CN210894119U - 一种用于体液中物质浓度检测的装置 - Google Patents

一种用于体液中物质浓度检测的装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型实施例提供一种用于体液中物质浓度检测的装置,所述装置包括:样品采集器,用于盛放样品液,并将所述样品液分流成多个待测样品液;样品检测器,用于接收并检测所述多个待测样品液,获得多个待测样品液的检测信号;数据处理单元,与所述样品检测器连接,接收并分析所述检测信号,通过所述样品检测器对三个所述待测样品液生成的检测信号计算出待测样品液体中待测物质的实际浓度并输出计算结果。本实用新型实施例用于体液中物质浓度检测的装置,实现了通过体液样品收集、过滤、检测以及分析功能的一体化,整个检测装置结构简单,检测方便。

Description

一种用于体液中物质浓度检测的装置
技术领域
本实用新型实施例涉及医疗器械技术领域,具体涉及一种用于体液中物质浓度检测的装置。
背景技术
目前,有创血糖检测的形式主要为医院的抽血分析和血糖仪检测,血糖仪的检测原理一般是比色分析法。比色分析作为一种定量分析方法,可以通过检测特定波长光波在经过被检物质吸收后的强度,来关联该被检物质的浓度。该方法被广泛应用于如药代动力学检测、物质成分浓度检定等分析实验中。在比色分析法的基础上还衍生出了荧光分析法,两者主要的区别在于荧光分析的检测对象,在吸收激发光之后,会发射另一波长的光波。由于检测器不会捕捉发射光波的波长,荧光分析中的背景干扰信号相对减少,使得检测灵敏度相对提高。
传统比色/荧光分析的光谱检测环节,主要是通过使用酶标仪或分光光度计来完成的。两者同时具备覆盖大范围光谱的光源与相应的光感测器。然而,酶标仪的使用需要依赖96孔板来承载被检测物质,这会受到样品量不足的限制而造成成本的浪费,对于个体用户使用不是十分方便。另一方面,分光光度计的使用则需要较大量的液体样品体积,这会给一些特殊样品的采集带来困难。同时,这两种仪器都需要放置于实验室级别的环境中,并由专业的技术人员来操作,并不适用于日常的检测应用。
血糖仪本身针对的检测载体是试纸。由于试纸本身是不透明的,在反射过程中会造成光波信号一定程度上的损失,这一损失会造成光强度信号的减弱,直接影响了检测灵敏度与检测下限,使检测结果出现偏差。血糖仪以及试纸的检测形式并不能适用于检测葡萄糖浓度显著低于血液中葡萄糖浓度的样品,如泪液、汗液和唾液。
综上所述,传统技术中用于提供检测体液的仪器中,检测不方便,检测灵敏度及检测下限受到一定程度的影响,检测结果不够准确。
实用新型内容
为此,本实用新型实施例提供一种用于体液中物质浓度检测的装置,以解决现有技术中传统技术中用于提供检测体液的仪器检测不方便问题。
为了实现上述目的,本实用新型实施例提供如下技术方案:
一种用于体液中物质浓度检测的装置,所述装置包括:
样品采集器,用于盛放样品液,并将所述样品液分流成多个待测样品液;
样品检测器,用于接收并检测所述多个待测样品液,获得多个待测样品液的检测信号,其中,所述待测样品液至少为3个,第一个所述待测样品液与标准配置检测胶体接触反应产生检测信号,第二个所述待测样品液与不含特定成分的检测胶体接触反应产生检测信号,第三个所述待测样品液与添加了已知浓度的待测物质标准品的检测胶体接触反应产生检测信号;
数据处理单元,与所述样品检测器连接,接收并分析所述检测信号,通过所述样品检测器对三个所述待测样品液生成的检测信号计算出待测样品液体中待测物质的实际浓度并输出计算结果。
优选的,所述样品采集器包括样品收集单元、过滤单元以及分流单元,所述收集单元通过所述过滤单元与所述分流单元连接;
所述样品收集单元内的样品液经过所述过滤单元过滤后,再经所述分流单元分成至少三个样品液。
优选的,所述样品采集器还包括与所述样品收集单元配合使用的活塞。
优选的,所述样品检测器包括:
一基体;
激光二极管,固定于所述基体的一侧;
第一光圈,调节所述激光二极管光线进入量;
半透镜,反射和投射经所述第一光圈的光线;
衍射分光镜,将所述半透镜反射的光线衍射成多束平行光线;
多个反应胶体,用于分流单元分成的多个样品液中的待测物质反应显色,所述多束平行光线与所述多个反应胶体相对应透过,形成多个透射光束;
多个滤光镜,对所述多个透射光束进行选择吸收;
第二光圈,调节经所述多个滤光镜透过的光束的光线量;
多个雪崩光电二极管,用于接收经所述第二光圈的光线,形成检测强度的光电信号。
