CN1701229A - 过滤器及具有该过滤器的生物传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用来过滤含血细胞组分的血液样品的过滤器，所述过滤器包括一个主体，它构成供血液样品流动用的槽子；通入血液样品的开口，该开口位于槽子的一端；供通过槽子过滤的血液样品排出用的开口，该开口位于槽子的另一端。槽子中有许多结构体，用来防止血细胞组分通过该槽子。所述结构体间隔放置，在每个结构体与邻近的槽子内壁之间以及相邻结构体之间形成血细胞组分不能通过的狭缝。许多结构体和槽子的内壁构成至少一个空穴，作为槽子中容纳血细胞用的血细胞容器。

Description

过滤器及具有该过滤器的生物传感器

发明领域

本发明涉及一种用于分离某些血液组分的过滤器，可用于在化学、生物化学、医疗等领域的临床试验(尤其是point-of-care试验)或家中的试验，还涉及包含该过滤器的生物传感器。

发明背景

测定血液中组分的生物化学试验广泛用于各种诊断和观察，并且是临床检查的重要测试方法。已经研制出各种生物化学测试装置，用来分析许多样品或测试项目。这样的测试中，血液中的一些特定组分(尤其是血细胞组分)在测定的值中会产生高背景噪声或干涉测试装置的工作性能。因此，要求从样品中除去该血细胞组分。大多数情况下，要求测试装置能够用少量样品进行测定。

除去血细胞组分常采用普通的过滤材料进行。例如，已经提出的一种方法涉及一种装有过滤器的传感芯片，在血液样品通过的电化学传感器的通道中配有常规的过滤材料(如，亲水性纤维如玻璃纤维、纤维素等构成的非织造织物)(如美国专利公开2002/0148726)。

然而，在使用常规过滤材料的过滤器中，相当量的血浆组分被过滤材料吸收，导致过滤后的样品量明显减少。因此，需要大量的血液才能在过滤后获得足够量的样品。

为了处理过滤材料的这个问题，曾经研制出使用少量血液并能从血液除去血细胞组分的装置。例如，美国专利6,319,719公开了一种或多种血细胞组分的分离结构体，其中，是使样品通过毛细管作用进入通道，在通道中有许多具有新月或子弹形障碍物，用来分离血细胞组分。

但是，即使在这样利用了毛细管作用和通道中的障碍物的血细胞组分分离结构中，仍存在改善所需血液量的余地。目前，在芯片型血糖传感器中使用的样品体积约为0.3-4μl。而美国专利6,319,719的血细胞组分分离结构用于血液过滤所需要的样品体积为20-50μl。因此，与使用血糖传感器进行测试但没有进行血细胞分离时相比，仍需要大量的样品。

血糖传感器的典型尺寸为宽6mm，长10mm。但是，美国专利6,319,719的血细胞组分分离结构中，通过血细胞的延迟运动效应来达到过滤血细胞，因此就要求较长的槽子。具体的是，毛细管通道(槽子)必须具有约2-5mm的宽度和约70mm的长度。这一装置的尺寸如此之大，很难将该装置与芯片型血糖传感器组装在一起。

此外，血液中的红血细胞量高达约50％。需要分离的组分量达到总量大约50％的血液这个特点产生了过滤器在用来从血液分离血细胞组分时很可能被堵塞的问题。

发明内容

为解决所述传统问题而提供本发明。本发明的目的是提供一种小尺寸的血组分分离过滤器，这种过滤器仅需要相当少量的样品，并能应用于芯片型生物传感器，本发明的目的还提供与这种过滤器组装在一起的生物传感器。本发明另一个目的是提供能有效阻挡血细胞组分引起的堵塞的过滤器，以及与这种过滤器组装在一起的生物传感器。

