体供应，并且在预计量隔室中捕获限定的体积。预计量操作以四个步骤进行：(a)将液体施加到入口端口40，(b)预计量隔室的毛细管填充，(c)到达指示器44，手动读出，以及(d)从入口端口40移除过量液体。

图3A至图3D例示了该过程。图3A示出了液体被施加到入口端口40。图3B示出了第一通道或预计量隔室42的毛细管填充。在图3C中，示出了到达指示器44并手动读出。在图3D中，从入口端口40移除过量的液体。

由于到入口的流体供应的手动中断以特定延迟发生，因此其将限定体积的时间相关过填充引入到第二通道或连接毛细管通道46中。该过度填充体积取决于到达指示器窗口44与从入口端口42移除液体之间的时间段以及连接毛细管通道46中的流速。

图4A示出了毛细管系统的部件，包括入口端口50、第一通道52(也称为预计量通道)、指示器窗口54和第二通道58(也称为连接或后续毛细管通道)。引入适用于毛细管驱动装置的其它微流体特征(诸如阀或减流门56)可以有助于提高计量的准确度。这种微流体特征可以被引入指示器窗口54与第二通道58之间，以减慢或停止两个区段之间的流动，如图4B至图4E所示。

图4B至图4E例示了使用减流门或截止阀56来计量毛细管系统中的液体。减流门以使得流动速度基本减小的方式起作用，使得在给定时间段(例如，3秒)内，与没有减流门的情况相比，较小体积57从预计量通道52溢出到第二通道58中，使得施加到毛细管系统的流体量基本等于预计量通道52中的流体55的计量体积。例如，可以通过更改微通道的亲水/疏水特性、调节微通道的尺寸或改变微通道的流动阻力来实现减流门。

诸如可溶解膜阀或毛细管截止阀的截止阀使流动完全停止，使得过填充体积可以最小化。当与液体接触时，可溶解膜阀可以分解，并且在打开与下游连接毛细管装置的流体连通之前，可以使流动停止一段时间。毛细管截止阀用作压力屏障，并且可以用于完全中断毛细管系统中的流动，直到发生阀的润湿或附加液压压力推动液体穿过压力屏障。这种液压压力可以以不同的方式引入，例如，通过施加流体静压或通过入口端口条件的变化，例如，入口处的拉普拉斯压力/毛细管压力的变化。

从入口端口手动移除过量液体的操作可以用于引入拉普拉斯压力的这种变化，该变化导致截止阀破裂，从而开始流入第二通道中。选择整个毛细管系统的尺寸和表面特性，以允许液体从计量区段输送到连接毛细管区段中。毛细管截止阀实际上没有关闭，而是为毛细管流动产生压力屏障，一旦对液体施加一定的压力，该压力屏障就会破裂。人们说了阀的破裂，而不是阀的打开，因为它不是物理关闭的，而是仅借助于中断毛细管流动而关闭。针对毛细管截止阀，破裂压力是液体-气体界面的表面能、流体的润湿性和阀的几何尺寸的函数。因此，它可以通过微流体结构的适当设计来预定。

因此，入口端口的几何形状和/或尺寸可以被配置为使得当移除到入口端口的体液供应时，入口端口处的体液弯液面的拉普拉斯压力高于毛细管截止阀的阈值压力。

示例3-具有毛细管截止阀的样本体积控制

图5A至图5G示出了使用毛细管截止阀64的具有如示例2中总体描述的样本体积控制的微流体装置的实施方式。图5A至图5G示出了使用以层压技术制造的毛细管截止阀的微流体装置的截面示意图。该装置是使用层压在一起的结构层构造的。在图5A中，截面示出了入口端口60、计量通道62、毛细管截止阀64、指示器窗口66的位置和第二通道68。当液滴接触入口端口60时，液体被吸入装置的计量通道62中，直到液体到达毛细管截止阀64(图5B至图5D)。过量流体与计量通道62内部的液体体积的分离导致少量液体粘附至计量通道62外部的入口端口60。

通过高于毛细管截止阀64的阈值压力，该体积的曲率使液体上的表面张力引起的拉普拉斯压力推动计量通道62内部的液体穿过毛细管截止阀64，如箭头所示。然后液体继续流入第二通道68中，因为液体流动方向前面的毛细管压力高于入口端口处的毛细管保持压力(图5E至图5F)。

示例4-微流体装置中毛细管压力的平衡

图6A至图6D总体上描述了根据本公开的微流体装置中的毛细管压力的平衡。微流体装置允许将全血吸收到入口区段(示出为隔室A，72)中，然后通过将血液泵送/输送通过过滤元件(膜)74进入计量区段(包括提取室和计量通道)和出口区段(包括毛细管装置/泵)(在图6A中总体示出为隔室B，76)来自主地从全血中过滤血浆部分。装置中的所有流体输送基于毛细管压力。成功过滤血浆的条件要求隔室B76中的毛细管压力大于隔室A 72中的保持压力，使得根据系统的所有摩擦力发生从隔室A到隔室B的流体输送。

