Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

Fototermal Eğik ışık saçılımı ile hızlı ve Kimyasal içermeyen Hemoglobin Deneyi

doi: 10.3791/55006 Published: December 7, 2016

Abstract

Foto-termal açısal ışık saçılması (PT-AS) kan örnekleri hemoglobin konsantrasyonu ([Hb]) ölçmek için yeni bir optik bir yöntemdir. Hemoglobin moleküllerin içsel fototermal yanıtı temelinde, sensör yüksek hassasiyetli, [Hb] kimyasal içermeyen ölçüm sağlar. [Hb] 0.35 aralığında 0.12 gr / dl sınır ile algılama yeteneği - 17.9 g / dl, daha önce ortaya konmuştur. yöntem kolayca böyle bir lazer pointer ve bir web kamerası olarak ucuz tüketici elektronik cihazları kullanılarak uygulanabilir. Kan kap gibi bir mikro-kapiller tüpün kullanılması da nanolitre ölçekli kan hacmi ve düşük işletme maliyeti Hemoglobin analizi sağlar. Burada, PT-AS optik kurulum ve sinyal işleme işlemleri için ayrıntılı talimatlar sunulmaktadır. Deney protokolleri ve anemi rahatsızlıkları kan örnekleri için temsil edici sonuçları ([Hb] = 5.3, 7.5, ve 9.9 g / dl) da sağlanmıştır, ve ölçümler, bu ileri geri karşılaştırılmıştırma hematoloji analizörü. uygulanması ve operasyonda sadeliği klinik laboratuarlar ve kaynak sınırlı ortamlarda geniş benimsenmesini sağlamalıdır.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Bir kan testi yaygın genel insan sağlığını değerlendirmek ve belirli hastalıklarla ilgili Biyobelirteçleri tespit etmek için yapılır. Örneğin, kandaki kolesterol konsantrasyonu yakından kalp damar hastalıkları ve pankreatit ile ilgilidir, hiperlipidemi için bir kriter olarak hizmet vermektedir. glikoz düzeyi diyabetik ketoasidoz ve hiperglisemik hiperozmolar sendromu gibi komplikasyonlar ile ilişkili olarak kan şekeri içeriği, sık sık ölçülmelidir. sıtma, insan immün yetmezlik virüsü ve edinilmiş bağışıklık yetersizliği sendromu gibi ciddi hastalıklar, kan bulguları ile de teşhis ve eritrosit, trombosit dahil olmak üzere kan bileşenlerinin ölçümü ve lökosit pankreatik ve böbrek hastalıklarının taraması sağlar edilir.

Hemoglobin (Hb), kan kritik bir bileşeni, eritrositlerin yaklaşık% 96 yapar, ve insan organlara oksijen taşır. kitle konsantrasyonunun önemli değişiklik ([Hb]) Bana gösterebilirtabolic değişiklikler, hepatobiliyer hastalık ve nörolojik kardiyovasküler ve endokrinolojik bozukluklar 1. [Hb] Bu nedenle rutin kan testleri ile ölçülür. Özellikle, anemik hastalar, diyaliz hastalarında ve hamile kadınlar güçlü bir hayati görev 2 olarak [Hb] izlemek için tavsiye edilir.

Çeşitli [Hb] saptama yöntemleri, böylece geliştirilmiştir. Hemoglobin siyanür yöntem olup, [Hb] ölçümü için en yaygın tekniklerden biri, potasyum siyanid (KCN), eritrositlerin 3 lipid ikili katmanı yok etmek için kullanmaktadır. 540 nm civarında kimyasal sergileyen, yüksek emme ile üretilen siyanid hemoglobin; dolayısıyla, [Hb] ölçümleri kolorimetrik analizi ile yapılabilir. Bu yöntem yaygın olarak sadeliği sayesinde istihdam, ancak kullanılan kimyasallar (örneğin, KCN ve dimethyllaurylamine oksit) insanlar ve çevre için zehirli olduğunu. hematokrit Şema total kan vol kıyasla kırmızı kan hücrelerinin hacmi oranını ölçersantrifüjle ayırma yoluyla ume; Ancak bu nispeten büyük bir kan hacmi (50-100 ul), 4 gerektirir. Spektrofotometri yöntemleri tedbir [Hb] kesinlikle herhangi bir kimyasal olmadan, ancak birden fazla dalga boylarına ve büyük bir kan hacminde ölçümler 5,6 gereklidir. Benzer şekilde, [Hb] ölçmek için çeşitli optik yöntemler ışık saçılması dayalı algılama yöntemleri dahil olmak üzere ileri sürülmüştür, ancak ölçüm doğrulukları teorik kan modelinin doğruluğuna kuvvetle bağlıdır.