为达到这些目的，本发明提供一种用来过滤含血细胞组分的血液样品的过滤器。该过滤器包括：

供血液样品流动用的槽子；

通入血液样品用的开口，所述开口位于槽子的一端；

供经过滤的血液样品通过槽子排出的开口，所述开口位于槽子的另一端，

放置在槽子中的许多结构体，用来防止血细胞组分通过该槽子，

这些结构体间隔放置，使得在每个结构体与邻近的槽子内壁之间以及相邻结构体之间形成血细胞组分不能通过的狭缝，

这许多结构体和槽子的内壁构成至少一个空穴，作为槽子中容纳血细胞用的血细胞容器。

本发明一个优选实施方案的过滤器中，在槽子中构成至少两个空穴。

本发明一个优选实施方案的过滤器中，空穴的深度大于空穴开口的宽度。

本发明一个优选实施方案的过滤器中，空穴开口的宽度约为2-10微米。

本发明一个优选实施方案的过滤器中，空穴形状基本上是平行的长方体。

本发明一个优选实施方案的过滤器中，狭缝宽度约为0.1-2微米。

本发明一个优选实施方案的过滤器中，所述槽子由基底、隔板、盖板形成，所述该隔板通过该隔板固定到基底上。

本发明一个优选实施方案的过滤器中，结构体为柱形。

本发明一个优选实施方案的过滤器中，结构体为圆柱形。

本发明一个优选实施方案的过滤器中，血液样品通过毛细管作用进入槽子。

本发明一个优选实施方案的过滤器中，结构体和槽子内壁由有机硅树脂、特氟隆或环氧树脂构成，或者结构体表面和槽子内壁上覆以有机硅树脂、特氟隆或环氧树脂中的任何一种。

另一方面，本发明提供一种生物传感器，其中具有过滤含血细胞组分的血液样品用的过滤区。该生物传感器包括：

基底；

承载在所述基底上的测定系统；

承载在测定系统或在靠近测定系统的基底上的试剂系统，该系统中有氧化还原酶；

盖板，它与基底结合，在盖板和基底之间构成从血液样品除去血细胞组分用的过滤区，容纳测定系统和试剂系统的反应区，以及连接到过滤区以便将样品加入到反应区的样品进入通道；

过滤区由下列部分构成：

供血液样品流动用的槽子；

通入血液样品用的开口，所述开口位于槽子的一端；

供过滤后的血液样品排出的开口，所述开口位于槽子的另一端并连接到样品进入通道；

放置在槽子中的许多结构体，用来防止血细胞组分通过该槽子，

这些结构体间隔放置，使得在每个结构体与邻近的槽子内壁之间以及相邻结构体之间形成血细胞组分不能通过的狭缝，

这许多结构体和槽子的内壁构成至少一个空穴，作为槽子中容纳血细胞用的血细胞容器。

本发明一个优选实施方案的生物传感器中，测定系统包括含有至少一对电极的电极系统。

本发明一个优选实施方案的过滤器中，在槽子中构成至少两个空穴。

本发明一个优选实施方案的过滤器中，空穴的深度大于空穴开口的宽度。

本发明一个优选实施方案的过滤器中，空穴开口的宽度约为2-10微米。

本发明一个优选实施方案的过滤器中，空穴形状基本上是平行的长方体。

本发明一个优选实施方案的过滤器中，狭缝宽度约为0.1-2微米。

本发明一个优选实施方案的过滤器中，所述槽子由基底、隔板、盖板形成，所述该隔板通过该隔板固定到基底上。

本发明一个优选实施方案的过滤器中，结构体为柱形。

本发明一个优选实施方案的过滤器中，结构体为圆柱形。

本发明一个优选实施方案的过滤器中，血液样品通过毛细管作用进入槽子。

本发明一个优选实施方案的过滤器中，结构体和槽子内壁由有机硅树脂、特氟隆或环氧树脂构成，或者结构体表面和槽子内壁上覆以有机硅树脂、特氟隆或环氧树脂中的任何一种。

本文中，术语“血细胞”或“血细胞组分”具有本领域普通技术人员理解的相同含义，指血液中的红血细胞、白血细胞和血小板。但是，仅红血细胞，仅白血细胞，或仅红血细胞和白血细胞可被视为“血细胞”或“血细胞组分”，取决于各种情况，如检测目的或装置的结构，因为它们对测定结果的准确度有一定的影响。

本文中，术语“血浆”或“血浆组分”具有本领域普通技术人员理解的相同含义，指血液中除血细胞组分外的组分(主要是构成液本组分的血清和纤维蛋白质)。应当指出，当血小板不具体视为“血细胞”时，血小板就包括在血浆或血浆组分中(对“血细胞”中的其他组分同样如此)。

本发明提供一种使用痕量样品就能快速分离血细胞和血浆的小型过滤器，以及包括这种过滤器的生物传感器。

根据本发明一个实施方案的过滤器，血液样品通过毛细管作用进入槽子。这种情况下，不一定需要使用注射器等在过滤器上施加压力使样品溶液流动，这一点不同于使用常规过滤材料的情况。

