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Bioengineering

Eine schnelle und Chemiefreie Hämoglobin-Assay mit Photothermische Winkellichtstreuung

Published: December 7, 2016 doi: 10.3791/55006

Abstract

Photothermischen Winkellichtstreuung (PT-AS) ist ein neues optisches Verfahren zur Messung der Hämoglobinkonzentration ([Hb]) von Blutproben. Auf der Basis der intrinsischen Lichtwärmeumsetzmaterial Reaktion von Hämoglobin-Molekülen ermöglicht der Sensor mit hoher Empfindlichkeit, chemikalienfreie Messung von [Hb]. [Hb] Erfassungsfähigkeit mit einem Grenzwert von 0,12 g / dl über den Bereich von 0,35 bis 17,9 g / dl zuvor nachgewiesen wurde. Das Verfahren kann leicht unter Verwendung von preiswerten elektronischen Geräten wie beispielsweise ein Laser-Pointer und eine Webcam implementiert werden. Die Verwendung einer Mikro Kapillarrohr als Blutbehälter ermöglicht auch die Hämoglobin-Assay mit einem Nanoliter-Maßstab Blutvolumen und niedrigen Betriebskosten. Hier detaillierte Anweisungen für den PT-AS optischen Aufbau und Signalverarbeitungsverfahren werden vorgestellt. Experimentelle Protokolle und repräsentative Ergebnisse für Blutproben in anämischen Zuständen ([Hb] = 5,3, 7,5 und 9,9 g / dl) sind ebenfalls vorgesehen, und die Messungen werden mit denen verglichen froma Hämatologieanalysator. Seine Einfachheit in der Implementierung und Betrieb sollte ihre breite Akzeptanz in der klinischen Laboratorien und mit beschränkten Ressourcen ermöglichen.

Introduction

Ein Bluttest wird häufig durchgeführt, insgesamt die menschliche Gesundheit zu bewerten und Biomarkern zur Erkennung bestimmter Krankheiten im Zusammenhang. Zum Beispiel dient die Cholesterinkonzentration im Blut als Kriterium für Hyperlipidämie, die in engem Zusammenhang mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Pankreatitis zusammenhängt. Die Blutzucker Inhalte sollten häufig gemessen werden, da die Glucosespiegel mit Komplikationen wie diabetischer Ketoazidose und hyperglycemic hyperosmolar Syndrom assoziiert ist. Schwere Erkrankungen wie Malaria, Human Immunodeficiency Virus und Acquired Immune Deficiency Syndrome werden durch Blutuntersuchungen diagnostiziert, und die Quantifizierung von Blutkomponenten, einschließlich Erythrozyten, Thrombozyten und Leukozyten ermöglicht Screening von Bauchspeicheldrüsen- und Nierenerkrankungen.

Hämoglobin (Hb), eine kritische Komponente von Blut, macht etwa 96% der Erythrozyten auf, und transportiert Sauerstoff an menschlichen Organen. Wesentliche Veränderung seiner Massenkonzentration ([Hb]) kann mir zeigentabolic Veränderungen, Leber - Gallen - Erkrankungen und neurologischen, Herz - Kreislauf- und endokrinologischen Störungen 1. [Hb] wird deshalb routinemäßig bei Bluttests gemessen. Insbesondere anämischen Patienten, Dialysepatienten und schwangere Frauen sind stark zu überwachen [Hb] als eine wichtige Aufgabe 2 empfohlen.

