專利名稱：一種在線監(jiān)測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)測血液中異丙酚濃度的系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種異丙酚血藥濃度的檢測技術(shù)，尤其涉及一種在線監(jiān)測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，若用量過大會使心動過緩、免疫抑制、低血壓、認知功能受損，嚴重時發(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、無創(chuàng)或微創(chuàng)的檢測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。實用新型內(nèi)容[0003]本實用新型的目的在于針對目前人體血液中異丙酚濃度實時監(jiān)測的缺乏，提供一種在線監(jiān)測血液中異丙酚濃度的系統(tǒng)。[0004]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種在線監(jiān)測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、微型熱解析裝置、加熱六通閥、快速毛細管分離柱、加熱抽氣進樣器、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/流量計的入口 ；加熱六通閥的六個端口分別接快速毛細管分離柱的入口、質(zhì)量/流量計的出口、微型熱解析裝置的兩端、加熱抽氣進樣器的出氣口和氣泵；快速毛細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、快速毛細管分離柱、加熱抽氣進樣器、數(shù)控質(zhì)量/流量計和不涂膜聲表面波傳感器電連接。[0005]進一步地，所述微型熱解析裝置可以為長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]所述快速毛細管分離柱是由5米長的內(nèi)徑為0.r0.15毫米的石英毛細管柱DB-5外套壁厚1-1.5毫米薄壁金屬毛細管柱和絕緣薄膜構(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]本實用新型的有益效果是，本實用新型體積小、重量輕、監(jiān)測間隔短、全自動工作、靈敏度高、可靠性好；可以·滿足在線監(jiān)測血液中異丙酚濃度的需求。


[0008]圖1是本實用新型在線監(jiān)測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的示意圖；[0011]圖4是系統(tǒng)對血液樣本中異丙酚的響應(yīng)圖譜；[0012]圖5是系統(tǒng)對異丙酚血藥濃度的標定曲線；[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)測人異丙酚血藥濃度隨時間的變化；[0016]圖9是系統(tǒng)通過呼出氣中異丙酚濃度預(yù)測血藥濃度的預(yù)測誤差；[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3、微型熱解析裝置4、加熱六通閥5、快速毛細管分離柱6、加熱抽氣進樣器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，恒溫搖床12、在線監(jiān)測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、絕熱防護層27、薄膜溫度傳感器28。
具體實施方式
[0018]下面詳細介紹所使用的在線監(jiān)測血液中異丙酚濃度的系統(tǒng)檢測血液樣本中異丙酚濃度的基本原理與通過監(jiān)測異丙酚呼出氣濃度實時預(yù)測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)。通過固定檢測血液樣本時的溫度和大氣壓，并固定檢測點到血液液面的距離，則檢測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，在氣體交換過程中，由于異丙酚氣體分壓梯度的存在，異丙酚分子會從血液中擴散到肺泡中，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行預(yù)濃縮。在檢測過程中，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管柱和聲表面波氣體傳感器所組成的檢測單元中進行分析。聲表面波傳感器通過檢測其表面?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，分別計算出血液樣本中的血藥濃度和人實時的血藥濃度。[0022]如圖1所示，本實用新型在線監(jiān)測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3、微型熱解析裝置4、加熱六通閥5、快速毛細管分離柱6、加熱抽氣進樣器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3的入口 ；加熱六通閥5的六個端口分別接快速毛細管分離柱6的入口、質(zhì)量/流量計3的出口、微型熱解析裝置4的兩端、加熱抽氣進樣器7的出氣口和氣泵8 ;快速毛細管分離柱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、快速毛細管分離柱6、加熱抽氣進樣器7、數(shù)控質(zhì)量/流量計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]快速毛細管分離柱6是由5米長的內(nèi)徑為0.r0.15毫米的石英毛細管柱DB-5外套壁厚1-1.5毫米薄壁金屬毛細管柱和絕緣薄膜構(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3和不涂膜聲表面波傳感器9電相連并電控制，以實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化和智能化；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、快速毛細管分離柱6、加熱抽氣進樣器7以及不涂膜聲表面波傳感器9到達設(shè)定溫度，采用數(shù)控質(zhì)量/流量計3內(nèi)集成的算法控制管道內(nèi)氣流到達設(shè)定的流量值。等待到觸控屏的檢測命令后，轉(zhuǎn)動加熱六通閥5到采氣模式，使得加熱抽氣進樣器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)部定時設(shè)置開關(guān)控制氣泵8的工作后，轉(zhuǎn)動加熱六通閥5到進樣模式，使得數(shù)控質(zhì)量/流量計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管分離柱6的進口通過加熱六通閥5連接；電控制微型熱解析裝置4進行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，控制快速毛細管分離柱6以10度每秒的速度升溫到180攝氏度后停止加熱。對聲表面波傳感器9的頻率響應(yīng)進行實時的導(dǎo)數(shù)運算后，得到出峰圖譜，并計算峰面積作為物質(zhì)濃度信號的響應(yīng)值。根據(jù)檢測對象的不同，選擇不同的方法計算血藥濃度:[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)性標準曲線方程:[0027]
權(quán)利要求1.一種在線監(jiān)測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(3)、微型熱解析裝置(4)、加熱六通閥(5)、快速毛細管分離柱(6)、加熱抽氣進樣器(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(3)的入口 ；加熱六通閥(5)的六個端口分別接快速毛細管分離柱(6)的入口、質(zhì)量/流量計(3)的出口、微型熱解析裝置(4)的兩端、加熱抽氣進樣器(7)的出氣口和氣泵(8);快速毛細管分離柱(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)、快速毛細管分離柱(6)、加熱抽氣進樣器(7)、數(shù)控質(zhì)量/流量計(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)測血液中異丙酚濃度的系統(tǒng)，其特征在于，所述快速毛細管分離柱(6)由5米長的內(nèi)徑為0.Γ0.15毫米的石英毛細管柱DB-5外套壁厚為1-1.5毫米的薄壁金屬毛細管柱和絕緣薄膜構(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> 專利摘要本實用新型公開了一種在線監(jiān)測血液中異丙酚濃度的系統(tǒng)，它采用無涂敷敏感材料的聲表面波氣體傳感器結(jié)合快速毛細管分離技術(shù)構(gòu)成的敏感部件，實現(xiàn)了人呼出氣中異丙酚濃度的痕量監(jiān)測，以及血液樣本中的異丙酚血藥濃度的頂空抽氣檢測；本實用新型對異丙酚的檢測靈敏度高、檢測下限低、血藥濃度預(yù)測偏差小、工作安全穩(wěn)定。
文檔編號G01N29/024GK203117165SQ20132010111
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者陳星 , 嚴敏, 王平, 張馮江, 劉蘭, 張軒朗, 張希 申請人:浙江大學(xué)