专利名称：血球分离芯片的制作方法
血球分罔芯片技术领域
本发明涉及ー种血球分离芯片，更具体地说，利用毛细管カ的作用从血液中分离出血浆且能够防止血液向不必要的方向流漏的血球分离芯片。
背景技术：
目前在生物产业领域已进行了很多对现场医疗器械(POC :Point of Care)和芯片实验室(LOC Lab-on-a-chip,芯片上的实验室的意思,是能够在小芯片上一次诊断出各种疾病的技木)的研究和商业化。目前广泛利用这种现场医疗器械或芯片实验室对血液等生物样品进行生化检查。血液(全血)由红血球、白血球、血小板等血球成分和水、蛋白质、脂肪、糖类、其它无机离子等血浆成分組成。血液中作为有形成分的血球成分为影响分析结果的有效成分，所以为了获得准确的结果，需要仅用血浆成分进行检查，以便能够排除血球成分的效果。为此，以往为了从血液中分离出血浆和血球，利用了大型离心机。通过大型离心机确实能够分离血液，但要经过繁琐的过程，需要大量的时间，需要专业知识和技能，所以很难适用于以普通人为对象的产品中。而且，需要采血并利用离心机分离出血浆和血球之后进行分析，所以存在需要大量血液,还需要驱动离心机所需动力的问题。上述背景技术是发明人为了导出本发明而保留或在导出本发明的过程中所学到的技术信息，不一定是本发明申请之前向公众公开的公知技术。

发明内容
技术问题本发明的目的在于提供ー种血球分离芯片，能够提高从血液中通过膜(Membrane)分离出血球成分的血浆(plasma)成分回收率。另外，本发明的目的在于提供ー种血球分离芯片，尽量使膜边缘(edge)中的至少一个不与上部基板和下部基板接合而成的结构接触，从而能够防止被加载的血液向不必要的方向流漏。另外，本发明目的在于提供ー种血球分离芯片，在相同截面积上实现几微米的微通道，从而能够通过高毛细管カ(capiIIaryforce)最大限度地发挥血衆收集效果。另外，本发明目的在于提供ー种血球分离芯片，利用能够结合在基板结构上的血液收集结构，可容易地进行血液收集和加载的同时防止向不必要的方向流漏。另外，本发明目的在于提供ー种血球分离芯片，通过使用能够结合在基板结构上的血液收集结构，能够容易制作各基板结构和血液收集结构，从而对于血液收集结构结合各种形式的基板结构。本发明的其它目的可以通过下面的说明容易理解。根据本发明的ー实施方式，提供ー种血球分离芯片，包括上部基板，以至少ー个边缘(edge)非接触的方式固定膜，并形成有通道的一部分，该通道提供使通过所述膜从血液中分离出的血浆成分向一方向移动的路径；下部基板，形成有所述通道的另一部分，从而与所述上部基板接合而形成所述通道，所述下部基板位干与所述膜的下表面一侧对应的位置，并使所述血浆成分通过毛细管力沿着所述通道移动。在所述上部基板上可以形成有反应通道部，使通过所述膜分离出的血浆成分移动；洗涤部，其一端与所述反应通道部连接，经由所述反应通道部的血浆成分填充到该洗涤部；过滤膜固定部，将所述膜固定在血液注入口内的规定位置，所述血液注入ロ使所述膜的上表面一部分向外部露出并使所述血液注入到所述膜的上表面；过滤膜折弯杆，将在所述血液注入口内朝向所述反应通道部的所述膜的一方向边缘向上侧折弯。在所述上部基板上还可以形成有洗涤部孔，该洗涤部孔与所述洗涤部的另一端连接，并诱导所述血浆成分移动。在所述下部基板上可以形成有第一微通道部，其与所述膜的下表面ー侧接触，并 在对应于所述血液注入ロ的位置突出形成有多个第一微通道，该多个第一微通道排列成宽度沿着所述血浆成分的移动方向变窄；第二微通道部，在对应于所述洗涤部的位置突出形成有多个第二微通道。所述多个第一微通道，宽度沿着所述血浆成分的移动方向变窄，以有利于所述血浆成分流入所述反应通道部。所述多个第二微通道可以排列成宽度沿着所述血浆的移动方向变宽。在所述第一微通道部的周围可以形成有至少ー个过滤膜引导孔，所述膜的其它方向边缘中的至少ー个放置在所述过滤膜引导孔的上部，以尽量減少与所述下部基板接触。在所述上部基板上可以形成有接合壁，该接合壁在所述上部基板上围绕着所述血液注入ロ、所述反应通道部和所述洗涤部，并且下表面与所述下部基板接合。所述反应通道部的通道表面与所述接合壁的下表面之间具有高低差，从而在所述上部基板与所述下部基板接合时形成通道壁。所述过滤膜固定部与所述接合壁的下表面之间具有高低差，从而能够防止在所述膜上所流失的血液通过所述接合壁移动。所述过滤膜折弯杆与所述接合壁的下表面之间具有高低差，从而能够防止流失到所述过滤膜折弯杆与所述膜的上表面接触的空间内的血液向所述接合壁的方向移动。在所述下部基板上可以形成有诱导通道部，该诱导通道部与所述第一微通道部的宽度变窄的一端连接，将通过所述膜分离出的血浆成分向所述反应通道部诱导。所述诱导通道部是与所述反应通道部连接的区间的可以降低表面张カ的微通道。而且，由于所述诱导通道的上表面与所述上部基板的下表面无高低差，所以所述诱导通道部可以减小与所述反应通道部连接的区间内的流体体积。另ー方面，根据本发明的另ー实施方式，提供ー种血球分离芯片，其包括血液收集结构，在沿着上下方向形成的血液注入通道内收集血液，并将所述血液分离成血浆成分和血球成分；基板结构，结合有所述血液收集结构，并形成有通道用于提供所述血浆成分通过毛细管力向一方向移动的路径。