兩種用于疾病診斷的傳感器研究.pdf

1、本論文研究了用于肝纖維化早期診斷的MEMS免疫傳感器和用于糖尿病病況監(jiān)測(cè)的人體呼氣丙酮?dú)饷魝鞲衅?。前者基于電化學(xué)工作原理，后者基于質(zhì)量復(fù)合的壓電諧振工作原理。免疫傳感器的研究?jī)?nèi)容包括MEMS電化學(xué)三電極體系的集成、工藝實(shí)現(xiàn)，外標(biāo)探針的選擇，抗體與鄰苯二胺共聚條件的優(yōu)化等。丙酮?dú)饷魝鞲衅鞯难芯績(jī)?nèi)容包括分子篩的制備和涂敷，用于氣體干燥的溫度可控式半導(dǎo)體溫差制冷器的設(shè)計(jì)，信號(hào)采集和輸出電路的設(shè)計(jì)，半自動(dòng)化的測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，石英晶振微天平(QC

2、M)的溫度特性，氣體流速的影響，傳感器的靈敏度與分子篩敏感膜厚度的關(guān)系，對(duì)不同氣體的選擇性，傳感器的可重復(fù)性等。本文還研究了基于MEMS技術(shù)的壓電式微懸臂梁質(zhì)量諧振式傳感器，它可以克服QCM傳感器響應(yīng)速度和恢復(fù)速度過慢問題，它的突出優(yōu)點(diǎn)還在于能夠大批量生產(chǎn)和易于實(shí)現(xiàn)傳感器陣列化，以及與信號(hào)處理電路芯片的集成。 本論文首次提出了利用抗體和鄰苯二胺共聚形成半絕緣膜進(jìn)行抗原檢測(cè)的新方法，可同時(shí)檢測(cè)多種抗原，并成功的研制出與傳統(tǒng)RIA法

3、靈敏度相近的可用于肝纖維化血清標(biāo)志物檢測(cè)的多通道免疫傳感器。該傳感器對(duì)透明質(zhì)酸(HA)、四型膠原(IV-C)和層粘連蛋白(LN)的測(cè)量誤差均小于20％，檢測(cè)下限達(dá)lng／ml，芯片批內(nèi)、批間變異系數(shù)小于20％，測(cè)量所需時(shí)間在兩小時(shí)左右，血樣用量?jī)H50~tl，比之商業(yè)化RIA試劑盒有較大改進(jìn)。該免疫傳感器不僅可以用于肝纖維化標(biāo)記物的檢測(cè)，只要共聚時(shí)改用相應(yīng)的抗體，還可以用于其它抗原或大分子蛋白的檢測(cè)。 本論文提出了一種銀離子修飾的

4、沸石分子篩用作諧振式質(zhì)量傳感器的敏感膜來提高傳感器對(duì)丙酮?dú)怏w的靈敏度和選擇性，最終制成了可用于糖尿病監(jiān)測(cè)的無痛式氣敏傳感器。設(shè)計(jì)了溫度可控的冷阱去除病人呼氣中的水汽，消除了水汽對(duì)傳感器的影響，提高了傳感器的準(zhǔn)確度。本傳感器能檢測(cè)的丙酮下限小于lppm，最小檢出質(zhì)量約為8×10-lOg，并能夠明顯區(qū)分正常人和糖尿病人群的呼氣。傳感器隨溫度有+ISHz／'C的漂移，頻率亦隨氣體流速增加而上升，但只要保證一次測(cè)量中流速(50-150mi／ra