检测凝血酶原时间的双舱室光电化学传感系统及检测方法

摘要

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种检测凝血酶原时间的双舱室光电化学传感传感系统及检测方法。所述双舱室光电化学传感传感系统包括光源系统、反应腔、检测腔、小型便携式电化学检测系统、工作电极、参比电极和对电极。所述光源系统可为大体积氙灯、汞灯等紫外灯光源，也可为小型化LED光源，光源功率可调；所述反应腔和检测腔由石英材料构成，反应腔和检测腔形状可为立方体或圆筒状，光源‑反应腔‑检测腔之间成直线排列；所述工作电极可为透明的氧化铟锡(ITO)电极，玻碳电极，黄金电极，铂电极；所述对电极可为碳电极，黄金电极，铂电极；所述参比电极可为饱和甘汞电极，银/氯化银电极。此外，本发明还提供了一种基于双舱室光电化学传感系统的凝血酶原时间检测方法。

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种检测凝血酶原时间的双舱室光电化学传感系统及检测方法。

背景技术

凝血酶原时间(Prothrombin Time，PT)是临床上评估凝血功能的一项重要指标，在凝血功能障碍性疾病的诊疗以及手术过程中凝血功能的实时评估都具有很高医学应用价值。目前，医院开展凝血酶原时间的检查主要在大型的全自动或半自动凝血分析仪上进行，大型仪器的可靠性高，通量高，结果重复性好，但仪器设备昂贵，检测成本高，难于在样本量少的基层医疗结构广泛推广。小型化的凝血功能即时检测(Point of Care Testing，POCT)设备具有成本低，操作简单的优点，适合有条件的基层医疗机构使用，但凝血用即时检测设备在仪器设备体积，成本，准确度等方面亦需进一步改进，故需要研究新的检测方法和检测系统，发展性能更优异的凝血即时检测设备。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供了一种检测凝血酶原时间的双舱室光电化学传感系统及检测方法。

本发明实现目的的技术方案如下：

一种检测凝血酶原时间的双舱室光电化学传感系统，所述系统包括光源系统、反应腔、检测腔、小型便携式电化学检测系统、工作电极、参比电极和对电极。

而且，所述光源系统为大体积氙灯、汞灯等紫外灯光源，也可为小型化LED光源，光源功率可调。

而且，所述反应腔和检测腔由石英材料构成，反应腔和检测腔形状可为立方体或圆筒状，光源-反应腔-检测腔之间成直线排列。

而且，所述工作电极为透明的氧化铟锡电极，玻碳电极，黄金电极，铂电极，所述对电极可为碳电极，黄金电极，铂电极。所述参比电极可为饱和甘汞电极，银/氯化银电极。

一种基于双舱室光电化学传感系统的凝血酶原时间检测方法，包括以下步骤：

a.在检测腔中加入适量的反应液，将修饰有光电化学敏感材料的工作电极，参比电极和对电极置于检测腔反应液中；

b.将适量的待测血浆加入到反应腔中，打开电化学检测系统，在工作电极表面施加恒定的电位，记录工作电极表面的电流；

c.打开光源，保证光线通过反应腔待测血浆透射到工作电极表面，持续记录工作电极表面的电流；

d.当工作电极表面的电流达到恒定后，在反应腔中加入适量的凝血酶原时间检测试剂，反应一段时间，同时持续记录工作电极表面的电流；

e.根据工作电极表面反应电流信号随时间的变化趋势，读取相应反应凝血过程的时间信号，得到凝血酶原时间检测结果。

一种信号处理算法，其特征在于：令△T＝T

本发明的优点效果如下：

1、本发明为提高电化学传感系统检测凝血酶原时间的精密度和准确性，提出了一种信号处理算法，建立y(PT)＝f(T

2、本发明通过算法优化来提高光电化学传感系统的检测性能。与采用Tmax-s为检测信号的算法相比，采用Tn为检测信号可显著提高检测的准确度和精密度，减小因工作电极的差异产生的影响

附图说明

图1为一种检测凝血酶原时间的双舱室光电化学传感系统的示意图；

图2为凝血酶原时间时光电流相对于反应时间变化绘制的示例性曲线；

图3为实施例中以Tmax-s为检测信号与SYSMEX CA-1500检测的PT值拟合所得校正曲线。

图4为以Tn为检测信号与SYSMEX CA-1500检测的PT值进行拟合所得校正曲线。

其中，1-光源系统，2-反应腔，3-检测腔，4-小型便携式电化学检测系统，5-工作电极，6-参比电极，7-对电极。

具体实施方式

一方面，本发明提供了一种检测凝血酶原时间的双舱室光电化学传感系统，所述双舱室光电化学传感系统的示意图如图1所示，所述光源系统可为大体积氙灯、汞灯等紫外灯光源，也可为小型化LED光源，光源功率可调。

