เครื่องหมุนมืออ่านกรุ๊ปเลือดและค่าฮีมาโตคริตได้อย่างไร

* รูปภาพใช้เพื่อประกอบเนื้อหาเท่านั้น อาจไม่ใช่ภาพเหตุการณ์จริงหรือภาพจริงจากเรื่องในบทความ

เลือดเพียงหยดเล็ก ๆ บนชิปใสอาจบอกข้อมูลได้มากกว่าสีที่เห็น นักวิจัยกำลังทดลองอุปกรณ์ที่หมุนด้วยมือ เพื่ออ่านกรุ๊ปเลือดและประเมินสัดส่วนเม็ดเลือดแดงโดยไม่ต่อไฟฟ้า ภาพนี้ฟังดูเหมือนเครื่องตรวจสำเร็จรูป แต่สิ่งที่ตีพิมพ์ยังเป็นต้นแบบในห้องทดลอง

การตรวจเลือดมาตรฐานใช้เครื่องวิเคราะห์และขั้นตอนที่ออกแบบให้ผลเชื่อถือได้ แต่เครื่องมือเหล่านี้อาจพกไปได้ยากในพื้นที่ห่างไกลหรือจุดเกิดเหตุ นักวิจัยจึงลองย่อกระบวนการบางส่วนลงบนชิปจิ๋ว ให้แรงหมุนพาตัวอย่างผ่านช่องทดสอบ แทนการใช้มอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องตั้งโต๊ะ กรุ๊ปเลือดกับฮีมาโตคริตตอบคนละคำถาม การวัดทั้งคู่ในชิ้นเดียวจึงต้องแยกสัญญาณจากปฏิกิริยาเม็ดเลือดออกจากการอ่านสัดส่วนเซลล์ให้ได้

แกนของอุปกรณ์คือชิปไมโครฟลูอิดิกที่จับคู่กับเครื่องหมุนมือ ใช้เลือดรวมเพียง 3 ไมโครลิตรและไม่ต้องใช้ไฟฟ้า ช่องทดสอบมีสารสำหรับกรุ๊ป A, B และ Rh เมื่อเม็ดเลือดแดงจับกลุ่มกันจะถูกดักไว้ที่ร่องแคบ ส่วนเซลล์ที่ไม่จับกลุ่มไหลผ่าน แถบเซลล์ที่เกิดขึ้นจึงช่วยอ่านกรุ๊ปเลือด และความยาวของแถบใช้ประเมินฮีมาโตคริตได้

ฮีมาโตคริตคือสัดส่วนของเลือดที่เป็นเม็ดเลือดแดง ชิปจึงไม่ได้ดูเพียงว่ามีแถบสีแดงหรือไม่ แต่ใช้ความยาวของแนวเม็ดเลือดแดงที่สะสมเป็นสัญญาณวัดค่า เมื่อสัดส่วนเซลล์เปลี่ยน ความยาวของแนวที่อ่านบนสเกลก็เปลี่ยนตาม นักวิจัยออกแบบความโค้งและความลึกของช่องเพื่อให้ตัวอย่างไหลและผสมกับสารทดสอบได้สม่ำเสมอ

ร่องที่ปลายช่องมีความกว้างประมาณ 7.5 ไมโครเมตร เล็กกว่าเส้นผมมนุษย์มาก เม็ดเลือดแดงที่จับกลุ่มจะผ่านร่องนี้ไม่ได้ จึงค้างเป็นแถบ ขณะที่เซลล์เดี่ยวผ่านต่อไปได้ หลักการนี้แปลงปฏิกิริยาการจับกลุ่มให้กลายเป็นสัญญาณที่มองเห็นและวัดความยาวได้ โดยไม่ต้องใช้ชุดเลนส์หรือหน้าจอซับซ้อน

