TW201500096A - 血球血漿分離裝置 - Google Patents

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zhi-ming Zeng
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Anatech Co Ltd
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Lee Cheng Chih
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一種血球血漿分離裝置，用於血球血漿分離，包含一樣本沉澱腔室、一樣本注射流道、及一毛細分離微流道，樣本沉澱腔室供血液樣本中之血球沉澱而收集，樣本注射流道連通於樣本收集腔室之上，供血液樣本導入樣本沉澱腔室，以及毛細分離微流道為連通於樣本注射流道及樣本沉澱腔室，且毛細分離微流道向外延伸至血球血漿分離裝置之外表面，以毛細作用而將血液樣本中之血漿導出。

Description

血球血漿分離裝置
本發明是關於一種血液分離裝置，特別是關於一種血球血漿分離裝置。
一般人為了解自身的身體狀況，或是醫學治療的需要，通常以醫學上的血液常規檢查作為評估血液檢查指標，而提供醫生評估受檢者的血液及身體其他器官系統之健康狀況。人體的血液是由55%的血漿和45%的固體懸浮粒(血液細胞和血小板)所組成。從血液中分離血漿血球而進行生化分析和臨床醫學檢驗，除能幫助醫生評估受檢者的身體之生理功能，也能應用於疾病的診斷。例如紅血球相關指標包含：紅血球數目、血色素、平均紅血球體積等，常用來評估受檢者的貧血程度。
傳統從血液分離血漿血球的方法多使用離心的方式，利用比重的不同分離出血液各種成份，但是這類習知的血液分離設備具有價格昂貴、體積大且需佔用空間、不易攜帶等缺點，且必須從受檢者身上取得大量的血液樣本(例如數毫升才能夠分離出足以進行後續生化分析和臨床醫學檢驗的成份)，同時處理程序較複雜且處理時間亦長。
鑒於以上所述，如何避免血液分離設備體積過大，處理時間冗長，以及降低血液樣本需求量，係為一項重要的課題。
緣此，本發明之目的即是提供一種血球血漿分離裝置，以改善習知技術之問題。
本發明為解決習知技術之問題所採用之技術手段為一種血球血漿分離裝置，用於血球血漿分離，包含一樣本沉澱腔室、一樣本注射流道、及一毛細分離微流道，樣本沉澱腔室供血液樣本中之血球沉澱而收集，樣本注射流道連通於樣本收集腔室之上，供血液樣本導入樣本沉澱腔室，以及毛細分離微流道為連通於樣本注射流道及樣本沉澱腔室，且毛細分離微流道向外延伸至血球血漿分離裝置之外表面。
在本發明的一實施例中，毛細分離微流道自樣本沉澱腔室及樣本注射流道相接之處而向外延伸。
在本發明的一實施例中，樣本注射流道有一圓形開口於血球血漿分離裝置之一上表面，樣本注射流道之直徑為2毫米至5毫米。
在本發明的一實施例中，樣本沉澱腔室為一圓柱型腔室，樣本沉澱腔室之直徑為3毫米至5毫米，樣本沉澱腔室之深度為30微米至100微米。
在本發明的一實施例中，毛細分離微流道為複數個，且複數個毛細分離微流道以樣本注射流道為中心而輻射向外延伸。
在本發明的一實施例中，毛細分離微流道之寬度為0.5微米至50微米，毛細分離微流道之高度為0.5微米至50微米，毛細分離微流道之長度為3毫米至10毫米。
在本發明的一實施例中，血球血漿分離裝置由聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)所構成。
在本發明的一實施例中，血球血漿分離裝置之表面形成有一氧電漿處理(O2 plasma treatment)層。
在本發明的一實施例中，血球血漿分離裝置之表面具有一化學活化處理層，化學活化處理層形成於氧電漿處理層之上。
在本發明的一實施例中，化學活化處理層經一複數個藥品處理，複數個藥品選自2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸(2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid，AMPS)、硝酸(HNO3)、硝酸鈰銨(Ammonium cerium(V)nitrate)、及去離子水(DI water)。
經由本發明所採用技術手段，毛細分離微流道藉由毛細作用力即可帶動血液中血漿流動，血液樣本S經靜置一特定時間後，血球因重力而下沉於樣本沉澱腔室，血球不易破裂，可提高分離後血球的品質，並能進一步進行生化分析和臨床醫學檢驗而得到更為準確的數據。另外，本發明藉由氧電漿處理及化學活化處理，血球血漿分離裝置的表面及管腔的表面能維持親水性的穩定與持久。
本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。
100‧‧‧血球血漿分離裝置
1‧‧‧樣本注射流道
2‧‧‧樣本沉澱腔室
3‧‧‧毛細分離微流道
C‧‧‧血球
D1‧‧‧直徑
D2‧‧‧直徑
E‧‧‧深度
H‧‧‧高度
L‧‧‧長度
P‧‧‧血漿
S‧‧‧血液樣本
W‧‧‧寬度
第1圖係顯示本發明之一實施例之血球血漿分離裝置之立體圖。
第2圖係顯示本發明之一實施例之血球血漿分離裝置之上視圖。
第3圖係顯示本發明之一實施例之血球血漿分離裝置之剖面圖。
第4圖係顯示本發明之一實施例之血球血漿分離裝置之使用示意圖之一。
第5圖係顯示本發明之一實施例之血球血漿分離裝置之使用示意圖之二。