所述反应腔和检测腔由石英材料构成，反应腔和检测腔形状可为立方体或圆筒状，光源-反应腔-检测腔之间成直线排列。所述工作电极可为透明的氧化铟锡(ITO)电极，玻碳电极，黄金电极，铂电极。所述对电极可为碳电极，黄金电极，铂电极，所述参比电极可为饱和甘汞电极，银/氯化银电极。

本发明提供了采用上述双舱室光电化学传感系统检测凝血酶原时间的检测方法，该检测方法的基本原理为：工作电极表面修饰有光电化学敏感材料，在工作电极表面施加一定的电压时，当有一定波长的光照射到工作电极表面时，工作电极表面的响应光电流与照射到电极表面光的能量相关。加入待测血浆后，当未打开光源时，工作电极表面的背景电流很小，打开光源后，光通过反应腔照射到检测腔中的工作电极表面，光电流响应显著增大，光电流响应达到稳定后，再加入凝血酶原时间检测试剂，启动凝血反应，待测血浆逐渐凝固，由于血浆发生凝固，部分光被凝固的血浆散射，导致透射到检测腔中的工作电极表面的光能量逐渐减少，工作电极表面的响应光电流也随之减小，光电流响应随时间变化的关系可反映凝血过程。

该检测方法的检测步骤为：步骤1：在检测腔中加入适量的反应液，将修饰有光电化学敏感材料的工作电极，参比电极和对电极置于检测腔反应液中；步骤2；将适量的待测血浆加入到反应腔中，打开电化学检测系统，在工作电极表面施加恒定的电位，记录工作电极表面的电流；步骤3：打开光源，保证光线通过反应腔待测血浆透射到工作电极表面，持续记录工作电极表面的电流；步骤4：当工作电极表面的电流达到恒定后，在反应腔中加入适量的凝血酶原时间检测试剂，反应一段时间，同时持续记录工作电极表面的电流；步骤5：根据工作电极表面反应电流信号随时间的变化趋势，读取相应反应凝血过程的时间信号，得到凝血酶原时间检测结果。

图2为根据实施方式中本发明传感系统检测凝血酶原时间时光电流相对于反应时间变化绘制的示例性曲线。T1时间打开光源时，光电流显著增大，T2时刻达到稳定状态，T3时刻加入凝血酶原时间检测试剂，启动凝血反应，血浆凝固使光发生散射，透射到工作电极表面的光强度减小，光电流开始显著减小，T4时刻，血浆凝固反应基本反应完成，光电流缓慢减小。取T3时刻和T4时刻间光电流-时间变化曲线最大斜率点对应的时间点(Tmax-s)，建立y(PT)＝f(Tmax-s)间的函数关系，得到凝血酶原时间的检测数据。

为进一步提高本发明光电化学传感系统检测凝血酶原时间的精密度和准确性，本发明还提出了一种信号处理算法，具体内容如下：令△T＝T

实施例1：

运用本发明传感系统对临床样本PT值进行检测。

1、制备光电化学检测用工作电极

过程如下：(1)取商品化的TiO

2、检测腔反应体系组装

将Au/TiO

3、从医院选取合适的柠檬酸钠抗凝血浆，采用本发明传感系统对临床样本进行PT检测。

过程如下：(1)在反应腔中加入0.2mL柠檬酸钠抗凝血浆，在Au/TiO

表1检测结果

从表1数据可得，在9.1-98.2s的范围内，以Tmax-s为检测信号与SYSMEX CA-1500检测的PT值进行拟合(图3)，所得校正曲线为y(PT)＝1.9273x(△T)-10.078，R

实施例2：

在用实施例1中方法制备多个光电化学传感用工作电极时，由于制备过程流程的不稳定性，可能导致工作电极的性能存在差异，影响整个光电化学传感系统的检测性能，导致系统的检测准确度和精密度降低。为提高光电化学传感系统的稳定性，提高检测的准确度和精密度，本发明通过算法优化来提高光电化学传感系统的检测性能。与采用Tmax-s为检测信号的算法相比，采用Tn为检测信号可显著提高检测的准确度和精密度，减小因工作电极的差异产生的影响，相关结果如表2所示。

表2

以上实施例仅为针对本发明的优选实施例，旨在解释说明本发明的原理和作用，而非限制本发明。本领域的技术人员不得在违背本发明的精神和原则下，对本发明的技术方案进行修改、替换或改进。因此，本发明专利的保护范围应涵盖所附权利要求。