快速诊断生物医学传感器及其检测微系统研究

来源 :中国科学院电子学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jtfcyy
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随着医学技术的不断发展,人们生活水平的不断提高,对疾病前兆的的早期发现和预防成为人类健康事业的重要发展方向。利用生物技术、电子技术相结合,开发新的生物医学传感器,进行人体生化指标的快速诊断技术研究,这无论在医院、个人还是其它相关部门都具有很大的应用前景和推广价值。 本论文结合新材料技术、微机械加工等技术,进行了单参数生物传感器电极和两参数生物传感器电极的制备工艺的探索与研究。在此基础上,利用生物酶与相应底物的特异性反应原理,结合纳米技术和电化学电流检测方法,开展了对葡萄糖、乳酸等生化参数的快速检测及其集成化技术研究。 成功地开发出单参数葡萄糖、乳酸生物传感器。结合传感器的应用,研制出手持式多通道生化快速检测仪,对葡萄糖溶液,其测量范围为1~25mM;测试时间为15秒;对乳酸溶液,其测量范围为1~16mM,测试时间仅需25秒。测试精度为±0.1mM。检测仪为手持式多通道设计,成本低,功能强,根据传感器种类不同,可以进行不同参数的测量。整机功耗为36mW,可以不间断进行200次以上的测试。 成功的开发出用于双参数集成传感器研究的两通道检测系统,该系统对传感器电流信号的检测其精度为12.2nA,其检测范围可根据需要进行选择。系统有自动触发,数据记录,数据分析等功能,可以很方便的用于集成传感器的研究。 在单参数传感器研究的基础上,利用自行研制的两通道检测系统,实现了对葡萄糖、乳酸集成生物传感器的检测和分析。结合手持式葡萄糖、乳酸快速检测仪进行检测,在8秒时得出葡萄糖得检测结果,在12秒时得出乳酸的检测结果。和单参数传感器相比,其检测效率更高、成本更低。另外,研制出丙氨酸氨基转移酶(AlanineAminotransferase,简称ALT),天门冬氨酸氨基移换酶(AspartateAminotransferase,简称AST),血红蛋白(Hemoglobin,简称HB)和肌酸激酶(Creatinekinase,简称CK)四个参数检测仪表,并将之用于传感器研究,该系统对电流的检测精度为0.2nA,范围有0.1nA~999.9nA,0.1nA~3017nA和0.1μA~25.5μA三个量程可供选择。检测仪表采用手持式低功耗设计,性能稳定可靠。目前该检测仪结合HB传感器已用于临床测试。获得了较好的检测效果。
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