压电石英晶体凝血酶时间检测传感器的构建及初步研究.pdf
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1、2 5卷 3期 2 0 0 6年 6月 中国生物医学工程学报 C h i n e s e J o u r n a l o f B io m e d i c a l E n g i n e e r i n g Vo l . 2 5 J u n e No. 3 2 0 0 6 压电石英晶体凝血酶时间检测传感器的构建及初步研究 张 波 府伟灵 毛 琼国 , 陈 庆海 , 张 雪 汤万 里 , 俞 凡 4 ( 第三军医大学西南医院检验科, 重庆4 0 0 0 3 8 ) 2 ( 第三军医大学基础部, 重庆4 0 0 0 3 8 ) 3 ( 中国嘉陵集团生物工程办公室, 重庆 4 0 0 0 3 2 )
2、 4 ( 中国电子科技集团公司第 2 6 研究所, 重庆4 0 0 0 6 0 C o n s t r u c t i o n a n d P r e l i m i n a r y A p p l i c a t i o n o f P i e z o e l e c t r i c Q u a r t z C r y s t a l S e n s o r f o r D e t e c t i n g P l a s m a T h r o m b i n T i m e Z H A N G B o l F U W e i - L i n g i M A O Q io n g - G u
3、 o z C H E N Q i n g - H a i l Z H A N G X u e l T A N G W a n - 1 -1 3 Y U F a n 4 , ( D e p a r t m e n t of L a b o r a t o r y , S o u t h w e s t H o sp i t a l , T h ir d M il i t a r y M e d i c a l U n i v e r s it y , C h o n g q i n g 4 0 0 0 3 8 ) “ ( D e p a r t m e n t of P r e c l i n
4、ic a l M e d ic i n e , T h ir d M i l i t a r y M e d i c a l U n i v e rs i ty , C h o n g q i n g 4 0 0 0 3 8 ) 3 ( D e p a r t m e n t of B i oe n g i n e e r i n g , C h i n a D ia l i n g G r o u p , C h o n g q i n g 4 0 0 0 3 2 ) 4 ( T h e 2 6 t h R e s e a r c h I n s t i t u t e , C h i n
5、a E le c t r o n ic s T e c h n o l o g y G r o u p C o rp o r a t i o n , C h o n g q i n g 4 0 0 0 6 0 ) 摘要: 采用 A T 切向、 基频 1 0 M H z 的银膜石英晶体为压电元件, 建立一种检测血浆凝血酶时间( I T ) 的压电石英晶 体传感器。加人凝血酶启动凝血反应后, 晶体振荡频率呈阶梯状快速下降, 终点附近频率瞬时上升, 然后缓慢降低 达到平稳, 频率下降的起点为血浆凝集反应的起始点, 频率从快速上升变为下降的转折点为凝集反应终点, 两点之 间的时间差即为TT。该方法检测
6、重复性较好, 批内变异系数( C V ) 为2 . 2 6 %, 批间 C V为7 . 5 3 %, 临床检测结果与 S T A G O检测法的相关性好( 相关系数 y = 0 . 9 6 4 ) 。压电石英晶体传感器检测 TT, 凝集反应起点和终点判断方便、 可 靠, 检测成本低廉, 结果准确, 是一种敏感性高、 重复性好的 TT 检测新方法, 具有推广应用价值。 关键词: 压电; 石英晶体; 传感器; 凝血酶时间 K e y w o r d s 中图分类号 : p i e z o e l e c t r i c i t y ; q u a r t z c r y s t a l ; s e