优选的,所述激光二极管发射光峰值落在紫外线A波段:320-400nm、蓝光波段:450-485nm或绿光波段:500-565nm。
优选的,所述雪崩光电二极管收光峰值落在紫外线A波段:320-400nm、蓝光波段:450-485nm或绿光波段:500-565nm。
优选的,所述半透镜位于所述第一光圈焦点处,且与入射光线成45度角。
优选的,所述数据处理单元包括Wi-Fi模块、单片机和数字显示屏;所述单片机处理所述检测信号,将获得的数据信息传送至所述数字显示屏,或通过所述WiFi模块传送到云端服务器。
优选的,所述样品液为眼泪样品液、汗液样品液或者唾液样品液。
本实用新型实施例中,所述的“特定成分”是指待测物质与该特定成分反应,能够产生供信号处理单元检测的信号强度。
本实用新型实施例具有如下优点:
本实用新型实施例用于体液中物质浓度检测的装置,实现了通过体液样品收集、过滤、检测以及分析功能的一体化,整个检测装置结构简单,检测方便;本实用新型实施例的整个装置本身操作简便,在配套相关的检测胶体之后,无需使用者具备专业的技术能力,即可独立完成检测仪器的使用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是示例性的,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、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,并非用以限定本实用新型可实施的限定条件,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,在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
图1为本实用新型实施例2提供的检测仪器整体结构示意图;
图2为本实用新型实施例2提供的活塞结构示意图;
图3为本实用新型实施例2提供的样品采集器结构示意图;
图4为本实用新型实施例2提供的过滤装置结构示意图;
图5为本实用新型实施例2提供的分流单元结构示意图;
图6为本实用新型实施例3提供的样品检测器结构示意图;
图7为本实用新型实施例1提供的体液葡萄糖检测仪器的原理图;
图中:101-活塞;102-样品收集单元;103-过滤单元;104-分流单元;200-样品检测器;201-激光二极管;202-第一光圈;203-半透镜;204-衍射分光镜;205-反应胶体;206-滤光镜;207-第二光圈;208-雪崩光电二极管。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式,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实用新型的其他优点及功效,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
如图1和图7所示,本实用新型实施例提供一种用于体液中物质浓度检测的装置,其包括:样品采集器,用于盛放样品液,并将样品液分流成多个待测样品液;样品检测器200,用于接收并检测多个待测样品液,获得多个待测样品液的检测信号,其中,所述待测样品液至少为3个,第一个所述待测样品液与标准配置检测胶体接触反应产生检测信号,第二个所述待测样品液与不含特定成分的检测胶体接触反应产生检测信号,第三个所述待测样品液体与添加了已知浓度的待测物质标准品的检测胶体接触反应产生检测信号,通过对三个不同反应所生成的信号进行分析,计算出待测液体样品中待测物质的实际浓度;数据处理单元,与样品检测器200连接,接收并分析样品检测器产生的三个检测信号,根据获得检测信号与待测物质浓度的关联关系,计算样品液中待测物质的浓度并输出计算结果。
如图2-5所示,本实用新型实施例的样品采集器包括样品收集单元102、过滤单元103以及分流单元104,收集单元通过过滤单元103与分流单元104连接;样品收集单元102内的样品液经过过滤单元103过滤后,再经分流单元104分成至少三个样品液。较佳的,分流单元104具有三个相同结构的滴定口,用于样品体液的分流释放到样品检测器200中。本实用新型实施例的样品液泪液样品、汗液样品或者唾液样品。具体的,样品收集单元102包括圆筒以及与圆筒底部连接的锥形筒,锥形筒的底部设有出液口;过滤单元103整体呈圆盘状,其上端进液口可与样品收集单元102的出液口连接;分流单元104包括位于上部的样品液容纳器,下端等距离设置三个滴定口,样品液通过三个滴定口流出,样品容纳器的上端口与过流单元的下端的出液口连接。
