一种便携的尿酸检测系统研究

发布时间：2020-04-13 02:51

【摘要】：随着生活水平的提高,慢性疾病的发病率越来越高。而慢性疾病的监管需要通过监测人体的各项重要的生化参数指标来实现。尿酸不仅可以作为痛风的典型生化参数指标,还能指示一系列伴随疾病的发生。正是因为尿酸与许多相关疾病都有着直接或者间接的关系,所以对于尿酸的监管就变得尤其重要。对于尿酸的检测已经有许多的方法,这些方法各有优劣。但是包括实验室的专业检测和临床应用在内,对尿酸的检测都是需要借助特定的设备,由专业的技术支持人员执行一系列复杂的操作步骤才能完成。本文尝试结合电子信息技术来改善尿酸检测的设备及方法。针对现有尿酸检测方法复杂性高、便携性低的问题,本文提出了基于光化学原理和基于电化学原理的尿酸检测系统。首先采用智能手机、无线检测设备简化尿酸检测的系统,提高系统的可操作性;然后结合微流体技术设计测试条作为载体实现微量快速检测。论文的主要工作如下:(1)研究现有尿酸检测的几种经典方法。(2)对比总结多种经典尿酸检测方法,检测过程复杂且耗时,可普及性低。为此,本文提出了新思路,即利用智能手机作检测结果的显示器,无线检测设备集成了完整的电路且可以与智能手机连接,从而实现尿酸的智能检测,降低了检测的复杂度,提高了检测的便携性、智能性。(3)传统检测尿酸中,血液样本需求量大且需要复杂的血样处理过程。为此,本文利用微流体通道为血液载体,设计新型的光化学测试条,实现了微量检测,降低了血样处理的复杂度。(4)电化学方法检测尿酸的准确度更高,但是干扰更大。为此,本文将血细胞滤膜与电化学尿酸传感器相结合,提出了一种新型结构的电化学尿酸测试条。在保证准确度的同时也消除了干扰。(5)将改进后的光化学检测系统和电化学检测系统,分别与大型生化分析仪进行对比,验证新设计系统的准确度与可重复性。(6)针对全文的内容进行了归纳和思考,并对后续的工作进行了分析与展望。
【图文】：

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智能手机连接起来。按照图示方式连接完设备，构建起一个简易的光化学系统。其中，酶促光化学测试条是作为承载一系列的氧化还原光化学反应的容器，而智能手机在测试过程中则是作为整个系统的数据显示中心，光化学 dongle 是作为整个系统的处理与交换中心。实际上，将 10uL 人体指尖全血滴到试纸上后，光化学试纸上的酶试剂会被人体指尖全血样本中所含的尿酸激活，从而发生一系列化学反应。而在化学反应中，由于反应物和生成物颜色的变化，最终光化学试纸条上会有颜色深度的变化。最终就可以通过评估与光化学测试条上颜色深度变化相关的反射光强度来获得尿酸浓度的最终结果。具体的示意图如图 3-1（b）所示。因此，利用这种简单的光化学光谱分析仪，可以通过光化学 dongle 测量测试条上酶反应区的反射率来准确快速地获得尿酸的浓度。尿酸是一个重要的指示人体健康状况的参数，借助于智能手机上显示人体尿酸水平的实时数据，将会显著加快慢性疾病，特别是痛风，，的治疗和恢复过程。此外，将这个光化学系统应用于在 POC 监测生物化学多样化参数也将是具有革命性意义的。

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图 3-2 光化学系统测量尿酸含量的流程图些准备工作之后，就需要将所有的设备按照正确的方滴滴到光化学干试纸条上，血滴会在干试纸条上的酶还原反应。在反应过程中试纸条上会伴随着颜色变化电价交换最终会有显色物质作用并生成有色物质。在LED 光照模块，于是在 LED 照射下，由于指尖全血的试纸条上的颜色深浅变化程度不同，最终光化学 d确探测出试纸条上颜色深浅程度不同而反映出的强度试纸条上的光电电流的精确感知并将其传送到光化学 MCU，按照既定的程序对样本数据进行快速准确地尿酸浓度结果传输到与之相连的智能手机并显示出来可得到自身的尿酸实时数据。系统核心模块设计
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH77

【参考文献】