CN101548893B - 微量组织液抽取、收集、输运和计量的一体化装置 - Google Patents

Abstract

一种微量组织液抽取、收集、输运和计量的一体化装置，有通过管路与正压源相连通的真空文氏管发生器，真空文氏管发生器的真空端通过管路分别与组织液抽取腔、样品溶液收集腔和废液池相连通，组织液抽取腔的一端通过管路连通磷酸盐缓冲液盒，组织液抽取腔的流出端通过管路与样品溶液收集腔连通，样品溶液收集腔的流出端通过管路与用于计量组织液体积的流量计连通，流量计通过管路和设置在管路上的双向选通阀分两路与废液池相连通，其中的一路直接连通废液池，另一路与葡萄糖传感器的输入端连通，葡萄糖传感器的输出端与废液池相连通。本发明实现了一套装置连贯衔接的完成全部动作，自动化控制与操作，实现整个组织液抽取、收集、输运和计量装置的小型化。

Description

微量组织液抽取、收集、输运和计量的一体化装置

技术领域

本发明涉及一种微量组织液的提取，特别是涉及一种基于文氏管真空发生原理的，用于透皮组织液提取式人体血糖微创检测系统中组织液提取环节的微量组织液抽取、收集、输运和计量的一体化装置。

背景技术

血糖检测是糖尿病防治中的关键环节。组织液中的葡萄糖水平与血糖水平具有很高的相关性，这为透皮抽取人体组织液并检测其中葡萄糖浓度，从而预测血糖浓度的微创血糖检测方法提供了检测依据。随着人们对血糖检测过程无痛苦、创伤小以及检测方法动态、连续等方面的需求越来越高，透皮组织液提取式人体血糖微创检测方法日益得到人们的重视和研究。在将组织液从体内提取至体外并送入检测仪器检测的环节中，目前的方法普遍存在着自动化程度低，抽取、收集、输运和计量过程分离，装置分散，很多情况下依赖手工，装置复杂且难以小型化等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种在透皮组织液提取式血糖微创检测系统中，能够简单、有效、自动地提取组织液，实现各个工作过程的连贯衔接，实现装置小型化的微量组织液抽取、收集、输运和计量的一体化装置。

本发明所采用的技术方案是：一种微量组织液抽取、收集、输运和计量的一体化装置，包括正压源，通过管路与正压源相连通的真空文氏管发生器，所述的真空文氏管发生器的真空端通过管路分别与组织液抽取腔、样品溶液收集腔和废液池相连通，所述的组织液抽取腔的一端通过管路连通磷酸盐缓冲液盒，组织液抽取腔的流出端通过管路与样品溶液收集腔连通，所述的样品溶液收集腔的流出端通过管路与用于计量组织液体积的流量计连通，所述的流量计通过管路和设置在管路上的双向选通阀分两路与废液池相连通，其中的一路直接连通废液池，另一路与葡萄糖传感器的输入端连通，葡萄糖传感器的输出端与废液池相连通，所述的真空文氏管发生器是通过设置在管路上的分路器4分别与组织液抽取腔、样品溶液收集腔和废液池相连通，所述的分路器是一主三从四通管，其四个管口分别为：通过设置在管路上的真空调节器与真空文氏管发生器的真空端相连通，通过设置在管路上的第一气体阀与组织液抽取腔相连通，通过设置在管路上的第二气体阀与样品溶液收集腔相连通，通过第三气体阀所在管路与废液池相连通，所述的磷酸盐缓冲液盒与组织液抽取腔之间的管路上设置有第一液路阀；所述的组织液抽取腔与样品溶液收集腔之间的管路上设置有第二液路阀；所述的样品溶液收集腔与流量计之间的管路上设置有第三液路阀。

所述的正压源与真空文氏管发生器之间的管路上设置有正压调压阀。

微量组织液抽取、收集、输运和计量过程，是由真空文氏管发生器所产生的真空负压提供驱动力的统一方式实现。

所述的正压源包括空气压缩机。

所述的正压源在小型化设计时是产生气体压力的化学反应装置。

本发明的微量组织液抽取、收集、输运和计量的一体化装置，具有如下特点：

1、克服了微量组织液抽取、收集、输运和计量难度大，过程分离，装置分散的问题，实现了一套装置完成全部动作，动作过程之间连贯衔接的目的，每一过程所需的驱动力都由真空负压提供，过程中只需控制真空负压的起停和各阀门的开合，便于自动化控制与操作。

2、装置中涉及的结构，主体部分包括文氏管真空发生部分、气体与液体管路及与它们连接的腔体，结构一体化程度高，各结构均易进行小型化，同时抽取、收集、输运和计量过程中的真空负压统一由一个真空文氏管发生器产生，从而使得整个组织液抽取、收集、输运和计量装置的小型化成为可能。

