CN107616799A - 一种血糖在线实时监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗技术领域，特别是涉及一种血糖监测系统，更具体可以是一种血糖在线实时监测系统。本发明提供一种血糖监测系统，包括血糖交换装置、血糖采集导管和葡萄糖检测装置，所述血糖采集导管包括检测液输入导管和检测液输出导管，所述血糖交换装置通过检测液输出导管与葡萄糖检测装置流体连通，所述检测液输入导管与血糖交换装置流体连通。本发明所提供的血糖检测系统是一种可以持续血糖监测的系统，可以适用于对连续监测血糖有较高需求的患者，比如需要放置动静脉留置针的住院患者；此外，血糖采集导管和普通的动静脉导管整合，这样可在完成临床常规动静脉治疗的同时实时监测患者的血糖水平，减少了单独将血糖监测系统放置入人体的损伤和痛苦。

Description

一种血糖在线实时监测系统

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，特别是涉及一种血糖监测系统，更具体可以是一种血糖在线实时监测系统。

背景技术

糖尿病目前已成为继心血管病和肿瘤之后的第三大非传染性疾病，全球大约有3.7亿糖尿病患者。糖尿病在长期得不到有效控制的条件下会引发一系列的全身性综合病变，导致包括视网膜、肾脏、心脏、神经系统、微循环系统等多方面的病变，如失明、肾衰竭、高血压、心脏病、下肢溃疡等严重后果，甚至危及病人的生命。因此防治糖尿病具有十分积极的意义。糖尿病治疗的直接目的是防止糖尿病并发症发生。虽然并发症发生机理十分复杂，但毫无疑问持续高血糖是重要原因之一，对糖尿病及并发症国际上曾有几次大规模临床研究，例如美国的DCCT和英国的UKPDS是两个主要的此类研究项目，这些研究的结果证明：并发症的发病率与高血糖有直接因果关系，有效地控制血糖水平能够有效的降低或延缓并发症的发病率。研究结果显示，严格控制血糖可使糖尿病患者的眼部并发症降低76％，肾脏并发症降低56％，神经病变降低60％，可以使任何与Ⅱ型糖尿病相关的危险性降低12％。因此，通过严格控制糖代谢水平能明显地降低糖尿病并发症的发生和发展。为了达到控制糖尿病病人血糖，改善其代谢控制的目标，必须进行准确的血糖监测。(陈爱荣，宁英远。糖尿病病人动态血糖监测临床应用研究进展。继续医学教育，2005，19(1):18-19)医院住院患者特别是重症和围术期患者，即使不存在糖尿病的基础疾病，也可能由于病情危重和各种应激导致血糖快速升高或者降低。无论是低血糖或者是高血糖均可导致严重的临床后果，影响患者预后。目前多采用静脉抽血和快速指尖末梢血来检测血糖，它们需要反复针刺采血，使患者感到痛苦和繁琐。并且这种间歇式血糖测试会受到如情绪、运动量、采血量，血液末梢循环情况，红细胞比积，操作者的熟练程度等众多因素的影响。人体内葡萄糖浓度是一个随时间变化的变量，由于患者日常活动、心理状态、饮食成分、环境变化等诸多因素的影响，血糖值在每天的不同时间变化很大，所以单次测量血糖方法具有很大的随机性，即使是空腹血糖值也仍然每天不同。间歇式血糖测定不能反应患者真正的血糖波动水平，难以真正正确指导用药和饮食控制。尤其对危重病人和围术期应激性血糖水平的快速改变，间歇式血糖测定容易滞后，可导致临床决策困难，甚至引起高血糖或低血糖相关的严重并发症。因此，开发一种准确的，便捷的，能够实时快速反应当前血糖水平的系统有着重大的临床意义。

现有的持续监测血糖的系统主要有美敦力公司生产的“守护者实时动态血糖监测系统”(Guardian REAL-Time，简称GRT)和德康医疗(dexcom)的4代产品“G4PLATINUM”。这些系统有如下缺点：1、所有系统均通过葡萄糖感应器监测皮下组织间液的葡萄糖浓度，而不是血液的葡萄糖水平，并且在监测过程中很容易受到影响，体温、出汗、震动、碰撞等都可以造成数据遗失或不准确。因此准确性差，这些系统的读数很难直接用作指导糖尿病治疗(比如胰岛素剂量)的标准。2、重症患者或围术期患者由于可能发生循环功能的障碍和血管通透性的改变，这样皮下组织中组织间液与正常人体不同，其血糖水平与血液中实际的葡萄糖水平更是差距巨大，上述血糖监测系统应用于重症患者可能导致严重的临床后果。3、由于血糖转运到组织间隙需要一定的时间，所以测组织间隙中的糖水平相对于血糖真实水平有明显的时间延迟，这也严重影响临床判断。4、皮下探针寿命较短，患者需要额外反复放置皮下探头，增加了这类患者临床上感染和出血的风险，并可能导致局部皮肤刺激等并发症。因此虽然第一台“动态血糖监测系统”早在1999年初就获得美国FDA批准上市，但是迄今为止，已有的动态血糖监测系统极少应用于临床住院患者。

