CN107702973A - 一种全血血浆分离***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种全血血浆分离***及方法，其中，***包括第一血液分离装置和第二血液分离装置，第一血液分离装置包括血液采集单元和至少一个第一微流控芯片，第一微流控芯片中设置有微柱阵列，微柱阵列的最小柱间距大于或等于红细胞的直径，第二血液分离装置包括第二微流控芯片、血浆回收单元和废液回收单元，第二微流控芯片上设置有微流道；血液采集单元、至少一个第一微流控芯片和二微流控芯片沿血液流向依次排列并通过流体管道依次首尾连接，血浆回收单元通过流体管道与微流道的血浆出口连接，废液回收单元通过流体管道与微流道的废液出口连接。本发明可以实现对极少量的血液样本中血细胞和血小板的快速分离，提高血液样本的检测效率。
Description
技术领域
本发明实施例属于生物医学技术领域，尤其涉及一种全血血浆分离***及方法。
背景技术
血液是由血细胞和血浆组成，血液与全身各***的组织器官具有密切的联系，在正常生理情况下，血液中各种成分的质和量的水平，直接反映了机体的正常新陈代谢和体内外环境的平衡状态；在病理情况下，血液除了能直接反映人体造血***的疾患之外，还能直接或间接地反应全身或局部组织器官的病变。因此，血液不仅能作为原发性造血***疾病的诊断、鉴别诊断、疗效观察及预后判断的主要依据，而且还能为引起继发性血液改变的其他各***疾病的诊治提供重要信息。通常情况下，进行血液检测需要将血液中的血细胞分离出来，因为它的存在对血液检测的光谱分析存在很大的干扰。
然而，目前在绝大多数对血液的临床诊断和基础研究过程中，通常都是使用大型的离心机来分离血浆和血细胞，需要耗费患者大量的血液，并且离心机体积较大，结构复杂，不能直接连接血液检测设备，使得血液分离和血液检测需要分开独立进行，容易造成样品污染，检测效率低下，不能满足安全、快速的血液检测需求。
发明内容
本发明能够对极少量的血液样本进行快速分离，可直接连接血液检测设备，提高血液样本的检测效率，体积小、结构简单，可以满足完全、快速的血液检测要求。
本发明实施例一方面提供一种全血血浆分离***，其包括第一血液分离装置和第二血液分离装置，所述第一血液分离装置包括血液采集单元和至少一个第一微流控芯片，所述第一微流控芯片中设置有微柱阵列，所述微柱阵列的最小柱间距大于或等于红细胞的直径，所述第二血液分离装置包括第二微流控芯片、血浆回收单元和废液回收单元，所述第二微流控芯片上设置有微流道；
所述血液采集单元、所述至少一个第一微流控芯片和所述二微流控芯片沿血液流向依次排列并通过流体管道依次首尾连接，所述血浆回收单元通过流体管道与所述微流道的血浆出口连接，所述废液回收单元通过流体管道与所述微流道的废液出口连接；
所述血液采集单元采集的血液依次流入所述至少一个第一微流控芯片，所述至少一个第一微流控芯片对所述血液中的血细胞进行截留，得到含有血小板和低于预设量的红细胞的血浆；所述第二微流控芯片对所述血浆进行惯性聚焦处理得到高纯度的血浆、血小板和低于预设量的红细胞，所述高纯度的血浆流入所述血浆回收单元，所述血小板和低于预设量的红细胞经流入所述废液回收单元。
在一个实施例中，所述微柱阵列包括沿血液流向依次排列的至少一个子微柱阵列，每个所述子微柱阵列的柱间距均不相同，各子微柱阵列的柱间距按照所述至少一个子微柱阵列的排列顺序依次减小，所述微柱阵列至少包括排列在最末端红细胞截留子微柱阵列，所述红细胞截留子微柱阵列的柱间距大于或等于红细胞的直径；
所述红细胞截留子微柱阵列对所述血液中的血细胞进行截留，以过滤所述血液中的血细胞。