附图说明

图1是本发明的微量组织液抽取、收集、输运和计量的一体化装置的结构示意图。

其中：

1：正压源                    2：真空文氏管发生器

3：真空调节器                4：分路器

5：磷酸盐缓冲液盒            6：组织液抽取腔

7：样品溶液收集腔            8：废液池

9：正压调压阀                10：葡萄糖浓度传感器

11：第一气体阀               12：第二气体阀

13：第三气体阀               14：第一液路阀

15：第二液路阀               16：第三液路阀

17：双向选通阀               18：流量计

具体实施方式

下面结合附图给出具体实施例，进一步说明本发明的微量组织液抽取、收集、输运和计量的一体化装置是如何实现的。

本发明的微量组织液抽取、收集、输运和计量的一体化装置，是基于文氏管真空发生原理，用于透皮组织液提取式人体血糖微创检测系统的组织液提取环节的一套装置。在使用该装置前，首先采用物理或化学的方法对人体一小块皮肤进行预处理，增大皮肤的通透性，接着使用本发明所述的微量组织液抽取、收集、输运和计量一体化小型装置，利用文氏管原理产生真空负压并分为三路，每条支路分时通断并调节合适的真空度大小，为磷酸盐缓冲液注入组织液抽取腔、微量组织液抽取、磷酸盐缓冲液与微量组织液混合后的样品溶液收集以及样品溶液输送进葡萄糖浓度检测仪器提供统一的驱动力，从而实现一套装置完成全部动作，动作过程之间连贯衔接，便于自动化控制与操作，结构一体化程度高，易于小型化，可以采用MEMS(微机电系统)工艺设计与制造。

如图1所示，本发明的微量组织液抽取、收集、输运和计量一体化小型装置，包括有正压源1，通过管路与正压源1相连通的真空文氏管发生器2，所述的正压源1与真空文氏管发生器2之间的管路上设置有正压调压阀9。所述的真空文氏管发生器2的出气口与大气连通，所述的真空文氏管发生器2的真空端通过管路分别与组织液抽取腔6、样品溶液收集腔7和废液池8相连通。具体是所述的真空文氏管发生器2的真空端通过设置在管路上的分路器4分别与组织液抽取腔6、样品溶液收集腔7和废液池8相连通，所述的分路器4是一主三从四通管，其四个管口分别为：通过设置在管路上的真空调节器3与真空文氏管发生器2的真空输出端相连通，通过设置在管路上的第一气体阀11与组织液抽取腔6相连通，通过设置在管路上的第二气体阀12与样品溶液收集腔7相连通，通过第三气体阀13所在管路与废液池8相连通。

所述的组织液抽取腔6的一端通过管路连通磷酸盐缓冲液盒5，所述的磷酸盐缓冲液盒5与组织液抽取腔6之间的管路上设置有第一液路阀14。组织液抽取腔6的流出端通过管路与样品溶液收集腔7连通，所述的组织液抽取腔6与样品溶液收集腔7之间的管路上设置有第二液路阀15。所述的样品溶液收集腔7通过管路与用于计量组织液体积的流量计18连通，所述的流量计18通过管路和设置在管路上的双向选通阀17分两路与废液池8相连通，其中的一路直接连通废液池8，另一路与葡萄糖传感器10输入端连通，葡萄糖传感器10的输出端也与废液池8相连通。所述的溶液收集腔7与流量计18之间的管路上设置有第三液路阀16。微量组织液抽取、收集、输运和计量过程，是由真空文氏管发生器2所产生的真空负压环境提供驱动力的统一方式实现，通过流量计18实现输送至葡萄糖传感器10的组织液体积的精确计量。

本发明所述的正压源1在系统实验时可以是常规正压源，如空气压缩机；在小型化设计时可以是产生气体的化学反应装置。

在本发明的实施例中，正压源采用苏州同一医疗器械厂生产的TYW-1A型无油空气压缩机，最大输出压强为0.8MPa；真空文氏管发生器采用SMC(中国)有限公司生产的ZH05B型小型真空发生器，输出最高真空压力为-88kPa；正压调压阀、真空调节器、分路器、气体阀均采用SMC(中国)有限公司产品；葡萄糖浓度传感器采用由Texas Instruments生产，型号为TSPR1A170100的表面等离子共振传感器(SPR sensor)。

本发明所述的微量组织液抽取、收集、输运和计量的一体化装置，是由真空文氏管发生器2所产生的真空负压提供驱动力的统一方式实现，具体使用步骤与操作细节包括：

(1)操作前，所有气体阀及液路阀处于关闭状态。组织液抽取腔6置于处理后的一小块皮肤上方。

(2)打开正压源1，调节正压调压阀9旋钮使真空文氏管发生器2的进气口压力稳定在0.4MPa，调节真空调节器3旋钮，将真空文氏管发生器2的真空输出端真空度调节并锁定至适宜大小(低于-20kPa)，打开气体阀11，从而组织液抽取腔6内压强保持该真空度水平，打开液路阀14，磷酸盐缓冲液从磷酸盐缓冲液盒5向组织液抽取腔6内注入；