更具体地，本公开的实施方式包括如上所述的多个微流体元件。流体穿过系统从入口泵送至出口，从而形成使用毛细管压力泵送通过系统的流体塞或柱。为了允许流体塞连续流动通过系统，需要在任何时间给出朝向出口流动的液体前部处的毛细管压力与跟随流体塞的液体端部处的毛细管压力(保持压力)之间的压力差。填充到系统中的弯液面处的毛细管压力在整个填充操作中变化，并且由界面接触表面的接触角、液体的表面张力和(最小)通道/特征尺寸限定。后退端部处的毛细管保持压力由相同的参数限定，区别在于，后退接触角限定液体-空气界面的曲率，并因此限定毛细管保持压力。当微流体装置由层压层构造时，毛细管高度通常远小于通道宽度；这主要限定不同区段中的毛细管压力。在将液体施加至第一通道期间，液体不被捕获在毛细管中，而是以任何形状的液滴或液体贮存器的形式自由可用。这允许填充先前描述的第一通道，该第一通道在系统中具有最大的毛细管高度，并因此相对地说引起最低的毛细管压力。

一旦停止血液的施加，就形成跟踪流体塞的敞开空气-液体界面，并且该敞开空气-液体界面贯穿填充和过滤操作以抵消液体前部处的毛细管压力。为了允许塞的连续毛细管流动通过装置，液体前部之后的所有隔室/通道需要引起基本大于尾端处的毛细管压力的毛细管压力。

示例5-毛细管高度变化

示例5是如示例4中总体描述的微流体装置的详细实施方式。示例5中的微流体装置由结构化箔片的堆叠体制造，其中除了楔形斜坡之外，逐步引入毛细管高度的变化。毛细管高度的逐步减小可以在没有流体固定至台阶的情况下填充。然而，毛细管高度的逐步增大导致毛细管止动件的固定和形成，这应当被防止以保证装置的连续操作。这些设计要求导致除了血浆提取室之外的整个系统的毛细管高度逐步减小，其中毛细管高度的连续增大允许在再次逐步减小毛细管高度之前逐渐填充楔形结构。在图2A至图2H中可以看到系统的操作的示例；相关毛细管尺寸列于表1中。

表1：实现如图2A所示的装置的连续操作的装置参数

下面的示例6A和6B涉及微流体装置的多个实施方式，该微流体装置具有用于夹止体液的计量体积以输送正确计量的体积以在装置出口处收集在毛细管装置中的不同解决方案。

示例6A-计量1：膜下夹止

本公开的该实施方式涉及一种毛细管系统中的夹止结构，其允许使用毛细管力将一个流体塞分离成两个流体塞，使得两个塞之间不发生流体连通。更具体地，它允许从由全血和血浆构成的流体塞分离明确限定的血浆体积。

毛细管驱动系统中的夹止/分离液体需要将气泡引入系统中。气泡可以在现有的液体-空气界面(诸如通气口或其它敞开区段)处引入系统中。血浆提取室中的楔形结构被构造成由于制造约束，边缘的侧面的密封是不可能的。然而，为了允许血浆的准确计量，必须控制楔形下方的血浆的吸收和气泡进入。由于微流体装置的构造，所以楔形结构的在血浆提取系统中具有最高毛细管高度的部分位于血浆分离膜的下游，使得这成为使气泡进入系统的合适点。在本公开的该实施方式中，夹止结构被设计成利用血浆提取室中的相对低的毛细管保持压力的这一点，并且控制当血浆接触毛细管泵时气泡精确地进入毛细管系统的位置。

图7A至图7G和图9A至图9B示出了膜下夹止。一旦血浆前部到达毛细管装置，就发生夹止，并且开始从毛细管系统立即吸收血浆。由于血浆通过过滤器的过滤比血浆从系统的吸收明显更慢地发生，因此吸收导致气泡在最小毛细管压力的点处变大，这在两种情况下都发生在过滤膜下方的区段中。这导致最高毛细管高度的区段中的“颈缩”，直到在血浆第三通道与血浆计量通道之间延伸的流体塞塌陷并且气泡开始在血浆计量通道中变大。在膜下方产生颈缩和夹止是有利的，因为颈缩区域的左侧和右侧不存在液固界面防止了拐角流动，否则拐角流动可能导致两个流体塞之间的毛细连接。方形微通道的拐角具有高毛细管压力，这导致流体被捕获在那里，从而导致两个流体塞之间的剩余连接。在血浆过滤膜下方夹止的另一优点是，在血浆可以再填充血浆计量通道之前，夹止区域必须被第二次填充。相对来说，由于此处的毛细管高度处于其最高水平并因此毛细管压力相对较低，所以再填充发生得相当缓慢。

