[发明专利]一种微流控芯片及基于微流控芯片的全血分离方法

说明书

本发明提供的微流控芯片，包括第一微柱阵列以及由所述第一微柱阵列分隔的全血微通道和血浆微通道，当全血由所述全血微通道进入，所述微柱阵列间的孔隙过滤尺寸较大的血细胞，同时提供毛细力将血浆分离出来，分离的血浆进入所述血浆微通道，以实现血细胞和血浆的分离，本发明提供的微流控芯片利用微小孔隙对血细胞进行过滤的同时，给血液提供足够的毛细力实现无外源动力控制的全血分离；另外，通过连续的孔隙结构可以解决因血细胞堵塞而带来的全血分离停滞的问题，从而提高全血分离的效率。

技术领域

本发明涉及微流控技术技术领域，特别涉及一种微流控芯片及基于微流控芯片的全血分离方法。

背景技术

血液作为临床诊断中最普及的样本，包含了人体中极大比例的疾病标志物，适用于如免疫诊断、临床生化、分子诊断等多种检测，是目前最为常用的样本对象。大部分针对血液进行的检测，需要在样品预处理阶段，从血液中去除血细胞进行血浆或血清的提取，或需要富集血液中的细胞，以进行相关的下一步检测。与传统的离心、过滤和盐析等全血分离的方法不同，在微流控技术、芯片实验室等新兴的体外诊断领域，需要相应的新型微型化，高集成度的全血分离方法。

目前基于微流控技术的全血分离方法可根据有无外源物理场提供动力而分为主动与被动式两类。主动式方法由于涉及磁、电、超声波等复杂控制结构，不易与其他微流控功能器件集成。被动式方法主要依靠流体动力学与微通道几何结构实现血液不同的行为控制，制备工艺相对简单，易于集成，在开发微小型化的床旁检测(Point-of-care)仪器上显现优势。根据分离原理的不同，被动式微流控全血分离方法可分为过滤、沉降和细胞定向迁移三种。与另外两种方法不同，细胞定向迁移法通过对血细胞运行轨迹进行定向操控以实现有效的血浆提取，在开发易操控的高纯度全血分离器件领域具有优势。

目前细胞定向迁移法用于全血分离主要有以下两种实现方案：1、确定性侧向位移法，血液在层流过程中通过一系列规则有序的微结构，细胞会根据自身不同的尺寸发生确定性的侧向位移，由此实现血浆和血细胞的分离；2、流体动力法，利用竖直或弯曲管壁对细胞产生的惯性力、粘滞力、迪恩涡等方式实现细胞的定向侧向迁移，达到与血浆分离的目的。

由于血液本身粘稠度高，血浆分离后会进一步增大，所以目前基于上述两种方法实现的全血分离均需要通过负压泵或流体泵给血液提供动力控制，不易于整体分离装置的微小型化。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种全血分离效率高的微流控芯片及基于所述的微流控芯片的全血分离方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一方面，本发明提供了一种微流控芯片，包括第一微柱阵列以及由所述第一微柱阵列分隔的全血微通道和血浆微通道，当全血由所述全血微通道进入，所述微柱阵列间的孔隙过滤尺寸较大的血细胞，同时提供毛细力将血浆分离出来，分离的血浆进入所述血浆微通道，以实现血细胞和血浆的分离。

在一些较佳的实施例中，所述第一微柱阵列呈螺旋分布。

在一些较佳的实施例中，所述第一微柱阵列的微柱呈圆柱状。

在一些较佳的实施例中，所述圆柱状的直径为10～1000微米，相邻圆柱间距为0.5～2.5微米。

在一些较佳的实施例中，所述全血微通道和血浆微通道的底部均设置毛细泵结构。

在一些较佳的实施例中，所述毛细泵结构包括第二微柱阵列结构。

在一些较佳的实施例中，所述第二微柱阵列结构呈规则排布。

在一些较佳的实施例中，所述微流控芯片为单层或者多层结构，所述全血微通道和血浆微通道的微通道深度为10～2000微米，宽度为10～5000微米。

另外，本发明还提供了一种所述的微流控芯片的全血分离方法，包括下述步骤：