在一个实施例中，所述微柱阵列为圆柱阵列、椭圆柱阵列或多边形柱体阵列中的任一种，所述微柱阵列中的微柱的直径范围为10微米～200微米，所述微柱的高度范围10微米～200微米。
在一个实施例中，所述全血血浆分离***还包括微型气动阀，所述微型气动阀的进气口接恒压气源，所述微型气动阀的出气口接所述血液采集单元的入口；
所述微型气动阀开启时，输出恒压气源至所述血液采集单元，通过气体压力推动所述血液采集单元中的血液流入所述第一微流控芯片。
在一个实施例中，所述全血血浆分离***还包括血浆缓冲池，所述血浆缓冲池的入口通过流体管道与排列在最末端的所述第一微流控芯片的出口连接，所述血液缓冲池的出口通过流体管道与所述第二微流控芯片的入口连接；
排列在最末端的所述第一微流控芯片输出的血浆流入所述血浆缓冲池，所述血浆缓冲池对所述血浆进行存储，所述血浆超过所述血浆缓冲池的存储容量时，流入所述第二微流控芯片。
在一个实施例中，所述微流道包括周期性排列的多个微流道单元，所述多个微流道单元依次首尾连接，所述微流道单元包括第一半环形微流道和第二半环形微流道，所述第一半环形微流道的出口和所述第二半环形微流道的入口无缝对接。
在一个实施例中，所述第一半环形微流道的外径与内径之差等于所述第一半环形微流道上任一处的环切直径，所述第二半环形微流道的外径与内径之差小于所述第二半环形微流道的最大环切直径，所述第一半环形微流道的外径小于所述第二半环形微流道的内径。
在一个实施例中，所述微流道单元的数量范围为1～50个，所述第一半环形微流道和第二半环形微流道的环切直径范围均为1微米～200微米。
在一个实施例中，所述血浆出口设置在所述废液出口上方。
本发明实施例另一方面提供一种全血血浆分离方法，包括：
采集血液，所述血液包括全血血浆；
通过最小柱间距大于或等于红细胞的直径的微柱阵列对所述血液中的血细胞进行至少一次截留，得到含有血小板和低于预设量的红细胞的血浆；
通过设置有微流道的微流控芯片对所述血浆进行惯性聚焦处理，进一步过滤所述血小板和所述低于预设量的红细胞，得到高纯度的血浆；
单独回收所述高纯度的血浆；
同时回收所述血小板和所述低于预设量的红细胞。
本发明实施例提供的***通过包括柱间距大于或等于红细胞的直径的微柱阵列的第一血液分离装置对血液中的血细胞进行初步分离，通过包括微流道的第二血液分离装置对血液进行惯性聚焦处理，进一步的分离血液中的血小板和残留红细胞，可以实现对极少量的血液样本中血细胞和血小板的快速分离，可直接连接血液检测设备，提高血液样本的检测效率，体积小、结构简单，可以满足完全、快速的血液检测要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一个实施例提供的全血血浆分离***的结构示意图；
图2是本发明的一个实施例提供的第一微流控芯片的俯视图；
图3是本发明的一个实施例提供的第二微流控芯片的主视图；
图4是本发明的一个实施例提供的微流道的主视图；
图5是本发明的另一个实施例提供的全血血浆分离***的结构示意图；
图6是本发明的再一个实施例提供的全血血浆分离***的结构示意图；
图7是本发明的一个实施例提供的全血血浆分离方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。
如图1所示，本发明的一个实施例提供一种全血血浆分离***100，其包括第一血液分离装置10和第二血液分离装置20。
在本实施例中，第一血液分离装置主要用于对血液进行预处理，分离和截留血液中的血细胞，血液中的血细胞主要包括红细胞，还包括单核细胞和白细胞，对于肿瘤患者来说，血液中还可能包括肿瘤细胞。肿瘤细胞的直径＞单核细胞的直径＞白细胞的直径＞红细胞的直径。血液中的血细胞被分离之后还剩下包含血小板的血浆，第二血液分离装置的作用即是进一步的分离血液中的血小板，得到高纯度的血浆用于输出至血液检测设备进行血液检测。