在膜下方的血浆夹止中，通过使血浆提取室与血浆计量通道之间的连接变窄，减小了被包含在设计用于夹止的区段中的体积。可能发生血浆从夹止区域左侧的区段的不期望的吸收。

通过系统的出口端口21的血浆吸收不仅可以从紧邻血浆计量通道18的入口的夹止区域84发生，而且还可以从膜下方的不同区域发生。图7A至图7G所示的夹止结构83、84减少了这种不期望的吸收。过滤膜81下方的毛细管高度借助于高度降低元件83在不期望血浆吸收的区域中减小，并且清楚地限定了夹止区域84，在表面区域中大约2mm×2mm，其中毛细管高度具有250μm的最高毛细管高度(在血浆系统中)。在夹止区域84的右侧，通道盖80将毛细管高度减小至150μm，并且在夹止区域84的左侧，通道盖80的延伸结构83将毛细管高度减小至小于150μm。以此方式，防止血浆从膜81下方的楔形提取室87的不期望的吸收。

在膜81下方的血浆夹止中，血浆从提取室87填充到血浆计量通道18中。在出口端口21处连接到多孔塞89之后，发生血浆计量通道18中的血浆通过出口端口21的吸收，并且在血浆提取室87与血浆计量通道18之间形成颈部。第三通道与血浆计量通道之间的血浆颈部塌缩分离两个流体体积。

图7A示意性地示出了穿过具有夹止区域84的微流体装置的实施方式的线G-G截取的纵向截面图，而图7B至图7G分别示出了横向切线A-A、B-B、C-C、D-D、E-E和F-F。图7F示出了限定血浆系统的毛细管高度88的、血浆计量通道18的底部82与血浆计量通道18的顶部80之间的交叠。通过减小夹止区域84上游(图7A中的左侧)和下游(图7A中的右侧)的毛细管高度来限定夹止区域84。夹止区域具有敞开侧壁86，该敞开侧壁86产生有利于气泡进入并防止拐角流动的液体-空气界面。

根据图7A至图7G所示的设计的膜下夹止如下发生：

在出口21处润湿多孔塞89之前，膜81下方的夹止区域84填充有血浆。多孔塞89的润湿导致从夹止区域84吸收血浆并且形成颈部。从颈缩区域的血浆的进一步吸收导致颈部的塌陷并且将血浆提取室87中的流体与血浆计量通道18中的流体断开。当通道18中的流体通过装置的出口端口21被吸收时，气泡然后进入血浆计量通道18。随着血浆过滤继续，从血浆提取室87发生夹止区域的再填充。

图9A示出了计量1解决方案的实施方式的纵向截面图，其中提取室102是基本楔形的，并且具有水平布置的过滤膜100作为顶部和斜坡104，该顶部和斜坡由亲水性底板106形成，该亲水性底板106从与过滤膜的接触朝向计量通道108以锐角延伸。图9B示出了沿者线A-A截取的横向截面图，并且例示了在通过引入气泡夹止之前在夹止区域中填充血浆109。

示例6B-计量2：在计量通道内部使用夹止结构

作为图9A至图9B所示的计量1解决方案的另选方案，在图8A至图8C和图10A至图10B中，膜98下方的毛细管高度H1可以减小到小于计量通道的高度H2，从而防止膜下方的血浆的不期望的吸收，而是有助于在计量通道90内部在通气口92的位置处形成气泡。如图8B和图10A所示，这通过将斜坡96的起点进一步移动到膜98的外部以限定形成在亲水性通道底板93与过滤膜98之间的楔形提取室来实现。这使得能够通过将通气结构92放置在计量通道90中来引入气泡。本公开的该实施方式涉及在计量通道90内部使用夹止结构。

在图10A中，提取室的最大高度H1小于计量通道H2的高度，因此使H2成为计量通道90中的最高毛细管高度。当夹止发生时，这将导致当计量通道90中的流体与出口处的毛细管装置94接触时，气泡在邻近通向计量通道90的入口的通气口92的位置处被拉动。图9B示出了沿着线A-A截取的横向截面图，并且例示了在通过引入气泡夹止之前在邻近通气口92的夹止区域中填充血浆109。

