本發(fā)明涉及疾病快速診斷與檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種檢測樣品前處理裝置，尤其涉及一種對全血樣品進行預(yù)處理，快速提取血漿樣品的微流控芯片裝置。

背景技術(shù)：

到目前為止，大多數(shù)的疾病診斷往往通過對人體血液樣品中的疾病標志物進行特異性檢測來實現(xiàn)。由于人體全血樣品中包含了數(shù)量眾多的紅細胞，因此，為了實現(xiàn)可靠高效地疾病檢測，往往需要對全血樣品進行前處理，如：將紅細胞進行濾除，再對提取得到的血漿樣品進行檢測。傳統(tǒng)的血漿提取一般需要依靠離心機，通過對全血樣品施加離心作用來實現(xiàn)，即讓紅細胞在離心力作用下，沉積到試管底層，血漿則處于試管上層，由此實現(xiàn)血漿與紅細胞之間的相互分離。傳統(tǒng)方法的不足之處在于對離心機等專用設(shè)備的依賴程度高、需要手動操作、操作模式上難以與后續(xù)檢測方法相互結(jié)合，不利于實現(xiàn)一體化的全自動檢測。

基于微流控芯片的生物醫(yī)學(xué)診斷系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)一體化的樣品進樣、樣品驅(qū)動、樣品混合、樣品反應(yīng)、樣品檢測等各個步驟，顯著提升疾病檢測裝置的自動化水平、減小裝置體積、并降低疾病診斷成本。因此，研制基于微流控芯片的血漿提取裝置，不僅有利于實現(xiàn)簡單、方便、快速、可靠而高效的血漿提取，而且有利于與各類微流控芯片檢測模塊實現(xiàn)無縫對接，構(gòu)建一體化自動化，帶全血前處理功能的疾病檢測系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是研制一種基于微流控芯片的血漿提取裝置，實現(xiàn)簡單、方便、快速、可靠、高效的血漿提取，實現(xiàn)與各類微流控芯片檢測模塊無縫對接，構(gòu)建一體化自動化，帶全血前處理功能的疾病檢測系統(tǒng)。

為此目的，本發(fā)明提出了一種基于微流控芯片的血漿提取裝置，該裝置包括微流控芯片和配套驅(qū)動模塊。工作時，將全血樣品通過進樣孔61加入微流控芯片中，等待一段時間，全血中的大部分紅細胞沉降于反應(yīng)腔12的底部，少量紅細胞和血漿位于反應(yīng)腔12的頂層，借助外界機械作用力，驅(qū)動模塊會使微流控芯片反應(yīng)腔12的高度方向發(fā)生壓縮變形，導(dǎo)致反應(yīng)腔12體積變小，使得血漿與部分紅細胞通過全血過濾膜5排出反應(yīng)腔12，其中紅細胞被過濾膜中的微孔所阻塞，血漿則通過過濾膜，最終由轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)片6中的微孔陣列63導(dǎo)出，由此實現(xiàn)全血中的血漿提取。

微流控芯片包括基片1、下層粘接片2、彈性片3、上層粘接片4、全血過濾膜5、轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)片6、對接結(jié)構(gòu)片7和蓋片8；驅(qū)動模塊包括底座9、壓片10、左封閉閥芯14和右封閉閥芯15。

