Abstract
الضوئية الحرارية الزاوي تشتت الضوء (PT-AS) هو أسلوب بصري رواية لقياس تركيز الهيموجلوبين ([هب]) من عينات الدم. على أساس الاستجابة ضوئي؛ ضوحراري الجوهرية للجزيئات الهيموغلوبين، واستشعار تمكن ذات حساسية عالية، وقياس خالية من المواد الكيميائية من [هب]. [هب] القدرة على الكشف مع حد من 0.12 غ / دل على نطاق 0.35 - وقد تجلى 17.9 غ / دل سابقا. يمكن تنفيذها على طريقة بسهولة باستخدام الأجهزة الالكترونية الاستهلاكية غير مكلفة مثل مؤشر ليزر وكاميرا ويب. استخدام أنبوب شعري الصغرى باعتبارها حاوية الدم يمكن أيضا فحص الهيموجلوبين مع حجم الدم نانولتر النطاق وتكلفة التشغيل المنخفضة. هنا، يتم عرض تعليمات مفصلة لإجراءات معالجة الإعداد PT-AS الضوئية والإشارات. وتقدم البروتوكولات التجريبية ونتائج ممثلة لعينات الدم في ظروف فقر الدم ([هب] = 5.3، 7.5، و 9.9 غ / دل) أيضا، وتتم مقارنة القياسات مع تلك جيئة وذهاباأماه أمراض الدم محلل. البساطة في التنفيذ والتشغيل يجب تمكين اعتماد على نطاق واسع في المختبرات السريرية والمناطق ذات الموارد المحدودة.
Introduction
يتم تنفيذ اختبار الدم عادة لتقييم صحة الإنسان العامة والكشف عن المؤشرات الحيوية المرتبطة بأمراض معينة. على سبيل المثال، وتركيز الكولسترول في الدم بمثابة معيار لفرط شحميات الدم، والذي يرتبط ارتباطا وثيقا أمراض القلب والشرايين والتهاب البنكرياس. ينبغي قياس محتويات السكر في الدم بشكل متكرر، كما يرتبط مستوى الجلوكوز مع مضاعفات مثل الحماض الكيتوني السكري، ومتلازمة فرط فرط سكر الدم. يتم تشخيص أمراض خطيرة مثل الملاريا وفيروس نقص المناعة البشرية ومتلازمة نقص المناعة المكتسبة عن طريق الامتحانات الدم، وتقدير حجم مكونات الدم بما في ذلك خلايا الدم الحمراء، thrombocytes، والكريات البيض يمكن فحص البنكرياس وأمراض الكلى.
خضاب الدم (الهيموغلوبين)، وهو عنصر حاسم في الدم، تشكل حوالي 96٪ من الكريات الحمراء، وينقل الأكسجين إلى الأعضاء البشرية. تغيير كبير في تركيز كتلة لها ([هب]) قد يشير ليالتغييرات tabolic وأمراض الكبدية الصفراوية، والعصبية، القلب والأوعية الدموية والغدد الصماء اضطرابات 1. ولذلك [هب] تقاس بشكل روتيني في اختبارات الدم. ولا سيما، مرضى فقر الدم، ومرضى غسيل الكلى، والنساء الحوامل وينصح بشدة لمراقبة [هب] كمهمة الحيوية 2.
وهكذا فقد تم تطوير العديد من طرق الكشف [هب]. طريقة الهيموجلوبين السيانيد، واحدة من التقنيات الأكثر شيوعا ل[هب] الكمي، يستخدم سيانيد البوتاسيوم (KCN) لتدمير طبقة ثنائية المادة الدهنية من الكريات الحمراء 3. الهيموغلوبين السيانيد التي تنتجها المعروضات الكيميائية امتصاص عالية حول 540 نانومتر. بالتالي، [هب] القياسات يمكن أن يتم عن طريق تحليل اللونية. يعمل هذا الأسلوب على نطاق واسع نظرا لبساطته، ولكن المواد الكيميائية المستخدمة (على سبيل المثال، KCN وأكسيد dimethyllaurylamine) هي مواد سامة للإنسان والبيئة. مخطط الهيماتوكريت يقيس نسبة حجم خلايا الدم الحمراء بالمقارنة مع مجموع المجلد الدمأوميا خلال الفصل بالطرد المركزي. ومع ذلك فإنه يتطلب حجم الدم كبير نسبيا (50-100 ميكرولتر) 4. الطيفي طرق قياس [هب] على وجه التحديد دون أي مواد كيميائية، ولكن القياسات في موجات متعددة وحجم الدم كبير يطلب 5،6. وبالمثل، فقد تم اقتراح عدة وسائل بصرية لقياس [هب] بما في ذلك طرق الكشف على أساس تشتت الضوء، ولكن دقتها قياسها يعتمد بقوة على دقة النموذج الدم النظري.
