一种生物传感器及其精度提升方法

1.本发明属于生物传感器技术领域，具体的说是一种生物传感器及其精度提升方法。


背景技术：

2.生物传感器是一种对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器；是由固定化的生物敏感材料作识别元件(包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质)、适当的理化换能器(如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等等)及信号放大装置构成的分析工具或系统；生物传感器具有接受器与转换器的功能。
3.其中患有高血糖的患者在监测自身的血糖时，也需要检测体内细胞、微生物和酶等成分，而高血糖患者在监测自身血糖时，多数使用血糖仪，血糖仪通过测量血液中的葡萄糖与试纸中的葡萄糖氧化酶或葡萄糖脱氢酶反应产生的电流量测量血糖，其中在进行对血液进行取样时，多为使用试纸作为取样手段；
4.试纸作为种生物传感器的一种；为了便于监测血糖，多数高血糖患者会自备便携式血糖仪，进行血糖监测，但是这些患者的操作有时不规范，致使试纸无法吸取足量的血液，血量不足，偏差率高达39％～85％，血量不足有时还会使得血糖仪报错，需要重新采血测量，试纸为一次性用品，因此造成浪费。
5.鉴于此，本发明提出了一种生物传感器及其精度提升方法，解决了上述技术问题。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术的不足，本发明提出的一种生物传感器及其精度提升方法；解决了高血糖患者会自行进行血糖测量，但是这些患者的操作有时不规范，致使试纸无法吸取足量的血液，血量不足，偏差率高达39％～85％，血量不足有时还会使得血糖仪报错，需要重新采血测量，试纸为一次性用品，因此造成浪费的问题。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种生物传感器，包括：
8.基片；
9.反应层，所述反应层固定在所述基片内部；
10.电极片，所述电极片固连在所述基片外侧一端，所述电极片与所述反应层电性连接；
11.采集管道，所述采集管道开设在所述基片远离所述电极片的一端，所述采集管道与所述反应层连通；所述采集管道用于对血液采集。
12.活塞，所述活塞滑动密封连接在所述采集管道中，所述活塞一侧固连有滑杆。
13.优选的，所述活塞在远离滑杆的一侧固连有采血针。
14.优选的，所述活塞外侧套设有橡胶圈或实现增加摩擦力的密封件。
15.优选的，所述基片在靠近所述采集管道进液口的一端固连有防护罩。
16.优选的，所述防护罩为透明材质制成；使透过防护罩方便观察采血情况。
17.优选的，所述防护罩为喇叭形，所述防护罩较小的一端与所述基片固连，所述防护罩为柔性材料制成。
18.优选的，所述防护罩较大的一端固连有铝箔纸。
19.优选的，所述基片在所述采集管道上固连有盖板，所述盖板为透明材质。
20.优选的，所述盖板上设置有刻度线以及能够作为测量标准的手段。
21.本发明所述的一种生物传感器精度提升方法，该方法适用于上述的生物传感器，该方法步骤如下：
22.s1、首先用酒精对待采血的指尖进行擦拭消毒；
23.s2、在s1中的酒精晾干后，用手捏住基片，将铝箔纸揭去，将防护罩对准刺破处，滑动滑杆，将手指刺破，反向滑动滑杆，将刺破处的指尖血吸入到采集管道中；
24.s3、在s2中采集管中采集到足量的血液后，将基片的电极片插入到血糖仪，血糖仪检测到反应层的电流变化，读取显示血糖数值；
25.s4、血糖仪记录下s3中测得的血糖值，在测量时确定患者状态为空腹状态、餐后1小时、餐后2小时或餐后3小时，并将测得的血糖值存入对应的存储空间；
26.s5、将在s4中每天空腹测得的数据记上录为x1,x2，
……
，xn，将当天空腹测得的x0以周、月、季度和年为周期进行对比，计算差值δx＝|x