使用常规过滤材料时，由纤维等形成的孔隙的尺寸不能准确测定(仅测定为平均值)。本发明的过滤器，可以准确测定其中狭缝的尺寸。因此，通过适当调节狭缝宽度，能由不同尺寸狭缝较为容易地选择所需尺寸的分子。

可使用半导体加工技术制造本发明过滤器和包括这种过滤器的生物传感器，因此，能同时大量制造质量一致的过滤器和生物传感器。

本发明提供一种非常小的生物传感器，其内各有宽5mm，长约9mm，高约2.5mm的过滤器。使用这种生物传感器，能将痕量(约30nl)血液分离成血浆和血细胞这两部分，并能测定血浆的葡萄糖浓度等。然而，本发明方法的范围不受这些实施方案的限制。

附图简要说明

图1A是本发明一个实施方案的血液组分分离过滤器1的俯视图，该过滤器能分离血液中的血细胞和血浆。图1B是该过滤器的透视图。

图2A是本发明该实施方案的血液组分分离过滤器1沿图1B中的截面线的截面图。图2B是图2A过滤器1的槽子内部的放大俯视图。

图3A、3B和3C所示是柱形结构体19及其各种排列的示意图。

图4A是本发明该实施方案的生物传感器的俯视图，其中，从收集的血液分离血细胞用的过滤器与用来分析一个测试项目如血葡萄糖值等的生物传感器组装在一起。图4B是其透视图。

图5A所示是过滤血液时样品进入之前的过滤器状态。图5B所示是样品进入后该过滤器的状态。

图6所示是本发明生物传感器2对葡萄糖响应值的变化。

图7所示是本发明生物传感器2对胆固醇响应值的变化。

本发明优选实施方式

图1所示是本发明一个实施方案的血液组分分离过滤器1的俯视图(图1A)和透视图(1B)，该过滤器能将血细胞和血浆进行分离。

试看图1A和1B，本发明的血液组分分离过滤器1包括基底11和盖板12。预先在基底11上形成用作槽子12的凹槽。将盖板12固定在基底11上，构成槽子18以及在槽子18两端的样品进口14和样品出口15。过滤器1还有许多用来阻挡血细胞在槽子18中的结构体19。

此实施方案中，在过滤器槽子18中排列着微小的结构体19。各结构体19宜为柱形，最好是圆柱形。各结构体19在槽子18中以适当间隔排列，使血细胞不能通过。是采用半导体加工技术如反应性离子蚀刻等技术使基底11成形，可制得柱形结构。血液样品通过这样构造的过滤器1后，可以分离血液中的血细胞和血浆。在上述例子中，通过蚀刻对基底11进行雕刻，形成槽子18和结构体19。或者，先仅对基底11蚀刻制得结构体19，然后，在结构体19的两面设置隔板，并将隔板固定到基底11上，形成槽子18。

如图1所示，在过滤器1中，在槽子18上形成的柱形结构体19的过滤区110的两侧(样品进口侧和样品出口侧)构成了含血细胞的血液的容器16和血浆容器17。

在本发明一个优选实施方案的血液组分分离过滤器1中，使用血细胞比容值为40-60的血样品，该样品通过毛细管作用从样品进口14进入槽子18。注意到血细胞比容值表明血液中血细胞的体积％，通常是红血细胞的体积％。通入的血液组分中，血细胞被许多柱形结构体19阻挡，留下的血浆通入到紧靠样品出口15的血浆容器17。因此，很容易分离血液中的血细胞与血浆组分，不必使用注射泵之类的器械。注意到在通入血液之前和之后血细胞不溶解。

图2A是本发明实施方案的血液组分分离过滤器1沿图1B的剖面线的截面图。在图2A中，为清楚显示起见，隔板12与基底11分开，并且简化了柱形结构体19的数量和排列。图2A中的箭头表示样品流动的方向。

图2B是图2A的过滤器1中槽子内部的放大俯视图。箭头标出样品流动方向。如图2B所示，一个柱形结构体19和另一个相邻柱形结构体之间的空间形成了狭缝101，而一个柱形结构体19和槽子18内壁之间的空间形成了狭缝103。结构体19只允许血浆组分通过，而血细胞不能通过。为达到这一目的，结构体19在槽子18中的排列方式应使狭缝101和狭缝103具有最佳宽度。如图2B所示，结构体19的排列成一弯折形式，致使在槽子18中形成空穴104，它与槽子18结合起着容纳血细胞的血细胞容器作用。下面将更详细地描述这些结构体。

