[发明专利]一种离心式微流控血清分离芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种离心式微流控血清分离芯片及其制备方法，主要应用于生物医学、临床诊断、卫生检疫等多个领域。

背景技术

血液检测是生物医学、临床诊断、卫生检疫诊断中最广泛的样本检测，但是红细胞的存在对血液检测中的光谱分析存在很大的干扰，因此如何快速方便地从全血中分离出血清一直是血液检测研究的热点与难点问题。

目前，绝大多数医院和实验室还是使用大型的离心机分离血清和血细胞，此方法需要从患者体内抽取毫升量的血液样本，而真正用于检测的样本仅仅几微升，导致样本的大量浪费；而且此类离心设备体积大，机械结构复杂，血清分离过程和检测是分开独立进行，易引起血液样品的损失和污染，不适合临床诊断和微型分析系统的集成化，不能满足医疗诊断中微型全分析系统发展的需要，因此有必要发展一种新的微分离技术。

离心式微流控芯片分析系统是微全分析系统发展的一个重要方向，以微加工技术为依托，将化学分析的采样、预处理、混合、衍化及检测等过程中涉及的阀、流动管道、混合反应器、加热器、分离装置、检测器等部件微型化，集成到圆片状的芯片上，以离心力驱动微流体的流动，从而实现对样品检测分析的微流控体系。离心系统能够完成很多操作，例如混合、色谱分离、精确体积的分离和沉淀等。近年来，离心式微流控系统以其高通量、高集成化、多重平行分析、便携、易操作、成本低等优点获得了快速发展，在生物医学、临床诊断、卫生检疫领域展示了良好的应用前景。

发明内容

本发明涉及一种用于微升级全血血清快速分离的离心式微流控芯片及其制备方法，其特征在于该离心式微流控血清分离芯片是圆片状带微结构和微通道的离心式微流控芯片，在离心机旋转产生的离心力驱动下，实现血清分离。离心机的旋转平台专为圆片状芯片设计的，中心以吸盘、卡槽或螺丝-螺母固定圆片状的离心式微流控芯片。圆片状离心式微流控芯片由刻有微米级别的微结构和微通道的芯片和另一空白芯片通过热压法贴合而成。离心式微流控血清分离芯片的微结构和微通道包括微量进样区、定量区、废液池、石英毛细管沟槽、分流池、血清区、通气口以及微流体流动通道，在离心力的驱动下实现微升级血液中血清与红细胞的分离操作，获得分析检测用的血清。

为实现上述目的，本发明采用以下操作步骤：

1.用计算机辅助设计软件设计和绘制离心式微流控血清分离芯片的微结构和微通道图形；

2.通过微加工技术在圆片状微流控芯片基材表面加工制备微结构和微通道，包括微区、微槽、微池、微孔和微通道；

3.用乙醇、去离子水、乙醇依次清洗刻有微结构和微通道的芯片和空白芯片后，自然晾干；

4.将石英毛细管放入刻好的石英毛细管沟槽内，用环氧胶固定及密封，制成被动阀；

5.将刻有微结构和微通道的芯片和空白芯片对齐、压紧、热封合，制成离心式微流控血清分离芯片；

6.将一滴微升级别的全血样品滴入芯片微量进样区，启动离心机，最后获得微升级的血清样品。

本发明中，离心式微流控血清分离芯片的芯片基材可以是为未涂层的空白PMMA、PC、PVC、COC圆片，也可是各类CD光盘。

本发明中，离心式微流控血清分离芯片的芯片厚度可以是1～5mm，直径60～150mm，中心孔径10～30mm。

本发明中，离心式微流控血清分离芯片在定量区的左侧设置了溢流阀，右侧设置了被动阀，溢流阀和被动阀的协同作用可实现对全血样品的限流、切换和定量控制。

本发明中，离心式微流控血清分离芯片的溢流阀为微通道结构，连接在定量区和废液池之间。

本发明中，离心式微流控血清分离芯片的定量区与分流区之间的连接微通道宽度和深度均为380μm，置入外径375μm，内径25、50、75或100μm的石英毛细管，作为被动阀。

本发明中，离心式微流控血清分离芯片利用芯片在离心机的微电机旋转下做圆周运动时所产生的离心力作为微流体的驱动力，完成分析样品的混合、分离和沉淀。

本发明中，离心式微流控血清分离芯片选择的离心转速是根据毛细管被动阀的突破频率来设定。首先设定离心转速小于毛细管被动阀的突破频率，多余的样品通过溢流阀导入废液池，达到样品定量效果；随后调节离心转速大于毛细管被动阀的突破频率，定量的样品通过毛细管进入到分液区，血液中的红细胞首先进入并填充分液区，分液区的容积略微大于红细胞在定量全血中的体积，因此红细胞会全部留在分液区，而血清进入到旁路的血清区，最终达到分离全血血清的目的。