Vũ quang khuê nghiên cứu chế tạo thiết bị đo đa kênh ứng dụng cho cảm biến sinh sinh học phát hiện nhanh vi rút gây bệnh h5n1

-1- MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, phát triển công nghệ vi điện tử công nghệ sinh học góp phần to lớn vào vấn đề phát sớm, nhanh chữa khỏi số bệnh lây nhiễm đời sống, sinh hoạt người, làm rõ chế sinh lý phức tạp thể sống Việc ứng dụng cảm biến sinh học thiết bị kèm giúp chẩn đoán xác định, điều trị bệnh cách dễ dàng nhanh chóng hơn, nghiên cứu bào chế thuốc, kiểm tra chất lượng thức ăn xác định việc chuyển đổi gen động, thực vật, đặc biệt thời gian gần dịch bệnh vi rút gây nên sức khoẻ người ngày gia tăng Điều nguy hiểm chỗ, chúng có khả biến chủng nhanh chóng Khống chế ngăn chặn kịp thời tác nhân gây bệnh truyền nhiễm yêu cầu cấp thiết không đối ngành y tế mà với tất ngành nghề khác nhằm giảm thiểu nguy liên quan tới sức khỏe thiệt hại mặt kinh tế xã hội Chính vậy, phát nhanh, nhạy sàng lọc mầm bệnh truyền nhiễm mấu chốt để ngăn chặn trình lây nhiễm, có biện pháp cách ly hay điều trị kịp thời, khống chế ngăn chặn dịch bệnh bùng phát Có nhiều phương pháp áp dụng tương đối rộng rãi phịng thí nghiệm để xác định tác nhân gây bệnh như: phân lập; nuôi cấy; huyết học; ELISA; PCR, Tuy nhiên, phương pháp truyền thống thường hàng tới hàng tuần để biết kết Đề tài “Nghiên cứu chế tạo thiết bị đo đa kênh ứng dụng cho cảm biến miễn dịch sở độ dẫn” tác giả lựa chọn mục đích xác định nhanh vi rút H5N1 gây bệnh, có khả bổ trợ cho phương pháp nghiên cứu xác định vi rút trước Điều đặt biệt thiết bị xác định vi rút nơi cần di chuyển vùng sâu, vùng xa nơi thiếu điều kiện máy móc nhân viên y tế cao cấp Thiết bị đo đa kênh bao gồm biến / -2- chuyển đổi (transducer) cố định phần tử sinh học kháng thể vi rút H5N1, hệ mạch đo, phần mềm thu thập xử lý số liệu Hệ thống hoạt động thị kết độc lập ghép nối, điều khiển thơng qua máy tính cá nhân Luận văn mơ tả chi tiết q trình phát triển mạch đo xây dựng phần mềm Luận văn gồm chương: Chương Tổng quan cảm biến sinh học Trong chương tác giả mô tả tổng quan cấu tạo, nguyên lý hoạt động phân loại cảm biến sinh học Khái quát phần tử nhận sinh học kháng thể cố định lên bề mặt cảm biến Tóm tắt tổng thể thiết bị đo ứng dụng cho cảm biến sinh học nghiên cứu ứng dụng nước giới năm gần Bênh cạnh đó, tác giả mô tả nội dung nguyên lý xử lý tín hiệu hệ đo cho cảm biến miễn dịch đa kênh Chương Nghiên cứu chế tạo thiết bị đo đa kênh Chương tập trung vào việc mơ tả q trình thực nghiệm như: Nghiên cứu tham gia chế tạo, cố định chức hóa cho cảm biến miễn dịch đa kênh Thiết kế, xây dựng quy trình đóng gói cho cảm biến đa kênh Tạo socket cho phép cảm biến giao tiếp với mạch xử lý tín hiệu thiết bị Nghiên cứu chế tạo thiết bị đo đa kênh nâng cấp phần mềm thu thập, xử lý tín hiệu kết đo Chương Kết thảo luận Trong chương này, bên cạnh lập luận khoa học kết thu thập Tác giả đưa thêm vào nhận xét, bàn luận làm sở cho việc phát triển luận văn sau -3- Chương TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN SINH HỌC 1.1 Cảm biến sinh học 1.1.