CN106525927A - 一种用于腹膜透析机的葡萄糖自动化检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于检测腹膜透析出液中葡萄糖浓度的自动化检测装置以及方法。该装置包括：与腹膜透析机下位端串联的葡萄糖电化学自动化检测仪，传感器数据采集模块、人机界面模块、继电器模块、电源模块、储液模块以及连接管路。该方法主要包括以下步骤：将底液泵入检测池，通过传感器数据采集模块记录背景电流I0；将从腹膜透析机中排出的透析出液自动抽取至样液泵中，而后泵入检测池，通过传感器数据采集模块记录样品电流I1；将标液泵入检测池，通过传感器数据采集模块记录标液电流I2，而后通过排液孔将检测池中混合溶液排出，最后通过相应的计算公式计算出样液的浓度。本发明的检测装置可以实现对腹膜透析机中排出的透析出液中葡糖糖成分的智能化、自动化连续测量，有利于患者、患者家属或护士低成本、便捷和及时的把握腹膜透析过程，所采用的传感器探头可重复使用。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械领域，具体涉及腹膜透析出液中葡萄糖成分的检测装置及方法。
背景技术
腹膜透析过程是利用腹膜的半透膜特性，向腹腔内规律、定时注入透析液，借助溶质浓度梯度和渗透梯度，通过弥散、对流和超滤的原理，以清除体内潴留的代谢废物和过多水分，纠正酸中毒和电解质紊乱，同时通过透析液补充所需要的物质。腹膜透析运用于临床治疗急慢性肾衰竭及中毒已有近80年历史。葡萄糖是目前腹膜透析液中最广泛、最常用的渗透剂之一。葡萄糖浓度对腹膜透析的过程中水、电解质平衡以及废物排除具有重要的影响，可作为腹膜透析效果/控制的重要评价/参考指标，尤其对于糖尿病患者而言，及时检测腹膜透析出液中葡萄糖浓度更是至关重要。因此，面向快速、动态检测腹膜透析出液检测葡萄糖需求，开发与腹膜透析机联用的葡萄糖检测设备就显得尤其重要。
目前，多通过大型检测设备，例如气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)或高效液相色谱(HPLC)对透析液中的葡萄糖浓度进行检测，设备成本高，费用高、体积大，难以实现高频率、动态的、便携化的使用。这与当前发展的自动化，便携，可家用的腹膜透析机所提供给患者的便利也是相违背的。
另外一方面，单纯对于检测葡萄糖而言，文献也报道有采用荧光法、化学法检测血液，食物或工业反应溶液中的葡萄糖浓度。市面上有低成本的，相对便利的葡萄糖检测试纸和小型电化学传感器，但是传感器探头都是不能反复使用的，是一种需要每次测量后更换的消耗型测试方法。现有装置和方法，难以实现对腹膜透析出液中葡萄糖成分的智能化、自动化连续测量，无形中增加了患者、医护人员的工作量。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种用于检测腹膜透析出液中葡萄糖浓度的自动化检测装置以及方法，解决了现有的装置和方法无法实现对腹膜透析出液中葡萄糖成分的智能化、自动化连续测量的问题。
本发明具体采用以下技术方案：
该自动化检测装置包括：与腹膜透析机下位端串联的葡萄糖电化学自动化检测仪，传感器数据采集模块、人机界面模块、继电器模块、电源模块、储液模块以及连接管路。
葡萄糖电化学自动化检测仪包括实现对腹膜透析引出液(废液)进行自动化取样的模块和检测的模块。其中，
自动化取样模块包括：与腹膜透析机的透析液出口连接的取样口以及样液泵，取样口的一端连接至样液泵的上端，样液泵的下端与检测池上端的第一开口连接。
自动化检测模块包括：检测池，检测池中设置有葡萄糖电化学传感器探头、液位计以及搅拌器。检测池的底部设有一排液孔，与排液泵连接，葡萄糖电化学传感器探头与液位计连接至传感器数据采集模块。其中，传感器数据采集模块中包括记录电流的软、硬件模块。
储液模块包括：标液罐、底液罐、清洗液罐，标液罐与标液泵的一端连接，标液泵的另一端与检测池上端的第二开口连接；底液罐与底液泵的一端连接，底液泵的另一端与检测池上端的第三开口连接；清洗液罐与清洗液泵的一端连接，清洗液泵的另一端与检测池上端的第四开口连接。
