一種糖尿病及其并發(fā)癥的無創(chuàng)檢測系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種糖尿病及其并發(fā)癥的無創(chuàng)檢測系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括：光譜發(fā)射模塊，用于發(fā)射預(yù)定波長的入射光譜；檢測模塊，用于通過試紙條與尿液樣品中的尿糖、尿肌酐和/或尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C反應(yīng)并接收入射光譜；光譜接收模塊，用于接收通過試紙條并衰減后的光譜或熒光信號，并轉(zhuǎn)換為模擬電信號；信號轉(zhuǎn)換模塊，與光譜接收模塊連接，將模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；數(shù)據(jù)處理模塊，與信號轉(zhuǎn)換模塊連接，根據(jù)數(shù)字信號計算出尿液樣品中的生物標(biāo)志物的量值；輸出模塊，與數(shù)據(jù)處理模塊連接，用于輸出量值。該系統(tǒng)定量檢測糖尿病及其并發(fā)癥的多種標(biāo)志物，提高檢測準(zhǔn)確性和靈敏度，減少干擾，真實反映尿糖濃度，同步監(jiān)測糖尿病及其并發(fā)癥。
【專利說明】一種糖尿病及其并發(fā)癥的無創(chuàng)檢測系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)療器械【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種糖尿病及其并發(fā)癥的無創(chuàng)檢測系統(tǒng) 和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的提高，我國的肥胖人群也逐步增加；除 肥胖人口的快速增加，老齡人口的增長也促進(jìn)了糖尿病患者人群的增長。據(jù)統(tǒng)計，目前我國 糖尿病患者已達(dá)1. 2億人，未來10年內(nèi)我國的糖尿病患者人數(shù)將會突破2億。同時，若糖尿 病患者血糖控制不穩(wěn)，會導(dǎo)致各種并發(fā)癥，如糖尿病心血管疾病、糖尿病眼病、糖尿病腎病、 糖尿病神經(jīng)性疾病等。其中，糖尿病腎病是糖尿病最嚴(yán)重和最重要的慢性微血管并發(fā)癥之 一。據(jù)統(tǒng)計，30%?40%的2型糖尿病人將發(fā)展為糖尿病腎病，20%?40%的1型糖尿病 患者在15?30年后也將發(fā)展為糖尿病腎病，會給我國帶來越來越多的社會和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
[0003] 目前，糖尿病主要是通過監(jiān)測空腹或餐后血糖而進(jìn)行初期診斷。然而，當(dāng)前醫(yī)用和 家用血糖測量主要是基于有創(chuàng)方式進(jìn)行，不利于對大范圍人群進(jìn)行糖尿病篩查，致使大多 數(shù)人患了糖尿病仍然渾然不覺，等到發(fā)現(xiàn)時已出現(xiàn)各種并發(fā)癥。同時，糖尿病患者為了避免 糖尿病并發(fā)癥，需要頻繁地測量和控制血糖濃度。頻繁的采血進(jìn)行血液葡萄糖濃度的測量， 一方面給糖尿病患者帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和醫(yī)療費用，另一方面也給糖尿病患者帶來了 巨大的身體和心理痛苦和增加感染疾病的風(fēng)險。而市場上普遍采用的無創(chuàng)尿糖試紙，由于 測量精度受限，常常出現(xiàn)假陰性、假陽性，不能大規(guī)模推廣。為了應(yīng)對上述形勢，迫切需要一 種糖尿病及其并發(fā)癥（糖尿病腎?。o創(chuàng)檢測系統(tǒng)。
[0004] 目前利用無創(chuàng)尿糖技術(shù)篩查及監(jiān)測尿糖水平的產(chǎn)品已有使用，主要是尿糖試紙， 但由于該類產(chǎn)品均采用定性檢測尿糖，測量精度有限或出現(xiàn)假陽性或假陰性，不能大規(guī)模 使用。主要問題集中在以下幾點：
[0005] 第一，尿糖試紙主要采用定性方式測量，測量精確度較低，在糖尿病早期篩查及后 續(xù)血糖檢測中難以普及實用，因此需要一種靈敏度較高，能準(zhǔn)確定量尿糖的儀器或方法；
[0006] 第二，尿液成分變化相對較大，尿糖濃度易受腎臟尿濃縮和尿稀釋的影響，導(dǎo)致隨 機(jī)尿糖測試不準(zhǔn)，易出現(xiàn)假陰性；
[0007] 第三，患者腎功能損傷（腎小管或腎小球功能受損）會影響腎糖閾發(fā)生改變，進(jìn)而 導(dǎo)致尿糖檢測結(jié)果不準(zhǔn)，出現(xiàn)假陰性或假陽性；
