床邊檢驗(Point of care testing, POCT)又稱床旁檢測,是指在病人身邊或附近進行的測試。由于能顯著縮短樣品周轉時間,快速提供檢驗結果，POCT 已成為臨床檢驗的一個重要發展方向。

 微流控技術因其快速高效的分析、自動化的流體操控和易于微型化等突出特點,成為了當前推動POCT 儀器發展的主要技術。

微流控POCT 儀器可按照分析方法、檢測器類型以及應用體系等不同方法進行分類。由于實現上述綜合集成的關鍵之一在于貫穿整個分析過程的流體操縱和控制，因此,流體操控方法也成為制約當前微流控POCT 系統實用化的瓶頸之一。

 微流控分析中常用的高精度注射泵和聚二甲基硅氧烷(PDMS)氣動微閥微泵雖然具有精密的液體量取和復雜的流體操控能力,但其系統難以實現集成和微型化,因而在POCT 中的應用受到限制。目前,常見POCT 系統的驅動方式主要包括壓力驅動、離心力驅動、電濕潤驅動和毛細作用力驅動4 種。

壓力驅動在POCT 中的應用

在集成化微流控POCT 系統中,通常使用的壓力驅動模塊有電解泵、壓縮氣體泵、化學分解泵和直接氣壓差驅動等。

其原理如圖1 所示,各分析試劑準確量取后儲存在儲液池中,每個儲液池通過微通道與后方的驅動泵相連,各驅動泵可分別控制,由此可實現分析中多溶液、多步驟的復雜操作。

Do 等以偶氮二異丁腈化學推進劑替代壓縮空氣為液體驅動源。,工作時,金屬加熱器加熱偶氮二異丁腈,使其受熱分解產生氮氣,氮氣推動樣品池內的血液通過電化學檢測器。通過控制加熱時間和加熱溫度(電流),能較好地控制流體的流動速度。

      壓力驅動優缺點分析：

壓力驅動POCT 系統流體驅動操作簡單可靠,容易實現自動化,系統集成度高。

不足之處在于試樣需要預封裝在芯片內,未能實現試樣的現場引入,這不利于POCT系統在現場的實際應用。

離心力驅動在POCT中的應用

離心力驅動的POTC系統方法的突出優點是只用一個電機即可實現多種流體的順序驅動,且芯片上沒有活動部件,可靠性較高,適合用于多步液體操作或并行分析的場合。

但由于芯片工作時處于高速旋轉狀態,通常只能使用光學檢測方法,難以進行電化學檢測,因此其應用范圍受到一定限制。

Lee 研究組通過在離心力驅動芯片上引入光控蠟閥的方法實現全血分析。其原理是在芯片通道固定鐵氧化物納米顆粒和石蠟混合物構成蠟閥。初始石蠟為固體,閥呈關閉狀態;需要開啟時,用激光照射石蠟,鐵氧化物納米顆粒吸收激光能量后升溫致石蠟融化,蠟閥開啟。蠟閥的使用避免了高離心轉速全血分離過程對其它流體操作的影響,顯著提高了離心芯片對流體操控的靈活性。

電濕潤在POCT 中的應用

 電濕潤原理：芯片為上下兩層結構,流體以液滴形式夾在兩層結構中間進行操控。上層芯片加工有一公共的電極,下層芯片表面加工多個獨立的電極,電極表面覆蓋絕緣層和疏水層。下層芯片各電極可單獨控制,電極通電時其表面張力減小,斷電時表面張力升高。在相鄰兩電極間通斷電,可使其表面的液滴由斷電電極向通電電極移動。通過在不同電極間交替通電,可驅動液滴沿著電極排布的路徑移動。

Sista 等基于電潤濕芯片的多功能分析平臺。如圖所示,分析前試樣與所需試劑被預先裝載在對應的芯片儲液池中,可用于12 個試樣的并行分析。

電潤濕優缺點分析：

優點：電濕潤驅動是微流控技術中最為靈活的液體操控方式之一,在POCT 應用中顯示出很大的發展潛力。       

缺點：芯片表面存在的非選擇性吸附會產生液滴間的交叉污染。

毛細作用力驅動在紙芯片POCT中的應用

Whiteside 研究組研制了一種采用電化學檢測的紙芯片,可以利用商品化的血糖計作為檢測器進行檢測。

芯片上加工有碳電極,電極間的檢測區預先固定了硫氰化鐵和葡萄糖氧化酶,試樣通過試紙下端吸入檢測區,試樣中葡萄糖與試劑發生氧化還原反應,利用血糖儀測定反應產生的電流可獲得試樣中葡萄糖的含量信息。通過在檢測區固定不同的酶催化劑,該系統最終成功實現血糖、乳酸、膽固醇和水溶液中酒精含量的快速分析。