血浆纤维蛋白原微流控芯片检测技术研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wendychenwang
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纤维蛋白原(Fibrinogen,简称FIB)是血浆中分离出来的一种大分子的可溶性糖蛋白,为机体止血生理中重要的凝血因子,它与人体多种心血管疾病的发生有着密切的关系,是医学临床与生命科学研究的重要内容之一。但目前的检测手段,普遍存在着成本高、检测速度慢等一系列问题。因此,如何利用现代检测技术实现FIB浓度检测,具有重要的理论价值和实际意义。
  本文在研究和分析了微流控技术国内外发展现状和传统FIB检测方法与原理的基础上,提出了利用微流控技术对纤维蛋白原浓度进行检测。首先在理论上研究了吸光度检测机理,即吸光度变化量与待测液体浓度存在线性关系这一机理,并将应用光电检测技术实现的透射比浊法作为FIB检测方法。其次在对微流体流动特性的研究分析的基础上,利用COMSOLMultiphysics软件基于有限元法对微流控芯片结构进行仿真,根据仿真结果选取芯片结构的最佳参数,确定用于FIB检测的微流控芯片具体结构,即70°Y型两相通道夹角的进样区、宽度为300μm的内肋型微混合反应区和与光电探测器感应面一致的检测区。在完成了专用微流控芯片开发设计的基础上,搭建了FIB检测系统。
  系统由光源、光电转换电路、信号调理电路和软件四部分组成。通过研究血浆FIB对光的吸收特性,选取了最适于FIB检测的660nm发光二极管作为待测样本检测光源。为了避免环境光和杂散光对系统的干扰,开发完成了调制与解调电路,有效地克服了外部环境对系统的干扰。针对光电检测采集的信号存在较大噪声干扰的问题,开发了信号调理电路,通过滤波处理和信号放大处理实现了对干扰信号的抑制,进而提高FIB检测结果的精度。上位机采用LabVIEW平台开发了数据分析、处理、存储及实时显示的软件。通过检测不同浓度的标准血浆凝固过程中的吸光度变化量,得出浓度与吸光度变化量的对应关系,拟合出标定公式,其相关系数为97.71%。然后再检测未知浓度的血浆FIB,并根据此公式求取浓度。最后通过实验验证检测系统的性能,得出离散系数为2.07%,准确度为6.08%。
  本文将微流控技术引入到基于透射比浊法的血浆纤维蛋白浓度检测中,在一定程度上实现了仪器小型化和试剂微量化,具有不破坏纤维、精度高、试样少等优势。微流控芯片中嵌入被动式微混合结构,相对于需要外部场干扰的主动式混合结构芯片节约了成本、制备工艺简单。微流控芯片检测系统的设计,丰富了临床上对纤维蛋白原浓度的检测手段,为血凝检测实现微型化和便携化提供了更广阔的思路和发展方向。
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