Bu sınırlamaları aşmak için, Hb fototermal (PT) etkisine dayanan [Hb] saptama yöntemleri son zamanlarda 7 ileri sürülmüştür. Ağırlıklı olarak demir oksitler oluşur Hb, 532 nm de ışığı absorbe ve ısı 8-10 içine ışık enerjisini dönüştürür. Bu PT sıcaklık artışı kan örnekleri kırılma indeksi (RI) bir değişimin ölçülmesi optik olarak tespit edilebilir. Yım ve ark. istihdam spektral domain optik koherens reflectometrY, bir kan içeren bölme 11 PT optik yol uzunluk değişimi ölçülür. yöntem kimyasal madde içermeyen ve doğrudan [Hb] ölçüm sağlasa, bir spektrometre kullanımı ve interferometrik düzenleme onun minyatür engelleyebilir. Son zamanlarda, alternatif [Hb] algılama yöntemi sunulmaktadır cihazı minyatürleştirme 12 için daha uygundur verilmedi termal açısal ışık saçılımı (PT-AS) sensör olarak adlandırılan. PT-AS sensörü kılcal tüp içinde bir kan örneğinin RI PT değişiklikleri ölçmek için geri saçılma interferometre (BSI) yüksek UR hassasiyetini patlatır. BSI çeşitli çözümler 13-15 RI ölçmek ve ücretsiz bir çözüm 16 biyokimyasal etkileşimler izlemek için kullanılmıştır. PT-AS sensör BSI gibi benzer optik düzenlemeyi istihdam ancak kan örneklerinde RI PT artışı ölçmek için fototermal uyarma kurulumu birleştirir. BSI ve PT-AS sensörlerin çalışma prensipleri başka yerlerde ayrıntılı olarak tarif edilmiştir

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Kan örnekleri ile deneyler, ilgili yasa ve kurumsal kurallarına uygun olarak yapılmıştır. Numuneler edinilen ve kurumda klinik testlerde işlenen olmuştu artık kan örnekleri vardı.

1. PT-AS Optik Kur

NOT: Bir ilk PT-AS kurulumu için boş bir mikro-kapiller tüp kullanabilirsiniz.

  1. sırasıyla, 200 ve 330 um, iç ve dış çaplara sahip boş mikro kapiller tüp ve bir kılcal tüp armatürü daha büyük 5 ~ daha cm uzunluğunda monte edin. Ticari olarak temin edilebilen lif fikstür tüp fikstür olarak kullanılabilir.
  2. Güvenli kılcal tüp aydınlatmak için, ışık kaynağını soruşturma, yani 650 nm lazer pointer çapa. Sonda kiriş kılcal boru daha büyük olmalıdır. Açısal periyodik desen gözlemlemek için kılcal boru arkasında bir ekran (örneğin, beyaz kağıt) yerleştirin.
  3. Algılama parçası için, doğrudan Scatt yakalamak için bir web kamerası herhangi lensleri çıkarındesen ering. Prob ışını yönüne 25-35 ° 'lik bir açı ile kılcal boru arkasında kamerası yerleştirin. Kılcal boru tarafından üretilen açısal periyodik desen dedektörü (Şekil 1) ile ölçülebilir emin olun. görüntü sensörü düzgün konumlandırılmış görüntü sensörünün ortasında açısal periyodik desen gözlemlemek.
  4. kılcal tüp aydınlatmak için bir 532-nm PT uyarma ışık kaynağı yerleştirin. sürece PT uyarma ışık kılcal tüp prob ışını ile örtüşür ve doğrudan dedektör bulmuyor olarak, herhangi bir açıda PT ışık kaynağını yerleştirin. o RI büyük bir değişikliğe yol açar tipik olarak yüksek optik gücünü kullanarak kan örnekleri PT uyarma, PT-AS duyarlılık geliştirir.
    1. Kullanılan PT uyarma ışık kaynağının en yüksek optik gücünü kullanın. Buna ek olarak, PT uyarma ışık kılcal tüp prob ışık örtüşür emin olun. PT uyarma ışık demeti boyutu kullanınen az iki kez prob ışık o tüm prob hacmi ısıtmak için.
  5. 532-nm ışığı bloke ve sadece 650-nm prob ışığı ölçmek için dedektör önünde uzun geçiren filtre yerleştirin.
  6. kılcal tüp aydınlatıcı önce PT uyarma ışık yolunda bir optik helikopteri takın. Optik kıyıcı PT uyarma ışık yoğunluğunu modüle etmek için kullanılır.

