CN103805504B - 膜式分离芯片 - Google Patents

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Abstract

一种膜式分离芯片，包括盖片、基片以及分离膜。其中，盖片上设有至少一储液池与收集池；基片上设有收集通道；至少一分离膜设置于所述盖片与所述基片之间，其中，所述盖片、所述分离膜以及所述基片呈夹心结构，所述储液池经所述分离膜与所述收集通道连通，所述收集通道与所述收集池连通。本发明中的膜式分离芯片通过盖片、基片以及分离膜有效的提高了分离效率，解决了易堵、选择性不好的问题。

Description

膜式分离芯片
技术领域
本发明涉及医疗技术，尤其涉及一种用于细胞分离的膜式分离芯片。
背景技术
血液、尿液及其他样本液检测所获得的信息有助于分析病情、观察疗效、判断预后，为预防疾病提供依据，指导临床用药并开展临床医学研究。采用现有的半自动或全自动的分析仪虽然能够在一定的程度上进行检测，但是随着人民生活水平的提高以及医疗保健制度的完善，人们对其有了新的要求，更快、更准、样本量更少、成本更低。为了适应人们的需求，以微电子加工技术为依托的芯片实验室概念应运而生，其被科学界和产业界认为是21世纪最重要、最前沿科技之一，在医学、化学、生物、工程学等领域引导一场新的革命。
目前普遍采用离心方式实现血液、尿液及其他含有细胞的生物样本中的细胞分离，利用离心方式分离细胞需严格控制离心速度，对于特殊样本甚至需要在冷冻条件下离心，同时细胞分离实验的必备设备离心机或冷冻离心机价格较贵，且高速离心产生的剪切力易引起细胞破裂。传统离心分离方式不适用的任何场合，如快速床旁检测、野战等样本需快速处理的户外实验，研究者提出了基于芯片实验室的新式分离方法。基于芯片实验室平台加工的微过滤结构，如梳状、坝状或网丝状，分离效率、分离体积受限；错流过滤，不易堵，但分离效率低，血浆/清量少；装载微珠过滤，易堵，分离效率低，且全血需稀释；分歧效应过滤，不易堵，选择性好，但血浆/清分离效率低。
芯片实验室***，样品预处理技术作为该***中不可或缺的组成部分，发展相对缓慢，已经成为整个发展过程的瓶颈，制约着生化分析的发展。现有的样品预处理技术往往在片外实现，大多存在费时、劳动强度大、难以实现自动化、精密度差、样品以及其他生化试剂消耗量大等缺点，而且经常是测定误差的主要原因。传统的样品预处理技术已不能满足芯片实验室的需要，有必要开发一种新的微分离技术。利用微加工技术制作的微型化生物样品预处理器，具有分析效率高、样品与试剂消耗少、能耗低、集成度高等许多优点。微型化生物样品预处理芯片在生化检测、毒品鉴定、DNA分析、细胞分离与富集、药物准备和药物输送等方面都得到很广泛的应用，成为微全分析***研究的热点。
膜分离技术利用选择性渗透、压力差、浓度差、电位差、孔隙大小等作用实现流体或气体混合物的分离，达到分离、浓缩、纯化和精制功能，具有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此膜分离技术作为发展微型生化分析***的重要组成部分，在生物医学与化学分析领域有着广阔的应用前景。设计一种结构简单、体积小、便于集成的微分离器，不仅具有较高的精度，还具有很高的可靠性，开发分离芯片与微流体驱动***各个组件的加工工艺，以及***集成技术将是一项具有挑战性意义的工作。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种分离效率高、成本低的分离膜式分离芯片。
本发明提供的膜式分离芯片，包括盖片、基片以及分离膜。其中，盖片上设有至少一储液池与收集池；基片上设有收集通道；至少一分离膜设置于所述盖片与所述基片之间，其中，所述盖片、所述分离膜以及所述基片呈夹心结构，所述储液池经所述分离膜与所述收集通道连通，所述收集通道与所述收集池连通。
本发明还提供一种膜式分离芯片，包括盖片与基片，其中，盖片上设有收集池；以及基片上设有收集通道、分离膜以及吸水垫，其中，所述吸水垫设置于所述收集通道与所述分离膜之间，所述收集通道与所述收集池连通。
本发明实施方式中的膜式分离芯片通过盖片、基片以及分离膜有效的提高了分离效率，解决了易堵、选择性不好的问题。
附图说明
图1为本发明第一实施方式中膜式分离芯片的结构图；
图2为本发明第二实施方式中膜式分离芯片的结构图；
图3为本发明第三实施方式中膜式分离芯片的结构图；
图4为本发明第四实施方式中膜式分离芯片的结构图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1，图1所示为本发明第一实施方式中膜式分离芯片的结构图。
