體內(nèi)血小板即時(shí)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種體內(nèi)血小板即時(shí)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法，檢測(cè)系統(tǒng)包括：信號(hào)采集單元包括設(shè)于體內(nèi)的金剛石MEMS傳感器，所述金剛石MEMS傳感器包括PC金剛石薄膜以及設(shè)于PC金剛石薄膜上由導(dǎo)電金剛石形成的電極，信號(hào)采集單元用于采集血小板近壁時(shí)空分布的電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)信號(hào)；信號(hào)接收單元，與信號(hào)采集單元相連且設(shè)于體外，用于接收信號(hào)采集單元所采集的信號(hào)；信號(hào)處理單元，與信號(hào)接收單元相連且設(shè)于體外，用于根據(jù)信號(hào)接收單元接收的信號(hào)定量表征血小板時(shí)空分布。本發(fā)明為體內(nèi)檢測(cè)，避免抽取血液體外檢測(cè)，檢測(cè)方便；無(wú)標(biāo)記檢測(cè)，對(duì)血液安全無(wú)損；即時(shí)檢測(cè)，避免目前檢測(cè)方法的等待時(shí)間、以及檢測(cè)與結(jié)果獲取的非同步性。
【專利說(shuō)明】
體內(nèi)血小板即時(shí)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)用檢測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種體內(nèi)血小板即時(shí)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著醫(yī)用植入物需求的不斷增加，植入物引起的凝血問(wèn)題和引發(fā)的急性血栓得到越來(lái)越多的重視，對(duì)血栓的早期預(yù)判和診斷治療具有重要意義和必要性。從植入物血栓形成機(jī)理的角度，其主要凝血風(fēng)險(xiǎn)來(lái)自于血液和植入物表面、血液和流場(chǎng)的相互作用。植入物表面血栓形成的原因大多是由局部流體力學(xué)因素造成的，其主要因素包括植入材料表面結(jié)構(gòu)組成、幾何形狀、血液和流場(chǎng)以及血栓形成后對(duì)流場(chǎng)的反饋影響。另一方面，由于非生理性血栓的形成，對(duì)植入物表面血栓的早期預(yù)警難以通過(guò)檢測(cè)凝血因子來(lái)實(shí)現(xiàn)，故需要依賴于對(duì)血栓形成的直接觀測(cè)。發(fā)展植入物壁面附近血小板聚集度和時(shí)空分布的即時(shí)檢測(cè)技術(shù)有望成為監(jiān)測(cè)植入物凝血趨勢(shì)的最直接和準(zhǔn)確的途徑之一，可以為血栓的早期形成提供有效監(jiān)測(cè)。
[0003]然而，目前尚沒(méi)有對(duì)植入物表面血栓早期形成的直接觀測(cè)方法。現(xiàn)階段的主要檢測(cè)方法均為體外檢測(cè)，主要包括對(duì)出血時(shí)間、粘附性、聚集度、釋放產(chǎn)物、花生四烯酸(Arachidonic acid)代謝產(chǎn)物、胞漿游離鈣水平測(cè)定、凝血活性、膜糖蛋白檢測(cè)、基因多態(tài)性和突變等進(jìn)行檢測(cè)[Michelson AD.Platelet funct1n testing in card1vasculardiseases.Circulat1n.2004；110:e489~e93,Brass L.Understanding and evaluatingplatelet funct1n.ASH Educat1n Program Book.2010 ; 2010: 387-96]。如申請(qǐng)?zhí)枮?01410086000.8的專利申請(qǐng)揭示了一種血小板檢測(cè)方法，在體外利用纖維蛋白原激活劑和血小板激活劑，對(duì)血小板功能進(jìn)行監(jiān)測(cè)，操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)結(jié)果不受外界干擾，提高監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性。申請(qǐng)?zhí)枮?01180008579.0的專利申請(qǐng)揭示了一種血小板檢測(cè)用微芯片及使用該微芯片的血小板檢測(cè)裝置，通過(guò)使血液流經(jīng)特制微芯片或血小板功能檢測(cè)裝置的流路，在流路分隔部和膠原蛋白涂覆部中引起血小板凝集的同時(shí)，測(cè)定所述血液流向所述流路的流入壓力，由此檢測(cè)血小板的功能。