[0008] 第四，尿糖濃度易受外界影響，當(dāng)前臨床上尿糖濃度的監(jiān)測主要是采用晨尿，檢測 結(jié)果反應(yīng)的是一段時間內(nèi)尿糖的平均值，不能反映實時血糖的水平；
[0009] 第五，糖尿病腎病是糖尿病主要的并發(fā)癥之一，是導(dǎo)致糖尿病患者死亡的主要原 因，因此需要一種檢測系統(tǒng)和方法同步監(jiān)測糖尿病患者血糖（尿糖）及其腎功能，但當(dāng)前的 血糖儀或尿糖試紙還不能實現(xiàn)同步監(jiān)測糖尿病及其并發(fā)癥；
[0010] 第六，目前常用的腎病診斷方法（微量白蛋白/肌苷）不能在糖尿病腎病初期進(jìn) 行預(yù)測，不利于糖尿病腎病的監(jiān)測和干預(yù)。


【發(fā)明內(nèi)容】
toon] 本發(fā)明提供一種糖尿病及其并發(fā)癥的無創(chuàng)檢測系統(tǒng)和方法，能夠定量檢測尿液中 的糖尿病及其并發(fā)癥的多種標(biāo)志物，提高檢測準(zhǔn)確性和靈敏度，減少尿糖濃度受外界因素 的干擾，真實反映尿糖濃度，同步監(jiān)測糖尿病及其并發(fā)癥。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供一種糖尿病及其并發(fā)癥的無創(chuàng)檢測系統(tǒng)，包 括：
[0013] 光譜發(fā)射模塊，用于發(fā)射預(yù)定波長的入射光譜；
[0014] 檢測模塊，用于通過試紙條與尿液樣品中的尿糖、尿肌酐和/或尿半胱氨酸蛋白 酶抑制劑C反應(yīng)并接收入射光譜；
[0015] 光譜接收模塊，用于接收通過試紙條并衰減后的光譜或熒光信號，并轉(zhuǎn)換為模擬 電信號；
[0016] 信號轉(zhuǎn)換模塊，與光譜接收模塊連接，將模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；
[0017] 數(shù)據(jù)處理模塊，與信號轉(zhuǎn)換模塊連接，根據(jù)數(shù)字信號計算出尿液樣品中的尿糖、尿 肌酐、尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C的濃度值，以及尿糖/尿肌酐比值和/或尿半胱氨酸蛋白 酶抑制劑C/尿肌酐比值；
[0018] 輸出模塊，與數(shù)據(jù)處理模塊連接，用于輸出濃度值和/或比值。
[0019] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，尿液樣品來自受試者在餐后0. 5?2. 5h排空尿液，且在 餐后2?4. 5h所取的尿液。
[0020] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，檢測尿糖的試紙條為干式化學(xué)試紙條，包括從上至下依 次設(shè)置的尿液擴(kuò)散層、過濾層、親水層和試劑層，其中試劑層上有葡萄糖氧化酶、過氧化物 酶、碘化鉀和聚乙烯吡絡(luò)烷酮。更優(yōu)選地，檢測尿糖的試紙條還包括上層擋板和底層支架， 尿液擴(kuò)散層、過濾層、親水層和試劑層置于上層擋板和底層支架之間，作為中間層。
[0021] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，檢測尿肌酐的試紙條為干式化學(xué)試紙條，包括從上至下 依次設(shè)置的尿液擴(kuò)散層、過濾層、親水層和試劑層，其中試劑層上有硫酸銅、檸檬酸鈉、橙 黃、聚乙烯吡咯烷酮和四甲基聯(lián)苯胺。更優(yōu)選地，檢測尿肌酐的試紙條還包括上層擋板和底 層支架，尿液擴(kuò)散層、過濾層、親水層和試劑層置于上層擋板和底層支架之間，作為中間層。
[0022] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，檢測尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C的試紙條為干式化學(xué)試 紙條，包括依次搭接的樣品墊、硝酸纖維素膜和吸水墊，其中硝酸纖維素膜上有檢測線和質(zhì) 控線，檢測線上包被有抗半胱氨酸蛋白酶抑制劑C的抗體，質(zhì)控線上包被有IgG抗體。更優(yōu) 選地，檢測尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C的試紙條還包括上層擋板和底層支架，樣品墊、硝酸 纖維素膜和吸水墊置于上層擋板和底層支架之間，作為中間層。
[0023] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，光譜發(fā)射模塊包括光譜發(fā)射電路和發(fā)射電源電路；光譜 接收模塊包括光譜接收電路和接收電源電路。