如图1所示，在本实施例中，第一血液分离装置10包括血液采集单元11和至少一个第一微流控芯片12，第一微流控芯片12中设置有微柱阵列13，微柱阵列13的最小柱间距大于或等于红细胞的直径。
在具体应用中，第一微流控芯片的数量可以根据实际需要设置，第一微流控芯片的数量越多对血细胞的分离过滤效果越好，但是数量过多也会导致血细胞的分离速度降低，从而降低了整体的血液检测效率，因此，应当根据对血细胞的分离过滤效果要求和血液检测效率要求来综合分析，选择适当数量的第一微流控芯片，在保证分离过滤效果的同时，也要保证分离效率。图1中示例性的示出两个第一微流控芯片。
在一个实施例中，第一微流控芯片的数量范围为1～10个。
在具体应用中，由于血细胞中直径最小的细胞是红细胞，因此，只需要使微柱阵列的最小柱间距大于或等于红细胞的直径，就能够实现对血液中所有血细胞的过滤。
在本实施例中，柱间距具体是指微柱阵列中，在与血液流向垂直的方向上，任意相邻的两个微柱之间的空隙的宽度，本实施例中的柱间距具体是指横向柱间距。
在具体应用中，微柱阵列中，在与血液流向平行的方向上，任意相邻的两个微柱之间的空隙的宽度(即纵向柱间距)可以根据实际需要设定，纵向柱间距可以等于横向柱间距。
在一个实施例中，微柱阵列中的微柱的直径范围为10微米～200微米，微柱的高度范围10微米～200微米。
在一个实施例中，微柱的直径为30微米，微柱的高度为40微米。
在具体应用中，微柱阵列可以为圆柱阵列、椭圆柱阵列或多边形柱体阵列中的任一种。图1中示例性的示出微柱阵列的俯视图，图1中所示的微柱阵列为圆柱阵列。
在本实施例中，血液经第一血液分离装置分离之后得到含有血小板和低于预设量的红细胞的血浆，分离后的血浆中之所以还含有低于预设量的红细胞是因为红细胞是扁平状的，由于制作工艺的限制，柱间距没法做到小于所有红细胞的尺寸，因此会有部分红细胞无法被有效截留。在柱间距的可控范围内，预设量的大小具体可以由微柱阵列的数量和柱间距来决定，柱间距越小，预设量越小。
如图1所示，在本实施例中，第二血液分离装置20包括第二微流控芯片21、血浆回收单元22和废液回收单元23，第二微流控芯片21上设置有微流道24。
在本实施例中，血浆回收单元具体是指用于收集和存储第二血液分离装置输出的高纯度的血浆的容器，废液回收单元具体是指用于收集和存储血小板和低于预设量的红细胞的容器，容器的容量大小具体由需要进行血液检测的血液样本的量来决定，可以根据实际需要进行选择。
在具体应用中，微流道可以是弯曲的S形微流道、直线型微流道或者是其他形状的微流道，本实施例中，不对微流道的形状作特别限定。图1中示例性的示出微流道为弯曲的S形微流道。
如图1所示，本实施例所提供的全血血浆分离***100中各部件之间的连接关系为：
血液采集单元11、至少一个第一微流控芯片12(图1中仅示例性的示出两个第一微流控芯片)和二微流控芯片21沿血液流向依次排列并通过流体管道30依次首尾连接，血浆回收单元22通过流体管道30与第二微流控芯片21的血浆出口连接，废液回收单元23通过流体管道30与第二微流控芯片21的废液出口连接。
在具体应用中，流体管道具体是指用于实现相邻两个部件的出口和入口之间连接，以使血液可以从一个部件流向另一个部件的通用微型管道，该微型管道具体可以是玻璃微管、塑料微管、金属微管，或者是任意的能够传输血液且不影响血液的化学、物理或生物学属性的微型管道。
基于图1所示的***结构，本实施例所提供的全血血浆分离***100中各部件的工作原理为：