แรงหมุนจากมือทำให้เลือดเคลื่อนผ่านช่องเล็ก ๆ ในชิป งานรายงานความเร็วหมุนราว 3,000 รอบต่อนาที และใช้ตัวอย่างทั้งหมดประมาณ 3 ไมโครลิตร หรือราวหนึ่งในพันของช้อนชา การทดสอบใช้เวลาประมาณหนึ่งนาที จึงลดทั้งปริมาณตัวอย่างและการพึ่งพาแหล่งจ่ายไฟ แต่ยังต้องมีชิปที่เตรียมช่องและสารทดสอบไว้ถูกต้อง

ในงานที่ตีพิมพ์ในวารสาร Biosensors and Bioelectronics ทีมวิจัยทดสอบกับตัวอย่างทางคลินิก 21 ตัวอย่าง แล้วเปรียบเทียบค่าฮีมาโตคริตกับเครื่องวิเคราะห์อัตโนมัติ ผลที่รายงานมีค่าเฉลี่ยความคลาดเคลื่อน 0.126 เปอร์เซ็นต์ และช่วงความสอดคล้อง 95 เปอร์เซ็นต์ตั้งแต่ -0.63 ถึง 0.88 เปอร์เซ็นต์ ตัวเลขนี้อธิบายผลของชุดตัวอย่างที่ทดสอบ ไม่ใช่การรับรองว่าอุปกรณ์ใช้ได้เหมือนกันกับทุกสถานการณ์

สำหรับช่วงฮีมาโตคริต 10–60 เปอร์เซ็นต์ ความยาวแถบสัมพันธ์กับค่าที่วัดได้ในแนวเส้นตรง โดยงานรายงานค่าสหสัมพันธ์กำลังสอง R² เท่ากับ 0.99 นี่เป็นหลักฐานว่าแนวแถบมีศักยภาพใช้เป็นสเกลวัดในชุดทดลอง แต่ตัวเลขดังกล่าวไม่ใช่คะแนนความแม่นยำสำหรับการวินิจฉัยทุกโรค และไม่ได้ตอบคำถามแทนผลตรวจทั้งหมดที่โรงพยาบาลต้องใช้

จุดแข็งของต้นแบบอยู่ที่การรวมการตรวจสองอย่างไว้ในชิ้นส่วนเล็ก ๆ และทำงานได้โดยไม่ใช้ไฟฟ้า จึงเป็นแนวคิดที่อาจมีประโยชน์เมื่อต้องคัดข้อมูลเบื้องต้นในพื้นที่ที่เครื่องมือพร้อมไม่ครบ อย่างไรก็ตาม การทดลองกับ 21 ตัวอย่างยังมีขนาดจำกัด ยังต้องประเมินกับผู้ใช้ สภาพแวดล้อม และตัวอย่างที่หลากหลายกว่าเดิมก่อนจะสรุปว่าเหมาะกับการใช้งานจริง

สิ่งสำคัญคือเครื่องต้นแบบนี้ไม่ได้กลายเป็นเครื่องมือทางคลินิกทั่วไปเพียงเพราะให้ผลเร็วหนึ่งนาที การระบุกรุ๊ปเลือดและการวัดฮีมาโตคริตเป็นข้อมูลคนละชนิดกับการวินิจฉัยโรคหรือการยืนยันความเข้ากันได้ของเลือดสำหรับการรักษา ผลจากอุปกรณ์ทดลองจึงไม่ควรใช้แทนการตรวจที่บุคลากรทางการแพทย์กำหนด

หลักการของชิปสรุปได้จากสองร่องรอย: เม็ดเลือดแดงที่จับกลุ่มบอกกรุ๊ปเลือด ส่วนความยาวของแถบช่วยประมาณสัดส่วนเม็ดเลือดแดงในตัวอย่าง การหมุนด้วยมือทำให้แนวคิดตรวจเลือดขนาดเล็กเป็นไปได้โดยไม่ต้องพึ่งไฟ แต่ขั้นต่อไปคือพิสูจน์ความสม่ำเสมอและความปลอดภัยในงานทดลองที่ใหญ่ขึ้น