在基于不同檢測(cè)原理的方法中，血小板聚集度的測(cè)試最為常用，通常采用比濁法和電阻法分別通過(guò)透光度和阻抗的改變反應(yīng)血小板的聚集情況，但是該方法操作十分繁瑣、檢測(cè)結(jié)果穩(wěn)定性差。一些商品化的體外檢測(cè)分析儀器，主要包括:血小板功能分析系統(tǒng)(PFA-100)[(由PFA-100P測(cè)定血小板凝集能力),Thrombosis andCirculat1n, 13,p90-94,2005]，該檢測(cè)系統(tǒng)可用于全血檢測(cè)，但檢測(cè)過(guò)程依賴生物標(biāo)記，如血管性血友病因子等，而且僅能體外使用；Plateletworks分析儀，用于監(jiān)測(cè)血小板聚集反應(yīng)中單個(gè)血小板的缺失，但目前無(wú)相關(guān)系統(tǒng)性的研究;磷酸化VASP測(cè)定，主要采用流式細(xì)胞儀，可以在短時(shí)間內(nèi)分析大量的血小板樣本，是目前最具特異性的血小板活化測(cè)試方法，但需要特殊樣本制備，且價(jià)格昂貴，對(duì)技術(shù)人員的要求較高。
[0004]另外，不使用標(biāo)記的血小板檢測(cè)技術(shù)主要是基于庫(kù)爾特原理的連續(xù)自動(dòng)計(jì)數(shù)檢測(cè)方法(電阻法、電脈沖法與電感應(yīng)等光電技術(shù))設(shè)計(jì)的。但是這些技術(shù)都是有損檢測(cè)，多數(shù)是體外檢測(cè)。而且受溶血、黃疸、高血脂等個(gè)體或人為抽血技術(shù)因素影響，故不能完全反映血細(xì)胞之間的相互作用，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果與真實(shí)生理情況有一定的差距，因此這類無(wú)標(biāo)記檢測(cè)技術(shù)不適用于體內(nèi)血小板聚集和血栓形成檢測(cè)。
[0005]申請(qǐng)?zhí)枮?01410188568.0的專利申請(qǐng)揭示了一種用于人工器官表面凝血在線檢測(cè)的裝置及檢測(cè)方法，它通過(guò)均勻設(shè)置多個(gè)光釬傳感器于人工器官表面，并在其外側(cè)涂覆一層抗凝血的金剛石涂層，根據(jù)光信號(hào)的強(qiáng)弱及穩(wěn)定判斷具體凝血的位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)人工器官表面凝血的在線檢測(cè)。申請(qǐng)?zhí)枮?01410187452.5的專利申請(qǐng)揭示了一種用于人工器官表面凝血檢測(cè)的裝置及檢測(cè)方法，采用在人工器官上設(shè)置電容傳感器，運(yùn)用相鄰電容傳感器間的邊緣效應(yīng)、使得電容的兩極板間產(chǎn)生靜電場(chǎng)，從而根據(jù)電容值的改變判斷是否發(fā)生凝血。此凝血裝置也需要在電容傳感器外側(cè)涂覆金剛石涂層。
[0006]然而，上述檢測(cè)均是體外檢測(cè)或者依賴生物標(biāo)記進(jìn)行檢測(cè)，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、全時(shí)和即時(shí)的檢測(cè)。
[0007]因此，針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，有必要提供一種體內(nèi)血小板即時(shí)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種體內(nèi)血小板即時(shí)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下:
[0010]—種體內(nèi)血小板即時(shí)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)系統(tǒng)，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括:
[0011]信號(hào)采集單元，信號(hào)采集單元包括設(shè)于體內(nèi)的金剛石MEMS傳感器，所述金剛石MEMS傳感器包括PC金剛石薄膜以及設(shè)于PC金剛石薄膜上由導(dǎo)電金剛石形成的電極，信號(hào)采集單元用于采集血小板近壁時(shí)空分布的電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)信號(hào)；
[0012]信號(hào)接收單元，與所述信號(hào)采集單元相連且設(shè)于體外，用于接收信號(hào)采集單元所米集的?目號(hào)；
