便携式肾功能检测系统

摘要

本发明涉及一种便携式肾功能检测系统，包括：肾功能检测仪器和干化学试纸条，其中：所述肾功能检测仪器，包括电源、CPU、运算放大器、控制器、存储设备、接口设备和输出设备；所述干化学试纸条包括基底、酶层、导电层和亲水反应腔。本发明提出的便携式肾功能检测系统具有快速、操作简单、成本低廉、体积小的特点，便于家庭以及乡镇以及社区卫生院等医疗机构使用，具有较大的发展前景。

权利要求

1.一种便携式肾功能检测系统，其特征在于，包括：肾功能检测仪器和干化学试纸条，其中：所述肾功能检测仪器，包括电源、CPU、运算放大器、控制器、存储设备、接口设备、输出设备、温度传感器、高效的数字电源管理电路和集成电源检测芯片以及蜂鸣器，其中：所述运算放大器放大的测量信息，通过CPU处理，转换为电信号，由输出设备显示，或通过接口设备输出至外接设备；

控制器用于接收操作者指令；

存储设备用于存储所述测量信息；

所述温度传感器用于实时控制系统内温度；

所述蜂鸣器用于在操作过程中提醒操作者；

所述干化学试纸条包括基底、酶层、导电层和亲水反应腔，其中：所述基底为绝缘性能比较好的材料，包括聚酯薄膜、聚氯乙烯、聚乙烯；

所述酶层根据待检成分包含尿酸氧化酶、脲酶、肌酐水解酶的一种或几种；

所述导电层是由碳浆经丝网印刷技术印制在所述基底上，双面胶粘附在所述酶层周围，用亲水性膜覆盖在双面胶和酶层上，构成亲水反应腔；

所述干化学试纸条包括尿酸试纸条、肌酐试纸条和尿素氮试纸条，其中，所述尿酸试纸条的酶层包含尿酸氧化酶和电子介体；

所述尿素氮试纸条的酶层包含脲酶、肌酸激酶、肌氨酸氧化酶、辣根过氧化物酶以及电子介体；

所述肌酐试纸条的酶层包含肌酐水解酶、谷氨酸脱氢酶、NADH以及电子介体。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述控制器为电容式触摸控制器。

3.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述肾功能检测仪器的显示装置包括具有彩色LED背光的液晶屏幕和设置在系统内部的打印机。

4.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述肾功能检测仪器的接口装置包括两路用于更新系统软件和扩展系统外部设备的USB接口，以及便于与其他系统或互联网进行数据传输的无线网络接口。

5.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述肾功能检测仪器的CPU为RAM芯片，内置AD/DA内存和程序储存器。

6.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述肾功能检测仪器的电源为

5000MA·H的锂电池，以提高待机时间，便于携带。

7.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述肾功能检测仪器的存储设备包括IIC、SPI-FLASH和TF卡。

说明书

便携式肾功能检测系统

技术领域

[0001] 本发明涉及生物传感技术领域，更具体地，涉及便携式肾功能检测系统。

背景技术

[0002] 肾脏是人体的重要器官，有内分泌和代谢功能。肾脏自我修复能力差，因此，早期发现并去除损伤肾脏的因素，对于防治慢性肾脏病至关重要。

[0003] 肾功能检查对了解有无肾脏疾病、疾病的程度、选择治疗了解预后及对肾脏病的研究有重要意义。作为肾病检测仪器，它通过检测患者血清中的尿酸、肌酐、尿素氮的含量，可以有效地对患者肾病的患病程度做出判断，可作为进一步治疗方案选择的主要依据。

[0004] 目前我国处于肾功能高患病率，低知晓率的状态。慢性肾病患者一旦达到终末期，就必须接受血液透析、腹膜透析或者肾移植等肾脏替代疗法，然而这些治疗的费用比较高。而肾脏替代疗法对国家及患者而言，经济负担很沉重，而这个经济负担又会给患者带来严重的心理压力。因此，早期对肾功能进行检测从而对肾病进行初筛对个人的健康具有重要的作用。

[0005] 目前，肾功能检测仪主要为大型生化仪，价格昂贵，测试步骤比较复杂，在乡镇以及社区卫生院难以普及。

发明内容

[0006] 为解决上述肾功能检测的技术问题，本发明提供一种基于丝网印刷电极干化学试纸的便携式肾功能检测仪。

[0007] 本发明提供的便携式肾功能检测系统，包括：肾功能检测仪器和干化学试纸条，其中：所述肾功能检测仪器，包括电源、CPU、运算放大器、控制器、存储设备、接口设备和输出设备，其中：所述运算放大器放大的测量信息，通过CPU处理，转换为电信号，由输出设备显示，或通过接口设备输出至外接设备；控制器用于接收操作者指令；存储设备用于存储所述测量信息；

