START Research R&D projects Projects completed PL ZDSO Optoelektroniczny system sensorów markerów chorobowych

Optoelektroniczny system sensorów markerów chorobowych

Projekt pk. „Sensormed” był realizowany przez konsorcjum w składzie: Instytut Optoelektroniki WAT (lider), Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, Wydział Chemii Uniwersytetu Mikołaja Kopernika i firma VIGO System S.A. W ramach tego projektu opracowano nowatorskie laboratoryjne sensory, w których zastosowano laserową spektroskopię absorpcyjną do wykrywania biomarkerów astmy, anginy, chorób żołądka oraz podwyższonego poziomu bilirubiny we krwi (m.in. zespół Gilberta, zespół Dubina-Johnsona, zespół Rotora, zespół Criglera-Najjara). System ten składa się z pięciu bloków funkcjonalnych:

  • układu pobierania próbek (UPP)
  • układu kondycjonowania (UK)
  • czujnika CEAS (ang. Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy),
  • dwuwidmowego czujnika MUPASS (ang. MUltiPass Absorption Spectroscopy System)
  • układu przetwarzania sygnałów (UPS).

Układ UPP służy do pobrania od pacjenta próbki wydychanego powietrza z górnych i z dolnych dróg oddechowych. Opracowany układ, zgodnie z normami ATS/ERS może pracować w trybie „on-line” lub „off-line”. Układ kondycjonowania odpowiada za usunięcie wilgoci z badanej próbki (do 3% wilgotności względnej) oraz wytworzenie podciśnienia (do ok. 0,1 atm) w komorze pomiarowej czujnika. Zapewnia też prędkość przepływu powietrza zgodnie z normami ATS/ERS.
Czujnik CEAS umożliwia wykrywanie tlenku azotu. W czujniku tym zastosowano laser kaskadowy firmy Alpes Lasers SA (λ=5,26 µm) oraz wysokoczuły moduł detekcyjny z detektorem HgCdTe firmy VIGO System S.A. Dla tego sensora uzyskano granicę wykrywalności około 30 ppb. Do detekcji metanu i tlenku węgla zastosowano dwuwidmowy sensor MUPASS z jedną komórką wieloprzejściową. Dla metanu uzyskano granicę wykrywalności100 ppb (dla  λ=2,2536 µm) natomiast dla tlenku węgla wyniosła ona 400 ppb (dla λ=2,336 µm). Sygnały z sensorów są rejestrowane przez blok interfejsów i kierowane do komputera wizualizującego wyniki za pomocą wspólnego oprogramowania. Rodzaje interfejsów są niezależne dla każdego rodzaju sensora. Niezależne jest też oprogramowanie każdego z nich. Rolą programu głównego jest zintegrowanie uzyskanych wyników. 
Zespół z UMK opracował układ wzbogacania próbek w celu zwiększenia czułości sensora. Próbki powietrza wydychanego przez grupę ochotników pobrano w sposób bezinwazyjny w Centrum Medycznym Alpejska (Warszawa). Wyniki testów pokazały, że przykładowo demonstrator sensora długofalowego umożliwia wykrywanie wzrostu stężenia NO w powietrzu wydychanym ponad wartość progową przyjętą dla zdrowej, dorosłej osoby.