Verschiedene [Hb] Nachweisverfahren so entwickelt worden. Das Hämoglobin Cyanid - Verfahren, eines der am häufigsten verwendeten Techniken für die [Hb] Quantifizierung verwendet Kaliumcyanid (KCN) 3 , um die Lipid - Doppelschicht von Erythrozyten zu zerstören. Das Cyanid Hämoglobin durch die chemische weist eine hohe Absorption im Bereich von 540 nm erzeugt; Somit [Hb] Messungen können über kolorimetrische Analyse durchgeführt werden. Dieses Verfahren wird weithin aufgrund seiner Einfachheit verwendet, aber die verwendeten Chemikalien (zB KCN und Dimethyllaurylamin oxide) sind toxisch für den Menschen und die Umwelt. Der Hämatokrit Regelung misst die Volumenverhältnis der roten Blutkörperchen im Vergleich zur Gesamtblut volume durch zentrifugale Trennung; jedoch erfordert sie einen relativ großen Blutvolumen (50-100 ul) 4. Spektrophotometrie Methoden Maßnahme [Hb] genau ohne Einsatz von Chemikalien, sondern Messungen bei mehreren Wellenlängen und einem großen Blutvolumen werden 5,6 erforderlich. In ähnlicher Weise mehrere optische Verfahren zur Messung von [Hb] wurden einschließlich der Nachweismethoden auf Basis von Lichtstreuung vorgeschlagen, aber ihre Messgenauigkeit hängt stark von der Genauigkeit der theoretischen Blutmodell.

Um diese Einschränkungen zu überwinden, [Hb] Nachweisverfahren basierend auf dem Lichtwärmeumsetzmaterial (PT) Wirkung von Hb wurden kürzlich 7 vorgeschlagen. Hb, die hauptsächlich aus Eisenoxiden besteht, absorbiert bei 532 nm Licht und wandelt die Lichtenergie in Wärme 8-10. Diese PT Temperaturerhöhung kann optisch erfasst werden, indem eine Änderung des Brechungsindex (RI) von Blutproben zu messen. Yim et al. Arbeitnehmer spektral-Domäne optische Kohärenz reflectometry den PT optischen Pfad-Längenänderung in einem Blut enthaltenden Kammer 11 zu messen. Obwohl das Verfahren chemikalienfreie und direkte [Hb] Messung ermöglicht, kann die Verwendung eines Spektrometers und eine interferometrische Anordnung ihrer Miniaturisierung behindert. Wir stellten kürzlich eine alternative [Hb] Erfassungsverfahren, bezeichnet als photothermische Winkellichtstreuung (PT-AS) Sensor, der für die Miniaturisierung und 12 besser geeignet ist. Der PT-AS-Sensor nutzt die hohe RI Empfindlichkeit des Rückstreu Interferometrie (BSI) PT Änderungen in der RI einer Blutprobe in ein Kapillarrohr zu messen. BSI wurden verwendet RI verschiedener Lösungen zu messen 13-15 und biochemische Wechselwirkungen in freier Lösung 16 zu überwachen. Der PT-AS Sensor verwendet ähnliche optische Anordnung, wie sie in BSI, sondern verbindet Setup Lichtwärmeumsetzmaterial Anregung PT Anstieg von RI in Blutproben zu messen. Arbeitsweise des BSI und der PT-AS-Sensoren werden an anderer Stelle ausführlich beschrieben

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Protocol

Experimente mit Blutproben wurden in Übereinstimmung mit den einschlägigen Gesetzen und Richtlinien des Instituts durchgeführt. Die Proben wurden die restlichen Blutproben, die in der Einrichtung in klinischen Tests erfasst und verarbeitet worden war.

1. PT-AS Optischer Aufbau

HINWEIS: Man kann eine leere Mikro Kapillare für einen anfänglichen PT-AS-Setup verwenden.

