【摘 要】
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随着人类对生命健康领域的重视,医疗检测逐渐从医院拓展到家庭环境。设备小型化、操作简便化、结果及时化的即时检测(point-of-care testing,POCT)设备由此孕育而生并获得了迅速发展。即时检测设备的操作简单、检测成本低,能够满足许多简单医疗环境下的检测需求。随着科学研究的不断深入,即时检测设备也从定性检测逐渐发展到定量检测。对检测设备的稳定性、灵敏度和检测限等性能指标提出了更高的要求
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随着人类对生命健康领域的重视,医疗检测逐渐从医院拓展到家庭环境。设备小型化、操作简便化、结果及时化的即时检测(point-of-care testing,POCT)设备由此孕育而生并获得了迅速发展。即时检测设备的操作简单、检测成本低,能够满足许多简单医疗环境下的检测需求。随着科学研究的不断深入,即时检测设备也从定性检测逐渐发展到定量检测。对检测设备的稳定性、灵敏度和检测限等性能指标提出了更高的要求。针对即时检测设备的新需求,本文开发了一套基于等离子体热传感原理的检测设备,用于免疫层析试纸条的定量检测。区别于传统免疫层析的比色检测方式,本文利用金纳米粒子的等离子体共振产生热量的原理(热量值与纳米粒子的含量有关),通过检测免疫层析试纸条所产生的热量,最终获得目标分析物的浓度。针对热传感信号的计算,本文对比了两种常见的算法。曲线下面积算法相比温度变化算法具有更高的重复性和稳定性,检测误差小,更适合本文所研究的热传感检测。为了获得更优的热传感条件,本文对影响检测的因素:检测时间和光源距离,进行了实验分析。结果表明金纳米粒子在2分钟左右能产生较高的热量,同时环境噪声对检测信号影响小。而产生的热量会随着光源距离的增加而减小,因此要尽可能缩短光源距离。本文基于嵌入式系统和微电子技术开发检测设备。设备尺寸仅为:133×108×73 mm3,是一个小型,便携的即时检测设备。即时检测设备由硬件和软件两部分组成。硬件系统主要包括中央控制模块、光源及传感模块和人机交互模块。软件部分主要功能有:目标分析物检测、检测结果查询、设备功能设置及维护等。在对设备的性能验证中,采用仅含金纳米粒子的试纸条和含有人绒毛膜促性腺激素(human chorionic gonadotropin,HCG)标志物的试纸条进行实验。实验结果表明辐射式检测具有更高的灵敏度,更低的检测限,但传导式检测的可重复性和稳定性更优,热传感相比于比色检测具有更低的检测限。总之,该即时检测设备具有较高的灵敏度(HCG检测限:2.8 mUI/mL),较宽的线性范围(35-700 mUI/mL),较高的稳定性(RSD=3.03%),较小的设备体积(约1 L)、较短的检测时间(2分钟)。结果表明该即时检测设备在实际应用中具有很大的潜力。
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