專利名稱：一種在線監(jiān)測(cè)血液中異丙酚濃度的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種在線監(jiān)測(cè)血液中異丙酚濃度的系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種異丙酚血藥濃度的檢測(cè)技術(shù)，尤其涉及一種在線監(jiān)測(cè)血液中異丙酚濃度的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]異丙酚(propofol)藥物有很強(qiáng)的成癮性，并可代替部分毒品使人產(chǎn)生迷幻。而使用該藥物的安全范圍較小，若用量過大會(huì)使心動(dòng)過緩、免疫抑制、低血壓、認(rèn)知功能受損，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生呼吸、循環(huán)系統(tǒng)抑制導(dǎo)致死亡；為防止該藥物的不規(guī)范使用，提供一種在線、快速、無(wú)創(chuàng)或微創(chuàng)的檢測(cè)人體血液中異丙酚濃度的系統(tǒng)和方法具有非常重要的意義。實(shí)用新型內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)目前人體血液中異丙酚濃度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的缺乏，提供一種在線監(jiān)測(cè)血液中異丙酚濃度的系統(tǒng)。[0004]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種在線監(jiān)測(cè)血液中異丙酚濃度的系統(tǒng)，它包括:載氣發(fā)生器、干燥過濾瓶、數(shù)控質(zhì)量/流量計(jì)、微型熱解析裝置、加熱六通閥、快速毛細(xì)管分離柱、加熱抽氣進(jìn)樣器、氣泵、不涂膜聲表面波傳感器和帶有觸控屏的嵌入式微系統(tǒng)。載氣發(fā)生器的出口接干燥過濾瓶的入口，干燥過濾瓶的出口接數(shù)控質(zhì)量/流量計(jì)的入口 ；加熱六通閥的六個(gè)端口分別接快速毛細(xì)管分離柱的入口、質(zhì)量/流量計(jì)的出口、微型熱解析裝置的兩端、加熱抽氣進(jìn)樣器的出氣口和氣泵；快速毛細(xì)管分離柱的出口和不涂膜聲表面波傳感器相連，帶有觸控屏的嵌入式微系統(tǒng)分別和氣泵、微型熱解析裝置、加熱六通閥、快速毛細(xì)管分離柱、加熱抽氣進(jìn)樣器、數(shù)控質(zhì)量/流量計(jì)和不涂膜聲表面波傳感器電連接。[0005]進(jìn)一步地，所述微型熱解析裝置可以為長(zhǎng)10-20厘米，內(nèi)徑2-3毫米，壁厚0.5-1毫米的薄壁金屬管，其內(nèi)填加100-200毫克Tenax-TA吸附劑所構(gòu)成，其在室溫下吸附，脫附采用閃蒸方式，即通過直流或交流電加熱薄壁金屬管，使其在10毫秒內(nèi)從室溫上升到200攝氏度。[0006]所述快速毛細(xì)管分離柱是由5米長(zhǎng)的內(nèi)徑為0.r0.15毫米的石英毛細(xì)管柱DB-5外套壁厚1-1.5毫米薄壁金屬毛細(xì)管柱和絕緣薄膜構(gòu)成。所述聲表面波傳感器是以ST切型的石英壓電材料為基地的，中心工作頻率在500MHz的聲表面波氣體傳感器。[0007]本實(shí)用新型的有益效果是，本實(shí)用新型體積小、重量輕、監(jiān)測(cè)間隔短、全自動(dòng)工作、靈敏度高、可靠性好；可以·滿足在線監(jiān)測(cè)血液中異丙酚濃度的需求。