للتغلب على هذه القيود، وقد تم مؤخرا اقترح [هب] طرق الكشف على أساس تأثير ضوئي؛ ضوحراري (PT) من هب 7. الهيموغلوبين، الذي يتكون أساسا من أكاسيد الحديد، تمتص الضوء في 532 نانومتر، وتحويل الطاقة الضوئية إلى حرارة 8-10. هذه الزيادة في درجة الحرارة PT يمكن أن يتم الكشف عن بصريا من خلال قياس التغير في معامل الانكسار (RI) من عينات الدم. ييم وآخرون. العاملين الطيفية المجال التماسك البصري reflectometrذ لقياس التغير البصرية مسار بطول PT في غرفة التي تحتوي على الدم 11. على الرغم من أن طريقة تمكن خالية من المواد الكيميائية ومباشر [هب] قياس، واستخدام مطياف وترتيب التداخل قد تعيق تصغيرها ل. قدمنا مؤخرا طريقة الكشف عن بديل [هب]، ووصف الزاوي تشتت الضوء (PT-AS) الاستشعار الضوئية الحرارية، الذي هو أكثر ملاءمة لتصغير الجهاز 12. أجهزة الاستشعار PT-AS يستغل حساسية RI عالية من التداخل-نثر الظهر (BSI) لقياس التغيرات PT في ري لعينة الدم داخل الأنابيب الشعرية. وقد استخدمت BSI لقياس RI من مختلف الحلول 13-15 ورصد التفاعلات الكيميائية الحيوية في حل الحرة 16. أجهزة الاستشعار PT-AS توظف ترتيب البصرية مماثلة كما هو الحال في BSI، ولكن يجمع بين الإعداد الإثارة ضوئي؛ ضوحراري لقياس زيادة PT من RI في عينات الدم. ووصف المبادئ التشغيلية للBSI وأجهزة الاستشعار PT-AS بالتفصيل في مكان آخر
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
وقد أجريت تجارب على عينات الدم في الامتثال للقوانين ذات الصلة والمبادئ التوجيهية المؤسسية. وكانت عينات من عينات الدم المتبقية التي تم الحصول عليها ومعالجتها في الاختبارات السريرية في المؤسسة.
1. PT-AS إعداد البصري
ملاحظة: يمكن للمرء استخدام أنبوب الدقيقة الشعرية فارغة لإعداد أولي PT-AS.
- جبل أنبوب الدقيقة الشعرية فارغة بأقطار الداخلية والخارجية من 200 و 330 ميكرون، على التوالي، ويبلغ طوله أكبر من ~ 5 سم على لاعبا اساسيا الأنابيب الشعرية. تركيبات الألياف المتاحة تجاريا يمكن أن تستخدم لاعبا اساسيا أنبوب.
- آمن ترسيخ مؤشر ليزر 650 نانومتر، أي تحقيق في مصدر الضوء، لإلقاء الضوء على الأنابيب الشعرية. يجب أن يكون شعاع تحقيق أكبر من الأنابيب الشعرية. وضع الشاشة (على سبيل المثال، ورقة بيضاء) وراء الأنابيب الشعرية لمراقبة نمط الدوري الزاوي.
- بالنسبة للجزء الكشف وإزالة أي العدسات في الكاميرا لالتقاط مباشرة scattتعافي النمط. ضع الكاميرا خلف الأنابيب الشعرية في زاوية من 25-35 درجة بالنسبة للاتجاه التحقيق شعاع. تأكد من أن نمط الدوري الزاوي التي تنتجها الأنابيب الشعرية يمكن قياس مع كاشف (الشكل 1). مراقبة نمط الدوري الزاوي في منتصف صورة الاستشعار عندما يتم وضع صورة الاستشعار بشكل صحيح.