[0024] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，數(shù)據(jù)處理模塊包括微處理器（MCU)及其外圍電路。
[0025] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，輸出模塊包括人機(jī)交互模塊和數(shù)據(jù)通訊模塊；人機(jī)交互 模塊，用于實現(xiàn)人機(jī)交互，顯示輸出的濃度值和/或比值；數(shù)據(jù)通訊模塊，用于實現(xiàn)遠(yuǎn)程信 息通訊功能，將濃度值和/或比值傳輸至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存儲、分析平臺。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供一種非診斷性的糖尿病及其并發(fā)癥的無創(chuàng)檢 測方法，包括：
[0027] 檢測模塊向試紙條反應(yīng)孔滴加尿液，試紙條與尿液中的尿糖、尿肌酐和尿半胱氨 酸蛋白酶抑制劑C反應(yīng)；
[0028] 光譜發(fā)射模塊向反應(yīng)后的試紙條發(fā)射預(yù)定波長的入射光譜；
[0029] 光譜接收模塊接收通過試紙條并衰減后的光譜或熒光信號，并轉(zhuǎn)換為模擬電信 號；
[0030] 信號轉(zhuǎn)換模塊將模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；
[0031] 數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)數(shù)字信號計算出尿液樣品中的尿糖、尿肌酐、尿半胱氨酸蛋白 酶抑制劑C的濃度值，以及尿糖/尿肌酐比值和/或尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C/尿肌酐比 值；
[0032] 輸出模塊輸出濃度值和/或比值。
[0033] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，在檢測模塊向試紙條反應(yīng)孔滴加尿液前還包括：獲取受 試者在餐后0. 5?2. 5h排空尿液且在餐后2?4. 5h所取的尿液。
[0034] 與現(xiàn)有糖尿病檢測技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：本發(fā)明是定量測量，準(zhǔn)確性和 靈敏度相較現(xiàn)有尿糖試紙更高；引入尿肌酐作為參比，通過尿糖/尿肌酐比值準(zhǔn)確反映尿 液中隨機(jī)尿糖的濃度，能排除外界干擾因素對尿糖濃度的影響；引入腎功能評價指標(biāo)尿半 胱氨酸蛋白酶抑制劑C，用于排除由于腎臟損傷，導(dǎo)致尿糖測試結(jié)果出現(xiàn)假陽性或假陰性， 并且通過尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C評價腎功能，可以在早期監(jiān)控糖尿病腎病并發(fā)癥，實 現(xiàn)糖尿病及其并發(fā)癥的同步監(jiān)測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035] 圖1為本發(fā)明一個實施例中的糖尿病及其并發(fā)癥的無創(chuàng)檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式圖；
[0036] 圖2為本發(fā)明另一個實施例中的糖尿病及其并發(fā)癥的無創(chuàng)檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式 圖；
[0037] 圖3為本發(fā)明一個實施例中的非診斷性的糖尿病及其并發(fā)癥的無創(chuàng)檢測方法的 流程圖；
[0038] 圖4為本發(fā)明一個實施例中的糖尿病及其并發(fā)癥的無創(chuàng)檢測系統(tǒng)中尿糖和尿肌 酐的檢測試紙條結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖5為本發(fā)明一個實施例中的糖尿病及其并發(fā)癥的無創(chuàng)檢測系統(tǒng)中尿半胱氨酸 蛋白酶抑制劑C的檢測試紙條結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0040] 下面通過具體實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0041] 實施例一：
