居家检测为免疫疾病的早期筛查与长期监测提供了重要支持，显著提升了患者参与个性化健康管理的主动性。这一便捷的自检能力，主要得益于微流控技术的持续发展，尤其是微流控链式反应（Microfluidic Chain Reaction, MCR）在其中展现出的突出潜力。MCR平台通过内置的自调节流控机制，将复杂的分析过程简化为直观的“一步激活”操作。然而，当前多数MCR平台在实现独立、精准且多重的流体控制方面仍面临挑战——往往难以在不依赖外部仪器或复杂预处理的条件下完成上述功能，这在一定程度上限制了其广泛应用。

2025年12月31日，必威西汉姆联官网​必威西汉姆联官网刘笔锋课题组联合联合深圳市亚辉龙生物科技股份有限公司在《ACS Nano》期刊上在线发表题为”Self-Powered Gravity Domino Microfluidics for Rapid At-Home Immunoassays with Artificial Intelligence” 的研究文章。

该研究工作报道了一种自驱动的重力多米诺微流控系统（Self-powered Gravity Domino Microfluidics，SGDM）用于居家免疫检测。该系统通过单次翻转操作简化流体控制，同时利用负压调节实现精确的顺序试剂释放。其自调节微流控通道支持可调节的流动阻力控制，可进行时空可编程的试剂分配，提高系统通用性。

该系统的核心创新在于借鉴了多米诺骨牌的链式触发原理，设计了独特的负压调控微流控结构。芯片内部包含多个相互连通的试剂腔室，通过精密的气路控制系统实现自动化操作。当芯片从水平位置翻转到垂直位置时，重力驱动第一腔室液体流动，同时形成局部负压；当前一腔室完全排空后，气路阀门自动开启，解除下一腔室的负压锁定，从而实现试剂的有序、精准释放。

在技术性能方面，该系统展现出显著优势。针对自身免疫疾病检测，它能在45分钟内完成8种抗核抗体的联合检测，临床验证准确率达到99.61%，检测灵敏度达到ng/mL级别，与实验室标准方法高度一致。在过敏原检测方面，系统可在90分钟内完成12种常见过敏原的筛查，多中心临床验证显示总体准确率为98.99%。特别值得关注的是，该系统的操作极为简便，经无专业背景志愿者测试，不同操作者均能获得稳定可靠的结果，表现出良好的用户友好性。

为解决家庭检测中结果判读的主观性问题，研究团队还开发了基于深度学习的智能辅助系统。通过YOLOv10模型和手机应用程序，用户拍摄试纸条后即可获得自动、客观的数字化结果，判读准确率超过98%。该系统不仅实现了检测过程的简化，更确保了结果分析的标准化。

本研究提出的SGDM系统，通过重力驱动与负压链式控制的巧妙结合，实现了复杂免疫分析的家庭化、自动化。其在自身抗体与过敏原检测中表现出的高精度、易用性和鲁棒性，以及AI辅助判读的解决方案，标志着面向主动健康的智能居家诊断技术迈出了关键一步。未来，期待将这一平台拓展至更广泛的疾病标志物检测，并与数字健康系统深度融合，为构建普惠、精准的个性化健康管理新模式提供核心技术支撑。

必威西汉姆联官网刘笔锋教授和陈鹏副教授为共同通讯作者。必威西汉姆联官网博士生袁慧娟、万超和武汉儿童医院刘翔为共同第一作者。 本文得到国家重点研发计划及国家自然科学基金等基金资助。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c12741