- وضع مصدر ضوء PT الإثارة 532 نانومتر لإلقاء الضوء على الأنابيب الشعرية. وضع مصدر الضوء PT في أي زاوية، طالما يتراكب ضوء PT الإثارة مع شعاع التحقيق في الأنابيب الشعرية ولا تصل إلى كاشف مباشرة. PT الإثارة من عينات الدم باستخدام الطاقة الضوئية عالية وعادة ما يحسن PT-AS حساسية، لأنه يؤدي إلى تغيير كبير في ري.
- استخدام أعلى الطاقة الضوئية من مصدر الضوء الإثارة PT المستخدمة. وبالإضافة إلى ذلك، تأكد من أن الضوء PT الإثارة يتراكب ضوء التحقيق في الأنابيب الشعرية. استخدام حجم شعاع من ضوء الإثارة PTعلى الأقل مرتين من ضوء التحقيق لتسخين حجم التحقيق بأكمله.
- وضع مرشح تمريرة طويلة في الجبهة من كاشف لمنع الضوء من 532 نانومتر، وقياس فقط ضوء التحقيق 650 نانومتر.
- تثبيت المروحية البصرية في مسار ضوء الإثارة PT قبل إلقاء الضوء على الأنابيب الشعرية. يعمل فيها المروحية البصرية لتعديل كثافة PT الإثارة ضوء.
إعداد نموذج 2. الدم
- رسم 6 مل من الدم الطازج كامل في حالة فقر الدم إلى ثنائي أمين الإيثيلين رباعي حمض الخل أنابيب اخذ عينات من الدم، ومزج العينات جيدا. لا يلزم معالجة أخرى.
- قياس عينات الدم باستخدام جهاز استشعار PT-AS خلال 24 ساعة من استخراج لمنع تجلط الدم.
3. PT-AS بروتوكولات القياس
- تحميل أنبوب الشعرية الدقيقة مع عينة من الدم لقياس. ملء الأنابيب الشعرية مع الدم من خلال العمل الشعري من خلال وضع أنبوب في دموافرة. يتم تحديد حجم العينة الحد الأدنى المطلوب للقياس من قبل القطر الداخلي للأنبوب شعري وحجم المسبار شعاع.
- توظيف أنبوب مع قطرها الداخلي 200 ميكرون. وكان حجم المسبار شعاع 2 مم في نتائج تمثيلية، مما يدل على أن القياس لا يمكن أن يؤديها مع حجم عينة من> 63 نيكولا لانغ.
- تركيب الأنابيب الشعرية في موقف معين في المباراة.
- بدوره على التحقيق ليزر 650 نانومتر لإلقاء الضوء على أنبوب الدقيقة الشعرية محملة الدم. ينبغي مراعاة نمط الدوري الزاوي مع كاميرا ويب.
- تشغيل 532 نانومتر PT الإثارة ليزر لإلقاء الضوء على أنبوب.
- تشغيل المروحية البصرية لتعديل شدة الضوء الإثارة PT في 2 هرتز.
ملاحظة: مبررات اختيار هذا الشرط التشغيل يوصف في مناقشة وكيم وآخرون. 12.- جبل عجلة المروحية في التجمع رئيس المحركات المروحية البصريةنظام.
- بدوره على السيطرة على المربع المروحية، واستخدام مفتاح التحكم في وحدة تحكم لتعيين تضمين التردد.
- تشغيل المروحية باستخدام مفتاح التحكم.
- تسجيل نمط نثر تذبذب خلال الكاميرا لمدة 5 ثانية في MPEG-4 صيغة (MP4).
4. معالجة الإشارات
ملاحظة: PT-AS معالجة الإشارات أجريت باستخدام رمز MATLAB نموا المختبر.
- تحميل ملف فيديو لاستخراج الصور. لكل صورة [انظر الشكل 2 (أ) للحصول على صورة تمثيلية]، يجب الحصول على نمط تناثر المتوسط عن طريق حساب متوسط القيم بكسل على طول الاتجاه الرأسي [الشكل 2 (ب، ج)].