[0008]圖1是本實(shí)用新型在線監(jiān)測(cè)血液中異丙酚濃度的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；[0009]圖2是帶有觸控屏的嵌入式微系統(tǒng)的工作流程圖；[0010]圖3是系統(tǒng)應(yīng)用于全憑靜脈人血液樣本異丙酚檢測(cè)的示意圖；[0011]圖4是系統(tǒng)對(duì)血液樣本中異丙酚的響應(yīng)圖譜；[0012]圖5是系統(tǒng)對(duì)異丙酚血藥濃度的標(biāo)定曲線；[0013]圖6是系統(tǒng)應(yīng)用于全憑靜脈人在線呼出氣監(jiān)測(cè)的示意圖；[0014]圖7是加熱三通導(dǎo)氣管的結(jié)構(gòu)示意圖；[0015]圖8是系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)人異丙酚血藥濃度隨時(shí)間的變化；[0016]圖9是系統(tǒng)通過呼出氣中異丙酚濃度預(yù)測(cè)血藥濃度的預(yù)測(cè)誤差；[0017]圖中，載氣發(fā)生器1、干燥過濾瓶2、數(shù)控質(zhì)量/流量計(jì)3、微型熱解析裝置4、加熱六通閥5、快速毛細(xì)管分離柱6、加熱抽氣進(jìn)樣器7、氣泵8、不涂膜聲表面波傳感器9、帶有觸控屏的嵌入式微系統(tǒng)10、采樣管11，恒溫?fù)u床12、在線監(jiān)測(cè)血液中異丙酚濃度的系統(tǒng)13、采樣針頭14、氣管插管15、呼吸機(jī)16、過濾器17、呼氣閥18、吸氣閥19、呼吸導(dǎo)管20、加濕加溫器21、加熱三通導(dǎo)氣管22、呼氣端活動(dòng)連接處23、螺紋管24、二氧化碳濃度傳感器25、加熱層26、絕熱防護(hù)層27、薄膜溫度傳感器28。
具體實(shí)施方式
[0018]下面詳細(xì)介紹所使用的在線監(jiān)測(cè)血液中異丙酚濃度的系統(tǒng)檢測(cè)血液樣本中異丙酚濃度的基本原理與通過監(jiān)測(cè)異丙酚呼出氣濃度實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)異丙酚血藥濃度的基本原理。[0019]異丙酚藥物混合于血液中后，部分溶解于血漿中，還有部分黏附于血液中的血細(xì)胞膜上。異丙酚血藥的濃度分全血血藥濃度和血漿血藥濃度。由于異丙酚的揮發(fā)性，血液樣本的頂空濃度 梯度分布是血藥濃度，溫度和大氣壓的相關(guān)函數(shù)。通過固定檢測(cè)血液樣本時(shí)的溫度和大氣壓，并固定檢測(cè)點(diǎn)到血液液面的距離，則檢測(cè)到的頂空氣體濃度和血藥濃度線性相關(guān)。因此可以通過檢測(cè)血液樣本頂空氣體濃度來得到血藥濃度。[0020]異丙酚鎮(zhèn)靜藥通過經(jīng)脈注射的方式進(jìn)入人體的血液循環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)含有異丙酚的血液流經(jīng)肺部時(shí)，在氣體交換過程中，由于異丙酚氣體分壓梯度的存在，異丙酚分子會(huì)從血液中擴(kuò)散到肺泡中，并由呼出過程從氣管中排出體外。排出體外的異丙酚分子以氣體形態(tài)存在呼出氣導(dǎo)管中。由于肺代謝的個(gè)體差異，呼出氣中異丙酚濃度和血藥濃度的相關(guān)系數(shù)是由肺代謝模型決定的。[0021]所述異丙酚檢測(cè)系統(tǒng)，通過氣泵的工作，把存于血液樣本頂空中或是氣管導(dǎo)管中的異丙酚氣體吸入微型熱解析裝置中在常溫下進(jìn)行預(yù)濃縮。在檢測(cè)過程中，異丙酚氣體分子被加熱后從解析裝置中脫離出來，并且被送到由快速毛細(xì)管柱和聲表面波氣體傳感器所組成的檢測(cè)單元中進(jìn)行分析。聲表面波傳感器通過檢測(cè)其表面?zhèn)鞑ヂ暡ㄋ俣鹊母淖兇_定是否有異丙酚氣體分子，其頻率的變化和到達(dá)其表面的異丙酚分子總質(zhì)量線性相關(guān)。因此我們可以通過檢測(cè)傳感器的頻率變化來確定異丙酚的氣體濃度。異丙酚的氣體濃度可通過內(nèi)嵌在系統(tǒng)中的血藥濃度和血液頂空氣體濃度線性相關(guān)模型和肺代謝模型，分別計(jì)算出血液樣本中的血藥濃度和人實(shí)時(shí)的血藥濃度。