所述血液收集结构可以包括膜，将所述血液分离成所述血浆成分和所述血球成分；血液注入通道部，形成有拱形的支承架，和位于所述支承架的中心部分且内部形成有通过毛细管力吸入所述血液的血液注入通道。在所述支承架的两末端上可以形成有用于插入所述膜的过滤膜插入槽，和用干与所述基板结构结合的基板结合部。所述基板结构可以包括上部基板和下部基板，在该上部基板上形成有反应通道部，使通过所述膜分离出的血浆成分移动；洗涤部，其一端与所述反应通道部连接，并且，经由所述反应通道部的血浆成分填充到该洗涤部；在该下部基板上形成有第一微通道部，其与所述膜的下表面ー侧接触，并突出形成有宽度沿着所述血浆成分的移动方向变窄的多 个第一微通道；第二微通道部，在对应于所述洗涤部的位置突出形成有多个第二微通道；取样器结合部，形成在所述第一微通道部的两侧。在所述上部基板上还可以形成有洗涤部孔，该洗涤部孔与所述洗涤部的另一端连接，诱导所述血浆成分移动。在所述血液注入通道部的下端可以形成有过滤膜按压片，该过滤膜按压片以所述血液注入通道为中心在两侧形成为倒Y形，并对被插入在所述过滤膜插入槽内的所述膜施加向下方向的按压カ，使得所述膜紧贴于所述第一微通道部。所述过滤膜按压片可以与所述血浆成分的移动方向垂直地配置，从而向与所述第一微通道部的两侧边缘区域对应的所述膜的上表面位置施加所述按压力。另外，所述过滤膜按压片可以与所述血浆成分的移动方向平行地配置，以对与所述第一微通道部的前端和后端对应的所述膜的上表面位置施加所述按压力。所述取样器结合部由具有规定厚度和高度的插入突起片形成，而所述基板结合部由具有与所述插入突起片对应的厚度和深度的插入槽形成，从而所述基板结构与所述血液收集结构能够插入结合。除了上述之外的其它实施方式、特征、优点，可以通过下面的附图、权利要求的范围及发明的详细说明会更明确。发明效果根据本发明的实施例，提高从血液中通过膜分离出血球成分的血浆成分的回收率，因此，能够使抗原/抗体的反应最大化，提高诊断芯片的灵敏度。另外，尽量減少膜的各边缘与上部基板和下部基板结合的结构接触，从而能够防止血液向不必要的方向流漏。另外，在相同截面积上实现几微米的微通道，从而能够通过高毛细管カ最大限度地发挥血浆采集效果。另外，利用能够结合在基板结构上的血液收集结构，可容易地进行血液收集和加载的同时防止向不必要的方向流漏。另外，使用能够结合在基板结构上的血液收集结构，能够容易制作各基板结构和血液收集结构，从而对于血液收集结构可结合各种形式的基板结构。


图I是本发明的一实施例涉及的血球分离芯片的上部基板的俯视图。图2是从下侧观看图I所示的上部基板的立体图。图3是本发明的一实施例涉及的血球分离芯片的下部基板的俯视图。
图4是从上侧观看图3所示的下部基板的立体图。图5和图6是表不本发明的一实施例涉及的血球分离芯片的上部基板和下部基板结合状态的俯视图和立体图。图7是本发明的另ー实施例涉及的血球分离芯片的下部基板的俯视图。图8是本发明的另ー实施例涉及的血球分离芯片的上部基板的俯视图。图9和图10是本发明的另ー实施例涉及的血球分离芯片中所包含的取样器的第一实施例涉及的立体图和侧视图。图11是表示本发明的另ー实施例涉及的血球分离芯片的下部基板和上部基板接合的基板结构与插入有膜的取样器结合的状态的立体图。
图12是表示本发明的另ー实施例涉及的基板结构与取样器结合状态下的膜位置的示意图。图13和图14是表示本发明的另ー实施例涉及的血球分离芯片中所包含的取样器的第二实施例涉及的立体图和侧视图。
具体实施例方式本发明可以进行各种变化，可具有多种实施例，图示出具体实施例进行详细说明。但是，这并不是将本发明限定于具体的实施方式，应当理解为包括包含于本发明的思想及技术范围内的所有变换、均等物以及替代物。说明本发明时有关公知技术的详细说明可能混淆本发明的g意的情况下，省略该详细说明。可以使用诸如“第一”、“第二”等术语来描述各种构成要素，但是所述构成要素不受所述术语限制。所述术语仅用于将ー个构成要素与另ー构成要素进行区分为目的。本申请中使用的术语仅用于描述具体实施例，并不意在限制本发明。单数表示包括复数表示，除非文章中明确表示。本申请中，诸如“包括”和“具有”等术语意在表示存在说明书的描述中所采用的特征、序号、步骤、操作、构成要素、组件或其组合，而不排除存在或増加ー个或多个不同的特征、编号、步骤、操作、构成要素、组件或其组合的可能性。另外，说明本发明时有关公知技术的详细说明可能混淆本发明的g意的情况下，省略该详细说明。在本发明中，将初始采集的血液样品保管在具有抗凝血剂的管(tube)内时，处于未去除纤维蛋白原的状态，在利用该血液时，穿过膜的是血浆(plasma)。但是，将血液样品保管在没有抗凝血剂的管内时，经过一定时间后发生凝血，将细棍插入在已凝固的血液中进行搅拌，即可去除纤维蛋白(凝血酶对纤维蛋白原发挥作用而产生的不溶性蛋白质)，在利用该血液时，穿过膜的是血清(serum)。在本说明书中，为了便于理解和说明发明，假设含有上述血浆或血清的血浆成分穿过膜后沿规定路径移动的情况进行说明，下面，參照附图详细说明本发明的实施例。