  1. Halterung einen leeren Mikro Kapillarrohr mit inneren und äußeren Durchmessern von 200 bis 330 & mgr; m sind, und eine Länge von mehr als ~ 5 cm auf einem Kapillarrohr fixture. Im Handel erhältliche Faser Vorrichtungen können als der Rohrbefestigung verwendet werden.
  2. Sichere Verankerung eines 650 - nm - Laserpointer, dh die Sonde Lichtquelle, die Kapillare zu beleuchten. Der Sondenstrahl sollte größer sein als das Kapillarrohr sein. Legen Sie einen Bildschirm (zB weißes Papier) hinter der Kapillare eine Winkel periodisches Muster zu beobachten.
  3. Für den Erfassungsteil, entfernen Sie alle Linsen in einer Webcam direkt auf die scatt zu erfassenEring Muster. Positionieren der Webcam hinter dem Kapillarröhrchen in einem Winkel von 25-35 ° gegenüber der Sondenstrahlrichtung. Stellen Sie sicher , dass die Winkel periodisches Muster durch das Kapillarrohr erzeugt wird, kann mit dem Detektor (Figur 1) gemessen werden. Beobachten der Winkel periodisches Muster in der Mitte des Bildsensors, wenn der Bildsensor richtig positioniert ist.
  4. Positionieren Sie einen 532-nm-PT Anregungslichtquelle das Kapillarrohr zu beleuchten. Positionieren der PT-Lichtquelle in einem beliebigen Winkel, solange die PT Anregungslicht überlappt Sondenstrahl auf der Kapillarröhre und erreicht nicht den Detektor direkt. PT Anregung von Blutproben mit hoher optischer Leistung verbessert typischerweise die PT-AS Empfindlichkeit, da sie auf eine größere Änderung in der RI führt.
    1. Verwenden Sie die höchste optische Leistung des PT Anregungslichtquelle verwendet wird. Darüber hinaus sicherstellen, dass die PT Anregungslicht die Sonde Licht auf die Kapillare überlappt. Verwenden Sie eine Strahlgröße des PT-Anregungslichtmindestens zweimal der des Sondenlichts das gesamte Probenvolumen zu erhitzen.
  5. Legen Sie ein Langpassfilter vor dem Detektor die 532-nm-Licht zu blockieren und nur die 650-nm-Sonde Licht messen.
  6. Installieren Sie einen optischen Chopper in dem Pfad des PT Anregungslicht vor der Kapillare zu beleuchten. Der optische Chopper verwendet, um die PT Anregungslichtintensität zu modulieren.

2. Blut Probenvorbereitung

  1. Zeichnen Sie 6 ml frisches Vollblut bei anämischen Zustand in Äthylendiamintetraessigsäure Blutprobenröhrchen, und die Proben gut mischen. Keine andere Verarbeitung erforderlich ist.
  2. Messen Sie die Blutproben mit dem PT-AS Sensor innerhalb von 24 Stunden der Extraktion Koagulation zu verhindern.

3. PT-AS Messprotokolle

  1. Laden einer Mikro Kapillarrohr mit einer Blutprobe zu messen. Füllen Sie das Kapillarrohr mit dem Blut durch Kapillarwirkung durch den Schlauch in das Blut s platzierenreichlich. Die minimale Probenmenge erforderlich für die Messung wird durch den Innendurchmesser des Kapillarrohrs und der Sondenstrahlgröße bestimmt.
    1. Verwenden ein Rohr mit einem Innendurchmesser von 200 um. Die Sondenstrahlgröße betrug 2 mm in den repräsentativen Ergebnissen, was darauf hindeutet, dass die Messung kann mit einem Probenvolumen von> 63 nl durchgeführt werden.
  2. Montieren Sie das Kapillarröhrchen an der vorgesehenen Position in der Halterung.
  3. Schalten Sie die 650 nm Sonde Laser die Blut geladen Mikro Kapillare zu beleuchten. Die Winkel periodische Muster sollte mit der Webcam beobachtet werden.
  4. Schalten Sie den 532-nm PT Anregungslaser das Rohr zu beleuchten.
  5. Führen des optischen Zerhackers die Intensität des PT Anregungslicht bei 2 Hz zu modulieren.
    HINWEIS: Die Gründe für die Auswahl dieser Betriebszustand ist in Diskussion und Kim et al. 12.
    1. Montieren Sie einen Chopperrads in der Motorkopfanordnung der optischen ChopperSystem.
    2. Schalten Sie die Chopper-Steuerung ein, und verwenden Sie den Drehknopf in der Konsole die Modulationsfrequenz einzustellen.
    3. Führen Sie den Chopper mit dem Regler.
  6. Notieren Sie sich die schwankende Streumuster über die Webcam für 5 Sekunden in MPEG-4 (mp4) Format.