图11A至图11C示出了在计量通道内部具有夹止的微流体装置的另选实施方式，其中，计量通道是非直线的，例如，基本Z形。图11A示出了具有布置在提取室上方的过滤膜110的微流体装置的俯视图，类似于图8A中的实施方式。通气口92在计量通道90形成90度弯曲的位置处邻近计量通道90布置。这种布置增加了通气口92处的液体-空气界面的表面积，如下面将更详细描述的。图11B和图11C分别示出了沿着线A-A和B-B截取的截面图，其中例示了微流体装置的结构。

示例7-L形计量通道

各种原型的测试已经揭示，有必要尽可能快地执行气泡夹止，即，尽可能接近提取室与计量通道相遇的位置，以避免从膜下方吸收多余的血浆。血浆的从膜下方的不期望的吸收取决于血液特性，即，血细胞比容水平，这是不可接受的。血浆的不期望的吸收是膜隔室表现出的阻力(或其缺乏)的结果。这是由多种因素产生的，诸如用红细胞(RBC)堵塞膜中的孔(因此依赖于血细胞比容)、膜、通道底板(斜坡)与膜之间的相互作用等。

此外，虽然该系统对于血细胞比容水平为55或45的血液充分工作，但是已经观察到，对于35或更低的血细胞比容水平，血浆中的一些血浆不遵循期望的流动路径到达出口，因此血浆的计量不再准确。血细胞比容越低，阻塞膜的红细胞越少，因此膜中的阻力越低。这导致血浆从血浆提取室非常快速地流入计量通道，并且气泡难以夹止。

通过测试原型，发现解决计量准确度问题的一种方式是在膜120下方的提取室122与计量通道128之间使用流体连接器124，如图12的实施方式中总体描绘的。图12的实施方式具有通气孔126，其允许引入气泡以尽可能靠近流体连接器124夹止，并且在将气泡引入系统中之后尽可能快地执行夹止。这减少了来自膜隔室的过剩HCT依赖性流。还发现，L形计量通道中的通气孔的几何形状在气泡可以多么容易地被引入系统中起作用。对于要在通气孔处引入的气泡，Fp<Fc，其中Fp是作用在通气孔126处的液体上的毛细管力，并且Fc是作用在出口129处的液体上的毛细管力。如果Fp＞Fc，则将替代地从出口129抽出气泡。为此，期望Fp尽可能低。有助于Fp的因素是流体到通气孔126的边缘的固定、毛细管力和通气口的液体-空气界面等。经验证明，液体-空气界面越大，引入气泡越容易。这被认为是液体由于表面张力而可能收缩到最小表面积的趋势的结果。

图13A至图13D示出了四种不同的通气孔126设计，其中图13A具有最小的液体-空气界面127a，图13B具有稍微较大的液体-空气界面127b，其基本对应于计量通道128的尺寸，图13C具有较大的倾斜液体-空气界面127c，并且最后图13D具有最大的非直线液体-空气界面127d。在设计A中，液体需要从小的液体-空气界面膨胀到较大的液体-空气界面(计量通道的截面)。在设计B中，它从相同截面的液体-空气界面贯穿气泡形成。然而，在设计C和设计D两者中，通气口处的液体-空气界面大于通道截面，从而导致在通道中引入气泡所需的力更小。

示例8-生产方法

微流体装置的一个实施方式涉及实现微流体基底中的斜坡以产生高度梯度。

引发从血浆提取膜的血浆流动需要可以通过施加外力主动地或被动地(毛细管驱动)表现的力。建立毛细管流动的一种方式是将血浆提取膜以一定角度放置在微通道开口上。然后，膜在通道底部与顶部之间形成锐角，从而在膜下方产生毛细管力驱动流动，该毛细管力驱动流动被输送到微通道中。特定血液体积穿过膜并提取其血浆所花费的时间通常在几分钟的范围内，并且取决于血液的血细胞比容，因此其也可以变化。考虑到该时间跨度，有必要保护血液样本在提取期间免受蒸发的影响。从可用性的观点来看，还需要保护血液体积免受污染。因此，为了使用基于微过滤的血浆过滤实现产品，需要将过滤膜集成在室构造中。

从微制造的观点来看，将不平坦物体(如以一定角度放置的血浆膜)集成到室结构中是具有挑战性的，因为它在表面上产生难以液密地密封的不同高度的台阶。

通常，血浆提取膜由柔性聚合物材料或棉纤维构成，从而导致楔形构造无法为建于其上的后续层提供刚性支承。为了集成在室中，优选地，血浆提取膜呈现水平表面。为了实现这一点，需要在微流体基底上产生斜坡以在通道与膜之间产生楔形结构。