图I是本发明的一实施例涉及的血球分离芯片的上部基板的俯视图，图2是从下侧观看图I所示的上部基板的立体图，图3是本发明的一实施例涉及的血球分离芯片的下部基板的俯视图，图4是从上侧观看图3所不的下部基板的立体图，图5和图6是表不本发明的一实施例涉及的血球分离芯片的上部基板和下部基板结合状态的俯视图和立体图。參照图I至图6，示出了血球分离芯片I、上部基板10、下部基板20、膜30、血液注入ロ 11、反应通道部14、洗涤部15、洗涤部孔16、过滤膜固定部12、过滤膜折弯杆13、第一微通道部21、第二微通道部23、诱导通道部22、过滤膜引导孔24a、24b、24c、结合槽19，结合突起29。本实施例涉及的血球分离芯片1，通过膜30分离出利用血液进行诊断时可能会形成干扰的因素即血球成分，并通过接合上部基板10和下部基板20来提供使通过膜30分离出的血浆成分向一方向移动的路径。血浆成分被收集在与膜30的下表面ー侧接触的第一微通道部21，通过毛细管力经由诱导通道部22流入到由上部基板10的反应通道部14和下部基板20的上表面构成的反应通道内，井向到达位于洗涤部15内的第二微通道部23的路径移动。在此，在上部基板10上形成的反应通道部14、洗涤部15，相当于用于提供血浆成分移动路径的通道的一部分，在下部基板20上形成的第一微通道部21、诱导通道部22、第二微通道部23，相当于通道的另一部分。膜30具有上侧和下侧不对称的形状，构成膜30的气孔(pore)的大小自上而下逐渐变小。所以，在血液中具有不同大小的组分沿着照气孔大小向膜30的下方移动时血球被 卡在特定大小的气孔内，最終过滤出血球被分离的血浆成分。膜30的材料例如可以是聚砜(polysulfoneノ。通过膜30分离出的血浆成分，即使没有外部动カ也可以通过后述的通道结构的毛细管力作用沿着由上部基板10和下部基板20接合形成的通道移动，所以其回收率高。因此，在反应通道14内涂有生物试剂时，能够使生物试剂和抗原/抗体的反应最大化，以提高诊断芯片的灵敏度。在上部基板10上形成有血液注入ロ 11,用于注入血液；反应通道部14,作为被膜30分离出的血浆成分通过毛细管力移动的通道；洗涤部15，经由反应通道部14的血浆成分填充到该洗涤部15。还可以形成有洗涤部孔16，其连接于洗涤部15的末端，以形成通道内的压カ和空气流。血液注入ロ 11、反应通道部14、洗涤部15、洗涤部孔16由具有规定高度的接合壁17围绕，当上部基板10和下部基板20接合吋，接合壁17的下表面、即接合面与下部基板20接合。接合面与反应通道部14的通道表面具有高低差，因此当上部基板10和下部基板20接合时，接合壁17形成通道壁。在接合壁17的外侧的至少ー个位置上形成有粘合溶剂注入部18，以在接合上部基板10和下部基板20时能够注入粘合溶剤。接合面角落可以形成为微倒角，以便粘合溶剂容易流入。接合方法可以利用超声波接合、热接合、压カ接合等各种方法。例如，上部基板10和下部基板20可以是聚碳酸酯(PC)、聚苯こ烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚对苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)等的聚こ烯衍生物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或丙烯酸酯类塑料等材料，粘合溶剂可以是溶化这些基板材料的任一有机溶剂，可以使用例如酮、芳族烃或卤代烃及其混合物等，优选使用丙酮、氰基丙烯酸酯、氯仿、ニ氯甲烷或四氯化碳及其混合物。血液注入ロ 11贯穿形成在放置膜30的位置、即对应于下部基板20的第一微通道部21的位置，具有使膜30被开放(open)的形状，以使血液加载在放置于下部基板20的膜30的上表面。在血液注入ロ 11的内侧周围形成有过滤膜固定部12，使得膜30被放置在血液注入口 11内时能够固定在预先设定的位置。虽然示出多个过滤膜固定部12例如设置成在上部基板10上血浆成分移动方向的中心线AA线为中心彼此相対的情况，但本发明的保护范围并不限定于此。过滤膜固定部12与膜30的上表面所接触的面积越大，损失的血液量越多，所以过滤膜固定部12可以形成为其自身面积最小或者与膜30接触部分最小。另外，过滤膜固定部12与接合面之间具有高低差，能够防止被流失的血液通过接合面流漏或移动。为了防止相当于膜30的一端的边缘El与反应通道部14接触导致血液移动，过滤膜折弯杆13将朝向反应通道部14的膜30的一端向上侧折弯，使得边缘El不与上部基板10接触。过滤膜折弯杆13也可以形成为具有最小面积，并与接合面具有高低差，以防止在 与膜30的上表面接触的部分流失的血液向接合面方向移动。反应通道部14在与下部基板20的上表面之间形成移动路径中的反应通道，是通过膜30分离出血球成分的血浆成分进行移动的通道。血浆成分的流速可以根据反应通道部14的长度、宽度、高度、容积中的至少ー个而变化。在反应通道部14内存在生物试剂时，发生抗原/抗体反应，从而可以通过生物处理进行測定(assay)。例如，在下部基板20上均匀地涂覆第一捕获抗体之后，当通过膜30的血浆成分流动时，血浆成分内所含有的抗原与第一捕获抗体結合。