结合边界层破坏器的微流体器官辅助装置的制造方法
【专利说明】结合边界层破坏器的微流体器官辅助装置
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求在2013年9月16日提交的标题为"SYSTEMANDMET册D FOR DIS抓PTING BOUNDARY LAYERS IN MICR0FLUIDIC DEVICES"的美国临时专利申请61/878,394的优先权， 其全文W引用方式并入本文。
【背景技术】
[0003] 实现较高透析效率诸如延长处理时间或流速的先前方法不方便及昂贵的并且可 导致附加并发症和患者安全和生活质量的问题。运些方法也可对血液导致不期望的影响。
【发明内容】
[0004] 根据本公开的一个方面，微流体装置包括限定其中的第一通道的第一层。微流体 装置也包括限定其中的第二通道的第二层。第二通道沿着第一通道长度的相当大部分与第 一通道重叠。隔膜将第一通道与第二通道分开。该装置也包括邻近第一通道或位于其内或 邻近第一通道内的蛋白质凝胶破坏层。蛋白质凝胶破坏层包括跨第一通道至少部分延伸的 多个元件。元件具有至少约Iwii的高度并具有在距离隔膜的厚度的中屯、一段距离处终止的 端部，所述隔膜的厚度小于或等于第一通道的高度的约1/3。
[0005] 在一些具体实施中，微流体装置也包括限定其中的第=通道的第=层。该第=通 道与第一通道重叠。微流体装置也可包括将第=通道与第一通道分开的第二隔膜。
[0006] 在一些具体实施中，多个元件完全跨第一通道延伸。
[0007] 在一些具体实施中，第一通道的高度在约50皿和约100皿之间。在一些具体实施 中，凝胶破坏层的元件包括整合进隔膜中的多个形貌特征。在一些具体实施中，凝胶破坏层 包括设置于第一通道中并邻近隔膜的筛网。该筛网限定多个筛网开口。沿着通道的长度的 多个筛网开口中的每个的尺寸在约100皿和约5mm之间。筛网包括生物相容性金属、聚醋W 及聚酷胺中的一种。多个元件中的每个之间的间距在约IOOwii和约5mm之间。
[000引在一些具体实施中，第一通道的长度在约5cm和约30cm之间。在一些具体实施中， 多个元件中的每个的高度在约Iwii至3WI1之间。在某些具体实施中，第一通道被配置用于血 液流动并且第二通道被配置用于输注液流动、透析液流动或氧气流动。在一些具体实施中， 多个元件中的每个的高度等于约为凝胶层的高度。在一些具体实施中，多个元件中的每个 完全跨第一通道延伸。
[0009] 多个元件中的每个从与隔膜相对的表面朝向隔膜延伸。在一些具体实施中，多个 元件中的每个与第一聚合物层成一整体并跨邻近隔膜的第一通道延伸。
[0010] 根据本公开的另一方面，一种方法包括提供微流体装置。微流体装置包括限定其 中的第一通道的第一层。微流体装置也包括限定其中的第二通道的第二层。第二通道沿着 第一通道长度的相当大部分与第一通道重叠。微流体装置还包括将第一通道与第二通道分 开的隔膜。微流体装置也包括邻近或位于第一通道内的蛋白质凝胶破坏层。蛋白质凝胶破 坏层包括至少部分地跨第一通道延伸的多个元件。元件具有至少约Iwii的高度和在距离隔 膜厚度的中屯、一段距离处终止的端部，所述隔膜的厚度小于或等于第一通道的高度的约I/ 3。所述方法也包括使血液流经第一通道，W及使处理流体流经第二通道。
[0011] 在一些具体实施中，所述方法也包括使血液在多个元件上方流动W在通过第一通 道的血液层流中产生扰动。在一些具体实施中，处理流体包括透析液并且所述方法也可包 括将废料从血液转移至透析液。
[0012] 在一些具体实施中，处理流体包括氧气并且所述方法包括将氧气从第二通道转移 至流经第一通道的血液。在一些具体实施中，多个元件中的每个之间的间距在约100皿和约 5mm之间。第一通道的高度在约50皿和约100皿之间。在一些具体实施中，多个元件中的每个 从第一通道的底板朝向隔膜延伸。在一些具体实施中，多个元件中的每个的高度在约1皿和 约化m之间。
