流體動力學式微流道粒子分離及捕捉原理
本論文設計的流體動力學方式之微流道晶片，其運作原理如圖 2-1(A)，可以 電阻電路的概念理解，將電子視作流體分子，水流視作電流，流阻則視作電阻，而 流體壓力差可視作電壓差，在電阻電路中，電子在兩條具有相同壓力差的路徑，會 傾向往電阻小的路徑流動造成比較大的電流。以流體力學的方式理解，晶片內具有 不同流阻的流道，在粒子尚未被所設計的陷阱所捕捉前主流道具有較高的流阻，因 此會有較大流量的流體流往具有較低流阻的陷阱流道，而流體中的粒子，例如微珠 及細胞，則因為流線的帶動會傾向先流向側邊較低流阻的陷阱流道，當粒子直徑較 所設計的陷阱流道寬度來的大，則粒子會被陷阱攔截下來，並將陷阱流道堵住使流 阻提高，減少繼續進入陷阱流道的流體流量並避免其他粒子再度進入；當粒子直徑 較所設計的陷阱流道來的小，則粒子會順利通過陷阱繼續往後方流道前進而不會 影響流道的流阻。若流道中設計有不同的捕捉區，分別具有不同的流道尺寸設計，
則可依序的將樣本中的大小粒子捕捉在不同的區域。兩條不同流阻的流道在陷阱 流道尚未被粒子佔據之前，兩者之間的流量關係可簡化為圖 2-1(B)的公式，可看 出流量與流道的寬度、高度、長度及長寬比皆有關，若 Q1/Q2 的值大於 1，則晶片 會依設計的方式運作。
圖 2-1 流體動力學式微流道晶片運作原理 (A)簡化等效電阻說明圖 (B)路徑 1 及路徑 2 流量比例簡化公式
流體動力學式微流道設計
60μm(一排)、45μm(兩排)、30μm(兩排)，主流道寬度為 120μm，共有 80 個陷阱，
Q1/Q2 的值皆大於 3.79，是用來攔截因捕捉同一顆細胞而聚集在一起的免疫微珠，
以避免主流道堵塞，因此預期會有部份的單顆免疫微珠會被捕捉於第一區第四排、
第五排；第二區(Zone B)的陷阱流道寬度為：20μm，主流道寬度則為 90μm，共有 100 個陷阱，Q1/Q2 的值為 1.91，用來捕捉單顆的免疫微珠，方便後續的細胞計數；
圖 2-2 微流道設計示意圖
表 2-1 微流道設計詳細尺寸表
L1 (μm) L2 (μm) W1 (μm) W2 (μm) H (μm) Q1/Q2 # of traps
Zone A 20 780 60
45 30
120 40 14.35 8.97 3.79
80
Zone B 20 720 20 90 40 1.91 100
Zone C 25 1520 9 40 40 1.42 102
免疫微珠抓取原理
性[35]，而在其他的白血球具有相對低的表現性，因此我們選擇以表面已鍵結 Anti-CD15、Anti-CD16 抗體的免疫微珠來專一性的捕捉中性球。以下說明原理：2.3.1 抗體抗原鍵結原理 用的抗體為 Anti-CD15 及 Anti-CD16，而抗原即為中性球表面之 CD15 及 CD16 表 面蛋白。
2.3.2 免疫微珠與抗體鍵結原理
前節說明了抗體與抗原的鍵結原理，本節將說明在本論文中的免疫微珠是如 和與 Anti-CD15 抗體及 Anti-CD16 抗體進行鍵結。事實上 Y 型的抗體分子同樣能 成為其他種抗體所辨認之抗原，本論文中的免疫微珠即是以此種原理，將所選擇的 特殊抗體接在表面，如圖 2-4，pluriselect 原廠在免疫微珠表面預先以生物素(biotin) 與 鏈 親 合 素 (Streptavidin) 的 鍵 結 方 式 將 Anti-mouse IgG 之 抗 體 接 在 universal pluribeads 上，再與 Anti-CD15 抗體(mouse)及 Anti-CD16 抗體(mouse)混合，即完 成 Anti-CD15 pluribeads 及 Anti-CD16 pluribeads。
圖 2-4 專一性抗體與免疫微珠鍵結原理