專(zhuān)利名稱(chēng):一種經(jīng)皮無(wú)創(chuàng)傷檢測(cè)皮下物質(zhì)濃度的試驗(yàn)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)創(chuàng)傷檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種利用電離滲透原理經(jīng)皮無(wú)創(chuàng)傷檢測(cè)皮下目標(biāo)物質(zhì)濃度的試驗(yàn)裝置及方法。
背景技術(shù)：
通過(guò)在皮膚表面施加恒定的電流，就會(huì)從皮膚表面到皮下組織之間形成一個(gè)恒定的電流通道，在皮膚表面到皮下組織之間的電流通道是通過(guò)帶電離子流來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)帶電離子從皮下組織運(yùn)動(dòng)到皮膚表層時(shí)，就會(huì)將皮下組織液中的某些物質(zhì)(例如葡萄糖)攜帶到皮膚的表面，這就是電離滲透的反離子抽取法。
目前，要檢測(cè)皮下組織中某些物質(zhì)的濃度，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法要求在每次檢測(cè)時(shí)，需要手指刺血或者靜脈取血，然后通過(guò)電化學(xué)或光學(xué)等方法來(lái)檢測(cè)出血液中目標(biāo)物質(zhì)的濃度。傳統(tǒng)方法優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確，缺點(diǎn)是需要抽取血樣來(lái)檢測(cè)，需專(zhuān)業(yè)人員操作，而且抽取血樣會(huì)給病人帶來(lái)很大的痛苦和不方便，增加傳染疾病的機(jī)會(huì)。尤其是對(duì)于糖尿病人，推薦檢測(cè)次數(shù)為4-6次/天，以便于采取措施控制血糖的濃度。如果按照傳統(tǒng)的取血檢測(cè)血糖濃度的方法，就會(huì)使許多病人難以承受頻繁針刺的痛苦，致使實(shí)時(shí)檢測(cè)以便于及時(shí)控制血糖濃度的措施無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因此，一種能簡(jiǎn)單、快速、精確、無(wú)創(chuàng)測(cè)定皮下目標(biāo)物質(zhì)的測(cè)試方法，就成了急需解決的課題。
本發(fā)明就是提供了一種經(jīng)皮無(wú)創(chuàng)傷檢測(cè)皮下物質(zhì)濃度的試驗(yàn)裝置。利用該試驗(yàn)裝置可以完成經(jīng)皮抽取和檢測(cè)皮下目標(biāo)物質(zhì)的濃度，并且能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)控皮下目標(biāo)物質(zhì)濃度的變化情況。該試驗(yàn)裝置操作簡(jiǎn)單方便、造價(jià)低廉，可以很方便進(jìn)行經(jīng)皮無(wú)創(chuàng)傷檢測(cè)皮下物質(zhì)濃度的試驗(yàn)研究。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種進(jìn)行經(jīng)皮無(wú)創(chuàng)傷測(cè)定皮下目標(biāo)物質(zhì)濃度試驗(yàn)研究的試驗(yàn)裝置，并且能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)取樣和實(shí)時(shí)檢測(cè)，該試驗(yàn)裝置操作簡(jiǎn)單、快速方便。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是提供一種經(jīng)皮無(wú)創(chuàng)傷檢測(cè)皮下物質(zhì)濃度的試驗(yàn)裝置，其利用電離滲透原理經(jīng)皮無(wú)創(chuàng)檢測(cè)人或者動(dòng)物皮下目標(biāo)物質(zhì)的濃度，該試驗(yàn)裝置以被試驗(yàn)物的皮膚為界分上下兩個(gè)部分，皮上部分為取樣和檢測(cè)所用容器，皮下部分為盛放被檢測(cè)部分的容器，兩個(gè)部分銜接處設(shè)有連接件；其所述皮上部分有兩個(gè)相互獨(dú)立的通孔，分別為正、負(fù)電極室；皮下部分為一個(gè)中空的主圓柱體，主圓柱體下口密封，上口有兩個(gè)相互獨(dú)立的通孔，其位置和大小與皮上部分相互獨(dú)立的兩個(gè)通孔相適配；主圓柱體一側(cè)壁有一個(gè)小孔，并用塞密封，另一側(cè)壁也有一個(gè)小孔，與另一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的中空次圓柱體密封連接，次圓柱體的高度大于主圓柱體的高度，兩個(gè)圓柱體形成連通器。
