[发明专利]一种高通量血浆分离的多核螺旋惯性分选微流控器件

说明书

本发明公开了一种高通量血浆分离的多核螺旋惯性分选微流控器件，包括自上而下粘接的流量分配模块、聚焦分选模块和样品收集模块，聚焦分选模块由至少两层分选芯片堆叠而成，每层分选芯片的结构相同，分选芯片上阵列有多组分选流道，每组分选流道以多个螺旋流道为一独立单元，经单元环形阵列后得到，每个螺旋流道的中央均设有样品液入口，螺旋流道的末端分裂成两条支路，其中一条支路的末端设有样品液出口，另一条支路的末端以每组分选流道为单元汇集至同一废液出口；样品液入口与流量分配模块的样品出口相连，样品液出口、废液出口分别与样品收集模块中的样品收集入口、废液收集入口相连，并分别经样品汇集通道汇集至血浆收集出口及废液收集出口。

技术领域

本发明涉及一种多核螺旋惯性分选微流控器件，尤其涉及一种高通量血浆分离的多核螺旋惯性分选微流控器件。

背景技术

生物标志物是众多研究领域中最有效的诊断分析物之一，对这些成分的研究涵盖了从疾病(如癌症、老年痴呆症和败血症等)到器官功能障碍等广泛领域。血液样本是发现和收集循环生物标志物的最常见来源之一。然而，人体血液通常由两个主要成分组成，正常情况下成人体内存在40-45％的血细胞(其中红细胞占总细胞数的99％以上)和55％的血浆。由于许多储存在血浆中的信息可能会被自身破损的血细胞及其内容物污染。例如，一种常见的分析物，外来核酸，作为传染病诊断的重要依据，可能会受到患者自身破碎的血细胞中核酸的干扰。因此，在某些情况下，血浆分离(Blood Plasma Separation,BPS)无疑是进行多维度、复杂应用背景的下游诊断前的必要过程。离心法和膜过滤法，这两种传统的分离方法在医学上和实验室中都得到了广泛的应用。然而，这些方法同样存在不可避免的缺点：首先，离心过程需要专业的人力资源和相对昂贵和体积庞大的仪器；其次，膜过滤通常会遇到加工时间、高通量需求和孔隙堵塞等难题。而近年来，随着芯片实验室(lab-on-a-chip,LOC)技术的迅速发展，在循环生物标志物的制备和捕获(包括BPS法)方面取得了长足的进展。惯性微流控技术作为微流控领域内的一个重要组成部分，近20年来得到了越来越多的关注，其利用通常计算时忽略的微尺度惯性力，能够对微米尺度的粒子活细胞进行精确的操控，从而避免上述传统血浆分离工艺中存在的大量问题。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种高度集成，在较短的处理时间内可以处理更多体积稀释全血，并获得纯度相对较高血浆样品的高通量血浆分离的多核螺旋惯性分选微流控器件。

技术方案：本发明包括自上而下依次粘接的流量分配模块、聚焦分选模块和样品收集模块；所述的流量分配模块包括以样品入口为圆心阵列的多条流量分配通道，每条流量分配通道的末端再次通过环形阵列出多条二级流量分配通道，每条二级流量分配通道的末端均设有样品出口；所述的聚焦分选模块由至少两层分选芯片堆叠而成，且每层分选芯片的结构均相同，所述的分选芯片上阵列有多组分选流道，每组分选流道以多个螺旋流道为一独立单元，经单元环形阵列后得到，每个螺旋流道的中央均设有样品液入口，螺旋流道的末端分裂成两条支路，其中一条支路的末端设有样品液出口，另一条支路的末端以每组分选流道为单元汇集至同一废液出口；所述的样品液入口与样品出口相连，所述的样品液出口、废液出口分别与样品收集模块中的样品收集入口、废液收集入口相连，并分别经样品汇集通道汇集至血浆收集出口及废液收集出口。

所述螺旋流道的截面为宽度大于高度的矩形截面，其宽度与高度的比值为1/2～1/5。

所述螺旋流道中细胞直径和流道水力直径满足A_p/D_h≥0.07，其中，A_p为细胞直径，D_h为流道水力直径，D_h＝4A/P，其中，A为流道面积，P为流道截面的湿润周长。

所述螺旋流道中细胞直径和螺旋流道的截面高度之比为0.07A_p/h0.3，h为螺旋流道的截面高度。