血液采集单元采集的血液依次流入两个第一微流控芯片，两个第一微流控芯片分别对血液中的血细胞进行截留，得到含有血小板和低于预设量的红细胞的血浆；第二微流控芯片对血浆进行惯性聚焦处理得到高纯度的血浆、血小板和低于预设量的红细胞，高纯度的血浆流入血浆回收单元，血小板和低于预设量的红细胞经流入废液回收单元。
在具体应用中，惯性聚焦处理具体是指：通过惯性聚焦来过滤血浆中残余的小尺寸细胞或颗粒，细胞等颗粒在微流道中流动时，除了受到主流驱动力向前流动，还在垂直方向受到由流体的速度梯度差导致的剪切力和闭合的通道壁带来的壁面升力(Wall EffectLift Force)的影响，剪切力和壁面升力合成为惯性力。在惯性力作用下，细胞将会在微流道内的固定位置迁移，因此可用来分离血浆中的血小板和少量红细胞从而得到高纯度的血浆。
在一个实施例中，血浆出口设置在废液出口上方。基于惯性力聚焦处理的原理可知，分离之后的血浆中质量较大的血小板和少量红细胞会受重力作用从下方的废液出口排出，而用于进行血液检测的高纯度的血浆则会从上方的血浆出口流出。
本实施例通过沿血液流向依次设置包括用于截留并过滤红细胞的红细胞截留子微柱阵列的至少一个微柱阵列，并使每个微柱阵列的柱间距均不相同，使至少一个微柱阵列的柱间距按照至少一个微柱阵列的排列顺序依次减小，使血液从所述血液分离预处理芯片的入口流入，依次经过所述至少一个微柱阵列的截留和过滤，得到含有低于预设量的红细胞和血小板的血浆从血液分离预处理芯片的出口流出，可以实现对极少量的血液样本的快速分离，提高血液样本的检测效率。
如图2所示，在本发明的一个实施例中，微柱阵列13包括沿血液流向依次排列的至少一个子微柱阵列，每个子微柱阵列的柱间距均不相同，各子微柱阵列的柱间距按照至少一个子微柱阵列的排列顺序依次减小，微柱阵列13至少包括排列在最末端红细胞截留子微柱阵列131，红细胞截留子微柱阵列131的柱间距大于或等于红细胞的直径。
在具体应用中，微柱阵列所包括的子微柱阵列的数量可以根据实际需要进行设定，由于血液中体积最小的血细胞是红细胞，因此，只需要保证包括红细胞截留子微柱阵列就可以实现对血液中所有血细胞的截留和过滤。
如图2所示，在本实施例中，微柱阵列13包括沿血液流向依次排列的肿瘤细胞截留子微柱阵列134、单核细胞截留子微柱阵列133、白细胞截留子微柱阵列132和红细胞截留子微柱阵列131；其中，肿瘤细胞截留子微柱阵列134的柱间距＞单核细胞截留子微柱阵列133的柱间距＞白细胞截留子微柱阵列132的柱间距＞红细胞截留子微柱阵列134的柱间距。
在具体应用中，子微柱阵列的数量及种类可以根据实际需要进行设置。同一种类型的子微柱阵列可以同时设置多个，以加强截留过滤效果。
图2中示例性的示出了微柱阵列13为圆柱阵列时，微柱阵列13的俯视图，任意相邻的两排微柱均错位排列。
在本实施例中，错位排列具体是指相邻的两排微柱并不是正对着设置，而是相互错开一定距离设置，使整个微柱阵列构成一个斜向阵列，斜向阵列的倾斜程度可以根据实际需要设定。通过使每个微柱阵列中相邻排的微柱错位排列，可以提高对血细胞的截留和过滤效果。
在具体应用中，微柱阵列中的每排微柱也可以正对设置。只是若微柱阵列中的每排微柱都正对设置，形成一个矩形阵列，则血细胞很容易顺着没有遮挡的直线缝隙流出，从而降低对血细胞的截留和过滤效果。
在具体应用中，为了实现较好的血细胞过滤效果，需要使每个微柱阵列的柱间距都小于其所需要截留和过滤的血细胞的直径。
在具体应用中，肿瘤细胞的直径通常为17微米～52微米，因此，肿瘤细胞截留子微柱阵列的柱间距应当小于或等于17微米或略大于17微米，以实现对绝大部分肿瘤细胞的截留。例如，肿瘤细胞截留子微柱阵列的柱间距可以在17微米～25微米范围内。
在一个实施例中，肿瘤细胞截留子微柱阵列的柱间距为20微米，肿瘤细胞截留微柱直径为20微米。