微流控芯片的轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)片6的下表面固定有全血過濾膜5；轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)片6包含進樣孔61、氣孔62和微孔陣列63，微孔陣列63設(shè)置在轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)片6的中間位置，微孔陣列63與全血過濾膜5的位置相對應(yīng)，進樣孔61和氣孔62對稱設(shè)置在微孔陣列63的兩側(cè)?；?和彈性片3通過下層粘接片2粘接在一起，彈性片3和轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)片6通過上層粘接片4粘接在一起，基片1、下層粘接片2、彈性片3、上層粘接片4和轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)片6連接形成反應(yīng)腔12，反應(yīng)腔12為全血樣品存儲的腔室；對接結(jié)構(gòu)片7的上部和下部分別粘接轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)片6和蓋片8，轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)片6、對接結(jié)構(gòu)片7、蓋片8三者粘結(jié)形成血漿收集腔13，血漿收集腔13用來收集通過過濾膜5后進入微孔陣列63的血漿。蓋片8的中心設(shè)有取樣通道81。蓋片8上設(shè)有蓋片進樣孔和蓋片氣孔，蓋片進樣孔的位置與進樣孔61的位置相對應(yīng)，蓋片氣孔的位置與氣孔62的位置相對應(yīng)。配套驅(qū)動模塊的底座9包括一個下定位凹槽91，驅(qū)動模塊的壓片10包括一個上定位凹槽102、微通道101、鎖緊通孔a103、鎖緊通孔b104、第一蝶形螺絲16和第二蝶形螺絲17；上定位凹槽102中嵌入圓臺狀的左封閉閥芯14和右封閉閥芯15。其中，下定位凹槽91用來嵌入微流控芯片的基片1，上定位凹槽102用來嵌入微流控芯片的蓋片8，微通道101位于壓片10的中心位置，用來引出軟管11作為導(dǎo)出血漿的輔助結(jié)構(gòu)，左封閉閥芯14的位置與進樣孔61對應(yīng)，右封閉閥芯15的位置與氣孔62對應(yīng)。第一蝶形螺絲16貫穿鎖緊通孔a103，第二蝶形螺絲17貫穿鎖緊通孔b104。下定位凹槽91和上定位凹槽102保證在擠壓過程中微流控芯片位置的固定。

微流控芯片的反應(yīng)腔12集成了一個用來濾除紅細胞的全血過濾膜5。

微流控芯片中集成的全血過濾膜5是多孔結(jié)構(gòu)的半透性膜。當全血樣品通過該過濾膜時，該濾膜只允許全血樣品中的血漿通過，全血樣品中的紅細胞被阻隔在全血過濾膜5的微孔結(jié)構(gòu)中。

微流控芯片的反應(yīng)腔12的左右各包含一個轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)片6的進樣孔61和氣孔62，反應(yīng)腔12的高度能夠調(diào)整，寬度固定。

微流控芯片的反應(yīng)腔12的側(cè)壁由彈性片3構(gòu)建，當構(gòu)成反應(yīng)腔的基片1和轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)片6受到外部擠壓作用時，彈性片3被擠壓，使得反應(yīng)腔12高度變小。全血樣品靜置在反應(yīng)腔12中一段時間后，大多數(shù)紅細胞沉降在反應(yīng)腔12的底部，當反應(yīng)腔12體積變小時，血漿與部分紅細胞通過全血過濾膜5排出反應(yīng)腔12，其中紅細胞被全血過濾膜5中的微孔所阻塞，血漿則通過全血過濾膜5。

微流控芯片的全血過濾膜5的上層有帶微孔陣列63的轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)片6，對全血過濾膜5起到支撐作用，轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)片6的微孔整列63由直徑為200μm-400μm的通孔組成，血漿經(jīng)過全血過濾膜5后，進入轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)片6的微孔整列通道。

微流控芯片的轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)片6的上方構(gòu)建一個高度為10μm-40μm的血漿收集腔13，血漿收集腔13用于匯集來自微孔陣列63的血漿。

血漿收集腔13的側(cè)壁是由對接結(jié)構(gòu)片7形成。

微流控芯片的血漿收集腔13的上方設(shè)有軟管11，軟管11通過蓋片8的取樣通道15后與血漿收集腔13導(dǎo)通，當血漿進入血漿收集腔13后，會進入軟管11中暫存起來。

在初始擠壓階段，通過驅(qū)動模塊的壓片10與微流控芯片之間的相互運動，使得封閉左封閉閥芯14和右封閉閥芯15，分別堵塞微流控芯片的進樣孔61和氣孔62，使得全血樣品密封在反應(yīng)腔中，保證在擠壓過程中，血漿只能通過全血過濾膜5進入微孔陣列63。

驅(qū)動模塊在血漿分離擠壓階段，通過旋緊第一蝶形螺絲16、第二蝶形螺絲17，使得底座9和壓片10對微流控芯片施加機械擠壓作用，讓微流控芯片的高度方向發(fā)生壓縮變形，使得血漿被提取出來。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果。

1.本發(fā)明提出的將帶有微孔陣列的轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)片，在實現(xiàn)支撐全血過濾膜的同時，減小了裝置殘留血漿的死體積。