通过使被第一捕获抗体捕获的抗原与涂覆在反应通道14内的荧光物质标记的第二抗体进行反应，使得抗原与第二抗体结合，从而能够进行測定。洗涤部15的一端与反应通道部14连接，是收容经由反应通道部14移动的血浆成分的空间。可以通过调节洗涤部15的长度、宽度、高度、容积中的至少ー个来改变其流速。另外，洗涤部15可以根据与反应通道部14的不同高低差来増加毛细管力。这是因为，作为流体的血浆成分在有限的容积内移动时，水头压カ和毛细管カ均起作用，所以洗涤部15的长度越长，作用于血浆成分前端(头部)的水头压カ越低，从而难以移动。此时，减小血浆成分的移动方向侧通道的宽度，或降低高度、即高低差，则能够増加毛细管力，从而容易移动。因此，洗涤部15可以具有比通过膜30分离出的血浆成分的整个流体体积更大的容积，使得其具有最大表面积以增加毛细管力。洗涤部孔16是在洗涤部15的另一端连接形成的贯穿孔，在通道内形成压カ和空气流，以诱导血浆成分向洗涤部15移动。在下部基板20的ー侧形成有第一微通道部21，该第一微通道部21以宽度沿着血浆成分的移动方向、即X轴方向变窄的方式突出形成，在另ー侧形成有第二微通道部23，该第二微通道部23以宽度沿着血浆的移动方向变宽的方式突出形成。第一微通道部21形成在放置膜30的位置、即对应于上部基板10的血液注入ロ 11的位置，由能够与膜30的下表面接触的阳刻结构构成(參照图4的B)。使通过膜30过滤出的血浆成分根据毛细管力具有方向性地向反应通道部14聚集，从而减少血浆成分的坏死量(dead volume)。第一微通道部21的宽度沿着血浆成分的移动方向变窄而达到便于流入到反应通道部14的与反应通道部14相同宽度，例如由扇形排列的多个微通道构成，其效率根据各微通道之间的间距、高度中的至少ー个而变化。例如，对利用毛细管力作用的流体流动而言，表面积越大越高效，直到规定的临界点为止，各微通道之间的间距越窄其表面积增加，从而越有效。通过对第一微通道部21进行表面改性作业(例如等离子处理等)，可以根据表面材料的特性来限制毛细管カ发生。第一微通道部21与相同容积的其它通道相比，微通道的尺寸非常小，仅为几微米，所以通道内的表面积增加，而毛细管力也増加，因此相对于同样的血液量，有利于回收更多量的血浆成分，即使过滤出少量的血浆成分也容易流入到反应通道部14。在下部基板20上还可以形成有诱导通道部22，该诱导通道部22与第一微通道部21的一端连接，向反应通道部14诱导通过膜30分离出的血浆成分。其实际上形成为与构成第一微通道部21的微通道相同或类似形状、相同大小，可以作为第一微通道部21的延伸而发挥作用。上部基板10和下部基板20接合时，可以使区分诱导通道部22的各诱导通道的诱 导通道壁的上表面与上部基板10的下表面之间无高低差。此时，填充在该区间内的容积减少，所以即使是少量的血浆成分也能够容易向反应通道部14诱导。第二微通道部23由多个微通道实现，使得经由反应通道部14的血浆成分能够快速容易地流入到洗涤部15。第二微通道部23用来填充通过膜30过滤的血浆成分，只要是可收容大容量的形状即可。例如，第二微通道部23是多个微通道排列成宽度沿着血浆成分的移动方向变宽的扇形，所以能够使毛细管カ最大化。由于毛细管力最大化，所以能够将血浆成分最大限度地填充到区域(例如第二微通道部23的末端部)端部。在第一微通道部21的周围可以形成有至少ー个过滤膜引导孔24a、24b、24c，使得膜30边缘中除了被过滤膜折弯杆13折弯而向上侧立起的边缘之外的其它边缘与下部基板20的接触最小。这是为了防止膜30的各边缘、即切割面与下部基板20或/及上部基板10的结构相接触时被加载在膜30上表面的血液通过亲水性表面流漏。另外，被加载在膜30上表面的血液与下部基板20或/及上部基板10的结构相接触时，有可能渗漏到膜30的下表面侧，而被渗漏到膜30下表面的血液有可能流入到反应通道部14。在膜30的下表面应当只存在通过膜30过滤的血浆成分，所以为了防止血液渗漏而流入到反应通道部14的现象，可以形成至少ー个过滤膜引导孔24a、24b、24c。因此，即使在膜30上注入过量血液，过滤膜引导孔24a、24b、24c也能够防止血液向其它部位流入，通过使膜30与基板结构、特别是与下部基板20的接触面积最小化，能够使经过滤的血浆成分集中到与膜30的下表面接触的第一微通道部21。尽管示出了各过滤膜引导孔24a、24b、24c具有向Y轴方向长的长方形形状，和具有以第一微通道部21为中心彼此対称的两个梯形形状，但这只是ー实施例，只要是膜30的其它边缘与下部基板20接触最小的形状即可。參照图5和图6，膜30的第一边缘El向上侧+Z轴折弯立起，第二边缘E2位于第一过滤膜引导孔24a上，第三边缘E3和第四边缘E4的大部分位于第二和第三过滤膜引导孔24b、24c上，使得膜30的各边缘尽量不与基板结构、即上部基板10和下部基板20接触。接合上部基板10和下部基板20时，可以利用结合槽19和结合突起29，使得上部基板10和下部基板20配置在规定位置而接合。附图中示出，在上部基板10上形成有结合槽19，而在下部基板20上形成有结合突起29的情况，但根据实施例，也可以在上部基板上形成结合突起，而在下部基板上形成结合槽，或者在上部基板和下部基板上交叉形成结合槽和结合突起。在本实施例中，膜30可以在上部基板10和下部基板20接合之前插入，或者接合之后插入。在上部基板10和下部基板20接合之前插入膜30的情况，将膜30固定在指定位置上时，利用不需要粘合、有机溶剂、压力、加热等化学/物理作用的过滤膜固定部12，从而消除膜30变性因素以最大限度地提高血液分离。另外，在上部基板10和下部基板20接合之后插入膜30吋，能够完全排除膜30变性因素，而且过滤膜固定部12与接合面具有高低差，所以容易插入和固定。
