Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.
Скачать (прямая ссылка):
0,ГС; семь порций по 30 мкл 0,5 М раствора глюкозы вводили через каждые
500 с в 3 мл ацетатного буфера, циркулирующего в замкнутом контуре.
36*
564
Глава 35
ЦАП. Для выпускаемых серийно приборов требуется около 30 мс, если
потенциалы и уровни сдвигов для каждого из каналов различны. При
использовании одноканальной системы частота опроса составляет 2,5 кГц, а
при выводе кривой на дисплей в конце опыта она достигает 15 кГц. Наконец,
введение заданных объемов стандартного раствора с определенной
периодичностью может осуществляться с помощью программы на машинном
языке, контролирующей шаговый двигатель бюретки и пересчитывающей
вводимый объем в TTL-сигналы.
Результаты могут храниться на диске пользователя в виде двух файлов -
данных параметров; именем файла служит дата и время начала опыта.
Предыдущий опыт может быть вызван также путем считывания из
соответствующих файлов экспериментальных параметров и данных и выведен на
дисплей высокого разрешения.
Для сохранения хода каждого эксперимента все параметры, включая нули и
сдвиги АЦП, реальную картину на дисплее, необработанные или обработанные
кривые и результаты обработки данных, можно распечатать на матричном
принтере (рис. 35.6, а).
Последним компонентом этой автоматизированной системы является блок
обработки данных, представляющий собой ряд взаимосвязанных
компилированных программ на Бейсике. Эти программы, размещаемые на второй
стороне программного диска, выполняют ряд, операций обработки
предварительно записанных данных:
1) с помощью цифрового фильтра Баттерворта 4-го порядка сглаживаются
сигналы с частотой выше порогового значения, выбираемого пользователем,
2) по сглаженным данным определяются стационарные сигналы (наклон кривой
должен быть меньше задаваемого пользователем); с помощью линейной
регрессии находятся уравнения этих почти горизонтальных частей кривых и
затем рассчитывается значение стационарного сигнала, т. е. А/;
3) при достижении максимума первой производной сглаженной кривой
рассчитывается соответствующий динамический сигнал (d//d/)max;
4) сглаженные кривые, точки перегиба и стационарные значения выводятся на
экран (рис. 35.6, б), так что все указанные выше операции контролируются
пользователем.
Одновременно создается файл, содержащий все стационарные и динамические
значения сигналов (в единицах пользователя), а также все постоянные
времени этих сигналов. Пользователь имеет возможность либо убедиться в
достоверности этих данных и хранить их в виде соответствующего файла
параметров, либо исключить нежелательные значения, либо подвести итоги
всей процедуры обработки данных.
Наконец, имеется пакет программ для чтения всех параметров и данных из
упомянутых выше файлов и хранения данных, зарегистрированных по обоим
каналам, и соответствующих им значений времени. При этом формат обмена
данными, используемый в большинстве коммерческих прикладных программ,
реализуется в виде рабочих бланков, позволяющих проводить любые
систематические вычисления либо по всем данным, либо по выбору
экспериментатора.
35.4.2. Оценка характеристик глюкозного электрода при помощи
автоматизированного устройства
С помощью описанных выше установки и программного обеспечения проведено
большое число повторных опытов с целью сравнения различных GOD-мембран и
электродов. На рис. 35.6 показаны типичные результаты опытов по проверке
воспроизводимости и линейности при высоких концентрациях глюкозы.
Ферментную ацетил-целлюлозную мембрану размещали в проточной ячейке. При
ступенчатом увеличении концентрации глюкозы (7 раз по 5 мМ) получаются
стационарные сигналы, приведенные на рис. 35.6, а. Уровни этих сигналов,
определенные с помощью программы
Использование микропроцессоров
565
Рис. 35.7. Распечатанная на матричном принтере копия изображения на
дисплее высокого разрешения, полученного в опытах с проточным электродом
в условиях, моделирующих тест на допустимую внутривенную концентрацию
глюкозы (IVGTT): a-изменение концентрации глюкозы при различных
физиологических состояниях; б-отклик глюкозного электрода на эти
изменения. GOD-ацетилцеллюлозная мембрана; 37,0 + О,ГС; концентрацию
глюкозы изменяли в пределах от 0,2 до 19 мМ, добавляя в ацетатный
буферный раствор, циркулирующий в замкнутом контуре, либо стандартный
раствор глюкозы, либо буферный раствор.
566
Глава 35
обработки данных, находятся в пределах от 21,9 до 23,7 нА (рис. 35.6, 6)
при периоде фильтрования данных 70 с; соответствующий динамический сигнал
находится в диапазоне от 21,7 до 24,4 нА/c и свидетельствует о линейности
сигнала глюкозного сенсора вплоть до концентрации глюкозы 30 мМ.
В процессе испытаний глюкозных сенсоров изучали также их отклик на
концентрацию глюкозы во времени. На рис. 35.7, а представлены такие
кривые для модельных тестов на допустимую внутривенную концентрацию
глюкозы при различных кинетических схемах. Очевидно, что такое устройство
реагирует на увеличение и уменьшение уровня глюкозы, но время достижения
