從一滴尿液開始，守護腎臟健康的關鍵突破

曾進忠、傅龍明

智慧微流體紙晶片的創新應用

在現代醫療領域中，慢性腎臟病（Chronic Kidney Disease, CKD）已成為不容忽視的全球公共健康議題。由於其早期症狀通常不明顯，常被病患所忽略，等到明顯不適出現時，腎功能往往已受損。隨著糖尿病、高血壓等慢性病的盛行，CKD的發生率逐年攀升，早期篩檢與監測腎臟健康成為預防惡化的關鍵策略。

在臨床實務中，尿液中白蛋白與肌酸酐的比值（Albumin-to-Creatinine Ratio, ACR）是用以評估腎臟健康的重要指標。正常情況下，ACR應小於30 mg/g，若超出此範圍，可能反映腎小球微血管壁已受損，預示腎功能異常的早期警訊。ACR不僅適用於糖尿病、高血壓患者的篩檢，也被廣泛用於CKD的長期追蹤，是公認且具臨床價值的生物標誌物。

然而，現行的ACR檢測大多仰賴專業人員操作與大型實驗室設備，對偏遠地區或資源不足的醫療機構而言，並不容易落實普及化。因此，本團隊研發一種智慧型「微流體紙晶片」檢測平台，結合簡便操作與即時判讀功能，試圖突破現有檢測的限制，實現更廣泛的應用與推廣。

智慧晶片的創新設計

本平台的核心是以微流體技術打造的紙基晶片，結構輕巧，具滑動式樣本導流設計，可將尿液樣本準確導入檢測區，降低外界環境干擾。搭配內建樹莓派（Raspberry Pi）電腦的小型手持式讀取裝置，使用者僅需滴入一滴尿液，三分鐘內即可完成檢測。晶片內部設置專一性反應試劑，與尿液中的白蛋白與肌酸酐分別產生特定顏色變化，再經由相機拍攝後進行色彩強度分析，即可得出ACR數值。

此外，晶片另設有色階比對條，即使無攝影裝置或數位讀值功能，使用者亦可透過肉眼進行初步結果判讀，設計兼顧專業與大眾使用需求，極具實用潛力。

臨床驗證結果令人鼓舞

為驗證本平台的實用性與準確度，我們收集國立成功大學醫院23位慢性腎病患者的尿液樣本，與實驗室傳統生化儀器進行平行測試。初步結果顯示，白蛋白測量結果與標準方法相關係數高達R² = 0.9933，肌酸酐測值亦達R² = 0.9980，顯示本晶片平台具備高度可信度與準確性。

儘管目前樣本數尚屬有限，但此結果證實此平台具臨床應用潛力，尤其適合需要快速篩檢、初步診斷或長期追蹤的情境使用。

從技術創新到臨床轉譯

本研究的價值不僅在於提出一項新型檢測裝置，更重要的是解決了現有ACR檢測在實務上的三大限制：儀器體積、檢測門檻與人力資源需求。此技術可望應用於偏鄉社區、行動醫療車、居家自我健康監測等場域，大幅拓展腎臟病篩檢的可及性。

此外，本晶片耗材成本低、試劑用量少、生產工藝簡便，具量產與商轉潛力。在醫材創新產業推動下，未來不排除導入更多生物標誌物檢測功能，如尿液CRP、KIM-1等，用以評估急性腎損傷或腎臟纖維化進程，打造一站式尿液檢測平台。

謙卑前行，持續優化

本技術目前仍處於初步驗證階段，未來仍需進一步擴大樣本數、進行多中心臨床驗證，並優化檢測穩定性與靈敏度。我們亦期待與醫院、產業與學術機構持續合作，推動臨床轉譯與產業鏈建構。

在醫療科技不斷演進的今日，我們希望透過這樣一項簡單卻有力的工具，將精準醫療的理念落實到日常生活中。願這張小小的紙晶片，成為守護腎臟健康的重要一環，也為全球腎病防治策略貢獻一份臺灣的智慧與創意。

參考文獻

1. Chin Chung Tseng, Chien Hsuan Ko, Song Yu Lu, Chia En Yang, Lung Ming Fu, Chi Yu Li. Rapid electrochemical-biosensor microchip platform for determination of microalbuminuria in CKD patients. Analytica Chimica Acta. 2021 February; 1146:70-76. doi: 0.1016/j.aca.2020.12.029.
2. Chin Chung Tseng, Chia Te Kung, Rong Fu Chen, Ming Hsien Tsai, How Ran Chao, Yao Nan Wang, Lung Ming Fu. Recent advances in microfluidic paper-based assay devices for diagnosis of human diseases using saliva, tears and sweat samples. Sensors and Actuators, B: Chemical. 2021 September; 342:130078. doi: 10.1016/j.snb.2021.130078
3. Szu Jui Chen, Chin Chung Tseng, Kuan Hsun Huang, Yu Chi Chang, Lung Ming Fu. Microfluidic Sliding Paper-Based Device for Point-of-Care Determination of Albumin-to-Creatine Ratio in Human Urine. Biosensors. 2022 July; 12(7):496. doi:  10.3390/bios12070496.
4. Szu Jui Chen, Song Yu Lu, Chin Chung Tseng, Kuan Hsun Huang, To Lin Chen, Lung Ming Fu. Rapid Microfluidic Immuno-Biosensor Detection System for the Point-of-Care Determination of High-Sensitivity Urinary C-Reactive Protein. Biosensors. 2024 June; 14(6):283. doi: 10.3390/bios14060283.

作者資訊