[0013] 根据本公开的另一方面，一种方法包括提供微流体装置。微流体装置包括限定一 个或多个血液流动通道的第一层。微流体装置也包括限定一个或多个处理流体流动通道的 第二层。一个或多个处理流体流动通道沿着一个或多个血液流动通道长度的相当大部分与 一个或多个血液流动通道重叠。隔膜将一个或多个血液流动通道与一个或多处理流体流动 通道分开。微流体流动装置包括邻近一个或多个血液流动通道或位于其内的蛋白质凝胶破 坏层。蛋白质凝胶破坏层包括至少部分地跨一个或多个血液流动通道延伸的多个元件。该 方法也包括使血液流经一个或多个血液流动通道W及使处理流体流经一个或多个处理流 体流动通道。使血液在多个元件上方流动W在通过一个或多个血液流动通道的血液层流中 产生扰动。
[0014] 在一些具体实施中，处理流体包含透析液和氧气中的一种。
【附图说明】
[0015] 本领域技术人员将理解本文中描述的附图仅用于解释说明的目的。应该理解的 是，在一些情况下，所描述具体实施的各个方面可W夸张或放大示出W促进对所描述实施 的理解。在附图中，贯穿各个附图，相同的参考字符一般指的是相同特征、功能类似和/或结 构类似的元件。附图未必按比例绘制，相反，将重点放在说明本教导内容的原理上。附图不 旨在W任何方式限制本教导内容的范围。从W下参考W下附图的示例性描述中可W更好理 解该系统和方法，其中：
[0016] 图IA示出用于与具有蛋白质凝胶破坏层的微流体流动装置一起使用的示例系统 的方框图。
[0017] 图IB示出来自在图IA中示出的系统的微流体流动装置的剖开透视图。
[0018] 图IC示出由八个双层构成的另一个示例微流体装置，所述示例微流体装置适用于 在图IA中示出的系统中。
[0019] 图ID示出适用于在图IC中示出的微流体装置中的血液基底层。
[0020] 图2示出具有示例筛网蛋白质凝胶破坏层的示例微流体流动装置的横截面视图， 所述示例筛网蛋白质凝胶破坏层适用于在图IA中示出的系统中。
[0021] 图3示出具有另一示例网孔蛋白质凝胶破坏层的示例微流体流动装置的横截面视 图，所述另一示例网孔蛋白质凝胶破坏层适用于在图IA中示出的系统中。
[0022] 图4A和4B示出具有整合至隔膜中的另一示例蛋白质凝胶破坏层的示例微流体流 动装置的横截面视图，所述示例微流体装置适于用于在图IA中示出的系统中。
[0023] 图4C示出具有示例中屯、-支柱蛋白质凝胶破坏层的示例微流体流动装置的剖开透 视图，所述示例中屯、-支柱蛋白质凝胶破坏层适于用于在图IA中示出的系统中。
[0024] 图5示出具有另一示例支柱蛋白质凝胶破坏层的示例微流体流动装置的横截面视 图，所述另一示例支柱蛋白质凝胶破坏层适用于在图IA中示出的系统中。
[0025] 图6示出具有蛋白质凝胶破坏层在=层构造中的示例微流体流动装置的横截面视 图，所述蛋白质凝胶破坏层适用于在图IA中示出的系统中。
[0026] 图7示出蛋白质凝胶层厚度随着溶质浓度(Cw)和血浆蛋白质浓度(Cb)变化而变化 的示例曲线。
[0027] 图8示出使用在图IA中示出的系统用于进行透析的示例方法的流程图。
[0028] 图9示出使用在图IA中示出的系统用于为部分脱氧血液充氧的示例方法的流程 图。
【具体实施方式】
[0029] W上引入并在W下更详细讨论的各个原理可W任何多种方式实施，如所描述的原 理不限制于具体实施的任何特定方式。提供特定具体实施和应用的示例主要用于示例性目 的。
[0030] 图IA示出用于与微流体流动装置102-起使用的示例系统100的方框图。来自血液 胆存器104的血液由第一累106累送通过微流体流动装置102的一个或多个血液流动通道。 第二累108将来自处理流体胆存器110的处理流体(例如，氧气、透析液或输注液)累送通过 微流体流动装置102的一个或多个处理流体通道。第一累106和第二累108由控制器112来控 审IJ。将离开微流体流动装置102的血液收集在收集胆存器114中并且将离开微流体流动装置 102的用过的处理流体或其它废物收集在废物收集胆存器116中。在一些具体实施中，多种 处理流体流经微流体流动装置102。例如，如参照图6另外的描述，当微流体流动装置102被 配置用于对流间隙时可使输注液流经微流体流动装置102。当废物进入流经微流体流动装 置102的透析液中时，输注液进入血液中W保持流体压力。
[0031] 系统100包括控制第一累106和第二累108的控制器112。在一些具体实施中，控制 器112包括使得用户能够控制通过微流体流动装置102的流体流速的一个或多个物理或图 形用户界面旋钮、