下面的说明中，由一个柱形结构体和另一个柱形结构体之间的空间构成的狭缝101的宽度定义为α，由柱形结构体19和槽子18内壁之间的空间构成的狭缝103的宽度定义为γ。由柱形结构体19和槽子18内壁形成的空穴104的开口102的宽度定义为β。

确定宽度α，使本发明过滤器1具有阻挡血细胞通过但血浆组分可以通过的作用。红血细胞为扁盘形，其平均厚度约2微米，直径约8微米。白血细胞为不规则的球形分子，直径约6-25微米。因此，宽度α宜小于或等于约2微米，能阻挡血细胞流动，而血浆容易流动。当α小于约0.1微米时，由于表面张力等的作用，即使血浆组分也很难通过狭缝102。因此，α较好要大于或等于约0.1微米。这些特征的实验结果列于表1。

                                             表1

柱形结构体间的空间(α)	8	4	2.2	2.0	1.8	1.6	1	0.3	0.1	0.05
											阻挡血细胞？	×	×	×	○	○	○	○	○	○	△

值的单位：微米

符号意义：○：证实了血细胞被阻挡。×：不能证实血细胞被阻挡。△：血细胞和液体组分都被阻挡。

注：空穴104的开口宽度β为10微米，高度为9微米，柱形结构体的截面为2×2微米的正方形。

α的这些最佳值适用于柱形结构体19和槽子18内壁之间一定宽度γ的情况。如上所述设定各柱形结构体之间的狭缝101宽度α以及柱形结构体和槽子内壁之间的宽度γ，就能制得能使血浆通过，但血细胞不能通过的血细胞分离过滤器。

然而，即使按上面所述设定了各狭缝宽度，狭缝101和103中由于血细胞随血液样品流动进入狭缝也会发生“堵塞”。发生了堵塞，即使血浆也很难通过过滤器，导致血浆分离效率下降。为减轻这种现象，本发明的过滤器1中，柱形结构体排列成槽子中有限空间内的弯折结构，如图1和2所示。

当柱形结构体以弯折线在槽子18中排列时，与柱形结构体19以直线排列在槽子18时相比，血浆组分通过的狭缝数量增加。槽子18内壁和柱形结构体19的排列在槽子18内形成空穴104。这种空穴104用作容纳血细胞的血细胞容器，从而抑制血细胞积累在靠近样品进口的容器16中。结果，抑制了狭缝的堵塞，从而提高过滤效率。

因此，大量血浆组分可以快速通过狭缝。所以，能够有效分离血液组分而不需要增加装置尺寸。

考虑到红血细胞的厚度约为2微米，由结构体19的弯折结构体和槽子18的内壁形成的空穴104的开口102的宽度β宜设定为大于或等于约2微米。如果宽度β过小，红血细胞不能通过开口102。应指出的是，红血细胞厚度在性别和个体之间都有变化，因此，最佳β的最小值依据目的而变化。

另一方面，宽度β越大，液体组分的回收速率越慢。这是因为在空穴中积累的液体组分的百分数随宽度β增加而增大。因此，当宽度β不宜过分大才更有效。最佳β的最大值可由本领域技术人员依据目的而适当确定。当血细胞在空穴104中以直线排列时，获得最令人满意的血细胞分离效率(数据未示出)。因此，宽度β宜小于或等于约10微米，与红血细胞的直径基本相同。宽度β的最大值最好小于或等于约8微米。

所以，β较好在约2-10微米之间，最好约2-8微米。但是，最佳β的最大值可由本领域技术人员依据目的而适当确定。

空穴104的深度越大，血浆过滤效率越高。但是，空穴104的尺寸不可避免地受到过滤器1的主体或槽子18尺寸的限制，因此，最佳深度可依据所需的过滤器尺寸适当确定。通常，例如当芯片(过滤器主体)长约10mm时，空穴的深度可约为2mm。本发明并不限于此。

空穴104通常基本上为平行的长方体，如图1或1所示。本发明不限于此。图3所示是柱形结构体19和其各种排列形式的示意图。图3A-3C各自是空穴104的俯视图。图3中的箭头标出样品液体的流动方向。

图3A所示的空穴具有和图1和2中所示基本相同的平行长方体，但各柱形结构体的截面为圆截面(即，各结构体为圆柱形)。

图3B和3C表明类似于图3A的圆柱形结构体19以弯折线排列，但不同于图3A中的排列形状。当空穴开口较宽，如图3B所示，易于使血细胞进入该空穴，并防止血细胞被阻挡在开口附近。图3C中，空穴开口的形状类似于图1、2和3A，但图3C的空穴底部不同于图1、2和3A，为圆形。

