CN100434913C - 基于五电极法的尿路结石智能诊断仪 - Google Patents
基于五电极法的尿路结石智能诊断仪 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种五电极法的尿路结石智能诊断仪，所述诊断仪含有钙离子选择性电极、镁离子选择性电极、草酸根选择性电极、尿酸选择性电极、枸橼酸选择性电极、信号放大电路、信号处理器、数据显示器、数据存储器；所述信号处理器含有A/D转换器和单片机；所述钙离子选择性电极、镁离子选择性电极、草酸根选择性电极、尿酸选择性电极、枸橼酸选择性电极分别连接信号放大电路；所述信号处理器分别连接信号放大电路、数据显示器、数据存储器。所述诊断仪通过同时测定患者尿液中的钙、镁、草酸根、尿酸和枸橼酸的浓度及其相对比值，可简单、快速、准确地诊断被检测者是否患有尿路结石，对人体毫无损害，可以在基层医院推广。
Description
技术领域
本发明公开了一种测试分析仪，特别是一种基于五电极法的泌尿系统结石测试分析仪器。
背景技术
泌尿系结石是一种世界范围的常见病、多发病，其发病率呈上升趋势高。我国南方诸省和港澳台地区泌尿系结石发病率尤为严重，仅广东省就约有400-1000万的尿石病患，而且，80％以上的尿石患者都会复发。目前，对结石的预防尚无十分理想的方法，因此，及早地诊断泌尿系结石，有效地预防结石，具有极为重要的现实意义。
现有的尿路结石诊断方法主要有腹部平片(KUB)诊断、静脉尿路造影(IVP)、超声显像(B超)诊断、磁共振成像尿路造影(MRU)、单光子发射计算机断层(SPECT)检查、顺行肾盂造影和CT检查等。在临床上，前三种方法最常用，但这三种方法均存在如下不足：不能预先知道人体是否患有结石，只有当结石长到一定的大小后，才有可能被检测出来；操作技术性较高或仪器价格高，造成诊断成本高，不易在基层医院普及开展。
现有的尿路结石测试仪器包括：腹部平片X光机(KUB)、静脉尿路造影(IVP)检测仪、超声显像仪(B超)、磁共振成像尿路造成影(MRU)检测仪、单光子发射计算机断层(SPECT)检测仪、顺行肾盂造影检测仪和CT检查设备等。最常用的仪器是前三种，但是具有如下缺点：
腹部平片中的X光仪，因X射线辐射对病人会产生负面影响，而不宜过多重复检查，而尿石因复发率高需经常检测；检查前的胃肠准备也使得检查结果不能很快得出，且非钙结石的诊断率不高。静脉尿路造影检测仪，在检查前也需要胃肠准备，作碘过敏试验，受肾功能影响，禁忌症较多，如碘过敏者、全身情况衰竭、高热不退、心力衰竭及急性传染病者、严重甲状腺肌能亢进以及严重心血管疾病者等均忌用。超声显像检测仪使用时，肾的上极被肺所遮盖，外侧及后方为肋骨所遮盖，因而部分无法显示，同时此方法还会产生误诊，将肉刺等当成结石，仪器分析率低乃至操作者业务熟练水平会影响结石检测结果等。
另外，用上述仪器来检测结石，不能预先知道人是否患有结石，只能在结石已经长到一定的大小形颗粒后，才能被检测出来；对操作人员的技术业务水平要求高，仪器价格高等，均造成现有的尿路结石诊断成本高，不易在基层医院普及推广。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种对人体无害、成本低、检测简单、准确的基于五电极法的尿路结石智能诊断仪。
本发明的五电极法的尿路结石智能诊断仪，含有钙离子选择性电极、镁离子选择性电极、草酸根选择性电极、尿酸选择性电极、枸橼酸选择性电极、信号放大电路、信号处理器、数据显示器和数据存储器；所述信号处理器含有A/D转换器和单片机；所述钙离子选择性电极、镁离子选择性电极、草酸根选择性电极、尿酸选择性电极和枸橼酸选择性电极分别连接信号放大电路；所述信号处理器分别连接信号放大电路、数据显示器、数据存储器。