[0022]如圖1所示，本實(shí)用新型在線監(jiān)測(cè)血液中異丙酚濃度的系統(tǒng)，包括:載氣發(fā)生器1、干燥過濾瓶2、數(shù)控質(zhì)量/流量計(jì)3、微型熱解析裝置4、加熱六通閥5、快速毛細(xì)管分離柱6、加熱抽氣進(jìn)樣器7、氣泵8、不涂膜聲表面波傳感器9和帶有觸控屏的嵌入式微系統(tǒng)10。載氣發(fā)生器I的出口接干燥過濾瓶2的入口，干燥過濾瓶2的出口接數(shù)控質(zhì)量/流量計(jì)3的入口 ；加熱六通閥5的六個(gè)端口分別接快速毛細(xì)管分離柱6的入口、質(zhì)量/流量計(jì)3的出口、微型熱解析裝置4的兩端、加熱抽氣進(jìn)樣器7的出氣口和氣泵8 ;快速毛細(xì)管分離柱6的出口和不涂膜聲表面波傳感器9相連，帶有觸控屏的嵌入式微系統(tǒng)10分別和氣泵8、微型熱解析裝置4、加熱六通閥5、快速毛細(xì)管分離柱6、加熱抽氣進(jìn)樣器7、數(shù)控質(zhì)量/流量計(jì)3和不涂膜聲表面波傳感器9電連接。[0023]微型熱解析裝置4可以為長(zhǎng)10-20厘米，內(nèi)徑2-3毫米，壁厚0.5-1毫米的薄壁金屬管，其內(nèi)填加100-200毫克Tenax-TA吸附劑所構(gòu)成，其在室溫下吸附，脫附采用閃蒸方式，即通過直流或交流電加熱薄壁金屬管，使其在10毫秒內(nèi)從室溫上升到200攝氏度。[0024]快速毛細(xì)管分離柱6是由5米長(zhǎng)的內(nèi)徑為0.r0.15毫米的石英毛細(xì)管柱DB-5外套壁厚1-1.5毫米薄壁金屬毛細(xì)管柱和絕緣薄膜構(gòu)成。聲表面波傳感器9是以ST切型的石英壓電材料為基地的，中心工作頻率在500MHz的聲表面波氣體傳感器。帶有觸控屏的嵌入式微系統(tǒng)10分別和氣泵8、微型熱解析裝置4、加熱六通閥5、數(shù)控質(zhì)量/流量計(jì)3和不涂膜聲表面波傳感器9電相連并電控制，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化；帶有觸控屏的嵌入式微系統(tǒng)10還有可以和二氧化碳濃度傳感器25相連的接口，以便獲得人的呼末二氧化碳濃度。[0025]帶有觸控屏的嵌入式微系統(tǒng)10可用MSP430系統(tǒng)或者Arm系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，其中的軟件程序流程按圖2所示；嵌入式微系統(tǒng)10初始化后，按內(nèi)部寄存器的溫度設(shè)定數(shù)值和流量設(shè)定數(shù)值，采用PID算法控制加熱六通閥5、快速毛細(xì)管分離柱6、加熱抽氣進(jìn)樣器7以及不涂膜聲表面波傳感器9到達(dá)設(shè)定溫度，采用數(shù)控質(zhì)量/流量計(jì)3內(nèi)集成的算法控制管道內(nèi)氣流到達(dá)設(shè)定的流量值。等待到觸控屏的檢測(cè)命令后，轉(zhuǎn)動(dòng)加熱六通閥5到采氣模式，使得加熱抽氣進(jìn)樣器7和微型熱解析裝置4的一端通過加熱六通閥5連接，氣泵8和微型熱解析裝置4的另一端通過加熱六 通閥5連接；按內(nèi)部定時(shí)設(shè)置開關(guān)控制氣泵8的工作后，轉(zhuǎn)動(dòng)加熱六通閥5到進(jìn)樣模式，使得數(shù)控質(zhì)量/流量計(jì)3和微型熱解析裝置4的一端通過加熱六通閥5連接，微型熱解析裝置4的另一端和快速毛細(xì)管分離柱6的進(jìn)口通過加熱六通閥5連接；電控制微型熱解析裝置4進(jìn)行10毫秒內(nèi)升溫到200攝氏度后停止加熱；開始記錄聲表面波傳感器9輸出值的同時(shí)，控制快速毛細(xì)管分離柱6以10度每秒的速度升溫到180攝氏度后停止加熱。