作者将基于滤膜的血浆分离技术与微流控技术相结合，实现了微量血液中的血浆定量提取。 同时，开发了一体化生化分析系统用于血液样本中葡萄糖（glucose (Glu)）、胆固醇（cholesterol (CHO)）和总蛋白（total protein (TP)）分析。
图 1 血浆分离提取单元如图 1，由鸭嘴形定量池、矩形滤血膜、防护盖组成。 其中，容积 30 uL 的鸭嘴型定量池固定在水平倾角为 30° 的斜面上，用于定量采集指尖全血。矩形滤血膜（22.5× 4.0 mm）水平固定在基座上，前端入口与定量池尾端出口相连接，滤血膜基座上表面雕刻有纵横交叉的沟槽阵列，以防膜与基座空隙产生的毛细作用力对血浆分离的干扰，滤血膜上方设计有透明的防护盖。 盖子右侧留有直径 3 mm 的血浆提取孔，孔位正对滤血膜上的血浆提取位点。
图 2 生化分析单元为多层相交圆形微孔阵列（图 1），由 3 层 50 × 50 mm 的 PMMA 基片通过 PMMA 双面胶粘接而成。 上层厚 2 mm PMMA 加工有直径为 2 mm 的微孔阵列，作为进样孔。中层厚 3 mm PMMA 加工有直径为 3 mm 的微孔阵列，作为反应孔。 进样孔中心与反应孔中心偏离，且在垂直方向上进样孔与反应孔处于交错连通状态。此外，生化分析单元还包括样品稀释池、清洗池和废液池。
图 3 光吸收模块由紫外-可见连续复合光源、制冷光谱仪以及发射和接收光纤构成，光纤和芯片平面垂直，用透射方式对平面反应单元进行吸光度检测。
图 4 血浆提取操作如图 5(a-b)： (a) 全血采集：将针刺获得的指尖血直接触碰鸭嘴型定量池前端，在毛细力驱动下，指尖血被吸入定量池。待指尖血填充满定量池后撤走指尖， 定量池采集到 30 μL 的指尖血； (b) 血浆提取：当指尖血填满定量池时，定量池尾部血液接触到滤血膜前端，定量池内部 30 μL 血液在重力和毛细力共同作用下全部转移至滤血膜上。全血沿着滤血膜缓慢迁移，血浆逐渐从全血中分离。30 s 后，滤血膜出现清晰的红细胞和血浆分界线。 随后，程序启动血浆提取流程，微探针定位至血浆提取通孔上方，并垂直穿过通孔插入至滤血膜上的血浆提取位点，挤压滤血膜致其压缩形变。提取 5 μL 血浆用于后续分析。
图 5 血浆提取过程中，温度孵育模块已同步完成芯片 37 ℃ 预热。 (c) 血浆稀释：微探针定位插入稀释池内， 泵出 5 μL 血浆与预先存储的 120 μL 稀释液混合。微探针内部多余的血浆泵出至废液池，然后自动转移至存储了纯净水的清洗池，反复 3 次抽打完成微探针清洗； (d) 微量进样：程序首先执行葡萄糖的微量进样：程序控制微探针定位并插入稀释池，以 80 μL/min 的流速往返分别抽打 6 μL，使血浆和稀释池均匀混合。然后，定量抽取 8 μL 的稀释血浆样品，全部转移至葡萄糖检测微孔中，与预先存储的 16 μL 葡萄糖试剂混合。之后，以80 μL/min 的流速往返分别抽打 6 μL，使稀释血浆和葡萄糖试剂充分均匀混合。与此同时样品和试剂开始反应。胆固醇及总蛋白的操作同葡萄糖类似。 (e) 上述3 个指标对应的样品全部完成进样后， 三者分别恒温 37 ℃ 反应 10 min、 6 min、10 min 后，程序控制微芯片微孔阵列中葡萄糖、胆固醇和总蛋白检测微孔逐一定位至发射和接收光纤探头中间，进行吸光度测量。获得的吸光度数据代入预先绘制的标准曲线得到各浓度结果。
图 6 更多滤膜全血分离见基于电化学传感器与全血滤膜相结合实现超灵敏病原体诊断的微流控芯片、一种基于振动辅助过滤的全血分离装置。 附录 复合光源是一种由多种单一光源组合而成的光源，它能够同时发出多种波长的光线。 复合光源通常包含多种不同的光源（如 LED、激光、卤素灯等），这些光源可独立或同时工作，从而产生多种波长的光线。 这些波长可覆盖从紫外到红外的宽光谱范围，或集中在某一特定波段以增强特定应用的效果。 复合光源的类型：
参考文献 [1] An integrated microfluidic system for multi-target biochemical analysis of a single drop of blood. [2] 微量血样床旁检测微型生化分析仪的研究。 |
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