2. Kan Numune Hazırlama

  1. etilendiamintetraasetik asit kan örnekleme tüpleri içine anemik durumda taze tam kan 6 ml çizin ve iyi örnekleri karıştırın. Başka hiçbir işlem gereklidir.
  2. pıhtılaşmasını önlemek için çıkarıldığı 24 saat içinde PT-AS sensörü kullanılarak kan örnekleri ölçün.

3. PT-AS Ölçüm Protokolleri

  1. ölçmek için bir kan örneği ile, bir mikro-kapiller tüp yükleyin. Kan S içine tüp yerleştirme kılcal etki aracılığıyla kanla kılcal tüp doldurunbol. ölçüm için gerekli olan minimum numune hacmi kılcal tüpün iç çapı ve sonda kiriş boyutu tarafından belirlenir.
    1. 200 um arasında bir iç çapa sahip bir tüp çalıştırmak. Prob ışını boyutu ölçümü> 63 nl bir numune hacmi ile yapılabilir düşündüren, Örnek sonuçları 2 mm idi.
  2. fikstür belirlenen pozisyonda kılcal tüp monte edin.
  3. Kan yüklü mikro-kapiller tüp aydınlatmak için 650 nm prob Lazer açın. açısal periyodik desen kamerası ile dikkat edilmelidir.
  4. tüp aydınlatmak için 532 nm PT uyarma Lazer açın.
  5. 2 Hz PT uyarma ışık yoğunluğunu modüle optik helikopter çalıştırın.
    NOT: Bu çalışma koşulunda seçimi için gerekçe tartışma ve Kim et al açıklanmaktadır. 12.
    1. Optik kıyıcı motor kafası düzeneğinde bir kıyıcı tekerlek monte edinsistemi.
    2. kıyıcı kontrol kutusu açın ve modülasyon frekansını ayarlamak için konsoldaki kontrol düğmesini kullanın.
    3. Kontrol düğmesini kullanarak helikopteri çalıştırın.
  6. MPEG-4 (mp4) formatında 5 saniye web kamerası aracılığıyla dalgalanan saçılma desen kaydedin.

4. Sinyal İşleme

NOT: PT-AS sinyal işleme laboratuvar tarafından geliştirilen MATLAB kodu kullanılarak gerçekleştirildi.

  1. görüntüleri ayıklamak için video dosyasını yükleyin. Her görüntü için, dikey doğrultu boyunca piksel değerlerinin ortalamasını hesaplayarak ortalama dağılma modeli elde [temsili bir görüntü için şekil 2 (a) 'e bakınız] [Şekil 2 (b, c)].
  2. Fourier ortalama saçılma desen dönüşümü değerlendirmek ve tepe mekansal frekansta faz hesaplamak. tüm kaydedilmiş tüm görüntüleri kare için bu işlemleri gerçekleştirmek.
  3. tüm görüntüleri elde edilen faz değerlerini kullanarak, zamansal faz arsadalgalanma [Şekil 2 (d)]. faz PT modülasyon frekansı dalgalanır unutmayın. Fourier modülasyon frekansında büyüklüğünü zaman alanında faz dalgalanma dönüşümü ve elde atın. Bu sinyal, PT-gibi sinyal olarak adlandırılır [Şekil 2 (e)].
  4. içine PT-gibi sinyal dönüştürerek bir kan örneğinin [Hb] ölçün Protokol 5'de elde edilen kalibrasyon eğrisi kullanılarak [Hb] gelir.

