末梢血酒精檢測儀的製作方法
2023-09-20 04:58:15 1
專利名稱：末梢血酒精檢測儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及直接測定血液中酒精濃度的檢測裝置，具體是一種利用 基於絲網印刷技術的乙醇脫氫酶一次性電化學生物傳感器直接檢測人體末 梢血酒精濃度的可攜式檢測儀。 技術背景近年來，隨著交通運輸業的迅猛發展和人民生活水平的不斷提高，機 動車和擁有駕駛執照的人員數量急速增長，交通事故頻繁發生，其中因駕駛人員飲酒與醉酒造成的交通事故就佔20%。長期以來，由於我國一直沒有制訂檢測酒後(飲酒8小時之內)駕車的 國家標準，在2004年，中國《駕駛員血中乙醇閾值〉〉標準出臺血乙醇濃 度大於或等於20mg/100ml時被定為"酒後駕車"，血乙醇濃度大f或等於 80mg/100ml時被定為"醉酒駕車"。但至今未開發出一種準確性和敏感度高、簡便、快速檢測，適用於交通 現場和臨床實驗室使用特點的反映交通事故發生當時飲酒駕駛人員體內血液 中真實酒精濃度(酒精在人體中不穩定，在不同的代謝階段採樣送檢會影響 檢測的結果)的檢測方法。現有的血酒精濃度測定的主要檢測方法及其儀器 有呼氣法及其呼氣檢測儀、分光光度法及其分光光度計、氣相色譜法及 其氣相色譜儀。1、呼氣法樣品不需預處理，經呼出的氣體含有酒精時，可使試劑重 鎘酸離子(Cr20 72—)還原成綠色的鎘離子(Cr3+)，利用比色計測吸光值，求 出呼吸氣體中每升所含乙醇量，按血/氣之比2100進行換算，計算出血酒 精濃度。酒精90% 98%在肝臟代謝，餘下的2%~10%隨尿及呼氣而排除。 其測定值與血液中真實的酒精濃度，有很不準確的對應關係，同時受個體 及種族的影響明顯。呼氣法雖然操作簡單、價格低廉，但只能定性，不能
準確定量檢測，檢測數據不能作為司法依據。2、 分光光度法酒精在乙醇脫氫酶和NAD+催化下，被氧化成乙醛，並 且NAK也被氧化成NADH，以340nm比色測定NADH生成量，再求出酒精含量。 分光光度法是經典的方法，具有靈敏度高、重複性好、線性範圍寬等優點， 但樣品需稀釋，預處理繁瑣。3、 氣相色譜法血乙醇濃度測定的標準參考方法。但測定時間長(氣相色譜儀平衡時間lh左右、檢測時間0.3h左右);檢測的費用昂貴(50 元/次左右)，適合批量檢測。分光光度法和氣相色譜法均需要血漿或血清樣本，受試者要到醫院或 專業機構抽取靜脈血，給受試者及交管部門帶來極大不便。綜上所述，呼1 法(呼氣檢測儀)、分光光度法(分光光度計)、氣相色譜法(氣相色譜儀) 不能滿足簡便、快速定量檢測血酒精濃度的要求，因此交通警察無法在現場 定量確定駕駛員是否酒後違章駕車。 發明內容針對上述酒精呼氣檢測儀、分光光度計、氣相色譜儀檢測血酒精濃度存 在的不足，本實用新型的目的是本實用新型將生物傳感器技術、計算機技術、 微電子技術相結合，通過採用一次性生物傳感器，提高了檢測飲酒人員微量 血液中酒精濃度的結果可靠性、準確性，方便性、時效性，降低準確檢測 血酒精濃度的成本，實現了小型化、數位化、自動化。為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是這樣的，即一種血酒精 可攜式檢測儀，包括有血酒精傳感器及以單片機晶片為核心的信號處理電路， 其特徵在於(1) 、所述血酒精傳感器是乙醇脫氫酶一次性生物傳感器，它包括固定 在電極底板上的印刷電極以及在正負電極前端的檢測區，所述檢測區由封裝 在保護膜下的乙醇脫氫酶顆粒和麥爾多拉藍顆粒構成；(2) 、所述血酒精傳感器的電流信號輸出端通過A/D轉換器與單片機晶片的數據採集口連接，單片機晶片將接收的信號處理後控制顯示器輸出。
本實用新型利用乙醇脫氫酶催化乙醇的特異性以及麥爾多拉藍在電極與酶之間傳遞電子的高傳遞性，通過用Nafion膜固定麥爾多拉藍作為乙醇 脫氫酶與玻碳電極之間的電子傳遞介體。電流型酒精生物傳感器的測試原理如下在電極兩端施加250 330mV的 恆定工作電壓，當被測血樣滴在電極的測試區時，固定在電極剪斷檢測區上 的乙醇脫氫酶與血樣中的酒精發生氧化還原反應，化學反應產生出的自由電 子在電場的作用下將發生定向移動，從而形成響應電流。50秒左右，酶電極 的響應電流達到飽和，該飽和電流與被測血樣中酒精濃度成線性關係，所以 通過對該飽和響應電流的檢測即可得知血酒精濃度值。本實用新型用軟體驅動傳感器的測量、數據轉換、顯示，實現全過程的 自動化。本實用新型出採用新型傳感器外，還採用大面積液晶顯示器，顯示飲酒數 據，測試日期和時間，並保存數據，日期。可將數據輸入計算機列印結果。本實用新型使用微型元件和集成電路使檢測儀器的重量和尺寸大大降 低。本儀器操作簡單，每次測試只需取人體末梢血5—10微升，滴在次性 生物傳感器上，將傳感器插入檢測儀接口，按一下開關便可以進行自動測試， 自動顯示結果。