關於惡性腫瘤早期診斷儀及測量方法研究

　　惡性腫瘤嚴重危害著人類的健康，但是對於早期惡性腫瘤的患者由於沒有明顯的症狀，所以檢測相對而言比較麻煩，人們也逐漸認識到了檢測的重要性。以下是小編整理了，一起來了解吧。

　　惡性腫瘤電化學篩查與早期診斷儀由八通道免疫測定晶片，多通道恆電位電路和自動化系統和資料處理與顯示系統所組成;基;八通道免疫測定晶片通過介面與多通道恆電位儀相連線，資料處理與顯示系統通過介面也與多通道恆電位儀相連線。測定樣品時，將各通道得到的I-V資料做成8個峰圖，然後對每個峰圖設定閾值，當測得的峰訊號高於閾值15%為陽性，低於閾值15%為陰性，在之間為可疑，需進行進一步檢查。下面對就其結構進行簡單介紹。

　　1 惡性腫瘤早期診斷儀基本原理

　　1.1、八通道免疫測定晶片

　　由於我們在實驗中需要同時對多種抗體進行測量，減小測量週期，因此使用八通道免疫測定晶片，即有八個工作電極，如圖2所示，每個電極上固定有不同的抗原功能化膜。基於競爭反應模式，將樣品***抗原***和特定濃度的多種酶標抗體溶液的混合液作為溫育液，利用免疫晶片上固定的不同抗原和樣品抗原競爭反應溫育液中相對應的辣根過氧化物酶標記的酶標抗體[1]，從而使辣根過氧化物酶固定在電極表面，催化H2O2與電子傳遞媒介體的反應，通過催化電流的大小間接檢測待測抗原的含量。

　　下面取一個工作電極和輔助電極，參比電極[2]進行介紹，如圖3所示。電流在工作電極與輔助電極之間流動。工作電極為研究的具體物件，輔助電極可以是任一種電極，要求它的電化學性質不影響工作電極的行為，參比電極是一個已知電勢的電極，用來作為參考,使工作電極有個電位基準。由於化學池中溶液存在一定的電阻，所以存在一定的電壓降[3]，電勢的變化還有一部分由iR引起，對測量有一定的影響。為了去掉它的影響，要求參比電極與工作電極間的輸入阻抗儘可能大，通過參比電極的電流可以忽略，則它的電勢保持不變，等於開路電勢。在具體使用中，當參比電極距離工作電極很近時，由於流過的電流很小，可以忽略電壓降的影響。

　　1.2、恆電位儀

　　用三電極體系研究溶液特性時，要求工作電極短時間相對於參比電極保持在設定的電位上，不會由於化學反應進行時發生變化，因此使用恆電位儀來控制三電極系統，如圖4所示，控制對電極和參比電極：

　　由運放U1構成的電壓跟隨器將由上位機寫入的掃描電壓經DA控制輸入與負載隔離開來，並將接受到的掃描電壓加到U2上，參比電極的電流流過一個電阻後由電壓跟隨器U3將其電壓加在U2上， U2作為一個差分式積分電路將兩個電壓去掉噪聲[5]後加在對電極上。

　　圖5所示，為工作電極的工作電路，由U1將工作電極上的電流轉化為電壓訊號，U2、U3、U4、U5構成一個儀表放大器[6]，將輸入電壓放大10倍，然後經過A/D輸出給上位機。

　　對於由上位機加到恆電位儀上的掃描電壓由我們的具體實驗相關，下面對DPV測量方法[7]進行闡述。

　　1.3、 DPV***Differential Pulse Voltammetry***測量方法

　　DPV是一種精確度較高的伏安測量法，用於定量測量，如圖7為加在電極上的電壓。

　　實驗初期，基電勢遠正於樣本的標準電勢E0，脈衝時電勢變化很小，沒有法拉第電流，所以i***t***-i***t’***近似為0，而當電勢逐漸降低到標準電勢E0附近時，電極上的物質會以最快的速度被還原，因此形成法拉第電流，i***t***-i***t’***很大，當電勢繼續降低，當物質被完全還原後，法拉第電流降低，所以能得到峰狀結果。

　　Step E是方波以一定的步長增長，因為在實驗時存在一定的背景電流，所以通過差分計算，在一個週期的最高點和最低點分別取樣，然後將得到的電流相減，這樣可以去掉背景電流。最後在做伏安曲線時以最低點的電壓作為標準，當振幅不是太大的情況下，可以將誤差控制在一定的範圍內。

　　2、惡性腫瘤早期診斷儀資料處理和分析

　　DPV測量

　　按照如表1的引數設定將一個掃描電壓經數模轉換加到電極上。

　　由圖6可知，重複使用同一晶片會造成電流的峰值減小，主要原因在於對晶片進行沖洗時會導致電極上的抗原數目減少，故該晶片不能重複使用。但是能看到明顯的峰值，並能得到相應的含量。

　　起始電壓***mV*** 掃描臺階***mV*** 結束電壓***mV*** 掃描週期***mS*** 脈衝臺階***mV*** 脈衝寬度***mV***-200 -2 -450 500 -30 80

　　3、結語

　　通過對樣品使用DPV進行分析可以看到明顯的峰值，然後根據峰值對應的電壓可以得到抗原的數目從而判斷是否有相應的惡性腫瘤。

　　軟體部分通過使用for語句，可以在加通過恆電位儀加一個電壓的情況下，分別對8個通道進行取樣，很大的縮短了檢測週期。

　　對於外界干擾，採用數字濾波[8]。利用軟體程式設計取連續多個值，然後取平均。由於連續幾個取樣點包含的噪聲將正負抵消而接近於0。