如上所述，有各种可能的空穴形状。本发明不限于在此说明的这些。

过滤效率可通过增加结构体19在槽子18的有效空间中排列的弯折数而进一步提高。通常，假设槽子的宽度为1.5mm，以10微米间隔排列750个空穴，各空穴宽10微米，基本为平行长方体形状。空穴数量可大于或小于750。

根据对象的血细胞尺寸，可以改变宽度α、β和γ。例如，红血细胞尺寸通常男女有别(女性红血细胞较小)。因此，当采用女性血液样品时，使用小于上述常规的值。

使用本发明过滤器进行过滤所需的样品量，依据槽子深度、结构体排列等而异。因此，最佳样品量由本领域技术人员依据过滤器尺寸等适当确定。本发明的过滤器中，没有观察到常规技术中过滤材料常见的吸收。本发明的过滤器中，过滤不是借助血细胞延迟运动的作用进行的。因此，可缩小过滤器的尺寸。与常规方法相比可减少样品量。

本发明过滤器的过滤效率取决于柱形结构体排列、空穴形状、空穴内部容积等。因此，这些参数需适当优化。

柱形结构体的截面可以是任何形状，例如四边形、圆形等。然而，为了尽可能防止红血细胞膜的破裂(溶解)，柱形结构体较好具有平滑表面(如圆形截面)。

柱形结构体和槽子内壁较好由能抑制血液凝结的材料如有机硅树脂、特氟隆、环氧树脂等构成，或较好覆以这样的材料。或者，柱形结构体和槽子内壁最好是由高纯度玻璃层如SiO₂等构成，因为玻璃含有少量的促进血液凝结的Ca。

槽子18或空穴104的内高(或厚度)可以是任意值，考虑到目前的制造技术，实际上小于或等于100微米。然而，根据现有技术的状况，厚度(高度)可大于100微米。

本发明过滤器不限于采用半导体技术在基底上能制造的那些过滤器。例如，采用塑性模制的方法可类似地制造本发明的过滤器。

本发明还提供一种包括上述过滤器的生物传感器。

图4所示是本发明的生物传感器2的结构，其中，用来从收集的血液分离血细胞的过滤器与用来分析测试项目如血糖值等的生物传感器组装在一起。图4A是生物传感器2的俯视图。图4B是其透视图。

试看图4A和4B，安装有本发明过滤器的生物传感器2包括一个基底21，固定在基底上的盖板22，以及由基底21和盖板22构成的槽子28。生物传感器2还包括位于槽子28一端的通入样品的样品进口24和位于槽子另一端的让空气从槽子排出的空气排出口25。

生物传感器2还包括：含有许多柱形结构体29的过滤区210；容纳含血细胞组分的血液样品的容器26，位于过滤区210的前面；置有工作电极205，对电极206以及液体通入检测电极212的反应区211，检测电极212用来检测样品是否到达反应区211，反应区211位于过滤区210的后面；连接在过滤区210和反应区211之间的样品进入通道27。过滤区210、容器26、反应区211和样品进入通道27在槽子28上形成。在工作电极205上，提供了含酶(如葡糖氧化酶)和介体(如，金属配合物，如铁氰酸根离子)的试剂。槽子28和柱形结构体29可采用半导体加工技术如反应性离子蚀刻技术在基底21上形成。

生物传感器2还包括整体连接到工作电极205上的引线208，整体连接到对电极206上的引线209，以及整体连接到液体通入检测电极212的引线213。电极(205，206，212)和引线(208，209，213)可采用如溅射沉积等方法在盖板22对着基底21的面上形成。

这样构造的安装了本发明过滤器的生物传感器2具有类似于没有过滤器的常规传感器的尺寸，但是使用痕量样品就能快速分析血糖值等。

下面，用一些实施例更详细地描述本发明。本发明范围不受这些实施例的限制。

实施例1

使用按本发明制造的过滤器分离血液组分。

在硅基底上制造本发明的过滤器。观测血液组分的分离。下面，参照图1和2描述这种方法。

硅基底11尺寸为5mm×9mm×0.5mm。进行反应性离子蚀刻，在基底11的中心区形成槽子18和许多这些结构体19，提供许多弯折部分。通过热氧化，在柱形结构体19和硅基底11的表面形成氧化膜(未示出)。将有机硅树脂盖板12紧紧固定到基底11上。结果，制得本发明的过滤器1。

