從全血分離血漿

近年來已經有不少的研究團隊將微流道應用於血漿萃取的領域 [11-14]。

Kersaudy-Kerhoasa and Sollierb[15]兩人將微流道對於血漿萃取的應用分類成有額 外的場域以及沒有額外場域兩種方式。有額外場域的血漿萃取微流道主要依靠外 加力場的作用，而不依靠粒子本身的物理性質，可分為聲波、電力、磁力的場域等，

對於血球的方向控制以及過濾有較高的控制能力，但其有微小化不易以及成本高 等缺點；沒有額外場域的血漿萃取微流道則是依靠粒子本身的大小、重量、形狀、

本身的物理性質而設計的獨特流道，具有晶片製作簡單、易於微型化和低成本的優 勢但其所需時間較長，主要分為沉降，過濾，粒子偏移三種方法，如圖 1-1 所示。

本論文選擇採用無額外力場的方法，期望實現系統整合的目的優勢。以下將對現有 無額外力場之微流道晶片研究做一詳細的介紹。

圖 1-1 不同的血漿分離方式[15]

加州大學柏克萊分校的 Lee[16, 17]教授研究團隊研發兩種不需要幫浦的整合 式微流道血液分析系統，一種為利用血球本身因重力會沈降的原理，當血液流入流 道之後血球會沉降在過濾槽中並分離出血漿(圖 1-2)；另一種則是在流道上游的頂 端加了一層濾膜，當血液由下方入口進入流道上游後，藉由血球本身的重力沉降，

使濾膜不會被堵塞的情況下分離出血漿(圖 1-3)。這兩種微流道設計皆直接使用流 體壓力差的方式注入血液樣本，不需要其他外加的流體幫浦，降低操作複雜程度，

並使之具有成為定點照護(POC)應用的潛力。然而因其使用流體壓力差的方式注入 血液樣本，流速並不穩定，壓力差會隨著流入的樣本量減少，造成流速降低，亦無 法流入大量的樣本體積。

圖 1-2 整合無幫浦之血球沈降微流道晶片[16]

圖 1-3 整合無幫浦之血球濾膜微流道晶片[17]

Achard[13]等人利用細胞在層流中的慣性遷移現象將血球細胞集中在流道中 間，而血漿分離在管壁上，並使流道寬度增大，增加血漿在管壁的範圍以提高良率，

但血液需稀釋才能產生較好的粒子慣性遷移現象，達到血漿分離的效果，且需將全 血稀釋到 20 倍才有較高的血漿純化率。Xia[18](圖 1-4)的團隊提出了利用血球本 身的重力沉降使 100~300μm 微流道中的血球及血漿分層再結合流道伸縮，使得血 漿區域擴大，並在 15μL/min 流速下得到一個簡單、穩定的全血處理系統，但是由 於其三維空間的限制使製程上的難度相對較高。

圖 1-4 逆向式血漿純化微流道系統[18]

Stefan Haeberle[19]等人提出一離心 CD 式血漿分離微流道，如圖 1-5 所示，

能夠在 20 秒分離出大部分的血漿，且血球在其中所佔的濃度比例相當低，然而其 每一流道結構及每個反應槽之容納體積需要非常精準的計算，在設計需求上難度 較高。Byeongyeon Kim[20]等人提出一特製之微量吸管(smart pipette)結合血漿分離 微流道晶片(圖 1-6)，以微量吸管中的一段空氣作為穩定推進的動力，達到簡便、

高純度的血漿分離，但是此微流道設計需要兩段式曝光顯影，且以空氣作為推進力 所造成的流速誤差，對於微量等級的血液樣本來說影響極大。

圖 1-5 CD 離心式血漿分離微流道晶片[19]

圖 1-6 結合特製微量吸管(smart pipette)之分離血漿微流道系統[20]