实用新型专利201520453760.8公开了一种能测血糖的动脉针，但此专利有两个缺陷：1、临床上动脉测压需要持续滴注肝素盐水以抗凝避免血栓形成，本专利中血糖监测探头通过金属连接硬杆穿过动脉导管内腔放置于动脉导管的尖端，这样血糖探头会直接浸泡在从动脉导管流出的肝素盐水里，导致血糖监测的严重误差。2、血糖监测腔与测试共用腔相通且横向相接，这种结构容易改变血流速度，甚至形成血栓，严重影响动脉测压。故此实用新型尚不能应用于临床住院患者。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种血糖监测系统，更具体可以是一种血糖在线实时监测系统，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种血糖监测系统，更具体可以是一种血糖在线实时监测系统，包括血糖交换装置、血糖采集导管和葡糖糖检测装置，所述血糖采集导管包括检测液输入导管和检测液输出导管，所述血糖交换装置通过检测液输出导管与葡萄糖检测装置流体连通，所述检测液输入导管与血糖交换装置流体连通。

在本发明一些具体实施方式中，所述血糖交换装置包括血糖交换装置输入管道和血糖交换腔体，所述检测液输入导管、血糖交换装置输入管道、血糖交换腔体和检测液输出导管依次流体连通。

在本发明一些具体实施方式中，所述血糖交换装置中，所述血糖交换腔体的外壁为半透膜。

在本发明一些具体实施方式中，所述血糖交换装置输入管道的出口和至少一部分管道位于血糖交换腔体内。

在本发明一些具体实施方式中，还包括用于驱动检测液的检测液驱动装置。

在本发明一些具体实施方式中，还包括检测液存储装置，所述检测液存储装置通过检测液输入导管与血糖交换装置流体连通。

在本发明一些具体实施方式中，还包括动静脉补液装置，所述动静脉补液装置包括补液导管。

在本发明一些具体实施方式中，所述补液导管与检测液输入导管和/或检测液输出导管构成并行导管。

在本发明一些具体实施方式中，所述动静脉补液装置还包括补液存储装置，所述补液存储装置与补液导管流体连通。

在本发明一些具体实施方式中，还包括显示装置，所述显示装置与所述葡萄糖检测装置信号连接。

本发明所提供的血糖检测系统是一种可以在线实时血糖监测的系统，可以适用于对连续监测血糖有较高需求的患者，比如需要放置动静脉留置针的住院患者；此外，血糖采集导管和普通的动静脉导管整合，这样可在完成临床常规动静脉治疗的同时实时监测患者的血糖水平，减少了单独将血糖监测系统放置入人体的损伤和痛苦。

附图说明

图1显示为本发明结构示意图。

图2显示为本发明血糖交换装置局部放大图。

图3显示采集的血糖样中血糖水平转化为数字信号强度的实验结果示意图。

图4显示为采用本发明所提供的装置测量已知浓度的标样的实验结果示意图。

元件标号说明

1 血糖交换装置

101 血糖交换装置输入管道

102 血糖交换腔体

2 血糖采集导管

201 检测液输入导管

202 检测液输出导管

3 葡糖糖检测装置

4 检测液驱动装置

5 检测液存储装置

6 动静脉补液装置

601 补液导管

602 补液存储装置

7 显示装置

8 人体血管

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明提供一种血糖监测系统，包括血糖交换装置1、血糖采集导管2和葡糖糖检测装置3，所述血糖采集导管2包括检测液输入导管201和检测液输出导管202，所述血糖交换装置1通过检测液输出导管202与葡萄糖检测装置3流体连通，所述检测液输入导管201与血糖交换装置1流体连通。检测液可以通过检测液输入导管201被引入血糖交换装置1中，当血糖交换装置1位于人体血管8中时，检测液可以通过血糖交换装置1与血液中的血糖充分交换，使得检测液中的葡萄糖浓度与血液中的葡萄糖浓度成一定正相关关系。与血液中的血糖充分交换后的检测液可以通过检测液输出导管202被引出血糖交换装置1，还可以被引入葡糖糖检测装置3，通过葡糖糖检测装置3可以检测检测液中的葡萄糖浓度，并通过检测液中的葡萄糖浓度与血液中的葡萄糖浓度的正相关关系，获知血液中的葡萄糖浓度。确定检测液中的葡萄糖浓度与血液中的葡萄糖浓度的正相关关系的方法对本领域技术人员来说应该是已知的，例如可以将血糖交换装置1置于一系列已知浓度的样品中，参照如上所述的原理，葡糖糖检测装置3所获得的数据可以与一系列已知浓度的样品一一对应，从而可以制作已知浓度的样品的标准曲线，从而确定检测液中的葡萄糖浓度与血液中的葡萄糖浓度的正相关关系。