- تقييم تحويل فورييه من نمط نثر المتوسط، وحساب المرحلة على التردد المكاني ذروة. تنفيذ هذه العمليات لجميع الأطر من جميع الصور المسجلة.
- باستخدام القيم المرحلة التي تم الحصول عليها من جميع الصور، رسم المرحلة الزمنيةتذبذب [الشكل 2 (د)]. لاحظ أن المرحلة يتقلب على التردد PT تعديل. خذ تحويل فورييه من تذبذب المرحلة في المجال الزمني، والحصول على قوته في تضمين التردد. ويشار إلى هذا إشارة إلى أنه PT-AS إشارة [الشكل 2 (ه)].
- قياس [هب] من عينة من الدم عن طريق تحويل PT-AS اشارة الى المقابلة [هب] باستخدام منحنى المعايرة التي يتم الحصول عليها في بروتوكول 5.
5. PT-AS المعايرة
- تحضير عينات الدم، وكان [هب] القيم التي يتم توزيعها بشكل موحد في نطاق الكشف عن PT-AS أجهزة الاستشعار (على سبيل المثال، 0-18 غ / دل).
- قبل معايرة وقياس القيم [هب] من العينات باستخدام محلل إشارة الدم. قياس PT-AS إشارات من العينات.
- اشتقاق منحنى المعايرة المتعلقة [هب] إلى إشارة PT-AS عن طريق إجراء خطي المربعات الصغرى تناسب، [هب] = A [PT-AS الإشارة] + B، من experimentaالنتائج لتر. لظروف التشغيل المحددة في الجدول رقم 1، تم العثور على العلاقة بين [هب] وإشارة PT-AS أن يكون [هب] = 5.13 [PT-AS إشارة] - 0.09. استخدام رمز MATLAB لأداء تناسب خطي.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
تم إجراء فحص خضاب الدم باستخدام جهاز استشعار PT-AS، وتمت مقارنة القياسات مع تلك من محلل أمراض الدم. وقد أجريت التجربة مع شدة الضوء PT الإثارة من 1.4 واط / سم 2، PT تضمين التردد من 2 هرتز، وقياس الزمن من 5 ثانية. ويلخص الجدول 1 الظروف التجريبية. وكانت أحجام شعاع لجنة التحقيق والإثارة PT ضوء 5.5 و 2 مم، على التوالي. سجلت كاميرا الصور بمعدل إطارات 30 إطارا في الثانية. لقياس، كانوا يعملون عينات الدم فقر الدم مع ثلاثة تركيزات الهيموغلوبين مختلفة. قبل القياسات PT-AS، تم قياس القيم [هب] من العينات الأولى 5.3، 7.5، و 9.9 غ / دل بواسطة محلل أمراض الدم.
الشكل (3) (أ) يظهر تقلبات مرحلة الوقت الفاصل بين تمثيلية من أنماط تشتت الزاوية تحت إضاءة ضوء PT التضمين. عشر وتم الحصول على معلومات عن طريق اتخاذ تحويل فورييه من نمط تشتت الزاوية وقياس تقلبات المرحلة الزمنية على التردد المكاني ذروة. لاحظ أن عينات الدم مع ارتفاع [هب] المعرض أكبر مرحلة التحولات. تم تقييم إشارات PT-AS المقابلة وتحويلها إلى [هب] القيم. أجريت إحدى عشرة قياسات لكل عينة، ووجد أن متوسط [هب] القيم لتكون 5.46، 7.23، و9.85 غ / دل، على التوالي. نتائج متفق عليها جيدا لتلك التي حصلت باستخدام محلل أمراض الدم [الشكل 3 (ب)]. تم العثور على [هب] الدقة قياس الاستشعار PT-AS أن تكون <0.89 غ / دل. شكلت هذه التقلبات قد يكون في جزء لمن تذبذب عدد كريات الدم الحمراء في حجم التحقيق والتقلبات كثافة من مصادر الضوء المستخدمة. ويعرض الجدول 2 مقارنة تفصيلية للقياسات PT-AS ضد أولئك من محلل أمراض الدم.