在本实施方式中，膜式分离芯片，包括：盖片10、基片20以及分离膜30。
在本实施方式中，盖片10上设有储液池110与收集池120，基片20设有收集通道。
在本实施方式中，分离膜30设置于所述盖片10与所述基片20之间，其中，所述盖片10、所述分离膜30以及所述基片20呈夹心结构。在本实施方式中，采取机械压合(如螺丝钉固定芯片周边)、粘合密封(如分离膜周边点胶)、叠片密封(如密封元件)、夹物膜压(如高分子薄膜材料热压)等多种密封方式防止分离膜30边缘渗漏血细胞。
在本实施方式中，所述储液池110经所述分离膜30与所述收集通道连通，所述收集通道与所述收集池120连通。
在本实施方式中，储液池110底部的凹槽孔径稍大，用于固定分离膜110。
在本实施方式中，所述收集通道包括多个毛细通道210以及导流通道220。
在本实施方式中，所述分离膜30设置于所述储液池110与所述收集通道的多个毛细通道210之间。
在本实施方式中，分离膜30可以是单膜或者多个膜组合，可以是对称膜、不对称膜或者复合膜，可以是单组份膜或者混合膜，可以是天然聚合物或者合成聚合物，例如有纤维素类(如二醋酸纤维素、三醋酸纤维素、硝酸纤维素、混合纤维素、再生纤维素、醋酸丙酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、乙基纤维素、纤维素混合酯等)，聚酰胺类(如芳香聚酰胺类、尼龙、芳香聚酰胺酰肼、聚苯砜对苯二甲酰、聚砜酰胺、含氟聚酰亚胺、聚丙烯酰胺等)，芳香杂环类(聚苯并咪唑、聚苯并咪唑酮、聚哌嗪酰胺、聚酰亚胺等)，聚砜类(如聚砜、聚醚砜、聚芳醚砜、聚苯醚砜、聚芳砜、磺化聚砜、聚砜酰胺等)，聚烯烃类(如聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚四甲基戊烯、聚乙烯吡咯烷酮等)，硅橡胶类(如聚二甲基硅氧烷、聚三甲基硅氧丙炔、聚乙烯基三甲基硅烷等)，含氟高分子(如聚全氟磺酸、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯等)，其他(如涤纶、聚碳酸酯、聚电解质络合物等)，无机膜(如陶瓷膜、金属膜、金属氧化物膜、玻纤、玻璃、沸石、无机高分子材料等)。
在本实施方式中，所述分离膜30上设有多个膜孔(图未示)，用作细胞阻挡膜，将血液、尿液及其他含有细胞的生物样本分离成能透过膜孔的物质(如血浆/清、尿液、样本液)和不能透过膜孔的物质(如细胞)，防止由细胞造成的血浆/清、尿液、样本液污染，分离出的血浆/清、尿液、样本液可用于生化指标检测、抗体检测、激素检测等，分离出的细胞可用于核酸检测、蛋白质检测等。
在本实施方式中，所述膜孔的最大孔径dc与所需截留细胞的体积V、细胞表面积A的关系是：dc＝(4V/A){1+(16π/3)V2/A3+…}，样本流量Q与所述膜孔的孔径d的关系是：Q∝d4。
在本实施方式中，分离膜孔径应依据所需截留细胞大小、流速、分离效果等综合考虑。按照公式计算得出人红细胞能够通过的最小孔径是2.5微米，所以血液、尿液红细胞分离膜孔径在0.05-2.5微米范围内，如果小于0.05微米，血液、尿液中的蛋白质、类脂体和类似物质有可能堵塞微孔，而如果大于2.5微米，红细胞形变性能够使其通过分离膜孔而达不到分离效果；膜式分离芯片用于其他细胞时，根据公式计算细胞能够通过的最小孔径，确定适用的分离膜孔径范围，结合流速、分离效果等选择最优的孔径，如分离血液、尿液白细胞、如分离昆虫卵巢细胞SF9(平均直径约为18.3微米)细胞培养后的悬液、如分离人脐静脉内皮细胞HUVEC(平均直径约为17微米)细胞培养后的悬液，分离膜孔径可扩充到10微米或更大。
在本实施方式中，所述收集通道上的所述导流通道220与所述收集池120连通。
请参阅图2，图2所示为本发明第二实施方式中膜式分离芯片的结构图。
在本实施方式中，为了避免分离膜30上的膜孔堵塞，进一步提高分离效率，降低样品量，在盖片10上增加了一个储液池110，并相应一个分离膜30。
在本实施方式中，两个储液池30通过连接通道140连通。
在本实施方式中，多个毛细通道210呈阶梯状排布，尽量实现与分离膜30最大面积的接触。
请参阅图3，图3所示为本发明第三实施方式中膜式分离芯片的结构图。
在本实施方式中，盖片10上包括储液池110以及废液池130，其中，所述废液池130通过连接通道140与所述储液池110连通。
在本实施方式中，分离膜30位于储液池110以及废液池130下方。
因此，待分离的分离样品液流动时在分离膜30表面产生剪切力，减少了滤饼层或凝胶层的堆积，过滤速度稳定。
请参阅图4，图4所示为本发明第四实施方式中膜式分离芯片的结构图。