[0013]信號(hào)處理單元，與信號(hào)接收單元相連且設(shè)于體外，用于根據(jù)信號(hào)接收單元接收的信號(hào)定量表征血小板時(shí)空分布。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述金剛石MEMS傳感器呈陣列式分布。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述金剛石MEMS傳感器單獨(dú)作為植入物置于體內(nèi)、或?qū)⒔饎偸疢EMS傳感器集成于醫(yī)用植入物表面置于體內(nèi)。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述PC金剛石薄膜包括相對(duì)設(shè)置的第一PC金剛石薄膜和第二PC金剛石薄膜，所述電極包括位于第一PC金剛石薄膜上的若干參照微電極、以及位于第二 PC金剛石薄膜上的若干接收微電極和激勵(lì)微電極。
[0017]本發(fā)明另一實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下:
[0018]—種體內(nèi)血小板即時(shí)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)方法，所述檢測(cè)方法包括:
[0019]S1、制備信號(hào)采集單元，在PC金剛石薄膜中嵌入或在其表面沉積由導(dǎo)電金剛石材質(zhì)形成的電極，得到金剛石MEMS傳感器，并將金剛石MEMS傳感器植入體內(nèi)；
[0020]S2、通過(guò)信號(hào)采集單元采集血小板近壁時(shí)空分布的電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)信號(hào)；
[0021]S3、信號(hào)接收單元接收信號(hào)采集單元所采集的信號(hào)，并傳送至信號(hào)處理單元；
[0022]S4、信號(hào)處理單元接收信號(hào)接收單元發(fā)出的信號(hào)，并進(jìn)行處理后定量表征血小板時(shí)空分布。
[0023]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟SI中在PC金剛石薄膜上沉積由導(dǎo)電金剛石材質(zhì)形成的電極通過(guò)等離子體化學(xué)氣相沉積方法生長(zhǎng)。
[0024]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟SI中的金剛石MEMS傳感器單獨(dú)作為植入物置于體內(nèi)、或?qū)⒔饎偸疢EMS傳感器集成于醫(yī)用植入物表面置于體內(nèi)。
[0025]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟SI中信號(hào)采集單元采集的信號(hào)包括流場(chǎng)中的剪切力、雷諾數(shù)、流體穩(wěn)定度、渦量、各向異性流體中的一種或多種流體力學(xué)參數(shù)。
[0026]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S4包括:
[0027]根據(jù)流體力學(xué)參數(shù)定義不同的血流場(chǎng)，并量化描述血流場(chǎng)的物理特征參數(shù)，所述血流場(chǎng)的流動(dòng)形態(tài)包括局部層流、湍流及轉(zhuǎn)捩流中一種或多種形態(tài)
[0028]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S4中的血小板時(shí)空分布包括血小板的阻抗和介電特征譜、血小板聚集情況。
[0029]本發(fā)明的有益效果是:
[0030]采用金剛石MEMS傳感器，避免再次涂覆金剛石涂層；
[0031 ]體內(nèi)檢測(cè)，避免抽取血液體外檢測(cè)，檢測(cè)方便；
[0032]無(wú)標(biāo)記檢測(cè)，對(duì)血液安全無(wú)損；
[0033]即時(shí)檢測(cè)，避免目前檢測(cè)方法的等待時(shí)間、以及檢測(cè)與結(jié)果獲取的非同步性。
【附圖說(shuō)明】
[0034]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0035]圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式中體內(nèi)血小板即時(shí)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)系統(tǒng)的模塊示意圖；
