尿液结石相关成分电化学检测系统及其检测方法技术方案

本申请是关于尿液结石相关成分电化学检测系统，包括尿液量杯和至少两个以上工作电极；还包括用于逐条将工作电极收集到的信息进行处理同时上传至上位机的电路板模块。尿液结石相关成分电化学检测方法，包括以下步骤：S1：确定各相关成分的标准值；S2：实际检测单次尿液电流信号值；S3：逐个检测各相关成分的电流信号值；S4：比对得出各相关成分在单次尿液中的实际浓度值；S5：计算单次尿液中各相关成分的实际排泄量；S6：计算24小时内尿液中各相关成分的实际排泄总量，并将尿液的体积相加得到体积总和。有益效果：采用电化学法实现了尿液结石相关成分的快速检测，从而可以将传统的先收集尿液、再检测的过程转变为完成多次检测后统一计算结果。统一计算结果。统一计算结果。

【技术实现步骤摘要】
尿液结石相关成分电化学检测系统及其检测方法


[0001]本申请涉及医疗器械
，尤其涉及一种测量尿液中尿酸、草酸、枸橼酸、钙、镁等元素含量的检测系统及其检测方法。

技术介绍

[0002]泌尿系结石是一种复杂的、多病因的疾病，是环境和遗传因素共同作用的结果。我国尿石症平均发病率为1%～5%，而南方则高达5%～10%，其中四分之一的患者需要住院治疗。高复发率是该疾病的最大特点。尿石症的高复发率不仅增加患者的痛苦及经济负担，也让目前有限的医疗资源不堪重负，尿液中成石因子（如草酸根离子、钙离子、尿酸等）的过饱和和结石抑制因子（如枸橼酸根离子、镁离子等）的缺乏构成了结石形成的化学热力学基础。
[0003]多数泌尿系结石患者均可以通过代谢评估找到病因，即一种或多种结石相关成分的代谢紊乱（如高草酸尿症、高钙尿症、高尿酸尿症、低枸橼酸尿症以及低镁尿症等）。美国的Pak首先提出对泌尿系结石病患者（特别是特发性草酸钙结石患者）进行代谢评估。代谢评估的核心是测定尿液中结石成石因子和结石抑制因子的24小时排泄量。在一项检测中国宁波地区泌尿系结石患者的24小时尿液的临床研究中(临床试验编号：ChiCTR
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DDD
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16009805)，研究者发现无结石病史的人群和有结石病史的人群其尿液中结石相关成分的排泄量差别较大。在有结石病史的人群中，存在代谢异常的比率高达94.1%，而无结石病史志愿者中，这一比率仅为6.0%。这一结果初步提示，泌尿系结石发病的发病率与代谢因素密切相关。国外有一项20年的随访研究表明，以病因诊断为依据的针对性预防方案可以使泌尿系结石患者在20年内获得结石病的缓解，即结石不再复发。