如图6所示,样品采集器还包括与样品收集单元102配合使用的活塞101,通过活塞101将样品收集单元102中样品体液推送到分流单元104中,实现样品体液的分流。样品收集单元102和分流单元104上分别标有用于指示盛放液体的体积刻度线。本实用新型实施例所述的样品采集器可以实现样品体液中悬浮颗粒的过滤以及样品体液的除菌,并可以计量、分配、转移定量体积的样品体液至样品检测器200。
其中,过滤单元103采用滤膜,滤膜的成分为聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚醚碸和尼龙中的一种,滤膜孔径为0.2μm或0.45μm。
如图6所示,样品检测器200包括:一基体,用于安装激光二极管201、第一光圈202、半透镜203、衍射分光镜204、反应胶体205、滤光镜206、第二光圈207以及雪崩光电二极管208;激光二极管201,固定于基体的一侧;第一光圈202,调节激光二极管201光线进入量;半透镜203,反射和投射经第一光圈202的光线,半透镜203位于第一光圈202焦点处,且与入射光线成45度角。衍射分光镜204,将半透镜203反射的光线衍射成多束平行光线;多个反应胶体205,用于分流单元104分成的多个样品液中的待测物质反应显色,多束平行光线与多个反应胶体205相对应透过,形成多个透射光束;多个滤光镜206,多个透射光束进行选择吸收;第二光圈207,调节经多个滤光镜206透过的光束的光线量;多个雪崩光电二极管208,用于接收经第二光圈207的光线,形成检测强度的光电信号。例如,衍射分光镜204将一道入射光转换成至少三道平行光束,并分别投向三个反应胶体205,一束光束对应一个反应胶体205;反应胶体205、滤光镜206和雪崩光电二极管208,三者处于同一光路上。
本实用新型实施例中的第一光圈202和第二光圈207均采用针孔光圈,样品检测器200可以有效采集反应胶体205在接触样品后产生的颜色变化信号,针孔光圈的设置可以减少非聚焦光线经过反应胶体205所伴随的干扰信号,半透镜203的使用可以过滤特定峰值波长以外的光波,衍射分光镜204将同一光源等分,保证至少三块反应胶体205在同一时间接收强度一致的入射光,并生成相应的与颜色深度关联的信号。其中,激光二极管201发射光峰值落在紫外线A波段:320-400nm、蓝光波段:450-485nm或绿光波段:500-565nm。雪崩光电二极管208收光峰值落在紫外线A波段:320-400nm、蓝光波段:450-485nm或绿光波段:500-565nm。
本实用新型实施例的数据处理单元包括Wi-Fi模块、单片机和数字显示屏;单片机处理数据后,将处理后的信息反馈至数字显示屏,或通过Wi-Fi模块传送到云端服务器。以上设计降低了横向对比样品信号时,因为硬件环境不统一可能带来的误差,进一步提高了最终检测结果的准确性,并可以实现多样品同时检测。同时,仪器本身方便携带与操作。
本实用新型实施例的用于体液中物质浓度检测的装置的检测原理如下所示:
样品收集单元102与过滤单元103相连接,再与分流单元104相连接,当样品液体被收集到样品收集单元102后,在没有外力的情况下,样品液体的流动会停滞在过滤单元103处。此时,将活塞101放入样品收集单元102中,缓慢推动,经过过滤单元103过滤掉潜在的悬浮颗粒和细菌,降低杂质在检测过程中可能带来的干扰,之后流入分流单元104中。参照分流单元104上标记的体积刻度线,缓慢推动活塞101,使同等体积的液体通过三个相同结构的滴定口流出,滴在样品检测器200的反应胶体205上。当样品液体滴与反应胶体205接触后,开始化学反应。在室温条件下,整个反应过程不多于30分钟。在37℃的条件下,反应所需时间最短。当反应完成后,检测胶体的颜色深度可以使用样品检测器200进行量化。首先,激光二极管201发射特定波长的激光,经过第一光圈202后,被半透镜203反射到衍射分光镜204上,并由一道激光平分成三道相互平行的激光,分别通过相对应的反应胶体205、滤光镜206和第二光圈207,并最终被雪崩光电二极管208吸收,生成强度信号。
本实用新型实施例中,三个反应胶体205在经过样品检测器200检测后,会生成a、b和c三个信号强度值。该信号值的强度遵循比尔-朗伯定律(BeerLambert law),即A=i(λ)*j*k。其中,i(λ)为吸光度,波长为λ,j为吸收系数,k为所分析对象基质的浓度。在这三个信号值中,a为不含色原体的反应所生成的信号强度值,b为标准反应所生成的信号强度值,c为添加微量体积的额外待测物质标准品反应所生成的信号强度值,所以a<b<c。这三个信号值可以用来推算体液样品中实际的待测物质浓度。其中,假设第三个胶体中,所添加的额外的待测物质标准品的浓度为y,则实际样品中待测物质浓度可以通过以下公式计算出