4. Signalverarbeitung

HINWEIS: PT-AS Signalverarbeitung wurde unter Verwendung eines Labor-entwickelten MATLAB-Code ausgeführt.

  1. Laden Sie die Videodatei die Bilder zu extrahieren. Für jedes Bild [Figur 2 (a) für einen repräsentativen Bild sehen], erhalten , um den gemittelten Streumuster , das durch den Mittelwert der Pixelwerte entlang der vertikalen Richtung Berechnung [Figur 2 (b, c)].
  2. Auswerten der Fourier des gemittelten Streumuster transformieren, und berechnet die Phase bei der Spitzenortsfrequenz. Diese Vorgänge sind für alle Rahmen aller aufgenommenen Bilder.
  3. die Phasenwerte unter Verwendung von allen Bildern erhalten, zeichnen die zeitliche PhaseFluktuation [2 (d)]. Beachten Sie, dass die Phase an der PT Modulationsfrequenz schwankt. Nehmen der Fourier-Transformation der Phasenschwankung in der Zeitdomäne zu transformieren und zu erhalten, die Größe bei der Modulationsfrequenz. Dieses Signal wird als die PT-AS - Signal [Bild 2 (e)].
  4. Messung der [Hb] von einer Blutprobe durch die PT-AS Signals in das Umwandlungs entsprechenden [Hb], um die Kalibrierungskurve unter Verwendung von in Protokoll 5 erhalten wird.

5. PT-AS Kalibrierungs

  1. Bereiten Sie Blutproben, mit [Hb] Werte , die gleichmäßig in dem Erfassungsbereich des PT-AS Sensor verteilt sind (zB 0 - 18 g / dl).
  2. Vor der Kalibrierung quantifizieren die [Hb] -Werte der Proben eines Referenz Hämatologie-Analysators. Messen Sie die PT-AS Signale der Proben.
  3. Leiten Sie eine Eichkurve betreffend [Hb] zu dem PT-AS-Signal durch eine lineare Durchführen der kleinsten Quadrate, [Hb] = A [PT-AS Signal] + B, der experimental Ergebnisse. Für die Betriebsbedingungen in Tabelle 1 angegebenen, ist die Beziehung zwischen [Hb] und der PT-AS - Signal wurde zu sein [Hb] = 5,13 [PT-AS - Signal] gefunden - 0,09. Verwenden Sie MATLAB-Code die lineare Anpassung auszuführen.

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Representative Results

Ein Hämoglobin-Assay wurde unter Verwendung des PT-Sensors AS durchgeführt und seine Messungen wurden mit denen von einem Hämatologie-Analysator verglichen. Das Experiment wurde mit einer PT Anregungslichtintensität von 1,4 W / cm 2, PT Modulationsfrequenz von 2 Hz und Messzeit von 5 sec durchgeführt. Tabelle 1 faßt die experimentellen Bedingungen. Die Strahlgrößen der Sonde und PT Anregungslicht waren 5,5 und 2 mm. Die Webcam aufgezeichnet, die Bilder mit einer Bildrate von 30 fps. Für die Messung wurden anämisch Blutproben mit drei verschiedenen Hb-Konzentrationen eingesetzt. Vor den PT-AS-Messungen, die [Hb] Werte der Proben wurden zuerst gemessen als 5,3, 7,5 und 9,9 g / dl durch das Hämatologie-Analysator.