> 
الشكل 1: رسم تخطيطي للPT-AS أجهزة الاستشعار. يتم توجيه 650 نانومتر ضوء التحقيق من مؤشر ليزر لأنبوب شعري محملة الدم. ضوء ثم يتم متفرقة عن طريق أنبوب يحتوي على الدم، وتوليد نمط الدوري على كاميرا ويب. على الإضاءة مع ضوء 532 نانومتر، وعند هذه الجزيئات الهيموغلوبين يحمل امتصاص عالية، جزيئات الهيموغلوبين تمتص الطاقة الضوئية وتحولها إلى حرارة. يتغير ارتفاع درجة الحرارة الناتجة عن RI من الدم. لأن نمط الدوري الزاوي يختلف مع RI والحجم المادي للأنبوب، [هب] في الدم وكميا عن طريق قياس هذا التحول PT في نمط الدوري الزاوي. يعمل على المروحية الضوئية لتحقيق [هب] قياس مع ارتفاع نسبة الإشارة إلى الضوضاء. يقع البلاستيكية منخفضة التكلفة تمريرة طويلة التصفية مباشرة أمام الكاميرا للكشف فقط ضوء التحقيق.ك "> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: PT-AS إجراءات معالجة الإشارات. (أ) التمثيلية صور الكاميرا مع ضوء PT الإثارة وخارجها. نمط نثر الزاوي التحولات بسبب الاستجابة PT من جزيئات الهيموغلوبين. (ب) وبلغ متوسط كل صورة على طول (ص) الاتجاه الرأسي للحصول على نمط المتوسط. بلغ متوسط (ج) الممثل أنماط دورية مع الإثارة PT وخارجها. (د) نمط الدوري المتوسط ثم يتم فورييه تحويل، ويتم فحص المرحلة على التردد المكاني ذروة بوصفها وظيفة من الزمن. تحت إضاءة ضوء PT التضمين، ومرحلة من نمط الدوري يتقلب في تضمين التردد. (ه) وانفلونزا مرحلة قياسctuation هو فورييه تحول، وحجمه تقييمها في تضمين التردد، ويشار إلى إشارة PT-AS، يتم تحويلها إلى [هب]. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل (3): PT-AS قياس عينات الدم فقر الدم. (أ) تقلبات المرحلة التمثيلية للأنماط تشتت الزاوية قياس لثلاث عينات الدم في ظروف فقر الدم ([هب] = 5.3، 7.5، و 9.9 غ / دل). عينات الدم مع [هب] أعلى القيم تنتج الاختلافات مرحلة أكبر. (ب) مقارنة [هب] القيم المقاسة باستخدام PT-AS الاستشعار مع تلك من محلل إشارة الدم. أجريت القياسات أحد عشر PT-AS لكل عينة. ويخطئأو شريط يدل على الانحراف المعياري. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
| ظروف تجريبية | |
| تضمين التردد PT | 2 هرتز |
| شدة الضوء PT | 1.4 واط / سم ² |
| PT حجم شعاع | 5 مم |
| مسبار حجم شعاع | 2 مم |
| قياس الوقت | 5 ثانية |
| معدل اكتساب الإطار | 30 إطارا في الثانية |
الجدول 1: Experimeشروط ntal.
| أمراض الدم محلل (غ / دل) | PT-AS الاستشعار | |
| يعني (غ / دل) | SD (غ / دل) | |
| 5.3 | 5.46 | 0.72 |
| 7.5 | 7.23 | 0.89 |
| 9.9 | 9.85 | 0.84 |
الجدول 2: مقارنة بين [هب] القياسات التي أجرتها PT-AS الاستشعار مع تلك التي محلل أمراض الدم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
يمثل جهاز استشعار PT-AS سيلة جميع البصرية قادرة على القياس المباشر [هب] من عينات الدم غير المجهزة. يقيس طريقة [هب] في الدم باستخدام استجابة PT الجوهرية للجزيئات الهيموغلوبين في كريات الدم الحمراء. تحت إضاءة التي كتبها ضوء 532 نانومتر، جزيئات الهيموغلوبين تمتص الطاقة الضوئية وإنتاج الحرارة. يتغير ارتفاع درجة الحرارة الناتجة عن RI من عينة الدم. وقد استغل حساسية RI عالية من BSI لقياس هذا التغيير RI في الدم. في السابق، أثبتنا أن أجهزة الاستشعار PT-AS يتيح [هب] قياس مع حد الكشف 0.12 غ / دل على مجموعة من 0،35-17،9 غ / دل، وهو مشابه لتلك التي من [هب] أجهزة الاستشعار التجارية في السوق.