0-xn|，分别得到以周、月、季度和年为周期的差值δxw、δxm、δxq、δxy；
27.s6、将在s4中每天餐后1小时测得的数据记录为a1，a2，
……
，an；每天餐后2小时测得的数据记录为b1,b2，
……
，bn；每天餐后3小时测得的数据记录为c1,c2，
……
，cn；并绘制餐后血糖曲线f1(x)，f2(x)，
……
fn(x)，根据当天测得的x0、a0、b0、c0，并绘制餐后血糖曲线f0(x)，并以周、月、季度和年为周期进行对比，计算偏差率δ分别得到以周、月、季度和年为周期的偏差率δyw、δym、δyq、δyy；
28.s7、对比s5和s6中的数据δx或δy是否超出阈值，超出阈值后血糖仪进行报警提示，提醒患者重新测量血糖进行校准，若血糖仍偏差较大，则记录该异常值，提醒患者控制血糖并及时就医。
29.本发明的有益效果如下：
30.1.本发明所述的一种生物传感器及其精度提升方法，通过设置活塞和采集管道进行采血，经过观察采集管道的血量判断采血是否足量，确保有充足的血量进入反应层，保证血糖检测的准确性，且在血量不足时可以进行补血，不需要浪费试纸。
31.2.本发明所述的一种生物传感器及其精度提升方法，通过在活塞外侧套设橡胶圈，提高活塞与采集管道的密封性，在采血时，活塞与采集管道之间良好的密封性，使得活塞在采集管道滑动时，具有足够的压强，从而便于将血液抽取到采集管道中，且橡胶圈增大了活塞与采集管道之间的摩擦力，在滑动时，便于控制滑动速度。
32.3.本发明所述的一种生物传感器及其精度提升方法，通过设置防护罩，在采血时，对手指消毒完成后，将防护罩罩住采血部位，再滑动滑杆，驱动采血针刺破手指，进行采血操作，此时血液与外界空气进行隔绝，从而减小温度和湿度对血糖检测的影响，且对于采用葡萄糖氧化酶的试纸，不易收到空气中的氧气的影响，提高血糖检测的准确性。
33.4.本发明所述的一种生物传感器及其精度提升方法，通过设置铝箔纸，铝箔纸通过热合或粘胶与防护罩固连，使用前，铝箔纸将防护罩封住，使得采血针等与空气进行隔绝，有效保护试纸，在使用时，将铝箔纸揭去，再进行采血，保护采血针不易氧化，不易在采血时造成破伤风，保护橡胶圈，不易氧化老化，保证密封性，保护反应层，保证检测的准确性。
附图说明
34.下面结合附图对本发明作进一步说明。
35.图1是本发明生物传感器的立体图；
36.图2是本发明的盖板隐藏时的立体图；
37.图3是本发明的内部结构图；
38.图4是图3中a处局部放大图；
39.图5是本发明的方法步骤图；
40.图6是本发明记录的1号人员餐后血糖曲线图；
41.图7是本发明记录的2号人员餐后血糖曲线图；
42.图8是本发明记录的3号人员餐后血糖曲线图；
43.图9是本发明记录的4号人员餐后血糖曲线图；
44.图10是本发明记录的5号人员餐后血糖曲线图；
45.图11是本发明记录的6号人员餐后血糖曲线图；
46.图中：1、基片；11、反应层；12、电极片；13、采集管道；14、进液口；2、活塞；21、滑杆；22、橡胶圈；3、采血针；4、防护罩；5、铝箔纸；6、盖板；61、刻度线。
具体实施方式
47.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
48.本发明实施例通过提供一种生物传感器及其精度提升方法，解决了高血糖患者会自行进行血糖测量，但是这些患者的操作有时不规范，致使试纸无法吸取足量的血液，血量不足，偏差率高达39％～85％，血量不足有时还会使得血糖仪报错，需要重新采血测量，试纸为一次性用品，因此造成浪费的技术问题；
49.本发明实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：通过设置活塞2和采集管道13进行采血，经过观察采集管道13的血量判断采血是否足量，确保有充足的血量进入反应层11，保证血糖检测的准确性，且在血量不足时可以进行补血，不需要浪费试纸。
50.如图1至图11所示，本发明所述的一种生物传感器，包括：
51.基片1；
52.反应层11，所述反应层11固定在所述基片1内部；