在具体应用中，肿瘤细胞截留子微柱阵列中的各微柱的截面尺寸和高度可以根据实际需要设定，例如，高度可以大于52微米；当肿瘤细胞截留子微柱阵列中的微柱宽度范围为10～30微米，例如，10微米、15微米、20微米、25微米或30微米；当微柱为圆柱时，微柱宽度是指圆柱的直径；当微柱为方柱时，微柱宽度是指方柱的方形边长。
在一个实施例中，单核细胞截留子微柱阵列的柱间距小于或等于单核细胞的直径且大于血液中的白细胞、红细胞和血小板的直径。
在具体应用中，单核细胞的直径通常为15微米～25微米，因此，单核细胞截留子微柱阵列的柱间距应当小于或等于15微米或略大于15微米，以实现对绝大部分单核细胞的截留。例如，单核细胞截留子微柱阵列的柱间距可以在15微米～17微米范围内。
在一个实施例中，单核细胞截留子微柱阵列的柱间距为15微米，单核细胞截留微柱的直径为18微米。
在具体应用中，单核细胞截留子微柱阵列中的各微柱的截面尺寸和高度可以根据实际需要设定，例如，高度可以大于25微米；当单核细胞截留子微柱阵列中的微柱的宽度范围为10微米～30微米，例如，10微米、15微米、20微米、25微米或30微米；当微柱为圆柱时，微柱宽度是指圆柱的直径；当微柱为方柱时，微柱宽度是指方柱的方形边长。
在一个实施例中，白细胞截留子微柱阵列的柱间距小于或等于白细胞的直径且大于血液中的红细胞和血小板的直径。
在具体应用中，白细胞的直径通常为7微米～10微米、12微米～20微米或14微米～20微米，因此，白细胞截留子微柱阵列的柱间距应当小于或等于7微米或略大于7微米，以实现对绝大部分白细胞的截留。例如，白细胞截留子微柱阵列的柱间距可以在7微米～14微米范围内。
在一个实施例中，白细胞截留子微柱阵列的柱间距为10微米，白细胞截留微柱的直径为12微米。
在具体应用中，白细胞截留子微柱阵列中的各微柱的截面尺寸和高度可以根据实际需要设定，例如，高度可以大于20微米；白细胞截留子微柱阵列中的微柱宽度范围为5微米～25微米，例如，5微米、10微米、15微米、20微米或25微米；当微柱为圆柱时，微柱宽度是指圆柱的直径；当微柱为方柱时，微柱宽度是指方柱的方形边长。
在具体应用中，红细胞的直径通常为6微米～8微米因此，红细胞截留子微柱阵列的柱间距应当小于或等于6微米或略大于6微米，以实现对绝大部分红细胞的截留。例如，红细胞截留子微柱阵列的柱间距可以在4微米～7微米范围内。
在一个实施例中，红细胞截留子微柱阵列的柱间距为5微米，红细胞截留微柱的直径为10微米。
在具体应用中，红细胞截留子微柱阵列中的各微柱的截面尺寸和高度可以根据实际需要设定，例如，高度可以大于8微米；红细胞截留子微柱阵列中的微柱宽度范围为5微米～25微米，例如，例如，5微米、10微米、15微米、20微米或25微米；当微柱为圆柱时，微柱宽度是指圆柱的直径；当微柱为方柱时，微柱宽度是指方柱的方形边长。
基于图2所示的微柱阵列的结构，本实施例所提供的微柱阵列13的工作原理为：
肿瘤细胞截留子微柱阵列对血液中的肿瘤细胞进行截留，以过滤血液中的肿瘤细胞；单核细胞截留子微柱阵列对血液中的单核细胞进行截留，以过滤血液中的单核细胞；白细胞截留子微柱阵列对血液中的白细胞进行截留，以过滤血液中的白细胞；
血液从第一微流控芯片的入口流入，依次经过肿瘤细胞截留子微柱阵列、单核细胞截留子微柱阵列、白细胞截留子微柱阵列和红细胞截留子微柱阵列，对血液中的肿瘤细胞、单核细胞、白细胞和红细胞进行截留并过滤后，得到含有低于预设量的红细胞和血小板的血浆从第一微流控芯片的出口流出。
在一个实施例中，第一血液分离装置包括沿血液流向依次排列的四个第一微流控芯片，其中，第一个微流控芯片包括肿瘤细胞截留子微柱阵列、第二个微流控芯片包括单核细胞截留子微柱阵列、第三个微流控芯片包括白细胞截留子微柱阵列、第四个微流控芯片包括红细胞截留子微柱阵列。
