CN103860145A

CN103860145A - 基于荧光检测方法的植入式检测装置

Info

Publication number: CN103860145A
Application number: CN201410119061.XA
Authority: CN
Inventors: 黄鹏; 王谷丰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2014-06-18

Abstract

本发明基于荧光检测方法的植入式检测装置涉及一种测量皮下组织内的某特定化合物的检测，是一种基于荧光检测方法的检测装置。包括传感头、信号发生/测量器和信号接收/检测器；所述传感头植入体内，暴露于皮下组织液，感测待测分子的浓度；传感头与信号发生/测量器通过光纤连接，信号发生/测量器和信号接收/检测器通过有线或无线方式进行数据传递；信号发生/测量器内产生的激发光和信号荧光通过同一根光纤传输，由信号接收/检测器接受并检测信号荧光的光强，从而得到定量的某化合物的浓度。采用光学测量方法避免了电化学和酶的应用，持久性好，灵敏度高，寿命长。

Description

基于荧光检测方法的植入式检测装置

技术领域

本发明基于荧光检测方法的植入式检测装置涉及一种测量皮下组织内的某特定化合物的检测，是一种基于荧光检测方法的检测装置。

背景技术

在医疗行业的日常护理中，经常需要对体内某特定化合物的连续检测。例如，糖尿病是现代疾病中的第二杀手，其对人体的危害仅次于癌症，作为一种较为普遍的内分泌疾病，它对人们的身心健康危害越来越大，而且有扩大化和年轻化的趋势。研究结果表明：糖尿病的主要特点是缓慢持续上升的血糖浓度，当血糖浓度上升到一定的高度时，高于肾糖阈则可以在尿液中检测到糖分。糖尿病患者由于血糖浓度异常而导致体内代谢紊乱，易引起糖尿病酮症、心脑血管病变、肾病、眼病、肢端坏疽和感染等严重并发症。此外，血糖浓度的升高可引发视网膜、肾脏及神经系统等的并发症。因此，治疗糖尿病的主要手段和目标就是维持血糖浓度的正常水平。由于生命科学的复杂性，目前还没有彻底根治糖尿病的医学手段。现今治疗糖尿病，主要是采取控制血糖浓度以预防或减轻并发症的发生以及对症处理并发症，特别是通过频繁地监测血糖浓度并精确、及时地以此为据调整口服降糖药物和胰岛素的用量。已经有数据表明控制血糖浓度可以减少I型和II型糖尿病的并发症。另外，保持血糖含量接近正常水平在重症病房患者的护理上也是一个重要的课题。研究表明：使ICU患者血糖含量控制在接近正常水平，可显著提高他们的临床治疗效果。然而，血糖的严格控制是难以达到的并且要求相当频繁的测量。因此血糖的连续监测在糖尿病患者和重症患者的监护中也将会是一个大的进步。

目前，对体内某特定化合物的连续测定，依赖于电化学测定。例如，现在通过美国FDA和中国CFDA认证的，用于体内连续血糖监测的传感器是基于电化学原理，使用葡萄糖氧化酶进行分子识别的。这些传感器的缺陷包括：1、它们的电化学选择性有限。现有的所有的用于持续葡萄糖检测的设备都是通过测量葡萄糖氧化酶与过氧化氢的反应引发的电流变化来实现的。这一类的传感器会受到体内氧浓度变化的影响，同时还受到尿素、抗坏血酸（维生素C、尿酸），醋氨酚，等电活化粒种的影响。因此，基于电化学的葡萄糖测量用在重病患者身上是非常危险的。2、在传感器里有相当大的漂移电流,使读数失效。3、由于酶及蛋白质的使用，传感器的寿命都极其有限。

基于荧光方法的测量方法，作为绿色检测技术的代表，目前在美国及欧洲，是进行微创的体内特定化合物连续测量的主流方向。目前在中国国内，尚没有企业公司研究成功。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有传感器测试的缺陷，提供一种基于荧光检测方法的植入式检测装置，该装置是基于荧光检测方法的、可植入式的，适用于某特定分子的连续实时监测；通过将检测头植入体内，实现实时监测某特定分子的检测。

基于荧光检测方法的植入式检测装置是采取以下技术方案实现的：基于荧光检测方法的植入式检测装置包括传感头、信号发生/测量器和信号接收/检测器；所述传感头植入体内，暴露于皮下组织液，感测待测分子的浓度；传感头与信号发生/测量器通过光纤连接，信号发生/测量器和信号接收/检测器通过有线或无线方式进行数据传递；信号发生/测量器内产生的激发光和信号荧光通过同一根光纤传输，由信号接收/检测器接受并检测信号荧光的光强，从而得到定量的某化合物的浓度。

