便携式福氏志贺菌检测仪的研制

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1、温州医学院硕士学位论文便携式福氏志贺菌检测仪的研制姓名：赵磊申请学位级别：硕士专业：临床检验诊断学指导教师：曾碧新2012-09温州医学院硕士学位论文中文摘要：便携式福氏志贺菌检测仪的研制志贺菌属细菌是常见传染性疾病细菌性痢疾的病原菌。该病全世界年发病的病例数超过2亿且主要流行于发展中国家，儿童感染后死亡率较高。我国由于每年细菌性痢疾发病率较高，已将其列为国家法定乙类传染病。导致我国患者感染细菌性痢疾的主要病原菌是志贺菌属的福氏志贺菌，目前临床上对于该病的确诊依据主要是通过病原学方法检测出志贺氏菌。传统的病原学检测需要依赖细菌培养，流程比较繁琐耗时且需要实验室的

2、支持。开发研制快速、准确、便捷的细菌检测方法是目前亟待解决的问题。本课题研究的主要目的是研制一种便携式福氏志贺菌检测仪，用于方便快捷的检测福氏志贺菌。本文主要对检测仪的组成、参数测试以及实验结果进行描述。该检测仪由传感器和检测系统两部分组成。后者又包括硬件检测电路和软件控制系统两部分。传感器的选择首先通过检测过氧化氢(H202)及福氏志贺菌(S．flexneri)浓度来测试传感器性能。实验中分别使用裸电极和经高纯度羧基化多壁碳纳米管聚乙烯醇(MWCN聊VA)复合物修饰后的三通道丝网印刷电极制作成无酶型传感器，选择循环伏安法作为该电流型传感器的电化学测试方法，进行

3、H202浓度的检测。经过条件优化后，选择浓度为O．1mol／1pH5．0的醋酸醋酸钠(HAc-NaAc)溶液作为缓冲液，浓度为5．0mm01]l硫堇作为电活性物质用于检测溶液中H202浓度。实验结果显示H202浓度在2．0mmol／1--7．Ommol／1范围内与循环伏安法氧化峰峰电流值呈线性相关。裸电极线性回归方程为Ip=l1．667+0．180Cm02，相关系数为0．986，灵敏度为0．1801xA／(mmol／1)；修饰电极线性回归方程为Ip=15．929+0．369Cm02。相关系数为0．964，灵敏度为0．3691a．A／(mmoFl)。传感器稳定性和

4、重复性较好，检测结果比较满意。通过在上述无酶型传感器上修饰辣根过氧化物酶标记的福氏志贺菌抗体，可以制作成用于检测福氏志贺菌的免疫传感器。辣根过氧化物酶的催化作用可以促进H202与硫堇之间的氧化还原反应，使得检测的灵敏度更高。同时福氏志贺菌抗原与抗体结合后对于酶活性中心的屏蔽使得催化作用减小。通过检测该传感器孵育结合福氏志贺菌前后电流的变化值，可以达到间接检测福氏志贺菌的目的。经过条件优化后，选择含5．0mmoFl硫堇、0．5mmol／lH202的pH5．0的HAc-NaAc缓冲溶液作为测试底液用于检测福氏志贺菌浓度。采用循环伏安法扫描发现，孵育结合福氏志贺菌前后

5、扫描产生氧化峰峰电流降低值(△Ip)与福氏志贺菌浓度对数值(19Cs．fl。xaeri)在103-108／ml范围内呈现良好的线性关系。其线性回归方程为△Ip=O．2977119Cs．tl。m泞O．6074，线性相关系数为0．964，检测限为1．64×10Vml(S／N=3)。传感器稳定性和重复性较好，检测结VI温州医学院硕士学位论文果较为满意。硬件检测电路采用基于STM32单片机构建的便携式福氏志贺菌检测系统。该系统能够在低频／直流条件下完成基于循环伏安法的电流型电化学检测，可以实现信号的发生、数据的采集等功能同时具有轻便、高集成度及高精度的特点。系统主要由S

6、TM32开发板模块、恒电位电路、微电流检测单元、电化学反应模块和电源模块等组成。STM32电路负责发出控制信号和处理接受到的测量信号，包括A／D采集、D／A控制输出、数据存储、液晶显示、按键及串口通信等。测量信号电路直接与被测对象相连接，实现具体测量和控制。恒电位电路实现对工作电极电位的控制，给反应池恒定的三角波电压激励。电化学反应模块由反应池和三电极传感器组成。微电流检测模块主要包括IⅣ转换后的电压放大电路、滤波电路和绝对值输出电路。软件控制系统设计采用模块化结构，具有结构清晰、便于进一步扩展系统功能的特点。主要由主程序、D／A激励信号发生程序、A／D转换控制

7、程序、按键模块程序、液晶显示程序等构成。通过软件系统可以协调各硬件模块工作，并对电化学测试中电流、电位信号进行控制、测量和显示。该系统操作简单人机交互界面友好，易于操作使用。关键词：志贺氏菌、生物传感器、丝网印刷电极、STM32、便携式检测仪温州医学院硕士学位论文英文摘要Abstract：ResearchandDevelopmentofaPortableS．flexneriDetectorShigellosisisthepathogenofbacillarydysentery．Morethen200millionpeopleinfectedwithbacilla

8、rydysenterye