وهناك سمة بارزة من أجهزة الاستشعار PT-AS هو أنه لا يتطلب أي شروط مسبقة من عينات الدم أو المواد الكيميائية. وبالتالي، فإن استشعار تمكن مباشر وسريع (<5 ثانية)، وقياس صديقة للبيئة. لاستخدام الأنابيب الصغيرة الشعري القائم على الزجاج كما تابع عينةتمكين ainer [هب] فحص بتكلفة تشغيل منخفضة. يتم تحديد الحد الأدنى لحجم العينة في جهاز استشعار PT-AS من القطر الداخلي للأنبوب شعري وحجم شعاع القياس على الأنابيب الشعرية. ويقدر أن يكون ~ 63 NL في نتائج تمثيلية. بالمقارنة مع أحجام العينة المطلوبة في الأوراق التجارية (على سبيل المثال، 50-200 ميكرولتر لأمراض الدم محلل المرجعية)، واستشعار PT-AS يتيح [هب] قياس مع حجم العينة بدرجة كبيرة. وقد ذكرت عدة تقنيات كشف منخفضة التكلفة السريعة و[هب] 11،17،18 ولكن لا تزال تتطلب كميات عينة من 2-10 ميكرولتر للتشغيل.
وتجدر الإشارة إلى العديد من الميزات لتنفيذ استشعار PT-AS. ينبغي للمرء أن تأكد من أن حجم شعاع ضوء PT الإثارة على الأقل مرتين من شعاع ضوء التحقيق في الأنابيب الشعرية. ينبغي أن أشعة الضوء اثنين تتداخل في الأنابيب الشعرية، إذ لم يكن أو التداخل الجزئي من اثنين من أشعة الضوء على الوه أنبوب يؤدي إما لا أو أصغر PT-AS استجابة. ينبغي للمرء أيضا التأكد من أن نمط نثر الزاوي ليست مشبعة على كاشف. تعديل اتجاه نمط تناثر على طول اتجاه أفقي أو عمودي قد تكون ضرورية. خلاف ذلك، يجب أن تكون استدارة الصورة المكتسبة في مرحلة معالجة الإشارات. لاحظ أن تشتت من 532 نانومتر ضوء PT الإثارة عن طريق أنبوب أيضا يولد نمط نثر الزاوي على كاشف. وبالتالي، لا بد من تصفية تمريرة طويلة لمنع الضوء من 532 نانومتر. أكبر صورة الاستشعار يلتقط أنماط دورية أكثر الزاوي. تحويل فورييه من نمط الزاوي بالتالي ستنتج إشارة ارتفاع في وتيرة المكاني المقابلة، والذي يسمح قياس المرحلة بدقة أعلى. وعلاوة على ذلك، فإن معدل الإطار العالي يؤدي عادة في قياس PT-AS مع تحسين SNR، لأنها تتيح المزيد من أخذ العينات من مرحلة التذبذب الزمني. ولذلك، فإن استخدام، وأجهزة الاستشعار صورة كبيرة عالية السرعة مع بكسل عالية على دensity هو مفيد.
