便攜式“芯片實驗室” 隨時驗血

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【大紀元10月25日訊】(大紀元記者嘯宇編譯)“MIT士兵納米技術研究所”的研究人員正致力于開發一种檢測設備,可攜帶至戰場上,能檢測出士兵是否被生物武器或化學武器攻擊。這种設備,得益于一种叫‘芯片實驗室’(Lab on a Chip) 的設計。

“就象小型化導致計算机革命一樣,微型‘芯片實驗室’可以讓流體從一個通道抽到另一個通道,而且各种各樣的反應也可同時發生,這可以導致生物和化學的革命,”項目的主要負責人馬丁巴占特 (Martin Bazant)說。

這种微型‘芯片實驗室’能把象血液一樣的流體抽過大約10個微米的通道(一個紅細胞約為8微米直徑)。每個通道都有自己的泵,因此流體可導向分析儀的某個地方,從而可以檢測流體是否存在某种分子微粒。

迄今,有兩种方法被用于設計‘芯片實驗室’,但都不提供便攜式的特點。第一种是机械式地讓流體流過微通道里,但這得需要龐大的外部接口,難于小型化。

第二种方法是利用毛細管電滲透,讓電場驅動液體流動。但現有的電滲透泵需要100伏特的電壓,而MIT研究出的微泵只需要几伏特的電池就行,而且可控性要好。

他們采用了一項關鍵技術用于增加效率,那就是改變通道內的電場。傳統毛細管電滲透法是把電極放置于通道的兩端,利用交流電技術,但流體的速度小于100微米/秒,因此應用范圍也很小。

新的系統是一個三維電滲透泵,微小的電極陣列被設計成不同的高度,產生相反的速度,但速度合成后則推動液體朝一個方向移動,象是個傳送帶一樣。模擬的結果表明這种系統的流速要快20倍,可以和壓力推動的系統相比。實驗上也證實了這一設計的可行性。

“這是一個用簡單而有巨大效果的方法,”巴占特說。

實驗小組正努力把這個微小泵集成到一种可攜帶的血液分析儀中。如果士兵被怀疑遭生化武器襲擊,他們的血液樣本可以立即被檢查,而且只需一點血樣即可,不需要很多。這种血液分析儀很小也很便宜,可設計成一次性的,另外它們也可植入體內。

當然,這种儀器的用途不僅僅在与軍事用途。病人去醫院時,如果要做檢查的話,立即就可得到結果。另外,在化學、生物的研究中,這种儀器可以加速DNA的檢測或抗原的挑選,而且只需要少量的反應物就可了,因此可提高實驗速度和效率。

這項研究由美國陸軍資助,項目的部分成果發表在网絡版《芯片實驗室》雜志(Lab on a Chip)和《應用物理快報》雜志 (Applied Physics Letters)上。
(http://www.dajiyuan.com)

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