《Biosensors》：Continuous Measurement of Spatially Resolved Red Blood Cell Aggregation Using Multiple Side-Branch Channels
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红细胞（RBC）聚集是一项重要的血液流变学性质，可影响血液黏度、微循环以及储存血液质量。传统测量通常需要进行反复的停流或流速调制，限制了连续监测，且难以提供空间异质性信息。本研究提出一种微流控平台，用于在连续血流过程中对RBC聚集进行时空绘图。多个高阻侧室连接
红细胞（RBC）聚集是一项重要的血液流变学性质，可影响血液黏度、微循环以及储存血液质量。传统测量通常需要进行反复的停流或流速调制，限制了连续监测，且难以提供空间异质性信息。本研究提出一种微流控平台，用于在连续血流过程中对RBC聚集进行时空绘图。多个高阻侧室连接主通道，在主通道维持高剪切以解聚RBC，在侧室形成低剪切区以促进聚集。研究人员采用流体回路模型、数值模拟与微型粒子图像测速（micro-PIV）评估流速与剪切率，并提出聚集指数（AI）图来量化侧室中的空间与时间变化。AI在0.5~1 mL/h流速下保持高水平且稳定。RBC聚集在葡聚糖浓度（Cdex）15 mg/mL及以上或更高浓度时显著增强。在1 mL/h与Cdex=40 mg/mL条件下，本方法AI的95%置信区间为0.477~0.600，而先前方法为0.364~0.460，本方法AI约高30%。AI在RBC储存4周期间逐步下降。这些结果表明该平台可实现RBC聚集的连续多点检测，并可用于评估血液流变学改变与储存诱导的RBC劣化。
研究背景方面，红细胞（Red blood cell，RBC）聚集是低剪切条件下血液黏度的主要决定因素，病理增强会提高微血管流阻并损害组织灌注。其受血浆大分子、细胞本身特性及细胞年龄共同调控，并在糖尿病、败血症、心血管疾病等中被报道异常。传统旋转式聚集仪多采用封闭腔体库埃特流（Couette flow），需要高剪切解聚后停流或减速再聚集，不能复现压力驱动、空间变化的微血管血流，也难以反映空间异质性。已有微流控研究虽可小样本、可控压力驱动流，但很多仍靠停流、变速来测量；研究人员此前提出的连续流单点侧支方法也只能单点测量。因此，需要在不中断血流前提下同时多点、时空分辨地监测RBC聚集。该论文发表在《Biosensors》。
关键方法上，研究人员构建单进单出微流控芯片，含主通道与三个带扩大侧室的侧支通道，用注射器泵恒流供样；以主通道高剪切解聚、侧支窄通道高阻产生低剪切侧室聚集。采用离散流体回路模型、全尺度计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）与micro-PIV三种方式估算流速和剪切率；以主通道完全解聚RBC图像强度作参考，定义时空聚集指数（AI），取沿流向最大值为代表值AIm；样本为血库浓缩RBC，用葡聚糖（dextran，分子量450–650 kDa）溶液重悬，血细胞比容（Hematocrit，Hct）调至50%，并做0、1、2、3、4周冷藏储存队列。
研究结果方面，3.1 主通道与侧室流速和剪切率估算中，研究人员通过流体回路模型、CFD与micro-PIV相互验证，发现主通道流速约为侧室27–31.5倍，侧室宽区剪切率可在Qsp<3–4 mL/h时低于100 s?1，主通道在1 mL/h时高于100 s?1，从而证明高阻侧支可产生低剪切聚集区而主通道保持解聚。3.2 供给流速对时空AI图的影响中，研究人员在Cdex=30 mg/mL、Qsp=0.5–5 mL/h下观察，AI在0.5–1 mL/h高且稳，沿流向渐增，超过1 mL/h后因剪切升高而明显下降，故选定1 mL/h作稳定测量条件。3.3 血液介质对时空AI图的贡献中，研究人员改变Cdex=5–40 mg/mL，发现5–10 mg/mL几乎无聚集，≥15 mg/mL显著上升；所提AIm比先前全室平均AIp约高30%，因AIm取最强聚集区而非整室平均。3.4 储存时长对时空AI图的影响中，研究人员用15–40 mg/mL dextran重悬0–4周储存RBC，发现AI随储存周数递减，2周后离心上清更红提示溶血与膜损伤，说明储存导致RBC聚集能力渐进丧失，高Cdex下变化更明显。
讨论部分总结，研究人员指出该方法无需停流或变速即可连续、多点、时空分辨量化RBC聚集，优于单点与传统块体测量；局限包括使用dextran悬液而非全血、仅一种几何、顶视成像为深度积分而非三维。未来需用全血、不同通道几何及共聚焦等深度分辨成像验证。
结论部分翻译如下：本研究提出一种在连续血流下对RBC聚集进行时空测量的微流控方法。多个高阻侧室产生低剪切条件以促进RBC聚集，而主通道维持足够高剪切以分散RBC。解析计算、数值模拟与micro-PIV测量确认了通道内流速与剪切率。时空AI图显示RBC聚会在Qsp=0.5~1 mL/h下保持高且稳定，在更高流速下明显下降。该方法用不同dextran浓度与RBC储存时长进一步验证：Cdex≥15 mg/mL时聚集显著增强，AIm比传统AIp高约30%；AIm在4周储存中逐步下降，表明储存依赖性RBC聚集能力丧失。这些发现证明所提方法可在不中断血流下灵敏可视化和量化RBC聚集的时空变化，可作为连续监测RBC聚集与储存相关血液质量变化的有用平台。
