CN105651846A - 基于智能手机的胆固醇检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于智能手机的胆固醇检测装置，它包括胆固醇传感器、数据转换装置、以及手机；所述胆固醇传感器用于采集胆固醇浓度相关的电信号；所述数据转换装置包括胆固醇传感器插入口、微处理器、USB数据输出口，所述微处理器用于为胆固醇传感器供电、接受胆固醇传感器的电信号并将之放大、以及将模拟信号转换成数字信号并将之输出；所述手机包括USB数据插入口和APP，USB数据插入口用于接收从USB数据输出口输出的数字信号并为所述微处理器供电，所述APP用于实现胆固醇检测装置的控制、数据分析、结果显示以及存储功能。本发明的基于智能手机的胆固醇检测装置，结构简单、使用方便、体积小、便于携带和收纳，适用于各种型号的智能手机。

Description

基于智能手机的胆固醇检测装置
技术领域
本发明涉及人体健康指标测试领域，尤其是一种基于智能手机的胆固醇检测装置。
背景技术
胆固醇是动物组织中的一种白色蜡状物质，是环戊烷多氢菲的衍生物。胆固醇是构成细胞膜的重要组成成分，是人体必不可少的物质，但过量的胆固醇会引起心脑血。近年来由于高胆固醇引发的疾病有以下几种常见类型：高血压、肾脏疾病、前列腺癌、破坏人体骨骼、牙周病、耳鸣或耳闷，高胆固醇还能够造成缺血性心脏病(心绞痛、心肌梗死)、脑梗死、间歇性跛行症及胆结石。
传统的胆固醇指标需要到专业的医院，使用专业的测量仪器才能进行测量，对于亚健康人群或者患有相应病症的病人而言，上述测量非常不便，因此，渐渐发明了一些家用的便携式胆固醇测试仪。现有的便携式胆固醇检测仪包括胆固醇传感器插入口、微处理器、显示屏、操作键、电源等，所述微处理器必须进行较大的数据运算，电源的电池容量必须足够大才能维持较长时间的使用，因此现有的便携式胆固醇检测仪的体积仍然较大，收纳、携带并不方便。
随着智能手机的普及，智能手机的功能日益强大，其数据处理的能力也得到极大的提升。例如中国专利CN204330658U公开了一种手机嵌入式血糖血脂胆固醇胆固醇综合测试仪，它包括用于安装测试试纸的试纸插口，与试纸插口连接的并对测量数据进行预处理的四合一测试芯片，通过手机数据总线与四合一测试芯片连接的手机处理器，所述试纸插口安装于手机的外壳上。该专利虽然可取代专门的家用便携式胆固醇分析仪，方便用户的使用，但是用户必须更换新的手机，手机的多样性得不到满足。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中胆固醇检测不方便、现有的便携式胆固醇分析仪体积大以及带有胆固醇检测功能的手机的多样性不足的的技术问题，而提供一种基于智能手机的胆固醇检测装置。
为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案。
一种基于智能手机的胆固醇检测装置，它包括胆固醇传感器、数据转换装置、以及手机；所述胆固醇传感器用于采集胆固醇浓度相关的电信号；所述数据转换装置包括胆固醇传感器插入口、微处理器、USB数据输出口，所述微处理器用于为胆固醇传感器供电、接受胆固醇传感器的电信号并将之放大、以及将模拟信号转换成数字信号并将之输出；所述手机包括USB数据插入口和APP，USB数据插入口用于接收从USB数据输出口输出的数字信号并为所述微处理器供电，所述APP用于实现胆固醇检测装置的控制、数据分析、结果显示以及存储功能。