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc cảm biến sinh học Cấu tạo cảm biến sinh học: Cảm biến sinh học thiết bị tích hợp độc lập, nhỏ gọn, có khả cung cấp thơng tin phân tích định lượng bán định lượng, gồm 02 thành phần chính: Phần tử nhận biết sinh học chuyển đổi tín hiệu [15] Phần tử nhận biết thực chất lượng chất sinh học thực thể sinh học, hoạt động yếu tố nhận biết, liên kết với chuyển đổi cách trực tiếp gián tiếp Phần tử sinh học sử dụng chủ yếu enzim, ADN, ARN, kháng thể [21] Bộ chuyển đổi thực nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu khơng điện phản ứng hố học sinh thành tín hiệu điện, quang, cơ, nhiệt [21] Hình 1.1 Cấu tạo cảm biến sinh học Nguyên lý làm việc cảm biến sinh học: Sự tương tác phần tử cảm nhận sinh học đối tượng phân tích làm thay đổi tính chất sinh, hóa Sự thay đổi nhận biết chuyển đổi cảm biến chuyển thành tín hiệu điện [3] Mỗi phần tử nhận biết sinh học khác cho phép nhận biết loại đối tượng phân -4- tích theo ngun tắc khóa - chìa Nếu khơng có đối tượng phân tích phù hợp với thành phần cảm nhận sinh học khơng có thay đổi tín hiệu điện đầu cảm biến đơn đóng góp ồn q trình đo Chính mà cảm biến sinh học có độ chọn lọc cao [17] 1.1.2 Phân loại cảm biến sinh học Dựa thành phần cảm nhận sinh học phần tử chuyển đổi người ta phân loại loại cảm biến sinh học khác nhau: Phân loại theo phần tử chuyển đổi: Dựa phận chuyển đổi chia cảm biến sinh học thành: Cảm biến quang sở phép đo huỳnh quang [6], cảm biến dựa sở thay đổi khối lượng bề mặt cảm biến làm thay đổi tần số vi cân tinh thể thạch anh [16], chuyển đổi điện hóa [21], hiệu ứng trường nhạy ion, chuyển đổi nhiệt chuyển đổi từ [2] Cảm biến ADN quang học dựa cộng hưởng Plasma bề mặt: Loại cảm biến khơng địi hỏi phải đánh dấu chuỗi ADN, kết phép đo hiển thị trình đo [17] Hệ thống dựa thay đổi góc cộng hưởng ánh sáng phản xạ bề mặt cảm biến, có lai hóa chuỗi ADN dị ADN đích dung dịch Sự thay đổi phần tử cảm nhận sinh học lai hóa ADN tương ứng với thay đổi khối lượng phân tử bề mặt cảm biến Loại cảm biến sử dụng việc xác định đột biến gen [4], nghiên cứu tương tác kháng thể - kháng ngun lúa mì [7], phân tích q trình bào chế thuốc [9] Cảm biến có chuyển đổi học sở vi cân tinh thể thạch anh: Cảm biến vi cân tinh thể thạch anh ứng dụng nhiều lĩnh vực khác nhau, việc sử dụng vật liệu làm chuyển đổi tín hiệu cảm biến sinh học nhằm ứng dụng lĩnh vực y, sinh học để xác định loại vi rút, vi khuẩn gây bệnh Ưu điểm loại cảm biến có độ nhạy -5- cao, khả đo thay đổi khối lượng mức nanogam, q trình xác định khơng cần đánh dấu, kết định tính định lượng Nhược điểm loại cảm biến hoạt động tần số cao, đóng góp ồn mơi trường làm ảnh hưởng tới q trình xử lý tín hiệu [5] Cảm biến sinh học dựa chuyển đổi điện