考虑了常见的工业上可扩展的制造技术(诸如微注射成型、R2R热压)以及不太可扩展的增材方法(诸如3D印刷、分配和铸造)。然而，这些方法不充分。首先，找到能够生产用于注塑或热压或铸造的具有斜坡的工具的制造商存在困难。其次，这些方法都不能产生所需的斜坡亲水性表面。对于这些方法，亲水性处理将是增加制造方法的进一步复杂性的要求。最后，这些方法都不是可扩展的。为了克服这些挑战，开发了产生斜坡的解决方案。

具体地，示例7示出了适合于使用箔基底和基于层压的制造技术在装置中的微流体通道中产生高度梯度的方法。薄箔的使用允许将箔基底或其部分从平面弯曲出，以实现可以结合在微流体基底中的斜坡。

通过隔离微流体底部基底的一部分，如在A中将其附接至底部基底，并且如在B中将隔离结构的另一端放置在支承结构的顶部上，可以在通道的底部基底中产生斜坡。

图14A至图14F示出了例示根据本公开的一个实施方式的生产微流体装置形式的血浆采样系统的制造方法中的步骤的截面图。为了将血浆提取膜结合在室中以防止样本蒸发、保护样本免受污染并实现样本的预计量，必须使血浆提取水平取向而不是以WO 2016/209147A1(其内容全部并入本文)中所示的斜坡取向。为了仍然具有在膜与通道底部之间形成的楔形件，实施了在通道中产生斜坡的建议方法。

图14A示出了底部基底箔130形式的第一层，其制备有用于在点a与点b之间延伸的提取室的第一开口131以及点c处的用于在出口容纳诸如纸基底的毛细管装置的第二开口133。

图14B示出了组装在第一层上的支承结构132形式的第二层，该第二层在底部基底130上邻近第一开口131的点a产生平台。支承结构132可以由dsPSA、分配的或丝网印刷的聚合物制成。

图14C示出了组装在第一层和第二层上的亲水性底板层134形式的第三层。第三层旨在构成提取室以及与提取室流体连通的计量通道的连续底板。为此，形成提取室的底板的部分相对于计量通道的底板倾斜，使得产生斜坡135。斜坡135的自由端邻近点a支承在支承结构132上并附接至支承结构132，而底板层134的剩余部分邻近点b附接至底部基底130并朝向邻近点c的第二开口133延伸并至少部分地覆盖邻近点c的第二开口133。因此，斜坡在点a与点b之间跨第一开口131延伸。底板层134可以具有开口，当组装底板层134和底部基底130时，所述开口与底部基底130的第二开口133对准，从而形成出口端口142。第三层可以由面朝上的亲水性箔材料和面朝下的粘合层组成。

在一个实施方式中，斜坡135由底板层134中的限定舌部的槽形成。槽可以是大致C形的，以在三个侧面界定大致圆形或大致方形的舌部。在这种情况下，舌部的自由端邻近点a支承在支承结构132上，而底板层134的邻近舌部的自由端的部分附接至底部基底130，如图14C的左侧所示。

图14D示出了组装在第三层134上的通道结构层138形式的第四层。通道结构层138包括用于容纳构成提取室的底板的支承结构132和倾斜斜坡135的开口，以及形成计量通道的侧壁的槽。第四层可以由切有通道结构和膜室开口的双面PSA带制成。

图14E示出了组装在第四层上的通道覆盖层140形式的第五层。通道覆盖层140包括基本对应于提取室137的尺寸的开口，并且可以布置成使得其一部分邻近底板层134的斜坡135的自由端附接至支承结构132。第五层可以由面朝下的亲水性表面和面朝上的粘附表面组成。亲水性表面构成计量通道的顶部，并且粘附表面使得能够在通道覆盖层140的顶部上附接附加层。

图14F示出了现在提供平坦顶表面的五层构造，该平坦顶表面便于过滤膜141和附加结构148的后续组装以形成围绕过滤膜141的室。由于斜坡135在点a与点b之间延伸，所以在底板层134与血浆提取/过滤膜141之间产生楔形提取室137。提取室137邻近点b在通向计量通道的入口139处达到其最大高度。

本发明的另外的实施方式涉及微流体系统中的高度梯度的提高的使用和探索。这种另外的实施方式将在背景技术中提到的应用中使用。例如，倾斜通道可以填充有液体或水凝胶以研究扩散效果。

图15A至图15F示出了具有入口端口152、第一预计量施加通道154和第二中间通道156的通用微流体装置。一滴体液150被施加到入口端口并且被允许通过第一通道154的毛细作用输送。当流体被输送到用于视觉检查的装置155(诸如指示器窗口)时，流体被用户观察到，该用户然后从入口端口152移除过量的流体，由此允许流体例如被进一步输送到用于收集、分析或进一步处理的任何多孔介质。该装置还可以包括具有比预计量施加通道154和中间通道156更高的毛细作用的第三过滤通道158。在本文中，过滤通道158被布置成与多孔塞159流体连通，该多孔塞159例如可以是过滤膜或侧向流动介质。

