CN102894981B - 基于微量采血的人体血糖浓度的连续高精度检测仪器 - Google Patents
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Abstract
一种基于微量采血的人体血糖浓度的连续高精度检测仪器，包括：实现微量采血的连续抽血管路；与连续抽血管路的输出端相连，实现血液与抗凝剂混合，并将混合后的液体送入检测管路实现血液葡萄糖浓度的连续测量的进样管路；与进样管路的输出端相连对血液进行检测的检测管路；分别连接进样管路和检测管路，实现对进样管路和检测管路进行清洗的第一清洗管路；以及与连续抽血管路相连，实现对连续抽血管路进行清洗的第二清洗管路。本发明不会因为微量连续采血而引起血液葡萄糖浓度的波动。实现了葡萄糖检测过程中的不间断、无干扰采血，进样和检测管路清洗过程中的不间断、无干扰采血，以及缓冲液参考测量、血液葡萄糖浓度测量、进样和检测管路清洗等过程的一体化操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种人体血液中葡萄糖浓度连续监测装置。特别是涉及一种包括有微量血液的连续抽血管路、进样管路、检测管路和清洗管路的基于微量采血的人体血糖浓度的连续高精度检测仪器。
背景技术
随着人们生活水平的提高，饮食结构的变化以及生活方式的改变，人口老龄化以及肥胖发生率的增加，糖尿病的发病率呈逐年上升趋势。连续血糖监测对糖尿病诊治的重要意义越来越被人们所认识。如果能对患者进行无痛而又不间断的连续血糖监测，提供更为密切的血糖漂移变化的数据，就能够反映患者的血糖“全貌”，测量出那些被忽略的血糖信息，揭示出隐藏的血糖状态，发现那些无自觉症状的反复低血糖发作、黎明现象和高血糖的峰值等，为拟定更加合理﹑个体化的降糖治疗方案，提供有价值的临床依据，从而更好地指导糖尿病的治疗。
目前的血糖监测多采用快速指尖采血来检测血糖。由于检测方法的限制，血糖监测只能在孤立的时间点完成，其结果反映的是一天中某几个时刻的瞬间血糖，瞬间血糖值受运动、饮食、药物、情绪波动等诸多因素的影响，存在着一定的片面性和不准确性。为了更全面地反映人体血糖浓度的变化，就必须实现血糖浓度的连续检测。无创和微创检测技术使得血糖浓度的连续检测成为可能。无创血糖检测技术不需要提取血液等体内物质，不需要将传感器植入皮下，依靠光与人体特定部位组织的相互作用来检测病人体内血糖浓度的变化，是最理想的人体血糖检测方法。微创血糖浓度检测技术是通过将传感器植入皮下或通过组织液透皮抽取的方法来测量人体组织液中葡萄糖浓度，再根据组织液中葡萄糖浓度与血液中葡萄糖浓度的关系得到血液中葡萄糖浓度。微创血糖检测技术在最大限度地减少创伤的基础上，可实现人体血糖浓度的动态、连续监测，技术原理相对简单，具有可实现性强、使用方便、测量速度快等特点。
无创和微创血糖测量科学研究中提出的新理论、新方法，必须通过实验研究加以验证，而在实验验证中只有知道了人体血糖浓度的真实值，才能对提出的新理论、新方法进行评价和表征。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种测量精度高、稳定性好，能够实现为无创和微创血糖测量的科学研究提供人体血糖浓度的参考值，以及ICU和手术中危重患者的血糖浓度实时、连续监测的基于微量采血的人体血糖浓度的连续高精度检测仪器。
本发明所采用的技术方案是：一种基于微量采血的人体血糖浓度的连续高精度检测仪器，包括：实现微量采血的连续抽血管路；与连续抽血管路的输出端相连，实现血液与抗凝剂混合，并将混合后的液体送入检测管路实现血液葡萄糖浓度的连续测量的进样管路；与进样管路的输出端相连对血液进行检测的检测管路；分别连接进样管路和检测管路，实现对进样管路和检测管路进行清洗的第一清洗管路；以及与连续抽血管路相连，实现对连续抽血管路进行清洗的第二清洗管路。
所述的连续抽血管路包括：用于埋入人体的静脉留置针、微型三通阀、微型蠕动泵和第一微型止回阀，其中，所述的微型三通阀的c阀位通过导液管连接静脉留置针，微型三通阀的a阀位通过导液管连接微型蠕动泵的一端，微型蠕动泵的另一端连接第一微型止回阀的一端。