所述的試驗(yàn)裝置，其所述上下兩個(gè)部分相互獨(dú)立的兩個(gè)通孔之間，于下部主圓柱體兩個(gè)通孔上口上覆蓋被試驗(yàn)的皮膚，表皮朝上，皮膚大小能夠?qū)蓚€(gè)通孔覆蓋。
所述的試驗(yàn)裝置，其所述皮上部分與皮下部分通過(guò)連接件緊壓固接在一起，其中，皮上部分兩個(gè)通孔與皮下部分兩個(gè)通孔的位置正對(duì)，使緊壓在中間的皮膚將上下兩個(gè)通孔密封隔離。
所述的試驗(yàn)裝置，其所述連接件，為螺栓、螺母。
所述的試驗(yàn)裝置，其所述中空的主圓柱體中，設(shè)有磁力攪拌轉(zhuǎn)子。
所述的試驗(yàn)裝置，其所述塞，為橡皮塞。
一種所述的試驗(yàn)裝置的使用方法，其包括步驟S1、在正、負(fù)電極室中注入適量事先配制好的溶液，溶液的成分和濃度與所要檢測(cè)的目標(biāo)物質(zhì)有關(guān)；并在正、負(fù)電極室的溶液中插入取樣電極和檢測(cè)電極；S2、在皮下中空?qǐng)A柱體內(nèi)注入事先配制好的模擬皮下組織液成分及其濃度的溶液，溶液要與圓柱體上側(cè)覆蓋的被試驗(yàn)皮膚緊密接觸，中間無(wú)殘存氣泡；S3、通電檢測(cè)。
所述的使用方法，其還有S4步，將注射器插入用橡皮塞密封的小孔中，通過(guò)注射器調(diào)節(jié)皮下溶液中目標(biāo)物質(zhì)的濃度。
所述的使用方法，其在S3步通電檢測(cè)過(guò)程中，磁力攪拌轉(zhuǎn)子開(kāi)始進(jìn)行攪拌。
圖1為本發(fā)明試驗(yàn)裝置的立體圖；圖2為本發(fā)明試驗(yàn)裝置的示意圖；圖3為具體實(shí)施例的檢測(cè)結(jié)果。
具體實(shí)施方式見(jiàn)圖1、圖2，本發(fā)明試驗(yàn)裝置以被試驗(yàn)物的皮膚為界分上下兩個(gè)部分，皮上部分為取樣和檢測(cè)所用容器，皮下部分為盛放被檢測(cè)部分的容器，兩個(gè)部分銜接處各自設(shè)有翻邊，翻邊上有相互對(duì)應(yīng)的孔10，通過(guò)螺栓11、螺母12和該孔10，可將上下兩個(gè)部分連接緊固。
皮上部分有兩個(gè)相互獨(dú)立的通孔2、3，分別為正、負(fù)電極室；皮下部分為一個(gè)中空的主圓柱體1，主圓柱體1下口密封，上口有兩個(gè)相互獨(dú)立的通孔2a、3a，其位置和大小與皮上部分相互獨(dú)立的兩個(gè)通孔2、3相適配；主圓柱體1一側(cè)壁有一個(gè)小孔，并用橡皮塞9密封，另一側(cè)壁也有一個(gè)小孔，與另一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的中空次圓柱體1a密封連接，次圓柱體1a的高度大于主圓柱體1的高度，兩個(gè)圓柱體1、1a形成連通器。
利用本發(fā)明試驗(yàn)裝置進(jìn)行經(jīng)皮無(wú)創(chuàng)傷檢測(cè)皮下目標(biāo)物質(zhì)濃度的試驗(yàn)研究，包括以下幾個(gè)操作步驟1)取具有生物活性的動(dòng)物皮膚8，按照如圖2方式裝配好，表皮朝上，旋緊螺栓11、螺母12。
2)在皮下主圓柱體1的溶液室中注入事先配制好的模擬皮下組織液成分及其濃度的溶液要求皮下溶液要與皮膚緊密接觸，中間不能殘存有氣泡。
3)在皮上正電極室2和負(fù)電極室3中注入適量事先配制好的溶液，溶液的成分和濃度與所要抽取和檢測(cè)的目標(biāo)物質(zhì)有關(guān)。
4)在正負(fù)電極室中插入取樣電極4，在取樣電極4上通入恒電流(電流密度的大小與所要抽取和檢測(cè)的目標(biāo)物質(zhì)有關(guān))并持續(xù)1小時(shí)左右的時(shí)間，同時(shí)磁力轉(zhuǎn)子7快速旋轉(zhuǎn)，使皮下溶液濃度均勻。本步驟的目的是使反離子滲透的通道得以打開(kāi)。
