一種糖尿病及其併發症的無創檢測系統和方法

2023-06-10 03:13:11 3

一種糖尿病及其併發症的無創檢測系統和方法
【專利摘要】本發明公開了一種糖尿病及其併發症的無創檢測系統和方法，該系統包括：光譜發射模塊，用於發射預定波長的入射光譜；檢測模塊，用於通過試紙條與尿液樣品中的尿糖、尿肌酐和/或尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C反應並接收入射光譜；光譜接收模塊，用於接收通過試紙條並衰減後的光譜或螢光信號，並轉換為模擬電信號；信號轉換模塊，與光譜接收模塊連接，將模擬電信號轉換成數位訊號；數據處理模塊，與信號轉換模塊連接，根據數位訊號計算出尿液樣品中的生物標誌物的量值；輸出模塊，與數據處理模塊連接，用於輸出量值。該系統定量檢測糖尿病及其併發症的多種標誌物，提高檢測準確性和靈敏度，減少幹擾，真實反映尿糖濃度，同步監測糖尿病及其併發症。
【專利說明】一種糖尿病及其併發症的無創檢測系統和方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及醫療器械【技術領域】，尤其涉及一種糖尿病及其併發症的無創檢測系統 和方法。

【背景技術】
[0002] 隨著國民經濟的快速發展，人民生活水平的提高，我國的肥胖人群也逐步增加；除 肥胖人口的快速增加，老齡人口的增長也促進了糖尿病患者人群的增長。據統計，目前我國 糖尿病患者已達1. 2億人，未來10年內我國的糖尿病患者人數將會突破2億。同時，若糖尿 病患者血糖控制不穩，會導致各種併發症，如糖尿病心血管疾病、糖尿病眼病、糖尿病腎病、 糖尿病神經性疾病等。其中，糖尿病腎病是糖尿病最嚴重和最重要的慢性微血管併發症之 一。據統計，30%?40%的2型糖尿病人將發展為糖尿病腎病，20%?40%的1型糖尿病 患者在15?30年後也將發展為糖尿病腎病，會給我國帶來越來越多的社會和經濟負擔。
[0003] 目前，糖尿病主要是通過監測空腹或餐後血糖而進行初期診斷。然而，當前醫用和 家用血糖測量主要是基於有創方式進行，不利於對大範圍人群進行糖尿病篩查，致使大多 數人患了糖尿病仍然渾然不覺，等到發現時已出現各種併發症。同時，糖尿病患者為了避免 糖尿病併發症，需要頻繁地測量和控制血糖濃度。頻繁的採血進行血液葡萄糖濃度的測量， 一方面給糖尿病患者帶來了巨大的經濟負擔和醫療費用，另一方面也給糖尿病患者帶來了 巨大的身體和心理痛苦和增加感染疾病的風險。而市場上普遍採用的無創尿糖試紙，由於 測量精度受限，常常出現假陰性、假陽性，不能大規模推廣。為了應對上述形勢，迫切需要一 種糖尿病及其併發症（糖尿病腎病）無創檢測系統。
[0004] 目前利用無創尿糖技術篩查及監測尿糖水平的產品已有使用，主要是尿糖試紙， 但由於該類產品均採用定性檢測尿糖，測量精度有限或出現假陽性或假陰性，不能大規模 使用。主要問題集中在以下幾點：
[0005] 第一，尿糖試紙主要採用定性方式測量，測量精確度較低，在糖尿病早期篩查及後 續血糖檢測中難以普及實用，因此需要一種靈敏度較高，能準確定量尿糖的儀器或方法；
[0006] 第二，尿液成分變化相對較大，尿糖濃度易受腎臟尿濃縮和尿稀釋的影響，導致隨 機尿糖測試不準，易出現假陰性；
[0007] 第三，患者腎功能損傷（腎小管或腎小球功能受損）會影響腎糖閾發生改變，進而 導致尿糖檢測結果不準，出現假陰性或假陽性；
[0008] 第四，尿糖濃度易受外界影響，當前臨床上尿糖濃度的監測主要是採用晨尿，檢測 結果反應的是一段時間內尿糖的平均值，不能反映實時血糖的水平；
[0009] 第五，糖尿病腎病是糖尿病主要的併發症之一，是導致糖尿病患者死亡的主要原 因，因此需要一種檢測系統和方法同步監測糖尿病患者血糖（尿糖）及其腎功能，但當前的 血糖儀或尿糖試紙還不能實現同步監測糖尿病及其併發症；
[0010] 第六，目前常用的腎病診斷方法（微量白蛋白/肌苷）不能在糖尿病腎病初期進 行預測，不利於糖尿病腎病的監測和幹預。


