一种基于尿液丙酮检测的糖尿病筛查装置的制作方法

1.本发明涉及传感器技术、生物医学工程、医疗卫生领域，具体涉及一种基于尿液丙酮检测的糖尿病筛查装置。


背景技术：

2.丙酮是尿液中一种常见的挥发性有机物，也是糖尿病患者尿液中的一种生物标志物。相比较于健康人，糖尿病患者胰岛素严重不足，或不能发挥作用，引起糖代谢紊乱，加重脂肪分解加速，产生丙酮、乙酰乙酸和β
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羟丁酸，反映为尿液或者呼气中的丙酮明显升高，呼气样本容易受口腔、消化道细菌的影响，而尿液可以做到无菌采集和保存。因此通过检测尿液中的丙酮含量的变化即可完成糖尿病筛查。
3.常规临床尿酮(丙酮和乙酰乙酸)检测使用的是亚硝基铁氰化钠试纸，对乙酰乙酸的敏感性仅为50
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100mg/l，对丙酮的敏感性仅为400
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700mg/l，而且两种物质极易挥发，影响检测结果的准确性。


技术实现要素：

4.本发明的技术解决问题：糖尿病血糖检测法有创、样本前处理过程复杂；尿酮试纸检测法敏感性差、准确度低，本发明提供一种基于尿液顶空丙酮检测的糖尿病筛查新技术，实现糖尿病的无创、准确筛查。
5.本发明的解决方案：一种基于尿液丙酮检测的糖尿病筛查装置，包括载气瓶1、采样管2、流量计a3、顶空瓶4、流量计b5、采样泵6、检测单元7、供电单元8、监控单元9和显示单元10；所述载气瓶1通过采样管2与流量计a3相连，所述流量计a3通过采样管2与顶空瓶4相连，所述顶空瓶4通过三通采样管2分别与流量计b5和检测单元7连接，所述流量计b5通过采样管2与采样泵6相连，同时所述顶空瓶4通过采样管2与检测单元7相连，所述供电单元8分别与采样泵6、检测单元7、监控单元9和显示单元10相连，所述监控单元9分别与采样泵6、检测单元7和显示单元10相连。
6.所述的顶空瓶4瓶体材质是玻璃或者不锈钢，并且瓶体被恒温控制，瓶塞密封垫材质是聚四氟。
7.所述检测单元7是丙酮敏感的元器件，或是丙酮敏感的微小传感器或传感器阵列，或是光谱类和质谱类传感仪器，或是上述器件与色谱仪联用装置。
8.所述的载气瓶1内装载的是不含丙酮的高纯空气，或者高纯氮气、或者高纯氦气。
9.所述的供电单元8是电池或市电电源。
10.所述采样管2为聚四氟材质，同时50
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100℃伴热。
11.所述流量计a3和流量计b5可以监控/调节管路中气体流量。
12.所述监控单元9在时域上精确控制和同步顶空瓶4温度、采样泵6、流量计a3、流量计b5、检测单元7和显示单元10，实现糖尿病筛查，具体过程如下：
13.①
取尿液样本置于顶空瓶4内并保持恒温，设置流量计a3流速大于流量计b5流速，
将顶空瓶4内空气赶出，充满载气。
14.②
流量计a3和流量计b5设置为0，等待尿液中丙酮在顶空瓶内达到气液平衡。
15.③
设置流量计a3流速大于流量计b5流速，利用流速差值将顶空丙酮传输至检测单元7，测得丙酮浓度，与仪器软件设定的阈值比较，大于阈值，则判定为糖尿病，并将结果输送至显示单元10。
16.本发明与现有技术相比的区别和优点在于：
17.①
糖尿病的血糖筛查法需要抽血检测糖含量，是一种有创的技术，而且血样处理过程复杂、耗时。本发明技术通过尿液中vocs的检测实现糖尿病筛查，是一种无创技术，样本前处理简单快速。
18.②
糖尿病的尿酮筛查法一般以化学试纸检测尿液中丙酮和乙酰乙酸，敏感性低，准确性较差，而且两种物质易挥发，容易造成检测结果的误差。本发明中的技术利用顶空瓶让丙酮达到气液平衡，然后检测气态丙酮浓度，准确性高。
附图说明
19.图1是本发明的一种基于尿液丙酮检测的糖尿病筛查装置示意图。
20.图中，1
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载气瓶、2