本发明所提供的血糖监测系统中，所述葡萄糖检测装置3可以是本领域各种葡萄糖测试仪，例如可以是基于葡萄糖氧化酶法、己糖激酶法、气相色谱-同位素稀释质谱法、紫外光谱法、荧光检测法、红外光谱法等多种检测方法的葡萄糖测试仪，再例如，葡萄糖测试仪可以是经典的葡萄糖酶传感器、无酶葡萄糖电化学传感器、无酶葡萄糖生物传感器等。

本发明所提供的血糖监测系统中，如图2所示，血糖交换装置1包括血糖交换装置输入管道101和血糖交换腔体102，所述检测液输入导管201、血糖交换装置输入管道101、血糖交换腔体102和检测液输出导管202依次流体连通。检测液可以通过检测液输入导管201被引入血糖交换装置输入管道101，并通过血糖交换装置输入管道101被进一步引入血糖交换腔体102中，血糖交换腔体102中的检测液可以与血液中的血糖充分交换。在本发明一具体实施方式中，血糖交换腔体102的外壁为半透膜，所述半透膜通常为孔径小于100nm的多孔性膜，不允许蔗糖、蛋白质等分子相对较大的物质通过，而允许葡萄糖、水等小分子物质通过，从而可以实现检测液与血液中的血糖充分交换，使得检测液中的葡萄糖浓度与血液中的葡萄糖浓度成一定正相关关系。在本发明另一具体实施方式中，所述血糖交换装置输入管道101的出口和至少一部分管道位于血糖交换腔体102内，从而达到两者复合，减少血糖交换装置1体积的效果。

本发明所提供的血糖监测系统中，还可以包括用于驱动检测液的检测液驱动装置4，驱动装置4可以使检测液以特定的流速自检测液输入导管201依次被引入血糖交换装置1、检测液输出导管202和葡糖糖检测装置3，使得与血液中的血糖充分交换后的检测液中的葡萄糖浓度可以随血液中的血糖浓度实时变化，从而实现血糖的实时监测。所述检测液驱动装置4的具体例子可以是例如液体泵等。

本发明所提供的血糖监测系统中，还可以包括检测液存储装置5，所述检测液存储装置5可以用于储存大量的待使用的检测液，所述检测液存储装置5通过检测液输入导管201与血糖交换装置1流体连通，检测液存储装置5中的检测液可以通过检测液输入导管201被引入血糖交换装置1中。所述检测液存储装置5的具体例子可以是药剂瓶、储罐等。

本发明所提供的血糖监测系统中，还可以包括动静脉补液装置6，所述动静脉补液装置包括补液导管601，可以通过补液导管601将所需补充的液体引入血管内。所述补液导管601可以与检测液输入导管201和/或检测液输出导管202构成并行导管，但两者互不影响，以便于一起被植入血管内。所述动静脉补液装置6还可以包括补液存储装置602，所述补液存储装置602可以用于存储所需补充的液体，所述补液存储装置602与补液导管601流体连通，在需要时，补液存储装置602中所存储的所需补充的液体可以通过补液导管601被引入血管内。所述补液存储装置602的具体例子可以是药剂瓶、储罐等。

本发明所提供的血糖监测系统中，还包括显示装置7，所述显示装置7与所述葡萄糖检测装置3信号连接，显示装置7可以显示葡萄糖检测装置3所检测获得的血糖数据，更具体可以为连续的、实时的血糖数据。

本发明所提供的血糖检测系统是一种可以在线实时血糖监测的系统，可以适用于对连续监测血糖有较高需求的患者，本发明主要有以下特点：

1)因为住院患者本身需要放置动静脉导管进行临床常规治疗，本血糖持续监测系统与临床动静脉导管整合后，可同时放置入人体，避免了额外的操作和损伤，减轻医务人员负担和患者的痛苦。

2)本发明对病人血液中血糖进行在线不间断采样并实时分析，准确性比现有的皮下血糖持续监测系统高，不存在显著的时间延迟，动物实验证实反应灵敏，能准确的指导临床。

3)临床住院患者中需要积极持续监测血糖的以重症患者为主，本发明尤其适用于重症患者的持续血糖监测，因为重症患者皮下组织间隙液血糖和血液血糖有着较大的差异，血糖波动迅速，幅度大，本系统能较好的满足重症患者的临床需求。