图16A至图16F示出了具有被布置成与计量通道164流体连通的毛细管截止阀166的微流体装置。图16A和图16B示出了如何将一滴体液160施加到入口端口162并通过第一通道163(也称为施加室)中的毛细作用作为流体流朝向计量通道164输送。在图16C中，流体流前部已经到达毛细管截止阀166，用户可以通过视觉检查装置168检查该毛细管截止阀166。在图16D中，用户从入口端口162移除体液160，由此形成流体柱，该流体柱建立足够的推力以克服毛细管截止阀166，因此流体柱被允许进一步前进到多孔塞167(图16D和图16E)并且被收集在毛细管装置169中(图16F)。

示例9-制造出口部分

现在公开一种将微流体通道连接至纸基底的方法，该方法能够将通道中的液体转移到纸上；该方法与大规模制造兼容。

该方法涉及使用多孔但高度可压缩的材料，该材料可以符合出口孔的形状并且被压缩以允许纸基底接触通道基底的底部上的粘合剂。多孔材料可以分配到孔中或放置在孔上方然后压缩到孔中。可以用于多孔塞的材料例如包括微型纸浆、微型原纤化纤维素(MFC)、开孔亲水性聚合物泡沫或高度可压缩的玻璃纤维网。

图17A和图17B示出了在组装之前和之后使用玻璃纤维网的制造方法的实施方式的截面图。在图17A中，示出了微流体装置的出口，其在血浆计量通道170的远端处终止于出口孔171，从而形成腔室172。由玻璃纤维材料制成的多孔塞174邻近出口孔171布置，以在计量通道170与毛细管装置(诸如纸基底176)之间形成桥接元件。多孔塞174已被切割为小于纸基底176以允许微流体装置的底板层的下侧上的粘附表面178与纸基底176之间的结合，但大于出口孔171以确保多孔塞174与出口孔171之间不能产生间隙。

现在参考图17B，通过向多孔塞174和纸基底176施加压力而将多孔塞174插入腔室172中并基本填充腔室172。为此，多孔塞174布置成符合腔室172的形状。在一个实施方式中，多孔塞174由可压缩材料形成，该可压缩材料允许多孔塞进入出口孔171然后膨胀到腔室172中。由于施加的压力，邻近出口孔171的玻璃纤维的压缩被示出为粗线。

在另一实施方式中，可分配材料被分配到出口孔171中然后允许凝固以形成多孔塞174。材料的体积将适于达到相同的结果，即，符合形状并且基本填充腔室172同时确保在出口几何结构中不能形成气隙的桥接元件。同时，允许纸基底176与微流体装置的底部之间的粘附。

所述系统的特定设计解决了将液体从通道转移到纸中的多个挑战性问题：使用高度可压缩或可以分配的材料减少了对多孔塞的高精度切割和放置到出口孔中的需要。因此，这允许在自动化的高通量制造中应用解决方案。在本实施方式中，玻璃纤维材料和6mm纸盘分别冲压出3mm和6mm的直径。将两个盘放置在2mm直径的出口孔上，并且仅通过眼睛对准。该解决方案也不需要收集基底上的任何PVA涂层，这降低了技术的成本。

示例10-校直弯液面

液体在矩形微通道中的不同流动分布取决于通道几何形状以及通道材料与液体之间的相互作用。本公开的微流体装置的通道中的流动是剪切驱动流动。拐角流动受到拐角角度和润湿接触角的影响。为了保持微通道中的连续流动，需要避免气泡形成。

图18示出了在出口处使用多孔塞的气泡形成的示例。液体弯液面在多孔塞的底部与多孔塞碰撞，从而导致气泡在塞的上部膨胀。在本公开的该实施方式中，多孔塞由玻璃纤维网制成。

图18示出了当通道中的液体弯液面遇到进入通道的出口孔中的多孔塞时的事件序列。由于弯液面和多孔塞的形状不匹配，所以第一次碰撞发生在塞的底部，导致空气被吸入系统中，并且形成气泡，气泡然后膨胀到通道中。由于目标是将液体从通道输送到纸，因此气泡的存在威胁阻止和切断流动，并且如果要排空的通道中的液体被计量，则这将由于其存在而减小计量体积。

通过使流体前弯液面的形状适应毛细管装置的几何形状以使得界面处的形状彼此匹配，可以避免气泡形成。

为了确保在多孔塞与液体弯液面之间的相互作用期间不产生气泡，可以预见减小计量通道的宽度。宽度的减小导致液体弯液面从凸起形状变为基本直平面形状。同时，多孔塞的界面的曲率也已经通过通道宽度的减小而变直。结果是界面的形状彼此匹配。