制得的过滤器1中，槽子18宽度为1.5mm，高30微米，长9mm。由柱形结构体19和槽子18内壁的许多弯折形成的空穴104，其形状基本为平行长方体。空穴深度为2mm，空穴开口的宽度β为10微米。柱形结构体19各自有2×2微米的正方形截面，并以4微米的节距排列，形成宽约2微米的狭缝101和103。在平行于槽子纵向的方向以20微米的节距排列成750个弯折。

应指出的是，采用减压CVD(化学气相沉积)、等离子体CVD、大气压CVD等代替热氧化，可形成氧化膜。

采用下面方法评价本发明的血液组分分离过滤器1。开始，将制造的过滤器1放在一显微镜的载物平台上。将血液样品滴在样品进口14上，该进口14位于过滤器1的槽子的一端。用显微镜摄相机记录液体的流动。图5所示为该液体的运动。

图5A所示为通入样品之前过滤器1的状态。图5B所示为通入样品后过滤器1的状态。在图5的照片中，箭头标出血液运动的方向。每个照片中，左面的深色部分标出过滤区110，右面浅淡色部分标出通过了过滤区110的样品的容器17。血液借助毛细管作用从照片的左面流动到右面。

血液从样品进口14通入，此时，血液进入到靠近过滤器样品进口14的容器16中。之后，血液进入过滤区10。

如图5B所示，通入样品后，经过滤的透明血浆从过滤区110流动到后面的容器17。该照片中可见的浅色部分的轮廓线条是从血液分离血细胞后的仅含血浆的样品液体的前沿线。从血液通入到完成血浆过滤所需的平均时间仅25秒。因此，可以有效分离血液中的血细胞和血浆。

实施例2

本发明生物传感器2的制造

试看图4A和4B，现描述实施例2。使用硅基材(P型，(100)表面，直径：100mm，厚度：525微米，电阻率：10-20Ω·cm，由Shin-EtsuSilicon制造)作为基底21。采用半导体加工技术如反应性离子蚀刻等技术，在基底21上，形成许多柱形结构体29，这些柱形结构体29排列形成许多弯折。之后，通过热氧化在硅基底21表面上形成绝缘膜。

另一方面，通过溅射沉积，在树脂片盖板22一面上形成工作电极205，对电极206，液体通入检测电极212和引线208、209和213。之后，通过使用注射器的输入方法，将作为试剂207的葡糖氧化酶和介体(例如金属配合物，如铁氰酸根离子)与工作电极205接触。盖板22通过热压结合固定在基底21上，盖板22对着基底21的一面上形成电极(205，206，212)。结果，构成样品槽子28，通入样品用的样品进口24(在槽子一端)和排出空气用的空气排出口25(在槽子另一端)。

包含在血浆中的待测物质在有电极(205，206，212)和试剂207的区域(反应区)中进行测定。具体而言，当通入血液时提供在工作电极205上的试剂发生溶解，207中的酶与血液中的葡萄糖反应。在工作电极205和对电极206之间施加0.5V电压。测定两个电极之间的电流。经过一预定时间(如30秒)后，根据电流计算葡萄糖值。

通过上述方法制得的生物传感器2长11mm，宽5mm，高2.5mm。槽子28宽1.5mm长7.0mm，高30微米。所需样品量小于31.5nl。因此，本发明提供一种安装有过滤器的生物传感器，该过滤器所需样品量小于常规血液组分分离过滤器。

实施例3

测定葡萄糖浓度

图6所示为生物传感器在87-648mg/dl的血糖浓度范围内灵敏度的比较。图6中，实心三角形代表对照溶液，实心正方形代表安装有本发明过滤器的生物传感器的测定数据，而实心菱形代表作为比较例的生物传感器(没有过滤器)的测定数据。

在血液样品(血细胞比容值：44)中加入葡萄糖溶液，制得具有不同葡萄糖浓度(在87-648mg/dl)的血液样品。将葡萄糖溶解在一种磷酸盐缓冲剂盐水中制得对照溶液。

如实施例2所述，制造生物传感器2。没有过滤器的生物传感器(比较例)需要60nl样品。

血液通过样品进口24加入，25秒后，在工作电极205的引线和对电极206的引线209之间施加0.5V电压。5秒后，测定电流。

安装了过滤器的装置2的响应值比没有过滤器的装置高20％，接近葡萄糖对照溶液的响应值。因此，可以理解，安装了本发明过滤器的装置2提高了灵敏度。

实施例4

测定胆固醇浓度

图7所示为生物传感器在113-288mg/dl的胆固醇浓度范围内灵敏度的比较。图7中，实心正方形代表安装有本发明过滤器的生物传感器的测定数据，而实心菱形代表作为比较例的生物传感器(没有过滤器)。

