[发明专利]血浆分离微流体设备

说明书

一种具有血浆分离装置的毛细驱动的微流体设备，可用于分离、计量和转移血液样品。通过多孔膜和微流体设备的配置，血液分离装置可以布置为毛细泵。

技术领域

本发明总体上涉及一种用于液体的微流体设备，其具有毛细驱动的血液分离，同时生成分离的血浆的毛细流。

背景技术

微流体设备用于广泛的应用中。通常，微流体设备被定义为处理小流体体积(μL、nL、pL等)，具有至少一个维度在微米范围内的小尺寸，和/或使用微区效应。在这样的设备中，流体可以被移动、混合、分离或以其他方式处理。许多应用采用被动流体控制技术，如毛细作用力。

微流体的一个重要领域是在医疗设备中。微流体设备可以用于分析或治疗应用，例如，管理药物或处理体液样本。

基于血浆的测试在世界范围的临床实验室分析、药物开发和治疗药物监测中形成黄金标准。血浆通常通过静脉血样的离心获得，通常需要从患者采集毫升样品。然而，如果离心步骤可以被消除，而仍然提供可分析的和体积限定量的血浆，则在临床实践中耗时且昂贵的步骤将大大减少。由此，只需要微量血浆样品来提取血浆的方法(例如经由手指刺破件获得50μl)比需要毫升体积的离心血浆样品更优选。这样的方法对于每年在人类和动物两者的实验室分析和药物开发试验中所采集的数十亿血液样本非常相关。

为了确保易于使用并能够在分布式设置中使用，血浆提取设备应该优选是自主的，即不需要任何外部电源、气动泵或其他附加设备。在Biomed Microdevices，第8卷，第1期，第73-79页，2006年3月(S Thorslund等人)中描述了一个使用来自表面处理后的聚合物微通道的毛细作用力的这样自主系统。

由WO 2015/044454公开了不同类型的体积计量毛细驱动装置，迄今为止仅用水和全血证明了这一点。在WO2015/044454中没有公开适用于护理点或分布式应用的、集成了微流体设备的可操作的、自主的毛细驱动的血浆分离过程。

发明内容

因此，本发明涉及一种自主微流体设备，该自主微流体设备将特定体积的血浆从未知体积的血液样本中分离出来。

在一个总体方面，本发明涉及一种分离血浆的方法，其中，血液分离膜与毛细泵组合。所述血液分离膜是分离血细胞和血浆的结构。膜可以由陶瓷、聚合物或基于纤维素的材料制成。毛细泵是提供毛细吸力以便促进有效的血浆分离的结构或材料。在该总体方面的一个实施例中，膜被应用在一种几何布置中，该几何布置促进膜与所述毛细泵之间的有效的流体连接。一个这种类型的实施例是楔形形状的几何结构，其在膜与毛细结构之间的感兴趣平面处提供高的毛细作用力。另一实施例将包括多孔材料，所述孔或微通道提供高毛细作用力。所提及的实施例可以包括用于从计量的血浆体积中掐断多余的血浆的装置。

在本发明的方面中，可以设想到其他物理形式来增强穿过血浆分离膜的流体输送。第一种形式是通过在入口处施加压力或在膜的出口侧具有真空而在膜上具有压力差。所述真空可以通过主动方式(例如通过形成具有例如波纹管状结构的腔体，例如通过使某些材料膨胀)存储或获得。第二种形式是在膜上具有电势。由此，可以实现电渗流。另一种形式是在膜的出口侧提供吸湿材料以主动吸取液体。这种吸湿材料可以是例如PVA。可以设想将所描述的形式结合起来。

在一方面，本发明涉及一种具有毛细驱动的血浆分离装置的微流体设备，其包括具有下表面和适于接收血液样品的上表面的多孔膜、以及具有亲水表面的横向延伸支撑结构。多孔膜的下表面和支撑结构的亲水表面被构造成使得这些表面以一锐角交叉，因此这些表面通常从交叉点分散。当在膜的上表面上以液滴(至少30μl)的形式接收血液样本时，开始血浆过滤并且在这些表面的交叉点附近形成过滤流体的横向毛细流，由此逐渐填充分散表面之间的空间。这种血浆分离装置由此形成了毛细泵。