所述传感头采用光纤改造而成，检测膜粘贴在光纤导光部位则形成传感头，所述检测膜可附着于传感头上，植入体内，暴露于皮下组织液，感受待测分子的浓度。

所述信号发生/测量器包括微处理器、LED光源、光学处理元件、信号过滤器和信号发射器，微处理器和LED光源输入端以及信号发射器相连，用以控制LED光源的发生时间间隔以及测量出的荧光信号发射时间间隔；所述光学处理元件包括第一棱镜、高通分光镜、第二棱镜、第三棱镜、滤光镜和光电探测器，所述第一棱镜设置在LED光源出口，和传感头相连的光纤后依次设置第二棱镜、高通分光镜、滤光镜、第三棱镜以及光电探测器，第一棱镜设置在高通分光镜上方；LED光源发出的光经过第一棱镜聚焦成平行光，通过高通分光镜反射，再次通过第二棱镜聚焦耦合进入光纤，经光纤传输至传感头，激发检测膜上的荧光指示剂分子，荧光指示剂分子在不同浓度的待检物溶液中，发出不同强度的荧光，该荧光信号经同一根光纤传输经过第二棱镜聚焦耦合，通过高通分光镜和滤光镜，再通过第三棱镜聚焦至光电探测器，测量出荧光强度；光电探测器和信号过滤器相连，通过信号过滤器过滤后的荧光强度信号经由信号发射器传输到信号接收/检测器。

所述信号接收/检测器包括无线接收器、信号检测器和控制器，用于接收信号发生/测量器的发射信号，记录、分析和显示待测分子的浓度，所述信号接收/检测器具有发出警报或信号，提请注意的功能。

所述信号发生/测量器采用独立电源供电。

所述光纤采用塑料通讯光纤，为市售的聚甲基丙烯酸甲酯塑料光纤。光纤采用市售的光纤。

所述的光学处理元件采用市售的光学处理元件。

所述微处理器采用市售的微处理器，控制器采用市售的控制器，信号检测器检测器为市售的光电二极管检测器，信号发射器和无线接收器均采用市售的信号发射器和无线接收器。

本发明装置和其他目前市场上已有类似产品相比，小巧便携，使用方便，还具有如下优点：

1、采用光学测量方法测量体内血糖浓度。由于避免了电化学和酶的应用，该方法将会有更好的持久性，活性检测膜寿命将会增减几个数量级，有几天增加至几个月。

2、使用荧光检测方法，灵敏度高，专一性好。荧光方法是目前光学检测方法中最灵敏的方法。

3、采用的检测膜除具有寿命长，灵敏度高的优点外，此膜的其他优点包括，专一性好，耐光照等特点。适合体内使用。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明基于荧光检测方法的植入式检测装置的使用状态示意图。

图2是本发明基于荧光检测方法的植入式检测装置的工作原理示意图。

图3是本发明基于荧光检测方法的植入式检测装置的传感头的纵截面示意图。

图中：1、信号发生/测量器，2、信号接收/检测器，B1、光纤，B2、第二棱镜，B3、高通分光镜，B4、滤光镜，B5、第三棱镜，B6、光电检测器，B7、第一棱镜，B8、LED光源，B9、传感头，A1、光纤的保护层，A2、光纤的包层（cladding），A3、光纤的芯（core）， A4、检测膜。

具体实施方式

参照附图1~3，基于荧光检测方法的植入式检测装置包括传感头B9、信号发生/测量器1和信号接收/检测器2；所述传感头B9植入体内，暴露于皮下组织液，感测待测分子的浓度；传感头B9与信号发生/测量器1通过光纤B1连接，信号发生/测量器1和信号接收/检测器2通过有线或无线方式进行数据传递；信号发生/测量器1内产生的激发光和信号荧光通过同一根光纤传输，由信号接收/检测器2接受并检测信号荧光的光强，从而得到定量的某化合物的浓度。