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采样管、3
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流量计a、4
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顶空瓶、5
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流量计b、6
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采样泵、7
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检测单元、8
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供电单元、9
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监控单元、10
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显示单元。
具体实施方式
21.如图1所示，一种基于尿液丙酮检测的糖尿病筛查装置，包括载气瓶1、采样管2、流量计a3、顶空瓶4、流量计b5、采样泵6、检测单元7、供电单元8、监控单元9和显示单元10；所述载气瓶1通过采样管2与流量计a3相连，所述流量计a3通过采样管2与顶空瓶4相连，所述顶空瓶4通过三通采样管2分别与流量计b5和检测单元7连接，所述流量计b5通过采样管2与采样泵6相连，同时所述顶空瓶4通过采样管2与检测单元7相连，所述供电单元8分别与采样泵6、检测单元7、监控单元9和显示单元10相连，所述监控单元9分别与采样泵6、检测单元7和显示单元10相连。
22.顶空瓶4瓶体材质是玻璃或者不锈钢，瓶塞密封垫材质是聚四氟，避免引入污染性挥发性有机物，特别是丙酮；瓶体被恒温控制，保证每次丙酮在顶空和尿液中的分配系数恒定。
23.载气瓶1内装载的是不含丙酮的高纯空气，或者高纯氮气、或者高纯氦气，用于将尿液顶空气态丙酮传送至检测单元7。具体载气选择标准根据检测单元中检测器的要求而定。
24.供电单元8是电池或市电电源，检测器是微小传感器时，供电单元8可以选择电池，如果是光谱类或质谱类大型传感仪器，则可选择较大电池组或市电电源。
25.所述采样管2为聚四氟材质，避免引入污染性挥发有机物，特别是丙酮，同时50
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100℃伴热处理，减少载气中丙酮的吸附。
26.所述流量计a3和流量计b5可以监控/调节管路中气体流量，一般采用质量流量计或者浮子流量计。
27.监控单元9在时域上精确控制和同步顶空瓶4温度、采样泵6、流量计a3、流量计b5、
检测单元7和显示单元10，实现糖尿病筛查，具体糖尿病筛查过程如下：
28.①
取受试者晨尿液样本，置于顶空瓶4内，然后将顶空瓶4置于保温腔内保持恒温，设置流量计a3流速大于流量计b5流速，将顶空瓶4内空气赶出，充满载气。
29.②
30秒后通过控制单元9将流量计a3和流量计b5设置为0，顶空瓶静置40分钟以上，使尿液中丙酮达到气液平衡。
30.③
再次设置流量计a3流速大于流量计b5流速，利用流速差值将顶空丙酮传输至检测单元7，测得丙酮浓度，通过与仪器软件设定的阈值比较，大于阈值，则判定为糖尿病，并将结果输送至显示单元10。
31.检测单元7是丙酮敏感的元器件，或是丙酮敏感的微小传感器或传感器阵列，或是光谱类和质谱类传感仪器，或是上述器件与色谱仪联用装置。比如有机物检测的傅里叶红外光谱仪、化学电离质谱仪、电喷雾萃取电离质谱仪、光电离质谱仪等，其中化学电离质谱仪包括质子转移反应质谱仪、离子
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分子反应质谱仪、有机物掺杂辅助的光电离质谱仪，以及上述质谱仪与色谱的联用装置等。
32.本发明说明书未详细阐述部分属于本领域公知技术。
33.以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。