5. PT-AS Kalibrasyon

  1. (- 18 g / dL, örneğin 0) [Hb] eşit PT-AS sensörün algılama aralığında dağıtılan değerlerine sahip olan, kan örnekleri hazırlayın.
  2. Kalibrasyon önce bir referans hematoloji analizörü kullanarak numunelerin [Hb] değerleri ölçmek. Örneklerin PT-AS sinyalleri ölçün.
  3. experimenta kalibrasyon en küçük kareler uygun doğrusal gerçekleştirerek PT-AS sinyaline [Hb] ilişkin eğri, [hemoglobin] = A [PT-AS Sinyali] + B, türetmekl sonuçlanır. Tablo 1'de belirtilen çalışma koşulları için, [Hb] ve PT-AS sinyali arasındaki ilişki [Hb] olduğu saptanmıştır = 5.13 [PT-AS sinyali] - 0.09. doğrusal uyum gerçekleştirmek için MATLAB kodu kullanın.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Bir hemoglobin tahlil PT-AS sensörü kullanılarak gerçekleştirildi ve onun ölçümler hematoloji analizörü gelenler ile karşılaştırıldı. Deney 1.4 W / cm 2 5 sn PT modülasyonu 2 Hz frekans ve ölçüm süresi bir PT uyarma ışık yoğunluğu ile gerçekleştirilmiştir. Tablo 1 deney koşullarını özetler. Sonda ve PT uyarma ışık demeti boyutları sırasıyla 5,5 ve 2 mm idi. web kamerası 30 fps kare hızında kaydedilen görüntüleri. ölçümü için, üç farklı Hb konsantrasyonu ile anemik kan örnekleri kullanıldı. PT-AS ölçümlerden önce, numunelerin [Hb] değerleri, ilk 5.3, 7.5, ve 9.9 g / hematoloji analizörü ile dl olarak ölçüldü.

Şekil 3 (a) modüle PT ışık aydınlatması altında açısal saçılma desen temsilcisi time-lapse faz dalgalanmaları gösterir. thbilgi Fourier açısal saçılma desen dönüşümü alarak ve zirve uzaysal frekansta zamansal faz dalgalanmaları ölçerek elde edilmiştir edilir. Daha yüksek [Hb] sergi büyük faz kaymaları ile kan örnekleri unutmayın. İlgili PT-AS sinyalleri değerlendirilir ve [Hb] değerlere dönüştürülmüştür. On ölçümleri her bir örnek için yapılmış ve ortalama [Hb] değerleri sırasıyla 5.46, 7.23 ve 9.85 g / dL, olduğu bulunmuştur. Hematoloji analiz kullanılarak elde kişilerce iyi anlaşılan Sonuçlar [Şekil 3 (b)]. PT-AS sensörün [Hb] ölçüm hassasiyeti <olmaya 0.89 g / dl bulunmuştur. kısmen olabilir Bu dalgalanma prob hacmi eritrositler ve kullanılan ışık kaynaklarının yoğunluğu dalgalanmaların sayısı dalgalanmadan oluşturdu. Tablo 2 hematoloji analizörü gelenler karşı PT-AS ölçümlerinin ayrıntılı bir karşılaştırma sunar.

> Şekil 1
Şekil 1: PT-AS sensörünün şematik. lazer işaretleyici 650 nm prob ışığı kan yüklü kılcal tüp yöneliktir. Işık daha sonra bir kamerası hakkında periyodik desen üreten, kan içeren tüp ile serpilir. Hb molekülleri yüksek emilim sergiler hangi 532-nm ışık ile aydınlatma üzerine, Hb molekülleri ışık enerjisini absorbe ve ısıya dönüştürülür. Elde edilen sıcaklık artışı kan RI değiştirir. açısal aralıklarla desen RI ve borunun fiziksel boyutu ile değiştiğinden, [Hb] kan içinde açısal aralıklarla Modele PT kayması ile ölçülür. Optik helikopter yüksek sinyal-gürültü oranı ile [Hb] ölçümünü yapabilmek için kullanılır. Düşük maliyetli plastik uzun-pass filtre sadece sonda ışığı algılamak için doğrudan web kamerası önünde yer almaktadır.k "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

