CN101279200A - 一种滤除白细胞的血液分离装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及血液分离装置，公开了一种滤除白细胞的血液分离装置及其制作方法。该分离装置包括依次叠置密封安装在一起的接收板、滤板和盖板，所述滤板采用SU－8感光胶材料，所述盖板和接收板采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料，所述盖板的下表面设置有输液槽，输液槽两端分别设置通孔引出盖板，作为输液入口和废液出口，所述滤板与所述输液槽对应的位置设置有滤孔，所述接收板的上表面设置有回收腔，回收腔设置有输液出口。该分离装置采用有机材料微光刻技术，血液通道表面光滑对红细胞无伤害，滤板的滤孔尺寸精度高，对血液中白细胞滤除彻底、效果好。

Description

一种滤除白细胞的血液分离装置及其制作方法

技术领域

本发明涉及血液分离装置，尤其涉及一种滤除白细胞的血液分离装置及其制作方法。

背景技术

现有应用于血液分离的装置主要有：一是采用多孔膜状滤材为主体制成滤膜式分离装置，此分离装置的基本原理是当血液通过滤膜，利用血液细胞大小和滤膜上微孔的孔径差异而达到分离血液目的，一般滤膜材料采用无机聚合物，如多层聚酯纤维无纺布、高级玻璃纤维等。二是离心式血液分离装置。此分离装置的工作原理是根据血液中各种成分密度不同，比重不一，经不同离心力作用后可将血浆成分和血细胞成分中的白细胞、红细胞、血小板分层，经不同血袋输出，从而达到分离的目的。然而利用离心式血液分离装置分离血液，其白细胞滤除率仅达到70％左右，红细胞回收率也较低，这不仅对血液这种珍贵资源造成了不必要的浪费，而且由于处理后红细胞中存留白细胞仍然过多，容易造成输血患者出现严重的非溶血性发热反应。

而目前采用滤膜过滤的装置，由于滤膜是非机械加工方法制作，孔径尺寸分布差异率高达30％，并且滤孔在滤膜上的分布是是随机的，严重影响了血液分离的效果。更严重的是由于滤膜通道表面粗糙度过大，血液在通过滤膜时会划伤了红细胞，发生溶血，导致宝贵的血液白白损耗。

发明内容

本发明的目的是为了避免上述现有装置的不足之处而提出一种通道表面光滑对红细胞无伤害、分离效率高的滤除白细胞的血液分离装置。

本发明的另一个目的还在于，提供该滤除白细胞的血液分离装置的制作方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

技术方案1：一种滤除白细胞的血液分离装置，其特征在于，包括依次叠置密封安装在一起的接收板、滤板和盖板，所述滤板采用SU-8感光胶，所述盖板和接收板采用聚二甲基硅氧烷PDMS，所述盖板的下表面设置有输液槽，输液槽两端分别设置通孔引出盖板，作为输液入口和废液出口，所述滤板与所述输液槽对应的位置设置有滤孔，所述接收板的上表面设置有回收腔，回收腔设置有输液出口。

本发明的装置还具有以下特点：

所述滤孔为长槽型，槽型宽度为7-8.5μm。

所述输液槽的轮廓线为对称的正弦曲线；

所述输液槽的轮廓线为平面螺旋型曲线。

技术方案2：一种滤除白细胞的血液分离装置的制作方法，其特征在于：

制作盖板和接收板：制作盖板和接收板模具，将聚二甲基硅氧烷PDMS与其相应固化剂按照10∶1重量比混合，浇铸在模具上，加压成型后，置于烘箱内在90～95℃下烘烤40～50分钟，完成固化，脱模待用；

制作滤板：选取略大于滤板面积的硅片，将SU-8感光胶滴加在硅片上，然后将硅片放置在匀胶机上旋涂，形成厚度为400um左右的均匀胶层，并进行一次烘干处理；制作滤孔图案，并将其印制在透明胶片作为光刻用的掩模板，采用紫外光对一次烘干处理后的SU-8感光胶层进行曝光，得到所需要的滤孔，然后进行二次烘干处理；最后显影和漂洗，得到材质为SU-8感光胶的滤板待用；

封装：将制作的盖板、滤板、接收板放置于等离子清洗机的等离子腔中，等离子氧化处理1～2分钟，然后对准并夹紧，置入烘箱中在80～85℃下保温30～40分钟即可。

本发明的滤板采用SU-8感光胶材料，盖板和接收板采用聚二甲基硅氧烷PDMS材料，通道表面光滑；再者采用微光刻技术制作，尤其滤板的滤孔尺寸精度高，对血液中白细胞滤除彻底、效果好。同目前应用的滤除白细胞的血液分离装置相比，本发明具有制造成本低、通道表面光滑对红细胞无伤害、分离效率高等优点；其制造工艺具有尺寸可控性好、生产效率高、成本低廉、设备简单等特点。

附图说明

图1为滤除白细胞的血液分离装置的正面示意图；

图2为图1中A部分的放大图；

图3为滤除白细胞的血液分离装置的背面示意图；

图4为具有正弦曲线形轮廓线的输液槽示意图；

图5为具有平面螺旋线形轮廓线的输液槽示意图；

图6为滤板的滤孔局部图；

图7为滤孔正弦曲线形整体排列的滤板示意图；

图8为滤孔平面螺旋线形整体排的滤板示意图；

图9为对应于滤孔正弦曲线形整体排列的接收板结构示意图；

图10为对应于滤孔平面螺旋线形整体排的接收板结构示意图。

具体实施方式

参照图1、2、3，本发明的滤除白细胞的血液分离装置由盖板1、滤板2、接收板3三部分构成，接收板3、滤板2和盖板1依次叠置密封安装在一起的。所述滤板2采用SU-8感光胶材料制成，所述盖板1和接收板3采用聚二甲基硅氧烷制成，所述盖板1的下表面设置有输液槽，输液槽两端分别设置通孔引出盖板1，作为输液入口4和废液出口5，所述滤板2与所述输液槽对应的位置设置有滤孔，所述接收板3的上表面设置有回收腔，回收腔设置有输液出口6。

血液经过加压由盖板1上的输液入口4流入，在通过盖板1内部输液槽的过程中，血液中血浆、红细胞和血小板在重力及负压的作用下会通过滤板2，进入接收板3，经由接收板3上的输液出口6流入血液真空袋，而血液中白细胞因尺寸大，无法通过滤板2的滤孔，经由盖板1上的废液出口5流入废液真空袋。

盖板1采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料做成，其下表面设置有输液槽，参照图4，所述输液槽的轮廓线可以为对称的正弦曲线，正弦曲线为连续可导曲线，因此血液在此流道中流动平稳，血液细胞聚集少；采用对称的结构能够合理充分的利用材料空间，流道较长。参照图5，所述输液槽的轮廓线也可为平面螺旋型曲线，此曲线为连续可导曲线，血液在此流道中流动平稳，无血液细胞聚集；同样，平面螺旋结构能够合理充分的利用材料空间，流道长。

滤板2采用SU-8胶材料制作，其滤孔的整体排列形状与盖板1输液槽的轮廓线形状相适应，也可以为两种：参照图6，一种为对称的正弦曲线形状；参照图7，另一种为平面螺旋型曲线形状。图6、图7中黑线部分为滤孔区域，此区域均布细密长槽型滤孔。参照图8，所述滤孔为长槽型，槽型宽度为7-8.5μm，优先选用8μm。最好是长槽型滤孔的长度方向与血液流向相同。由于红细胞平均直径为7μm，白细胞平均直径为10μm，因此选择滤孔宽度为8μm能够很好的滤除白细胞，让红细胞通过，达到此发明的目的；而由于红细胞具有可塑性变形性，槽型滤孔的长度方向与血液流向一致有利于原先直径过大的红细胞发生变形达到通过滤孔的目的。

接收板3采用聚二甲基硅氧烷PDMS材料做成，接收板3的回收腔根据滤板滤孔的整体排列形状不同，对应的可以设置为以下两种：参照图9，为对应于滤孔正弦曲线形整体排列的接收板结构，其整体结构为凹型，红细胞和血浆混合液体从接收板输液出口6流出进入真空袋，而接收板中具有6个凸起圆台为根据滤板正弦曲线形状平均布置的支撑点8，有利于防止滤板受压坍塌。参照图10，为对应于滤孔平面螺旋线形整体排的接收板结构，其整体结构为凹型，红细胞和血浆混合液体从接收板输液出口6流出进入真空袋，而接收板中弧形凸起为根据滤板平面螺旋曲线形状布置的支撑点8，有利于防止滤板受压坍塌。

本发明滤除白细胞的血液分离装置的制作方法，包括以下步骤：

(1)制作盖板和接收板：制作盖板和接收板模具，将聚二甲基硅氧烷PDMS和相应固化剂(美国Dow Corning公司生产的sylgard184型固化剂)按照10∶1重量比混合，浇铸在模具上，加压成型后，置于烘箱内在90～95℃下烘烤40～50分钟，完成固化，脱模待用；

(2)制作滤板：选取略大于滤板面积的硅片，将SU-8感光胶滴加在硅片上，然后将硅片放置在匀胶机上旋涂，形成厚度为400um左右的均匀胶层，并进行一次烘干处理；制作滤孔图案，并将其印制在透明胶片作为光刻用的掩模板，采用紫外光对一次烘干处理后的SU-8感光胶层进行曝光，得到所需要的滤孔，然后进行二次烘干处理；最后显影和漂洗，得到材质为SU-8感光胶的滤板待用；

(3)封装：将制作的盖板、滤板、接收板置于成都恒业电子商贸有限公司的PDC-GC-III型等离子清洗机的等离子腔中，等离子氧化处理1～2分钟，然后对准并夹紧，置入烘箱中在80～85℃下保温30～40分钟即可。

在本发明的制作方法中，滤板的制作是关键，更具体地包括以下步骤：

(a)匀胶：选取略大于滤板面积的经过处理的硅片，将SU-8感光胶滴加在硅片上，然后将硅片放置在匀胶机上，在500rpm～800rpm下进行6s～15s一次旋涂，再在1000rpm～1500rpm下进行20s～30s二次旋涂，在硅片上形成厚度为400um左右的均匀胶层；

(b)一次烘干处理：将匀胶完成的硅片放入烘箱内，将烘箱温度升至60～65℃，烘烤4～10分钟，再在70～75℃下保温3～8分钟，然后升温至90～95℃并保持50～70分钟；

(c)曝光：制作滤孔图案，并将其印制在透明胶片上，用此胶片作为光刻用的掩模板，采用紫外光对硅片上的SU-8感光胶层进行曝光，得到所需要的滤孔；

(d)二次烘干处理：将曝光后的硅片置于烘箱中，将烘箱温度升至60～65℃，烘烤4～10分钟，再在70～75℃下保温3～8分钟，然后升温至90～95℃并保持25～30分钟，再降温至75～80℃保温50～60分钟，自然冷却；

(e)显影和漂洗：将冷却后的硅片先置于超声波搅拌的显影液中5～8秒，然后在丙酮溶液中继续显影10～12分钟，将显影后的硅片置入异丙醇溶液中漂洗3～5分钟，再用去离子水冲洗干净即得到SU-8感光胶滤板。

下面为本发明的另一个具体实例，制作滤板、制作盖板和接收板的步骤可以互换。

(1)制作滤板：

选取硅片：首先选取略大于滤板面积的硅片，本例中选用4寸圆硅片，清洗去除硅片表面的油污和吸附的各种杂质颗粒；然后将清洗后的硅片放入质量浓度为98％的硫酸和双氧水的混合溶液中处理15分钟，混合溶液按H₂SO₄∶H₂O₂＝3∶1的质量比混合；再把处理后的硅片用去离子水反复冲洗干净并置入烘箱中烘干，温度为120℃，时间6分钟。

匀胶：将SU-8感光胶滴加在硅片上，然后将硅片放置在匀胶机上，在600rpm下进行8s一次旋涂，再在1500rpm下进行30s二次旋涂，在硅片上形成厚度为400um左右的均匀胶层。