5)取樣按照步驟3更換新的正負(fù)電極室中的溶液，在正負(fù)電極室中插入取樣電極4和檢測(cè)電極5，在取樣電極4上通入恒電流并持續(xù)一定時(shí)間，電流密度的大小和通電時(shí)間的長(zhǎng)短與所要抽取和檢測(cè)的目標(biāo)物質(zhì)有關(guān)。并取皮下溶液適量進(jìn)行檢測(cè)。
6)檢測(cè)當(dāng)取樣結(jié)束，檢測(cè)電極5通電，通過(guò)接入一定的檢測(cè)電路，即可獲得所抽取的目標(biāo)物質(zhì)的濃度。對(duì)皮下溶液中目標(biāo)物質(zhì)和抽取到皮膚表面的目標(biāo)物質(zhì)的檢測(cè)方法不固定，可以是物理、化學(xué)、電化學(xué)、生物化學(xué)或者光化學(xué)等檢測(cè)方法，圖2是以電化學(xué)和生物化學(xué)相結(jié)合的檢測(cè)方法(即酶的生物催化和電子轉(zhuǎn)移)舉例說(shuō)明。檢測(cè)步驟5)所取的皮下溶液，可以獲得皮下目標(biāo)物質(zhì)的濃度。
7)用注射器6抽取高濃度的目標(biāo)物質(zhì)，通過(guò)橡皮塞9插入下溶液室，調(diào)節(jié)皮下溶液室中目標(biāo)物質(zhì)的濃度，重復(fù)步驟5)、6)、7)。
以下以葡萄糖作為被檢測(cè)的目標(biāo)物質(zhì)，詳細(xì)說(shuō)明本方法的具體實(shí)施過(guò)程。
需要配制的溶液50ml溶液I133mM NaCl，25ml HEPES，PH值調(diào)至7.4；1ml溶液II1M的glucose溶液；1ml溶液III0.5M的EDTA溶液；設(shè)備和器材CHI電化學(xué)工作站，精密電子天平，HANNA PH計(jì)，冰箱，100ul的注射器一個(gè)，1000ul可調(diào)移液槍1個(gè)，200ul液槍1個(gè)，10ul移液槍1個(gè)，1000ul移液槍頭若干，200液槍頭若干，10移液槍頭若干，一次性塑膠手套若干。
取樣電極的材料為銀/氯化銀，有效面積大約0.5cm2檢測(cè)電極的材料為金，其上附有固定GOD(葡萄糖氧化酶)和電子媒介體的PEO凝膠。
具體的實(shí)施步驟如下1.取具有生物活性裸鼠皮膚8一塊，按照如圖2方式裝配好，裸鼠皮膚的大小能夠覆蓋正、負(fù)電極室的兩個(gè)通孔，表皮朝上。
2.在皮下溶液室1中注入足量事先配制好的溶液I，要求皮下溶液要與皮膚緊密接觸，中間不能殘存有氣泡。
3.在皮上正電極室2中注入500ul的溶液I，負(fù)電極室3中注入490ul的溶液I和10ul的溶液II，這時(shí)負(fù)電極室3中EDTA的濃度為10mM，EDTA的作用是能增加陰極對(duì)皮下glucose的抽取量。
4.利用CHI電化學(xué)工作站輸出0.5mA/cm2的恒定電流，接入正負(fù)電極室中的取樣電極4，通電1h。同時(shí)使磁力轉(zhuǎn)子7攪拌下溶液室1中溶液，使其濃度均勻。
5.按照步驟3更換新的正電極室2和負(fù)電極室3中溶液，在正負(fù)電極室中插入取樣電極4和檢測(cè)電極5，利用CHI電化學(xué)工作站輸出0.5mA/cm2的恒定電流，接入正負(fù)電極室中的取樣電極4，通電20min。并取皮下溶液15ul待測(cè)。
6.正負(fù)電極室2、3中的檢測(cè)電極5接入CHI電化學(xué)工作站，可以分別檢測(cè)出正負(fù)電極室2、3中抽取出的glucose的濃度。檢測(cè)步驟5所取的皮下溶液，可以獲得皮下glucose的濃度。
7.利用注射器6向皮下溶液中注入30ul，1M的glucose溶液，可使皮下溶液中g(shù)lucose的濃度增大。
8.重復(fù)步驟5、6、7三次。
9.吸取皮下溶液室1中溶液10ml，再向皮下溶液室注入10ml溶液I，可使皮下溶液中g(shù)lucose的濃度減小。
10.重復(fù)步驟5、6、9三次。
權(quán)利要求
1.一種經(jīng)皮無(wú)創(chuàng)傷檢測(cè)皮下物質(zhì)濃度的試驗(yàn)裝置，其利用電離滲透原理經(jīng)皮無(wú)創(chuàng)檢測(cè)人或者動(dòng)物皮下目標(biāo)物質(zhì)的濃度，該試驗(yàn)裝置以被試驗(yàn)物的皮膚為界分上下兩個(gè)部分，皮上部分為取樣和檢測(cè)所用容器，皮下部分為盛放被檢測(cè)部分的容器，兩個(gè)部分銜接處設(shè)有連接件；其特征在于，所述皮上部分有兩個(gè)相互獨(dú)立的通孔，分別為正、負(fù)電極室；皮下部分為一個(gè)中空的主圓柱體，主圓柱體下口密封，上口有兩個(gè)相互獨(dú)立的通孔，其位置和大小與皮上部分相互獨(dú)立的兩個(gè)通孔相適配；主圓柱體一側(cè)壁有一個(gè)小孔，并用塞密封，另一側(cè)壁也有一個(gè)小孔，與另一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的中空次圓柱體密封連接，次圓柱體的高度大于主圓柱體的高度，兩個(gè)圓柱體形成連通器。