本实施例通过包括多个子微柱阵列的微柱阵列对血液中的血细胞进行依次截留和过滤，能够实现对血液中血细胞的有效分离，得到纯度较高的血浆。
如图3或图4所示，在本发明的一个实施例中，微流道24包括周期性排列的多个微流道单元241，多个微流道单元241依次首尾连接，微流道单元241包括第一半环形微流道2411和第二半环形微流道2412，第一半环形微流道2411的出口和第二半环形微流道2412的入口无缝对接。
在具体应用中，微流道单元的数量可以根据实际需要进行设定，微流道单元的数量越多，对血浆中的血小板和残留的红细胞的分离效果越好，但是数量过多会降低分离速度，从而降低血液检测效率。因此，应当根据实际需要综合考虑对血小板和残留的红细胞的分离效果和分离速度要求，设置合适数量的微流道单元。
在一个实施例中，微流道单元的数量范围为1～50个。
在一个实施例中，微流道单元的数量范围为18个。
如图3所示，本实施例中为了方便示意，示例性的示出微管道24包括五个微管道单元241。
在本实施例中，第一半环形微流道的外径R1与内径R2之差等于第一半环形微流道上任一处的环切直径L1，即R1-R2＝L1；第二半环形微流道的外径R3与内径R4之差小于第二半环形微流道的最大环切直径L2，即R3-R4＜L2；第一半环形微流道的外径R1小于第二半环形微流道的内径R4，即R1＜R4；第一半环形微流道上任一处的环切直径L1小于第二半环形微流道的最大环切直径L2，即L1＜L2。
在一个实施例中，第一半环形微流道和第二半环形微流道的环切直径范围均为1微米～200微米。
在一个实施例中，第二半环形微流道的最大环切直径L2为30微米。
在一个实施例中，第一半环形微流道的宽度M1为280微米，第一半环形微流道的外径R1为300微米。
在一个实施例中，第二半环形微流道的宽度M2为550微米，第二半环形微流道的外径R3为980微米。
本实施例通过由多个半环形微流道组成的微流道对血浆进行分离，可以有效分离血浆中残留的血小板和血细胞，得到高纯度的血浆，从而提高血液检测的准确性。
如图5所示，在本发明的一个实施例中，全血血浆分离***100还包括微型气动阀40，微型气动阀40的进气口接恒压气源，微型气动阀40的出气口接血液采集单元11的入口；微型气动阀40开启时，输出恒压气源至血液采集单元11，通过气体压力推动血液采集单元11中的血液流入第一微流控芯片12。
在具体应用中，微型气动阀具体是指与第一微流控芯片的体积相当，用于在接入具有恒定压力的气体时开启，并将气体输出的通过气体压力来驱动的微型阀门。本实施例中，恒压起源具体是指在一次血液分离过程中要求气体的压力保持恒定，从而使得血液可以被匀速的推动到第一微流控芯片中。在不同的血液分离过程中，根据血液浓度的不同以及对血液流速的要求，可以根据实际需要调整气体的压力大小。
本实施例通过采用微型气动阀来推动血液进入第一微流控芯片，既可以保证血液不被污染，又可以通过控制气体的压力和流速来控制血液的分离速度。
如图6所示，在本发明的一个实施例中，全血血浆分离***100，还包括血浆缓冲池50，血浆缓冲池50的入口通过流体管道30与排列在最末端的第一微流控芯片12的出口连接，血液缓冲池50的出口通过流体管道30与第二微流控芯片21的入口连接；排列在最末端的第一微流控芯片12输出的血浆流入血浆缓冲池50，血浆缓冲池50对血浆进行存储，血浆超过血浆缓冲池50的存储容量时，流入第二微流控芯片21。
在本实施例中，血浆缓冲池具体是指用于收集和存储第一血液分离装置输出的含有血小板和低于预设量的红细胞的血浆的容器，容器的容量大小具体由需要进行血液检测的血液样本的量来决定，可以根据实际需要进行选择。