[0008] 所述干化学试纸条包括基底、酶层、导电层和亲水反应腔，其中：所述基底为绝缘性能比较好的材料，包括聚酯薄膜、聚氯乙烯、聚乙烯；所述酶层根据待检成分包含尿酸氧化酶、脲酶、肌酐水解酶；所述导电层是由碳浆经丝网印刷技术印制在所述基底上，双面胶粘附在所述酶层周围，用亲水性膜覆盖在双面胶和酶层上，构成亲水反应腔。

[0009] 进一步地，所述肾功能检测仪器还包括实时控制系统内温度的温度传感器以及高效的数字电源管理电路和集成电源检测芯片，使系统得以稳定运行。

[0010] 进一步地，所述肾功能检测仪器还包括蜂鸣器，用于在操作过程中提醒操作者。

[0011] 进一步地，所述干化学试纸条包括尿酸试纸条、肌酐试纸条和尿素氮试纸条，其中，

[0012] 所述尿酸试纸条的酶层包含尿酸氧化酶和电子介体；

[0013] 所述尿素氮试纸条的酶层包含脲酶、肌酸激酶、肌氨酸氧化酶、辣根过氧化物酶以及电子介体；

[0014] 所述肌酐试纸条的酶层包含肌酐水解酶、谷氨酸脱氢酶、NADH以及电子介体。

[0015] 进一步地，所述控制器为电容式触摸控制器。

[0016] 进一步地，所述肾功能检测仪器的显示装置包括具有彩色LED背光的液晶屏幕和设置在系统内部的打印机。

[0017] 进一步地，所述肾功能检测仪器的接口装置包括两路用于更新系统软件和扩展系统外部设备的USB接口，以及便于与其他系统或互联网进行数据传输的无线网络接口。

[0018] 进一步地，所述肾功能检测仪器的CPU为RAM芯片，内置AD/DA内存和程序储存器。

[0019] 进一步地，所述肾功能检测仪器的电源为5000MA·H的锂电池，以提高待机时间，便于携带。

[0020] 进一步地，其特征在于，所述肾功能检测仪器的存储设备包括IIC、SPI-FLASH和TF卡。

[0021] 本发明提出的便携式肾功能检测系统具有以下优势：

[0022] 采用ARM芯片提高了系统的整体性能，液晶触摸显示屏直观、方便操作，利用USB接口便于系统的更新和功能的扩展；

[0023] 该系统可以在-1.0V～1.0V的范围内手动调节电位，有助于增加其他项目的测试；3)该系统采用电容式触摸控制器，操作方便；

[0024] 本发明采用温度补偿系统，减少环境的影响从而减少实验验误差，使结果更准确；

[0025] 该系统采用5000MA·H的锂电池，可以提高待机时间，便于各种场合下的肾功能项目的检测；

[0026] 干化学试纸条亲水反应腔的固定以及采用虹吸作用使得本发明每个肾功能生化项目最多只需3μL血液进行检测，在60秒钟之内测出血液中肾功能生化项目的含量，可减少病人的不便和降低病人医疗开支。

附图说明

[0027] 图1示出了根据本发明提供的便携式肾功能检测系统的工作原理图；

[0028] 图2示出了根据本发明提供的便携式肾功能检测系统的流程图。

具体实施方式

[0029] 下面结合具体实施例，对本发明所述的一种便携式肾功能检测系统作进一步的详细说明。

[0030] 实施例1

[0031] 如图1所示，用于肾功能检测仪器的包含意法电子32位ARM芯片，其最高速度为72MHz，内置AD/DA.RTC,64K的内存和512K程序储存器等；显示器使用了4.3寸彩色LED背光的液晶屏幕，能够清晰的显示系统所需要显示的数据和图案；控制部引进现代最新技术的电容式触摸控制器，可以进行多点触控和灵敏地输入中文数据或参数；系统集成了两路USB接口，能及时的更新系统的软件和扩展系统的外部设备；内部设有温度传感器，实时的监控系统内的温度；测试使用了两组四路环保低功耗运算放大器，能精准地放大测量信息，通过系统的处理器利用数模转换和模数转换将电化信号数学运算，得出可靠的数据；系统内有丰富的储存资源，(1)128KB的IIC，(2)2MB的SPI-FLASH，(3)1-8M byte的TF卡，能储存大量的测量数据；高效的数字电源管理电路和集成电源检测芯片，带有5000MA/H的锂电池，系统得以稳定运行；内设打印机，能够即时打印显示测试数据信息；带有无线蓝牙发射器。

[0032] 实施例2

[0033] 选择0.4mm厚度的PET聚酯膜(聚对苯二甲酸乙二醇酯，Polyethylene terephthalate)准备绝缘基底，导电碳浆日本J-10通过丝网印刷技术印制导电层，在120℃的恒温箱中烘烤40min，取出放置于洁净的容器中，备用；