在本实施方式中，膜式分离芯片包括：盖片10以及基片20。
在本实施方式中，盖片10上设有收集池120。
在本实施方式中，基片20上设有收集通道、分离膜240以及吸水垫230，其中，所述吸水垫230设置于所述收集通道与所述分离膜240之间，所述收集通道与所述收集池120连通。
在本实施方式中，所述分离膜240为多孔结构。
所述收集通道包括多个毛细通道210以及导流通道220。
在本实施方式中，所述分离膜240透过所述吸水垫230与所述多个毛细通道210连通，所述导流通道220与所述收集池120连通。
本发明实施方式中的膜式分离芯片通过盖片10、基片20以及分离膜30有效的提高了分离效率，解决了易堵、选择性不好的问题。
虽然本发明参照当前的较佳实施方式进行了描述，但本领域的技术人员应能理解，上述较佳实施方式仅用来说明本发明，并非用来限定本发明的保护范围，任何在本发明的精神和原则范围之内，所做的任何修饰、等效替换、改进等，均应包含在本发明的权利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种膜式分离芯片，包括：
盖片，设有至少一储液池与收集池；
基片，设有收集通道；
至少一分离膜，设置于所述盖片与所述基片之间，其中，所述盖片、所述分离膜以及所述基片呈夹心结构，所述储液池经所述分离膜与所述收集通道连通，所述收集通道与所述收集池直接连通，所述收集通道包括多个毛细通道以及导流通道，所述收集通道上的所述导流通道与所述收集池连通；
采取机械压合、粘合密封、叠片密封或夹物膜压的密封方式将所述盖片和所述分离膜密封，防止分离膜边缘渗漏血细胞。
2.如权利要求1所述的膜式分离芯片，其特征在于，所述分离膜设置于所述储液池与所述收集通道之间。
3.如权利要求2所述的膜式分离芯片，其特征在于，所述分离膜为多孔介质，包括多个膜孔。
4.如权利要求3所述的膜式分离芯片，其特征在于，所述膜孔的最大孔径dc与所需截留细胞的体积V、细胞表面积A的关系是：dc＝(4V/A){1+(16π/3)V2/A3+…}，样本流量Q与所述膜孔的孔径d的关系是：Q∝d4。
5.如权利要求1所述的膜式分离芯片，其特征在于，还包括废液池与连接通道，其中，所述废液池通过连接通道与所述储液池连通。
6.一种膜式分离芯片，包括：
盖片，设有收集池；以及
基片，设有收集通道、分离膜以及吸水垫，其中，所述吸水垫设置于所述收集通道与所述分离膜之间，所述收集通道与所述收集池直接连通，所述收集通道包括多个毛细通道以及导流通道，所述分离膜透过所述吸水垫与所述多个毛细通道连通，所述导流通道与所述收集池连通。
7.如权利要求6所述的膜式分离芯片，其特征在于，所述分离膜为多孔结构。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105994250A (zh) * 2016-05-19 2016-10-12 电子科技大学 一种基于微流控和膜分离技术的细胞低温保护剂添加或去除方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010009415A1 (en) * 2008-07-18 2010-01-21 Canon U.S. Life Sciences, Inc. Methods and systems for microfluidic dna sample preparation
WO2011112023A2 (ko) * 2010-03-12 2011-09-15 주식회사 나노엔텍 혈구 분리 칩
CN102375055A (zh) * 2010-08-19 2012-03-14 中国人民解放军军事医学科学院微生物流行病研究所 一种多重检测免疫层析芯片

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010009415A1 (en) * 2008-07-18 2010-01-21 Canon U.S. Life Sciences, Inc. Methods and systems for microfluidic dna sample preparation
WO2011112023A2 (ko) * 2010-03-12 2011-09-15 주식회사 나노엔텍 혈구 분리 칩
CN102375055A (zh) * 2010-08-19 2012-03-14 中国人民解放军军事医学科学院微生物流行病研究所 一种多重检测免疫层析芯片

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