在本实施例中，可以对上部基板10和下部基板20进行等离子处理。由此，能够减少因微通道的小的结构尺寸引起的表面张力，对反应通道部14等微米单位通道的表面进行改质具有亲水性(hydrophilic),由此可提高毛细管カ，使血衆成分的流动更加顺利。图7是本发明的另ー实施例涉及的血球分离芯片的下部基板的俯视图，图8是本发明的另ー实施例涉及的血球分离芯片的上部基板的俯视图，图9和图10是本发明的另一实施例涉及的血球分离芯片中所包含的取样器的第一实施例涉及的立体图和侧视图，图11是表示本发明的另ー实施例涉及的血球分离芯片的下部基板和上部基板接合的基板结构与插入有膜的取样器结合状态的立体图，图12是表示本发明的另ー实施例涉及的基板结构与取样器结合状态下的膜位置的示意图，图13和图14是表示本发明的另ー实施例涉及的血球分离芯片中所包含的取样器的第二实施例涉及的立体图和侧视图。參照图7至图14，示出了血球分离芯片100、上部基板110、下部基板120、基板结构102、取样器130、130a、130b、膜140、血液收集结构104、血液注入通道部131、150、血液注入通道132、152、过滤膜按压片133、151、通道支承部153、支承架134、154、过滤膜插入槽135、155、基板结合部136、156、基板插入槽136a、156a、反应通道部114、洗涤部115、洗涤部孔116、第一微通道部121、第二微通道部123、诱导通道部122、取样器结合部124、内陷部124a、插入突起片124b。本实施例涉及的血球分离芯片100包括基板结构102，该基板结构102在下部基板120的上侧接合有上部基板10 ;血液收集结构104，该血液收集结构104在取样器130上插入有膜140。血液收集结构104利用取样器130容易进行血液注入，在内部填充有规定体积的血液的情况下结合于基板结构102，对于被收集的血液，可以通过膜140进行分离，而血浆成分通过第一微通道部121流入到反应通道部114，井向洗涤部115移动。与图I和图2所示的上部基板10相比较，本实施例涉及的上部基板110是除去了血液注入ロ 11、过滤膜固定部12、过滤膜折弯杆13的结构。在上部基板110上形成有反应通道部114和洗涤部115，该反应通道部114是被膜140分离出的血浆成分通过毛细管力移动的通道，该洗涤部115用来收容经由反应通道部114的血浆成分。另外，还可以形成有洗涤部孔116，该洗涤部孔116与洗涤部115的末端连接，形成通道内的压カ和空气流。反应通道部114、洗涤部115、洗涤部孔116被具有规定高度的接合壁117围绕，上部基板Iio和下部基板120接合时，接合壁117的下表面、即接合面与下部基板120接合。接合面与反应通道部114的通道表面具有高低差，所以之后与下部基板120接合时，接合壁117形成通道壁。
在接合壁117的外侧的至少ー个位置上形成有粘合溶剂注入部118，在组装上部基板Iio和下部基板120时能够注入粘合溶剤。接合面角落可以形成为微倒角，使得粘合溶剂容易流入。接合方法可以利用超声波接合、热接合、压カ接合等各种方法。反应通道部114在与下部基板120的上表面之间形成移动路径中的反应通道，是血球成分通过膜30分离后的血浆成分移动的通道。血浆成分的流速可以根据反应通道部114的长度、宽度、高度、容积中的至少ー个而变化。另外，在反应通道部114上涂有生物试剂，所以可进行抗原/抗体反应，从而可以通过生物处理进行測定。洗涤部115的一端与反应通道部114连接，是经由反应通道部114移动的血浆成分聚集并被填充的空间。其流速可以根据洗涤部115的长度、宽度、高度、容积中的至少ー 个而变化。洗涤部115可以根据与反应通道部14之间的不同高低差来増加毛细管力。洗涤部孔116是在洗涤部115的另一端连接形成的贯穿孔，在通道内形成压カ和空气流，以诱导血浆成分向洗涤部115移动。在下部基板120的ー侧形成有第一微通道部121，该第一微通道部121以宽度沿着血浆成分的移动方向、即+X轴方向变窄的方式突出形成，而在另ー侧形成有第二微通道部123，该第二微通道部123以宽度沿着血浆的移动方向变宽的方式突出形成。第一微通道部121形成在放置膜140的位置、即取样器130被结合的位置上，由与膜140的下表面接触的阳刻结构构成，使被膜140过滤的血浆通过毛细管カ具有方向性地向反应通道部114聚集。第一微通道部121沿着血浆成分的移动方向其宽度变窄至与反应通道部114相同宽度，以便于流入到反应通道部114，例如由扇形排列的多个微通道构成，其效率根据各微通道之间的间距、高度中的至少ー个而变化。在第一微通道部121的两侧形成有能够使血液收集结构102、特别是取样器130结合的取样器结合部124。