hoá: Cảm biến sinh học dựa chuyển đổi điện hố có cấu trúc đơn giản, q trình nhận biết khơng phức tạp phản ứng điện hố cho tín hiệu điện trực tiếp, độ nhạy tương đối cao, thời gian đáp ứng nhanh, kích thước nhỏ, thích hợp cho việc xác định nhanh mẫu bệnh phẩm bệnh nhân nhiễm bệnh [11], ứng dụng để kiểm tra môi trường Để nhận biết phản ứng phần tử sinh học với chất cần phân tích, bề mặt cảm biến phải cố định kháng thể, enzim, chuỗi ADN dị, sau đưa vào dung dịch mẫu cần phân tích tương ứng kháng ngun, chất, ADN đích Khi có phản ứng kháng nguyên - kháng thể, lai hóa ADN, phản ứng ức chế enzim, xẩy làm thay đổi độ dẫn điện cực, gây lên thay đổi điện áp đầu [21] Cảm biến sinh học dựa bóng bán dẫn nhạy ion hiệu ứng trường ISFET (Ion Sensitive Field Effect Transistor): Bóng bán dẫn nhạy ion hiệu ứng trường loại điện cực sử dụng để thay điện cực thuỷ tinh đo pH nồng độ ion kim loại Loại linh kiện cải tiến từ MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) với thay lớp oxít cực cổng lớp màng nhạy hố học điện cực chuẩn Nếu phủ lớp màng cảm nhận sinh học lên cực cổng ISFET, trở thành cảm biến sinh học Các loại cảm biến phủ màng enzim lên cực cổng nhạy ion ISFET, đáp ứng tín hiệu xác định thay đổi điện áp kênh dẫn Loại cảm biến có kích thước nhỏ, độ nhạy cao [2] -6- Phép đo dòng Hiển thị Keithley4200 Hộp chắn Cảm biến ISFET Hệ đo cảm biến Hình 1.2 Cấu tạo cảm biến (A) hệ đo (B) ISFET Cảm biến sinh học sở vi điện cực độ dẫn: Cảm biến vi điện cực độ dẫn sử dụng phổ biến với ưu điểm vượt trội như: giá thành thấp, cấu trúc đơn giản, độ ổn định cao, tin cậy làm việc, phân tích nhanh dễ dàng sở phép đo độ dẫn, quy trình chế tạo đơn giản Đây loại cảm biến dựa thay đổi độ dẫn điện lân cận bề mặt cảm biến có thay đổi tính chất vật lý, hóa học sinh học dung dịch phân tích Khi đó, làm thay đổi tín hiệu điện đầu cảm biến Cảm biến vi điện cực có nhiều cấu hình, kích thước khác Chúng chế tạo cách sử dụng dây kim loại bon làm điện cực ống thuỷ tinh Hiện vi điện cực ứng dụng dùng làm cảm biến sinh học vi điện cực có dạng hình trịn đặc biệt vi điện cực Planar có cấu trúc dạng lược đan xen cấu trúc mảng -7- [21] Quy trình chế tạo loại cảm biến tác giả trình bày chi tiết chương luận văn 5mm 5mm Hình 1.3 Cấu tạo cảm biến vi điện cực Cũng loại cảm biến sinh học khác, để xác định kháng nguyên, bề mặt cảm biến miễn dịch dựa vi điện cực độ dẫn cần cố định kháng thể Quá trình xảy phản ứng kháng nguyên - kháng thể (phản ứng miễn dịch) gây lên thay đổi độ dẫn bề mặt cảm biến làm thay đổi tín hiệu điện đầu cảm biến Những loại cảm biến thường ứng dụng để xác định loại khuẩn Salmonella - loại khuẩn gây nhiễm độc sữa với thời gian nhanh gấp nhiều lần so với phương pháp xác định khác [8], xác định vi rút viên gam C [16], xác định vi rút gây bệnh H5N1 [21] Phân loại theo thành phần cảm nhận sinh học: Thực tế có nhiều phần tử sinh học sử dụng làm thành phần cảm nhận sinh