[0042] 請參考圖1，本發(fā)明一個實施例中的糖尿病及其并發(fā)癥的無創(chuàng)檢測系統(tǒng)包括：光 譜發(fā)射模塊10,用于發(fā)射預(yù)定波長的入射光譜；檢測模塊20,用于通過試紙條與尿液樣品 中的尿糖、尿肌酐和/或尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C反應(yīng)并接收入射光譜；光譜接收模塊 30,用于接收通過試紙條并衰減后的光譜或熒光信號，并轉(zhuǎn)換為模擬電信號；信號轉(zhuǎn)換模塊 40,與光譜接收模塊30連接，將電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；數(shù)據(jù)處理模塊50,與信號轉(zhuǎn)換模塊 40連接，根據(jù)數(shù)字信號計算出尿液樣品中的尿糖、尿肌酐、尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C的濃 度值，以及尿糖/尿肌酐比值和/或尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C/尿肌酐比值；輸出模塊60， 與數(shù)據(jù)處理模塊50連接，用于輸出濃度值和/或比值。
[0043] 本實施例的糖尿病及其并發(fā)癥的無創(chuàng)檢測系統(tǒng)引入尿肌酐作為參比。其依據(jù)說明 如下：腎臟在過濾血液雜質(zhì)時，葡萄糖可以自由通過腎小球，也就是說原尿中葡萄糖濃度和 血液中葡萄糖濃度一致，在腎小管重吸收過程中，葡萄糖被腎小管上皮細(xì)胞重吸收。當(dāng)血糖 濃度超過腎糖閾（8. 96mmol/L-10. 08mmol/L)，腎小管上皮細(xì)胞對葡萄糖的吸收達(dá)到極限， 葡萄糖不能被完全重吸收回血液，便出現(xiàn)糖尿。然而，尿糖濃度易受尿液量變化的影響，導(dǎo) 致隨機(jī)尿糖濃度測試不準(zhǔn)。每個人在單位時間內(nèi)分泌至尿中的尿肌酐含量是一定的，尿液 中尿肌酐的濃度變化直接受外界環(huán)境的影響（如水分?jǐn)z取過多等），當(dāng)排出的水分多，尿肌 酐濃度降低；當(dāng)排出的水分較少，尿肌酐濃度升高。通過尿糖/尿肌酐比值，可以排除因為 水分?jǐn)z取過多等因素對尿溶液濃度的干擾，準(zhǔn)確反應(yīng)尿溶液溶質(zhì)之一-尿糖的相對水平。 其中，尿糖/尿肌酐=(單位時間尿糖含量/尿液量）八單位時間尿肌酐含量/尿液量）， 因為單位時間內(nèi)個體尿肌酐含量是恒定的，所以通過尿糖/尿肌酐可以排除尿液量對尿糖 的影響，準(zhǔn)確反映尿液實時尿糖含量。
[0044] 本實施例的糖尿病及其并發(fā)癥的無創(chuàng)檢測系統(tǒng)引入腎功能評價指標(biāo)（具體是腎 小管功能指標(biāo)）尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C(Cystatin C)，用于排除由于腎臟損傷，導(dǎo)致尿 糖測試結(jié)果出現(xiàn)假陽性或假陰性。同時，通過Cystatin C評價使用者的腎功能，可以用于 早期檢測糖尿病腎病并發(fā)癥的發(fā)生。其依據(jù)說明如下：Cystatin C無組織特異性，在人體 細(xì)胞內(nèi)以恒定速度產(chǎn)生。血液中Cystatin C水平能反映腎小球濾過率。血液中Cystatin C能以恒定的速度通過腎小球基底膜，進(jìn)入原尿中的Cystatin C在健康人腎小管處被完全 重吸收。當(dāng)腎小管發(fā)生損傷，尿液中就會有Cystatin C存在。大量的研究指出，當(dāng)腎臟發(fā) 生損傷，腎小管也會同時受損，影響腎小管重吸收功能。同時這些研究指出尿液中Cystatin C可作為腎?。òㄌ悄虿∧I?。┰缙谏飿?biāo)志物。
[0045] 實施例二：
[0046] 請參考圖2,在實施例一中監(jiān)測系統(tǒng)的組成及其功能的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一個實施 例中的糖尿病及其并發(fā)癥的無創(chuàng)檢測系統(tǒng)包括：光譜發(fā)射模塊10、檢測模塊20、光譜接收 模塊30、信號轉(zhuǎn)換模塊40、數(shù)據(jù)處理模塊50和輸出模塊60。更詳細(xì)地，光譜發(fā)射模塊10包 括光譜發(fā)射電路11和發(fā)射電源電路12,用于實時向發(fā)生反應(yīng)后的試紙條發(fā)射特定波長的 光波；檢測模塊20,通過檢測試紙條進(jìn)行檢測，檢測試紙條由敏感化學(xué)成分的薄片組成，薄 片上含有能與尿糖、尿肌酐和尿Cystatin C發(fā)生特異的反應(yīng)酶、底物或抗體，用于與尿液樣 品中的尿糖、尿肌酐和尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C反應(yīng)并經(jīng)入射光譜的照射后發(fā)出衰減后 的光譜或熒光信號；光譜接收模塊30,包括光譜接收電路31和接收電源電路32,用于接收 一定波長范圍的光譜信號，當(dāng)光譜信號照射發(fā)生反應(yīng)的試紙條后，照射光譜會發(fā)生一定程 度衰減或發(fā)出熒光，計算光損失率或熒光強(qiáng)度，并將反射光譜或熒光信號轉(zhuǎn)換為電信號；信 號轉(zhuǎn)換模塊40,與光譜接收模塊30連接，將尿液中尿糖、尿肌酐、尿Cystatin C濃度相關(guān)的 電信號轉(zhuǎn)換成微處理器能夠識別和接收的數(shù)字信號；數(shù)據(jù)處理模塊50,與信號轉(zhuǎn)換模塊40 連接，包括微處理器（MCU) 51及其外圍電路52,將接收到的尿糖、尿肌酐、尿Cystatin C信 息進(jìn)行分析、計算，最后得到所測尿液樣本中尿糖、尿肌酐、尿Cystatin C的濃度值以及尿 糖/尿肌酐、尿Cystatin C/尿肌酐比值；輸出模塊60,與數(shù)據(jù)處理模塊50連接，包括人機(jī) 交互模塊61和數(shù)據(jù)通訊模塊62,其中，人機(jī)交互模塊61進(jìn)一步可以包括MCU、LCM顯示器電 路及鍵盤輸入電路，用于實現(xiàn)人機(jī)交互，顯示輸出的濃度值和比值，即尿液中尿糖、尿肌酐、 尿Cystatin C的濃度值，以及尿糖/尿肌酐、尿Cystatin C/尿肌酐比值測量數(shù)據(jù)結(jié)果；數(shù) 據(jù)通訊模塊62進(jìn)一步可以包括MCU和數(shù)據(jù)通訊電路，用于實現(xiàn)遠(yuǎn)程信息通訊功能，將濃度 值和比值傳輸至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存儲、分析平臺。
[0047] 需要說明的是，本發(fā)明中的模塊或電路并不局限于特定電路圖構(gòu)造，因為用于實 現(xiàn)各自功能的模塊或電路，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)目前的技術(shù)進(jìn)行選擇。
[0048] 本發(fā)明實施例一和實施例二的糖尿病及其并發(fā)癥的無創(chuàng)檢測系統(tǒng)檢測尿液生物 標(biāo)志物的方法流程圖如圖3所示，包括以下步驟：SI.檢測模塊向試紙條反應(yīng)孔滴加尿液， 試紙條與尿液中的尿糖、尿肌酐和尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C反應(yīng)；S2.光譜發(fā)射模塊向反 應(yīng)后的試紙條發(fā)射預(yù)定波長的入射光譜；S3.光譜接收模塊接收通過所述試紙條并衰減后 的光譜或熒光信號，并轉(zhuǎn)換為模擬電信號；S4.信號轉(zhuǎn)換模塊將所述模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù) 字信號；S5.數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)所述數(shù)字信號計算出所述尿液樣品中的尿糖、尿肌酐、尿半 胱氨酸蛋白酶抑制劑C的濃度值，以及尿糖/尿肌酐比值和/或尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑 C/尿肌酐比值；S6.輸出模塊輸出所述濃度值和/或所述比值。
[0049] 應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的糖尿病及其并發(fā)癥的無創(chuàng)檢測方法的應(yīng)用范圍并不局限 于本發(fā)明中的具體構(gòu)造的系統(tǒng)。
[0050] 本發(fā)明實施例一和實施例二的糖尿病及其并發(fā)癥的無創(chuàng)檢測系統(tǒng)中的干式生化 試紙條如圖4和圖5所示。
[0051] 1)檢測尿糖和尿肌酐的干式化學(xué)試紙條從上至下依次包括上層擋板（未示出）、 中間層和底層支架（未示出）。中間層從上至下依次設(shè)有尿液擴(kuò)散層、過濾層、親水層和試 劑層，其中試劑層可以融合在親水層上。當(dāng)向上層擋板兩個相互獨立的孔（圖4中A和B) 中分別加入尿液樣本后，尿液樣本在多孔聚酯纖維材料的尿液擴(kuò)散層中均勻擴(kuò)散，通過過 濾層（玻璃纖維膜）濾掉雜質(zhì)，與試劑層中的試劑發(fā)生反應(yīng)，通過試紙顏色變化產(chǎn)生吸光值 變化，檢測光損失，得到尿液中相應(yīng)目標(biāo)物質(zhì)的含量。
[0052] 尿肌酐檢測試紙檢測方法：利用硫酸銅、檸檬酸鈉、橙黃、聚乙烯吡咯烷酮和四甲 基聯(lián)苯胺制備尿肌酐檢測試紙的試劑層，具體制備方法如下：先將試劑層充分浸入A液 (1000ml溶液中含2mol/L Tris緩沖液，硫酸銅0· 4g-2g，朽1檬酸鈉2-5g，橙黃2mg0-200mg, 用純水定容）后，取出并于70-100°C下干燥15-30min，然后將干燥后的試劑層浸入B液（聚 乙烯吡咯烷酮10_20g，四甲基聯(lián)苯胺3-5g，用氯仿定容），于70-KKTC條件下干燥5-15min。 當(dāng)將尿液加入試紙反應(yīng)孔中后，肌酐和硫酸銅生成絡(luò)合物，該絡(luò)合物可以與顯色物橙黃和 四甲基聯(lián)苯胺發(fā)生反應(yīng)顯色。肌酐濃度在0. 6mmol/L?28mmol/L范圍內(nèi)，試紙呈現(xiàn)從淺黃 到深綠的四級明顯色階，即淡黃-淺綠-草綠-深綠。通過傳感器對反射光進(jìn)行光譜分析 (采用波長范圍580-650nm)，檢測光損失，得到尿液中肌酐的濃度。具體地，尿肌酐的濃度 與反應(yīng)后試紙條的顏色深淺呈相關(guān)性，即與通過試紙條并衰減后的光譜強(qiáng)度呈相關(guān)性，進(jìn) 而與轉(zhuǎn)換后的模擬電信號和數(shù)字信號呈相關(guān)性，通過一系列梯度濃度的標(biāo)準(zhǔn)品尿肌酐與對 應(yīng)的數(shù)字信號強(qiáng)度可以建立尿肌酐濃度與數(shù)字信號的標(biāo)準(zhǔn)曲線關(guān)系，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線可以計 算出測試的樣本中尿肌酐的濃度。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過本發(fā)明實施例的理解，能夠通過現(xiàn) 有技術(shù)計算出尿肌酐濃度值，在此不贅述。
[0053] 尿糖檢測試紙檢測方法：利用葡萄糖氧化酶（GOD)、過氧化物酶、碘化鉀、聚乙烯 吡絡(luò)烷酮配制尿葡糖糖試紙。具體來說，稱取過氧化物酶1200U，葡萄糖氧化酶1200U，碘化 鉀lOOmg，聚乙烯吡絡(luò)烷酮lOOmg，定容至100ml，將試劑層在溶液中浸泡，干燥30min。當(dāng)將 尿液加入試紙反應(yīng)孔中后，尿糖與試紙上的葡萄糖氧化酶發(fā)生反應(yīng)，殘生葡萄糖酸和雙氧 水；雙氧水再過氧化氫酶的催化下，釋放出氧自由基[0:]，氧自由基與底物碘化鉀發(fā)生顯 色反應(yīng)，產(chǎn)生的游離碘與聚乙烯吡絡(luò)烷酮形成棕色絡(luò)合物。通過傳感器對反射光進(jìn)行光譜 分析（采用波長范圍550-750nm)，檢測光損失，得到尿液中尿糖濃度。具體地，尿糖的濃度 與反應(yīng)后試紙條的顏色深淺呈相關(guān)性，即與通過試紙條并衰減后的光譜強(qiáng)度呈相關(guān)性，進(jìn) 而與轉(zhuǎn)換后的模擬電信號和數(shù)字信號呈相關(guān)性，通過一系列梯度濃度的標(biāo)準(zhǔn)品尿糖與對應(yīng) 的數(shù)字信號強(qiáng)度可以建立尿糖濃度與數(shù)字信號的標(biāo)準(zhǔn)曲線關(guān)系，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線可以計算出 測試的樣本中尿糖的濃度。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過本發(fā)明實施例的理解，能夠通過現(xiàn)有技術(shù) 計算出尿糖濃度值，在此不贅述。
[0054] 2)檢測尿Cystatin C的干式免疫熒光試紙條包括上層擋板（未示出）、中間層和 底層支架（未示出）。其中，中間層從左到右依次粘有樣品墊（圖5中C)、硝酸纖維素膜、 吸水墊三層，如圖5所示，硝酸纖維素膜上設(shè)有檢測線（Cl)和質(zhì)控線（C2)，檢測線包被的特 異抗體為抗Cystatin C的單克隆抗體，質(zhì)控線包被的特異抗體為兔IgG抗體。單獨包裝的 鉬卟啉標(biāo)記抗體為抗微量白蛋白單克隆抗體和抗兔IgG抗體。通過檢測硝酸纖維素膜上檢 測線和質(zhì)控線鉬卟啉熒光強(qiáng)度，計算出尿液樣本中Cystatin C的濃度。