所述钙离子选择性电极、镁离子选择性电极、草酸根选择性电极、尿酸选择性电极和枸橼酸选择性电极用以同时测定尿液中钙离子、镁离子、草酸根、尿酸和枸橼酸五种物质的浓度，其中：
所述钙离子选择性电极，可以采用市售的福建省科立龙电子有限公司生产的PCa-1型钙电极，其是以PVC为膜的离子选择性电极；
所述镁离子选择性电极，可以采用市售瑞士梅特勒-托利多公司生产的DX224镁离子选择性电极，其检测范围为10-6～1mol/L，最佳pH范围3～11；
所述尿酸选择性电极是含有活性物质为尿酸酶的电极，由基于流动注射分析中的氧电极和固定尿酸酶的安培计制备；
所述草酸根选择性电极为草酸酶电极，是含有活性物质为草酸盐脱羧酶的电极，其在CO2传感器的顶端覆盖尼龙，在电极顶端的酶层上覆盖一层透析膜，将草酸盐脱羧酶溶解于丙稀酰胺软凝胶中；
所述枸橼酸选择性电极，是含有活性物质为混合硫化银和柠檬酸银的选择电极。
所述A/D转换器用以将模拟信号转换为数字信号。
所述单片机相当于中央处理器(CPU)，用以进行数据处理和整体控制。
所述数据显示器用以显示检测的五种离子的浓度。
所述数据存储器用以存储检测的数据。
本发明的诊断原理：在尿石患者尿液中，对尿石的形成起重要作用的五种物质(钙、镁、草酸根、尿酸、枸橼酸)的浓度特别是其相互间比率均与正常人尿液存在差异。具体表现为：
(1)尿钙量：正常人尿液中的钙离子浓度为200±80mg/d，而男性尿石患者的尿钙大都超过300mg/d，女性尿石患者的尿钙大都超过250mg/d。
(2)尿镁和镁/钙比值：正常人尿液中的镁含量(92±9mg/d)与尿石患者(88±29mg/d)差异不大，但正常人尿液中的镁/钙比(0.893)大于尿石病人尿液中的镁/钙比(0.448)，此比值可为区分尿石病人和正常人的条件之一。
(3)尿草酸、尿枸橼酸及其比值：正常人的尿草酸值为36.8±10.3mg/d，尿石病人尿草酸含量明显高于正常人或不活跃结石病人，约为54.9±18.2mg/d，原发性高草酸尿症＞146.1mg/d；大多数的结石病人存在着低枸橼酸尿，尿枸橼酸排出量小于106mg/d，而正常人尿枸橼酸含量为205±27mg/d；正常人尿液中的尿枸橼酸/尿草酸比为2.60±0.51，显著大于尿石患者的1.24±0.23。
(4)尿中尿酸含量：正常人尿液中的尿酸含量为529(男)～396(女)mg/d；而尿酸尿石患者＞595mg/d。
(5)结石组中有69％的人尿钙/枸橼酸比值为1.57，而正常对照组为0.86。
通过分析被检测者尿液中上述五种物质的浓度，分析其相互之间的比率，然后与正常人进行比对分析，从而判断被检测者是否为尿石患者。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1.本发明利用测定患者尿液中的钙、镁、草酸根、尿酸和枸橼酸的浓度，可以简单、快速、准确地诊断被检测者是否患有尿路结石，而且诊断前的预处理容易。
2.本发明对人体毫无损害。
3.本发明设备简单、成本低、价格低于目前临床上所使用的诊断泌尿系结石的仪器(如X光机、B超机和CT等)，可以在基层医院推广。
附图说明
图1是基于五电极法的尿路结石智能诊断仪的诊断流程框图；
图2是基于五电极法的尿路结石智能诊断仪的信号放大电路图；
图3是基于五电极法的尿路结石智能诊断仪的电原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述，并发明不限于此。