học Tuy nhiên chất thường sử dụng cơng trình sản phẩm là: ADN, ARN, kháng thể, enzim Phần tử cảm nhận chuỗi ADN: Cấu trúc, tính chất ADN trình bày chi tiết [21] Có nhiều phương pháp để cố định ADN lên bề mặt cảm biến phương pháp cố định ADN dò lên bề mặt cảm biến sử dụng APTS ống nanocacbon sử dụng phổ biến có nhiều ưu điểm [21] Quy trình cố định ban đầu cảm biến xử lý bề mặt để tẩy bỏ chất bẩn ion kim loại gây lên chế tạo đóng gói cảm biến, tiếp hydrát hố bề mặt cảm biến -8- CH3OH/HCl tỷ lệ 1:1, Phủ APTS cố định ADN dò lên bề mặt cảm biến dung dịch APTS/C2H5OH tỷ lệ 3:7 với q trình hoạt hóa chuỗi ADN EDC MIA, phủ ADN hoạt hóa lên bề mặt cảm biến đem ủ 37 0C 18 [19] Khi mẫu cần xác định có ADN đích có lai hóa ADN dị ADN đích làm cho mật độ điện tích bề mặt cảm biến tăng lên độ dẫn điện cực làm việc tăng so với điện cực chuẩn Đây sở để nhận biết trình làm việc cảm biến ADN Phần tử cảm nhận enzim: Đối với cảm biến cố định màng enzim thường ứng dụng quan trắc môi trường công nghệ thực phẩm Trước cố định, bề mặt cảm biến làm dung dịch K2Cr2O7 H2SO4 98% sau cho enzim lên bề mặt vi điện cực cảm biến Chức hóa bề mặt cảm biến để xác định nồng độ thuốc trừ sâu nước, điện cực cố định enzim phủ 1mg AcChE (Acetyl-Cholinesterase) 1mg BSA (Bovine Serum Albumin) trộn với dung dịch đệm KH2PO4 20 mM, pH = 7,5 10% Glycerol Điện cực chuẩn phủ hỗn hợp 2mg BSA với 10 µl chất đệm KH2PO4 20 mM, pH = 7,5 với 10% Glycerol Khi có nồng độ thuốc trừ sâu carbonsulfan C20H32N2O3S nước làm cho Acetyl-cholinesrase phân tách thành acetic choline proton sinh nguyên nhân làm thay đổi độ dẫn, lúc độ dẫn màng enzim điện cực làm việc giảm so với điện cực chuẩn tạo chênh lệnh tín hiệu điện đầu cảm biến [23] Phần tử cảm nhận kháng thể: Kháng thể chất loại glycoprotein kháng nguyên kích thích tạo kết hợp cách đặc hiệu với kháng nguyên Kháng thể gọi globulin miễn dịch (immunoglobulin), viết tắt Ig chạy điện di miễn dịch kháng thể nằm vùng globulin [20] -9- Cấu trúc kháng thể phần tử đối xứng, cấu tạo chuỗi nặng chuỗi nhẹ giống đôi Chuỗi nhẹ L (light): Mỗi chuỗi nhẹ chuỗi polypeptid cấu tạo khoảng 214 axit amin, đánh số thứ tự từ đầu NH2 đến đầu COOH chia thành vùng Vùng định C (constant) nằm sau, có loại trình tự axit amin khơng thay đổi, vùng thay đổi V (variable) nằm phía trước có loại trình tự axit amin thay đổi tùy theo loại kháng thể Có hai chuỗi nhẹ chuỗi kappa chuỗi lamda Chuỗi nặng H (heavy): Có cấu tạo tương tự chuỗi nhẹ, chuỗi polypeptid gồm 440 axit amin, đánh số thứ tự từ đầu NH2 đến đầu COOH chia thành vùng tùy theo chuỗi nặng Vùng C gồm CH1, CH2, CH3, CH4, vùng V vùng siêu biến Có loại chuỗi nặng khác nhau: Chuỗi gamma, chuỗi alpha, chuỗi muy, chuỗi delta, chuỗi epsilon [18] Sự liên kết chuỗi, hai chuỗi nặng nối với cầu nối lưu huỳnh (S-S), số cầu nối lưu huỳnh thay đổi tùy chuỗi Chuỗi nhẹ nối với chuỗi nặng cầu nối lưu huỳnh [20,12] Tính chất đặc điểm kháng thể, tính