CN108192539A - 一种检测钙元素的尿显胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测钙元素的尿显胶及其制备方法，属于人体微量元素检测技术领域。本发明的尿显胶是由5重量份‑15重量份的生物缓冲剂、50重量份‑100重量份的活性剂、3重量份‑8重量份的抗干扰剂、2重量份‑6重量份的配位剂、0.1重量份‑3重量份的显色剂、5重量份‑10重量份的生物粘稠剂和125重量份‑150重量份的定容剂制备而成的。本发明的尿显胶可以对尿液中的钙元素进行检测，检测方法简单易行，并且成本低廉，检测速度快，15秒钟即可出现显色效果、结果准确。本发明尿显胶还可以进一步用于制备尿不湿。

Description

一种检测钙元素的尿显胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种检测钙元素的尿显胶及其制备方法，属于人体微量元素检测技术领域。

背景技术

人体是一个有机的生命体，在所有的生命活动过程中，需要有各种物质的参与，这些物质的种类和数量与地球表面的元素组成基本一致。目前能测定的人体内微量元素大约有20余种，钙元素是人体内含量最多的一种。钙元素享有“生命元素”之称，它在人体内参与各种生理功能和代谢过程，影响各个器官组织的活动。例如：钙元素是人体内200多种酶的激活剂；钙元素可以在人体内可以进行激素调节；钙元素可以促进伤口上的血液凝结；钙元素可以调节心律、降低心血管的通透性、控制炎症和水肿；钙元素可以维持体内的酸碱平衡；肌肉的收缩活动和神经传递的释放也都需要钙元素的参与。

日常生活中，如果钙的摄入量不足，人体就会出现生理性钙透支，造成钙水平下降。儿童缺钙常常出现夜惊、夜啼、烦躁、盗汗、厌食、佝偻病、骨骼发育不良、免疫力低下等症状。青少年缺钙常常表现出腿软、抽筋、精力不集中、烦躁、偏食、蛀牙、易过敏、牙齿发育不良等症状。青壮年缺钙常常表现出乏力、抽筋、易过敏、易感冒等症状。孕产妇缺钙常常表现为关节痛、小腿痉挛、浮肿、妊娠高血压等症状。中老年缺钙常常表现为骨质疏松、骨质软化、高血压、心脑血管病、结石等等。如果钙的摄入过多则会影响其他微量元素的吸收，同时增加患肾结石的危险。对于儿童来说，过多钙元素的摄入会造成骨骼的提前闭合，影响身体发育。

对婴儿来说，钙是发育进程中一种不可缺少的重要物质，由于婴幼儿骨骼发育迅速，需要较多的钙，稍不注意，婴幼儿就会出现缺钙或者钙摄入量过多的现象。宝宝缺钙时，会出现颅骨软、枕秃、鸡胸、佝偻病、“O”形腿或“X”形腿。钙摄入量过多，会加速婴幼儿囟门提早闭合、高尿钙等症状。因此实时监控婴儿尿液中的钙元素是保证婴儿健康的一个重要手段。日常生活中大多数人只能通过将婴儿的尿液送去医院或专门机构检测才能了解婴儿体内的钙元素含量是否正常，而目前在临床上常用的钙检测方法有分光光度法、络合滴定法、原子吸收法等，这些方法需要由专业人员操作专门的仪器设备进行检测，因此，去医院或专门的检测机构检测费用较高，如果想要长期监控也是一笔不小的开销，而且每次检测都需要带婴儿亲自去医院或检测机构，又或者是收集婴儿尿液送检，这种方式费时费力费钱，极不方便。尿不湿是当今婴幼儿不可或缺的必备生活用品。婴幼儿每天尿不湿的用量可以达到7-8片。因此通过尿不湿来检测婴幼儿体内钙元素的含量趋势，既方便，又可以为婴幼儿家长提供参考性数据，是一种十分简便和有效的方法。

尿显胶是一种热熔胶与对pH值具有颜色敏感特性的物质有机结合起来产生作用的。尿显胶以线条形式涂覆在底膜朝向芯层的一面，当尿液浸湿芯层，传导到尿显胶的表面，使其pH值发生变化，从而导致颜色产生变化，达到尿显的视觉监控作用，常用于尿不湿的尿湿显示功能。现有尿显胶中未见能够检测钙元素的尿显胶。