2.本發(fā)明提出的由彈性片構(gòu)建的反應(yīng)腔室的側(cè)壁，擠壓階段構(gòu)成反應(yīng)腔的上下兩芯片對齊擠壓，使得反應(yīng)腔高度被壓縮，反應(yīng)腔體積減小，血漿被擠壓出來。

3.本發(fā)明提出的基于微流控的血漿提取裝置，具有簡單、方便、快速、可靠的優(yōu)點，同時該裝置可實現(xiàn)與各類微流控芯片檢測模塊實現(xiàn)無縫對接，構(gòu)建一體化自動化，帶全血前處理功能的疾病檢測系統(tǒng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于微流控的血漿提取裝置一個實施例的流程圖。

圖2是本發(fā)明基于微流控的血漿提取裝置一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明微流控芯片轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明微流控芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明配套驅(qū)動模塊頂部的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明配套驅(qū)動模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1—基片2—下層粘接片3—彈性片

4—上層粘結(jié)片5—全血過濾膜6—轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)片

7—對接結(jié)構(gòu)片8—蓋片9—底座

10—壓片11—軟管12—反應(yīng)腔

13—血漿收集腔14—左封閉閥芯15—左封閉閥芯

16—第一蝶形螺絲17—第二蝶形螺絲61—進樣孔

62—氣孔63—微孔陣列81—取樣通道

91—下定位凹槽101—轉(zhuǎn)移通道102—上定位凹槽

103—鎖緊通孔a104—鎖緊通孔b

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。

同時，應(yīng)當明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸并不是按照實際的比例關(guān)系繪制的。

對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當被視為授權(quán)說明書的一部分。

在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。

應(yīng)注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。

圖1是本發(fā)明基于微流控的血漿提取裝置一個實施例的流程圖。如圖1所示，本裝置的實施過程分為4步：加樣，沉降，擠壓和提取血漿。圖2是本發(fā)明基于微流控的血漿提取裝置一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)合圖1和圖2，本發(fā)明在使用過程中，步驟如下：

圖3是本發(fā)明微流控芯片轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)片的示意圖，圖4是本發(fā)明微流控芯片的示意圖。結(jié)合圖3、圖4，首先將待測全血樣本從進樣孔61處，加入到由基片1、下層粘接片2、彈性片3、上層粘接片4和轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)片6連接形成的反應(yīng)腔12。

加樣完畢后，將微流控芯片轉(zhuǎn)移至配套驅(qū)動模塊的對應(yīng)位置，將封閉閥芯14和封閉閥芯15堵塞進樣孔61和氣孔62，整個裝置處于自然狀態(tài)。

裝置靜置一段時間，此時大部分的紅細胞沉降在反應(yīng)腔12的底部，大部分血漿與少量的紅細胞在反應(yīng)腔12頂層。

圖5是本發(fā)明配套驅(qū)動模塊頂部的示意圖，圖6是本發(fā)明配套驅(qū)動模塊的示意圖。沉降結(jié)束后，開始通過擠壓裝置的鎖緊通孔a103、鎖緊通孔b104中的第一蝶形螺絲16、第二蝶形螺絲17，給血漿提取系統(tǒng)施加擠壓力。在擠壓初始階段，通過配套驅(qū)動模塊的壓片8首先將力作用于左封閉閥芯14、右封閉閥芯15，進而堵塞進樣孔61和氣孔62，將進樣孔61和氣孔62密封。

在擠壓力后續(xù)階段，配套驅(qū)動模塊通過機械作用來實現(xiàn)擠壓效應(yīng)，微流控芯片的彈性片3兩側(cè)的芯片沿著相對方向被擠壓，使得反應(yīng)腔12高度變窄，腔室上層的血漿會通過全血過濾膜5首先進入轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)片1的微孔陣列63然后由對接結(jié)構(gòu)片7形成的血漿收集腔13，最后經(jīng)由嵌入蓋片8取樣通道81和壓片10的轉(zhuǎn)移通道101的軟管11提取血漿。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例的全部或部分步驟可以通過硬件來完成，也可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質(zhì)中，上述提到的存儲介質(zhì)是只讀存儲器或磁盤或光盤等。

本發(fā)明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā)明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯然的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明從而設(shè)計適于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。