[发明专利]基于微滴的微流体流变仪系统

说明书

公开了一种针对血液凝结物进行实时黏度监视的使用的基于微滴的微流体流变仪系统和方法。血液样本的微滴在微流体流变仪中生成，并且微滴的大小与样本黏度高度相关。可以使用电极或使用倒置光显微镜和相机光学地确定微滴的大小。微流体流变仪系统在小于一秒中提供黏度测量，并且在一个小时时段上消耗小于1μl的血液或血浆。黏度测量可以被显示并且被传输到互联网或云存储。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年11月6日提交的美国临时申请号62/251,832的申请日期的权益，其通过引用整体地结合于本文。

技术领域

本申请涉及用于对血液或血浆以及对血液凝结物进行实时黏度监视的基于微滴的微流体流变仪系统。血液或血浆样本的微滴在微流体流变仪中生成，并且微滴的大小与样本黏度高度相关。微流体流变仪系统在小于一秒中提供黏度测量，并且在一个小时时段上消耗小于1μl的血液或血浆。

背景技术

血液流变学上的异常和凝结物是世界范围的发病率和死亡率的主要原因。在创伤治疗领域中，例如由凝血障碍（即，凝血异常）引起的不可控制的出血是可预防的死亡的主要原因。每年多于五百万人死于创伤，其占全球年度死亡率的9%，以及创伤病人中的至少四分之一患有凝血障碍。凝血障碍也是败血症的主要并发症并且导致快速死亡。每年有超过一百万例败血症而导致了超过250,000个死亡。然而，这些死亡中的许多可以通过凝血障碍的早期诊断和治疗来防止。虽然已经作出努力来开发能够监视血液凝固和随后的纤维蛋白溶解过程的测试，但是这些测试受到跨实验室的差的再现性和低灵敏度，并且尚未能针对急性护理变得标准化。诸如凝血酶原时间/国际标准化比率（PT/INR）之类的当前的常规凝血化验不提供关于血块演变和分解的信息，因此限制了它们对范围更宽泛的凝血异常进行诊断的能力。在大多数情况下，这些传统的测试检查凝结物的非细胞（或蛋白质）组分。诸如凝血弹性描记术（TEG）或旋转式凝血弹性测量术（ROTEM）之类的基于黏弹性的测试具有差的再现性和精确度，致使它们对于临床目的而言多少是有问题的。而且它们还昂贵并且占位空间（footprint）大。此外，任何类型的测试都不可以监视血块形成之前的血液中的任何变化，诸如先天黏度及其动态变化。凝血弹性描记术（TEG）或旋转式凝血弹性测量术（ROTEM）都不提供足够的测试环境。最后，已知血液黏度本身作为炎症的结果而改变，因此使其是用于监视一系列与炎症相关联的心血管和代谢疾病的合适候选者。这些包括但不限于败血症、糖尿病、感染、自身免疫性疾病、高血压及许多其它的。

发明内容

当前的公开涉及用于对血液或血浆黏度进行容易且快速测量的全自动化微流体流变仪系统，以便连续地监视血液流变学和黏弹属性以包括对患者的凝血异常进行诊断。收集来自患者的全血样本，并且将其直接馈送到微流体流变仪中。来自样本的血液或血浆与油在微流体流变仪中混合并且进行乳化来形成微滴，并且微滴的大小与样本黏度高度相关。一旦血液或血浆微滴经过，片上电极就感测到介电常数上的差。将信号通过转换器而发送到计算机，以及计算微滴的大小。一旦诸如由用户指定了油类型和进给压力（feedingpressure），则可以基于微滴大小来计算血液或血浆的黏度，并且将其实时地连续显示。取决于全血样本的进给速度，流变仪每秒生成多个微滴，因而允许在一秒内进行连续的黏度测量。流变仪能够在一个小时时段上在小于1μl的血液上进行操作。对于单个黏度测量而言，低至10nl的样本体积足够用于可靠的黏度测量。微滴长度随着从0.1μl到100μl的不同样本体积而保持相对恒定。可以将微流体流变仪校准并且通过改变设备几何结构、通道大小、油和血液的进给压力以及油黏度而对其进行优化以改善灵敏度和鲁棒性。

附图说明

虽然说明书以特别指出并且明确声明被视为本公开的主题的权利要求结束，但是要相信的是，本公开将根据结合附图进行的以下描述而被更全面地理解。出于更清晰地示出其他元件的目的，附图中的一些可能已经通过对所选择的元件进行省略而被简化。在一些附图中的这样的元件省略不一定指示特定元件在示例性实施例中的任何一个中的存在或缺失，除了其可能在对应的书面描述中明确描写之外。附图不一定是按比例的。