微粒子顯像測速儀應用於血液微流場的量測

Abstract

由於近年來，微機電之製程方法大幅進步，藉由微機電技術來從事微流體方面的研究更是蓬勃發展，生醫微流體是其中熱門的研究領域，其研究結果包含各樣式的生醫晶片(Biochip)，但在生醫晶片中流場量測不易，難以推估內部的流場變化，因此本研究之最重要目的便是發展一可用於量測全域生醫微流場的量測系統；本系統的量測方法主要應用微粒子顯像測速儀(Micro Particle Image Velocimetry, Micro-PIV)，在一般流場中，Micro-PIV是將螢光微粒子放入微流場中，使用雷射照亮螢光微粒子，再用CCD擷取影像加以分析。本論文乃是運用此原理延伸至生醫微流體之中，發展出一套可以觀察血球流場的系統。因為在各種生醫微流體中，血液可以說是最重要的生醫微流體，所以本實驗就以血液為量測的生醫微流體，採用血球染色的技術，利用螢光染劑將紅血球標定上螢光，使得血球可視化進而代替傳統的螢光粒子，把染色後的血球置放回血漿中，成為可用Micro-PIV加以量測的血液，而其量測過程主要是經由雷射激發染色血球上的蛋白質，使蛋白質放射出螢光，再用電子耦合攝影機(charge couple device, CCD)擷取影像，接著使用軟體進行分析，將CCD所擷取到的影像進行分析，便可得到血液流場的分布情況。 本論文的第二部份，是進行不同條件下的血球流場量測，改變的參數為血容比以及流速，觀測血球流場隨此二參數的變化情形，並將量測到的結果與理論值進行比較並討論其差異。量測結果發現改變血容比時，流場發生了變化，而當流速發生改變的時候，血液的流場也發生變化，但血容比改變所造成的影響較流速來的大。