[0036]圖2為金剛石MEMS傳感器的設(shè)計(jì)原理圖，其中血流場(chǎng)中未示意血小板以外的細(xì)胞組分；
[0037 ]圖3a、3b分別為金剛石MEMS傳感器中PC金剛石薄膜和導(dǎo)電金剛石的掃描電鏡照片;
[0038]圖4為本發(fā)明另一實(shí)施方式中體內(nèi)血小板即時(shí)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)方法的步驟流程圖；
[0039]圖5為本發(fā)明實(shí)施例一種體內(nèi)血栓形成過(guò)程的電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)曲線示意圖，其中，圖5a為血細(xì)胞顆粒的電學(xué)信號(hào)與時(shí)間的曲線圖，圖5b為不同血細(xì)胞顆粒的電學(xué)信號(hào)與交流阻抗頻率的曲線圖；
[0040]圖6為本發(fā)明實(shí)施例二中體內(nèi)血栓形成過(guò)程的電流密度動(dòng)力學(xué)曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0042]參圖1所示，本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中公開了一種體內(nèi)血小板即時(shí)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)系統(tǒng)，包括:
[0043]信號(hào)采集單元I，用于采集血小板近壁時(shí)空分布的電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)信號(hào)；
[0044]信號(hào)接收單元2，與所述信號(hào)采集單元I相連且設(shè)于體外，用于接收信號(hào)采集單元所采集的信號(hào)；
[0045]信號(hào)處理單元3，與信號(hào)接收單元2相連且設(shè)于體外，用于根據(jù)信號(hào)接收單元接收的信號(hào)定量表征血小板時(shí)空分布。
[0046]其中，本實(shí)施方式中信號(hào)采集單元包括設(shè)于體內(nèi)的若干金剛石MEMS(微機(jī)電系統(tǒng)，Micro-Electro-Mechanical System)傳感器，且金剛石MEMS傳感器呈陣列式分布。結(jié)合圖2所示，金剛石MEMS傳感器包括PC金剛石薄膜以及設(shè)于PC金剛石薄膜上由導(dǎo)電金剛石形成的電極。具體地，PC金剛石薄膜包括相對(duì)設(shè)置的第一 PC金剛石薄膜111和第二 PC金剛石薄膜112，電極包括位于第一PC金剛石薄膜111上的若干參照微電極121、以及位于第二PC金剛石薄膜112上的若干接收微電極122和激勵(lì)微電極123。
[0047]首先，對(duì)于器件的制備，主要采用等離子體化學(xué)氣相沉積(CVD)方法及模塊組裝等集成技術(shù)來(lái)構(gòu)筑所需的金剛石MEMS傳感器陣列結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的自下而上的制造;對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)，將采用激光刻蝕等手段獲得特定結(jié)構(gòu)及花樣的生長(zhǎng)模板，再利用CVD生長(zhǎng)等手段在模板中實(shí)現(xiàn)傳感器結(jié)構(gòu)的可控生長(zhǎng)與組裝，最后通過(guò)氣體等離子體處理實(shí)現(xiàn)對(duì)微納結(jié)構(gòu)和器件的修整和表面改造。
[0048]基于MEMS工藝研究自上而下的微納制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了微納制造技術(shù)的融合，通過(guò)生長(zhǎng)或組裝構(gòu)建具有敏感功能的傳感器結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)了敏感部件或區(qū)域的成形。同時(shí)，研究微納米結(jié)構(gòu)的其他力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)等效應(yīng)，最終提高傳感器件的靈敏度。