[0034] 酶试剂通过丝网印刷技术印制，在50℃的恒温箱中烘烤10min，取出放置于洁净的容器中，在酶检测试剂层的上下边缘粘贴双面胶形成粘贴层，加盖亲水性膜形成微量亲水进样腔。粘贴层的厚度为0.15mm，两粘贴层的间距为1mm；亲水进样腔的容积为1.5uL。本领域技术人员应该理解，粘贴层不仅仅由双面胶形成，任何具有一定厚度且不影响电化学检测的固形材料都可以作为构成进样腔的粘贴层。

[0035] 使用干化学试纸条时，将待检测的样品通过虹吸作用加入到亲水反应腔中；检测仪通过检测酶反应而产生的电流，计算作为酶分子底物的待测物浓度。

[0036] 实施例3

[0037] 用于尿酸试纸条的酶料，包含以重量计的尿酸氧化酶10份、铁氰化钾15份、羧乙基纤维素15份、pH值为5.0的磷酸缓冲溶液60份。

[0038] 实施例4

[0039] 用于尿素氮试纸条的酶料，包含以重量计的脲酶5份、肌酸激酶5份、肌氨酸氧化酶5份、辣根过氧化物酶5份以及亚甲基蓝10份、羧乙基纤维素15份、pH值为7.0的磷酸缓冲溶液55份。

[0040] 实施例5

[0041] 用于肌酐试纸条的酶料，包含以重量计的肌酐水解酶5份、谷氨酸脱氢酶5份、NADH10份以及亚铁氰化钾10份、羧乙基纤维素10份、pH值为7.0的磷酸缓冲溶液50份。

[0042] 本领域技术人员应该理解，本发明不同的酶检测试剂虽然含有不同的成分比例，但都可以依据与本实施例相同的方法制备，只是成分的用量不同。

[0043] 实施例6

[0044] 检测尿酸的工作电压为0.3V。通过在仪器设置栏中将项目一电压设置为0.3V，保存后进入项目一测试，提示插入试纸条，将尿酸试纸条插入后，样本通过虹吸作用进入亲水反应腔，当倒计时结束后，显示测试结果和参考值，参考值为0.1-0.4mmol/L，当测试结果高于0.42mmol/L时，显示HI提示，低于0.08mmol/L时，显示LO提示，然后进入数据储存和发送菜单。

[0045] 其反应机理为：样本中的尿酸遇到酶层的尿酸氧化酶后，尿酸被氧化，同时尿酸氧化酶被还原，而铁氰化钾与还原态的尿酸氧化酶反应生产亚铁氰化钾，还原态的尿酸氧化酶被氧化成本体形式。当在电极施加一定的电位后，亚铁氰化钾被氧化成铁氰化钾，从而产生较强的氧化电流，且该氧化电流与尿酸的浓度成正比。

[0046] 实施例7

[0047] 检测尿素氮的工作电压为0.3V。通过在仪器设置栏中将项目二电压设置为0.3V，保存后进入项目二测试，提示插入试纸条，将尿酸试纸条插入后，样本通过虹吸作用进入亲水反应腔，当倒计时结束后，显示测试结果和参考值，参考值为1.7-7.2mmol/L，当测试结果高于7.2mmol/L时，显示HI提示，低于1.7mmol/L时，显示LO提示，然后进入数据储存和发送菜单。

[0048] 其反应机理为：尿素氮进入反应腔后，在试纸酶层中的脲酶作用下水解成氨和二氧化碳，氨与a-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶催化生成谷氨酸，并将还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化为氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，剩余的还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸参与亚甲基蓝反应，消耗的还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的量与样品中的尿素成正比，通过测定亚甲基蓝的氧化电流可以测定尿素的浓度。

[0049] 实施例8

[0050] 检测肌酐的工作电压为-0.1V。通过在仪器设置栏中将项目三电压设置为-0.1V，保存后进入项目三测试，提示插入试纸条，将尿酸试纸条插入后，样本通过虹吸作用进入亲水反应腔，当倒计时结束后，显示测试结果和参考值，参考值为44-133umol/L，当测试结果高于140umol/L时，显示HI提示，低于40umol/L时，显示LO提示，然后进入数据储存和发送菜单。

[0051] 其反应机理为：样本中的肌酐在肌酐酶、肌酸酶、肌氨酸氧化酶的催化作用下氧化生成过氧化氢；亚铁氰化钾在辣根过氧化氢酶作用下催化过氧化氢在还原态，当在电极施加一定的电位后，铁氰化钾被还原成亚铁氰化钾，该还原电流与肌酐的浓度成正比。

[0052] 本领域技术人员应该认识到，可以根据需要，选择不同的干化学试纸条用于类似便携式肾功能仪器的检测，如心功能、肝功能、血气分析等，在不脱离本发明原理的前提下还可以做一些变化，这些变化也应视为本发明的保护范围。