作为本发明改进的技术方案，所述胆固醇传感器包括绝缘基底，至少一个设置在绝缘基底上的工作电极和一个参比电极、以及设置在工作电极和参比电极上的反应区，所述工作电极和所述参比电极的引出端插入胆固醇传感器插入口时构成电回路；所述反应区主要由胆固醇脂酶和胆固醇氧化酶、Ag/TiO2/石墨烯复合物、铁氰化钾、pH为5～8的缓冲液滴覆而成。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述反应区主要由胆固醇脂酶和胆固醇氧化酶共26～34份、Ag/TiO2/石墨烯复合物6～10份、铁氰化钾4～8份、pH为5～8的缓冲液52～60份滴覆而成，其中胆固醇酯酶与胆固醇氧化酶的摩尔比为1.5～4。
优选地，所述反应区主要由主要由胆固醇脂酶和胆固醇氧化酶共29.5份、Ag/TiO2/石墨烯复合物8.5份、铁氰化钾5.5份、pH为5～8的缓冲液56.5份滴覆而成，其中胆固醇酯酶与胆固醇氧化酶的摩尔比为2.5。
进一步地，所述Ag/TiO2/石墨烯复合物的制备方法为：首先采用Hummer’s法制得氧化石墨烯，取氧化石墨烯5～20份，TiO21～4份，超声分散在1000份去离子水中；然后加入硝酸银0.05～0.2份溶解在含有氧化石墨烯和TiO2的溶液中，加入氨水调节pH值至8～10，滴入40%的水合肼2～5份，将上述含有氧化石墨烯和硝酸镍的溶液转入水热釜中，在120℃～150℃的水热反应5～8h，取出沉淀物、离心洗涤、晾干即可。
优选地，Ag/TiO2/石墨烯复合物的制备方法为：首先采用Hummer’s法制得氧化石墨烯，取氧化石墨烯10份，TiO22份，超声分散在1000份去离子水中；然后加入硝酸银0.1份溶解在含有氧化石墨烯和TiO2的溶液中，加入氨水调节pH值至10，滴入40%的水合肼3份，将上述含有氧化石墨烯和硝酸镍的溶液转入水热釜中，在120℃的水热反应6h，取出沉淀物、离心洗涤、晾干即可。
作为本发明改进的技术方案，所述工作电极主要由到60～70份导电石墨、2～8份碳纳米管、8～12份粘结剂、16～24份的乙醇丝网印刷而成。
优选地，所述工作电极主要由65份导电石墨、5份碳纳米管、10份粘结剂、20份乙醇丝网印刷而成。
作为本发明改进的技术方案，所述胆固醇传感器的制备方法为在绝缘基底上丝网印刷工作电极和参比电极，然后在绝缘基底上粘贴一端带虹吸通道的中间层，所述中间层在所述虹吸通道的末端设置有与反应区大小相同的孔，在所述孔中滴入药液，晾干，然后再在中间层上粘贴一层亲水性膜，最后在亲水性膜上覆盖一层盖板，所述中间层、亲水性膜以及盖板的末端均短于所述绝缘基底，以露出所述工作电极和所述参比电极的引出端。
有益效果
本发明的基于智能手机的胆固醇检测装置，由于采用了新的药液配方以及新的工作电极，其对胆固醇检测的灵敏度增加，数据转换装置的微处理器不需要很复杂的电路结构即可实现胆固醇浓度信号的识别和转换，因而极大地缩小了数据转换装置的体积。此外，借助智能手机的APP可以实现检测装置的控制、数据分析、结果显示以及存储功能，当数据转换装置插入手机的USB数据插入口后，手机可实现对数据转换装置及胆固醇传感器的供电，因而在数据转换装置处省去了按键、显示屏、电源等部件，进一步缩小了数据转换装置的体积。本发明对手机的型号没有任何限制，只要其能够下载胆固醇检测的APP、能与数据转换装置的USB数据输出口相匹配即可。
附图说明
图1为本发明的基于智能手机的胆固醇检测装置的结构示意图；
图2为本发明的胆固醇传感器的结构示意图。
具体实施方式
现结合具体实施方式对本发明的基于智能手机的胆固醇检测装置进行详细的说明。
如图1所示，本发明的基于智能手机的胆固醇检测装置，包括胆固醇传感器1、数据转换装置2、以及手机3；胆固醇传感器1用于采集胆固醇浓度相关的电信号；数据转换装置2包括胆固醇传感器插入口21、微处理器22、USB数据输出口23，微处理器22用于为胆固醇传感器1供电、接受胆固醇传感器1的电信号并将之放大、以及将模拟信号转换成数字信号并将之输出；手机3包括USB数据插入口31和APP32，USB数据插入口31用于接收从USB数据输出口23输出的数字信号并为微处理器22供电，APP32用于实现胆固醇检测装置的控制、数据分析、结果显示以及存储功能。
如图2所示，本发明的胆固醇传感器1包括绝缘基底11，至少一个设置在绝缘基底11上的工作电极121和一个参比电极122、以及设置在工作电极121和参比电极122上的反应区123，工作电极121和参比电极122的引出端（121'，122'）插入胆固醇传感器插入口21时构成电回路。更具体地，本发明中的胆固醇传感器1还包括虹吸通道131、中间层13、亲水性膜14以及盖板15；其详细的制备方法为在绝缘基底11上丝网印刷工作电极121和参比电极122，然后在绝缘基底11上粘贴一端带虹吸通道131的中间层13，中间层13在虹吸通道131的末端设置有与反应区123大小相同的孔132，在孔132中滴入药液，晾干形成反应区123，然后再在中间层13上粘贴一层亲水性膜14，最后在亲水性膜14上覆盖一层盖板15。中间层13、亲水性膜14以及盖板15的末端均短于绝缘基底11，以露出工作电极121和参比电极122的引出端（121'，122'）。
反应区123主要由胆固醇脂酶和胆固醇氧化酶共26～34份、Ag/TiO2/石墨烯复合物6～10份、铁氰化钾4～8份、pH为5～8的缓冲液52～60份滴覆而成，其中胆固醇酯酶与胆固醇氧化酶的摩尔比为1.5～4。优选地，所述反应区123主要由胆固醇脂酶和胆固醇氧化酶共29.5份、Ag/TiO2/石墨烯复合物8.5份、铁氰化钾5.5份、pH为5～8的缓冲液56.5份滴覆而成，其中胆固醇酯酶与胆固醇氧化酶的摩尔比为2.5。其中，所述Ag/TiO2/石墨烯复合物的制备方法为：首先采用Hummer’s法制得氧化石墨烯，取氧化石墨烯5～20份，TiO21～4份，超声分散在1000份去离子水中；然后加入硝酸银0.05～0.2份溶解在含有氧化石墨烯和TiO2的溶液中，加入氨水调节pH值至8～10，滴入40%的水合肼2～5份，将上述含有氧化石墨烯和硝酸镍的溶液转入水热釜中，在120℃～150℃的水热反应5～8h，取出沉淀物、离心洗涤、晾干即可。优选地，所述Ag/TiO2/石墨烯复合物的制备方法为：首先采用Hummer’s法制得氧化石墨烯，取氧化石墨烯10份，TiO22份，超声分散在1000份去离子水中；然后加入硝酸银0.1份溶解在含有氧化石墨烯和TiO2的溶液中，加入氨水调节pH值至10，滴入40%的水合肼3份，将上述含有氧化石墨烯和硝酸镍的溶液转入水热釜中，在120℃的水热反应6h，取出沉淀物、离心洗涤、晾干即可。
工作电极121主要由到60～70份导电石墨、2～8份碳纳米管、8～12份粘结剂、16～24份的乙醇丝网印刷而成。优选地，工作电极121主要由65份导电石墨、5份碳纳米管、10份粘结剂、20份乙醇丝网印刷而成。
实施例1
首先采用Hummer’s法制得氧化石墨烯，取氧化石墨烯5份，TiO21份，超声分散在1000份去离子水中；然后加入硝酸银0.2份溶解在含有氧化石墨烯和TiO2的溶液中，加入氨水调节pH值至8，滴入40%的水合肼2份，将上述含有氧化石墨烯和硝酸镍的溶液转入水热釜中，在120℃的水热反应5h，取出沉淀物、离心洗涤、晾干得到Ag/TiO2/石墨烯复合物。