3 (a) zeigt repräsentative Zeitraffer-Phasenfluktuationen der Winkelstreuung Muster unter dem modulierten PT Lichtbeleuchtung. thInformationen wurde berechnet, indem die Fourier-Transformation des Winkelstreumuster verwandeln erhalten und die zeitliche Phasenfluktuationen an der Spitze Raumfrequenz zu messen. Beachten Sie, dass Blutproben mit einem höheren [Hb] weisen größere Phasenverschiebungen. Die entsprechenden PT-AS-Signale wurden ausgewertet und umgewandelt in [Hb] Werte. Elf Messungen wurden für jede Probe durchgeführt und der Mittelwert [Hb] Werte gefunden wurden 5,46, 7,23 und 9,85 g / dl bzw. zu sein. Die Ergebnisse stimmten gut mit denen der Hämatologie - Analysegerät erhalten mit [3 (b)]. Die [Hb] Messgenauigkeit des PT-AS-Sensor wurde auf <0,89 g / dl gefunden. Diese Schwankung kann teilweise sein, einen Anteil von durch die Anzahl Schwankung von Erythrozyten in dem Prüfvolumen und den Intensitätsschwankungen der Lichtquellen verwendet. Tabelle 2 zeigt einen detaillierten Vergleich der PT-AS Messungen gegen die aus dem Hämatologieanalysator.

> Abbildung 1
Abbildung 1: Schematische Darstellung des PT-AS - Sensor. 650-nm Sondenlicht von einem Laserzeiger auf eine Blutbelasteten Kapillarrohr geleitet. Das Licht wird dann durch das Blut enthaltende Rohr verstreut, ein periodisches Muster auf einer Webcam erzeugen. Bei Beleuchtung mit 532-nm-Licht, bei der Hb-Moleküle eine hohe Absorption aufweisen, absorbieren Hb-Moleküle die Lichtenergie auf und wandeln sie in Wärme um. Die sich ergebende Temperaturanstieg ändert den RI des Blutes. Weil die Winkel periodisches Muster mit der RI und der physikalischen Größe des Rohres variiert, [Hb] im Blut wird durch Messen dieses PT Verschiebung der Winkel periodisches Muster quantifiziert. Ein optischer Zerhacker verwendet wird, [Hb] Messung mit einem hohen Signal-Rausch-Verhältnis zu erreichen. Ein Low-Cost-Kunststoff-Langpassfilter befindet sich direkt vor der Webcam befindet sich nur die Sonde Licht zu detektieren.k "> Bitte hier klicken , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Figur 2
Abbildung 2: PT-AS Signalverarbeitungsverfahren. (A) Repräsentative Webcam - Bilder mit PT Anregungslicht ein und aus. Die Winkelstreumuster verschiebt sich aufgrund der PT Reaktion von Hb-Molekülen. (B) Jedes Bild wird entlang der vertikalen (y) Richtung gemittelt , um den gemittelten Muster zu erhalten. (C) Vertreter gemittelt periodische Muster mit PT Anregung auf und ab. (D) Das gemittelte periodisches Muster wird dann Fourier transformiert, und die Phase bei der Spitzenortsfrequenz als Funktion der Zeit untersucht. Unter der PT Lichtbeleuchtung moduliert wird, schwankt die Phase des periodischen Musters bei der Modulationsfrequenz. (E) Die gemessene Phase Grippectuation ist fouriertransformiert, und ihre Größe bei der Modulationsfrequenz ausgewertet, bezeichnet als das PT-AS-Signal umgewandelt wird in [Hb]. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Figur 3
Abbildung 3: PT-AS Messung von anämischen Blutproben. (A) Repräsentative Phasenschwankungen der Winkelstreuungsmuster gemessen für drei Blutproben in anämischen Zuständen ([Hb] = 5,3, 7,5 und 9,9 g / dl). Die Blutproben mit höheren [Hb] Werte erzeugen größere Phasenvariationen. (B) Vergleich von [Hb] Werte gemessen unter Verwendung des PT-Sensors AS mit den aus der Referenz Hämatologieanalysator. Elf PT-AS Messungen wurden für jede Probe durchgeführt. Die erroder Bar bezeichnet die Standardabweichung. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Experimentelle Bedingungen
PT Modulationsfrequenz 2 Hz
PT Lichtintensität 1,4 W / cm²
PT Strahlgröße 5 mm
Sondenstrahlgröße 2 mm
Messzeit 5 Sek
Rahmenerfassungsrate 30 fps

Tabelle 1: Experimental Bedingungen.