對(duì)聲表面波傳感器9的頻率響應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的導(dǎo)數(shù)運(yùn)算后，得到出峰圖譜，并計(jì)算峰面積作為物質(zhì)濃度信號(hào)的響應(yīng)值。根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的不同，選擇不同的方法計(jì)算血藥濃度:[0026]如是血液樣本，則根據(jù)血藥濃度和血液頂空氣體濃度相關(guān)性標(biāo)準(zhǔn)曲線方程:[0027]
權(quán)利要求1.一種在線監(jiān)測(cè)血液中異丙酚濃度的系統(tǒng)，其特征在于，它包括:載氣發(fā)生器(I)、干燥過濾瓶(2)、數(shù)控質(zhì)量/流量計(jì)(3)、微型熱解析裝置(4)、加熱六通閥(5)、快速毛細(xì)管分離柱(6)、加熱抽氣進(jìn)樣器(7)、氣泵(8)、不涂膜聲表面波傳感器(9)和帶有觸控屏的嵌入式微系統(tǒng)(10);其中，所述載氣發(fā)生器(I)的出口接干燥過濾瓶(2)的入口，干燥過濾瓶(2)的出口接數(shù)控質(zhì)量/流量計(jì)(3)的入口 ；加熱六通閥(5)的六個(gè)端口分別接快速毛細(xì)管分離柱(6)的入口、質(zhì)量/流量計(jì)(3)的出口、微型熱解析裝置(4)的兩端、加熱抽氣進(jìn)樣器(7)的出氣口和氣泵(8);快速毛細(xì)管分離柱(6)的出口和不涂膜聲表面波傳感器(9)相連，帶有觸控屏的嵌入式微系統(tǒng)(10)分別與氣泵(8)、微型熱解析裝置(4)、加熱六通閥(5)、快速毛細(xì)管分離柱(6)、加熱抽氣進(jìn)樣器(7)、數(shù)控質(zhì)量/流量計(jì)(3)和不涂膜聲表面波傳感器(9)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述在線監(jiān)測(cè)血液中異丙酚濃度的系統(tǒng)，其特征在于，所述微型熱解析裝置(4)由長(zhǎng)10-20厘米、內(nèi)徑2-3毫米、壁厚0.5-1毫米的薄壁金屬管內(nèi)填加100-200毫克Tenax-TA吸附劑組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述在線監(jiān)測(cè)血液中異丙酚濃度的系統(tǒng)，其特征在于，所述快速毛細(xì)管分離柱(6)由5米長(zhǎng)的內(nèi)徑為0.Γ0.15毫米的石英毛細(xì)管柱DB-5外套壁厚為1-1.5毫米的薄壁金屬毛細(xì)管柱和絕緣薄膜構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述在線監(jiān)測(cè)血液中異丙酚濃度的系統(tǒng)，其特征在于，所述聲表面波傳感器(9)是以ST切型的石英壓電材料為基地的，中心工作頻率在500MHz的聲表面波氣體傳感器?！?br> 專利摘要本實(shí)用新型公開了一種在線監(jiān)測(cè)血液中異丙酚濃度的系統(tǒng)，它采用無(wú)涂敷敏感材料的聲表面波氣體傳感器結(jié)合快速毛細(xì)管分離技術(shù)構(gòu)成的敏感部件，實(shí)現(xiàn)了人呼出氣中異丙酚濃度的痕量監(jiān)測(cè)，以及血液樣本中的異丙酚血藥濃度的頂空抽氣檢測(cè)；本實(shí)用新型對(duì)異丙酚的檢測(cè)靈敏度高、檢測(cè)下限低、血藥濃度預(yù)測(cè)偏差小、工作安全穩(wěn)定。
文檔編號(hào)G01N29/024GK203117165SQ20132010111
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者陳星 , 嚴(yán)敏, 王平, 張馮江, 劉蘭, 張軒朗, 張希 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)