现在参考图19，示出了使用所提出的发明将液体从通道190成功输送至纸基底194。该实施方式使用3mm直径的玻璃纤维材料作为多孔塞192和6mm直径的纸盘基底194。在第一区域中，通道190具有约2mm的宽度，在第二区域中，通道190的宽度逐渐变窄，并且在第三区域中，通道190具有约1mm的宽度。

在出口处变窄允许液体弯液面重新成形为直液体前部，这有助于控制与多孔塞的碰撞并且防止在碰撞时在两种介质之间形成气泡。使用玻璃纤维盘的解决方案在进一步研究中被证明是稳健的，并且成功地评估了在30HCT-55HCT的血细胞比容范围内的全血的血浆提取和计量。

此外，该解决方案可容易地应用于其它下游系统，以集成在护理点和快速诊断测试系统中。

图20示出了本公开的微流体装置中的计量通道的截面。顶部材料和底部材料由亲水性箔制成，并且通道侧壁由双面压敏粘合带(dsPSA)制成。

在该微流体系统中，通道材料(底部、顶部和侧壁)和产生侧壁特性(粗糙度、切割后的润湿性、拐角角度)的切割方法影响弯液面的形状。弯液面的形状在出口处与玻璃纤维束连接时是关键的，以避免拉动气泡。

测试了这些参数的不同组合，并且发现了最佳组合，该最佳组合使得在弯液面与出口纤维束连接时获得与出口纤维束的形状匹配的弯液面的形状，以获得无气泡连接。

测试了以下参数：

·用于顶部和底部的亲水性材料(亲水性程度A<B<C)

A.PCS

B.Tesa

C.Coveme聚酯薄膜

·侧壁材料；(不同的双面压敏粘合带)

D.Tesa

E.内部生产

F.PCS

G.AR护理

H.AR密封

·切割方法

I.刀绘图

J.激光器A

K.激光器B

·出口变窄宽度

L.1mm

M.0.7mm

N.0.4mm

结果：

图21A和图21B示出了使用宽度为2mm并且逐渐变窄从而导致在邻近出口的区域中宽度为1mm的通道的测试。通道的底部材料和顶部材料由Coveme制成，并且侧壁由AR密封制成。使用激光器A切割方法。图21A示出了2mm宽的计量区域中的基本平面的弯液面；在图21B中，在变窄之后的1mm宽度的区域中产生凸形弯液面。

图22A和图22B示出了使用宽度为2mm并且逐渐变窄从而导致在邻近出口的区域中宽度为1mm的通道的测试。通道的底部材料和顶部材料由Coveme制成，并且侧壁由内部生产的双面压敏粘合带制成。使用刀绘图切割方法。图22A示出了2mm宽的计量区域中的计量通道中的凹形弯液面，并且在图22B中，弯液面在通道宽度减小至1mm之后仍然是凹形的。在图22C中，在邻近出口的区域中进一步减小通道宽度至0.4mm之后，弯液面被平坦化。

图21A至图21B和图22A至图22C示出了如何使用相同的亲水性箔Coveme结合两种不同的切割方法和材料来生产不同的弯液面。在图21B中变窄的具有凸起性质的所得弯液面由于其不匹配的表面而不允许与纤维束的无气泡连接。无气泡连接也不会出现在具有直弯液面的2mm区域中。在图22A至图22C中，需要将出口的宽度减小变窄至0.4mm(图22C)，以平坦化血浆弯液面并使其适应纤维束表面。然而，变窄的宽度太小而不允许有效接触并通过纤维束排空。

图23A至图23C示出了在本公开的微流体装置中实施的解决方案。图23A至图23C示出了使用宽度为2mm并且逐渐变窄从而导致在邻近出口的区域中宽度为0.7mm的通道的测试。通道的底部材料和顶部材料由Tesa制成，并且侧壁由内部生产的双面压敏粘合带制成。使用激光器B切割方法。在图23A中，凹形弯液面已经形成在计量通道中，并且随着钻头(bit)行进通过计量通道而摆动钻头。在图23B中，弯液面被平坦化并且在通道宽度减小至0.7mm之后摆动较小，而在图23C中，在进一步推进之后，弯液面已经变直并且适于玻璃纤维束，从而允许无气泡连接和排空。

已经描述了根据本公开的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的微流体装置和对应方法的实施方式。然而，本领域技术人员认识到在不脱离本发明构思的情况下，实施方式可以在所附权利要求的范围内变化。