chất lớp kháng thể nêu bảng 1.1 [20] -10- Bảng 1.1 Tính chất kháng thể Tính chất Dạng phân tử Chuỗi nặng Chuỗi nhẹ Dưới lớp IgG Đơn phân Gamma Kampa Lamda IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, Gm IgA Đơn phân Nhị phân Alpha Kampa Lamda IgM Ngũ phân IgD Đơn phân IgE Đơn phân Muy Kampa Lamda IgA2, IgA1 - Delta Kampa Lamda - Apilon Kampa Lamda - Alloptyp Am Mm chuỗi nặng Trọng lượng 150000 160000 900000 175000 phân tử Hằng số lắng 6,6 S 14 S 19 S 7S % gluxit 10 Nồng độ 12,5 2,1 1,25 0,04 huyết tương (g/l) Thời gian 23 5,8 5,1 2,8 bán hủy (ngày) Cố định bổ + IgG1, + thể IgG3, IgG4 Gắn tế + IgG1, bào mast IgG3, IgG4 Vai trò Kháng thể Kháng thể Kháng thể Kháng thể chống bảo vệ bề mặt chủ yếu bề mặt nhiễm vi niêm mạc đáp lympho B khuẩn chống nhiễm ứng tiên phát nhận vi rút khuẩn chống nhiễm diện kháng vi khuẩn nguyên vi rút Chuỗi khác Chuỗi J, mảnh Chuỗi J tiết 190000 8S 13 0,003 2,5 + Kháng thể chống ký sinh trùng, gây dị ứng -69- Hình 3.13 Giao diện thống kê số lần đo Trong giao diện thống kê số lần đo được, cho biết thông tin số lần đo cảm biến thứ tự lần đo, tên mẫu vi rút cần xác định, giá trị biên độ, tần số, nhiệt độ môi trường, người đo, ngày tháng nơi đo mẫu, đặt biệt giá trị kết đo kênh có kháng nguyên vi rút mà điện áp lớn 20 mV phần mềm mặc định kết dương tính Các tính phần mềm hiển thị số liệu kết đo:  Phần mềm thị số liệu đồng thời kênh từ cảm biến thông qua hình ảnh đồ thị; điện áp nằm khoảng ÷ 55 mV khoảng điện áp sai lệch tín hiệu từ điện cực làm việc cảm biến tín hiệu điện cực chuẩn; kênh khơng có điện áp hiển thị khoảng vẽ đồ thị nguyên nhân kênh khơng có vi rút phát điện cực bị chập q trình hàn;  Thơng số nhiệt độ ngày tháng đo phần mềm tự động cập nhật; người đo cập nhật thông số nơi đo, ngày tháng địa điểm -70- đo; thơng số biên độ tần số tín hiệu vào cảm biến; tên loại vi rút cần xác định;  Người đo ấn nút “Lưu” để thực lưu thơng số đồng thời thống kê kết đo, số lần đo;  Muốn thực in báo cáo trực tiếp kết đo, người đo cần thực ấn nút in báo cáo môđun thống kế để phần mềm kết nối máy in kết quả;  Khi điện cực làm việc có kháng ngun vi rút H5N1 tạo phản ứng kháng nguyên kháng thể làm cho độ dẫn tăng lên điện áp đồ thị nằm giải 20 ÷ 55 mV đèn cảnh báo có vi rút sáng (màu đỏ) kênh cịn lại khơng báo đèn trạng thái bình thường (màu xanh);  Trình đơn “Help” trợ giúp người sử dụng trình đo thiết bị đa kênh có ghép nối máy tính 3.2.3 Đóng gói thiết bị Thiết bị đóng gói vỏ sắt có đỡ phía để thực việc chống rung di chuyển thực phép đo xa trung tâm Hình ảnh thiết bị sau đóng gói ghép máy tính đo mẫu mơ tả hình 3.14 -71- Hình 3.14 Hình ảnh thiết bị phát vi rút đa kênh ghép nối máy tính Hình 3.14 mơ tả hệ đo ghép nối giao tiếp với chương trình BS phiên 2.0 máy tính thơng qua cổng USB, socket thiết bị ghép nối với cảm biến miễn dịch đa kênh 3.3 Xác định Vi rút H5N1 gây bệnh Cảm biến sau cố định kháng thể chủng vi