請參閱第1圖至第3圖，本發明之一實施例之血球血漿分離裝置100血球血漿分離裝置100是由一聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)所構成的扁平狀四方體，主要包括一樣本注射流道1、一樣本沉澱腔室2、及複數個毛細分離微流道 3。
樣本注射流道1具有一開口於血球血漿分離裝置100之上表面。在本實施例中，樣本注射流道1之開口呈現圓形。在較佳實施例中，樣本注射流道之直徑D1為2毫米(mm)至5毫米。在本實施例中，樣本注射流道1之直徑D1為2毫米。血液樣本經樣本注射流道1而導入血球血漿分離裝置100。
樣本沉澱腔室2為一圓柱型腔室，能供血液樣本中之血球沉澱而收集，其連通於樣本注射流道1之下方位置處，在較佳實施例中，樣本沉澱腔室之直徑D2為3毫米至5毫米，而深度E為30微米(μm)至100微米。在本實施例中，樣本沉澱腔室之直徑D2為4毫米，且樣本沉澱腔室之深度E為50微米。血液樣本S經樣本注射流道1而導入樣本沉澱腔室2。
毛細分離微流道3為連通於樣本注射流道2及樣本沉澱腔室1，並自樣本沉澱腔室1及樣本注射流道2相接之處向外延伸至血球血漿分離裝置100之外表面，以毛細作用而將血液樣本中之血漿導出。在本實施例中，毛細分離微流道3為複數個，但其實只要一個毛細分離微流道3即可，且複數個毛細分離微流道3以樣本注射流道1為中心，並輻射向外延伸。較佳地，毛細分離微流道3是水平延伸而減少重力對流體的毛細作用的影響。更進一步，在本實施例中，每個毛細分離微流道3等間距設置於圓形開口之圓周，且複數個毛細分離微流道3以直線而輻射向外延伸。再者，在較佳實施例中，毛細分離微流道之寬度W為0.5微米至50微米，高度H為0.5微米至50微米，長度L為3毫米至10毫米。在本實施例中，毛細分離微流道3之寬度W為10微米，毛細分離微流道3之高度H為10微米，毛細分離微流道3之長度L為7毫米。毛細分離微流道3以毛細作用而將血液樣本中之血漿導出。當然，本發明並不限於此，毛細分離微流道3也可直接自樣本注射流道1而向外延伸、或自樣本沉澱腔室2而向外 延伸。另外，毛細分離微流道3也可以並排排列方式、或任何任意排列方式而排列。再者，在其他實施例中，毛細分離微流道3能以旋渦狀輻射、或中途交錯後繼續延伸等任意延伸方式而延伸。
此外，血球血漿分離裝置100為矽膠(silicone)材料所製成(如聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS))，由於PDMS為疏水性的矽膠類材質，因此血液樣本不易藉由毛細作用力自然流入毛細分離微流道3，另外疏水性材質容易在通入血液樣本、或血漿等液體時產生氣泡，甚至可能會導致毛細分離微流道3的阻塞。因此需對PDMS材質進行表面修飾以增加其親水性。血球血漿分離裝置100之PDMS基板、樣本注射流道1、樣本沉澱腔室2、及複數個毛細分離微流道3之管腔表面先進行氧電漿處理(O2 plasma treatment)而形成一氧電漿處理層。氧電漿處理主要是由氧氣經電漿激發產生具有能量的粒子，這些粒子與以PDMS材料所製成之血球血漿分離裝置100，和樣本注射流道1、樣本沉澱腔室2、及複數個毛細分離微流道3之管腔表面互相作用後，使PDMS材料表面上的Si-CH3轉變為可離子化的矽醇基Si-OH，以增加其表面的親水性。由於氧電漿處理之PDMS表面親水性並不十分穩定，氧電漿處理層之上能再經化學活化處理而形成化學活化處理層。化學活化處理層能經複數個藥品處理，複數個試劑選自2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸(2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid，AMPS)、硝酸(HNO3)、硝酸鈰銨(Ammonium cerium(V)nitrate)、及去離子水(DI water)，上述之試劑比例是10毫克：0.3毫升：5毫克：1毫升，而進行第二階段的化學活化處理，經過第二階段的化學活化處理之樣本注射流道1、樣本沉澱腔室2、及複數個毛細分離微流道3之管道表面能維持親水性的穩定與持久。當然，本發明也不限於此。氧電漿處理層之上也可再經矽烷化處理以維持親水性的穩定與持久。矽烷化處理係可使用一端帶有Alkoxy-silyl基團，另一 端則帶有特定官能基的有機矽烷化合物，如3-胺基丙烯基三甲氧基矽烷(3-amino-propyl-trimethoxysilane(APTES))和3-氰基丙烯基三氯矽烷(3-Cyanpropyltrichlorosilane(CPTES))，來做矽烷化的處理。氧電漿處理後之PDMS表面進行矽烷化處理時，Alkoxy-silyl基團會與PDMS基材表面的-OH官能基進行反應，而形成具有特定官能基的有機分子層，經APTES矽烷化處理後其表面會帶有NH2官能基，經CPTES矽烷化處理後其表面則帶有CN官能基，藉此將特定官能基導入PDMS材料的表面。
另外，請參閱第4圖，於實際應用時，血液樣本S能經血球血漿分離裝置100之樣本注射流道1，而導入樣本沉澱腔室2。如第5圖所示，因血球C的比重大於血漿P，血液樣本S經靜置一特定時間後，血球C因重力而下沉，並沉澱於樣本沉澱腔室2，同時，血液樣本S中之血漿P以毛細作用而流通於毛細分離微流道3。血液樣本S藉由本創作之血球血漿分離裝置100能得到較習知技術為少血漿殘留之血球，上述經純化的血球，能進一步進行生化分析和臨床醫學檢驗。
以上之敘述僅為本發明之較佳實施例說明，凡精於此項技藝者當可依據上述之說明而作其它種種之改良，惟這些改變仍屬於本發明之創作精神及以下所界定之專利範圍中。
100‧‧‧血球血漿分離裝置
1‧‧‧樣本注射流道
2‧‧‧樣本沉澱腔室
3‧‧‧毛細分離微流道