本檢測儀器反應靈敏，60秒鐘即可完成全過程測試。本實用新型的優點1、 本實用新型採用基於絲網印刷技術的乙醇脫氫酶一次性生物傳感器， 只對酒精反應，特異性高，結果準確、可靠。2、 測試結果有數字、日期、時間。3、 測試簡單方便，按一次開關自動完成全過程測試。本實用新型技術規範1、 傳感器為乙醇脫氫酶一次性傳感器，只對酒精反應。2、 測試範圍0——120mg/100ml。3、 測試時間50秒。4、 顯示器液晶顯示，數據、日期、時間。5、 使用溫度20 QC-—-30 ('C。6、 電源+6V 附閣說明本實用新型的結構可以通過附圖給出的實施例進一步說明。本實用新型有如下附圖附
圖1為血酒精傳感器的結構示意圖； 附圖2為本實用新型的電路結構框圖； 附圖3為恆電位激勵和A / D轉換模塊原理圖； 附圖4為末梢血酒精檢測儀主程序流程圖。圖中l一印刷電極；2—電極底板；3 —檢測區。 "體實施方式參見附圖l，圖中的血酒精傳感器是乙醇脫氫酶一次性生物傳感器，它包括固定在電極底板2上的印刷電極1以及在正負電極前端的檢測區3，所述檢測區由封裝在保護層下的乙醇脫氫酶顆粒和麥爾多拉藍顆粒構成。所述印刷 屯極l為玻碳電極。參見附圖2，在實施例中末梢血酒精檢測儀的硬體以EM781M58爭片機芯 片為核心構成，其外圍電路模塊包括A/D轉換模塊、按鍵模塊、i乜源控制模 塊、精度穩壓模塊、電源電壓檢測模塊、液晶顯示驅動模塊、電平極性轉換 投塊。所述的外圍模塊通過均採用與EM78P458單片機標準配置的已知器件， 其中液晶顯示驅動模塊型號為HT1621， A/D轉換器型號為MCP3201，粘皮穩 丄k:投塊的型號為LM336,電平極性轉換模塊型號為TCL7660。所述型號為MCP3201的A/D轉換模塊為帶恆電位激勵的A / D轉換模塊，參 見閣3原理圖。電壓基準源LM336提供的2. 5V恆定電壓經電阻分壓後得到0. 3V l:作電壓，由電壓跟隨器U1對酶電極施加恆定電位激勵，R2代表酶電極；由於 運黨放大器的理想工作特性有，Ic"O,所以，電極在恆電位激勵下電極化學 反應的響應電流Ixdo，該電流信號經過採樣電阻R。轉換為電壓信號輸入到串 行A / D轉換器3201的差動輸入同相端。串行A / D轉換器3201的差動輸入反相-個與前面的測量電壓共地的恆定電位，這樣就可以有效消除串行A / D轉換器差動輸入端的共模千擾影響。設計中一方面採用體積較小的6V袖珍電池作為系統供電電源，另一方面採用引腳數目較少的外圍晶片。如A/D轉 換模塊採用帶串行數據接口的A/D轉換器，這樣大大減少引腳數目。液晶顯 小驅動模塊採用引腳數目較少的驅動晶片，採用串行數據總線(APi接口)與 CPU接口.也顯著減小儀器的體積。檢測儀的主程序流程參見附圖4。最後可將測試結果按下表顯示血酒精、''85mg/10ml被測人姓名******駕駛證號林術*車號******檢測地點*林彬檢測日期******吋間******醉酒駕駛木氺氺氺氺氺 ^riWil入H—g: ******
權利要求1、一種血酒精可攜式檢測儀，包括有血酒精傳感器及以單片機晶片為核心的信號處理電路，其特徵在於(1)、所述血酒精傳感器是乙醇脫氫酶一次性生物傳感器，它包括固定在電極底板(2)上的印刷電極(1)以及在正負電極前端的檢測區(3)，所述檢測區由封裝在保護膜下的乙醇脫氫酶顆粒和麥爾多拉藍顆粒構成；(2)、所述血酒精傳感器的電流信號輸出端通過A/D轉換模塊與單片機晶片的數據採集口連接，單片機晶片將接收的信號處理後控制顯示器輸出。
2、 根據權利要求1所述的血酒精可攜式檢測儀，其特徵在於所述電極t:施加250 330mV的恆定工作電壓。
3、根據權利要求l所述的血酒精可攜式檢測儀，其特徵在於所述印刷 電極為玻碳電極(1)。
專利摘要本實用新型涉及一種直接測定血液酒精濃度的檢測裝置，它包括血酒精傳感器及以單片機晶片為核心的信號處理電路，其特徵在於所述血酒精傳感器是乙醇脫氫酶一次性生物傳感器，它包括固定在電極底板上的印刷電極以及在正負電極前端的檢測區，所述檢測區由封裝在保護層下的乙醇脫氫酶顆粒構成；所述血酒精傳感器的電流信號輸出端通過A/D轉換模塊與單片機晶片的數據採集口連接，單片機晶片將接收的信號處理後控制顯示器輸出。與現有技術相比，本實用新型檢測儀直接測定人體末梢血樣，採血量少，測定酒精濃度具有時效性和準確性。體積小、全自動化測定。適用於交通現場和臨床實驗室。可提供精確的酒精含量的證據性讀數。
文檔編號G01N33/98GK201047840SQ20072012424
公開日2008年4月16日 申請日期2007年5月11日 優先權日2007年5月11日
發明者劉成桂, 覓 周, 熊興良, 王勁松, 鵬 羅, 謝國明, 鄒超世 申請人:謝國明