[0049]鈦基生物醫(yī)用合金(T1-Nb、Ti_Mo系合金)是目前常用的植入物材料，為了利用此新型金剛石MEMS傳感器測(cè)試合金材料植入后其表面流經(jīng)血液中血小板的情況，需要建立金剛石MEMS傳感器在生物醫(yī)用合金表面的集成理論和方法。主要采用脈沖電弧離子鍍技術(shù)、等離子浸沒(méi)離子注入和沉積技術(shù)在新型鈦基生物醫(yī)用合金表面鍍制金剛石薄膜器件，結(jié)合Raman光譜分析薄膜的化學(xué)精細(xì)結(jié)構(gòu)，利用掃描電鏡和原子力顯微鏡觀察膜層的表面形貌特征和表面粗糙度(如圖3a、3b所示)，使用納米壓痕硬度計(jì)測(cè)定鍍膜前后鈦基生物醫(yī)用合金表面的硬度，并對(duì)鍍膜前后鈦基生物醫(yī)用合金進(jìn)行電位極化測(cè)試。
[0050]本實(shí)施方式中的金剛石MEMS傳感器單獨(dú)作為植入物置于體內(nèi)、或?qū)⒔饎偸疢EMS傳感器集成于鈦基生物醫(yī)用植入物表面置于體內(nèi)。
[0051]應(yīng)當(dāng)理解的是，本實(shí)施方式中醫(yī)用植入物的材料以鈦基生物醫(yī)用合金為例進(jìn)行說(shuō)明，但醫(yī)用植入物的材料并不限于鈦基生物醫(yī)用合金，在其他實(shí)施方式中可以選用其他醫(yī)用合金，此處不再一一舉例進(jìn)行說(shuō)明。
[0052 ]參圖4所示，本實(shí)施方式中體內(nèi)血小板即時(shí)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)方法，包括:
[0053]S1、制備信號(hào)采集單元，在PC金剛石薄膜中嵌入或在其表面沉積由導(dǎo)電金剛石材質(zhì)形成的電極，得到金剛石MEMS傳感器，并將金剛石MEMS傳感器植入體內(nèi)；
[0054]S2、通過(guò)信號(hào)采集單元采集血小板近壁時(shí)空分布的電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)信號(hào)；
[0055]S3、信號(hào)接收單元接收信號(hào)采集單元所采集的信號(hào)，并傳送至信號(hào)處理單元；
[0056]S4、信號(hào)處理單元接收信號(hào)接收單元發(fā)出的信號(hào)，并進(jìn)行處理后定量表征血小板時(shí)空分布。
[0057]金剛石MEMS傳感器檢測(cè)血小板的工作原理是，針對(duì)血小板與電極金剛石薄膜材料所組成的復(fù)合電介質(zhì)層的電化學(xué)特性，首先建立血小板空間分布與復(fù)合介質(zhì)層的介電、阻抗時(shí)間特征關(guān)系，分析復(fù)合介電層結(jié)構(gòu)特性、厚度對(duì)介電和阻抗特性的影響規(guī)律，最終得到用于定量表征血小板時(shí)空分布特性的阻抗和介電特征譜。
[0058]如圖5a、5b所示為體內(nèi)血栓形成過(guò)程的電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)曲線示意圖，圖5a中大概包含3個(gè)階段:(I)Activat1n time正常血小板激活；(2)Clot time血小板開始聚集，達(dá)到一定程度后，形成階段(3)Plateau time，血小板大量聚集，形成凝結(jié)；圖5b為不同血細(xì)胞顆粒的電學(xué)信號(hào)與交流阻抗頻率的關(guān)系。
[0059]本實(shí)施方式中，首先將金剛石MEMS傳感器植入物與動(dòng)態(tài)血流模擬器連接，構(gòu)建植入物周圍血流場(chǎng)情況。分別使用HAES溶液、人血和羊血，其中HAES溶液通過(guò)溶質(zhì)比例調(diào)節(jié)黏度等流體性質(zhì)，血液可根據(jù)不同的華法林(Warfarin)或合并其他抗凝/血小板藥物使用，調(diào)整血小板凝血機(jī)制的敏感度和血液粘度。通過(guò)這一系列實(shí)驗(yàn)分析非定常全血流場(chǎng)的物理特性，根據(jù)流場(chǎng)中的剪切力、雷諾數(shù)、流體穩(wěn)定度、渦量、各向異性等流體力學(xué)特征物理量定義不同的血流場(chǎng)，包括血流流動(dòng)形態(tài)如局部層流、湍流及之間的轉(zhuǎn)捩流，量化描述血流場(chǎng)的物理特征參數(shù)，并得到其在MEMS器件信號(hào)轉(zhuǎn)化和分析器上得到和輸出結(jié)果。
[0060]本實(shí)施方式中金剛石MEMS傳感器可以集成制備在植入物表面、或者單獨(dú)制備，植入人體后，可以檢測(cè)體內(nèi)血液血小板聚集情況，并即時(shí)采集、分析轉(zhuǎn)化并輸出結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)體內(nèi)血小板的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0061 ]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0062]實(shí)施例一:
[0063]以鈦基合金制備的人工心臟輔助裝置表面為例，在其表面采用金剛石薄膜沉積工藝，形成鈦基合金表面的金剛石MEMS傳感器，并優(yōu)化其在人工心臟表面的幾何分布設(shè)計(jì)。
[0064]然后進(jìn)行體外模擬實(shí)驗(yàn)，將人工心臟與動(dòng)態(tài)血流模擬器連接，模擬人工心臟介入后的流場(chǎng)情況。實(shí)驗(yàn)使用捐獻(xiàn)者的血液進(jìn)行測(cè)試，輸出結(jié)果分兩階段進(jìn)行比較，第一是與帶有血栓預(yù)測(cè)模塊的計(jì)算流體力學(xué)模擬結(jié)果作比較，第二是將不同時(shí)間點(diǎn)的監(jiān)測(cè)結(jié)果與熒光顯微鏡方法觀測(cè)到的表面微血栓分布作比較。由此校核傳感器件表面的靈敏度以及控制器算法的準(zhǔn)確度。
[0065]本實(shí)施例中傳感器件感測(cè)靈敏度能夠達(dá)到lms，意即最短觀測(cè)時(shí)間間隔，能夠達(dá)到表面微血栓形成的動(dòng)態(tài)觀測(cè)或預(yù)防需求；同時(shí)具有數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與比較的功能，可以對(duì)比較長(zhǎng)時(shí)間間隔的表面圖譜。此外，控制器算法可信度能夠達(dá)到95%，意即接收到傳感器信號(hào)后對(duì)血栓形成與否的判斷準(zhǔn)確度。同時(shí)，對(duì)血栓面積和形狀(形態(tài))的測(cè)量準(zhǔn)確誤差低于5%。
[0066]實(shí)施例二:
[0067]本實(shí)施例中金剛石MEMS傳感器制備在血管支架或是人工血管表面，用來(lái)檢測(cè)表面血液流速。
[0068]MEMS電極在金剛石表面形成電場(chǎng)，在不同血液流速條件下，表面電場(chǎng)也會(huì)有所改變，將反饋回金剛石MEMS傳感器上，得到電信號(hào)的改變。如圖6所示為體內(nèi)血栓形成過(guò)程的電流密度動(dòng)力學(xué)曲線(圓點(diǎn)所示為數(shù)據(jù)點(diǎn))，可以看出，隨時(shí)間的推進(jìn)，血小板逐漸聚集形成凝血，電流密度逐漸增強(qiáng)。
[0069]通過(guò)固定的算法分析電信號(hào)的改變，以及血紅細(xì)胞和血漿的區(qū)域濃度信息，可以實(shí)時(shí)得到器件表面的血液流速，從而得到發(fā)生凝血區(qū)域的空間、凝血時(shí)間及凝血程度。血液流速檢測(cè)另一個(gè)應(yīng)用是預(yù)測(cè)心梗以及血液成分改變相關(guān)的疾病，并可以預(yù)防冠心病中，因血管堵塞、血流停滯弓I起的大規(guī)模心肌壞死。
[0070]由以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0071]采用金剛石MEMS傳感器，避免再次涂覆金剛石涂層；
[0072]體內(nèi)檢測(cè)，避免抽取血液體外檢測(cè)，檢測(cè)方便；
[0073]無(wú)標(biāo)記檢測(cè)，對(duì)血液安全無(wú)損；
[0074]即時(shí)檢測(cè)，避免目前檢測(cè)方法的等待時(shí)間、以及檢測(cè)與結(jié)果獲取的非同步性。
[0075]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0076]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種體內(nèi)血小板即時(shí)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括: 信號(hào)采集單元，信號(hào)采集單元包括設(shè)于體內(nèi)的金剛石MEMS傳感器，所述金剛石MEMS傳感器包括PC金剛石薄膜以及設(shè)于PC金剛石薄膜上由導(dǎo)電金剛石形成的電極，信號(hào)采集單元用于采集血小板近壁時(shí)空分布的電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)信號(hào)； 信號(hào)接收單元，與所述信號(hào)采集單元相連且設(shè)于體外，用于接收信號(hào)采集單元所采集的信號(hào)； 信號(hào)處理單元，與信號(hào)接收單元相連且設(shè)于體外，用于根據(jù)信號(hào)接收單元接收的信號(hào)定量表征血小板時(shí)空分布。