发明内容

为解决现有的尿显胶不具有检测钙元素的问题，本发明提供了一种检测钙元素的尿显胶及其制备方法，采用的技术方案如下：

本发明的目的在于提供一种检测钙元素的尿显胶，该尿显胶是由5重量份-15重量份的生物缓冲剂、50重量份-100重量份的活性剂、3重量份-8重量份的抗干扰剂、2重量份-6重量份的配位剂、0.1重量份-3重量份的显色剂、5重量份-10重量份的生物粘稠剂和125重量份-150重量份的定容剂制备而成的。

优选地，所述生物缓冲剂为精氨酸、赖氨酸和组氨酸中的任意一种或多种的组合。

优选地，所述活性剂由聚乙烯乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮组成，其中聚乙烯乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:3。

优选地，所述抗干扰剂由柠檬酸，酒石酸和乙酰丙酮组成，其中柠檬酸，酒石酸和乙酰丙酮的质量比为1:1:1。

优选地，所述配位剂为四甲基环戊二烯。

优选地，所述显色剂为铬蓝黑R、偶氮磺Ⅲ或钙红。

优选地，所述生物粘稠剂为气相二氧化硅。尤其是生物质气相二氧化硅。本发明所述的生物质气相二氧化硅为现有产品，可以通过购买获得。

优选地，所述定容剂由去离子水和无水乙醇组成，其中离子水和无水乙醇的质量比为1:1。

作为本发明最优选的方案，所述尿显胶是由10重量份的精氨酸、100重量份的活性剂、7.5重量份的抗干扰剂、4重量份的四甲基环戊二烯、1.5重量份的铬蓝黑R、10重量份的气相二氧化硅和140重量份的定容剂制备而成的；其中：活性剂由聚乙烯乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮组成，其中聚乙烯乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:3；抗干扰剂由柠檬酸，酒石酸和乙酰丙酮组成，其中柠檬酸，酒石酸和乙酰丙酮的质量比为1:1:1；定容剂由去离子水和无水乙醇组成，其中离子水和无水乙醇的质量比为1:1。

本发明还提供了一种上述尿显胶的制备方法，该尿显胶是按照如下步骤制备的：

1)将5重量份-15重量份的生物缓冲剂、50重量份-100重量份的活性剂、3重量份-8重量份的抗干扰剂、2重量份-6重量份的配位剂和0.1重量份-3重量份的显色剂混合；

2)然后向步骤1)获得的混合物中加入125重量份-150重量份的定容剂，并且在30℃～35℃的条件下进行混合搅拌；

3)将步骤2)获得的混合物冷却后加入5重量份-10重量份的生物粘稠剂，再次进行搅拌，获得尿显胶。

本发明方法中定容剂需要在30℃～35℃的条件下与生物缓冲剂、活性剂、抗干扰剂、配位剂和显色剂混合，在该温度条件下可以加快试剂的溶解，同时减少乙醇的挥发。

本发明的检测钙元素的尿显胶由生物缓冲剂、活性剂、抗干扰剂、配位剂、显色剂、生物粘稠剂和定容剂组成，其中：

生物缓冲剂可以选用精氨酸、赖氨酸和组氨酸中的一种或多种的组合，该缓冲剂可以使尿显胶的PH值不低于7.5，因此生物缓冲剂主要作用是提供一种碱性的反应环境，并且精氨酸、赖氨酸和组氨酸安全无毒；

活性剂由聚乙烯乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮组成，且聚乙烯乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:3，聚乙烯乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮的主要作用是提供分散功能和延长作用时间，使得胶体与尿液反应充分；

抗干扰剂由柠檬酸、酒石酸和乙酰丙酮组成，柠檬酸、酒石酸和乙酰丙酮的的质量比为1:1:1，本发明的抗干扰剂主要是采用硬配位体和有机合成中间体，提供钙元素的高选择性功能，降低尿液中其他元素的影响因素，提高测试结果的准确性；

配位剂采用四甲基环戊二烯，具有较大的空间位阻，以及较强的电子能力，避免了配合物容易发生齐聚和聚而不溶于普通溶剂的特点，采用四甲基环戊二烯能够进一步提高配合物的稳定性；

