一种糖尿病及其并发症的无创检测系统和方法
【专利摘要】本发明公开了一种糖尿病及其并发症的无创检测系统和方法，该系统包括：光谱发射模块，用于发射预定波长的入射光谱；检测模块，用于通过试纸条与尿液样品中的尿糖、尿肌酐和/或尿半胱氨酸蛋白酶抑制剂C反应并接收入射光谱；光谱接收模块，用于接收通过试纸条并衰减后的光谱或荧光信号，并转换为模拟电信号；信号转换模块，与光谱接收模块连接，将模拟电信号转换成数字信号；数据处理模块，与信号转换模块连接，根据数字信号计算出尿液样品中的生物标志物的量值；输出模块，与数据处理模块连接，用于输出量值。该系统定量检测糖尿病及其并发症的多种标志物，提高检测准确性和灵敏度，减少干扰，真实反映尿糖浓度，同步监测糖尿病及其并发症。
【专利说明】一种糖尿病及其并发症的无创检测系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及医疗器械【技术领域】，尤其涉及一种糖尿病及其并发症的无创检测系统 和方法。
【背景技术】
[0002] 随着国民经济的快速发展，人民生活水平的提高，我国的肥胖人群也逐步增加；除 肥胖人口的快速增加，老龄人口的增长也促进了糖尿病患者人群的增长。据统计，目前我国 糖尿病患者已达1. 2亿人，未来10年内我国的糖尿病患者人数将会突破2亿。同时，若糖尿 病患者血糖控制不稳，会导致各种并发症，如糖尿病心血管疾病、糖尿病眼病、糖尿病肾病、 糖尿病神经性疾病等。其中，糖尿病肾病是糖尿病最严重和最重要的慢性微血管并发症之 一。据统计，30%?40%的2型糖尿病人将发展为糖尿病肾病，20%?40%的1型糖尿病 患者在15?30年后也将发展为糖尿病肾病，会给我国带来越来越多的社会和经济负担。
[0003] 目前，糖尿病主要是通过监测空腹或餐后血糖而进行初期诊断。然而，当前医用和 家用血糖测量主要是基于有创方式进行，不利于对大范围人群进行糖尿病筛查，致使大多 数人患了糖尿病仍然浑然不觉，等到发现时已出现各种并发症。同时，糖尿病患者为了避免 糖尿病并发症，需要频繁地测量和控制血糖浓度。频繁的采血进行血液葡萄糖浓度的测量， 一方面给糖尿病患者带来了巨大的经济负担和医疗费用，另一方面也给糖尿病患者带来了 巨大的身体和心理痛苦和增加感染疾病的风险。而市场上普遍采用的无创尿糖试纸，由于 测量精度受限，常常出现假阴性、假阳性，不能大规模推广。为了应对上述形势，迫切需要一 种糖尿病及其并发症（糖尿病肾病）无创检测系统。
[0004] 目前利用无创尿糖技术筛查及监测尿糖水平的产品已有使用，主要是尿糖试纸， 但由于该类产品均采用定性检测尿糖，测量精度有限或出现假阳性或假阴性，不能大规模 使用。主要问题集中在以下几点：
[0005] 第一，尿糖试纸主要采用定性方式测量，测量精确度较低，在糖尿病早期筛查及后 续血糖检测中难以普及实用，因此需要一种灵敏度较高，能准确定量尿糖的仪器或方法；
[0006] 第二，尿液成分变化相对较大，尿糖浓度易受肾脏尿浓缩和尿稀释的影响，导致随 机尿糖测试不准，易出现假阴性；
[0007] 第三，患者肾功能损伤（肾小管或肾小球功能受损）会影响肾糖阈发生改变，进而 导致尿糖检测结果不准，出现假阴性或假阳性；
[0008] 第四，尿糖浓度易受外界影响，当前临床上尿糖浓度的监测主要是采用晨尿，检测 结果反应的是一段时间内尿糖的平均值，不能反映实时血糖的水平；
