CN201047840Y - 末梢血酒精检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种直接测定血液酒精浓度的检测装置，它包括血酒精传感器及以单片机芯片为核心的信号处理电路，其特征在于：所述血酒精传感器是乙醇脱氢酶一次性生物传感器，它包括固定在电极底板上的印刷电极以及在正负电极前端的检测区，所述检测区由封装在保护层下的乙醇脱氢酶颗粒构成；所述血酒精传感器的电流信号输出端通过A/D转换模块与单片机芯片的数据采集口连接，单片机芯片将接收的信号处理后控制显示器输出。与现有技术相比，本实用新型检测仪直接测定人体末梢血样，采血量少，测定酒精浓度具有时效性和准确性。体积小、全自动化测定。适用于交通现场和临床实验室。可提供精确的酒精含量的证据性读数。

Description

末梢血酒精检测仪

技术领域：

本实用新型涉及直接测定血液中酒精浓度的检测装置，具体是一种利用基于丝网印刷技术的乙醇脱氢酶一次性电化学生物传感器直接检测人体术梢血酒精浓度的便携式检测仪。

技术背景

近年来，随着交通运输业的迅猛发展和人民生活水平的不断提高，机动车和拥有驾驶执照的人员数量急速增长，交通事故频繁发生，其中因驾驶人员饮酒与醉酒造成的交通事故就占20％。

长期以来，由于我国一直没有制订检测酒后(饮酒8小时之内)驾车的国家标准，在2004年，中国《驾驶员血中乙醇阈值》标准出台：血乙醇浓度大于或等于20mg/100ml时被定为“酒后驾车”，血乙醇浓度大于或等于80mg/100ml时被定为“醉酒驾车”。

但至今未开发出一种准确性和敏感度高、简便、快速检测，适用于交通现场和临床实验室使用特点的反映交通事故发生当时饮酒驾驶人员体内血液中真实酒精浓度(酒精在人体中不稳定，在不同的代谢阶段采样送检会影响检测的结果)的检测方法。现有的血酒精浓度测定的主要检测方法及其仪器有：呼气法及其呼气检测仪、分光光度法及其分光光度计、气相色谱法及其气相色谱仪。

1、呼气法样品不需预处理，经呼出的气体含有酒精时，可使试剂重镉酸离子(Cr₂O₇ ^2-)还原成绿色的镉离子(Cr³⁺)，利用比色计测吸光值，求出呼吸气体中每升所含乙醇量，按血/气之比2100进行换算，计算出血酒精浓度。酒精90％～98％在肝脏代谢，余下的2％～10％随尿及呼气而排除。其测定值与血液中真实的酒精浓度，有很不准确的对应关系，同时受个体及种族的影响明显。呼气法虽然操作简单、价格低廉，但只能定性，不能准确定量检测，检测数据不能作为司法依据。

2、分光光度法酒精在乙醇脱氢酶和NAD⁺催化下，被氧化成乙醛，并且NAD⁺也被氧化成NADH，以340nm比色测定NADH生成量，再求出酒精含量。分光光度法是经典的方法，具有灵敏度高、重复性好、线性范围宽等优点，但样品需稀释，预处理繁琐。

3、气相色谱法血乙醇浓度测定的标准参考方法。但测定时间长(气相色谱仪平衡时间：1h左右、检测时间：0.3h左右)；检测的费用昂贵(500元/次左右)，适合批量检测。

分光光度法和气相色谱法均需要血浆或血清样本，受试者要到医院或专业机构抽取静脉血，给受试者及交管部门带来极大不便。综上所述，呼气法(呼气检测仪)、分光光度法(分光光度计)、气相色谱法(气相色谱仪)不能满足简便、快速定量检测血酒精浓度的要求，因此交通警察无法在现场定量确定驾驶员是否酒后违章驾车。

发明内容

针对上述酒精呼气检测仪、分光光度计、气相色谱仪检测血酒精浓度存在的不足，本实用新型的目的是本实用新型将生物传感器技术、计算机技术、微电子技术相结合，通过采用一次性生物传感器，提高了检测饮酒人员微量血液中酒精浓度的结果可靠性、准确性，方便性、时效性，降低准确检测血酒精浓度的成本，实现了小型化、数字化、自动化。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是这样的，即一种血酒精便携式检测仪，包括有血酒精传感器及以单片机芯片为核心的信号处理电路，其特征在于：

(1)、所述血酒精传感器是乙醇脱氢酶一次性生物传感器，它包括固定在电极底板上的印刷电极以及在正负电极前端的检测区，所述检测区由封装在保护膜下的乙醇脱氢酶颗粒和麦尔多拉蓝颗粒构成；

(2)、所述血酒精传感器的电流信号输出端通过A/D转换器与单片机芯片的数据采集口连接，单片机芯片将接收的信号处理后控制显示器输出。

本实用新型利用乙醇脱氢酶催化乙醇的特异性以及麦尔多拉蓝在电极与酶之间传递电子的高传递性，通过用Nafion膜固定麦尔多拉蓝作为乙醇脱氢酶与玻碳电极之间的电子传递介体。