通过离心从血液中除去血浆，之后在样品中加入高胆固醇值的对照血清(Seraclear-LP反常带，由Azwell制造)，制得具有不同胆固醇浓度的血液样品。在实施例4中使用胆固醇酯酶作为试剂。

如图7所示，血细胞在没有过滤器的生物传感器中起干扰物作用，因而能获得与胆固醇浓度成比例的电流，即不能测定胆固醇浓度。在安装有本发明过滤器的生物传感器2的情况，测定到与胆固醇浓度相关的值。因此，可以理解，只有使用安装有过滤器的生物传感器才能获得准确的测定值。

尽管实施例3和4说明了使用酶电极法的测定，可以使用其他测定方法来代替酶电极法。这样的测定方法一个例子是酶色测试法。

实际应用

如上所述，本发明的分离血细胞和血浆的过滤器可用作临床测试如DNA诊断等的生物传感器或预处理装置。

权利要求书

(按照条约第19条的修改)

1.一种用来过滤含血细胞组分的血液样品的过滤器，包括：

供血液样品流动用的槽子；

通入血液样品用的开口，该开口位于槽子的一端；

供经过滤的血液样品通过槽子排出的开口，该开口位于槽子的另一端，

放置在槽子中的许多圆柱体结构体，用来防止血细胞组分通过该槽子，

这些结构体间隔放置，在每个结构体与邻近的槽子内壁之间以及相邻结构体之间形成血细胞组分不能通过的狭缝，

许多结构体和槽子的内壁构成至少一个空穴，作为槽子中容纳血细胞用的血细胞容器。

2.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，在槽子中构成至少两个空穴。

3.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，空穴深度大于空穴开口的宽度。

4.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，空穴开口的宽度在2-10微米范围。

5.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，空穴的形状基本上是平行长方体。

6.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，狭缝宽度在0.1-2微米范围。

7.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，由基底、隔板以及通过隔板固定在基底上的盖板形成槽子。

8.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，血液样品通过毛细管作用通入槽子。

9.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，结构体和槽子内壁由有机硅树脂、特氟隆或环氧树脂构成，或者结构体表面和槽子内壁上覆以有机硅树脂、特氟隆或环氧树脂中的任一种。

10.一种生物传感器，具有过滤含血细胞组分的血液样品的过滤区，包括：

基底；

承载在所述基底上的测定系统；

承载在测定系统或在靠近测定系统的基底上的试剂系统，该系统中有氧化还原酶；

盖板，它与基底结合，在盖板和基底之间构成从血液样品除去血细胞组分用的过滤区，容纳测定系统和试剂系统的反应区，以及连接到过滤区以便将样品加入到反应区的样品进入通道；

过滤区由下列部分构成：

供血液样品流动用的槽子；

通入血液样品用的开口，所述开口位于槽子的一端；

供过滤后的血液样品排出的开口，所述开口位于槽子的另一端并连接到样品进入通道；

放置在槽子中的许多结构体，用来防止血细胞组分通过该槽子，

这些结构体间隔放置，使得在每个结构体与邻近的槽子内壁之间以及相邻结构体之间形成血细胞组分不能通过的狭缝，

这许多结构体和槽子的内壁构成至少一个空穴，作为槽子中容纳血细胞用的血细胞容器。

11.如权利要求10所述的生物传感器，其特征在于，测定系统包括含有至少一对电极的电极系统。

12.如权利要求10所述的生物传感器，其特征在于，在槽子中形成至少两个空穴。

13.如权利要求10所述的生物传感器，其特征在于，空穴深度大于空穴开口的宽度。

14.如权利要求10所述的生物传感器，其特征在于，空穴开口的宽度在2-10微米范围。

15.如权利要求10所述的生物传感器，其特征在于，空穴的形状基本上是平行长方体。

16.如权利要求10所述的生物传感器，其特征在于，狭缝宽度在0.1-2微米范围。

17.如权利要求10所述的生物传感器，其特征在于，由基底、隔板以及通过隔板固定在基底上的盖板形成槽子。

18.如权利要求10所述的生物传感器，其特征在于，结构体为柱形。

19.如权利要求10所述的生物传感器，其特征在于，结构体为圆柱形。

20.如权利要求10所述的生物传感器，其特征在于，血液样品通过毛细管作用通入槽子。

21.如权利要求12所述的生物传感器，其特征在于，结构体和槽子内壁由有机硅树脂、特氟隆或环氧树脂构成，或者结构体表面和槽子内壁上覆以有机硅树脂、特氟隆或环氧树脂中的任一种。