2.如權(quán)利要求
1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述上下兩個(gè)部分相互獨(dú)立的兩個(gè)通孔之間，于下部主圓柱體兩個(gè)通孔上口上覆蓋被試驗(yàn)的皮膚，表皮朝上，皮膚大小能夠?qū)蓚€(gè)通孔覆蓋。
3.如權(quán)利要求
1或2所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述皮上部分與皮下部分通過(guò)連接件緊壓固接在一起，其中，皮上部分兩個(gè)通孔與皮下部分兩個(gè)通孔的位置正對(duì)，使緊壓在中間的皮膚將上下兩個(gè)通孔密封隔離。
4.如權(quán)利要求
3所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述連接件，為螺栓、螺母。
5.如權(quán)利要求
1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述中空的主圓柱體中，設(shè)有磁力攪拌轉(zhuǎn)子。
6.如權(quán)利要求
1所述的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述塞，為橡皮塞。
7.一種如權(quán)利要求
1、2或3所述的試驗(yàn)裝置的使用方法，其特征在于，包括步驟S1、在正、負(fù)電極室中注入適量事先配制好的溶液，溶液的成分和濃度與所要檢測(cè)的目標(biāo)物質(zhì)有關(guān)；并在正、負(fù)電極室的溶液中插入取樣電極和檢測(cè)電極；S2、在皮下中空?qǐng)A柱體內(nèi)注入事先配制好的模擬皮下組織液成分及其濃度的溶液，溶液要與圓柱體上側(cè)覆蓋的被試驗(yàn)皮膚緊密接觸，中間無(wú)殘存氣泡；S3、通電檢測(cè)。
8.如權(quán)利要求
7所述的使用方法，其特征在于，還有S4步，將注射器插入用橡皮塞密封的小孔中，通過(guò)注射器調(diào)節(jié)皮下溶液中目標(biāo)物質(zhì)的濃度。
9.如權(quán)利要求
5或7所述的使用方法，其特征在于，在S3步通電檢測(cè)過(guò)程中，磁力攪拌轉(zhuǎn)子開(kāi)始進(jìn)行攪拌。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明一種經(jīng)皮無(wú)創(chuàng)傷檢測(cè)皮下物質(zhì)濃度的試驗(yàn)裝置及方法，其利用電離滲透原理經(jīng)皮無(wú)創(chuàng)檢測(cè)人或者動(dòng)物皮下目標(biāo)物質(zhì)的濃度，該試驗(yàn)裝置以皮膚為界分上下兩個(gè)部分，皮上部分為取樣和檢測(cè)部分，皮下部分為被檢測(cè)部分。利用該試驗(yàn)裝置，可以將皮下組織液中的某些物質(zhì)抽取到皮膚的表面，被抽取到皮膚表面的物質(zhì)的量能跟隨皮下物質(zhì)濃度的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)皮無(wú)創(chuàng)檢測(cè)人或者動(dòng)物皮下目標(biāo)物質(zhì)濃度。本發(fā)明的一個(gè)重要應(yīng)用就是能夠?qū)崿F(xiàn)利用電滲原理經(jīng)皮無(wú)創(chuàng)檢測(cè)人體血糖濃度變化。
文檔編號(hào)G01N33/48GK1991363SQ200610083995
公開(kāi)日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2006年6月16日
發(fā)明者劉劍, 蔡新霞, 劉春秀, 劉紅敏, 楊慶德, 姜利英 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan