利用微流体设备进行的血小板聚集制造技术

本发明专利技术提供了一种对从受试者获得的生物样品的血小板聚集进行实时监控的微流体设备。所述设备包括用于供生物样品通过的通道，所述通道包括突起部，该突起部用于引起形成与下游剪切减速区耦合的上游剪切加速区，并在该上游剪切加速区与该下游剪切减速区之间限定剪切率峰值区，该下游剪切减速区限定血小板聚集区域。所述设备进一步包括血小板检测装置，用于检测生物样品通过所述通道而导致在聚集区域出现的血小板聚集。本发明专利技术进一步描述了一种实时评估从受试者获得的生物样品的血小板聚集的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种便于分析生物样品中血小板或其前体(progenitor)聚集的设备。该设备诱发导致空间控制血小板聚集(spatially controlled platelet aggregation)的血流局部控制紊乱。本专利技术还涉及一种使血小板在已知部位聚集以便诊断血小板功能和活性的方法。本专利技术还涉及一种可控制地调节血小板聚集的速率和程度的方法。本专利技术的方法尤其用于评估受试者血小板功能方面是否存在异常。该设备还用于在进行药物治疗时测定血小板及其前体的功能和活性。
技术介绍
动脉血栓形成仍然是工业化社会发病率和死亡率的最常见原因。这个过程的核心是在动脉粥样硬化斑块破裂的部位过度积累血小板和纤维蛋白，导致血管闭塞，组织梗死 (infarction)禾口器官衰竭。早期动脉粥样硬化斑块(advanced atherosclerotic plaque) 突出的凝血潜力取决于多种因子，包括发生病变(lesion)的高含量组织因子、有效的血小板活化基质(即胶原蛋白)的存在以及在动脉粥样硬化过程中血管腔缩小引起的高剪切应力(shear stress)舌白勺石导(rheological disturbance)是动脉粥样硬化血栓发生的主要特征，血流障碍在调节动脉粥样硬化过程的各个阶段中起着重要作用。动脉粥样硬化病变通常发生在剪切率(shear rate)可以较低且可不均勻流动的动脉分支点或弯曲(即颈动脉窦)处。随着病变不断发展，管腔狭窄导致一系列的流动变化，例如剪切梯度、流分离、涡流形成和湍流(turbulence)，每种变化对动脉粥样硬化过程具有不同的影响。血流的最大变化可发生在血栓形成过程中。随着血管闭塞的不断发展， 流量和剪切率可能会达到极限，构成了在血栓形成过程中血栓剪切依赖性增长的潜在的恶性循环。血管损伤部位的血小板聚集对终止出血和后续血管修复来说是非常重要的；然而，过大的血小板聚集反应会导致动脉血栓的发生，促使诸如急性冠脉综合症和缺血性中风等疾病的发生。越来越多的人赞同流体力学因素(hydrodynamic factors)在血管疾病发病机理中的重要性。然而，仍然不能完全被理解流变加速动脉粥样硬化过程的确切机制。 血流障碍对血小板的粘附及活化机理产生重大影响，高剪切应力尤其能加速血小板活化和血栓生长。流过管子的流体可归类为牛顿流体(Newtonian)或非牛顿流体，其中牛顿流体中流体粘度与流体剪切率无关，非牛顿流体中流体粘度可根据流体剪切率发生改变。对于血液来说，细胞成分提供了复杂的粘度分布，可根据流量(flow rate)和血管的几何尺寸发生变化，因此从定义上讲，血液为非牛顿流体。在大多数体外或体内条件下，血流可以被视为流线型(streamlined)或层流型(laminar)，相邻流体层相互平行移动。对流过对称血管的牛顿流体来说，血管壁处的流体阻力(fluid drag)导致抛物线流动剖面(parabolic flow profile)的形成，流的中心具有最大流量，血管壁处具有最小流量。作为粘性阻力的结果， 假设的平行血流布局导致在相邻流体层之间产生剪切应力。局部血流施加的机械剪切应力，特别是在微尺度(microscale)血管狭窄的情况下，是复杂的并与简单的层(平行)流模型(laminar flow model)存在很大差异。流过狭窄血管的血液在狭窄部位的进入点可能会出现速度降低，穿过狭窄部位时可能出现急剧的流体加速，在狭窄部位的出口会出现回流(flow reversal)和流分离(扩散流线)。这些复杂的流变条件可显著调节血小板功能。血流影响下的血小板聚集主要取决于表面表达糖蛋白(surface expressed glycoprotein)GPIb/V/IX以及整合素家族成员aIIbi33(GP Ilb-IIIa)的粘附功能。在高或提高的剪切率的条件下，GPrt/V/IX引发可逆的血小板-血小板粘附接触，而整合素ciIIbi33 稳定形成的聚集体。关于说明书中包含的文件、法案、材料、设备、物品等的任何讨论仅仅是为了对本专利技术提供背景。不能被视为承认任何或所有构成现有技术的一部分，或因为在本申请的每项权利要求的优先权日之前存在，而认为这些内容为本专利技术相关领域的常识。
技术实现思路
根据第一方面，本专利技术提供一种对从受试者获得的生物样品的血小板聚集进行实时监控的微流体设备，该设备包括通道，用于供该生物样品通过，该通道包括突起部，该突起部用于引起形成与下游剪切减速区耦合的上游剪切加速区，并在该上游剪切加速区与该下游剪切减速区之间限定剪切率峰值区(region of peak rate of shear)，该下游剪切减速区限定了血小板聚集区域；以及血小板检测装置，用于检测该生物样品通过该通道而导致在该聚集区域出现的血小板聚集。当以一定速率泵送所述生物样品通过所述设备时，其中该速率将初始剪切率限定并限制到生理范围150s—1 10，000s 1内，所述突起部用于引起10X10V1至150X10V1范围内的剪切率峰值。所述突起部可用于将初始剪切条件限定并限制在300^-70008-1的范围内。所述突起部可用于将初始剪切条件限定并限制在450^-3，500s—1的范围内。所述突起部可用于将初始剪切条件限定并限制在大约1,800s-1。流量可以为非常稳定的、或可以为脉动的或者为变化的流量，以改变血小板聚集的速率和程度。所述突起部包括与通过过所述通道流动的主方向成0°至90°角以限定所述剪切加速区的上游面，以及与通过该通道流动的主方向成0°至90°角以限定所述剪切减速区的下游面。更优选地，所述上游面和所述下游面分别与通过所述通道流动的主方向成 30°至90°角，更优选与主流向成大约85°角。所述上游面和下游面基本上是平面的、凹面的或凸面的。在一个实施例中，所述剪切峰值区由所述突起部和相对的通道壁(oppositechannel wall)之间的间隙宽度限定，该间隙宽度选自10 μ m至40 μ m之间，例如但不限于 15 μ m、20 μ m、25 μ m、30 μ m以及35 μ m。平行于通过所述通道流动的主方向测量的间隙宽度为 0. 5-20 μ m。根据第二方面，本专利技术提供了一种用于评估从受试者获得的生物样品的血小板聚集的微流体设备，该设备包括通道，用于供该生物样品通过，该通道具有用于干扰样品流动的突起部，该突起部 ^hiIiiMX (cross-sectional dimension) BJM (substantially) /j、T"100it米，该突起部用于在该通道内限定血小板聚集区域；以及血小板检测装置，用于检测该生物样品通过该通道而导致在该聚集区域出现的血小板聚集。在第二方面的实施例中，所述突起部可包括位于所述通道内的球状突起部，所述样品必须绕该球状突起部流过。所述球状突起部位于所述通道宽度的中心，使得基本上等量的该样品在该球状突起部的各个面流过。所述突起部或突出可包括位于所述通道内的立柱，所述样品必须绕该立柱流过。 在这种实施例中，所述立柱可从所述通道的一个壁部分延伸穿过所述通道。在另一实施例中，所述立柱位于所述通道的中心，使得基本上等量的样品在所述立柱的各个面流过。在第一或第二方面的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种对从受试者获得的生物样品的血小板聚集进行实时监控的微流体设备，其特征在于，该设备包括：通道，用于供该生物样品通过，该通道包括突起部，该突起部用于引起形成与下游剪切减速区耦合的上游剪切加速区，并在该上游剪切加速区与该下游剪切减速区之间限定剪切率峰值区，该下游剪切减速区限定血小板聚集区域；以及血小板检测装置，用于检测该生物样品通过该通道而导致在该聚集区域出现的血小板聚集。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·D·米切尔，F·J·托瓦尔洛佩斯，S·P·杰克逊，W·S·内斯比特，J·卡伯里，
申请(专利权)人：莫纳什大学，皇家墨尔本理工大学，
类型：发明
国别省市：AU