本实施例通过采用血浆缓冲池对血浆进行暂时存储，可以便于控制血浆的流速和血浆的分离时间。
本发明所有实施例附图中的实心箭头(→)方向均表示血液流向。
如图7所示，本发明的一个实施例提供一种全血血浆分离方法，其包括：
步骤S101：采集血液，所述血液包括全血血浆。
在具体应用中，可以通过任意可行的血液采集方式来采集血液，例如通过真空采血管和配套的软管和针头来采集血液，血液通常是指人体的动脉或静脉血液，当然也可以是动物血液，本实施例中不对采集血液的方式作特别限定。
在一个实施例中，步骤S101由上述任一实施例中的血液采集单元来执行。
步骤S102：通过最小柱间距大于或等于红细胞的直径的微柱阵列对所述血液中的血细胞进行至少一次截留，得到含有血小板和低于预设量的红细胞的血浆。
在具体应用中，对血细胞进行截留主要是为了过滤掉血液中会干扰血浆的光谱分析结果的白细胞、单核细胞、红细胞等血细胞。
在一个实施例中，步骤S102由上述任一实施例中的第一微流控芯片来执行，通过微柱阵列对血液中的红细胞以及尺寸大于红细胞的其他血细胞进行截留，以实现对血液中血细胞的过滤。
在具体应用中，对血液进行过滤的步骤，可以由同一个第一微流控芯片对血液进行至少一次过滤来实现，当过滤次数不止一次时，也可以通过多个第一微流控芯片依次过滤血液，来实现对血液的多次过滤。
步骤S103：通过设置有微流道的微流控芯片对所述血浆进行惯性聚焦处理，进一步过滤所述血小板和所述低于预设量的红细胞，得到高纯度的血浆。
在一个实施例中，步骤S103由上述任一实施例中的第二微流控芯片来执行。
步骤S104：单独回收所述高纯度的血浆；
步骤S105：同时回收所述血小板和所述低于预设量的红细胞。
在具体应用中，可以根据实际需要采用不同的回收容器来分别回收高纯度的血浆以及血小板和低于预设量的红细胞，由于血小板和低于预设量的红细胞受惯性力作用之后是混合在一起的，因此，血小板和低于预设量的红细胞是被同时回收的，高纯度的血浆则被单独回收用于后续的血液检测。
在一个实施例中，步骤S104由上述任一实施例中的血浆回收单元来执行，步骤S105由上述任一实施例中的废液回收单元来执行。
在一个实施例中，上述方法中的步骤S102和S103之间，还包括步骤：
对所述血浆进行缓存。
本实施例中，缓存具体是指对血浆进行缓冲和存储，以使血液在经过短暂的存储之后再进入惯性力聚焦的步骤。
在具体应用中，可以通过任意的血浆存储容器对血浆进行缓存。
在一个实施例中，上述对血浆进行缓存的步骤具体可以由上述实施例中的血浆缓冲池来执行。
在具体应用中，本发明的方法实施例所提供的全血血浆处理方法可以通过上述任一***实施例所提供的全血血浆分离***来实现。
本实施例通过微柱阵列截留血液中的血细胞，可以对血液中的血细胞进行初步分离，通过对血液进行惯性聚焦处理，进一步的分离血液中的血小板和残留红细胞，可以实现对极少量的血液样本中血细胞和血小板的快速分离，提高血液样本的检测效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种全血血浆分离***，其特征在于，包括第一血液分离装置和第二血液分离装置，所述第一血液分离装置包括血液采集单元和至少一个第一微流控芯片，所述第一微流控芯片中设置有微柱阵列，所述微柱阵列的最小柱间距大于或等于红细胞的直径，所述第二血液分离装置包括第二微流控芯片、血浆回收单元和废液回收单元，所述第二微流控芯片上设置有微流道；
所述血液采集单元、所述至少一个第一微流控芯片和所述二微流控芯片沿血液流向依次排列并通过流体管道依次首尾连接，所述血浆回收单元通过流体管道与所述微流道的血浆出口连接，所述废液回收单元通过流体管道与所述微流道的废液出口连接；