所述传感头B9采用光纤改造而成，检测膜A4粘贴在光纤导光部位则形成传感头，所述检测膜可附着于传感头上，植入体内，暴露于皮下组织液，感受待测分子的浓度。

所述信号发生/测量器1包括微处理器、LED光源B8、光学处理元件、信号过滤器和信号发射器，微处理器和LED光源输入端以及信号发射器相连，用以控制LED光源的发生时间间隔以及测量出的荧光信号发射时间间隔；所述光学处理元件包括第一棱镜B7、高通分光镜B3、第二棱镜B2、第三棱镜B5、滤光镜B4和光电探测器B6，所述第一棱镜B7设置在LED光源B8后部，和传感头B9相连的光纤后依次设置第二棱镜B2、高通分光镜B3、滤光镜B4、第三棱镜B5以及光电探测器B6，第一棱镜B7设置在高通分光镜B3上方；LED光源B8发出的光经过第一棱镜B7聚焦成平行光，通过高通分光镜B3反射，再次通过第二棱镜B2聚焦耦合进入光纤B1，经光纤B1传输至传感头B9，激发检测膜上的荧光指示剂分子，荧光指示剂分子在不同浓度的待检物溶液中，发出不同强度的荧光，该荧光信号经同一根光纤传输经过第二棱镜B2聚焦耦合，通过高通分光镜B3和滤光镜B4，再通过第三棱镜B5聚焦至光电探测器B6，测量出荧光强度；光电探测器B6和信号过滤器相连，通过信号过滤器过滤后的荧光强度信号经由信号发射器传输到信号接收/检测器2。

所述信号接收/检测器2包括无线接收器、信号检测器和控制器，用于接收信号发生/测量器1的发射信号，记录、分析和显示待测分子的浓度，所述信号接收/检测器具有发出警报或信号，提请注意的功能。

本发明检测装置与葡萄糖检测膜配套可检测葡萄糖，与其他活性膜配套，还可测定其他体内化学物质浓度。

所述传感头植入体内，信号发生/测量器和信号接收/检测器随身携带。

Claims

1.一种基于荧光检测方法的植入式检测装置，其特征在于：包括传感头、信号发生/测量器和信号接收/检测器；所述传感头植入体内，暴露于皮下组织液，感测待测分子的浓度；传感头与信号发生/测量器通过光纤连接，信号发生/测量器和信号接收/检测器通过有线或无线方式进行数据传递；信号发生/测量器内产生的激发光和信号荧光通过同一根光纤传输，由信号接收/检测器接受并检测信号荧光的光强，从而得到定量的某化合物的浓度。

2.根据权利要求1所述的基于荧光检测方法的植入式检测装置，其特征在于：所述传感头采用光纤改造而成，检测膜粘贴在光纤导光部位则形成传感头，所述检测膜附着于传感头上，植入体内，暴露于皮下组织液，感受待测分子的浓度。

3.根据权利要求1所述的基于荧光检测方法的植入式检测装置，其特征在于：所述信号发生/测量器包括微处理器、LED光源、光学处理元件、信号过滤器和信号发射器，微处理器和LED光源输入端以及信号发射器相连，用以控制LED光源的发生时间间隔以及测量出的荧光信号发射时间间隔；所述光学处理元件包括第一棱镜、高通分光镜、第二棱镜、第三棱镜、滤光镜和光电探测器，所述第一棱镜设置在LED光源后部，和传感头相连的光纤后依次设置第二棱镜、高通分光镜、滤光镜、第三棱镜以及光电探测器，第一棱镜设置在高通分光镜上方；LED光源发出的光经过第一棱镜聚焦成平行光，通过高通分光镜反射，再次通过第二棱镜聚焦耦合进入光纤，经光纤传输至传感头，激发检测膜上的荧光指示剂分子，荧光指示剂分子在不同浓度的待检物溶液中，发出不同强度的荧光，该荧光信号经同一根光纤传输经过第二棱镜聚焦耦合，通过高通分光镜和滤光镜，再通过第三棱镜聚焦至光电探测器，测量出荧光强度；光电探测器和信号过滤器相连，通过信号过滤器过滤后的荧光强度信号经由信号发射器传输到信号接收/检测器。

4.根据权利要求1所述的基于荧光检测方法的植入式检测装置，其特征在于：所述信号接收/检测器包括无线接收器、信号检测器和控制器，用于接收信号发生/测量器的发射信号，记录、分析和显示待测分子的浓度。

5.根据权利要求1或4所述的基于荧光检测方法的植入式检测装置，其特征在于：所述信号接收/检测器具有发出警报或信号，提请注意的功能。

6.根据权利要求1所述的基于荧光检测方法的植入式检测装置，其特征在于：所述信号发生/测量器采用独立电源供电。

7.根据权利要求1所述的基于荧光检测方法的植入式检测装置，其特征在于：所述光纤采用塑料通讯光纤。

8.根据权利要求7所述的基于荧光检测方法的植入式检测装置，其特征在于：所述塑料光纤为聚甲基丙烯酸甲酯塑料光纤。