所述的进样管路包括：抗凝剂容器、第一微型注射泵、第二微型止回阀、微六通阀和微进样环，其中，所述的抗凝剂容器通过导液管连接第一微型注射泵的输入端，所述的第一微型注射泵的输出端通过导液管连接第二微型止回阀，所述第二微型止回阀的另一端分别连接连续抽血管路中的第一微型止回阀远离微型蠕动泵的那一端，以及连接微六通阀的a阀位，所述的微六通阀的b阀位与e阀位通过微进样环相连接。
所述的微六通阀的f阀位通过导液管连接第二废液瓶。
所述的检测管路包括：脱气装置、微样品池和葡萄糖传感器，其中，所述的脱气装置的一端通过导液管连接进样管路中微六通阀的c阀位，脱气装置的另一端通过导液管连接微样品池，所述的葡萄糖传感器设置在微样品池内。
所述的微样品池还连接第一废液瓶。
所述的第一清洗管路包括：第一缓冲液容器和第二微型注射泵，其中，所述的缓冲液容器通过导液管连接第二微型注射泵的输入端，所述的第二微型注射泵的输出端通过导液管连接进样管路中微六通阀的d阀位。
所述的第二清洗管路包括有第二缓冲液容器，所述第二缓冲液容器通过导液管连接连续抽血管路中微型三通阀的b阀位。
本发明的基于微量采血的人体血糖浓度的连续高精度检测仪器，具有如下特点：
1.本发明提出的微量连续采血，采血量在μL量级，不会破坏人体血液循环的内环境，不会因为连续采血而引起取血处血液葡萄糖浓度的波动。
2.本发明提出了一种微蠕动式人体微量血液的动态、连续采样方法，设计了一种基于旁路管道注入的微量血液的体外无凝结流动传输方法及微流体系统。
3.本发明提出了将微量血液连续抽取和血液中葡萄糖浓度检测实时分离的方法及系统，实现了葡萄糖检测过程中的不间断、无干扰采血。
4.本发明提出了将微量血液连续抽取和血液中葡萄糖浓度检测实时分离的方法及系统，实现了进样和检测管路清洗过程中的不间断、无干扰采血。
5.本发明提出了基于微流体环路的微量液体的进样方法，实现了缓冲液参考测量、血液葡萄糖浓度测量、进样和检测管路清洗等过程的一体化操作。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图中
1：静脉留置针 2：微型三通阀
3：微型蠕动泵 4：第一微型止回阀
5：抗凝剂容器 6：第一微型注射泵
7：第二微型止回阀 8：微六通阀
9：微进样环 10：脱气装置
11：微样品池 12：葡萄糖传感器
13：第二废液瓶 14：第一缓冲液容器
15：第二微型注射泵 16：第二缓冲液容器
17：第一废液瓶
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的基于微量采血的人体血糖浓度的连续高精度检测仪器做出详细说明。
针对科学前沿创新对科学仪器的这一应用需求，本发明提出研究一种基于微量采血的人体血糖浓度的连续高精度检测仪器。
基于微量采血的人体血糖浓度的连续高精度检测仪器，除了为无创和微创血糖测量的科学研究提供人体血糖浓度的参考值外，还有一个重要的临床应用，就是为ICU（Intensive Care Unit，重症加强护理病房）和手术中危重患者提供血糖浓度的实时、连续监测，而这也一直是困扰临床医生的世界性难题，截止目前临床上还没有任何可用的精确的监测仪器。
本发明的基于微量采血的人体血糖浓度的连续高精度检测仪器，提出了一种微蠕动式人体微量血液的动态、连续采样方法，设计了一种基于旁路管道注入的微量血液的体外无凝结流动传输方法及微流体系统；采用将微量血液连续抽取和血液中葡萄糖浓度检测实时分离的方法及系统，实现了葡萄糖检测过程中的不间断、无干扰采血；还采用将微量血液连续抽取和进样与检测管路清洗实时分离的方法及系统，实现了进样与检测管路清洗过程中的不间断、无干扰采血；提出了基于微流体环路的微量液体的进样方法，实现了缓冲液参考测量、血液葡萄糖浓度测量、进样和检测管路清洗等过程的一体化操作。
如图1所示，本发明的基于微量采血的人体血糖浓度的连续高精度检测仪器，包括：实现微量采血的连续抽血管路；与连续抽血管路的输出端相连，实现血液与抗凝剂混合，并将混合后的液体送入检测管路实现血液葡萄糖浓度的连续测量的进样管路，与进样管路的输出端相连对血液进行检测的检测管路，分别连接进样管路和检测管路，实现对进样管路和检测管路进行清洗的第一清洗管路，以及与连续抽血管路相连，实现对连续抽血管路进行清洗的第二清洗管路。
所述的连续抽血管路包括：用于埋入人体的静脉留置针1、微型三通阀2、微型蠕动泵3和第一微型止回阀4，其中，所述的微型三通阀2的c阀位通过导液管连接静脉留置针1，微型三通阀2的a阀位通过导液管连接微型蠕动泵3的一端，微型蠕动泵3的另一端连接第一微型止回阀4的一端。