53.电极片12，所述电极片12固连在所述基片1外侧一端，所述电极片12与所述反应层11电性连接；
54.采集管道13，所述采集管道13开设在所述基片1远离所述电极片12的一端，所述采
集管道13与所述反应层11连通；
55.活塞2，所述活塞2滑动密封连接在所述采集管道13中，所述活塞2一侧固连有滑杆21；
56.高血糖患者会自行进行血糖测量，但是这些患者的操作有时不规范，致使试纸无法吸取足量的血液，血量不足，偏差率高达39％～85％，血量不足有时还会使得血糖仪报错，需要重新采血测量，试纸为一次性用品，因此造成浪费；
57.而本发明中，通过设置活塞2，在进行血糖测量时，首先用酒精对指尖进行擦拭消毒，待酒精晾干后用尖锐物刺破指尖，用手捏住基片1，将采集管道13对准刺破处，一个手指滑动滑杆21，使得活塞2在采集管道13中滑动，将刺破处的指尖血吸入到采集管道13中，此时活塞2阻挡血液进入反应层11，当滑杆21拉动一定距离后，从采集管道13的进液口14观察血量，若进液口14处血量充盈，则采血量充足，若进液口14处血量不足，则采血量不足，此时反向滑动滑杆21，将血液推动到进液口14处，继续吸取血液，直到采集管道13中血量充足，采集管道13中血量充足后继续滑动滑杆21，使得活塞2继续滑动到采集管道13远离进液口14的一端，此时采集管道13与反应层11连通，在毛细效应的作用下，采集管道13中的血液进入到反应层11，与反应层11中的酶进行反应，将电极片12插入到血糖仪，血糖仪检测到反应层11的电流变化，显示血糖数值；
58.本发明中，通过设置活塞2和采集管道13进行采血，经过观察采集管道13的血量判断采血是否足量，确保有充足的血量进入反应层11，保证血糖检测的准确性，且在血量不足时可以进行补血，不需要更换生物传感器，减少浪费。
59.如图3和图4所示，所述活塞2在远离滑杆21的一侧固连有采血针3；
60.通过设置采血针3，初始状态下，活塞2处于采集管道13深处，此时活塞2远离采集管道13的进液口14，采血针3此时藏于采集管道13中，在对手指消毒后，滑动滑杆21，推动活塞2向外移动，从而使得采血针3露出，刺向消毒后的收集，将手指皮肤扎破，使得有血液流出，再滑动滑杆21，使得活塞2向采集管道13内移动，进行采血操作，此时采血针3藏于采集管道13中，通过将采血针3集成在活塞2上，并将采血针3藏于采集管道13中，便于使用，且使用后，不易伤人，不易发生血液感染，提高使用的安全性。
61.如图4所示，所述活塞2外侧套设有橡胶圈22；
62.通过在活塞2外侧套设橡胶圈22，提高活塞2与采集管道13的密封性，在采血时，活塞2与采集管道13之间良好的密封性，使得活塞2在采集管道13滑动时，具有足够的压强，从而便于将血液抽取到采集管道13中，且橡胶圈22增大了活塞2与采集管道13之间的摩擦力，在滑动时，便于控制滑动速度，防止滑动过快，不易使得采血针3刺入深度较深，防止对手指造成较大的伤害，且不易使得在抽取血液时活塞2移动过快使得采集管道13与反应层11连通，从而便于观察采集管道13中血量。
63.如图1至图3所示，所述基片1在靠近所述采集管道13进液口14的一端固连有防护罩4；
64.通过设置防护罩4，在采血时，对手指消毒完成后，将防护罩4罩住采血部位，再滑动滑杆21，驱动采血针3刺破手指，进行采血操作，此时血液与外界空气进行隔绝，从而减小温度和湿度对血糖检测的影响，且对于采用葡萄糖氧化酶的试纸，不易收到空气中的氧气的影响，提高血糖检测的准确性。
65.如图1至图3所示，所述防护罩4为透明材质制成；
66.通过采用透明材质制作防滑罩，便于观察手指的刺破状态和出血量，确保能够采集到足量的血液，保证检测的准确性，透明材料可以使用塑料、树脂等。
67.所述防护罩4为喇叭形，所述防护罩4较小的一端与所述基片1固连，所述防护罩4为柔性材料制成；
68.通过将防护罩4设置为喇叭状，且采用柔性材料制作，在采血时，便于将防护罩4吸附在手指上，进一步隔绝空气，且加强试纸与手指连接，不易发生错位，保证采血过程的稳定性，便于操作使用。
69.如图3所示，所述防护罩4较大的一端固连有铝箔纸5；
70.通过设置铝箔纸5，铝箔纸5通过热合或粘胶与防护罩4固连，使用前，铝箔纸5将防护罩4封住，使得采血针3等与空气进行隔绝，有效保护试纸，在使用时，将铝箔纸5揭去，再进行采血，保护采血针3不易氧化，不易在采血时造成破伤风，保护橡胶圈22，不易氧化老化，保证密封性，保护反应层11，保证检测的准确性。
71.如图1、3和4所示，所述基片1在所述采集管道13上固连有盖板6，所述盖板6为透明材质；
72.所述盖板6上设置有刻度线61；
73.通过设置透明的盖板6，便于观察采集管道13中的血量，且在盖板6上设置刻度线61，便于较为准确的确定采集管道13中的血量，从而确定采血量，保证能够采集到足量的血液，且能够观察到采集管道13中的血液状况，当存在较多气泡时，将血液推出，重新采血，保证采血的准确性，在刺破手指时，可以控制进针深度，减少进针过深而造成出血过多，减少进针过浅而采血不足，使得采血针3刺入较为适宜的深度，保证采血量，减小对手指的伤害。
74.本发明所述的一种生物传感器精度提升方法，该方法适用于上述的生物传感器，该方法步骤如下：
75.s1、首先用酒精对待采血的指尖进行擦拭消毒；
76.s2、在s1中的酒精晾干后，用手捏住基片1，将铝箔纸5揭去，将防护罩4对准刺破处，滑动滑杆21，将手指刺破，反向滑动滑杆21，将刺破处的指尖血吸入到采集管道13中；
77.s3、在s2中采集管中采集到足量的血液后，将基片1的电极片12插入到血糖仪，血糖仪检测到反应层11的电流变化，读取显示血糖数值；
78.s4、血糖仪记录下s3中测得的血糖值，在测量时确定患者状态为空腹状态、餐后1小时、餐后2小时或餐后3小时，并将测得的血糖值存入对应的存储空间；
79.s5、将在s4中每天空腹测得的数据记上录为x1,x2，
……
，xn，将当天空腹测得的x0以周、月、季度和年为周期进行对比，计算差值δx＝|x
0-xn|，分别得到以周、月、季度和年为周期的差值δxw、δxm、δxq、δxy；
80.s6、将在s4中每天餐后1小时测得的数据记录为a1，a2，
……
，an；每天餐后2小时测得的数据记录为b1,b2，
……
，bn；每天餐后3小时测得的数据记录为c1,c2，
……
，cn；并绘制餐后血糖曲线f1(x)，f2(x)，
……
fn(x)，根据当天测得的x0、a0、b0、c0，并绘制餐后血糖曲线f0(x)，并以周、月、季度和年为周期进行对比，计算偏差率δ分别得到以周、月、季度和年为周期的偏差率δyw、δym、δyq、δyy；
81.s7、对比s5和s6中的数据δx或δy是否超出阈值，超出阈值后血糖仪进行报警提示，提醒患者重新测量血糖进行校准，若血糖仍偏差较大，则记录该异常值，提醒患者控制血糖并及时就医。
82.以下为本发明在实际使用中记录的数据，选取6人的血糖测量结果，分别编号为1、2、3、4、5和6，其中1、2和3为血糖正常的人，其中4、5和6为高血糖患者，表1为该6人不同时段测量的血糖值；
83.表1：6人不同时间段的血糖值
[0084][0085][0086]
根据表1中的数据计算6人不同时间段血糖差值δx和偏差率δy，绘制6人不同时间段的餐后血糖曲线，如图6至图11所示，计算结果如表2所示；
[0087]
表2：6人不同时间段血糖差值δx和偏差率δy
[0088][0089]
根据图6至图11的曲线和表2中的计算结果，可以发现被测人员在不同时段的血糖波动，血糖差值δx≤2，δy≤15为正常，亦可根据医生的要求进行设定，可以发现4号和6号的血糖在短期内出现较大的波动，血糖仪会发出警示音，提醒患者重新测量血糖，确认是否为误测，保证测量精度，重新测量后，若波动较小，则记录该次测量结果，若波动仍较大，提醒患者控制血糖并及时就医。
[0090]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。