人机界面模块分别与腹膜透析机、继电器模块、传感器数据采集模块、电源模块相互连接，人机界面模块中包括相应的计算模块。
所述电源模块中设置有用于恒定电压的恒电位仪。
本发明还提出了一种利用上述自动化检测装置检测腹膜透析出液中葡萄糖浓度的方法，具体步骤如下：
(1)通过取样口将从腹膜透析机中排出的透析出液自动抽取至样液泵中，而后泵入检测池实现样品液管路中的残留液置换；
(2)将标液罐中的标液由标液泵泵入检测池中，实现标液管路中的残留液置换；
(3)将检测池中残留的液体经排液孔排出后，通入清洗液进行清洗，清洗完成后将残留的清洗液通过排液孔排出；
(4)将底液罐中的底液由底液泵泵入检测池中，启动电源模块中的恒电位仪，通过传感器数据采集模块记录背景电流I0；
(5)通过取样口将从腹膜透析机中排出的透析出液自动抽取至样液泵中，而后泵入检测池，通过传感器数据采集模块记录样品电流I1；
(6)将标液罐中的标液由标液泵泵入检测池中，通过传感器数据采集模块记录标液电流I2，而后通过排液孔将检测池中混合溶液排出；
(7)通入清洗液对检测池进行清洗，清洗完成后将残留的清洗液通过排液孔排出。
检测过程中在电化学传感器探头上产生相对应于底液、样品液、标液的电流信号，通过传感器数据采集模块和人机界面模块进行采集、计算、记录、判断和存储并于屏幕显示或发送至腹膜透析机中。
本发明中采用的葡萄糖定量计算公式为：
C样＝K*C标*V标*(I1-Io)/V样/(I2-I1)
其中，C样，C标分别代表样液和标液浓度；V样，V标分别代表样液和标液体积；K代表体积校正系数，为0.2～5之间。测量前先行设定具体的C标和K值，V样，V标则通过液位计进行控制和测定。
本发明所采用的人机界面可以通过按键、旋钮、显示器等设置检测时间、检测次数、检测频率、查看历史记录，也可以进入工程师设置界面进行详细参数设置等；腹膜透析机通过通讯端口与人机界面相连并与之交互信息。使用者只需设定好启动，设备就会在每次腹膜透析机排出腹膜透析液时，自动化的取样、检测分析、记录，储存并反馈于腹膜透析机。
本发明采用多次反复使用的葡萄糖电化学传感器探头，其由负载电化学再生有纳米氧化铜/镍催化剂的工作电极，负载有银/氯化银的参比电极，金属镍辅助电极构成的传感器探头。该传感器探头中无使用条件苛刻，易中毒的生物酶，不易污染，通过定期变换电位能够电化学再生，因而寿命长，可重复使用(使用次数≥200次)。当腹膜透析机种的透析出液进入检测池后，该传感器可以在3～5s内产生稳定的电流响应。
本发明的技术方案所产生的有益效果包括：
(1)采用本发明的检测装置可以实现对腹膜透析机中排出的透析出液中葡糖糖成分的智能化、自动化连续测量，有利于患者、患者家属或护士低成本、便捷和及时的把握腹膜透析过程。
(2)采用液位计便于对检测池内的液位高度进行控制。在液位达到指定高度后，会输出高平电位，人机模块据此控制进液泵阀的通断。
(3)采用数控变速泵在不同阶段控制不同泵速，达到缩短检测时间和提高样品液、标液注入准确度的目的。
(4)所采用的传感器探头可重复使用(使用次数≥200次)。
附图说明
图1是本发明与腹膜透析机联用的葡萄糖检测装置结构示意图。
附图标记：1-取样口，2-样液泵，3-检测池，4-葡萄糖电化学传感器探头，5-液位计，6-搅拌器，7-排液泵，8-传感器数据采集模块，9-继电器模块，10-人机界面模块，11-电源模块，12-标液罐，13-底液罐，14-清洗液罐，15-标液泵，16-底液泵，17-清洗液泵，18-废液
图2是本发明与腹膜透析机联用的葡萄糖检测方法流程示意图。
具体实施方式
下面对本发明的用于与腹膜透析机联用的葡萄糖检测装置及方法实施过程进行描述。
如图1所示，该用于检测腹膜透析出液中葡萄糖浓度的自动化检测装置包括：与腹膜透析机下位端串联的葡萄糖电化学自动化检测仪，传感器数据采集模块8、人机界面模块10、继电器模块9、电源模块11、储液模块以及连接管路。
葡萄糖电化学自动化检测仪包括实现对腹膜透析引出液(废液)进行自动化取样的模块和自动化检测的模块。
自动化取样模块包括：与腹膜透析机的透析液出口连接的取样口1以及样液泵2，取样口1的一端连接至样液泵2的上端，样液泵2的下端与检测池3上端的第一开口连接。
自动化检测模块包括：检测池3，检测池3中设置有葡萄糖电化学传感器探头4、液位计5以及搅拌器6。检测池3的底部设有一排液孔，与排液泵7连接，葡萄糖电化学传感器探头4与液位计5连接至传感器数据采集模块8。其中，传感器数据采集模块8中包括记录电流的软、硬件模块。
储液模块包括：标液罐12、底液罐13、清洗液罐14，标液罐12与标液泵15的一端连接，标液泵15的另一端与检测池3上端的第二开口连接；底液罐13与底液泵16的一端连接，底液泵16的另一端与检测池3上端的第三开口连接；清洗液罐14与清洗液泵17的一端连接，清洗液泵17的另一端与检测池3上端的第四开口连接。
人机界面模块10分别与腹膜透析机、继电器模块9、传感器数据采集模块8、电源模块11相互连接，人机界面模块10中包括相应的计算模块。
所述电源模块11中设置有用于恒定电压的恒电位仪。
如图2所示，利用上述自动化检测装置检测腹膜透析出液中葡萄糖浓度的方法具体的步骤如下：
(1)通过取样口1将从腹膜透析机中排出的透析出液自动抽取至样液泵2中，而后泵入检测池3实现样品液管路中的残留液置换；
(2)将标液罐2中的标液由标液泵15泵入检测池中，实现标液管路中的残留液置换；
(3)将检测池3中残留的液体经排液孔排出后，通入清洗液进行清洗，清洗完成后将残留的清洗液通过排液孔排出；
(4)将底液罐13中的底液由底液泵16泵入检测池3中，启动电源模块11中的恒电位仪，通过传感器数据采集模块8记录背景电流I0；
(5)通过取样口1将从腹膜透析机中排出的透析出液自动抽取至样液泵2中，而后泵入检测池3，通过传感器数据采集模块8记录样品电流I1；
(6)将标液罐12中的标液由标液泵15泵入检测池3中，通过传感器数据采集模块8记录标液电流I2；而后通过排液孔将检测池3中混合溶液排出；
(7)通入清洗液对检测池3进行清洗，清洗完成后将残留的清洗液通过排液孔排出。
检测过程中在电化学传感器探头上产生相对应于底液、样品液、标液的电流信号，通过传感器电控模块和人机界面模块进行采集、计算、记录、判断和存储并于屏幕显示或发送至腹膜透析机中。
针对一组实验三个样品记录的I0，I1和I2如下表1所示：
| 样品 | I0 | I1 | I2 |
| 样品1 | 7 | 211 | 293 |
| 样品2 | 6 | 165 | 249 |
| 样品3 | 7 | 253 | 337 |
依据本发明中采用的葡萄糖定量计算公式：
C样＝K*C标*V标*(I1-Io)/V样/(I2-I1)
本组实验所采用的装置和方法中，标液浓度C标为10mM；V样为100μL；V标为200μL；体积校正系数K为0.99。
屏幕显示三个样品的C样分别为49mM，37.5mM和58mM，与真实值误差均在5％以内。可见，采用本发明的自动化检测装置及检测方法对于腹膜透析出液中葡萄糖浓度的检测精度高。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。此外，本发明中未进行详述的技术均为本领域的公知技术。
Claims (10)
1.一种用于检测腹膜透析出液中葡萄糖浓度的自动化检测装置，其特征在于，该装置包括：与腹膜透析机下位端串联的葡萄糖电化学自动化检测仪，传感器数据采集模块(8)、人机界面模块(10)、继电器模块(9)、电源模块(11)、储液模块以及连接管路。
2.如权利要求1所述的一种用于检测腹膜透析出液中葡萄糖浓度的自动化检测装置，其特征在于，葡萄糖电化学自动化检测仪包括实现对腹膜透析引出液进行自动化取样的模块和自动化检测的模块。
3.如权利要求2所述的一种用于检测腹膜透析出液中葡萄糖浓度的自动化检测装置，其特征在于，所述自动化取样模块包括：与腹膜透析机的透析液出口连接的取样口(1)以及样液泵(2)，取样口(1)的一端连接至样液泵(2)的上端，样液泵(2)的下端与检测池(3)上端的第一开口连接。
4.如权利要求2所述的一种用于检测腹膜透析出液中葡萄糖浓度的自动化检测装置，其特征在于，所述自动化检测模块包括：检测池(3)，检测池(3)中设置有葡萄糖电化学传感器探头(4)、液位计(5)以及搅拌器(6)，检测池(3)的底部设有一排液孔，与排液泵(7)连接，葡萄糖电化学传感器探头(4)与液位计(5)连接至传感器数据采集模块(8)。