来:
Figure BDA0002120489190000071
该计算方法是将已知浓度的待测物质标准品与待测体液混合,并通过对比不添加额外待测物质的体液样品所生成的信号,使体液环境中的已知的待测物质浓度与检测信号对应,再通过该对应关系关联体液样品中实际的待测物质浓度。由于个体之间的差异,每个人的体液所存在的生物环境都不同,如酸碱度、粘稠度、分子成分等。这些不一致的因素会对每个人的检测结果带来不一样的偏差。上面所述的信号带入方法可以将潜在的信号干扰因素归一化,在一定程度上将提升检测准确度。最后,整个计算过程中数据的收集、处理以及传输,都是通过数据处理单元完成的。
参考文献
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Figure BDA0002120489190000081
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虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述,但在本实用新型基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种用于体液中物质浓度检测的装置,其特征在于,所述装置包括:
样品采集器,用于盛放样品液,并将所述样品液分流成多个待测样品液;
样品检测器,用于接收并检测所述多个待测样品液,获得多个待测样品液的检测信号,其中,所述待测样品液至少为3个,第一个所述待测样品液与标准配置检测胶体接触反应产生检测信号,第二个所述待测样品液与不含特定成分的检测胶体接触反应产生检测信号,第三个所述待测样品液与添加了已知浓度的待测物质标准品的检测胶体接触反应产生检测信号;
数据处理单元,与所述样品检测器连接,接收并分析所述检测信号,通过所述样品检测器对三个所述待测样品液生成的检测信号计算出待测样品液体中待测物质的实际浓度并输出计算结果。
2.如权利要求1所述的用于体液中物质浓度检测的装置,其特征在于,
所述样品采集器包括样品收集单元、过滤单元以及分流单元,所述收集单元通过所述过滤单元与所述分流单元连接;
所述样品收集单元内的样品液经过所述过滤单元过滤后,再经所述分流单元分成至少三个样品液。
3.如权利要求2所述的用于体液中物质浓度检测的装置,其特征在于,
所述样品采集器还包括与所述样品收集单元配合使用的活塞。
4.如权利要求1所述的用于体液中物质浓度检测的装置,其特征在于,
所述样品检测器包括:
一基体;
激光二极管,固定于所述基体的一侧;
第一光圈,调节所述激光二极管光线进入量;
半透镜,反射和投射经所述第一光圈的光线;
衍射分光镜,将所述半透镜反射的光线衍射成多束平行光线;
多个反应胶体,用于分流单元分成的多个样品液中的待测物质反应显色,所述多束平行光线与所述多个反应胶体相对应透过,形成多个透射光束;
多个滤光镜,对所述多个透射光束进行选择吸收;
第二光圈,调节经所述多个滤光镜透过的光束的光线量;
多个雪崩光电二极管,用于接收经所述第二光圈的光线,形成检测强度的光电信号。
5.如权利要求4所述的用于体液中物质浓度检测的装置,其特征在于,
所述激光二极管发射光峰值落在紫外线A波段:320-400nm、蓝光波段:450-485nm或绿光波段:500-565nm。
6.如权利要求4所述的用于体液中物质浓度检测的装置,其特征在于,
所述雪崩光电二极管收光峰值落在紫外线A波段:320-400nm、蓝光波段:450-485nm或绿光波段:500-565nm。
7.如权利要求4所述的用于体液中物质浓度检测的装置,其特征在于,
所述半透镜位于所述第一光圈焦点处,且与入射光线成45度角。
8.如权利要求1所述的用于体液中物质浓度检测的装置,其特征在于,
所述数据处理单元包括Wi-Fi模块、单片机和数字显示屏;所述单片机处理所述检测信号,将获得的数据信息传送至所述数字显示屏,或通过所述WiFi模块传送到云端服务器。
9.如权利要求1-8中任一项所述的用于体液中物质浓度检测的装置,其特征在于,
所述样品液为眼泪样品液、汗液样品液或者唾液样品液。
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