şekil 2
Şekil 2: PT-AS sinyal işleme prosedürleri. (A) PT uyarma ışık ve kapalı olan Temsilcisi kamerası görüntüleri. açısal saçılma desen yüzünden Hb moleküllerinin PT yanıtının kaydırır. (B) Her bir görüntü ortalama deseni elde etmek için dikey (y) yönünde ortalaması alınır. (C) Temsilcisi PT üzerinde uyarma ve kapalı periyodik desen ortalama. (D) ortalama periyodik deseni Fourier transforme edilir ve tepe uzamsal frekans faz, zamanın bir fonksiyonu olarak gerçekleşmiştir. modüle PT ışık aydınlatma altında, periyodik desen faz modülasyon frekansında dalgalanır. (E) ölçülen faz gribictuation Fourier-transforme edilmiş ve modülasyon frekansında değerlendirildi magnitüdü, PT-AS tipi, [Hb] dönüştürülür anılacaktır. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 3,
Şekil 3: anemik kan örneklerinin PT-AS ölçümü. (A) üç kan anemik koşullarda numune ([Hb] = 5.3, 7.5, ve 9.9 g / dl) için ölçülen açısal saçılma desen Temsilcisi faz dalgalanmaları. yüksek [Hb] değerleri ile kan örnekleri daha faz değişimleri üretmek. (B) [Hb] Karşılaştırılması referans hematoloji analizörü gelenler ile PT-AS sensörü kullanılarak ölçüm değerleri. On bir PT-AS ölçümleri, her örnek için yapıldı. yanılmakveya çubuk standart sapmayı ifade eder. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Deney koşulları
PT modülasyon frekansı 2Hz
PT ışık yoğunluğu 1.4 W / cm²
PT ışın boyutu 5 mm
Sonda kiriş boyutu 2 mm
Ölçüm süresi 5 saniye
Kare alma hızı 30 fps

Tablo 1: Experimental koşullar.

Hematoloji analizörü (g / dl) PT-AS Sensörü
Ortalama (g / dl) SD (g / dl)
5.3 5.46 0.72
7.5 7.23 0.89
9.9 9.85 0.84

Tablo 2: hematoloji analizörü ile olanlar ile PT-AS sensör tarafından ölçümlerin [Hb] karşılaştırılması.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

PT-AS sensörü işlenmemiş kan örneklerinin direkt [Hb] ölçüm yapabilen bir all-optik yöntem temsil eder. yöntem eritrositler hemoglobin moleküllerinin içsel PT yanıtını kullanarak kanda [Hb] rakamlarla. 532-nm ışık ile aydınlatma altında, Hb molekülleri ışık enerjisini emer ve ısı üretirler. Elde edilen sıcaklık yükselmesi kan örneği RI değiştirir. BSI yüksek RI duyarlılığı kanda bu RI değişimi ölçmek için istismar edilmiştir. Daha önce, PT-sensör piyasada ticari [Hb] sensörleri ile karşılaştırılabilir 0,35-17,9 gr / dl, aralığı üzerinde 0.12 g / dl saptama sınırı [Hb] ölçüm sağlar gösterdi.

PT-sensör bir önemli özellik, kan veya diğer kimyasal bir önkoşullanma gerektirmez olmasıdır. Bu nedenle, sensör doğrudan, hızlı (<5 sn) ve çevre dostu ölçüm sağlar. Örnek cont cam tabanlı mikro-kapiller tüpler kullanımıAiner düşük işletme maliyetiyle [Hb] tahlil sağladı. PT-sensör en az numune hacmi kılcal tüpün iç çapına ve kılcal tüp üzerinde ölçme ışını boyutu tarafından belirlenir. ~ Örnek sonuçları 63 nl olduğu tahmin edilmektedir. Ticari araçların gerekli numune hacimleri karşılaştırıldığında (örneğin, referans hematoloji analizörü için 50-200 ul), PT-AS sensörü önemli ölçüde azaltılmış numune hacmi [Hb] ölçümü sağlar. Çeşitli hızlı ve düşük maliyetli [Hb] tespit teknikleri 11,17,18 bildirdi ama hala işlem için 2-10 ul örnek hacimleri gerektiren edilmiştir.

