這項(xiàng)發(fā)明近日于《自然-生物醫(yī)學(xué)工程》發(fā)表。大部分化驗(yàn)項(xiàng)目檢查的并不是全血，而是血漿或血清。血漿是指去掉血細(xì)胞的血液，而血清則是去掉纖維蛋白原的血漿。
這兩種成分無法直接從血液中分離，需要將血液離心獲得。對(duì)血清中抗原和抗體的檢查，是診斷乙肝、瘧疾、艾滋病等感染的關(guān)鍵步驟。
離心類似洗衣機(jī)的甩干功能，血液各成分比重不同，因而會(huì)被離心力分層，得到分離開的血漿或血清。傳統(tǒng)的離心機(jī)價(jià)格高昂，耗電，對(duì)位置和重量的平衡要求嚴(yán)格。核心部件轉(zhuǎn)子一旦損壞，機(jī)器就不能使用。根據(jù)轉(zhuǎn)速和做工的不同，價(jià)格從幾百到幾萬人民幣不等。
斯坦福的生物工程科學(xué)家 Manu Prakash 用價(jià)值 20 美分的紙盤、拉繩和手柄，制造出的簡易手動(dòng)離心機(jī) Paperfuge（紙 paper + 離心機(jī) centrifuge），不需要電力，也不需要昂貴的零件，只需要用手拉伸拉繩，就能以每分鐘數(shù)千的轉(zhuǎn)速將血清分離出來。
Paperfuge 由紙盤、拉繩和手柄組成。紙盤上裝有細(xì)小的試管，手柄拉動(dòng)拉繩纏繞再松開，重復(fù)收展即可高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速可達(dá)每分鐘 2 萬轉(zhuǎn)，與傳統(tǒng)離心機(jī)轉(zhuǎn)速相當(dāng)。
這項(xiàng)技術(shù)的靈感源于歷史悠久的 whirligig 游戲，也就是拉線飛輪。三年前，網(wǎng)友們還在利用這項(xiàng)技術(shù)，把雞蛋裝在絲襪里高速旋轉(zhuǎn)，制作黃金雞蛋。
這不是 Prakash 第一次用紙來做醫(yī)療設(shè)備。2012 年，他曾制作了名為 Foldscope 的顯微鏡——顧名思義，就是用紙打印并折出來、再加上其它部件，成本不超過 1 美元的顯微鏡，用來觀察致病微生物。在一次參觀中，他發(fā)現(xiàn)有一家醫(yī)院用壞掉的離心機(jī)來擋門，因而決定降低它的成本和維護(hù)費(fèi)用。
但這些嘗試的轉(zhuǎn)速和便攜性都不能達(dá)到 Prakash 的要求。他與研究團(tuán)隊(duì)曾試過溜溜球，但轉(zhuǎn)速較多也只能達(dá)到每分鐘 4000 轉(zhuǎn)。之后，博士后Saad Bhamla 想到了印度的童年玩具 whirligig。
設(shè)計(jì)非常簡單，Bhamla 一晚上就做出來一個(gè)原型，轉(zhuǎn)速輕松上萬。隨后研究團(tuán)隊(duì)研究了背后的理論模型：他們發(fā)現(xiàn)繩子扭轉(zhuǎn)到一定程度會(huì)變形，形成超螺旋，就像電話線那樣，這種超螺旋能儲(chǔ)存更多能量，讓轉(zhuǎn)速得以提升。
超螺旋（supercoli）儲(chǔ)存的能量讓紙盤轉(zhuǎn)速加快。來自 Prakash 等。
明確理論以后他們開始實(shí)踐，調(diào)整圓盤的大小與拉繩的長度，嘗試了輕木和亞克力，最后選擇了與 Foldscope 相同的材料：紙。紙面上覆有一層膜，起到防水與加固的作用。
Paperfuge 能在 1.5 分鐘內(nèi)從血液中分離出血漿，比傳統(tǒng)離心機(jī)快 25%. 它的缺陷也顯而易見：離心的血樣量太少，盡管已經(jīng)足夠做下一步的化驗(yàn)了，但想多做幾項(xiàng)檢查，就需要多次采血、多次離心。
它將用于提高落后地區(qū)的醫(yī)療狀況。那里離心機(jī)很少，電力匱乏，血液自然凝固析出血清，不得不經(jīng)過數(shù)小時(shí)的等待。
1、外接電源系統(tǒng)的電壓要匹配，并要求有良好的接地線。
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