取样器结合部124与后述的取样器130的基板结合部136结合，使得取样器130固定结合在规定位置上。根据取样器结合部124和基板结合部136的形状，可以利用各种各样的结合方法。取样器结合部124的间距d2相当于在取样器130的支承架134的两个末端之间形成的基板结合部136之间的间距d2。所以，当下部基板120的宽度比取样器130的支承架134的两个末端之间的间距大时，在下部基板120上对应于第一微通道部121两侧位置的基板边缘向第一微通道部121内陷(recess)的结构形成,取样器结合部124可以形成在内陷部内。通过对第一微通道部121进行表面改性作业(例如等离子处理等)，可以根据表面材料的特性来限制毛细管カ的发生。第一微通道部21与相同容积的其它通道相比，微通道的尺寸非常小，仅为几微米，所以通道内的表面积增加，而毛细管力也増加，相对于同一量的血液量，有利于回收更多量的血浆，即使过滤出少量的血浆也容易流入到反应通道部114。在下部基板120上还可以形成有诱导通道部122，该诱导通道部122与第一微通道部121的一端连接，向反应通道部114诱导通过膜140分离出的血浆。实际上形成为与构成第一微通道部121的微通道相同或类似形状、相同大小，可以作为第一微通道部121的延伸而发挥作用。上部基板110和下部基板120接合时，可以使区分诱导通道部122的各诱导通道的诱导通道壁的上表面与上部基板110的下表面之间无高低差。此时，填充在相同区间内的容积減少，所以即使是少量的血浆成分也能够容易向反应通道部114诱导。第二微通道部123由多个微通道构成，使得经由反应通道部114的血浆成分能够快速容易地流入到洗涤部115。第二微通道部123中填充通过膜140过滤的血浆成分，只要是可收容大容量的形状即可。例如，第二微通道部123中多个微通道排列成沿着血浆成分的移动方向宽度变宽的扇形，能够使毛细管カ最大化。由于毛细管力最大化，所以能够将血浆成分和生物试剂最大限度地填充到区域(例如第二微通道部123的末端部)端部。上部基板110和下部基板120被接合成洗涤部115与第二微通道部123相对应， 从而构成基板结构102。为此，接合上部基板110和下部基板120时，可以利用结合槽和结合突起，使得上部基板110和下部基板120布置在规定位置而接合。血液收集结构104包括取样器130，收容被注入的血液；膜140，插入在取样器130的下端。膜140与在上面參照图5和图6说明的膜30相同，故省略详细说明。血液收集结构104中所包含的取样器130，根据对膜140通过按压片施加按压カ的位置，可具有如下的各种实施例。根据ー实施例涉及的取样器130a，如图9和图10所示，包括拱形的支承架134 ；血液注入通道部131，在支承架134的中心部分，在内部以上下方向、即Z轴方向形成有通过毛细管カ吸入血液的血液注入通道132。在支承架134的两末端形成有过滤膜插入槽135和基板结合部136，该过滤膜插入槽135用于插入膜140，该基板结合部136与下部基板120的取样器结合部124结合，从而连接基板结构102与血液收集结构104。在附图中示出，作为取样器结合部124的一例，在下部基板120的内陷部124a形成有具有规定高度的插入突起片124b，而作为基板结合部136的一例，在支承架134的两个末端上形成有具有对应于插入突起片124b的厚度和深度的插入槽136a的情況。在下部基板120上形成的插入突起片124b的末端之间的间距为d2，而插入突起片124b开始部分之间的间距为dl (dl < d2)。与此相应地，基板插入槽136a之间的间距也是d2，所以取样器130a具有相对于基板结构的下部基板120下降，从而插入突起片124b插入结合在基板插入槽136a内而实现连接的结构，而位于基板插入槽136a下部的支承架134的两个末端具有其宽度向下侧变宽的倾斜结构，从而能够容易实现插入结合。血液注入通道部131的上端在支承架134的中央部分向上侧突出，并从外部接受血液注入。被注入的血液由于毛细管力向下侧移动，从而在血液注入通道132内填充规定体积的血液。在此，血液注入通道132被涂有化学涂层(例如凝血酶涂层)，所以血液成分中的纤维蛋白原通过凝血酶激活转变成纤维蛋白，从而发生凝血，此时，经由膜140而被收集的血清流入到反应通道部114，或者血液注入通道132未进行化学涂层时，含有抗凝血剂(例如EDTA)的血液经由膜30，而被收集的血清可以流入到反应通道部114。在血液注入通道部131的下端形成有过滤膜按压片133，该过滤膜按压片133以血液注入通道132为中心在两侧以倒Y形且与血浆成分的移动方向垂直地形成，使得被插入在过滤膜插入槽135内的膜140受到向下方向的力，当取样器130a与基板结构102结合时，使得膜140紧贴于第一微通道部121。在此，被过滤膜按压片133施加按压カ的位置优选为，与第一微通道部121的边缘区域接触的膜140下表面位置相对应的上表面位置。由于第一微通道部121具有阳刻结构，所以膜140的中心部分具有向上方向凸起的形状，从而从血液注入通道132的下端吸入填充在血液注入通道132内的血液，并开始分离血液(參照图12)。经分离的血浆成分可以通过膜140被过滤膜按压片133紧贴着的第一微通道部121流入到反应通道部114。在此，第一微通道部121、诱导通道部122、第二微通道部123可以位于在下部基板120的上表面突出形成的突出部125上，该突出部125具有在取样器130a中与过滤膜插入槽135和基板插入槽136a之间的间距h实质相同的高度。另ー实施例涉及的取样器130b，如图13和图14所示，包括拱形的支承架154 ;血液注入通道部150，在支承架154的中心部分，在内部以上下方向、即Z轴方向形成有通过毛 细管カ吸入血液的血液注入通道152。在支承架154的两末端形成有过滤膜插入槽155和基板结合部156，该过滤膜插入槽155用于插入膜140，该基板结合部156与下部基板120的取样器结合部124结合，从而连接基板结构102与血液收集结构104。血液注入通道部150与支承架154之间具有通道支承部153,以便在两侧支承血液注入通道部150，所以之后与基板结构102结合时使得第一微通道部121位于血液注入通道部150的下側。在附图中示出，作为取样器结合部124的一例，在下部基板120的内陷部124a形成有具有规定厚度和高度的插入突起片124b，而作为基板结合部156的一例，在支承架154的两个末端上形成有具有对应于插入突起片124b的厚度和深度的插入槽156a的情況。在下部基板120上形成的插入突起片124b的末端之间的间距为d2，而插入突起片124b开始部分之间的间距为dl (dl <d2)。与此相应地，基板插入槽156a之间的间距也是d2，所以，取样器130b具有相对于基板结构的下部基板120下降，插入突起片124b插入结合在基板插入槽156a内而结合的结构，而位于基板插入槽156a下部的支承架134的两个末端具有其宽度向下侧变宽的倾斜结构，从而能够容易实现插入结合。血液注入通道部150的上端在支承架154的中央部分向上侧突出，并从外部接受血液注入。被注入的血液由于毛细管力的作用向下侧移动，从而在血液注入通道152内填充规定体积的血液。在此，由于血液注入通道152的内径非常小，所以发生较大表面张力，因此，血液能够收集在血液注入通道152内。在血液注入通道部150的下端形成有过滤膜按压片151，该过滤膜按压片151以血液注入通道152为中心在两侧以倒Y形且与血浆成分的移动方向平行地形成。在此，过滤膜按压片151与图9和图10所示的过滤膜按压片133进行比较时，具有旋转90度的形状。这样旋转90度的过滤膜按压片151可以使填充在血液注入通道152内的血液以窄宽度向反应通道部114移动。过滤膜按压片151使得被插入在过滤膜插入槽155内的膜140受到向下方向的力，当取样器130b与基板结构102结合时，使得膜140紧贴于第一微通道部121。在此，被过滤膜按压片151施加按压カ的位置优选为，以血浆成分的移动方向为基准与第一微通道部121的前端和后端接触的膜140的下表面位置相对应的上表面位置。此时，由于第一微通道部121具有阳刻结构，所以膜140的中央具有向上侧凸起的形状，从而从血液注入通道152的下端吸入填充在血液注入通道152内的血液，并开始分离血液。经分离出的血浆成分可以通过膜140被过滤膜按压片151紧贴着的第一微通道部121流入到反应通道部114。在本实施例中，第一微通道部121、诱导通道部122、第二微通道部123也可以位于在下部基板120的上表面突出形成的突出部125上，该突出部125具有在取样器130b中与过滤膜插入槽155和基板插入槽156a之间的间距h实质相同的高度。在上述中，參照本发明的实施例进行了说明，但对于该技术领域的普通技术人员来说，应该理解为，在不超出权利要求书中所记载的本发明的思想和领域的范围内，本发明 可以进行各种修改和变更。
权利要求
1.ー种血球分离芯片，包括 上部基板，以至少ー个边缘不接触的方式固定膜，并形成有通道的一部分，该通道用于提供路径使从血液中通过所述膜分离的血浆成分向一方向移动；和 下部基板，形成有所述通道的另一部分，从而与所述上部基板接合而形成所述通道，所述下部基板位干与所述膜的下表面一侧对应的位置，并使所述血浆成分通过毛细管力沿着所述通道移动。
2.根据权利要求I所述的血球分离芯片，其特征在于，在所述上部基板上形成有 反应通道部，供通过所述膜分离出的血浆成分移动； 洗涤部，其一端与所述反应通道部连接，而经由所述反应通道部的血浆成分填充到该洗涤部； 过滤膜固定部，将所述膜固定在血液注入口内的规定位置，所述血液注入ロ使所述膜的上表面一部分露出于外部并使所述血液注入到所述膜的上表面； 过滤膜折弯杆，将在所述血液注入口内朝向所述反应通道部的所述膜的一方向边缘向上侧折弯。
3.根据权利要求2所述的血球分离芯片，其特征在干， 在所述上部基板上还形成有洗涤部孔，该洗涤部孔与所述洗涤部的另一端连接，以诱导所述血浆成分移动。
4.根据权利要求2所述的血球分离芯片，其特征在于，在所述下部基板上形成有 第一微通道部，其与所述膜的下表面ー侧接触，并在对应于所述血液注入ロ的位置突出形成有多个第一微通道，该多个第一微通道排列成宽度沿着所述血浆成分的移动方向变窄; 第二微通道部，在对应于所述洗涤部的位置突出形成有多个第二微通道。