【發明內容】
toon] 本發明提供一種糖尿病及其併發症的無創檢測系統和方法，能夠定量檢測尿液中 的糖尿病及其併發症的多種標誌物，提高檢測準確性和靈敏度，減少尿糖濃度受外界因素 的幹擾，真實反映尿糖濃度，同步監測糖尿病及其併發症。
[0012] 根據本發明的第一方面，本發明提供一種糖尿病及其併發症的無創檢測系統，包 括：
[0013] 光譜發射模塊，用於發射預定波長的入射光譜；
[0014] 檢測模塊，用於通過試紙條與尿液樣品中的尿糖、尿肌酐和/或尿半胱氨酸蛋白 酶抑制劑C反應並接收入射光譜；
[0015] 光譜接收模塊，用於接收通過試紙條並衰減後的光譜或螢光信號，並轉換為模擬 電信號；
[0016] 信號轉換模塊，與光譜接收模塊連接，將模擬電信號轉換成數位訊號；
[0017] 數據處理模塊，與信號轉換模塊連接，根據數位訊號計算出尿液樣品中的尿糖、尿 肌酐、尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C的濃度值，以及尿糖/尿肌酐比值和/或尿半胱氨酸蛋白 酶抑制劑C/尿肌酐比值；
[0018] 輸出模塊，與數據處理模塊連接，用於輸出濃度值和/或比值。
[0019] 作為本發明的優選方案，尿液樣品來自受試者在餐後0. 5?2. 5h排空尿液，且在 餐後2?4. 5h所取的尿液。
[0020] 作為本發明的優選方案，檢測尿糖的試紙條為乾式化學試紙條，包括從上至下依 次設置的尿液擴散層、過濾層、親水層和試劑層，其中試劑層上有葡萄糖氧化酶、過氧化物 酶、碘化鉀和聚乙烯吡絡烷酮。更優選地，檢測尿糖的試紙條還包括上層擋板和底層支架， 尿液擴散層、過濾層、親水層和試劑層置於上層擋板和底層支架之間，作為中間層。
[0021] 作為本發明的優選方案，檢測尿肌酐的試紙條為乾式化學試紙條，包括從上至下 依次設置的尿液擴散層、過濾層、親水層和試劑層，其中試劑層上有硫酸銅、檸檬酸鈉、橙 黃、聚乙烯吡咯烷酮和四甲基聯苯胺。更優選地，檢測尿肌酐的試紙條還包括上層擋板和底 層支架，尿液擴散層、過濾層、親水層和試劑層置於上層擋板和底層支架之間，作為中間層。
[0022] 作為本發明的優選方案，檢測尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C的試紙條為乾式化學試 紙條，包括依次搭接的樣品墊、硝酸纖維素膜和吸水墊，其中硝酸纖維素膜上有檢測線和質 控線，檢測線上包被有抗半胱氨酸蛋白酶抑制劑C的抗體，質控線上包被有IgG抗體。更優 選地，檢測尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C的試紙條還包括上層擋板和底層支架，樣品墊、硝酸 纖維素膜和吸水墊置於上層擋板和底層支架之間，作為中間層。
[0023] 作為本發明的優選方案，光譜發射模塊包括光譜發射電路和發射電源電路；光譜 接收模塊包括光譜接收電路和接收電源電路。
[0024] 作為本發明的優選方案，數據處理模塊包括微處理器（MCU)及其外圍電路。
[0025] 作為本發明的優選方案，輸出模塊包括人機互動模塊和數據通訊模塊；人機互動 模塊，用於實現人機互動，顯示輸出的濃度值和/或比值；數據通訊模塊，用於實現遠程信 息通訊功能，將濃度值和/或比值傳輸至遠程數據存儲、分析平臺。
[0026] 根據本發明的第二方面，本發明提供一種非診斷性的糖尿病及其併發症的無創檢 測方法，包括：
[0027] 檢測模塊向試紙條反應孔滴加尿液，試紙條與尿液中的尿糖、尿肌酐和尿半胱氨 酸蛋白酶抑制劑C反應；
[0028] 光譜發射模塊向反應後的試紙條發射預定波長的入射光譜；
[0029] 光譜接收模塊接收通過試紙條並衰減後的光譜或螢光信號，並轉換為模擬電信 號；
[0030] 信號轉換模塊將模擬電信號轉換成數位訊號；
[0031] 數據處理模塊根據數位訊號計算出尿液樣品中的尿糖、尿肌酐、尿半胱氨酸蛋白 酶抑制劑C的濃度值，以及尿糖/尿肌酐比值和/或尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C/尿肌酐比 值；
[0032] 輸出模塊輸出濃度值和/或比值。
[0033] 作為本發明的優選方案，在檢測模塊向試紙條反應孔滴加尿液前還包括：獲取受 試者在餐後0. 5?2. 5h排空尿液且在餐後2?4. 5h所取的尿液。
[0034] 與現有糖尿病檢測技術相比，本發明具有以下優勢：本發明是定量測量，準確性和 靈敏度相較現有尿糖試紙更高；引入尿肌酐作為參比，通過尿糖/尿肌酐比值準確反映尿 液中隨機尿糖的濃度，能排除外界幹擾因素對尿糖濃度的影響；引入腎功能評價指標尿半 胱氨酸蛋白酶抑制劑C，用於排除由於腎臟損傷，導致尿糖測試結果出現假陽性或假陰性， 並且通過尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C評價腎功能，可以在早期監控糖尿病腎病併發症，實 現糖尿病及其併發症的同步監測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035] 圖1為本發明一個實施例中的糖尿病及其併發症的無創檢測系統的結構模式圖；
[0036] 圖2為本發明另一個實施例中的糖尿病及其併發症的無創檢測系統的結構模式 圖；
[0037] 圖3為本發明一個實施例中的非診斷性的糖尿病及其併發症的無創檢測方法的 流程圖；
[0038] 圖4為本發明一個實施例中的糖尿病及其併發症的無創檢測系統中尿糖和尿肌 酐的檢測試紙條結構示意圖；
[0039] 圖5為本發明一個實施例中的糖尿病及其併發症的無創檢測系統中尿半胱氨酸 蛋白酶抑制劑C的檢測試紙條結構示意圖。