然后称量胆固醇脂酶和胆固醇氧化酶共26份、Ag/TiO2/石墨烯复合物10份、铁氰化钾4份、pH为5～8的缓冲液60份配成药液，其中胆固醇脂酶和胆固醇氧化酶的摩尔比为1.5。
采用前述的胆固醇传感器1的制备方法制备胆固醇传感器1，其中，工作电极121主要由60份导电石墨、8份碳纳米管、8份粘结剂、24份的乙醇丝网印刷而成。
配制胆固醇标准液，先将数据转换装置2插入手机3，然后本实施例制得的胆固醇传感器1插入数据转换装置2，打开手机3，启动APP32，根据APP32的提示采集胆固醇标准液，开始测试，测试的结果如表1所示。
实施例2
首先采用Hummer’s法制得氧化石墨烯，取氧化石墨烯10份，TiO22份，超声分散在1000份去离子水中；然后加入硝酸银0.1份溶解在含有氧化石墨烯和TiO2的溶液中，加入氨水调节pH值至10，滴入40%的水合肼3份，将上述含有氧化石墨烯和硝酸镍的溶液转入水热釜中，在120℃的水热反应6h，取出沉淀物、离心洗涤、晾干得到Ag/TiO2/石墨烯复合物。
然后称量胆固醇脂酶和胆固醇氧化酶共29.5份、Ag/TiO2/石墨烯复合物8.5份、铁氰化钾5.5份、pH为5～8的缓冲液56.5份配成药液，其中胆固醇脂酶和胆固醇氧化酶的摩尔比为2.5。
采用前述的胆固醇传感器1的制备方法制备胆固醇传感器1，其中，工作电极121主要由65份导电石墨、5份碳纳米管、10份粘结剂、20份乙醇丝网印刷而成。
配制胆固醇标准液，先将数据转换装置2插入手机3，然后本实施例制得的胆固醇传感器1插入数据转换装置2，打开手机3，启动APP32，根据APP32的提示采集胆固醇标准液，开始测试，测试的结果如表1所示。
实施例3
首先采用Hummer’s法制得氧化石墨烯，取氧化石墨烯20份，TiO24份，超声分散在1000份去离子水中；然后加入硝酸银0.05份溶解在含有氧化石墨烯和TiO2的溶液中，加入氨水调节pH值至10，滴入40%的水合肼5份，将上述含有氧化石墨烯和硝酸镍的溶液转入水热釜中，在150℃的水热反应8h，取出沉淀物、离心洗涤、晾干得到Ag/TiO2/石墨烯复合物。
然后称量胆固醇脂酶和胆固醇氧化酶共34份、Ag/TiO2/石墨烯复合物6份、铁氰化钾8份、pH为5～8的缓冲液52份配成药液，其中胆固醇脂酶和胆固醇氧化酶的摩尔比为4。
采用前述的胆固醇传感器1的制备方法制备胆固醇传感器1，其中，工作电极121主要由70份导电石墨、2份碳纳米管、12份粘结剂、16份的乙醇丝网印刷而成。
配制胆固醇标准液，先将数据转换装置2插入手机3，然后本实施例制得的胆固醇传感器1插入数据转换装置2，打开手机3，启动APP32，根据APP32的提示采集胆固醇标准液，开始测试，测试的结果如表1所示。
表1各实施例测得的胆固醇的浓度值（单位：mmol/L）
标准液 1 2 4 6 8 10
实施例1 0.75 1.7 3.12 4.95 4.63 8.1
实施例2 1.03 2.12 3.98 5.95 8.02 9.93
实施例3 0.8 1.55 3.2 4.72 6.32 8.1
由表1可知，本发明的基于智能手机的胆固醇检测装置测得的胆固醇值与标准值之间呈线性关系，虽然不同的胆固醇传感器其线性系数不同，但是调整相应的APP计算公式，可以校正得到正确的胆固醇的浓度值。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种基于智能手机的胆固醇检测装置，其特征在于：它包括胆固醇传感器、数据转换装置、以及手机；所述胆固醇传感器用于采集胆固醇浓度相关的电信号；所述数据转换装置包括胆固醇传感器插入口、微处理器、USB数据输出口，所述微处理器用于为胆固醇传感器供电、接受胆固醇传感器的电信号并将之放大、以及将模拟信号转换成数字信号并将之输出；所述手机包括USB数据插入口和APP，USB数据插入口用于接收从USB数据输出口输出的数字信号并为所述微处理器供电，所述APP用于实现胆固醇检测装置的控制、数据分析、结果显示以及存储功能。