[0004]在24小时尿液结石相关成分的检测过程中，尿液中草酸等有机小分子测量的金标准是离子色谱法，而其它指标可利用化学法或者比色法进行测量。传统的病因诊断流程中，由于不同的指标需要依赖多种方法来进行测量，整个操作流程繁琐而复杂，即使在国外也仅用于预防复杂性结石或复发性结石。而且受到离子色谱技术的限制，传统的单通道离子色谱仪检测效率低下，难以满足临床需要。
[0005]近年来随着离子色谱技术的发展，离子色谱仪的自动化水平不断提高，测量范围逐渐扩大。目前除草酸外，尿液中尿酸、枸橼酸、钙离子以及镁离子等均可使用离子色谱法来测定。
[0006]离子色谱技术虽然目前在泌尿外科学届被认为是泌尿系结石病代谢评估中草酸测定的金标准，但也存在几个固有的缺陷。其一，离子色谱法虽然测量精度较高，最高可达到PPD级别，即1/10
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9g/L（临床仅需达到ppm级别1/10
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6g/L即可）。但由于其存在结构复杂、所产生的电信号相对微弱等缺陷，因此，检测数据稳定性较差，容易受到多种因素干扰（如操作者的熟练程度、尿液样本的前处理过程是否严谨等）。其实际检测精度并不理想，而且数据的不稳定使得离子色谱法始终难以实现自动化程度较高的连续检测。
[0007]就临床流程而言，收集患者的24小时尿液并不容易，且收集后对患者尿液处理的
过程中，称量体积、酸化及碱化尿液以及稀释尿液的各个环节，都有可能会导致测量误差的存在，其最终累积误差就显得非常大。首先，让一位患者将自己24小时的尿液收集到一个桶里，本身就很难获得患者的配合，哪怕患者遗忘收集一次尿液，测量结果就不准确；其次，患者如果需要收集24小时尿液，那其活动范围必定受限，就无法真实反映患者的整体代谢状况；第三，收集患者24小时尿液的过程中，为了保证草酸测定的准确性，医生必须使用浓盐酸酸化患者的首次尿液。如果将浓盐酸直接交给患者，意味着将危化品流入患者手中，明显有违国家法律法规。如果由医务人员操作浓盐酸酸化尿液，则意味着患者即便不选择住院，也需反复往返于医院和家庭（至少2次），这不仅增大了医务人员的工作量，而且降低了患者的依从性，进而降低了该项技术的可推广性。
[0008]同时，单纯的收集患者24小时尿液并进行检测，无法客观反映患者1天内尿液中结石相关因子（如尿草酸、尿枸橼酸、尿钙离子等）在不同时间段的具体排泄情况（特别是排泄的峰值与波谷等指标）。患者尿液中结石相关物质的排泄受环境因素（如饮食、饮水量等）影响较大，对于患者而言，如能知道其1天内不同时间段尿液中结石相关指标的排泄情况（离子浓度、排尿体积等），无疑能指导其采用慢病管理的模式、更精准的进行饮食控制和药物预防。但就目前的代谢评估技术而言，单纯的24小时尿液收集及检测不仅流程繁琐、复杂、误差偏大，且其最终所检测的数据过于简单，也无法满足对泌尿系结石患者进行慢病管理的实际需求。

技术实现思路

[0009]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种利用酶电极法与离子选择性电极法来测定患者尿液中结石成石因子和结石抑制因子的24小时排泄量的技术方案，以适应目前泌尿系结石病患者代写评估中所存在的问题。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：尿液结石相关成分电化学检测系统，包括尿液量杯，其特征在于，还包括：用于收集尿液中结石相关成分信息的电极条，所述电极条包括测量端和传输端，所述测量端设置于尿液量杯内并与尿液接触，所述电极条的测量端包括至少两个以上工作电极，所述电极条还包括参比电极和对电极；用于逐条将至少两个以上的工作电极收集到的信息进行信号放大处理同时上传至上位机的电路板模块；用于对收集到的信息进行计算处理得出最终结果的上位机；所述电路板模块包括输入接口、信号处理单元和用于与所述上位机进行通讯的第一通讯模块，所述输入接口连接信号处理单元，所述信号处理单元连接第一通讯模块，所述电极条的传输端与电路板模块的输入接口连接。
[0011]上述的尿液结石相关成分电化学检测系统，其特征在于，所述电极条的测量端包括五个工作电极，所述五个工作电极上均设置有对应其需检测成分的检测辅助物质。
[0012]上述的尿液结石相关成分电化学检测系统，其特征在于，所述五个工作电极上的检测辅助物质分别为：尿酸酶、草酸氧化酶、柠檬酸裂解酶、钙离子载体膜、镁离子载体膜，所述尿酸酶的浓度为0.5U/ml
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5U/ml，所述草酸氧化酶的浓度为0.15U/ml
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4U/ml，所述柠檬酸裂解酶的浓度为0.1U/ml
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3U/ml。
[0013]上述的尿液结石相关成分电化学检测系统，其特征在于，所述电极条的测量端包括绝缘底板，所述五个工作电极嵌入绝缘底板中，并且所述绝缘底板上开设有与工作电极的位置相对应的用于使得工作电极暴露的开口，所述测量端还包括三个USB接口，分别为工作电极接口、参比电极接口和对电极接口，所述五个工作电极连接工作电极接口，所述参比电极连接参比电极接口，所述对电极连接对电极接口。
[0014]上述的尿液结石相关成分电化学检测系统，其特征在于，所述绝缘底板的材料为聚苯乙烯薄膜。
[0015]上述的尿液结石相关成分电化学检测系统，其特征在于，所述电极条的测量端背面还设置有硬质加强片，所述电极条本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.尿液结石相关成分电化学检测系统，包括尿液量杯，其特征在于，还包括：用于收集尿液中结石相关成分信息的电极条，所述电极条包括测量端和传输端，所述测量端设置于尿液量杯内并与尿液接触，所述电极条的测量端包括至少两个以上工作电极，所述电极条还包括参比电极和对电极；用于逐条将至少两个以上的工作电极收集到的信息进行信号放大处理同时上传至上位机的电路板模块；用于对收集到的信息进行计算处理得出最终结果的上位机；所述电路板模块包括输入接口、信号处理单元和用于与所述上位机进行通讯的第一通讯模块，所述输入接口连接信号处理单元，所述信号处理单元连接第一通讯模块，所述电极条的传输端与电路板模块的输入接口连接。2.根据权利要求1所述的尿液结石相关成分电化学检测系统，其特征在于，所述电极条的测量端包括五个工作电极，所述五个工作电极上均设置有对应其需检测成分的检测辅助物质。3.根据权利要求2所述的尿液结石相关成分电化学检测系统，其特征在于，所述五个工作电极上的检测辅助物质分别为：尿酸酶、草酸氧化酶、柠檬酸裂解酶、钙离子载体膜、镁离子载体膜，所述尿酸酶的浓度为0.5U/ml
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5U/ml，所述草酸氧化酶的浓度为0.15U/ml
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4U/ml，所述柠檬酸裂解酶的浓度为0.1U/ml
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3U/ml。4.根据权利要求2或3所述的尿液结石相关成分电化学检测系统，其特征在于，所述电极条的测量端包括绝缘底板，所述五个工作电极嵌入绝缘底板中，并且所述绝缘底板上开设有与工作电极的位置相对应的用于使得工作电极暴露的开口，所述测量端还包括三个USB接口，分别为工作电极接口、参比电极接口和对电极接口，所述五个工作电极连接工作电极接口，所述参比电极连接参比电极接口，所述对电极连接对电极接口。5.根据权利要求4所述的尿液结石相关成分电化学检测系统，其特征在于，所述绝缘底板的材料为聚苯乙烯薄膜。6.根据权利要求5所述的尿液结石相关成分电化学检测系统，其特征在于，所述电极条的测量端背面还设置有硬质加强片，所述电极条的测量端与传输端之间也设置有硬质加强片。7.根据权利要求5或6所述的尿液结石相关成分电化学检测系统，其特征在于，还包括用于将电路板模块固定在尿液量杯上的固定装置，所述电路板模块设置于固定装置上。8.根据权利要求7所述的尿液结石相关成分电化学检测系统，其特征在于，所述固定装置包括固定夹，所述固定夹可拆卸的夹持于尿液量杯的杯沿，所述固定夹上设置有用于容纳电路板模块的固定腔，所述固定腔上设置有开口，所述电路板模块的输入接口与开口的位置对应。9.根据权利要求8所述的尿液结石相关成分电化学检测系统，其特征在于，所述尿液量杯上设置有体积刻度。10.根据权利要求8所述的尿液结石相关成分电化学检测系统，其特征在于，还包括称重模块，所述称重模块设置于尿液量杯的底部，并且称重...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓海志，胡军，
申请(专利权)人：杭州水石信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：