一次烘干处理：将匀胶完成的硅片放入烘箱内，将烘箱温度升至65℃，烘烤6分钟，再在75℃下保温5分钟，然后升温至95℃并保持70分钟。

曝光：制作滤孔图案，并将其印制在透明胶片上，用此胶片作为光刻用的掩模板，采用波长为360nm的紫外光对硅片上的SU-8感光胶层进行曝光，得到所需要的滤孔，曝光时间为360s。

二次烘干处理：将曝光后的硅片置于烘箱中，将烘箱温度升至65℃，烘烤5分钟，再在75℃下保温3分钟，然后升温至95℃并保持25分钟，再降温至75℃保温60分钟，自然冷却。

显影和漂洗：将冷却后的硅片先置于超声波搅拌的显影液中8秒，然后在普通环境下继续显影25分钟左右，将显影后的硅片置入异丙醇溶液中漂洗3～5分钟，再用去离子水冲洗干净即得到SU-8感光胶滤板。

(2)制作盖板和接收板：

制作盖板和接收板模具：根据滤板整体形状制作母模。

将PDMS胶与相应固化剂(美国Dow Corning公司生产的sylgard184型固化剂)按10∶1的重量比混合后。最好进行PDMS胶除气，具体为将上述混合物置入真空腔体内抽真空2分钟，然后放气30秒，反复操作，可以达到良好的排气效果。

浇注和固化：将除气后的PDMS胶与相应的固化剂的混合液浇注在SU-8母模上，加压成型后，将该模具置于烘箱内在90℃下烘烤40分钟，完成固化。

脱模：将固化后的PDMS胶和固化剂层从SU-8母模上揭下，得到盖板和接收板。

(3)封装：

等离子表面氧化处理：将需要封装的盖板、滤板、接收板置于成都恒业电子商贸有限公司的PDC-GC-III型等离子清洗机的等离子腔中，等离子氧化处理2分钟；

粘合封装：将氧化处理完成后的盖板、滤板、接收板对准并夹紧后置入烘箱中在85℃下保温40分钟，即可得到滤除白细胞的血液分离装置。

Claims (5)

1、一种滤除白细胞的血液分离装置，其特征在于，包括依次叠置密封安装在一起的接收板、滤板和盖板，所述滤板采用SU-8感光胶材料，所述盖板和接收板采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料，所述盖板的下表面设置有输液槽，输液槽两端分别设置通孔引出盖板，作为输液入口和废液出口，所述滤板与所述输液槽对应的位置设置有滤孔，所述接收板的上表面设置有回收腔，回收腔设置有输液出口。

2、根据权利要求1所述的一种滤除白细胞的血液分离装置，其特征在于，所述滤孔为长槽型，槽型宽度为7-8.5μm。

3、根据权利要求1所述的一种滤除白细胞的血液分离装置，其特征在于，所述输液槽的轮廓线为对称的正弦曲线；

4、根据权利要求1所述的一种滤除白细胞的血液分离装置，其特征在于，所述输液槽的轮廓线为平面螺旋型曲线。

5、一种滤除白细胞的血液分离装置的制作方法，其特征在于：

制作盖板和接收板：制作盖板和接收板模具，将聚二甲基硅氧烷PDMS与其相应固化剂按照10∶1重量比混合，浇铸在模具上，加压成型后，置于烘箱内在90～95℃下烘烤40～50分钟，完成固化，脱模待用；

制作滤板：选取略大于滤板面积的硅片，将SU-8感光胶滴加在硅片上，然后将硅片放置在匀胶机上旋涂，形成厚度为400um左右的均匀胶层，并进行一次烘干处理；制作滤孔图案，并将其印制在透明胶片作为光刻用的掩模板，采用紫外光对一次烘干处理后的SU-8感光胶层进行曝光，得到所需要的滤孔，然后进行二次烘干处理；最后显影和漂洗，得到材质为SU-8感光胶的滤板待用；

封装：将制作的盖板、滤板、接收板等离子清洗机的等离子腔中，等离子氧化处理1～2分钟，然后对准并夹紧，置入烘箱中在80～85℃下保温30～40分钟即可。

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