rút H5N1 với nồng độ 1mg / ml (0,1µL, ủ giờ) bảo quản nhiệt độ oC; tiến hành đo xác định kháng nguyên vi rút H5N1 thiết bị hoạt động độc lập:  Cắm cảm biến vào socket bề mặt thiết bị theo chiều mặc định trình bày mục 3.1.2 chương;  Bật công tắc nguồn nuôi cho thiết bị quan sát hình LCD ta thấy giá trị kênh nhỏ thông số từ 0÷2 mV  Dùng pipet để nhỏ kháng nguyên vi rút H5N1 vào khoang chứa mẫu bề mặt cảm biến -72-  Quan sát tín hiệu hình LCD đọc kết hiển thị kênh để thấy thay đổi độ dẫn điện cực có phản ứng kết cặp kháng nguyên kháng thể Kết đo xác định vi rút thực Viện Vệ Sinh Dịch Tễ Trung ương trường ĐHBK Hà Nội với đợt mV 90 80 70 60 Kênh 50 Kênh 40 Kênh 30 Kênh 20 10 phút 12 17 22 27 32 Hình 3.15 Kết đo xác định vi rút H5N1 vi cảm biến miễn dịch hệ đo đa kênh Phép đo thực 310C thể tích mẫu 10µl, thời gian 25 phút Trong lần đo trên, có kênh thực biểu diễn trình phản ứng miễn dịch có kháng nguyên vi rút H5N1 với điện áp dải từ 10 đến 42 mV; kênh khơng thay đổi điện áp hàn đóng vỏ cảm biến, kênh bị kem hàn làm ngắn mạch kim loại vi điện cực số -73- Các thơng số q trình đo xác định kháng ngun vi rút H5N1 đợi trình bày bảng 3.2 Kênh Thể tích kháng thể (µl) 0,1 0,1 0,1 0,1 Thể tích kháng ngun (µl) 10 10 10 10 Nhiệt độ mơi trường (0C) 31 31 31 31 Thời gian đo tối đa (phút) 25 25 25 25 Bảng 3.2a Bảng thông số đo xác định kháng nguyên vi rút H5N1 đợt Ở lần đo tiếp theo, tác giả sử dụng cảm biến miễn dịch có số vi điện cực hàn chức hóa 04 cảm biến hoạt động mV 45 40 35 30 Kênh 25 Kênh 20 Kênh 15 Kênh 10 5 10 15 20 25 phút Hình 3.16 Kết đo xác định vi rút H5N1 vi cảm biến miễn dịch hệ đo đa kênh Phép đo thực 280C với thể tích mẫu 10µl, thời gian 25 phút -74- Các thơng số q trình đo xác định kháng nguyên vi rút H5N1 lần trình bày bảng 3.3 Kênh Thể tích kháng thể (µl) 0,1 0,1 0,1 0,1 Thể tích kháng ngun (µl) 10 10 10 10 Nhiệt độ môi trường (0C) 28 28 28 28 Thời gian đo tối đa (phút) 25 25 25 25 Bảng 3.2b Bảng thông số đo xác định kháng nguyên vi rút H5N1 đợt Trong lần đo này, cảm biến miễn dịch đa kênh sử dụng đo xác định vi rút có điện áp vi điện cực thay đổi tuyến tính, giá trị kênh so tương đối điều khẳng định kim loại vi điện cực hoạt động tốt khắc phục nhược điểm trình chế tạo, đóng gói chức hóa cảm biến Khi tiến hành đo xác định kháng nguyên vi rút H5N1 thiết bị hoạt động ghép nối máy tính: Quy trình thực trình thiết bị hoạt động độc lập; ghép máy tính người đo cần thực giao tiếp thiết bị với máy tính qua giao tiếp USB khởi động phần mềm BS phiên 2.0 Kết hiển thị đồ thị phần mềm với 02 đợt đo tương ứng: -75- Hình 3.17 Đồ thị đo xác định vi rút H5N1 vi cảm biến miễn dịch hệ đo đa kênh Phép đo thực 310C với thể tích mẫu 10µl, thời gian 25 phút phần mềm BS 2.0 -76- Hình 3.18 Đồ thị đo xác định vi rút H5N1 vi cảm biến miễn dịch hệ đo đa kênh Phép đo thực 280C với thể tích mẫu 10µl, thời gian 25 phút phần mềm BS 2.0 Từ đồ thị biểu diễn trình