2.根据权利要求1所述的基于智能手机的胆固醇检测装置，其特征在于：所述胆固醇传感器包括绝缘基底，至少一个设置在绝缘基底上的工作电极和一个参比电极、以及设置在工作电极和参比电极上的反应区，所述工作电极和所述参比电极的引出端插入胆固醇传感器插入口时构成电回路；所述反应区主要由胆固醇脂酶和胆固醇氧化酶、Ag/TiO2/石墨烯复合物、铁氰化钾、pH为5～8的缓冲液滴覆而成。
3.根据权利要求2所述的基于智能手机的胆固醇检测装置，其特征在于：所述反应区主要由胆固醇脂酶和胆固醇氧化酶共26～34份、Ag/TiO2/石墨烯复合物6～10份、铁氰化钾4～8份、pH为5～8的缓冲液52～60份滴覆而成，其中胆固醇酯酶与胆固醇氧化酶的摩尔比为1.5～4。
4.根据权利要求3所述的基于智能手机的胆固醇检测装置，其特征在于：所述反应区主要由胆固醇脂酶和胆固醇氧化酶共29.5份、Ag/TiO2/石墨烯复合物8.5份、铁氰化钾5.5份、pH为5～8的缓冲液56.5份滴覆而成，其中胆固醇酯酶与胆固醇氧化酶的摩尔比为2.5。
5.根据权利要求2-4任一项所述的基于智能手机的胆固醇检测装置，其特征在于：所述Ag/TiO2/石墨烯复合物的制备方法为首先采用Hummer’s法制得氧化石墨烯，取氧化石墨烯5～20份，TiO21～4份，超声分散在1000份去离子水中；然后加入硝酸银0.05～0.2份溶解在含有氧化石墨烯和TiO2的溶液中，加入氨水调节pH值至8～10，滴入40%的水合肼2～5份，将上述含有氧化石墨烯和硝酸镍的溶液转入水热釜中，在120℃～150℃的水热反应5～8h，取出沉淀物、离心洗涤、晾干即可。
6.根据权利要求5所述的基于智能手机的胆固醇检测装置，其特征在于：Ag/TiO2/石墨烯复合物的制备方法为首先采用Hummer’s法制得氧化石墨烯，取氧化石墨烯10份，TiO22份，超声分散在1000份去离子水中；然后加入硝酸银0.1份溶解在含有氧化石墨烯和TiO2的溶液中，加入氨水调节pH值至10，滴入40%的水合肼3份，将上述含有氧化石墨烯和硝酸镍的溶液转入水热釜中，在120℃的水热反应6h，取出沉淀物、离心洗涤、晾干即可。
7.根据权利要求2所述的基于智能手机的胆固醇检测装置，其特征在于：所述工作电极主要由到60～70份导电石墨、2～8份碳纳米管、8～12份粘结剂、16～24份的乙醇丝网印刷而成。
8.根据权利要求7所述的基于智能手机的胆固醇检测装置，其特征在于：所述工作电极主要由65份导电石墨、5份碳纳米管、10份粘结剂、20份乙醇丝网印刷而成。
9.根据权利要求1所述的基于智能手机的胆固醇检测装置，其特征在于：所述胆固醇传感器的制备方法为在绝缘基底上丝网印刷工作电极和参比电极，然后在绝缘基底上粘贴一端带虹吸通道的中间层，所述中间层在所述虹吸通道的末端设置有与反应区大小相同的孔，在所述孔中滴入药液，晾干，然后再在中间层上粘贴一层亲水性膜，最后在亲水性膜上覆盖一层盖板，所述中间层、亲水性膜以及盖板的末端均短于所述绝缘基底，以露出所述工作电极和所述参比电极的引出端。
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