7、 n s o r ; t h r o m b i n t i m e 8 3 1 8文献标识码D文章编号0 2 5 8 - 8 0 2 1 ( 2 0 0 6 ) 0 3 - 0 3 8 2 - 0 3 引言 血浆凝血酶时间( t h r o m b i n t i m e , T T ) 是指纤维蛋 白原在凝血酶作用下转变为纤维蛋白, 血浆凝固所 需的时间( I 。当血浆中抗凝物质增多时, TT 延长。 因此, 竹 是检测血浆循环抗凝物质较敏感的实验指 标, 常用于监测肝素治疗、 纤维蛋白原降解产物增多 及D I C 、 低纤维蛋白原血症 2 1 。目前, 检测TT 方法 的原理均以凝血反应
8、为基础, 通过血液凝集过程中 反应体系粘度、 光密度等的变化来判断血液凝集反 应的终点 。终点判断可通过自 动化仪器或肉眼观 察。肉眼观察, 秒表计时, 检测结果误差大, 重复性 较差; 自动化仪器特别是磁珠法检测结果准确、 重复 性好, 但仪器昂贵、 检测成本高, 目前尚无质量好、 自 动化程度高的国产化仪器, 故需寻找准确、 快速、 成 本低廉的新方法。 压电石英晶体传感器是一种新型传感检测技 术, 石英晶体振荡频率对晶体表面质量负载( 质量效 应) 和反应体系物理性状如密度、 粘度、 电导率等( 非 质量效应) 的改变高度敏感, 具有亚n g 级的质量检 测能力 。本实验把压电石英传感器
9、的质量效应和 非质量效应有机结合, 建立一种检测 TT 的新方法, 获得了满意的结果。 1. 1 材料与方法 仪器与器材 收稿日 期: 2 0 0 4 - 0 1 - 0 9 , 修回日 期: 2 0 0 6 - 0 3 - 1 3 0 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 2 0 4 0 5 0 1 6 ) ; 国家“ 8 6 3 “ 计划( 2 0 0 2 A A R Z 2 0 2 3 ) , 国家科技部九五科学仪器攻关项目( 9 6 - A 2 3 - 0 4 - 0 4 ) . ,通讯作者。E 一 二 1 : z b c q y a h o o . c o m. c n 3 期张波
10、等: 压电石英晶体凝血酶时间检测传感器的构建及初步研究 石英晶体采用 A T 切向, 基频 1 0 M H z , 晶体直径 8 . 5 m m , 银膜电极直径 4 . O m m , ( 成都仁和电子有限 公司产品) 。石英晶体振荡频率检测仪有保湿、 恒 温、 抗气流冲击装置( 我室与中国电子科技集团公司 第2 6 研究所共同研制) 。自 行设计的( P E S A 2 . 0 分 析软件 具有频率、 时间、 频率变化趋势图等采集分 析功能。S T A G O全自动凝血分析仪( 法国S T A G O公 司) o TT 检测试剂为凝血酶混合物干粉 ( 法国 S T A G O公司) 。 1
11、 . 2 实验方法 1 . 2 . 1 TT 的检测方法 传感器检测池按前文报道方法进行s 。凝血酶 混合物干粉使用前按说明书配制成混合溶液, 置 3 7 检测室内预温。取4 0 川待测血浆标本加人石 英晶体检测池, 加人等体积预温双蒸水, 混匀后平衡 2 m i n 一 3 m i n , 检测振荡频率至稳定后, 加人预温的凝 血酶溶液6 0 川, 迅速混匀, 继续检测频率9 0 S 。计算 机自动记录频率及其对应时间。 1 . 2 . 2 石英晶体检测池的重复使用 使用过的石英晶体检测池去掉血凝块, 用双蒸 水冲洗 3次 一 5 次, 无水乙醇浸泡 3 0 m i n , 氮气吹干 后用于
12、下一次检测。 1 . 3 统计学分析 采用 S P S S 统计分析软件进行线性回归分析。 2 结果 2 . 1 血浆凝集过程中石英晶体振荡频率的变化 趋势 加人凝血酶溶液启动凝血反应, 晶体振荡频率 瞬时上冲, 随反应体系密度和粘度的迅速增大呈阶 梯状快速下降, 在血浆凝集反应终点附近, 出现频率 的快速上升又快速下降的特征性变化, 然后逐渐下 降直至稳定, 如图1 所示。 2 . 2 T T检测方法的建立 加人凝血酶溶液启动反应, 晶体振荡频率快速 上升, 上升起点即为凝血反应的起点( T , ) ; 随血浆凝 集反应的不断进行, 晶体振荡频率快速下降, 在凝集 反应终点附近, 晶体频率出
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