Claims (10)

  1. 一種血球血漿分離裝置，用於血球血漿分離，包含：一樣本沉澱腔室，供血液樣本中之血球沉澱而收集；一樣本注射流道，連通於該樣本收集腔室之上，供該血液樣本導入該樣本沉澱腔室；以及一毛細分離微流道，為連通於該樣本注射流道及該樣本沉澱腔室，且該毛細分離微流道向外延伸至該血球血漿分離裝置之外表面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之血球血漿分離裝置，其中該毛細分離微流道係自該樣本沉澱腔室及該樣本注射流道相接之處而向外延伸。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之血球血漿分離裝置，其中該樣本注射流道係有一圓形開口於該血球血漿分離裝置之一上表面，該樣本注射流道之直徑為2毫米至5毫米。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之血球血漿分離裝置，其中該樣本沉澱腔室係為一圓柱型腔室，該樣本沉澱腔室之直徑為3毫米至5毫米，該樣本沉澱腔室之深度為30微米至100微米。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之血球血漿分離裝置，其中該毛細分離微流道為複數個，且該複數個毛細分離微流道係以該樣本注射流道為中心而輻射向外延伸。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之血球血漿分離裝置，其中該毛細分離微流道之寬度為0.5微米至50微米，該毛細分離微流道之高度為0.5微米至50微米，該毛細分離微流道之長度為3毫米至10毫米。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之血球血漿分離裝置，其中該血球血漿分離裝置係由聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)所構成。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之血球血漿分離裝置，其中該血球血漿分離裝置之表面形成有一氧電漿處理(O2 plasma treatment)層。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之血球血漿分離裝置，其中該血球血漿分離裝置之表面具有一化學活化處理層，該化學活化處理層形成於該氧電漿處理層之上。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之血球血漿分離裝置，其中該化學活化處理層係為經複數個試劑處理的處理層，該複數個試劑選自2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸(2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid，AMPS)、硝酸(HNO3)、硝酸鈰銨(Ammonium cerium(V)nitrate)、及去離子水(DI water)。
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