专利名称：一种在线监测血液中异丙酚浓度的系统的制作方法
技术领域：
一种在线监测血液中异丙酚浓度的系统技术领域[0001]本实用新型涉及一种异丙酚血药浓度的检测技术，尤其涉及一种在线监测血液中异丙酚浓度的系统。
背景技术：
[0002]异丙酚(propofol)药物有很强的成瘾性，并可代替部分毒品使人产生迷幻。而使用该药物的安全范围较小，若用量过大会使心动过缓、免疫抑制、低血压、认知功能受损，严重时发生呼吸、循环系统抑制导致死亡；为防止该药物的不规范使用，提供一种在线、快速、无创或微创的检测人体血液中异丙酚浓度的系统和方法具有非常重要的意义。实用新型内容[0003]本实用新型的目的在于针对目前人体血液中异丙酚浓度实时监测的缺乏，提供一种在线监测血液中异丙酚浓度的系统。[0004]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:一种在线监测血液中异丙酚浓度的系统，它包括:载气发生器、干燥过滤瓶、数控质量/流量计、微型热解析装置、加热六通阀、快速毛细管分离柱、加热抽气进样器、气泵、不涂膜声表面波传感器和带有触控屏的嵌入式微系统。载气发生器的出口接干燥过滤瓶的入口，干燥过滤瓶的出口接数控质量/流量计的入口 ；加热六通阀的六个端口分别接快速毛细管分离柱的入口、质量/流量计的出口、微型热解析装置的两端、加热抽气进样器的出气口和气泵；快速毛细管分离柱的出口和不涂膜声表面波传感器相连，带有触控屏的嵌入式微系统分别和气泵、微型热解析装置、加热六通阀、快速毛细管分离柱、加热抽气进样器、数控质量/流量计和不涂膜声表面波传感器电连接。[0005]进一步地，所述微型热解析装置可以为长10-20厘米，内径2-3毫米，壁厚0.5-1毫米的薄壁金属管，其内填加100-200毫克Tenax-TA吸附剂所构成，其在室温下吸附，脱附采用闪蒸方式，即通过直流或交流电加热薄壁金属管，使其在10毫秒内从室温上升到200摄氏度。[0006]所述快速毛细管分离柱是由5米长的内径为0.r0.15毫米的石英毛细管柱DB-5外套壁厚1-1.5毫米薄壁金属毛细管柱和绝缘薄膜构成。所述声表面波传感器是以ST切型的石英压电材料为基地的，中心工作频率在500MHz的声表面波气体传感器。[0007]本实用新型的有益效果是，本实用新型体积小、重量轻、监测间隔短、全自动工作、灵敏度高、可靠性好；可以·满足在线监测血液中异丙酚浓度的需求。
[0008]图1是本实用新型在线监测血液中异丙酚浓度的系统的结构原理图；[0009]图2是带有触控屏的嵌入式微系统的工作流程图；[0010]图3是系统应用于全凭静脉人血液样本异丙酚检测的示意图；[0011]图4是系统对血液样本中异丙酚的响应图谱；[0012]图5是系统对异丙酚血药浓度的标定曲线；[0013]图6是系统应用于全凭静脉人在线呼出气监测的示意图；[0014]图7是加热三通导气管的结构示意图；[0015]图8是系统在线监测人异丙酚血药浓度随时间的变化；[0016]图9是系统通过呼出气中异丙酚浓度预测血药浓度的预测误差；[0017]图中，载气发生器1、干燥过滤瓶2、数控质量/流量计3、微型热解析装置4、加热六通阀5、快速毛细管分离柱6、加热抽气进样器7、气泵8、不涂膜声表面波传感器9、带有触控屏的嵌入式微系统10、采样管11，恒温摇床12、在线监测血液中异丙酚浓度的系统13、采样针头14、气管插管15、呼吸机16、过滤器17、呼气阀18、吸气阀19、呼吸导管20、加湿加温器21、加热三通导气管22、呼气端活动连接处23、螺纹管24、二氧化碳浓度传感器25、加热层26、绝热防护层27、薄膜温度传感器28。
具体实施方式
[0018]下面详细介绍所使用的在线监测血液中异丙酚浓度的系统检测血液样本中异丙酚浓度的基本原理与通过监测异丙酚呼出气浓度实时预测异丙酚血药浓度的基本原理。[0019]异丙酚药物混合于血液中后，部分溶解于血浆中，还有部分黏附于血液中的血细胞膜上。异丙酚血药的浓度分全血血药浓度和血浆血药浓度。由于异丙酚的挥发性，血液样本的顶空浓度 梯度分布是血药浓度，温度和大气压的相关函数。通过固定检测血液样本时的温度和大气压，并固定检测点到血液液面的距离，则检测到的顶空气体浓度和血药浓度线性相关。因此可以通过检测血液样本顶空气体浓度来得到血药浓度。[0020]异丙酚镇静药通过经脉注射的方式进入人体的血液循环系统。当含有异丙酚的血液流经肺部时，在气体交换过程中，由于异丙酚气体分压梯度的存在，异丙酚分子会从血液中扩散到肺泡中，并由呼出过程从气管中排出体外。排出体外的异丙酚分子以气体形态存在呼出气导管中。由于肺代谢的个体差异，呼出气中异丙酚浓度和血药浓度的相关系数是由肺代谢模型决定的。[0021]所述异丙酚检测系统，通过气泵的工作，把存于血液样本顶空中或是气管导管中的异丙酚气体吸入微型热解析装置中在常温下进行预浓缩。在检测过程中，异丙酚气体分子被加热后从解析装置中脱离出来，并且被送到由快速毛细管柱和声表面波气体传感器所组成的检测单元中进行分析。声表面波传感器通过检测其表面传播声波速度的改变确定是否有异丙酚气体分子，其频率的变化和到达其表面的异丙酚分子总质量线性相关。因此我们可以通过检测传感器的频率变化来确定异丙酚的气体浓度。异丙酚的气体浓度可通过内嵌在系统中的血药浓度和血液顶空气体浓度线性相关模型和肺代谢模型，分别计算出血液样本中的血药浓度和人实时的血药浓度。[0022]如图1所示，本实用新型在线监测血液中异丙酚浓度的系统，包括:载气发生器1、干燥过滤瓶2、数控质量/流量计3、微型热解析装置4、加热六通阀5、快速毛细管分离柱6、加热抽气进样器7、气泵8、不涂膜声表面波传感器9和带有触控屏的嵌入式微系统10。载气发生器I的出口接干燥过滤瓶2的入口，干燥过滤瓶2的出口接数控质量/流量计3的入口 ；加热六通阀5的六个端口分别接快速毛细管分离柱6的入口、质量/流量计3的出口、微型热解析装置4的两端、加热抽气进样器7的出气口和气泵8 ;快速毛细管分离柱6的出口和不涂膜声表面波传感器9相连，带有触控屏的嵌入式微系统10分别和气泵8、微型热解析装置4、加热六通阀5、快速毛细管分离柱6、加热抽气进样器7、数控质量/流量计3和不涂膜声表面波传感器9电连接。[0023]微型热解析装置4可以为长10-20厘米，内径2-3毫米，壁厚0.5-1毫米的薄壁金属管，其内填加100-200毫克Tenax-TA吸附剂所构成，其在室温下吸附，脱附采用闪蒸方式，即通过直流或交流电加热薄壁金属管，使其在10毫秒内从室温上升到200摄氏度。[0024]快速毛细管分离柱6是由5米长的内径为0.r0.15毫米的石英毛细管柱DB-5外套壁厚1-1.5毫米薄壁金属毛细管柱和绝缘薄膜构成。声表面波传感器9是以ST切型的石英压电材料为基地的，中心工作频率在500MHz的声表面波气体传感器。带有触控屏的嵌入式微系统10分别和气泵8、微型热解析装置4、加热六通阀5、数控质量/流量计3和不涂膜声表面波传感器9电相连并电控制，以实现系统的自动化和智能化；带有触控屏的嵌入式微系统10还有可以和二氧化碳浓度传感器25相连的接口，以便获得人的呼末二氧化碳浓度。[0025]带有触控屏的嵌入式微系统10可用MSP430系统或者Arm系统来实现，其中的软件程序流程按图2所示；嵌入式微系统10初始化后，按内部寄存器的温度设定数值和流量设定数值，采用PID算法控制加热六通阀5、快速毛细管分离柱6、加热抽气进样器7以及不涂膜声表面波传感器9到达设定温度，采用数控质量/流量计3内集成的算法控制管道内气流到达设定的流量值。等待到触控屏的检测命令后，转动加热六通阀5到采气模式，使得加热抽气进样器7和微型热解析装置4的一端通过加热六通阀5连接，气泵8和微型热解析装置4的另一端通过加热六 通阀5连接；按内部定时设置开关控制气泵8的工作后，转动加热六通阀5到进样模式，使得数控质量/流量计3和微型热解析装置4的一端通过加热六通阀5连接，微型热解析装置4的另一端和快速毛细管分离柱6的进口通过加热六通阀5连接；电控制微型热解析装置4进行10毫秒内升温到200摄氏度后停止加热；开始记录声表面波传感器9输出值的同时，控制快速毛细管分离柱6以10度每秒的速度升温到180摄氏度后停止加热。对声表面波传感器9的频率响应进行实时的导数运算后，得到出峰图谱，并计算峰面积作为物质浓度信号的响应值。根据检测对象的不同，选择不同的方法计算血药浓度:[0026]如是血液样本，则根据血药浓度和血液顶空气体浓度相关性标准曲线方程:[0027]
权利要求1.一种在线监测血液中异丙酚浓度的系统，其特征在于，它包括:载气发生器(I)、干燥过滤瓶(2)、数控质量/流量计(3)、微型热解析装置(4)、加热六通阀(5)、快速毛细管分离柱(6)、加热抽气进样器(7)、气泵(8)、不涂膜声表面波传感器(9)和带有触控屏的嵌入式微系统(10);其中，所述载气发生器(I)的出口接干燥过滤瓶(2)的入口，干燥过滤瓶(2)的出口接数控质量/流量计(3)的入口 ；加热六通阀(5)的六个端口分别接快速毛细管分离柱(6)的入口、质量/流量计(3)的出口、微型热解析装置(4)的两端、加热抽气进样器(7)的出气口和气泵(8);快速毛细管分离柱(6)的出口和不涂膜声表面波传感器(9)相连，带有触控屏的嵌入式微系统(10)分别与气泵(8)、微型热解析装置(4)、加热六通阀(5)、快速毛细管分离柱(6)、加热抽气进样器(7)、数控质量/流量计(3)和不涂膜声表面波传感器(9)电连接。
2.根据权利要求1所述在线监测血液中异丙酚浓度的系统，其特征在于，所述微型热解析装置(4)由长10-20厘米、内径2-3毫米、壁厚0.5-1毫米的薄壁金属管内填加100-200毫克Tenax-TA吸附剂组成。
3.根据权利要求1所述在线监测血液中异丙酚浓度的系统，其特征在于，所述快速毛细管分离柱(6)由5米长的内径为0.Γ0.15毫米的石英毛细管柱DB-5外套壁厚为1-1.5毫米的薄壁金属毛细管柱和绝缘薄膜构成。
4.根据权利要求1所述在线监测血液中异丙酚浓度的系统，其特征在于，所述声表面波传感器(9)是以ST切型的石英压电材料为基地的，中心工作频率在500MHz的声表面波气体传感器。·
专利摘要本实用新型公开了一种在线监测血液中异丙酚浓度的系统，它采用无涂敷敏感材料的声表面波气体传感器结合快速毛细管分离技术构成的敏感部件，实现了人呼出气中异丙酚浓度的痕量监测，以及血液样本中的异丙酚血药浓度的顶空抽气检测；本实用新型对异丙酚的检测灵敏度高、检测下限低、血药浓度预测偏差小、工作安全稳定。
文档编号G01N29/024GK203117165SQ20132010111
公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月5日 优先权日2013年3月5日
发明者陈星 , 严敏, 王平, 张冯江, 刘兰, 张轩朗, 张希 申请人:浙江大学