电流型酒精生物传感器的测试原理如下：在电极两端施加250～330mV的恒定工作电压，当被测血样滴在电极的测试区时，固定在电极剪断检测区上的乙醇脱氢酶与血样中的酒精发生氧化还原反应，化学反应产生出的自由电子在电场的作用下将发生定向移动，从而形成响应电流。50秒左右，酶电极的响应电流达到饱和，该饱和电流与被测血样中酒精浓度成线性关系，所以通过对该饱和响应电流的检测即可得知血酒精浓度值。

本实用新型用软件驱动传感器的测量、数据转换、显示，实现全过程的自动化。

本实用新型出采用新型传感器外，还采用大面积液晶显示器，显示饮酒数据，测试日期和时间，并保存数据，日期。可将数据输入计算机打印结果。

本实用新型使用微型元件和集成电路使检测仪器的重量和尺寸大大降低。本仪器操作简单，每次测试只需取人体末梢血5--10微升，滴在一次性生物传感器上，将传感器插入检测仪接口，按一下开关便可以进行自动测试，自动显示结果。本检测仪器反应灵敏，60秒钟即可完成全过程测试。

本实用新型的优点：

1、本实用新型采用基于丝网印刷技术的乙醇脱氢酶一次性生物传感器，只对酒精反应，特异性高，结果准确、可靠。

2、测试结果有数字、日期、时间。

3、测试简单方便，按一次开关自动完成全过程测试。

本实用新型技术规范：

1、传感器为乙醇脱氢酶一次性传感器，只对酒精反应。

2、测试范围：0----120mg/100ml。

3、测试时间：50秒。

4、显示器：液晶显示，数据、日期、时间。

5、使用温度：20℃----30℃。

6、电源：+6V

附图说明

本实用新型的结构可以通过附图给出的实施例进一步说明。

本实用新型有如下附图：

附图1为血酒精传感器的结构示意图；

附图2为本实用新型的电路结构框图；

附图3为恒电位激励和A/D转换模块原理图；

附图4为末梢血酒精检测仪主程序流程图。

图中：1-印刷电极；2-电极底板；3-检测区。

具体实施方式

参见附图1，图中的血酒精传感器是乙醇脱氢酶一次性生物传感器，它包括固定在电极底板2上的印刷电极1以及在正负电极前端的检测区3，所述检测区由封装在保护层下的乙醇脱氢酶颗粒和麦尔多拉蓝颗粒构成。所述印刷电极1为玻碳电极。

参见附图2，在实施例中末梢血酒精检测仪的硬件以EM78P458单片机芯片为核心构成，其外围电路模块包括：A/D转换模块、按键模块、电源控制模块、精度稳压模块、电源电压检测模块、液晶显示驱动模块、电平极性转换模块。所述的外围模块通过均采用与EM78P458单片机标准配置的已知器件，其中液晶显示驱动模块型号为HT1621，A/D转换器型号为MCP3201，精度稳压模块的型号为LM336，电平极性转换模块型号为TCL7660。

所述型号为MCP3201的A/D转换模块为带恒电位激励的A/D转换模块，参见图3原理图。电压基准源LM336提供的2.5V恒定电压经电阻分压后得到0.3V工作电压，由电压跟随器U1对酶电极施加恒定电位激励，R₂代表酶电极；由于运算放大器的理想工作特性有，Ic≈0，所以，电极在恒电位激励下电极化学反应的响应电流Ix＝Io，该电流信号经过采样电阻R₀转换为电压信号输入到串行A/D转换器3201的差动输入同相端。串行A/D转换器3201的差动输入反相端则输入一个与前面的测量电压共地的恒定电位，这样就可以有效消除串行A/D转换器差动输入端的共模干扰影响。设计中一方面采用体积较小的6V袖珍电池作为系统供电电源，另一方面采用引脚数目较少的外围芯片。如A/D转换模块采用带串行数据接口的A/D转换器，这样大大减少引脚数目。液晶显示驱动模块采用引脚数目较少的驱动芯片，采用串行数据总线(API接口)与CPU接口.也显著减小仪器的体积。

检测仪的主程序流程参见附图4。

最后可将测试结果按下表显示

。

Claims (3)

1.一种血酒精便携式检测仪，包括有血酒精传感器及以单片机芯片为核心的信号处理电路，其特征在于：

(1)、所述血酒精传感器是乙醇脱氢酶一次性生物传感器，它包括固定在电极底板(2)上的印刷电极(1)以及在正负电极前端的检测区(3)，所述检测区由封装在保护膜下的乙醇脱氢酶颗粒和麦尔多拉蓝颗粒构成；

(2)、所述血酒精传感器的电流信号输出端通过A/D转换模块与单片机芯片的数据采集口连接，单片机芯片将接收的信号处理后控制显示器输出。

2.根据权利要求1所述的血酒精便携式检测仪，其特征在于：所述电极上施加250～330mV的恒定工作电压。

3.根据权利要求1所述的血酒精便携式检测仪，其特征在于：所述印刷电极为玻碳电极(1)。

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