PT-sensör uygulama çeşitli özellikleri not edilmelidir. Bir Pt uyarma ışık ışınının boyutu, kılcal tüp üzerinde prob ışık demetinin en az iki katı olduğundan emin olmak gerekir. iki ışık ışınları th iki ışık ışınlarının hiç ya da kısmi örtüşme olarak, kılcal tüp üzerinde üst üste gelmelidirE tüpü ya hiç ya da daha küçük bir PT-AS yanıt ile sonuçlanır. Bir de açısal saçılma desen dedektör üzerinde doygun olmadığından emin olun. gerekli olabilir yatay veya dikey yönde boyunca saçılma model yönlendirme ayarlanması; aksi halde, elde edilen görüntü sinyali işleme aşamasında döndürülmelidir. tüp ile 532 nm PT uyarma ışık o saçılma Not Ayrıca dedektör üzerinde bir açısal saçılma desen oluşturur. Bu nedenle, uzun geçiş filtresi 532 nm ışığı engellemek için gereklidir. Daha büyük görüntü sensörü daha köşeli periyodik desen yakalar. Fourier böylece daha yüksek hassasiyetle faz ölçüm sağlar karşılık gelen uzaysal frekansta, daha yüksek sinyal üretecektir açısal desen dönüşümü. Bu zamansal faz dalgalanma fazla örnekleme sağlar Dahası, daha yüksek çerçeve hızı, tipik olarak, gelişmiş SNR PT-Ölçüm neden olur. Bu nedenle, yüksek piksel d ile büyük, yüksek hızlı görüntü sensörünün kullanımıensity avantajlıdır.

Bazı yorumlar da ölçüm zamanı ve PT modülasyon frekansına yapılmalıdır. Kim ve arkadaşları de belirtildiği gibi. 12 PT-AS sinyal PT modülasyon frekansında ölçülen açısal saçılma desen faz dalgalanmaları dönüşümü Fourier büyüklüğü ifade eder. Fourier amplitüdü PT uyarma 12 öncesi faz ölçümü dönüşümü gürültü tanımlanır. PT-sinyalin SNR gürültü ile PT-sinyalin büyüklüğünün bölünmesi ile değerlendirilir. Daha uzun ölçüm süresi genellikle daha yüksek bir SNR ile ölçüm verir, ancak toplam [Hb] tahlil süresini uzatır. Ölçüm süresi <1 g / dl [Hb] kan örnekleri için hatta bir SNR daha büyük 3 elde etmek için 5 saniye olacak şekilde ayarlandı. Optimal PT modülasyon frekans PT modülasyon frekansı bir fonksiyonu olarak PT-sensör SNR incelenerek bulunabilir. rep için en uygun modülasyon frekansıresentative sonuçlar 2Hz olduğu bulunmuştur. PT modülasyon frekansı az 2 Hz operasyon optik kıyıcı ve titreşim aşırı hareket olarak düşük frekanslı gürültü nedeniyle yüksek SNR vermedi.