[0055] 尿Cystatin C檢測試紙檢測方法：尿Cystatin C檢測試紙條的硝酸纖維素膜在 靠近點樣孔的檢測區(qū)域分別有檢測線和質(zhì)控線。檢測線上包被有抗Cystatin C的抗體，質(zhì) 控線上包被有兔IgG抗體。同時，鉬P卜啉標(biāo)記液中包含鉬P卜啉標(biāo)記抗Cystatain C抗體和 鉬卟啉標(biāo)記抗兔IgG抗體。檢測時，將尿液樣本和鉬卟啉標(biāo)記液以一定比例混合均勻，使鉬 卟啉標(biāo)記抗體與尿液中目標(biāo)蛋白（Cystatin C)充分結(jié)合，然后將混合液加入點樣孔，3分 鐘后，將干式免疫熒光試紙條插入儀器，傳感器發(fā)出光波（范圍是400-420nm)，讀取檢測線 和質(zhì)控線的熒光強(qiáng)度，根據(jù)熒光強(qiáng)度得出尿液中Cystatin C的濃度。具體地，尿Cystatin C的濃度與反應(yīng)后試紙條上檢測線的熒光強(qiáng)度呈相關(guān)性，進(jìn)而與轉(zhuǎn)換后的模擬電信號和數(shù) 字信號呈相關(guān)性，通過一系列梯度濃度的標(biāo)準(zhǔn)品尿Cystatin C與對應(yīng)的數(shù)字信號強(qiáng)度可以 建立尿Cystatin C濃度與數(shù)字信號的標(biāo)準(zhǔn)曲線關(guān)系，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線可以計算出測試的樣本 中尿Cystatin C的濃度。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過本發(fā)明實施例的理解，能夠通過現(xiàn)有技術(shù)計 算出尿Cystatin C濃度值，在此不贅述。
[0056] 根據(jù)尿糖、尿肌酐、尿Cystatin C、尿糖/尿肌酐和尿Cystatin C/尿肌酐的測 量值作出判斷：1)若尿液中尿糖值或尿糖/尿肌酐值超出正常范圍（尿糖的正常范圍為 0-20mg/dL ;尿糖/尿肌酐正常范圍的上限值介于50-100mg/g)，但未檢測到尿Cystatin C， 則判斷受試者已患糖尿病，但未有并發(fā)癥出現(xiàn)。此種應(yīng)用可用于在人群中進(jìn)行大規(guī)模初篩 糖尿病患者，因為腎糖閾是一定的，所以當(dāng)利用本方法測量出尿中有一定量葡萄糖時，說明 受測人在一定程度上有或者將有患糖尿病的危險；2)對于已患糖尿病患者，若尿Cystatin C值超出正常范圍（〈0. 15mg/dL)，則說明患者易患糖尿病腎??；3)對于腎臟功能正常的糖 尿病患者，可使用包含檢測尿糖、尿肌酐的反應(yīng)試紙（如圖4中A、B)測量，尿糖、尿糖/尿肌 酐參數(shù)可以在一定程度上反映患者血糖水平，在一定程度上可以減少患者扎手指的痛苦。
[0057] 本發(fā)明的糖尿病及其并發(fā)癥的無創(chuàng)檢測系統(tǒng)的監(jiān)測推薦方法為，對于人群大規(guī)模 篩查糖尿病患者，優(yōu)選地，受試者在餐后〇. 5h_2. 5h排空尿液，餐后2h_4. 5h取次尿測量尿 糖、尿肌酐、尿Cystatin C。例如，在餐后1.5h排空尿液，餐后3h采集尿液，所采集的尿液 中的尿糖濃度反應(yīng)了餐后I. 5h-3h內(nèi)尿液的平均濃度，更能反映餐后血液血糖（實時）濃 度；對于糖尿病患者預(yù)測并發(fā)癥（糖尿病腎?。┌l(fā)生，優(yōu)選地，受試者取晨尿中段尿液，測 量尿糖、尿肌苷、尿CystatinC ;對于已患糖尿病，但未出現(xiàn)并發(fā)癥的患者，受試者可以在血 糖相對穩(wěn)定的情況下，取晨尿、餐后尿、隨機(jī)尿檢測尿糖、尿肌酐，在一定程度上代替測量血 糖。
[0058] 表1示出了使用本發(fā)明的系統(tǒng)和方法檢測的10個樣本的情況。
[0059] 表 1
[0060]

【權(quán)利要求】
1. 一種糖尿病及其并發(fā)癥的無創(chuàng)檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括： 光譜發(fā)射模塊，用于發(fā)射預(yù)定波長的入射光譜； 檢測模塊，用于通過試紙條與尿液樣品中的尿糖、尿肌酐和/或尿半胱氨酸蛋白酶抑 制劑C反應(yīng)并接收所述入射光譜； 光譜接收模塊，用于接收通過所述試紙條并衰減后的光譜或熒光信號，并轉(zhuǎn)換為模擬 電信號； 信號轉(zhuǎn)換模塊，與所述光譜接收模塊連接，將所述模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號； 數(shù)據(jù)處理模塊，與所述信號轉(zhuǎn)換模塊連接，根據(jù)所述數(shù)字信號計算出所述尿液樣品中 的尿糖、尿肌酐、尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C的濃度值，以及尿糖/尿肌酐比值和/或尿半 胱氨酸蛋白酶抑制劑C/尿肌酐比值； 輸出模塊，與所述數(shù)據(jù)處理模塊連接，用于輸出所述濃度值和/或所述比值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述尿液樣品來自受試者在餐后 0. 