所述的进样管路包括：抗凝剂容器5、第一微型注射泵6、第二微型止回阀7、微六通阀8和微进样环9，其中，所述的抗凝剂容器5通过导液管连接第一微型注射泵6的输入端，所述的第一微型注射泵6的输出端通过导液管连接第二微型止回阀7，所述第二微型止回阀7的另一端分别连接连续抽血管路中的第一微型止回阀4远离微型蠕动泵3的那一端，以及连接微六通阀8的a阀位。所述的微六通阀8的b阀位与e阀位通过微进样环9相连接。所述的微六通阀8的f阀位通过导液管连接第二废液瓶13。
所述的检测管路包括：脱气装置10、微样品池11和葡萄糖传感器12，其中，所述的脱气装置10的一端通过导液管连接进样管路中微六通阀8的c阀位，脱气装置10的另一端通过导液管连接微样品池11，所述的葡萄糖传感器12设置在微样品池11内，可以采用光纤传感器，也可以采用酶电极传感器等。所述的微样品池11还连接第一废液瓶17。
所述的第一清洗管路包括：第一缓冲液容器14和第二微型注射泵15，其中，所述的缓冲液容器14通过导液管连接第二微型注射泵15的输入端，所述的第二微型注射泵15的输出端通过导液管连接进样管路中微六通阀8的d阀位。
所述的第二清洗管路包括有第二缓冲液容器16，所述第二缓冲液容器16通过导液管连接连续抽血管路中微型三通阀2的b阀位。
本发明的基于微量采血的人体血糖浓度的连续高精度检测仪器的工作原理是：连续抽血管路通过静脉留置针、微型三通阀、微型蠕动泵，实现匀速、连续、微量地不间断抽血采样，在微量血液体外流动传输过程中，针对抽血速率和微流体管道尺寸，依据临床医学的计算结果，利用第一微型注射泵将抗凝剂通过支路管道缓缓注入血液中，防止微量血液体外流动时的凝固，利用微型止回阀确保血液和抗凝剂无倒流。第二微型注射泵为推动缓冲液通过微进样环进入检测管路，实现参考测量和清洗管道，以及通过缓冲液推动微进样环中的微量血液进入检测管路，实现葡萄糖分子检测提供统一的驱动力。通过微型六通阀和微进样环的设计，使得微量血液的进样、参考测量、葡萄糖分子检测和清洗等四个环节基于一套微流体系统的分时处理成为了可能。血液和缓冲液在进入微样品池前通过脱气装置进行除气以减小测量误差，提高检测精度。清洗管路分为抽取管路的清洗和进样、检测管路的清洗两部分，通过微型三通阀切换，利用微型蠕动泵抽取缓冲液进入抽血管路对其进行清洗，通过微型六通阀和微进样环，实现利用微型注射泵将缓冲液注入进样和检测管路对其进行清洗的过程中，血液连续抽取的同步进行。
本发明的本发明的基于微量采血的人体血糖浓度的连续高精度检测仪器测量过程如下：
初始化：
1）管道清洗。开启微型三通阀，使其a、b阀位导通。开启微型六通阀，使其a与f、b与c、d与e阀位导通。开启微型蠕动泵，抽取第二缓冲液，使其流经微型三通阀a、b阀位、微型蠕动泵、第一微型止回阀、微型六通阀a与f阀位，废液流入第二废液瓶，实现抽血管路的清洗。开启第二注射泵，使第一缓冲液容器中的缓冲液依次经过微型六通阀d与e阀位、微进样环、b与c阀位，然后流经脱气装置和微样品池进入第一废液瓶，实现进样和检测管路的清洗。清洗一段时间后关闭微型蠕动泵和第二微型注射泵。
2）微量连续抽血。将微型三通阀切换至a、c阀位导通，微型六通阀a与f阀位导通。将静 脉留置针（一次性）一端与微型三通阀接口联通，一端插入人体静脉血管。开启微型蠕动泵和第一微型注射泵，微量血液和抗凝剂混合液缓缓流入第二废液瓶。
测量：
3）获取测量参考值。开启第二微型注射泵，微型六通阀a与f阀位、b与c阀位、d与e阀位导通，使缓冲液经微进样环流经脱气装置及微样品池，通过葡萄糖传感器测量，获取测量参考值。
4）微进样环取血采样。关闭第二微型注射泵，切换微型六通阀使a与b阀位、c与d阀位、e与f阀位导通。血液流经微型六通阀a、b阀位进入微进样环，血液的量不超过微进样环的总体积，一段时间后切换微型六通阀使其a与f阀位、b与c阀位、d与e阀位导通，连续抽取的血液继续直接流入第二废液瓶。
5）测量微量血液中的葡萄糖浓度。开启第二微型注射泵，缓冲液进入微进样环推动血液流经脱气装置及微样品池，通过葡萄糖传感器测量血液中的葡萄糖分子浓度。
6）清洗测量管路。测量完血液中葡萄糖浓度后，继续开启第二注射泵一段时间，通过缓冲液对微进样环和检测管路进行清洗。
结束：
7）关闭第一微型注射泵和第二微型注射泵。