Hämatologie - Analysator (g / dl) PT-AS - Sensor
Mittelwert (g / dl) SD (g / dl)
5.3 5,46 0,72
7.5 7,23 0,89
9.9 9.85 0,84

Tabelle 2: Vergleich von [Hb] Messungen durch den PT-Sensor AS mit den vom Hämatologie - Analysator.

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Discussion

Der PT-Sensor AS stellt eine rein optische Methode, die für direktes [Hb] Messung von nicht verarbeiteten Blutproben. Das Verfahren quantifiziert [Hb] im Blut die intrinsische PT Reaktion von Hämoglobin-Moleküle in den Erythrozyten verwendet wird. Unter Beleuchtung mit 532-nm-Licht absorbieren Hb-Moleküle die Lichtenergie und Wärme erzeugen. Die sich ergebende Temperaturanstieg ändert den RI der Blutprobe. Die hohe Empfindlichkeit von RI BSI wurde nutzten diese RI Veränderung im Blut zu messen. Zuvor haben wir gezeigt, dass die PT-AS Sensor ermöglicht [Hb] Messung mit einer Nachweisgrenze von 0,12 g / dl über den Bereich von 0,35 bis 17,9 g / dl, die derjenigen des kommerziellen vergleichbar ist [Hb]-Sensoren auf dem Markt.

Ein bemerkenswertes Merkmal des PT-AS-Sensor ist, dass es keine Vorbehandlung von Blutproben oder Chemikalien erforderlich ist. Somit ermöglicht der Sensor direkte, schnelle (<5 s) und umweltfreundliche Messung. Die Verwendung von Glas-basierten Mikro Kapillarröhrchen als Probe container aktiviert [Hb] Assay bei niedrigen Betriebskosten. Die minimale Probenmenge in der PT-AS Sensor wird durch den Innendurchmesser des Kapillarrohrs und der Messstrahlgröße auf dem Kapillarröhrchen bestimmt. Es wird geschätzt, ~ 63 nl in den repräsentativen Ergebnissen. Im Vergleich zu den Probenvolumina in den kommerziellen Instrumenten erforderlich (beispielsweise 50-200 ul für den Referenz Hämatologieanalysator) ermöglicht der PT-Sensor AS [Hb] Messung mit einem deutlich reduzierten Probenvolumen. Mehrere schnelle und kostengünstige [Hb] Nachweistechniken wurden 11,17,18 berichtet, erfordern aber immer noch die Probenvolumina von 2-10 & mgr; l für den Betrieb.

Mehrere Merkmale des PT-Sensors AS Umsetzung festgestellt werden sollte. Man sollte dafür sorgen, dass die Größe des PT Anregungslichtstrahl mindestens zweimal der des Sondenlichtstrahls auf dem Kapillarrohr. Die beiden Lichtstrahlen sollten auf das Kapillarrohr überlappen, wie keine oder eine teilweise Überlappung der beiden Lichtstrahlen auf the Rohr in entweder kein oder ein kleiner PT-AS Reaktion zur Folge haben wird. Man sollte auch darauf achten, dass die Winkelstreuung Muster nicht auf dem Detektor gesättigt ist. Einstellung der Streumuster Orientierung entlang der horizontalen oder vertikalen Richtung kann notwendig sein; Andernfalls sollte das erfasste Bild in der Signalverarbeitungsstufe gedreht werden. dass die Streuung von 532 nm-Anregungslicht PT Hinweis durch das Rohr erzeugt auch eine Winkelstreuungsmuster auf dem Detektor. Somit kann ein Langpassfilter benötigt, um die 532-nm-Licht zu blockieren. Größere Bildsensor erfasst mehr Winkel periodischen Mustern. Fourier-Transformation des Winkelmuster somit höhere Signal an der entsprechenden Raumfrequenz erzeugen würde, die mit einer höheren Genauigkeit Phasenmessung ermöglicht. Darüber hinaus würde eine höhere Bildrate führen typischerweise in einem PT-AS-Messung mit einem verbesserten SNR, da es mehr Abtastung der zeitlichen Phasenschwankung ermöglicht. Daher ist die Verwendung eines großen Hochgeschwindigkeits-Bildsensor mit einer hohen Pixel dichte vorteilhaft.