5~2. 5h排空尿液，且在餐后2~4. 5h所取的尿液。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測尿糖的試紙條為干式化學(xué)試紙 條，包括從上至下依次設(shè)置的尿液擴(kuò)散層、過濾層、親水層和試劑層，其中所述試劑層上有 葡萄糖氧化酶、過氧化物酶、碘化鉀和聚乙烯吡絡(luò)烷酮； 優(yōu)選地，所述試紙條還包括上層擋板和底層支架，所述尿液擴(kuò)散層、過濾層、親水層和 試劑層置于所述上層擋板和底層支架之間，作為中間層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測尿肌酐的試紙條為干式化學(xué)試 紙條，包括從上至下依次設(shè)置的尿液擴(kuò)散層、過濾層、親水層和試劑層，其中所述試劑層上 有硫酸銅、檸檬酸鈉、橙黃、聚乙烯吡咯烷酮和四甲基聯(lián)苯胺； 優(yōu)選地，所述試紙條還包括上層擋板和底層支架，所述尿液擴(kuò)散層、過濾層、親水層和 試劑層置于所述上層擋板和底層支架之間，作為中間層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C的 試紙條為干式化學(xué)試紙條，包括依次搭接的樣品墊、硝酸纖維素膜和吸水墊，其中所述硝酸 纖維素膜上有檢測線和質(zhì)控線，所述檢測線上包被有抗半胱氨酸蛋白酶抑制劑C的抗體， 所述質(zhì)控線上包被有IgG抗體； 優(yōu)選地，所述試紙條還包括上層擋板和底層支架，所述樣品墊、硝酸纖維素膜和吸水墊 置于所述上層擋板和底層支架之間，作為中間層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光譜發(fā)射模塊包括光譜發(fā)射電路和 發(fā)射電源電路；所述光譜接收模塊包括光譜接收電路和接收電源電路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括MCU及其外圍電 路。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出模塊包括人機(jī)交互模塊和數(shù)據(jù) 通訊模塊；所述人機(jī)交互模塊，用于實現(xiàn)人機(jī)交互，顯示輸出的所述濃度值和/或所述比 值；所述數(shù)據(jù)通訊模塊，用于實現(xiàn)遠(yuǎn)程信息通訊功能，將所述濃度值和/或所述比值傳輸至 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存儲、分析平臺。
9. 一種非診斷性的糖尿病及其并發(fā)癥的無創(chuàng)檢測方法，其特征在于，所述方法包括： 檢測模塊向試紙條反應(yīng)孔滴加尿液，試紙條與尿液中的尿糖、尿肌酐和尿半胱氨酸蛋 白酶抑制劑C反應(yīng)； 光譜發(fā)射模塊向反應(yīng)后的試紙條發(fā)射預(yù)定波長的入射光譜； 光譜接收模塊接收通過所述試紙條并衰減后的光譜或熒光信號，并轉(zhuǎn)換為模擬電信 號； 信號轉(zhuǎn)換模塊將所述模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號； 數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)所述數(shù)字信號計算出所述尿液樣品中的尿糖、尿肌酐、尿半胱氨酸 蛋白酶抑制劑C的濃度值，以及尿糖/尿肌酐比值和/或尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C/尿肌 酐比值； 輸出模塊輸出所述濃度值和/或所述比值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在所述檢測模塊向試紙條反應(yīng)孔滴加 尿液前還包括： 獲取受試者在餐后〇. 5~2. 5h排空尿液且在餐后2~4. 5h所取的尿液。
【文檔編號】G01N21/64GK104390918SQ201410632424
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月11日
【發(fā)明者】張貫京, 陳興明, 葛新科, 王海榮, 張少鵬, 方靜芳, 程金兢, 梁艷妮, 周榮, 徐之艷, 周亮, 徐菊紅, 付石柱, 梁昊原, 王家永, 毛侃瑯, 蔣興菊, 楊青藍(lán), 劉義, 肖應(yīng)芬, 何曉霞, 吳彬霞, 鄭慧華, 唐小浪, 張世導(dǎo), 李瀟云, 侯云超, 趙學(xué)明, 趙雪竹, 劉國勇, 付大楚, 季雪劍, 曾晨朵 申請人:深圳市前海安測信息技術(shù)有限公司, 深圳市易特科信息技術(shù)有限公司, 深圳市貝沃德克生物技術(shù)研究院有限公司