IBM的‘晶片實驗室’15秒完成流感檢測

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或許只要再過2年後，一位即使是從未經過充分專業醫療訓練的人只須幾分鐘的時間，就可檢測出病人是否患有流行性感冒、細菌感染、中毒或甚至某種癌症──而且只需約15秒即可得知測試結果。這是來自於瑞士蘇黎世IBM Research的預測，該機構已研發出一款可用於即時檢驗(POCT)的微流體(microfluidic)晶片實驗室(lab-on-chip)原型。該原型以類似於微機電系統(MEMS)的製造方式，採用傳統矽晶設備而製造；並針對醫療應用重新定義其用途，開發出可進行化學檢測的微流體通道網路。這一研發結果實現了一種完整的醫療檢驗機制，讓非專業人員也可用其執行即時檢驗，而且僅需約針孔般大小的血量，在不到一分鐘的時間內就能得出結果。
該晶片實驗室可執行與實際大型醫學實驗室相同的檢測，但卻是採用拋棄式器具完成的。目前，醫院檢測必須以針管從人體中抽取約10毫升的血液，但採用IBM的晶片只需要針孔大小、約5微升的血液，且檢驗的速度也快很多。
該原型晶片約1×5cm大小，所採用的晶片上微流體通道大小約深180微米、寬30～100微米。把抽取到的血液滴到晶片上，經過毛細管作用使血液流過這些微流體通道。約經15秒之後，就可將晶片插入螢光分析儀(現已成為醫療機構的標準設備)進行結果檢定。
該晶片的第一階段包含一塊載入墊片，該墊片具有一個可‘捕捉’血液細胞和任何其他微粒的矽晶孔柱區，因此只有液態血清能到達晶片各處。在第二階段，採用一個流量阻力器測量液態血清樣本流經整個晶片的速度，以配合特定測試的需求。接下來，樣本流經一個含有試劑的區域，該試劑已預先以噴墨印表機沈積在晶片上。該試劑能與搭配被待測物的樣本分子進行結合。
由於該試劑附著著特定的螢光標記，所以能夠在下一個區域(反應室)對其進行檢測。在反應室中採用光照射樣本，任何被試劑所附著的分子將發出特定波長的螢光，測量螢光就可檢測出被測物質的濃度。
由於非專業的人員也能執行這些檢測，因此未來它可能更方便地應用於戰場、邊遠地區或路途中實施檢測，而且與在醫院進行一樣容易。IBM的願景是：有一天，該晶片實驗將與滅火器一樣成為公共急救設備之一。但目前仍有一項侷限是，該晶片只能測試人體內是否存在某種物質；也就是說，它不能用於空氣或水的檢測。
“對於病人篩檢來說，該技術十分靈活。”共同參與該晶片研發的IBM Research電子工程師Luc Gervais表示，“當病人被細菌或豬、禽流感等病毒感染，甚至得了像乳癌或前列腺癌等某種癌症或甚至中毒時，我們都能檢測出血液中的蛋白質含量。”
IBM的晶片原型檢測血液中的蛋白質含量的作法，證實了這樣一個觀念：當心臟病發作後，病人血蛋白的濃度會上升。這種功能可讓醫務人員不必再花時間等待醫院檢驗室的檢查結果，即可提前採取適當的治療措施。
這款設備最終可能採用塑膠射出成型的方式進行生產，以實現拋棄式器具的合理價格點。IBM公司正與醫療設備供應商合作以進行該晶片實驗室的商品化，並預計大約將在兩年內推出這款產品。IBM的第一家合作夥伴是比利時的Coris BioConcept公司。
該領域的下一階段研發目標在於推出可同時進行多種分析的版本，例如，在飛機降落前對乘客進行各種不同流感病毒的檢測。據透露，一次能夠檢測六種物質的原型產品現正研發中。

                               
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圖說：該晶片實驗室利用毛細管作用使血液樣本從A流到B，為抽取到的血液進行檢驗，數秒內就可得出結果。
作者：羅克鈴

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