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體內(nèi)血小板即時(shí)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述金剛石MEMS傳感器呈陣列式分布。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體內(nèi)血小板即時(shí)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述金剛石MEMS傳感器單獨(dú)作為植入物置于體內(nèi)、或?qū)⒔饎偸疢EMS傳感器集成于醫(yī)用植入物表面置于體內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體內(nèi)血小板即時(shí)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述PC金剛石薄膜包括相對(duì)設(shè)置的第一 PC金剛石薄膜和第二 PC金剛石薄膜，所述電極包括位于第一 PC金剛石薄膜上的若干參照微電極、以及位于第二 PC金剛石薄膜上的若干接收微電極和激勵(lì)微電極。5.一種體內(nèi)血小板即時(shí)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)方法，其特征在于，所述檢測(cè)方法包括: 51、制備信號(hào)采集單元，在PC金剛石薄膜中嵌入或在其表面沉積由導(dǎo)電金剛石材質(zhì)形成的電極，得到金剛石MEMS傳感器，并將金剛石MEMS傳感器植入體內(nèi)； 52、通過(guò)信號(hào)采集單元采集血小板近壁時(shí)空分布的電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)信號(hào);S3、信號(hào)接收單元接收信號(hào)采集單元所采集的信號(hào)，并傳送至信號(hào)處理單元； S4、信號(hào)處理單元接收信號(hào)接收單元發(fā)出的信號(hào)，并進(jìn)行處理后定量表征血小板時(shí)空分布O6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的體內(nèi)血小板即時(shí)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟SI中在PC金剛石薄膜上沉積由導(dǎo)電金剛石材質(zhì)形成的電極通過(guò)等離子體化學(xué)氣相沉積方法生長(zhǎng)。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的體內(nèi)血小板即時(shí)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟SI中的金剛石MEMS傳感器單獨(dú)作為植入物置于體內(nèi)、或?qū)⒔饎偸疢EMS傳感器集成于醫(yī)用植入物表面置于體內(nèi)。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的體內(nèi)血小板即時(shí)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟SI中信號(hào)采集單元采集的信號(hào)包括流場(chǎng)中的剪切力、雷諾數(shù)、流體穩(wěn)定度、渦量、各向異性流體中的一種或多種流體力學(xué)參數(shù)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的體內(nèi)血小板即時(shí)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S4包括: 根據(jù)流體力學(xué)參數(shù)定義不同的血流場(chǎng)，并量化描述血流場(chǎng)的物理特征參數(shù)，所述血流場(chǎng)的流動(dòng)形態(tài)包括局部層流、湍流及轉(zhuǎn)捩流中一種或多種形態(tài)10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的體內(nèi)血小板即時(shí)無(wú)標(biāo)記檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S4中的血小板時(shí)空分布包括血小板的阻抗和介電特征譜、血小板聚集情況。
【文檔編號(hào)】A61B5/00GK106037757SQ201610547268
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月13日
【發(fā)明人】楊磊, 徐博翎, 陳濤, 賴躍坤, 王魯寧, 劉慧玲
【申請(qǐng)人】蘇州大學(xué)