Einige Bemerkungen sollten auch auf die Messzeit und PT Modulationsfrequenz gemacht werden. Wie in Kim et al. 12 bezieht sich der PT-AS - Signal auf der Größe der Fourier - Transformation der Phasenschwankungen des Winkelstreuungsmuster an der PT Modulationsfrequenz gemessen transformieren. Das Rauschen wird definiert als die Spitzenamplitude des Fourier der Phasenmessung vor PT Anregungs 12 transformieren. Der SNR des PT-AS-Signal wird durch Dividieren der Größe des PT-AS-Signal durch das Rauschen beurteilt. Eine längere Messzeit ergibt typischerweise Messungen mit einem höheren SNR, sondern erhöht die Gesamt [Hb] Testzeit. Die Messzeit wurde eingestellt 5 sec zu sein, ein SNR von mehr als 3 auch für Blutproben von [Hb] <1 g / dl zu erreichen. Die optimale PT Modulationsfrequenz kann durch Untersuchen des SNR des PT-AS-Sensor als eine Funktion der Modulationsfrequenz PT gefunden werden. Die optimale Modulationsfrequenz für die repsentativen Ergebnisse wurde festgestellt, 2 Hz sein. Betrieb mit einer PT Modulationsfrequenz weniger als 2 Hz nicht produzieren ein hohes SNR aufgrund niederfrequente Rauschen wie übermäßige Bewegung des optischen Zerhacker und Vibration.

In dieser Demonstration wurde der PT-AS-Sensor in einer Benchtop-Konfiguration zeigte eine kommerzielle Laserpointer und Webcam. Der optische Aufbau ist einfach, und da keine Chemikalien beteiligt sind, sind die Messverfahren einfach. Auf der anderen Seite sollte betont werden, dass der Sensor möglicherweise in einem kompakten Handgerät verpackt werden kann. Die Lichtquellen für Sonde und PT Anregung kann durch Low-Cost-Laserdioden oder Leuchtdioden ersetzt werden. Ein miniaturisiertes komplementärer Metall-Oxid-Halbleiter-Bildsensor mit einem in die Rechenleistung kann auch als Detektor verwendet werden. eine neue tragbare, chemiefreie und kostengünstige Plattform für [Hb] Test würde diese Komponenten in einem kleinen Formfaktor Integration erzeugen. ichn Zusätzlich zu [Hb] Assay, das Detektionsprinzip des PT-AS Sensor kann auf die Erfassung verschiedener Biomarker und Chemikalien erweitert werden, die PT-Antworten zeigen. Beispielsweise PT - Assay von Organophosphaten und Pestiziden wurde auch 19 gezeigt wurde, und mit dem PT-AS Schema leicht realisiert werden kann.

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
650 nm laser pointer LASMAC LED-1 Probe light
Hollow round glass capillaries VitroCom CV2033 Blood sample container
Webcam Logitech C525 CMOS optical sensor
Optical chopper system Thorlabs MC2000-EC Optical chopper
Plastic long-pass filter Edmund Optics #43-942 To reject 532-nm PT excitation light
Fiber clamp Thorlabs SM1F1-250 Capillary tube fixture
EDTA coated blood sampling tube Greiner Bio-One VACUETTE 454217 Blood sampling & anticoagulating
Hematology analyzer Siemens AG ADVIA 2120i Reference hematology analyzer

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References

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Kim, U., Song, J., Ryu, S., Kim, S., Joo, C. A Rapid and Chemical-free Hemoglobin Assay with Photothermal Angular Light Scattering. J. Vis. Exp. (118), e55006, doi:10.3791/55006 (2016).

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