hoạt động cảm biến miễn dịch đa kênh thiết bị ghép nối máy tính so sánh với trình đo thiết bị hoạt động độc lập cho kết tương ứng đồng Điều cho thấy thiết bị hồn tồn đem sử dụng độc lập cần thiết ghép nối với máy tính để thực thi việc hiển thị đồ thị Kết đo xác định vi rút H5N1 cảm biến miễn dịch thiết bị đo đa kênh hoàn toàn phù hợp với kết xác nhận ban đầu Viện Vệ sinh dịch tễ TW cung cấp -77- -78- 3.4 Thảo luận Đối với cảm biến miễn dịch phương pháp cố định: Như kết phân tích trên, cảm biến miễn dịch đa kênh hồn tồn hoạt động phân tích tốt kết cần xác định, cụ thể luận văn cảm biến sử dụng để xác định kháng nguyên chủng vi rút H5N1; trình hoạt động cảm biễn miễn dịch đa kênh chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố như: Q trình chế tạo đóng gói; quy trình cố định kháng thể vi rút làm cho cảm biến điện cực thực chức Những nguyên nhân yếu tố chủ quan khách quan đem lại đặc biệt cảm biến lần chế tạo đóng gói theo phương pháp hàn lật Việt Nam Đối với thiết bị đo đa kênh: Thiết bị đa kênh nhằm thực xây dựng hệ đo cho cảm biến miễn dịch, yêu cầu đặt tác giả xây dựng theo quy định đặc trưng cảm biến đa kênh Trong lần chế tạo này, thiết bị sử dụng cho kết tối ưu Điển hình phát tín hiệu đưa vào cảm biến có tần số, biên độ đạt tiêu chuẩn từ phát tín hiệu Max 038 chuyên sử dụng cho mạch có tín hiệu nhỏ giảm tối thiểu ảnh hưởng nhiễu bên Bộ tách sóng nhạy pha thực khơng cần qua khuếch đại đệm chỉnh lưu tín hiệu có biên độ mV mà tín hiệu từ cảm biến có tỷ số S/N -79- (tín hiệu / ồn) lớn nói khâu quan trọng đo lường cảm biến sinh học khắc phục Bộ chuyển đổi ADC thực độ phân giải 12 bit cho phép giải mã tín hiệu lên tới 1,2 mV Ngoài thiết bị cho phép giao tiếp với người sử dụng thông qua giao diện bàn phím, hình, USB tạo khả thích ứng với thiết bị ngoại vi thời điểm Tuy nhiên giao diện bàn phím thiết bị chưa thực việc lưu trữ thông số nhập vào reset thiết bị Ngoài thiết bị sử dụng số linh kiện điện trở tụ điện sử dụng phổ thông thị trường Việt Nam nên không tránh khỏi nhược điểm định sai số kênh cảm biến chênh lệch giá trị từ ÷ mV -80- 3.5 Hướng nghiên cứu đề tài Với phân tích thảo luận nội dung trên, thời gian tới để nâng cao chất lượng làm việc dần tiến tới hoàn thiện thiết bị cảm biến miễn dịch đa kênh tác giả xin đề xuất định hướng phát triển tiếp đề tài: - Giảm thiểu kích thước cảm biến đa kênh, đặc biệt vùng hoạt động; - Thiết lập quy trình đóng gói đảm bảo độ xác tính chuyên nghiệp cho cảm biến; - Tối ưu quy trình cố định kháng thể loại vi rút cho cảm biến đảm bảo thời gian sống lâu nhất; - Xây dựng nhớ ROM cho thiết bị, tích hợp mơđun thu phát tần số viễn thông nay; - Phát triển phần mềm thu thập xử lý tín hiệu sở hệ tích hợp hệ điều hành lập trình nhúng -81- KẾT LUẬN CHUNG Việc phát triển loại cảm biến sinh học ứng dụng nhiều lĩnh vực khác ngày quan tâm phát triển Đi đôi với việc phát triển loại cảm biến sinh học, thiết bị