显色剂的主要所用是提供显色的功能，显色剂与尿液中的钙元素结合后会发生显色反应。由于本发明采用了抗干扰剂和配位剂，所以尿液中的其他元素对显色剂无影响，因此显色剂可以采用铬蓝黑R、偶氮磺Ⅲ或钙红。

生物粘稠剂为气相二氧化硅，尤其是生物质气相二氧化硅(更安全)，生物粘稠剂主要作用是降低溶液的流动性能，提高尿显胶与底膜内表面的粘附性能；

定容剂由去离子水和无水乙醇组成，二者的质量比为1:1，定容剂主要作用是稀释溶解。

本发明中生物缓冲剂为尿液提供了碱性测试环境，活性剂增加了尿液的分散性和作用时间，抗干扰剂络合了与钙相似的金属离子，例如镁离子，排除了大量的抗干扰元素。配位剂则依据较强的电子能力，解决了测试过程中出现配合物齐聚或者不溶的现象。显色剂主要与钙元素发生显色反应，判断钙含量趋势。气相二氧化硅主要增加粘稠性和亲水粘附性。

本发明的尿显胶可以实现定性检测，可以根据颜色的变化来判断尿液所属者体内的钙元素的含量是否缺少或是否超标。本发明的尿显胶的初始颜色为米黄色，在实际使用过程中将尿显胶与尿液接触15秒，然后观察颜色变化，如果尿显胶与尿液接触15秒后不变色或显示淡黄色或显示黄绿色或显示浅蓝色表示使用者体内缺钙，如果显色蓝色表示使用者体内钙含量正常，如果显色紫红色表示使用者体内钙含量过量。本发明的尿显胶还可以根据不同钙含量的尿液接触到尿显胶之后所显示的颜色建立数据库(大数据)，将颜色与钙含量建立对应关系，使用者只需要将显色后的照片通过手机端上传至后台，后台通过大数据(数据库)结合算法比对分析出钙的大致含量。

本发明有益效果：

本发明首次提供了一种能够检测钙元素尿显胶，通过该尿显胶颜色的变化判断使用者体内是否缺少钙元素以及使用者体内的钙元素的含量是否超标，本发明尿显胶检测尿液可以方便的获得使用者体内钙元素的信息，可以及时发现使用者体内钙元素异常，能够及时治疗。该尿显胶可以实现实时监控，检测方法简单易行，并且该尿显胶成本低廉，相比于去医院检测大大降低了检测费用，并且检测速度快(15秒钟即可出现显色效果)、结果准确(准确度高达到85％)的特点。本发明尿显胶还可以进一步用于尿不湿以方便家长对婴幼儿进行体内钙元素含量趋势的监测，实现了低成本的实施监测。这种方法简单、快速。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。

实施例1：

本实施例提供了一种检测钙元素的尿显胶，该尿显胶是由5重量份生物缓冲剂(精氨酸)、50重量份活性剂(12.5重量份聚乙烯乙二醇+37.5重量份聚乙烯吡咯烷酮)、3重量份抗干扰剂(1重量份柠檬酸+1重量份酒石酸+1重量份乙酰丙酮)、2重量份配位剂(四甲基环戊二烯)、0.1重量份显色剂(铬蓝黑R)、5重量份生物粘稠剂(气相二氧化硅)和125重量份定容剂(62.5重量份无水醇+62.5重量份去离子水)制备而成的，具体制备步骤如下：

一、将5重量份精氨酸、12.5重量份聚乙烯乙二醇、37.5份聚乙烯吡咯烷酮、1重量份柠檬酸、1重量份酒石酸、1重量份乙酰丙酮、2重量份四甲基环戊二烯、0.1重量份铬蓝黑R放入烧杯中，用玻璃棒简单混合；

二、在烧杯中分别加入62.5重量份无水醇和62.5重量份去离子水，采用磁力搅拌器在30℃-35℃下进行混合搅拌；

三、冷却至室温后，在混合溶液中加入5重量份气相二氧化硅，再次进行搅拌，配置成尿显胶。

实施例2

本实施例提供了一种检测钙元素的尿显胶，该尿显胶是由15重量份生物缓冲剂(精氨酸)、100重量份活性剂(25重量份聚乙烯乙二醇+75重量份聚乙烯吡咯烷酮)、8.1重量份抗干扰剂(2.7重量份柠檬酸+2.7重量份酒石酸+2.7重量份乙酰丙酮)、6重量份配位剂(四甲基环戊二烯)、3重量份显色剂(铬蓝黑R)、10重量份生物粘稠剂(气相二氧化硅)和150重量份定容剂(75重量份无水醇+75重量份去离子水)制备而成的，具体制备步骤如下：

