一种自驱动圆盘式血液分离与检测装置及方法

本发明属于微流控，具体涉及一种自驱动圆盘式血液分离与检测装置及方法。

背景技术：

1、血液由血细胞和血浆组成，是人体功能信息的宝库，与人体各系统的组织器官联系密切。血液中生物标志物的种类与含量能够反应机体的健康状况。因此血液检测，也是我们日常生活中最为常见的检测方式之一。

2、通常情况下，血液检测需要通过离心、沉降等方法滤除血液中的血细胞，从而避免血细胞对后续检测的干扰。然而，这些传统的血液分离方式都需要在实验室中进行，并且依赖大型离心设备，且需要血液样本较多，容易造成浪费。而且传统离心设备体积过大，不方便搬运与携带，不能满足及时检测的需要。血浆分离与分析间的时间间隔往往比较长，大部分离心机分离所需时间为1h左右，这会一定程度影响血浆成分分析的准确性与一致性，难以满足血液成分即时精准检测的需求。并且大部分血液检测费用过高，制约了疾病血液普查检测的发展。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决上述背景技术中的问题，提出一种自驱动圆盘式血液分离与检测装置及方法；

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种自驱动圆盘式血液分离与检测装置，包括：加样层、分离层和检测层，所述的加样层、分离层和检测层依次从上到下通过螺丝相互连接；

3、所述加样层上设置有加样口；

4、所述分离层设置有四个重复分离单元，每个所述分离单元包括进样口、微流控通道、过滤槽、出样口以及废液收集室，所述进样口、过滤槽、出样口以及废液收集室通过微流控通道依次相连通，所述进样口和废液收集室设置在微流控通道的两端，所述进样口的入口与加样口的出口相互重叠，且相连通，所述过滤槽和出样口设置在微流控通道的底端；

5、所述检测层上设置有丝网印刷电极接口，所述丝网印刷电极接口上安装有丝网印刷电极，所述丝网印刷电极位于出样口的出口处。

6、进一步地，所述丝网印刷电极接口与出样口的出口相连通，所述丝网印刷电极接口的大小与出样口的出口的大小相匹配，且所述丝网印刷电极接口贴合在出样口的出口上。

7、进一步地，所述过滤槽正上方的加样层涂有疏水图层，所述疏水图层的大小与过滤槽的槽口大小相匹配。

8、进一步地，所述分离层检测前处于低压状态。

9、进一步地，所述加样层的四个角均设置有第一螺孔，所述分离层的四个角均设置有第二螺孔，所述检测层的四个角均设置有第三螺孔，所述第一螺孔、第二螺孔和第三螺孔的直径均为1mm，且所述第一螺孔、第二螺孔和第三螺孔的位置互相重叠。

10、进一步地，所述加样层和检测层均为直径为50mm，厚度为2mm的圆形载玻片。

11、进一步地，所述加样口的直径为5mm，且深度为2mm，所述加样口位于加样层的圆心处。

12、进一步地，所述分离层为直径为50mm，厚度为3mm的圆形pdms。

13、进一步地，所述进样口是一个直径为5mm，深度为300μm的小孔，所述微流控通道宽为2mm，深度为300μm，所述过滤槽是一个直径为2mm，高为2mm的圆柱形微井，所述出样口为一个直径为4mm深度为3mm的小洞，所述废液收集室为一个长2mm，宽2mm，深度为300μm的长方体。

14、本发明还提供一种自驱动圆盘式血液分离与检测装置的检测方法，包括：

15、步骤1：首先确定待测物，并基于待测物特性修饰丝网印刷电极；

16、步骤2：先将分离层pdms芯片至于真空中保存15min以上，使微流通道内部处于负压状态；

17、步骤3：取出pdms芯片，利用螺丝将加样层，分离层和检测层依次固定好；

18、步骤4：将5ml全血样本从加样口注入；

19、步骤5：在装置内部的负压驱动下，血液样本沿着微流控通道开始流动；

20、步骤6：当血液样本流经过滤槽时，由于血细胞和血浆所受重力差异，导致较重的血细胞掉入过滤槽，而较轻的血浆则继续向前流动；

21、步骤7：经过分离后的血液样本，到达了出样口，出样口下连接丝网印刷电极，当血浆完全覆盖丝网印刷电极的三电极区域后，开启电化学工作站进行检测；

22、步骤8：要根据不同的检测类型，选择电化学工作站不同的检测方式，通过对电化学工作站给出的结果进行分析，从而达到血液检测的目的。

23、有益效果：

24、1、本发明能够快速高效的完成血液样本的分离与检测，而且不需要外部供能，优化了操作步骤，同时减少了样本的污染，极大地降低了血液检测的成本。

25、2、本发明具有体积小，结构简单易携带的优点，能够实现血液样本的及时检测。

26、3、本发明能够同时检测多种疾病标志物，提高了检测效率。

27、4、本发明具有可扩展性，可通过在圆盘结构中增加血液分离单元实现更多样本的检测。

28、5、本发明使用丝网印刷电极代替传统的三电极，可实现即插即用，极大地简化了检测流程，节约了成本。

技术特征：

1.一种自驱动圆盘式血液分离与检测装置，其特征在于，包括：加样层(1)、分离层(2)和检测层(3)，所述加样层(1)、分离层(2)和检测层(3)依次从上到下相互连接；

2.根据权利要求1所述自驱动圆盘式血液分离与检测装置，其特征在于，所述丝网印刷电极接口(3.1)与出样口(2.4)的出口相连通，所述丝网印刷电极接口(3.1)的大小与出样口(2.4)的出口的大小相匹配，且所述丝网印刷电极接口(3.1)贴合在出样口(2.4)的出口上。

3.根据权利要求1所述自驱动圆盘式血液分离与检测装置，其特征在于，所述过滤槽(2.3)正上方的加样层(1)涂有疏水图层(1.3)，所述疏水图层(1.3)的大小与过滤槽(2.3)的槽口大小相匹配。

4.根据权利要求1所述自驱动圆盘式血液分离与检测装置，其特征在于，所述分离层(2)检测前处于低压状态。

5.根据权利要求1所述自驱动圆盘式血液分离与检测装置，其特征在于，所述加样层(1)的四个角均设置有第一螺孔(1.2)，所述分离层(2)的四个角均设置有第二螺孔(2.6)，所述检测层(3)的四个角均设置有第三螺孔(3.2)，所述第一螺孔(1.2)、第二螺孔(2.6)和第三螺孔(3.2)的直径均为1mm，且所述第一螺孔(1.2)、第二螺孔(2.6)和第三螺孔(3.2)的位置互相重叠。

6.根据权利要求1所述自驱动圆盘式血液分离与检测装置，其特征在于，所述加样层(1)和检测层(3)均为直径为50mm,厚度为2mm的圆形载玻片。

7.根据权利要求1所述自驱动圆盘式血液分离与检测装置，其特征在于，所述加样口(1.1)的直径为5mm，且深度为2mm，所述加样口(1.1)位于加样层(1)的圆心处。

8.根据权利要求1所述自驱动圆盘式血液分离与检测装置，其特征在于，所述分离层(2)为直径为50mm,厚度为3mm的圆形pdms。

9.根据权利要求1所述自驱动圆盘式血液分离与检测装置，其特征在于，所述进样口(2.1)是一个直径为5mm,深度为300μm的小孔，所述微流控通道(2.2)宽为2mm,深度为300μm，所述过滤槽(2.3)是一个直径为2mm,高为2mm的圆柱形微井，所述出样口(2.4)为一个直径为4mm深度为3mm的小洞，所述废液收集室(2.5)为一个长2mm，宽2mm，深度为300μm的长方体。

10.一种自驱动圆盘式血液分离与检测装置的检测方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种自驱动圆盘式血液分离与检测装置及方法，该装置包括加样层，分离层和检测层，各层之间通过螺丝固定依次连接。加样层设置了加样口及第一螺孔；分离层包含四个重复的血液分离单元及第二螺孔，每个分离单元包含进样口、微流控通道、过滤槽、出样口及废液收集室；检测层设置了丝网印刷电极接口及第三螺孔。血液样本从加样口滴入装置中，在装置内部负压的驱动下，进入微流控通道，利用血细胞与血浆的重力差异实现血液过滤。过滤后的血浆流入检测层，与丝网印刷电极检测单元接触，实现电化学检测。使得不需要外部供能，从而减少了样本操作，并减小了分离装置的体积，提高了血液分离的效率，便于对血液样本实施即时检测和多通路的检测。

技术研发人员：张益之,罗晨成,高凡,钱志余
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13