(3)关闭液路阀14，调节真空调节器3旋钮，将真空文氏管发生器2的真空输出端真空度调节并锁定至-35kPa，从而组织液抽取腔6内亦保持该真空度水平，持续10分钟，组织液从皮下被抽取至皮肤表面的组织液抽取腔6内；

(4)关闭正压源1，组织液抽取腔6内压强恢复为大气压强，关闭气体阀11；

(5)打开正压源1，保持正压调压阀9旋钮不变，从而真空文氏管发生器2的进气口压力稳定在0.4MPa，调节真空调节器3旋钮，将真空文氏管发生器2的真空输出端真空度调节并锁定至适宜大小，打开气体阀12，从而样品溶液收集腔7内压强保持该真空度水平，打开液路阀15，组织液抽取腔6内的样品溶液即被转移到样品溶液收集腔7内；

(6)关闭液路阀15，关闭正压源1，样品溶液收集腔7内压强恢复为大气压强，关闭气体阀12；

(7)打开正压源1，保持正压调压阀9旋钮不变，从而真空文氏管发生器2的进气口压力稳定在0.4MPa，调节真空调节器3旋钮，将真空文氏管发生器2的真空端真空度调节并锁定至适宜大小，打开气体阀13，从而废液池8内压强保持该真空度水平，打开液路阀16，双向选通阀17选通葡萄糖浓度传感器10所在的支路，则收集腔7内的样品溶液流经流量计18和葡萄糖浓度传感器10进行计量和检测，并排放到废液池8中；

(8)通过流量计(18)精确计量输送至葡萄糖传感器(10)的组织液体积，当样品溶液通过葡萄糖浓度传感器10的体积满足传感器检测要求后，双向选通阀17选通直接连接废液池8的支路，葡萄糖传感器10输出端到废液池8之间的管路中的残存液体直接排放到废液池8中，收集腔7内剩余样品溶液流经流量计18，也排放到废液池8中；

(9)关闭液路阀16，关闭正压源1，废液池8内压强恢复为大气压强，关闭气体阀13。

本发明公开和揭示的所有组合和方法可以通过借鉴本文公开内容产生，尽管本发明的组合和方法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方法和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 (5)

1.一种微量组织液抽取、收集、输运和计量的一体化装置，其特征在于，包括正压源(1)，通过管路与正压源(1)相连通的真空文氏管发生器(2)，所述的真空文氏管发生器(2)的真空端通过管路分别与组织液抽取腔(6)、样品溶液收集腔(7)和废液池(8)相连通，所述的组织液抽取腔(6)的一端通过管路连通磷酸盐缓冲液盒(5)，组织液抽取腔(6)的流出端通过管路与样品溶液收集腔(7)连通，所述的样品溶液收集腔(7)的流出端通过管路与用于计量组织液体积的流量计(18)连通，所述的流量计(18)通过管路和设置在管路上的双向选通阀(17)分两路与废液池(8)相连通，其中的一路直接连通废液池(8)，另一路与葡萄糖传感器(10)的输入端连通，葡萄糖传感器(10)的输出端与废液池(8)相连通，所述的真空文氏管发生器(2)是通过设置在管路上的分路器(4)分别与组织液抽取腔(6)、样品溶液收集腔(7)和废液池(8)相连通，所述的分路器(4)是一主三从四通管，其四个管口分别为：通过设置在管路上的真空调节器(3)与真空文氏管发生器(2)的真空端相连通，通过设置在管路上的第一气体阀(11)与组织液抽取腔(6)相连通，通过设置在管路上的第二气体阀(12)与样品溶液收集腔(7)相连通，通过第三气体阀(13)所在管路与废液池(8)相连通，所述的磷酸盐缓冲液盒(5)与组织液抽取腔(6)之间的管路上设置有第一液路阀(14)；所述的组织液抽取腔(6)与样品溶液收集腔(7)之间的管路上设置有第二液路阀(15)；所述的样品溶液收集腔(7)与流量计(18)之间的管路上设置有第三液路阀(16)。

2.根据权利要求1所述的微量组织液抽取、收集、输运和计量的一体化装置，其特征在于，所述的正压源(1)与真空文氏管发生器(2)之间的管路上设置有正压调压阀(9)。

3.根据权利要求1所述的微量组织液抽取、收集、输运和计量的一体化装置，其特征在于，微量组织液抽取、收集、输运和计量过程，是由真空文氏管发生器(2)所产生的真空负压提供驱动力的统一方式实现。

4.根据权利要求1所述的微量组织液抽取、收集、输运和计量的一体化装置，其特征在于，所述的正压源(1)包括空气压缩机。

5.根据权利要求1所述的微量组织液抽取、收集、输运和计量的一体化装置，其特征在于，所述的正压源(1)在小型化设计时是产生气体压力的化学反应装置。