一、将15重量份精氨酸、25重量份聚乙烯乙二醇、75份聚乙烯吡咯烷酮、2.5重量份柠檬酸、2.5重量份酒石酸、2.5重量份乙酰丙酮、6重量份四甲基环戊二烯、3重量份铬蓝黑R放入烧杯中，用玻璃棒简单混合；

二、在烧杯中分别加入75重量份无水醇和75重量份去离子水，采用磁力搅拌器在30℃-35℃下进行混合搅拌；

三、冷却至室温后，在混合溶液中加入10重量份气相二氧化硅，再次进行搅拌，配置成尿显胶。

实施例3

本实施例提供了一种检测钙元素的尿显胶，该尿显胶是由10重量份生物缓冲剂(精氨酸)、100重量份活性剂(25重量份聚乙烯乙二醇+75重量份聚乙烯吡咯烷酮)、7.5重量份抗干扰剂(2.5重量份柠檬酸+2.5重量份酒石酸+2.5重量份乙酰丙酮)、4重量份配位剂(四甲基环戊二烯)、1.5重量份显色剂(铬蓝黑R)、10重量份生物粘稠剂(气相二氧化硅)和140重量份定容剂(70重量份无水醇+70重量份去离子水)制备而成的，具体制备步骤如下：

一、将10重量份精氨酸、25重量份聚乙烯乙二醇、75份聚乙烯吡咯烷酮、2.5重量份柠檬酸、2.5重量份酒石酸、2.5重量份乙酰丙酮、4重量份四甲基环戊二烯、1.5重量份铬蓝黑R放入烧杯中，用玻璃棒简单混合；

二、在烧杯中分别加入70重量份无水醇和70重量份去离子水，采用磁力搅拌器在30℃-35℃下进行混合搅拌；

三、冷却至室温后，在混合溶液中加入10重量份气相二氧化硅，再次进行搅拌，配置成尿显胶。

实施例4

本实施例与实施例3的区别在于：生物缓冲剂采用10重量份赖氨酸。

实施例5

本实施例与实施例3的区别在于：生物缓冲剂采用10重量份组氨酸。

实施例6

本实施例与实施例3的区别在于：显色剂采用2重量份偶氮磺Ⅲ。通过实验发现偶氮磺Ⅲ为2重量份时显色效果好。

实施例7

本实施例与实施例3的区别在于：显色剂采用2重量份钙红。通过实验发现钙红为2重量份时显色效果和灵敏性好。

实施例8

为考察活性剂对于显色效果的影响，通过设置如下实验进行说明：

1、对照组1：单独采用100重量份聚乙烯乙二醇作为活性剂，其他步骤和参数同实施例3；

2、对照组2：单独采用100重量份聚乙烯吡咯烷酮作为活性剂，其他步骤和参数同实施例3；

3、实验组1：采用100重量份活性剂(50重量份聚乙烯乙二醇+50重量份聚乙烯吡咯烷酮)，其他步骤和参数同实施例3；

4、实验组2：按照实施例3进行；

5、实验组3：采用100重量份活性剂(:75重量份聚乙烯乙二醇+25重量份聚乙烯吡咯烷酮)，其他步骤和参数同实施例3；

按照上述实验分组制备尿显胶，并分别将尿显胶与含钙的尿液接触15秒后观察颜色。实验显示，单独采用聚乙烯乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮作为活性剂，显色效果不明显。而采用的混合型活性剂(聚乙烯乙二醇+聚乙烯吡咯烷酮)的显色效果明显优于单独采用聚乙烯乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮作为活性剂的对照组1和对照组2，并且通过比较发现混合型活性剂聚乙烯乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮的比例在1:3的时候显色效果最为明显。