وينبغي أيضا أن تكون بعض التعليقات على قياس الوقت وPT تضمين التردد. كما هو موضح في كيم وآخرون. 12، تشير إشارة PT-AS إلى ضخامة تحويل فورييه من تقلبات المرحلة من نمط تشتت الزاوية المقاسة عند التردد PT تعديل. يتم تعريف الضوضاء كما أن السعة القصوى لتحويل فورييه لقياس المرحلة قبل PT الإثارة 12. يتم تقييم SNR للإشارة PT-AS بقسمة حجم إشارة PT-AS من الضوضاء. وقياس الوقت يعد عادة ينتج القياسات مع SNR أعلى، لكنه يزيد من مجموع [هب] وقت الفحص. تم تعيين قياس الوقت لتكون 5 ثانية لتحقيق SNR أكبر من 3 حتى لعينات الدم من [هب] <1 غ / دل. والأمثل تردد PT تعديل ويمكن الاطلاع من خلال دراسة SNR من أجهزة الاستشعار PT-AS بوصفها وظيفة من وتيرة PT تعديل. تردد التشكيل الأمثل للمندوبتم العثور على نتائج resentative هو 2 هرتز. لم بالتعاون مع تردد PT تعديل أقل من 2 هرتز لا تنتج SNR عالية بسبب الضوضاء التردد المنخفض مثل الحركة المفرطة من المروحية البصرية والاهتزاز.
في هذه المظاهرة، وقد تجلى استشعار PT-AS في تكوين الفوق باستخدام مؤشر الليزر التجاري وكاميرا ويب. الإعداد بصري واضح ومباشر، و، لأن أي مواد كيميائية هي المعنية، وإجراءات قياس بسيطة. من ناحية أخرى، ينبغي التأكيد على أن أجهزة الاستشعار يحتمل أن يتم تعبئتها في جهاز محمول باليد المضغوط. مصادر الضوء لتحقيق وPT الإثارة يمكن الاستعاضة عن الثنائيات الليزر منخفضة التكلفة أو الثنائيات الباعثة للضوء. والمنمنمة مكمل معدن أكسيد أشباه الموصلات صورة الاستشعار مع المدمج في السلطة الحسابية يمكن أيضا أن تستخدم بمثابة كاشف. أن دمج هذه المكونات في شكل عامل صغير توليد منصة، وغير مكلفة خالية من المواد الكيميائية الجديدة المحمولة، ل[هب] فحص. أنان بالإضافة إلى [هب] الفحص، ويجوز تمديد مبدأ الكشف عن جهاز استشعار PT-AS لاستشعار مختلف المؤشرات الحيوية والمواد الكيميائية التي تظهر استجابات PT. على سبيل المثال، كما ثبت PT فحص من الفوسفات العضوية والمبيدات الحشرية 19، ويمكن أن تتحقق بسهولة مع برنامج PT-AS.
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 |
References
- 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).
- 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).
- Van Kampen, E., Zijlstra, W. Standardization of hemoglobinometry II. The hemiglobincyanide method. Clin. Chim. Acta. 6 (4), 538-544 (1961).
- Billett, H. H. Hemoglobin and hematocrit. Clinical Methods: The History, Physical, and Laboratory Examinations. 3, (1990).
- 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).
- 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).
- 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).
- Lapotko, D., Lukianova, E. Laser-induced micro-bubbles in cells. International Journal of Heat Mass Transfer. 48 (1), 227-234 (2005).
- Lapotko, D. O. Laser-induced bubbles in living cells. Lasers in surgery and medicine. 38 (3), 240-248 (2006).
- 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).
- Yim, J., et al. Photothermal spectral-domain optical coherence reflectometry for direct measurement of hemoglobin concentration of erythrocytes. Biosens. Bioelectron. 57, 59-64 (2014).
- Kim, U., et al. Capillary-scale direct measurement of hemoglobin concentration of erythrocytes using photothermal angular light scattering. Biosens. Bioelectron. 74, 469-475 (2015).
- 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).
- Swinney, K., Markov, D., Bornhop, D. J. Ultrasmall volume refractive index detection using microinterferometry. Rev. Sci. Instrum. 71 (7), 2684-2692 (2000).
- 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).
- Bornhop, D. J., et al. Free-solution, label-free molecular interactions studied by back-scattering interferometry. science. 317 (5845), 1732-1736 (2007).
- Yang, X., et al. Simple paper-based test for measuring blood hemoglobin concentration in resource-limited settings. Clin. Chem. 59 (10), 1506-1513 (2013).
- Zhu, H., et al. Cost-effective and rapid blood analysis on a cell-phone. Lab Chip. 13 (7), 1282-1288 (2013).
- Pogačnik, L., Franko, M. Detection of organophosphate and carbamate pesticides in vegetable samples by a photothermal biosensor. Biosens. Bioelectron. 18 (1), 1-9 (2003).