đo cầm tay cho phép thực phép đo nhanh, xác thực địa nhu cầu cấp thiết Luận văn thực với mục đích phát triển thiết bị cầm tay dùng cho cảm biến miễn dịch vi độ dẫn, có khả thay thiết bị đo thương mại SR830 Standford Research, Hoa Kỳ Trong khuôn khổ đề tài, tác giả phát triển thiết bị với tính sau  Cảm biến chế tạo cơng nghệ Planar cho diện tích làm việc 4,2 x 4,2 mm cố định kháng thể vi rút H5N1 để xác định kháng nguyên loại vi rút này;  Phương pháp cố định kháng thể vi rút H5N1 lên điện cực phương pháp liên kết cộng hóa trị sử dụng APTES với nồng độ kháng thể cố định mg / ml; điều thực nhờ vào nhà chuyên môn y sinh học Viện vệ sinh dịch tễ trung ương;  Bộ Socket cho phép việc tháo lắp cảm biến đa kênh dễ dàng an tồn;  LCD kích thước 15 cm x 3,5 cm, hiển thị x 20 kí tự cho biết giá trị làm việc kênh cảm biến miễn dịch; nhiệt độ môi trường; ngày tháng nơi đo mẫu;  Thiết bị giao tiếp với máy tính thơng qua cổng USB đảm bảo tốc độ truyền tải thông tin ngắt bỏ thiết bị làm việc; -82-  Bàn phím giúp người sử dụng nhập thơng tin ngày tháng, nơi đo mẫu;  Nguồn sử dụng cho thiết bị nguồn 220 V - 50 Hz; ắc qui; nguồn từ máy tính qua cổng USB  Thiết bị đóng vỏ có ghi tên thiết bị, nơi chế tạo ghi thông số cần thiết; kích thước đóng vỏ 30 x 30 x 11 cm Bên cạnh phần cứng, phần mềm nhằm hiển thị số liệu với giao diện người dùng thân thiện, dễ hiểu, dễ sử dụng tác giả phát triển ngơn ngữ VB Với mơđun phần mềm BS phiên 2.0 thực tính năng:  Môđun đồ thị hiển thị đồng thời kênh làm việc thiết bị với giá trị cho phép ÷ 55 mV;  Các chức “Text” “Label” phần mềm cho phép nhập thông tin vi rút ngày tháng, nơi thực xác định vi rút, người đo lưu trữ thông tin môđun thống kê;  Môđun thống kê thực liệt kê thông tin để so sánh số lần đo xác định vi rút khác Trên môđun thống kê, phần mềm cho phép in, báo cáo xóa liệu cần thiết; Với tính dựa trình hoạt động, đo xác định vi rút Viện Vệ sinh dịch tễ trung ương đánh giá, xác nhận khả làm việc ứng dụng thiết bị đo đa kênh -83- Tuy đạt kết ban đầu thời gian có hạn nên số gợi ý định hướng phát triển tác giả liệt kê phần “3.5 Hướng nghiên cứu đề tài” Hy vọng công việc luận văn thực tiếp ý đồ tác giả để hoàn thiện thiết bị coi thay tốt hệ đo SR830 ... phần vi? ??c phát triển thiết bị hệ đo đa kênh dành cho cảm biến miễn dịch sở độ dẫn chế tạo trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội -28- Chương NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO ĐA KÊNH 2.1 Vi cảm biến. .. -3- Chương TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN SINH HỌC 1.1 Cảm biến sinh học 1.1.1 Cấu tạo, nguyên lý làm vi? ??c cảm biến sinh học Cấu tạo cảm biến sinh học: Cảm biến sinh học thiết bị tích hợp độc lập, nhỏ gọn,... hệ đo cho cảm biến miễn dịch đa kênh Chương Nghiên cứu chế tạo thiết bị đo đa kênh Chương tập trung vào vi? ??c mô tả trình thực nghiệm như: Nghiên cứu tham gia chế tạo, cố định chức hóa cho cảm biến