8）切换微型三通阀使a、b阀位导通，拔出静脉留置针。第二缓冲液容器的缓冲液流经微型三通阀、微型蠕动泵、第一微型止回阀、微型六通阀a与f阀位，进入第二废液瓶，对连续抽血管路进行清洗。清洗一段时间后关闭蠕动泵、微型三通阀和微型六通阀。
本发明公开和揭示的所有组合可以通过借鉴本文公开内容产生，尽管本发明的组合已通过详细实施过程进行了描述，但是本领域技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的装置进行拼接或改动，或增减某些部件，更具体地说，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容之中。
Claims (7)
1.一种基于微量采血的人体血糖浓度的连续高精度检测仪器，其特征在于，包括：实现微量采血的连续抽血管路；与连续抽血管路的输出端相连，实现血液与抗凝剂混合，并将混合后的液体送入检测管路实现血液葡萄糖浓度的连续测量的进样管路；与进样管路的输出端相连对血液进行检测的检测管路；分别连接进样管路和检测管路，实现对进样管路和检测管路进行清洗的第一清洗管路；以及与连续抽血管路相连，实现对连续抽血管路进行清洗的第二清洗管路，所述的进样管路包括：抗凝剂容器（5）、第一微型注射泵（6）、第二微型止回阀（7）、微六通阀（8）和微进样环（9），其中，所述的抗凝剂容器（5）通过导液管连接第一微型注射泵（6）的输入端，所述的第一微型注射泵（6）的输出端通过导液管连接第二微型止回阀（7），所述第二微型止回阀（7）的另一端分别连接连续抽血管路中的第一微型止回阀（4）远离微型蠕动泵（3）的那一端，以及连接微六通阀（8）的a阀位，所述的微六通阀（8）的b阀位与e阀位通过微进样环（9）相连接。
2.根据权利要求1所述的基于微量采血的人体血糖浓度的连续高精度检测仪器，其特征在于，所述的连续抽血管路包括：用于埋入人体的静脉留置针（1）、微型三通阀（2）、微型蠕动泵（3）和第一微型止回阀（4），其中，所述的微型三通阀（2）的c阀位通过导液管连接静脉留置针（1），微型三通阀（2）的a阀位通过导液管连接微型蠕动泵（3）的一端，微型蠕动泵（3）的另一端连接第一微型止回阀（4）的一端。
3.根据权利要求1所述的基于微量采血的人体血糖浓度的连续高精度检测仪器，其特征在于，所述的微六通阀（8）的f阀位通过导液管连接第二废液瓶（13）。
4.根据权利要求1所述的基于微量采血的人体血糖浓度的连续高精度检测仪器，其特征在于，所述的检测管路包括：脱气装置（10）、微样品池（11）和葡萄糖传感器（12），其中，所述的脱气装置（10）的一端通过导液管连接进样管路中微六通阀（8）的c阀位，脱气装置（10）的另一端通过导液管连接微样品池（11），所述的葡萄糖传感器（12）设置在微样品池（11）内。
5.根据权利要求4所述的基于微量采血的人体血糖浓度的连续高精度检测仪器，其特征在于，所述的微样品池（11）还连接第一废液瓶（17）。
6.根据权利要求1所述的基于微量采血的人体血糖浓度的连续高精度检测仪器，其特征在于，所述的第一清洗管路包括：第一缓冲液容器（14）和第二微型注射泵（15），其中，所述的缓冲液容器（14）通过导液管连接第二微型注射泵（15）的输入端，所述的第二微型注射泵（15）的输出端通过导液管连接进样管路中微六通阀（8）的d阀位。
7.根据权利要求1所述的基于微量采血的人体血糖浓度的连续高精度检测仪器，其特征在于，所述的第二清洗管路包括有第二缓冲液容器（16），所述第二缓冲液容器（16）通过导液管连接连续抽血管路中微型三通阀（2）的b阀位。
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- 2012-09-26 CN CN201210364484.9A patent/CN102894981B/zh not_active Expired - Fee Related
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| 栗大超等.人体组织液的微创透皮抽取技术.《纳米技术与精密工程》.2010,第8卷(第3期),206-210. |
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