基于微流控芯片的凝血时间检测技术研究

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凝血时间检测在临床检测中具有重大意义,随着医学科技手段的发展和微流控技术的逐步成熟,医学界对血液凝固时间的检测日益向着仪器小型化、试剂微量化趋势发展。目前凝血时间检测仪器普遍存在试剂用量大、检测时受试管和样品本身影响较大等问题。因此,利用微流控芯片作为检测容器对凝血时间进行检测具有重要的理论价值和实际应用意义。
  本文在研究和分析了传统的凝血时间检测方法与原理的基础上,提出了利用微流控技术对凝血时间进行检测的方法。首先分析了血液凝固过程的三个阶段,即凝血酶原激活物形成阶段、凝血酶形成阶段、纤维蛋白形成阶段。从理论上分析了生物阻抗技术原理和人体血液阻抗测量原理,根据血液三元件模型和纤维蛋白原不导电而纤维蛋白导电的原理,提出了基于微流控的电阻抗检测系统总体方案。其次,设计微流控电阻抗检测芯片的微通道结构和电极结构,确定了电极的有关参数。然后利用COMSOLMultiphysics软件对电极电势分布情况进行仿真。同时,搭建微混合系统和微流控电阻抗检测系统实验平台,利用LabVIEW软件进行上位机系统的编程,实现了数据图形的显示、凝血时间的计算、检验报告保存、数据记录等功能。为了对整体方案进行验证,分别制作微流控电阻抗检测芯片的微通道PDMS基板和电极玻璃基板,通过等离子键合保证微流控芯片强度。对实验平台进行调试,保证检测系统的稳定性。利用人体血液进行实验,实验中采取了交流电渗原理对血浆和试剂进行混合。通过数据处理,分别得出活化部分凝血活酶时间27.4秒、凝血酶原时间14.6秒和凝血酶时间15.7秒。
  本文在微流控芯片的基础上,根据人体血液阻抗测量原理,应用微流控电阻抗检测技术,实验过程中检测试剂用量为传统方法的五十分之一,避免了光学比浊法中试管柱面效应的影响。实现了血液凝固时间试剂用量少、无标记的检测,为后续血液检测系统的微型化和便携化提供了新思路。
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