5.如权利要求4所述的一种用于检测腹膜透析出液中葡萄糖浓度的自动化检测装置，其特征在于，传感器数据采集模块(8)中包括记录电流的软、硬件模块。
6.如权利要求1-5任一项所述的一种用于检测腹膜透析出液中葡萄糖浓度的自动化检测装置，其特征在于，储液模块包括：标液罐(12)、底液罐(13)、清洗液罐(14)，标液罐(12)与标液泵(15)的一端连接，标液泵(15)的另一端与检测池(3)上端的第二开口连接；底液罐(13)与底液泵(16)的一端连接，底液泵(16)的另一端与检测池(3)上端的第三开口连接；清洗液罐(14)与清洗液泵(17)的一端连接，清洗液泵(17)的另一端与检测池(3)上端的第四开口连接。
7.如权利要求1-6任一项所述的一种用于检测腹膜透析出液中葡萄糖浓度的自动化检测装置，其特征在于，人机界面模块(10)分别与腹膜透析机、继电器模块(9)、传感器数据采集模块(8)、电源模块(11)相互连接，人机界面模块(10)中包括相应的计算模块。
8.如权利要求1-7任一项所述的一种用于检测腹膜透析出液中葡萄糖浓度的自动化检测装置，其特征在于，所述葡萄糖电化学传感器探头由负载电化学再生有纳米氧化铜/镍催化剂的工作电极，负载有银/氯化银的参比电极，金属镍辅助电极构成的传感器探头。
9.采用如权利要求1-8任一项所述的一种用于检测腹膜透析出液中葡萄糖浓度的自动化检测装置检测腹膜透析出液中葡萄糖浓度的方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)通过取样口将从腹膜透析机中排出的透析出液自动抽取至样液泵中，而后泵入检测池实现样品液管路中的残留液置换；
(2)将标液罐中的标液由标液泵泵入检测池中，实现标液管路中的残留液置换；
(3)将检测池中残留的液体经排液孔排出后，通入清洗液进行清洗，清洗完成后将残留的清洗液通过排液孔排出；
(4)将底液罐中的底液由底液泵泵入检测池中，启动电源模块中的恒电位仪，通过传感器数据采集模块记录背景电流I0；
(5)通过取样口将从腹膜透析机中排出的透析出液自动抽取至样液泵中，而后泵入检测池，通过传感器数据采集模块记录样品电流I1；
(6)将标液罐中的标液由标液泵泵入检测池中，通过传感器数据采集模块记录标液电流I2，而后通过排液孔将检测池中混合溶液排出；
(7)通入清洗液对检测池进行清洗，清洗完成后将残留的清洗液通过排液孔排出。
10.如权利要求9所述的检测腹膜透析出液中葡萄糖浓度的方法，其特征在于，该方法中采用的葡萄糖定量计算公式为：
C样＝K*C标*V标*(I1-Io)/V样/(I2-I1)
其中，C样，C标分别代表样液和标液浓度；V样，V标分别代表样液和标液体积；K代表体积校正系数，为0.2～5之间。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4244787A (en) * | 1979-06-11 | 1981-01-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Health, Education & Welfare | Apparatus and method for determining serum concentrates of metabolites by monitoring dialysate fluid |
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| CN102507692A (zh) * | 2011-10-21 | 2012-06-20 | 华中师范大学 | 钛基底上多孔镍-铜氧化物纳米线阵列无酶葡萄糖传感器电极 |
-
2016
- 2016-12-13 CN CN201611143750.XA patent/CN106525927A/zh active Pending
Patent Citations (4)
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