PO2、PCO2和pH多功能荧光毛细管传感器构建及在实时血气分析监测中的应用
批准号:
62071178
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
刘金华
依托单位:
学科分类:
医学信息检测与处理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘金华
中文摘要
动脉血气实时监测分析在临床严重疾病诊断和及时治疗方案调整等方面具有十分重要的价值,本项目针对传统光纤实时监测传感器因光学构造及探针固定技术影响而以单参数监测为主,存在实时多功能并行监测方面的严重局限,探索将CO2、pH与O2荧光指示剂固定于单一毛细管中,开展高灵敏、多功能荧光毛细管传感器研究,解决PO2、PCO2和pH同波长荧光敏感分子发现与差异化多参数并行监测等两个关键科学问题,突破探针构建、光源和探测器及待测液协同调控与配置、多对象血气分析监测、一致性数据处理和系统再优化等关键技术,并进一步开展人体血液和家兔体内PO2、PCO2和pH试验检测。在此基础上,围绕实时临床应用场景,开展监测数据和临床疾病数据对比研究和分析,完成系统有效性评估,建立评价方法。项目将针对性地发展实时血气分析多功能传感器基础理论,为多生物参数并行联合检测的临床及其有效性应用奠定技术基础。
英文摘要
Real-time monitoring and analysis of blood gas is of great significance in disease diagnosis and treatment protocols adjustment. At present, the conventional optical fiber sensors mainly focus on single parameters owing to their own optical structure and probe fixation technology, and have great limitations in real-time multifunctional monitoring of blood gas. This proposed work intends to design a PO2, PCO2 and pH multifunctional fluorescent capillary based sensor. The CO2, pH and O2 fluorescent indicators with the same excitation wavelength are fixed in a single capillary tube respectively, in order to realized multi-parameter monitoring. By optimizing the configuration of light source, detector and liquid control system, the capillary sensor with high sensitivity and multi-parameter detection can be prepared. The sensor is used to detect PO2、PCO2 and pH in human blood and rabbits, and real-time analysis of blood gas can be realized. On this basis, we further study the real-time clinical application by analyzing the monitoring data and clinical data to obtain the multi-factor combined treatment and its effect evaluation. In summary, this proposed research will develop basic theory of multifunctional sensor for real-time blood gas analysis, and support the clinical application of multi-parameter biological detection.
血液指标含有关键的生命信息,评价血液中缺氧及酸碱平衡失调的最可靠途径是对动脉血进行血气分析监测,动脉血气实时监测分析不仅可以客观反映患者的实时健康状况,还可以反映疾病的变化趋势,有利于快速发现病情变化并及时调整治疗方案。针对传统光纤实时监测传感器因光学构造及探针固定技术影响而以单参数监测为主,存在实时多功能并行监测方面的严重局限,本项目基于荧光猝灭原理和分析器件技术,研究高灵敏度、多功能的荧光毛细管传感器,并应用于家兔体外血液和活体的实时血气分析监测。研究工作主要包括多功能荧光毛细管探针的构建、荧光毛细管传感器系统配置优化、毛细管传感器应用于体外和新西兰家兔活体内血气分析的应用研究。通过将CO2、pH与O2荧光指示剂分别固定于同一根毛细管的不同位置上,使单一毛细管同时传输三种信号,实现高效精确的pH、PO2和PCO2实时检测,提高动脉血气分析结果准确性、稳定性、及时性。将该传感器系统应用于缓冲液、家兔体外血液和家兔在体进行PO2、PCO2和pH检测,分析传感器在缓冲液、体外全血及活体内的生物探测性能,实现实时精准血气分析监测。在家兔呼吸性酸中毒、呼吸性碱中毒、代谢性酸中毒、代谢性碱中毒、急性肺损伤五种疾病模型下,应用荧光毛细管传感器系统进行PO2、PCO2和pH并行检测,并与传统医用血气分析仪检测结果进行比对验证,多功能毛细管传感系统与传统医用血气分析仪检测结果具有良好的一致性。项目组发表具有参考价值和科学意义的高水平论文6篇,申请专利2项,1项发明专利正在申请中,国内外学术交流4次,培养研究生6名。该项目为多参数血气分析检测提供新型的研究方法,更加针对性地解决多功能传感器实时应用的基础理论问题和关键技术难题,具有巨大的临床应用前景,有利用疾病的早期干预和改善患者的预后。
国内基金
海外基金