[0009] 第五，糖尿病肾病是糖尿病主要的并发症之一，是导致糖尿病患者死亡的主要原 因，因此需要一种检测系统和方法同步监测糖尿病患者血糖（尿糖）及其肾功能，但当前的 血糖仪或尿糖试纸还不能实现同步监测糖尿病及其并发症；
[0010] 第六，目前常用的肾病诊断方法（微量白蛋白/肌苷）不能在糖尿病肾病初期进 行预测，不利于糖尿病肾病的监测和干预。
【发明内容】
toon] 本发明提供一种糖尿病及其并发症的无创检测系统和方法，能够定量检测尿液中 的糖尿病及其并发症的多种标志物，提高检测准确性和灵敏度，减少尿糖浓度受外界因素 的干扰，真实反映尿糖浓度，同步监测糖尿病及其并发症。
[0012] 根据本发明的第一方面，本发明提供一种糖尿病及其并发症的无创检测系统，包 括：
[0013] 光谱发射模块，用于发射预定波长的入射光谱；
[0014] 检测模块，用于通过试纸条与尿液样品中的尿糖、尿肌酐和/或尿半胱氨酸蛋白 酶抑制剂C反应并接收入射光谱；
[0015] 光谱接收模块，用于接收通过试纸条并衰减后的光谱或荧光信号，并转换为模拟 电信号；
[0016] 信号转换模块，与光谱接收模块连接，将模拟电信号转换成数字信号；
[0017] 数据处理模块，与信号转换模块连接，根据数字信号计算出尿液样品中的尿糖、尿 肌酐、尿半胱氨酸蛋白酶抑制剂C的浓度值，以及尿糖/尿肌酐比值和/或尿半胱氨酸蛋白 酶抑制剂C/尿肌酐比值；
[0018] 输出模块，与数据处理模块连接，用于输出浓度值和/或比值。
[0019] 作为本发明的优选方案，尿液样品来自受试者在餐后0. 5?2. 5h排空尿液，且在 餐后2?4. 5h所取的尿液。
[0020] 作为本发明的优选方案，检测尿糖的试纸条为干式化学试纸条，包括从上至下依 次设置的尿液扩散层、过滤层、亲水层和试剂层，其中试剂层上有葡萄糖氧化酶、过氧化物 酶、碘化钾和聚乙烯吡络烷酮。更优选地，检测尿糖的试纸条还包括上层挡板和底层支架， 尿液扩散层、过滤层、亲水层和试剂层置于上层挡板和底层支架之间，作为中间层。
[0021] 作为本发明的优选方案，检测尿肌酐的试纸条为干式化学试纸条，包括从上至下 依次设置的尿液扩散层、过滤层、亲水层和试剂层，其中试剂层上有硫酸铜、柠檬酸钠、橙 黄、聚乙烯吡咯烷酮和四甲基联苯胺。更优选地，检测尿肌酐的试纸条还包括上层挡板和底 层支架，尿液扩散层、过滤层、亲水层和试剂层置于上层挡板和底层支架之间，作为中间层。
[0022] 作为本发明的优选方案，检测尿半胱氨酸蛋白酶抑制剂C的试纸条为干式化学试 纸条，包括依次搭接的样品垫、硝酸纤维素膜和吸水垫，其中硝酸纤维素膜上有检测线和质 控线，检测线上包被有抗半胱氨酸蛋白酶抑制剂C的抗体，质控线上包被有IgG抗体。更优 选地，检测尿半胱氨酸蛋白酶抑制剂C的试纸条还包括上层挡板和底层支架，样品垫、硝酸 纤维素膜和吸水垫置于上层挡板和底层支架之间，作为中间层。
[0023] 作为本发明的优选方案，光谱发射模块包括光谱发射电路和发射电源电路；光谱 接收模块包括光谱接收电路和接收电源电路。
[0024] 作为本发明的优选方案，数据处理模块包括微处理器（MCU)及其外围电路。
[0025] 作为本发明的优选方案，输出模块包括人机交互模块和数据通讯模块；人机交互 模块，用于实现人机交互，显示输出的浓度值和/或比值；数据通讯模块，用于实现远程信 息通讯功能，将浓度值和/或比值传输至远程数据存储、分析平台。
[0026] 根据本发明的第二方面，本发明提供一种非诊断性的糖尿病及其并发症的无创检 测方法，包括：
[0027] 检测模块向试纸条反应孔滴加尿液，试纸条与尿液中的尿糖、尿肌酐和尿半胱氨 酸蛋白酶抑制剂C反应；
[0028] 光谱发射模块向反应后的试纸条发射预定波长的入射光谱；
[0029] 光谱接收模块接收通过试纸条并衰减后的光谱或荧光信号，并转换为模拟电信 号；
[0030] 信号转换模块将模拟电信号转换成数字信号；
[0031] 数据处理模块根据数字信号计算出尿液样品中的尿糖、尿肌酐、尿半胱氨酸蛋白 酶抑制剂C的浓度值，以及尿糖/尿肌酐比值和/或尿半胱氨酸蛋白酶抑制剂C/尿肌酐比 值；
[0032] 输出模块输出浓度值和/或比值。
[0033] 作为本发明的优选方案，在检测模块向试纸条反应孔滴加尿液前还包括：获取受 试者在餐后0. 5?2. 5h排空尿液且在餐后2?4. 5h所取的尿液。
[0034] 与现有糖尿病检测技术相比，本发明具有以下优势：本发明是定量测量，准确性和 灵敏度相较现有尿糖试纸更高；引入尿肌酐作为参比，通过尿糖/尿肌酐比值准确反映尿 液中随机尿糖的浓度，能排除外界干扰因素对尿糖浓度的影响；引入肾功能评价指标尿半 胱氨酸蛋白酶抑制剂C，用于排除由于肾脏损伤，导致尿糖测试结果出现假阳性或假阴性， 并且通过尿半胱氨酸蛋白酶抑制剂C评价肾功能，可以在早期监控糖尿病肾病并发症，实 现糖尿病及其并发症的同步监测。
【专利附图】
【附图说明】
[0035] 图1为本发明一个实施例中的糖尿病及其并发症的无创检测系统的结构模式图；
[0036] 图2为本发明另一个实施例中的糖尿病及其并发症的无创检测系统的结构模式 图；
[0037] 图3为本发明一个实施例中的非诊断性的糖尿病及其并发症的无创检测方法的 流程图；
[0038] 图4为本发明一个实施例中的糖尿病及其并发症的无创检测系统中尿糖和尿肌 酐的检测试纸条结构示意图；
[0039] 图5为本发明一个实施例中的糖尿病及其并发症的无创检测系统中尿半胱氨酸 蛋白酶抑制剂C的检测试纸条结构示意图。
【具体实施方式】
[0040] 下面通过具体实施例结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0041] 实施例一：
[0042] 请参考图1，本发明一个实施例中的糖尿病及其并发症的无创检测系统包括：光 谱发射模块10,用于发射预定波长的入射光谱；检测模块20,用于通过试纸条与尿液样品 中的尿糖、尿肌酐和/或尿半胱氨酸蛋白酶抑制剂C反应并接收入射光谱；光谱接收模块 30,用于接收通过试纸条并衰减后的光谱或荧光信号，并转换为模拟电信号；信号转换模块 40,与光谱接收模块30连接，将电信号转换成数字信号；数据处理模块50,与信号转换模块 40连接，根据数字信号计算出尿液样品中的尿糖、尿肌酐、尿半胱氨酸蛋白酶抑制剂C的浓 度值，以及尿糖/尿肌酐比值和/或尿半胱氨酸蛋白酶抑制剂C/尿肌酐比值；输出模块60， 与数据处理模块50连接，用于输出浓度值和/或比值。
[0043] 本实施例的糖尿病及其并发症的无创检测系统引入尿肌酐作为参比。其依据说明 如下：肾脏在过滤血液杂质时，葡萄糖可以自由通过肾小球，也就是说原尿中葡萄糖浓度和 血液中葡萄糖浓度一致，在肾小管重吸收过程中，葡萄糖被肾小管上皮细胞重吸收。当血糖 浓度超过肾糖阈（8. 96mmol/L-10. 08mmol/L)，肾小管上皮细胞对葡萄糖的吸收达到极限， 葡萄糖不能被完全重吸收回血液，便出现糖尿。然而，尿糖浓度易受尿液量变化的影响，导 致随机尿糖浓度测试不准。每个人在单位时间内分泌至尿中的尿肌酐含量是一定的，尿液 中尿肌酐的浓度变化直接受外界环境的影响（如水分摄取过多等），当排出的水分多，尿肌 酐浓度降低；当排出的水分较少，尿肌酐浓度升高。通过尿糖/尿肌酐比值，可以排除因为 水分摄取过多等因素对尿溶液浓度的干扰，准确反应尿溶液溶质之一-尿糖的相对水平。 其中，尿糖/尿肌酐=(单位时间尿糖含量/尿液量）八单位时间尿肌酐含量/尿液量）， 因为单位时间内个体尿肌酐含量是恒定的，所以通过尿糖/尿肌酐可以排除尿液量对尿糖 的影响，准确反映尿液实时尿糖含量。
[0044] 本实施例的糖尿病及其并发症的无创检测系统引入肾功能评价指标（具体是肾 小管功能指标）尿半胱氨酸蛋白酶抑制剂C(Cystatin C)，用于排除由于肾脏损伤，导致尿 糖测试结果出现假阳性或假阴性。同时，通过Cystatin C评价使用者的肾功能，可以用于 早期检测糖尿病肾病并发症的发生。其依据说明如下：Cystatin C无组织特异性，在人体 细胞内以恒定速度产生。血液中Cystatin C水平能反映肾小球滤过率。血液中Cystatin C能以恒定的速度通过肾小球基底膜，进入原尿中的Cystatin C在健康人肾小管处被完全 重吸收。当肾小管发生损伤，尿液中就会有Cystatin C存在。大量的研究指出，当肾脏发 生损伤，肾小管也会同时受损，影响肾小管重吸收功能。同时这些研究指出尿液中Cystatin C可作为肾病（包括糖尿病肾病）早期生物标志物。
[0045] 实施例二：
[0046] 请参考图2,在实施例一中监测系统的组成及其功能的基础上，本发明另一个实施 例中的糖尿病及其并发症的无创检测系统包括：光谱发射模块10、检测模块20、光谱接收 模块30、信号转换模块40、数据处理模块50和输出模块60。更详细地，光谱发射模块10包 括光谱发射电路11和发射电源电路12,用于实时向发生反应后的试纸条发射特定波长的 光波；检测模块20,通过检测试纸条进行检测，检测试纸条由敏感化学成分的薄片组成，薄 片上含有能与尿糖、尿肌酐和尿Cystatin C发生特异的反应酶、底物或抗体，用于与尿液样 品中的尿糖、尿肌酐和尿半胱氨酸蛋白酶抑制剂C反应并经入射光谱的照射后发出衰减后 的光谱或荧光信号；光谱接收模块30,包括光谱接收电路31和接收电源电路32,用于接收 一定波长范围的光谱信号，当光谱信号照射发生反应的试纸条后，照射光谱会发生一定程 度衰减或发出荧光，计算光损失率或荧光强度，并将反射光谱或荧光信号转换为电信号；信 号转换模块40,与光谱接收模块30连接，将尿液中尿糖、尿肌酐、尿Cystatin C浓度相关的 电信号转换成微处理器能够识别和接收的数字信号；数据处理模块50,与信号转换模块40 连接，包括微处理器（MCU) 51及其外围电路52,将接收到的尿糖、尿肌酐、尿Cystatin C信 息进行分析、计算，最后得到所测尿液样本中尿糖、尿肌酐、尿Cystatin C的浓度值以及尿 糖/尿肌酐、尿Cystatin C/尿肌酐比值；输出模块60,与数据处理模块50连接，包括人机 交互模块61和数据通讯模块62,其中，人机交互模块61进一步可以包括MCU、LCM显示器电 路及键盘输入电路，用于实现人机交互，显示输出的浓度值和比值，即尿液中尿糖、尿肌酐、 尿Cystatin C的浓度值，以及尿糖/尿肌酐、尿Cystatin C/尿肌酐比值测量数据结果；数 据通讯模块62进一步可以包括MCU和数据通讯电路，用于实现远程信息通讯功能，将浓度 值和比值传输至远程数据存储、分析平台。
[0047] 需要说明的是，本发明中的模块或电路并不局限于特定电路图构造，因为用于实 现各自功能的模块或电路，本领域的技术人员可以根据目前的技术进行选择。
[0048] 本发明实施例一和实施例二的糖尿病及其并发症的无创检测系统检测尿液生物 标志物的方法流程图如图3所示，包括以下步骤：SI.检测模块向试纸条反应孔滴加尿液， 试纸条与尿液中的尿糖、尿肌酐和尿半胱氨酸蛋白酶抑制剂C反应；S2.光谱发射模块向反 应后的试纸条发射预定波长的入射光谱；S3.光谱接收模块接收通过所述试纸条并衰减后 的光谱或荧光信号，并转换为模拟电信号；S4.信号转换模块将所述模拟电信号转换成数 字信号；S5.数据处理模块根据所述数字信号计算出所述尿液样品中的尿糖、尿肌酐、尿半 胱氨酸蛋白酶抑制剂C的浓度值，以及尿糖/尿肌酐比值和/或尿半胱氨酸蛋白酶抑制剂 C/尿肌酐比值；S6.输出模块输出所述浓度值和/或所述比值。
[0049] 应当理解的是，本发明的糖尿病及其并发症的无创检测方法的应用范围并不局限 于本发明中的具体构造的系统。
[0050] 本发明实施例一和实施例二的糖尿病及其并发症的无创检测系统中的干式生化 试纸条如图4和图5所示。
[0051] 1)检测尿糖和尿肌酐的干式化学试纸条从上至下依次包括上层挡板（未示出）、 中间层和底层支架（未示出）。中间层从上至下依次设有尿液扩散层、过滤层、亲水层和试 剂层，其中试剂层可以融合在亲水层上。当向上层挡板两个相互独立的孔（图4中A和B) 中分别加入尿液样本后，尿液样本在多孔聚酯纤维材料的尿液扩散层中均匀扩散，通过过 滤层（玻璃纤维膜）滤掉杂质，与试剂层中的试剂发生反应，通过试纸颜色变化产生吸光值 变化，检测光损失，得到尿液中相应目标物质的含量。
[0052] 尿肌酐检测试纸检测方法：利用硫酸铜、柠檬酸钠、橙黄、聚乙烯吡咯烷酮和四甲 基联苯胺制备尿肌酐检测试纸的试剂层，具体制备方法如下：先将试剂层充分浸入A液 (1000ml溶液中含2mol/L Tris缓冲液，硫酸铜0· 4g-2g，朽1檬酸钠2-5g，橙黄2mg0-200mg, 用纯水定容）后，取出并于70-100°C下干燥15-30min，然后将干燥后的试剂层浸入B液（聚 乙烯吡咯烷酮10_20g，四甲基联苯胺3-5g，用氯仿定容），于70-KKTC条件下干燥5-15min。 当将尿液加入试纸反应孔中后，肌酐和硫酸铜生成络合物，该络合物可以与显色物橙黄和 四甲基联苯胺发生反应显色。肌酐浓度在0. 6mmol/L?28mmol/L范围内，试纸呈现从浅黄 到深绿的四级明显色阶，即淡黄-浅绿-草绿-深绿。通过传感器对反射光进行光谱分析 (采用波长范围580-650nm)，检测光损失，得到尿液中肌酐的浓度。具体地，尿肌酐的浓度 与反应后试纸条的颜色深浅呈相关性，即与通过试纸条并衰减后的光谱强度呈相关性，进 而与转换后的模拟电信号和数字信号呈相关性，通过一系列梯度浓度的标准品尿肌酐与对 应的数字信号强度可以建立尿肌酐浓度与数字信号的标准曲线关系，根据标准曲线可以计 算出测试的样本中尿肌酐的浓度。本领域技术人员通过本发明实施例的理解，能够通过现 有技术计算出尿肌酐浓度值，在此不赘述。
[0053] 尿糖检测试纸检测方法：利用葡萄糖氧化酶（GOD)、过氧化物酶、碘化钾、聚乙烯 吡络烷酮配制尿葡糖糖试纸。具体来说，称取过氧化物酶1200U，葡萄糖氧化酶1200U，碘化 钾lOOmg，聚乙烯吡络烷酮lOOmg，定容至100ml，将试剂层在溶液中浸泡，干燥30min。当将 尿液加入试纸反应孔中后，尿糖与试纸上的葡萄糖氧化酶发生反应，残生葡萄糖酸和双氧 水；双氧水再过氧化氢酶的催化下，释放出氧自由基[0:]，氧自由基与底物碘化钾发生显 色反应，产生的游离碘与聚乙烯吡络烷酮形成棕色络合物。通过传感器对反射光进行光谱 分析（采用波长范围550-750nm)，检测光损失，得到尿液中尿糖浓度。具体地，尿糖的浓度 与反应后试纸条的颜色深浅呈相关性，即与通过试纸条并衰减后的光谱强度呈相关性，进 而与转换后的模拟电信号和数字信号呈相关性，通过一系列梯度浓度的标准品尿糖与对应 的数字信号强度可以建立尿糖浓度与数字信号的标准曲线关系，根据标准曲线可以计算出 测试的样本中尿糖的浓度。本领域技术人员通过本发明实施例的理解，能够通过现有技术 计算出尿糖浓度值，在此不赘述。
[0054] 2)检测尿Cystatin C的干式免疫荧光试纸条包括上层挡板（未示出）、中间层和 底层支架（未示出）。其中，中间层从左到右依次粘有样品垫（图5中C)、硝酸纤维素膜、 吸水垫三层，如图5所示，硝酸纤维素膜上设有检测线（Cl)和质控线（C2)，检测线包被的特 异抗体为抗Cystatin C的单克隆抗体，质控线包被的特异抗体为兔IgG抗体。单独包装的 钼卟啉标记抗体为抗微量白蛋白单克隆抗体和抗兔IgG抗体。通过检测硝酸纤维素膜上检 测线和质控线钼卟啉荧光强度，计算出尿液样本中Cystatin C的浓度。
[0055] 尿Cystatin C检测试纸检测方法：尿Cystatin C检测试纸条的硝酸纤维素膜在 靠近点样孔的检测区域分别有检测线和质控线。检测线上包被有抗Cystatin C的抗体，质 控线上包被有兔IgG抗体。同时，钼P卜啉标记液中包含钼P卜啉标记抗Cystatain C抗体和 钼卟啉标记抗兔IgG抗体。检测时，将尿液样本和钼卟啉标记液以一定比例混合均匀，使钼 卟啉标记抗体与尿液中目标蛋白（Cystatin C)充分结合，然后将混合液加入点样孔，3分 钟后，将干式免疫荧光试纸条插入仪器，传感器发出光波（范围是400-420nm)，读取检测线 和质控线的荧光强度，根据荧光强度得出尿液中Cystatin C的浓度。具体地，尿Cystatin C的浓度与反应后试纸条上检测线的荧光强度呈相关性，进而与转换后的模拟电信号和数 字信号呈相关性，通过一系列梯度浓度的标准品尿Cystatin C与对应的数字信号强度可以 建立尿Cystatin C浓度与数字信号的标准曲线关系，根据标准曲线可以计算出测试的样本 中尿Cystatin C的浓度。本领域技术人员通过本发明实施例的理解，能够通过现有技术计 算出尿Cystatin C浓度值，在此不赘述。