如图1所示，包括有钙离子选择性电极、镁离子选择性电极、草酸根选择性电极、尿酸选择性电极、枸橼酸选择性电极、信号放大电路、信号处理器、数据显示器和数据存储器；所述信号处理器包括有A/D转换器和单片机；所述钙离子选择性电极、镁离子选择性电极、草酸根选择性电极、尿酸选择性电极和枸橼酸选择性电极分别连接信号放大电路；所述信号处理器分别连接信号放大电路、数据显示器、数据存储器。
工作时，来自于钙离子选择性电极、镁离子选择性电极、草酸根选择性电极、尿酸选择性电极、枸橼酸选择性电极的五路模拟信号分别经信号放大电路1、2、3、4、5放大后，输送到A/D转换器转换为数字信号，然后经过单片机进行分析得出五种离子浓度，通过液晶显示器显示出五种离子浓度，并存储于微机中。
如图2和图3所示，来自于五电极的五路电极信号经信号放大电路放大后通过A/D转换器TLC2543的AINO、AIN1、AIN2、AIN3、AIN4接口输入，经其转换为数字信号，该信号经AT89C51单片机的P 1.1接口输入到单片机中，经单片机处理后通过其P0.0～P0.7、A15、A14、A13、A12接口输入到液晶显示器HS12864-1中显示五种离子浓度；经单片机处理后的数据同时通过RXD、TXD接口传输到电平转化器MAX232中，经其转化后输入到PC机中存储。
所述A/D转换器采用TI公司的12位串行模拟转换器TLC2543，转换时间10μs，11个模拟输入通道，可提供的采样速率为66kps，供电电流1mA。
所述单片机采用AMTEL公司的AT89C51单片机，该单片机低能耗，高性能，内含4K字节快擦写可编程/擦除只读存储器(EEPROM)，时钟频率选择8-12MHZ。
所述数据显示器采用液晶显示器，其型号为HS12864-1，是一种图形点阵液晶显示器，主要由行驱动器/列驱动器及128×64全点阵液晶显示器组成。
所述数据存储器采用具有存储器的微型计算机。
用该基于五电极法的尿路结石智能诊断仪对5位尿路结石病人和5位无结石正常人尿样进行检测，检测结果如下：
(1)尿钙量：正常人尿液中的钙离子浓度为180±40mg/d，而尿石患者的尿钙260±61mg/d。
(2)尿镁和镁/钙比值：正常人尿液中的镁/钙比为0.78，尿石病人尿液中的镁/钙比为0.448。
(3)尿草酸、尿枸橼酸及其比值：正常人的尿草酸值为34.2±4.6mg/d，尿石病人尿草酸含量为48.3±11.3mg/d；
结石病人均存在着低枸橼酸尿，尿枸橼酸排出量98±16mg/d，而正常人尿枸橼酸含量为178±21mg/d；正常人尿液中的尿枸橼酸/尿草酸比为5.20±1.4，尿石患者的为2.02±0.51。
(4)尿中尿酸含量：正常人尿液中的尿酸含量为452±116mg/d；1位尿酸结石患者的689mg/d。
(5)结石病人尿钙/枸橼酸比值为2.65，正常人为1.01。
Claims (4)
1.一种五电极法的尿路结石智能诊断仪，其特征在于含有钙离子选择性电极、镁离子选择性电极、草酸根选择性电极、尿酸选择性电极、枸橼酸选择性电极、信号放大电路、信号处理器、数据显示器、数据存储器；所述信号处理器含有A/D转换器和单片机；所述信号放大电路包括五路；所述钙离子选择性电极、镁离子选择性电极、草酸根选择性电极、尿酸选择性电极、枸橼酸选择性电极分别连接一路信号放大电路；所述信号处理器分别连接信号放大电路、数据显示器、数据存储器。
2.根据权利要求1所述的诊断仪，其特征在于所述尿酸选择性电极是含有活性物质为尿酸酶的电极。
3.根据权利要求1所述的诊断仪，其特征在于所述草酸根选择性电极是含有活性物质为草酸盐脱羧酶的电极。
4.根据权利要求1所述的诊断仪，其特征在于所述枸橼酸选择性电极是含有活性物质为混合硫化银和柠檬酸银的选择电极。
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