所述血液采集单元采集的血液依次流入所述至少一个第一微流控芯片，所述至少一个第一微流控芯片对所述血液中的血细胞进行截留，得到含有血小板和低于预设量的红细胞的血浆；所述第二微流控芯片对所述血浆进行惯性聚焦处理得到高纯度的血浆、血小板和低于预设量的红细胞，所述高纯度的血浆流入所述血浆回收单元，所述血小板和低于预设量的红细胞经流入所述废液回收单元。
2.如权利要求1所述的全血血浆分离***，其特征在于，所述微柱阵列包括沿血液流向依次排列的至少一个子微柱阵列，每个所述子微柱阵列的柱间距均不相同，各子微柱阵列的柱间距按照所述至少一个子微柱阵列的排列顺序依次减小，所述微柱阵列至少包括排列在最末端红细胞截留子微柱阵列，所述红细胞截留子微柱阵列的柱间距大于或等于红细胞的直径；
所述红细胞截留子微柱阵列对所述血液中的血细胞进行截留，以过滤所述血液中的血细胞。
3.如权利要求1或2任一项所述的全血血浆分离***，其特征在于，所述微柱阵列为圆柱阵列、椭圆柱阵列或多边形柱体阵列中的任一种，所述微柱阵列中的微柱的直径范围为10微米～200微米，所述微柱的高度范围10微米～200微米。
4.如权利要求1所述的全血血浆分离***，其特征在于，所述全血血浆分离***还包括微型气动阀，所述微型气动阀的进气口接恒压气源，所述微型气动阀的出气口接所述血液采集单元的入口；
所述微型气动阀开启时，输出恒压气源至所述血液采集单元，通过气体压力推动所述血液采集单元中的血液流入所述第一微流控芯片。
5.如权利要求1所述的全血血浆分离***，其特征在于，所述全血血浆分离***还包括血浆缓冲池，所述血浆缓冲池的入口通过流体管道与排列在最末端的所述第一微流控芯片的出口连接，所述血液缓冲池的出口通过流体管道与所述第二微流控芯片的入口连接；
排列在最末端的所述第一微流控芯片输出的血浆流入所述血浆缓冲池，所述血浆缓冲池对所述血浆进行存储，所述血浆超过所述血浆缓冲池的存储容量时，流入所述第二微流控芯片。
6.如权利要求1所述的全血血浆分离***，其特征在于，所述微流道包括周期性排列的多个微流道单元，所述多个微流道单元依次首尾连接，所述微流道单元包括第一半环形微流道和第二半环形微流道，所述第一半环形微流道的出口和所述第二半环形微流道的入口无缝对接。
7.如权利要求6所述的全血血浆分离***，其特征在于，所述第一半环形微流道的外径与内径之差等于所述第一半环形微流道上任一处的环切直径，所述第二半环形微流道的外径与内径之差小于所述第二半环形微流道的最大环切直径，所述第一半环形微流道的外径小于所述第二半环形微流道的内径。
8.如权利要求6或7任一项所述的全血血浆分离***，其特征在于，所述微流道单元的数量范围为1～50个，所述第一半环形微流道和第二半环形微流道的环切直径范围均为1微米～200微米。
9.如权利要求1所述的全血血浆分离***，其特征在于，所述血浆出口设置在所述废液出口上方。
10.一种全血血浆分离方法，其特征在于，包括：
采集血液，所述血液包括全血血浆；
通过最小柱间距大于或等于红细胞的直径的微柱阵列对所述血液中的血细胞进行至少一次截留，得到含有血小板和低于预设量的红细胞的血浆；
通过设置有微流道的微流控芯片对所述血浆进行惯性聚焦处理，进一步过滤所述血小板和所述低于预设量的红细胞，得到高纯度的血浆；
单独回收所述高纯度的血浆；
同时回收所述血小板和所述低于预设量的红细胞。
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| PB01 | Publication | ||
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