22.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，在槽子底部，平行于空穴的深度方向和宽度方向的截面形状基本为圆形。

23.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，许多结构体的排列具有弯折构型，形成空穴并置于槽子的整个宽度上。

24.如权利要求23所述的过滤器，其特征在于，在结构体和槽子内壁之间还形成狭缝，内壁限定槽子的宽度。

Claims (23)

1.一种用来过滤含血细胞组分的血液样品的过滤器，包括：

供血液样品流动的槽子；

通入血液样品用的开口，该开口位于槽子的一端；

供经过滤的血液样品通过槽子排出的开口，该开口位于槽子的另一端，

放置在槽子中的许多结构体，用来防止血细胞组分通过该槽子，

这些结构体间隔放置，使得在每个结构体与邻近的槽子内壁之间以及相邻结构体之间形成血细胞组分不能通过的狭缝，

许多结构体和槽子的内壁构成至少一个空穴，作为槽子中容纳血细胞用的血细胞容器。

2.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，在槽子中构成至少两个空穴。

3.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，空穴深度大于空穴开口的宽度。

4.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，空穴开口的宽度在2-10微米范围。

5.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，空穴的形状基本上是平行长方体。

6.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，狭缝宽度在0.1-2微米范围。

7.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，由基底、隔板以及通过隔板固定在基底上的盖板形成槽子。

8.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，结构体为柱形。

9.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，结构体为圆柱形。

10.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，血液样品通过毛细管作用通入槽子。

11.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，结构体和槽子内壁由有机硅树脂、特氟隆或环氧树脂构成，或者结构体表面和槽子内壁上覆以有机硅树脂、特氟隆或环氧树脂中的任一种。

12.一种生物传感器，具有过滤含血细胞组分的血液样品的过滤区，包括：

基底；

承载在所述基底上的测定系统；

承载在测定系统或在靠近测定系统的基底上的试剂系统，该系统中有氧化还原酶；

盖板，它与基底结合，在盖板和基底之间构成从血液样品除去血细胞组分用的过滤区，容纳测定系统和试剂系统的反应区，以及连接到过滤区以便将样品加入到反应区的样品进入通道；

过滤区由下列部分构成：

供血液样品流动用的槽子；

通入血液样品用的开口，所述开口位于槽子的一端；

供过滤后的血液样品排出的开口，所述开口位于槽子的另一端并连接到样品进入通道；

放置在槽子中的许多结构体，用来防止血细胞组分通过该槽子，

这些结构体间隔放置，使得在每个结构体与邻近的槽子内壁之间以及相邻结构体之间形成血细胞组分不能通过的狭缝，

这许多结构体和槽子的内壁构成至少一个空穴，作为槽子中容纳血细胞用的血细胞容器。

13.如权利要求12所述的生物传感器，其特征在于，测定系统包括含有至少一对电极的电极系统。

14.如权利要求12所述的生物传感器，其特征在于，在槽子中形成至少两个空穴。

15.如权利要求12所述的生物传感器，其特征在于，空穴深度大于空穴开口的宽度。

16.如权利要求12所述的生物传感器，其特征在于，空穴开口的宽度在2-10微米范围。

17.如权利要求12所述的生物传感器，其特征在于，空穴的形状基本上是平行长方体。

18.如权利要求12所述的生物传感器，其特征在于，狭缝宽度在0.1-2微米范围。

19.如权利要求12所述的生物传感器，其特征在于，由基底、隔板以及通过隔板固定在基底上的盖板形成槽子。

20.如权利要求12所述的生物传感器，其特征在于，结构体为柱形。

21.如权利要求12所述的生物传感器，其特征在于，结构体为圆柱形。

22.如权利要求12所述的生物传感器，其特征在于，血液样品通过毛细管作用通入槽子。

23.如权利要求12所述的生物传感器，其特征在于，结构体和槽子内壁由有机硅树脂、特氟隆或环氧树脂构成，或者结构体表面和槽子内壁上覆以有机硅树脂、特氟隆或环氧树脂中的任一种。

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