通过如下实验来说明本发明检测钙元素的尿显胶所能够获得的效果：

一、将实施例1-7制备的尿显胶进行尿液中钙元素的检测，具体方法如下：

1、检测方法：将实施例1-7制备的尿显胶分别刮涂在7个载物片上，将一份临床尿液均分成7份，然后逐一滴加至实施例1-7的尿显胶上进行钙元素检测，尿显胶与尿液接触15秒后观察颜色变化，根据尿显胶的颜色变化判断相应尿液所对应的人体内钙含量是否正常。

2、颜色判断方法：

尿显胶的初始颜色为米黄色，将尿显胶与尿液接触15秒后观察颜色变化，如果尿显胶与尿液接触15秒后不变色或显示淡黄色或显示黄绿色或显示浅蓝色表示使用者体内缺钙，如果显色蓝色表示使用者体内钙含量正常，如果显色紫红色表示使用者体内钙含量过量。

3、验证方法：

同时将1中所检测的7份临床尿液送至医院进行检测。

4、结果：实施例1-7中实施例3显色效果最好，因此实施例3为最优实施例。并且通过将利用本发明制备的尿显胶与医院检测结果进行比较发现：两种方法结果的吻合度达100％，由此可知本发明的尿显胶能够满足日常对婴儿的监测需求。

二、为进一步考察本发明尿显胶的检测准确度，将50份临床尿液用于本发明实施例3制备的尿显胶，然后取50份临床尿液对应的50个实验参与者的血液，将50份临床尿液用于尿显胶的结果与50例血钙检测样进行比对，结果显示：本发明尿显胶的钙含量检测结果与50例血钙的检测结果吻合度高达85％，即本发明尿显胶的准确度高达85％。

虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种检测钙元素的尿显胶，其特征在于，所述尿显胶是由5重量份-15重量份的生物缓冲剂、50重量份-100重量份的活性剂、3重量份-8重量份的抗干扰剂、2重量份-6重量份的配位剂、0.1重量份-3重量份的显色剂、5重量份-10重量份的生物粘稠剂和125重量份-150重量份的定容剂制备而成的。

2.根据权利要求1所述的尿显胶，其特征在于，所述生物缓冲剂为精氨酸、赖氨酸和组氨酸中的任意一种或多种的组合。

3.根据权利要求1所述的尿显胶，其特征在于，所述活性剂由聚乙烯乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮组成，其中聚乙烯乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:3。

4.根据权利要求1所述的尿显胶，其特征在于，所述抗干扰剂由柠檬酸，酒石酸和乙酰丙酮组成，其中柠檬酸，酒石酸和乙酰丙酮的质量比为1:1:1。

5.根据权利要求1所述的尿显胶，其特征在于，所述配位剂为四甲基环戊二烯。

6.根据权利要求1所述的尿显胶，其特征在于，所述显色剂为铬蓝黑R、偶氮磺Ⅲ或钙红。

7.根据权利要求1所述的尿显胶，其特征在于，所述生物粘稠剂为气相二氧化硅。

8.根据权利要求1所述的尿显胶，其特征在于，所述定容剂由去离子水和无水乙醇组成，其中离子水和无水乙醇的质量比为1:1。

9.根据权利要求1所述的尿显胶，其特征在于，所述尿显胶是由10重量份的精氨酸、100重量份的活性剂、7.5重量份的抗干扰剂、4重量份的四甲基环戊二烯、1.5重量份的铬蓝黑R、10重量份的气相二氧化硅和140重量份的定容剂制备而成的；其中：活性剂由聚乙烯乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮组成，其中聚乙烯乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:3；抗干扰剂由柠檬酸，酒石酸和乙酰丙酮组成，其中柠檬酸，酒石酸和乙酰丙酮的质量比为1:1:1；定容剂由去离子水和无水乙醇组成，其中离子水和无水乙醇的质量比为1:1。

10.一种如权利要求1-9任一所述的尿显胶的制备方法，其特征在于，所述尿显胶是按照如下步骤制备的：

1)将5重量份-15重量份的生物缓冲剂、50重量份-100重量份的活性剂、3重量份-8重量份的抗干扰剂、2重量份-6重量份的配位剂和0.1重量份-3重量份的显色剂混合；

2)然后向步骤1)获得的混合物中加入125重量份-150重量份的定容剂，并且在30℃～35℃的条件下进行混合搅拌；

3)将步骤2)获得的混合物冷却后加入5重量份-10重量份的生物粘稠剂，再次进行搅拌，获得尿显胶。