4)本发明的采样系统前端由半透膜组成，由于半透膜可以阻隔大部分血液中分子，仅允许少量的目标分子通过，所以本检测系统可以较少的受药物及其他杂质的干扰。

5)本发明的采样系统为持续灌流系统，故采样系统及葡萄糖感受器无需反复冲洗，减少了操作的繁琐程度，为临床推广提供方便。

实施例1

使用本发明所提供的血糖实时监测系统对240g清洁剂SD雄性大鼠的血糖进行监测，血糖交换装置中，血糖交换装置输入管道插入血糖交换腔体内(血糖交换腔体为直径0.6mm，长度30mm的圆柱体)，血糖交换腔体植入颈静脉中，稳定20min，检测液(检测液为葡萄糖氧化酶0.1g/L、辣根过氧化物酶0.1g/L、4-氨基比林0.5mM、苯酚11mM的PBS缓冲溶液)通过检测液输入导管和血糖交换装置输入管道进入血糖交换腔体，进行血糖交换以后通过检测液输出导管被引出(可以通过蠕动泵提供动力)，检测液引入血糖交换腔体中的流速为4μl/min，血糖交换腔体的外壁为半透膜(PAES(多芳基砜醚)膜)。

葡萄糖检测装置为荧光检测法快速测量的葡萄糖检测装置，可以实施快速的实时葡萄糖检测。葡萄糖在葡萄糖氧化酶的作用下生成过氧化氢，过氧化氢的含量与血糖样中葡萄糖的含量呈正相关，在血糖样中加入荧光底物羟基苯丙酸(HPPA)。在辣根过氧化物酶及其模拟物催化作用下，过氧化氢氧化荧光底物可以增强荧光强度，因此，荧光强度与过氧化氢的含量和葡萄糖的含量均成正相关。如图3所示，葡萄糖检测系统通过光电转换器将荧光转换为电信号，电信号强度随着血糖水平的改变快速、灵敏改变。如图3所示，电信号强度在动物体内直接输注葡萄糖(0.5g葡萄糖)后逐渐增加；并且电信号强度可在动物体内直接输注胰岛素1U后逐渐降低。整个动物实验中，电信号反应快速且灵敏，无明显延迟，能实时的反应血糖水平。再使用相同的系统测量一系列已知浓度的标样(1mM，2mM，3mM，4mM，5mM，10mM的标准葡萄糖溶液)，通过标样数据对比即可获得对应的血糖浓度(如图4所示)。大鼠动物试验中在应用本发明装置测实时血糖的同时采集动物血应用经典试纸测血糖法(葡萄糖氧化酶法)测血糖。对两种方法在不同时间点测量的血糖数值进行对比研究(研究所采集的血样来自未注射葡萄糖和胰岛素溶液的SD雄性大鼠)，发现本发明测血糖平均值为6.41±0.58mmol/L，而经典葡萄糖试剂盒法测血糖平均值为6.46±0.56mmol/L，统计学分析发现两种测量方法具有较好的一致性。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种血糖监测系统，其特征在于，包括血糖交换装置(1)、血糖采集导管(2)和葡糖糖检测装置(3)，所述血糖采集导管(2)包括检测液输入导管(201)和检测液输出导管(202)，所述血糖交换装置(1)通过检测液输出导管(202)与葡萄糖检测装置(3)流体连通，所述检测液输入导管(201)与血糖交换装置(1)流体连通。

2.如权利要求1所述的一种血糖监测系统，其特征在于，所述血糖交换装置(1)包括血糖交换装置输入管道(101)和血糖交换腔体(102)，所述检测液输入导管(201)、血糖交换装置输入管道(101)、血糖交换腔体(102)和检测液输出导管(202)依次流体连通。

3.如权利要求2所述的一种血糖监测系统，其特征在于，所述血糖交换装置(1)中，所述血糖交换腔体(102)的外壁为半透膜。

4.如权利要求2所述的一种血糖监测系统，其特征在于，所述血糖交换装置输入管道(101)的出口和至少一部分管道位于血糖交换腔体(102)内。

5.如权利要求1所述的一种血糖监测系统，其特征在于，还包括用于驱动检测液的检测液驱动装置(4)。

6.如权利要求1所述的一种血糖监测系统，其特征在于，还包括检测液存储装置(5)，所述检测液存储装置(5)通过检测液输入导管(201)与血糖交换装置(1)流体连通。

7.如权利要求1所述的一种血糖监测系统，其特征在于，还包括动静脉补液装置(6)，所述动静脉补液装置包括补液导管(601)。

8.如权利要求7所述的一种血糖监测系统，其特征在于，所述补液导管(601)与检测液输入导管(201)和/或检测液输出导管(202)构成并行导管。

9.如权利要求7所述的一种血糖监测系统，其特征在于，所述动静脉补液装置(6)还包括补液存储装置(602)，所述补液存储装置(602)与补液导管(601)流体连通。

10.如权利要求1所述的一种血糖监测系统，其特征在于，还包括显示装置(7)，所述显示装置(7)与所述葡萄糖检测装置(3)信号连接。