[0056] 根据尿糖、尿肌酐、尿Cystatin C、尿糖/尿肌酐和尿Cystatin C/尿肌酐的测 量值作出判断：1)若尿液中尿糖值或尿糖/尿肌酐值超出正常范围（尿糖的正常范围为 0-20mg/dL ;尿糖/尿肌酐正常范围的上限值介于50-100mg/g)，但未检测到尿Cystatin C， 则判断受试者已患糖尿病，但未有并发症出现。此种应用可用于在人群中进行大规模初筛 糖尿病患者，因为肾糖阈是一定的，所以当利用本方法测量出尿中有一定量葡萄糖时，说明 受测人在一定程度上有或者将有患糖尿病的危险；2)对于已患糖尿病患者，若尿Cystatin C值超出正常范围（〈0. 15mg/dL)，则说明患者易患糖尿病肾病；3)对于肾脏功能正常的糖 尿病患者，可使用包含检测尿糖、尿肌酐的反应试纸（如图4中A、B)测量，尿糖、尿糖/尿肌 酐参数可以在一定程度上反映患者血糖水平，在一定程度上可以减少患者扎手指的痛苦。
[0057] 本发明的糖尿病及其并发症的无创检测系统的监测推荐方法为，对于人群大规模 筛查糖尿病患者，优选地，受试者在餐后〇. 5h_2. 5h排空尿液，餐后2h_4. 5h取次尿测量尿 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 中的尿糖浓度反应了餐后I. 5h-3h内尿液的平均浓度，更能反映餐后血液血糖（实时）浓 度；对于糖尿病患者预测并发症（糖尿病肾病）发生，优选地，受试者取晨尿中段尿液，测 量尿糖、尿肌苷、尿CystatinC ;对于已患糖尿病，但未出现并发症的患者，受试者可以在血 糖相对稳定的情况下，取晨尿、餐后尿、随机尿检测尿糖、尿肌酐，在一定程度上代替测量血 糖。
[0058] 表1示出了使用本发明的系统和方法检测的10个样本的情况。
[0059] 表 1
[0060]
【权利要求】
1. 一种糖尿病及其并发症的无创检测系统，其特征在于，所述系统包括： 光谱发射模块，用于发射预定波长的入射光谱； 检测模块，用于通过试纸条与尿液样品中的尿糖、尿肌酐和/或尿半胱氨酸蛋白酶抑 制剂C反应并接收所述入射光谱； 光谱接收模块，用于接收通过所述试纸条并衰减后的光谱或荧光信号，并转换为模拟 电信号； 信号转换模块，与所述光谱接收模块连接，将所述模拟电信号转换成数字信号； 数据处理模块，与所述信号转换模块连接，根据所述数字信号计算出所述尿液样品中 的尿糖、尿肌酐、尿半胱氨酸蛋白酶抑制剂C的浓度值，以及尿糖/尿肌酐比值和/或尿半 胱氨酸蛋白酶抑制剂C/尿肌酐比值； 输出模块，与所述数据处理模块连接，用于输出所述浓度值和/或所述比值。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述尿液样品来自受试者在餐后 0. 5~2. 5h排空尿液，且在餐后2~4. 5h所取的尿液。
3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测尿糖的试纸条为干式化学试纸 条，包括从上至下依次设置的尿液扩散层、过滤层、亲水层和试剂层，其中所述试剂层上有 葡萄糖氧化酶、过氧化物酶、碘化钾和聚乙烯吡络烷酮； 优选地，所述试纸条还包括上层挡板和底层支架，所述尿液扩散层、过滤层、亲水层和 试剂层置于所述上层挡板和底层支架之间，作为中间层。
4. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测尿肌酐的试纸条为干式化学试 纸条，包括从上至下依次设置的尿液扩散层、过滤层、亲水层和试剂层，其中所述试剂层上 有硫酸铜、柠檬酸钠、橙黄、聚乙烯吡咯烷酮和四甲基联苯胺； 优选地，所述试纸条还包括上层挡板和底层支架，所述尿液扩散层、过滤层、亲水层和 试剂层置于所述上层挡板和底层支架之间，作为中间层。
5. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测尿半胱氨酸蛋白酶抑制剂C的 试纸条为干式化学试纸条，包括依次搭接的样品垫、硝酸纤维素膜和吸水垫，其中所述硝酸 纤维素膜上有检测线和质控线，所述检测线上包被有抗半胱氨酸蛋白酶抑制剂C的抗体， 所述质控线上包被有IgG抗体； 优选地，所述试纸条还包括上层挡板和底层支架，所述样品垫、硝酸纤维素膜和吸水垫 置于所述上层挡板和底层支架之间，作为中间层。
6. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光谱发射模块包括光谱发射电路和 发射电源电路；所述光谱接收模块包括光谱接收电路和接收电源电路。
7. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理模块包括MCU及其外围电 路。
8. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述输出模块包括人机交互模块和数据 通讯模块；所述人机交互模块，用于实现人机交互，显示输出的所述浓度值和/或所述比 值；所述数据通讯模块，用于实现远程信息通讯功能，将所述浓度值和/或所述比值传输至 远程数据存储、分析平台。
9. 一种非诊断性的糖尿病及其并发症的无创检测方法，其特征在于，所述方法包括： 检测模块向试纸条反应孔滴加尿液，试纸条与尿液中的尿糖、尿肌酐和尿半胱氨酸蛋 白酶抑制剂C反应； 光谱发射模块向反应后的试纸条发射预定波长的入射光谱； 光谱接收模块接收通过所述试纸条并衰减后的光谱或荧光信号，并转换为模拟电信 号； 信号转换模块将所述模拟电信号转换成数字信号； 数据处理模块根据所述数字信号计算出所述尿液样品中的尿糖、尿肌酐、尿半胱氨酸 蛋白酶抑制剂C的浓度值，以及尿糖/尿肌酐比值和/或尿半胱氨酸蛋白酶抑制剂C/尿肌 酐比值； 输出模块输出所述浓度值和/或所述比值。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述检测模块向试纸条反应孔滴加 尿液前还包括： 获取受试者在餐后〇. 5~2. 5h排空尿液且在餐后2~4. 5h所取的尿液。
【文档编号】G01N21/64GK104390918SQ201410632424
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月11日 优先权日:2014年11月11日
【发明者】张贯京, 陈兴明, 葛新科, 王海荣, 张少鹏, 方静芳, 程金兢, 梁艳妮, 周荣, 徐之艳, 周亮, 徐菊红, 付石柱, 梁昊原, 王家永, 毛侃琅, 蒋兴菊, 杨青蓝, 刘义, 肖应芬, 何晓霞, 吴彬霞, 郑慧华, 唐小浪, 张世导, 李潇云, 侯云超, 赵学明, 赵雪竹, 刘国勇, 付大楚, 季雪剑, 曾晨朵 申请人:深圳市前海安测信息技术有限公司, 深圳市易特科信息技术有限公司, 深圳市贝沃德克生物技术研究院有限公司