Bu gösteri, PT-AS sensörü ticari lazer pointer ve web kamerası kullanarak bir tezgah üstü konfigürasyonunda gösterilmiştir. Optik kurulum hiçbir kimyasal madde dahil, çünkü ölçüm işlemleri basit, anlaşılır ve. Öte yandan, sensör, potansiyel olarak kompakt bir el cihazı içinde ambalajlanabilir vurgulanmalıdır. Prob ve PT uyarım ışık kaynağı, düşük maliyetli lazer diyotlar veya ışık yayan diyotlar ile ikame edilmiş olabilir. hesaplama gücü yerleşik minyatür bir tamamlayıcı metal oksit yarı iletken görüntü sensörü de detektör olarak kullanılabilir. küçük bir form faktöründe bu bileşenleri bütünleştirilmesi [Hb] tahlil için yeni bir taşınabilir, kimyasal içermeyen ve ucuz bir platform yaratacak. benn [Hb] tahlile ek olarak, PT-AS sensörünün algılama prensibi PT yanıtları sergileyen çeşitli biyomarkerları ve kimyasallar algılama uzatılabilir. Örneğin, organofosfatlar ve pestisit PT deneyi de 19 gösterilmiştir ve kolayca PT-AS düzeni ile elde edilebilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Mokken, F. C., Kedaria, M., Henny, C. P., Hardeman, M., Gelb, A. The clinical importance of erythrocyte deformability, a hemorrheological parameter. Ann. Hematol. 64, (3), 113-122 (1992).
  2. Rosenblit, J., et al. Evaluation of three methods for hemoglobin measurement in a blood donor setting. Sao Paulo Medical Journal. 117, (3), 108-112 (1999).
  3. Van Kampen, E., Zijlstra, W. Standardization of hemoglobinometry II. The hemiglobincyanide method. Clin. Chim. Acta. 6, (4), 538-544 (1961).
  4. Billett, H. H. Hemoglobin and hematocrit. Clinical Methods: The History, Physical, and Laboratory Examinations. 3, (1990).
  5. Kuenstner, J. T., Norris, K. H., McCarthy, W. F. Measurement of hemoglobin in unlysed blood by near-infrared spectroscopy. Appl. Spectrosc. 48, (4), 484-488 (1994).
  6. Zwart, A., et al. A multi-wavelength spectrophotometric method for the simultaneous determination of five haemoglobin derivatives. Clin. Chem. Lab. Med. 19, (7), 457-464 (1981).
  7. Kwak, B. S., et al. Direct measurement of the in vitro hemoglobin content of erythrocytes using the photo-thermal effect of the heme group. Analyst. 135, (9), 2365-2371 (2010).
  8. Lapotko, D., Lukianova, E. Laser-induced micro-bubbles in cells. International Journal of Heat Mass Transfer. 48, (1), 227-234 (2005).
  9. Lapotko, D. O. Laser-induced bubbles in living cells. Lasers in surgery and medicine. 38, (3), 240-248 (2006).
  10. Lapotko, D. O., Romanovskaya, T. yR., Shnip, A., Zharov, V. P. Photothermal time-resolved imaging of living cells. Lasers in surgery and medicine. 31, (1), 53-63 (2002).
  11. Yim, J., et al. Photothermal spectral-domain optical coherence reflectometry for direct measurement of hemoglobin concentration of erythrocytes. Biosens. Bioelectron. 57, 59-64 (2014).
  12. Kim, U., et al. Capillary-scale direct measurement of hemoglobin concentration of erythrocytes using photothermal angular light scattering. Biosens. Bioelectron. 74, 469-475 (2015).
  13. Sørensen, H. S., Larsen, N. B., Latham, J. C., Bornhop, D. J., Andersen, P. E. Highly sensitive biosensing based on interference from light scattering in capillary tubes. Appl. Phys. Lett. 89, (15), 151108 (2006).
  14. Swinney, K., Markov, D., Bornhop, D. J. Ultrasmall volume refractive index detection using microinterferometry. Rev. Sci. Instrum. 71, (7), 2684-2692 (2000).
  15. Tarigan, H. J., Neill, P., Kenmore, C. K., Bornhop, D. J. Capillary-scale refractive index detection by interferometric backscatter. Anal. Chem. 68, (10), 1762-1770 (1996).
  16. Bornhop, D. J., et al. Free-solution, label-free molecular interactions studied by back-scattering interferometry. science. 317, (5845), 1732-1736 (2007).
  17. Yang, X., et al. Simple paper-based test for measuring blood hemoglobin concentration in resource-limited settings. Clin. Chem. 59, (10), 1506-1513 (2013).
  18. Zhu, H., et al. Cost-effective and rapid blood analysis on a cell-phone. Lab Chip. 13, (7), 1282-1288 (2013).
  19. Pogačnik, L., Franko, M. Detection of organophosphate and carbamate pesticides in vegetable samples by a photothermal biosensor. Biosens. Bioelectron. 18, (1), 1-9 (2003).
Fototermal Eğik ışık saçılımı ile hızlı ve Kimyasal içermeyen Hemoglobin Deneyi
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).More

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter