[发明专利]用于生物医学感测和检测的含颗粒溶液中颗粒的空间分离的系统

说明书

本发明公开了一种系统，包括能够容纳包含血细胞和血浆的全血的柱的微通道以及用于产生声力的声换能器，该声力横向施加于所述微通道中的全血的柱，以将血细胞与血浆分离，并将血细胞移动到通道的侧面，从而使得微通道的中心留下包含血浆的基本无颗粒的流体。所述系统与用于分析一种或多种含颗粒流体分析物的检测器结合，同时将含颗粒流体中的颗粒分离。

本申请是申请日为2016年1月11日，发明名称为“用于生物医学感测和检测的含颗粒溶液中颗粒的空间分离”的中国专利申请2016800056038的分案申请。

技术领域

本发明大体涉及用于从含颗粒流体中分离颗粒以获得用于生物医学测试的基本上无颗粒的流体的装置和方法。更具体而言，本发明涉及用于测量体液中的分析物(例如，血浆或血清，更具体而言，全血中的分析物)的装置和方法。特别地，该装置和方法涉及阻止微流体装置的微通道中的全血的流动并检测体液(例如，全血)中的分析物，在微通道的检测区域处利用声学分离从全血中的血浆中分离出红细胞，并通过分析物检测器(例如，光学检测器)对检测区域中的分析物进行检测。更具体而言，该方法和装置可用于在全血在微通道中流动或停止的同时，在检测区域利用红细胞的声学分离并结合检测区域中的游离血红蛋白的检测来监测全血中的溶血。

背景技术

用于分析全血中的分析物的系统通常需要在腔室中从全血的细胞部分(主要是红细胞)中收集全血的流体部分(即，血浆)。通常，在分析之前，通过离心或过滤全血来从全血样品中收集血浆，从而分离细胞部分并收集流体(即，血浆部分)，然后将流体部分引入分析仪中以检测关注的分析物。从复合流体混合物中分离颗粒或细胞不仅在与医疗保健相关的临床诊断中，而且在生物研究和医学的许多领域中都是必不可少的工具。

微流体学是微通道的直径范围为10纳米至小于1.5毫米的技术，其为本领域描述的许多高性能细胞分选应用提供了巨大的潜力。微流体能够对控制细胞的运动的分离力进行精确操作。已经在微通道内成功利用了许多不同的力场来对细胞进行分类，这些力场包括流体动力学聚焦、磁分离/分选和声波细胞分离/分选装置(如表面声波和超声波)。

尽管有现有技术中的细胞分离技术，然而临床医学中的未解决的挑战是用于体液(例如，全血)中的分析物的高通量的快速测量的就地(point-of-care)应用的装置和方法的研发，该装置和方法不需要将全血过滤或离心以从细胞部分中收集血浆，然后将所收集的血浆引入分析仪中，以分析收集血浆中所关注的分析物。过滤和离心全血以采集血浆进行分析所需的额外时间、硬件、人为操作程序显著地降低了通量，并增加了设备故障和人为错误的风险。

临床诊断中另一未解决的挑战是开发快速检测以检测全血样品中的溶血的存在，从而确保目标分析物的测量不会被来自受损红细胞(RBC)中的分析物的释放偏斜。可以通过测量血红蛋白来检测溶血，血红蛋白是通常仅位于红细胞内的蛋白质，但当红细胞被破坏时会释放出血红蛋白。检测血液样品中的游离血红蛋白(即，溶血)可显示血液样品中的分析物浓度是否会被来自受损红细胞中的分析物的释放偏斜。

例如，在全血中，钾水平通常为约4.0mM，而红细胞内的钾浓度通常为约150mM。在从患者体内收集和处理全血的过程中，一些细胞，特别是红细胞，可能被物理损坏从而引起红细胞破裂。当在全血样品中发生溶血时，红细胞中的内容物被释放并与全血中不含细胞的部分(称为血浆，或者在一些情况下为血清)的内容物混合在一起。血红蛋白(其为全血中的成分，通常存在于红细胞中)以及其它细胞内元素(例如，钾)从受损红细胞的细胞内室释放到血液的液体部分，即血浆或血清中。

因为红细胞内的钾浓度比正常血浆中的钾浓度高25至75倍，所以测定患者的溶血血样的液体部分中的钾会出现人为假象，例如提高了患者的实际血浆钾水平。非溶血血液的液体部分中的钾浓度是众多病症的重要指标。当患者的非溶血血样中实际具有低浓度或正常浓度的钾时，对其溶血血液中钾浓度的过高评估可能会导致对患者进行高血钾症(血钾升高)治疗。遗憾的是，仅有相对少量的破裂的红细胞会导致血钾水平的人为升高。