在不脱离本发明构思的情况下，只要组合不矛盾，上述所有另选实施方式或实施方式的一部分就可以自由组合。

附图标记列表：

2 微流体装置

4 入口端口

6 第一通道(预计量施加通道)

8 第二通道(中间通道)

10 第三通道(过滤室)

12 过滤膜

14 提取室

16 通气结构/夹止结构

18 血浆计量通道

20 多孔桥接元件

21 出口/出口端口

22 毛细管装置

24 入口区段

25 通道系统

26 计量区段

28 出口区段

30 体液(血液)

32 流体后弯液面

35 毛细管截止阀

36 流体前弯液面

38 亲水性底部基底

40 入口端口

42 第一通道(预计量施加通道)

44 指示器窗口

46 第二通道(连接毛细管通道)

50 入口端口

52 预计量通道

54 指示器

55 计量体积

56 减流门(毛细管截止阀)

57 溢出体积

58 第二通道(后续通道)

60 入口端口

62 第一通道(预计量施加通道)

64 毛细管截止阀

66 指示器窗口

68 第二通道(后续通道)

72 隔室A

74 过滤元件

76 隔室B

80 通道盖

81 过滤膜

82 亲水性底板

83 高度降低元件

84 夹止结构

85 斜坡

86 敞开侧壁

88 毛细管高度

89 多孔塞

90 计量通道

92 通气口

93 亲水性通道底板

94 多孔塞

96 斜坡

98 过滤膜

100 过滤膜

102 提取室

104 斜坡

106 亲水性底板

108 计量通道

109 血浆

110 过滤膜

120 过滤膜

122 提取室

124 流体连接器

126 通气孔

127a 液体-空气界面

127b 液体-空气界面

127c 液体-空气界面

127d 液体-空气界面

128 计量通道

129 出口

130 第一层(底部基底箔)

131 第一开口a-b

132 第二层(支承结构)

133 第二开口C

134 第三层(亲水性底板)

135 斜坡(提取室的底板)

136 计量通道的底板

137 提取室

138 第四层(通道结构)

139 通向计量通道的入口

140 第五层(通道盖)

141 过滤膜

142 出口端口

148 室结构

150 体液

152 入口端口

154 第一通道(预计量施加通道)

155 视觉检查装置

156 第二通道(中间通道)

158 第三(过滤)通道

159 多孔塞

160 体液

162 入口端口

163 第一通道(预计量施加通道)

164 第二通道(后续通道)

166 毛细管截止阀

167 多孔塞

168 视觉检查装置

169 毛细管装置

170 计量通道

171 出口孔

172 腔室

174 多孔塞

176 纸基底

178 粘附表面

190 通道

192 多孔塞

194 纸盘基底

Claims

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：

入口区段，所述入口区段用于接收体液样本，所述入口区段包括被配置为输送所述体液样本的通道系统和入口端口；

过滤膜，所述过滤膜被配置为从血液中分离血浆；

计量区段，所述计量区段被配置为计量所接收的体液中的预定体积的体液，并将所述预定体积的体液与所述装置中的剩余体液断开；以及

出口区段，所述出口区段被配置为接收和收集来自所述计量区段的计量体积的体液，所述出口区段包括用于收集所述计量体积的毛细管装置，

其特征在于，

所述通道系统沿流动方向连续地包括被布置成与所述入口端口流体连通的第一通道、第二通道和第三通道，其中，所述入口区段和所述通道系统被配置为利用从所述入口区段到所述过滤膜的逐步或逐渐增加的毛细作用将所述体液样本输送至所述过滤膜并且使所述体液样本跨所述过滤膜分配；

所述计量区段包括提取室，所述提取室被配置为从所述过滤膜接收提取的体液并且被布置成与计量通道流体连通；并且

所述计量区段包括夹止装置，所述夹止装置被配置为分离所述计量体积的体液，其中，所述夹止装置包括布置在所述提取室的具有最大高度的部分中的至少一个通气口。

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：

向所述装置的入口端口施加体液供应；

填充被布置成与所述入口端口流体连通的通道系统，其中，所述通道系统沿流动方向连续地包括被布置成与所述入口端口流体连通的第一通道、第二通道和第三通道；

利用逐步或逐渐增加的毛细作用将体液样本输送至过滤膜，所述过滤膜被配置为从血液中分离血浆；

使所述体液样本跨所述过滤膜分布；

在计量区段中接收过滤体液，所述计量区段包括提取室和与所述提取室流体连通的计量通道；

将所述计量通道中的所述过滤体液输送至包括用于收集所述过滤体液的毛细管装置的出口区段；

通过在计量区段的引起最低毛细管压力的部分中引入至少一个气泡来断开计量体积的过滤体液；以及

在所述毛细管装置中收集计量所述体积的过滤体液。

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。