5.根据权利要求4所述的血球分离芯片，其特征在干， 所述多个第一微通道的宽度沿着所述血浆成分的移动方向变窄，以有利于所述血浆成分向所述反应通道部流入。
6.根据权利要求4所述的血球分离芯片，其特征在干， 所述多个第二微通道排列成宽度沿着所述血浆的移动方向变宽。
7.根据权利要求4所述的血球分离芯片，其特征在干， 在所述第一微通道部的周围形成有至少ー个过滤膜引导孔，所述膜的其它方向边缘中的至少ー个放置在所述过滤膜引导孔的上部，以尽量減少其与所述下部基板的接触。
8.根据权利要求2所述的血球分离芯片，其特征在干， 在所述上部基板上形成有接合壁，该接合壁在所述上部基板上围绕着所述血液注入ロ、所述反应通道部和所述洗涤部，并且下表面与所述下部基板接合。
9.根据权利要求8所述的血球分离芯片，其特征在干， 所述反应通道部的通道表面与所述接合壁的下表面之间具有高低差，从而在所述上部基板与所述下部基板接合时形成通道壁。
10.根据权利要求8所述的血球分离芯片，其特征在干， 所述过滤膜固定部与所述接合壁的下表面之间具有高低差，以防止在所述膜上所流失的血液通过所述接合壁移动。
11.根据权利要求8所述的血球分离芯片，其特征在干， 所述过滤膜折弯杆与所述接合壁的下表面之间具有高低差，以防止流失到所述过滤膜折弯杆与所述膜的上表面接触的空间内的血液向所述接合壁的方向移动。
12.根据权利要求2所述的血球分离芯片，其特征在干， 在所述下部基板上形成有诱导通道部，该诱导通道部与所述第一微通道部的宽度变窄的一端连接，将通过所述膜分离出的血浆成分向所述反应通道部诱导。
13.根据权利要求12所述的血球分离芯片，其特征在干， 所述诱导通道部的诱导通道上表面与所述上部基板的下表面之间无高低差，从而减小与所述反应通道部连接的区间内的流体体积。
14.ー种血球分离芯片，其包括 血液收集结构，将血液收集在沿着上下方向形成的血液注入通道内，并将所述血液分离成血浆成分和血球成分；和 基板结构，结合有所述血液收集结构，并形成有通道以提供所述血浆成分通过毛细管力向一方向移动的路径。
15.根据权利要求14所述的血球分离芯片，其特征在于，所述血液收集结构包括 膜，将所述血液分离成所述血浆成分和所述血球成分；和 血液注入通道部，形成有拱形的支承架，以及位于所述支承架的中心部分且内部形成有通过毛细管力吸入所述血液的血液注入通道。
16.根据权利要求15所述的血球分离芯片，其特征在干， 在所述支承架的两个末端上形成有用于插入所述膜的过滤膜插入槽，以及用干与所述基板结构结合的基板结合部。
17.根据权利要求16所述的血球分离芯片，其特征在干， 所述基板结构包括上部基板和下部基板， 在该上部基板上形成有反应通道部，使通过所述膜分离的血浆成分移动；洗涤部，其一端与所述反应通道部连接，而经由所述反应通道部的血浆成分填充到该洗涤部； 在该下部基板上形成有第一微通道部，其与所述膜的下表面ー侧接触，并突出形成有宽度沿着所述血浆成分的移动方向变窄的多个第一微通道；第二微通道部，在对应于所述洗涤部的位置突出形成有多个第二微通道；取样器结合部，形成在所述第一微通道部的两侦れ
18.根据权利要求17所述的血球分离芯片，其特征在干， 在所述上部基板上还形成有洗涤部孔，该洗涤部孔与所述洗涤部的另一端连接，以诱导所述血浆成分移动。
19.根据权利要求17所述的血球分离芯片，其特征在干， 在所述血液注入通道部的下端形成有过滤膜按压片，该过滤膜按压片以所述血液注入通道为中心在两侧以倒Y形形成，并对被插入在所述过滤膜插入槽内的所述膜施加向下方向的按压カ，使得所述膜紧贴于所述第一微通道部。
20.根据权利要求19所述的血球分离芯片，其特征在干， 所述过滤膜按压片与所述血浆成分的移动方向垂直地配置，从而向与所述第一微通道部的两侧边缘区域对应的所述膜的上表面位置施加所述按压力。
21.根据权利要求19所述的血球分离芯片，其特征在干， 所述过滤膜按压片与所述血浆成分的移动方向平行地配置，从而向与所述第一微通道部的前端和后端对应的所述膜的上表面位置施加所述按压力。
22.根据权利要求17所述的血球分离芯片，其特征在干， 所述取样器结合部由具有规定厚度和高度的插入突起片形成，而所述基板结合部由具有对应于所述插入突起片的厚度和深度的插入槽形成，从而使所述基板结构与所述血液收集结构插入结合。
全文摘要
公开了一种利用毛细管力从血液分离出血浆时防止血液向不必要的方向流漏的血球分离芯片。血球分离芯片包括上部基板，以至少一个边缘不接触的方式固定膜，并形成有通道的一部分，该通道用于提供路径使通过所述膜从血液中分离出的血浆成分向一方向移动；下部基板，形成有所述通道的另一部分，从而与所述上部基板接合而形成所述通道，所述下部基板位于与所述膜的下表面一侧对应的位置，并使所述血浆成分通过毛细管力沿着所述通道移动。根据该血球分离芯片，使膜的各边缘尽量不与上部基板和下部基板接合的结构接触，从而能够防止被加载的血液向不必要的方向流漏。
文档编号G01N35/08GK102844659SQ201180013646
公开日2012年12月26日 申请日期2011年3月10日 优先权日2010年3月12日
发明者许大成, 吴钟炫, 金在政, 朴恩熙, 朴志英 申请人:纳诺恩科技有限公司