用于cTnI检测的生物传感器的电路设计和实现文献综述

 2021-10-28 20:30:26

毕业论文课题相关文献综述

1.1 研究的背景与意义

心肌肌钙蛋白(cardiac troponin,cTn)是一种紧密附着于心肌收缩纤维上的调节蛋白,在心肌细胞受损后,随肌原纤维崩解破坏而不断释放进入血液,是现今心肌组织损伤时可在血液中检测到的特异性最高和敏感性最好的标志物。肌钙蛋白I(cTnI)就是组成cTn三种亚基之一,是一种用来的诊断急性心肌梗死(Acute myocardial infarction,AMI)的标志物。而AMI作为一种发病突然,急性期死亡率约为 30%的有心血管疾病,需要在早期诊断中能够快速、便捷的即时检测,才能更利于病患的有效救治,显著提高患者生存率。因此具有良好的敏感性和心肌特异性,在心肌损伤后的 1-3 小时就可以在外周血液中检测到临床意义的增高的cTnI是当前效率最高的诊断AMI的标志物[1] ,早在2001年就被美国心脏病学会和心脏病协会选定为作为诊断AMI和急性冠状动脉综合症危险分层的第一位标准。在当前越来越注重心血管疾病的临床快速检测环境下,它的高效率使它在临床医疗领域重要性日益提高。

目前cTnI的检测可采用基于ISFET的方法,即利用ISFET的离子敏感膜对离子的选择性,感应离子浓度变化,输出漏源电流。且ISFET也因其快速响应,高灵敏度等诸多优点在医疗检测领域有着重要发展,已经从神经元感测发展到了DNA分子的检测,甚至向DNA测序方向迈进[2-3]。当然也有许多其它检测cTnI的方法,例如用光刻法或荫罩法制作的纳米结构FET生物传感器测量,用基于MOFs(Metal-Organic Frameworks,MOFs)材料的免标记生物传感器测量,或者用结合贵金属纳米粒子的光纤传感器的测量[4-7]。但这些都是材料或生物传感器结构上突破,重点是提高生物传感器的灵敏度,实现更高精度测量。之后生物传感器的输出信号会输入到电化学工作站或半导体分析仪等设备检测,这些设备有着极好的噪声抑制作用,精度高、实用性强。但cTnI越发注重在临床医疗中的作用,而且不仅是在医院的临床检测,还包含在患者家中或野外环境中的紧急诊断。而电化学工作站或半导体分析仪等设备是非常专业的设备,其体积较大、成本高昂,无法与便携带的生物传感器结合实现非医院环境下的紧急测量。所以利用微电流测量技术设计用于有效检测生物传感器信号的便携式微电流检测装置是十分有必要的。

微电流测量技术是一种利用科学仪器等尽可能地过滤掉相关干扰信号,最大限度地还原原有待测信号的技术。而在科技正高度发展的今天,它有着越来越重要的作用。而且但随着科学技术的发展,用于微电流测量的电子测量仪器有着很大的进步,已经历了从模拟仪器,数字化仪器,智能仪器到虚拟仪器的多代发展[8],进而推动了测量技术的进步。

1.2 研究现状

1.2.1 微电流主要检测方法

微电流检测技术大致分为两种,一种是将微弱电流转化成频率,得到电流信息的电流-频率转换(I-F)法。另一种是把微电流转换为电压,继而对电压加以采集测量的电流-电压转化(I-V)法。

1.电流-频率转换(I-F)法

用该转换法进行微电流的测定有二类形式。一类是反馈电流增益型I-F变换法,另一类是积分型I-F变换法。反馈电流增益型法先进行I-V变换,再进行V-F变换。它把转换电压当做中间量,在I-V变换后把电压变换为正比于电压信号的频率信号,最终对频率的测量结果进行相应的数学运算,得出微电流信号的值[9]。这种方法运用反馈转换使线性大为改善,同时也降低了输入时间常数和减少测量时间,灵敏度也较高。但是它对反馈电阻性能有一定要求,所以可靠性不易实现[10]

另一种积分法使用积分电容,将待测微电流信号通过电容进行充电,变换为锯齿式的电压信号,最终再把电压信号通过一定的数学运算变换为频率信号。但是此方法具有时间延迟性,且电路结构繁琐复杂,不可胜任快速测量[10-11]。但是它因为对噪声具有平滑抑制作用,具有良好的抗干扰性能,在加速度计信号处理得到广泛应用,并且可以采用三元展宽反馈技术,进一步提高线性度与分辨率[12-13]

剩余内容已隐藏,您需要先支付 10元 才能查看该篇文章全部内容!立即支付

以上是毕业论文文献综述,课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。