【具體實施方式】
[0040] 下面通過具體實施例結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0041] 實施例一：
[0042] 請參考圖1，本發明一個實施例中的糖尿病及其併發症的無創檢測系統包括：光 譜發射模塊10,用於發射預定波長的入射光譜；檢測模塊20,用於通過試紙條與尿液樣品 中的尿糖、尿肌酐和/或尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C反應並接收入射光譜；光譜接收模塊 30,用於接收通過試紙條並衰減後的光譜或螢光信號，並轉換為模擬電信號；信號轉換模塊 40,與光譜接收模塊30連接，將電信號轉換成數位訊號；數據處理模塊50,與信號轉換模塊 40連接，根據數位訊號計算出尿液樣品中的尿糖、尿肌酐、尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C的濃 度值，以及尿糖/尿肌酐比值和/或尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C/尿肌酐比值；輸出模塊60， 與數據處理模塊50連接，用於輸出濃度值和/或比值。
[0043] 本實施例的糖尿病及其併發症的無創檢測系統引入尿肌酐作為參比。其依據說明 如下：腎臟在過濾血液雜質時，葡萄糖可以自由通過腎小球，也就是說原尿中葡萄糖濃度和 血液中葡萄糖濃度一致，在腎小管重吸收過程中，葡萄糖被腎小管上皮細胞重吸收。當血糖 濃度超過腎糖閾（8. 96mmol/L-10. 08mmol/L)，腎小管上皮細胞對葡萄糖的吸收達到極限， 葡萄糖不能被完全重吸收回血液，便出現糖尿。然而，尿糖濃度易受尿液量變化的影響，導 致隨機尿糖濃度測試不準。每個人在單位時間內分泌至尿中的尿肌酐含量是一定的，尿液 中尿肌酐的濃度變化直接受外界環境的影響（如水分攝取過多等），當排出的水分多，尿肌 酐濃度降低；當排出的水分較少，尿肌酐濃度升高。通過尿糖/尿肌酐比值，可以排除因為 水分攝取過多等因素對尿溶液濃度的幹擾，準確反應尿溶液溶質之一-尿糖的相對水平。 其中，尿糖/尿肌酐=(單位時間尿糖含量/尿液量）八單位時間尿肌酐含量/尿液量）， 因為單位時間內個體尿肌酐含量是恆定的，所以通過尿糖/尿肌酐可以排除尿液量對尿糖 的影響，準確反映尿液實時尿糖含量。
[0044] 本實施例的糖尿病及其併發症的無創檢測系統引入腎功能評價指標（具體是腎 小管功能指標）尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C(Cystatin C)，用於排除由於腎臟損傷，導致尿 糖測試結果出現假陽性或假陰性。同時，通過Cystatin C評價使用者的腎功能，可以用於 早期檢測糖尿病腎病併發症的發生。其依據說明如下：Cystatin C無組織特異性，在人體 細胞內以恆定速度產生。血液中Cystatin C水平能反映腎小球濾過率。血液中Cystatin C能以恆定的速度通過腎小球基底膜，進入原尿中的Cystatin C在健康人腎小管處被完全 重吸收。當腎小管發生損傷，尿液中就會有Cystatin C存在。大量的研究指出，當腎臟發 生損傷，腎小管也會同時受損，影響腎小管重吸收功能。同時這些研究指出尿液中Cystatin C可作為腎病（包括糖尿病腎病）早期生物標誌物。
[0045] 實施例二：
[0046] 請參考圖2,在實施例一中監測系統的組成及其功能的基礎上，本發明另一個實施 例中的糖尿病及其併發症的無創檢測系統包括：光譜發射模塊10、檢測模塊20、光譜接收 模塊30、信號轉換模塊40、數據處理模塊50和輸出模塊60。更詳細地，光譜發射模塊10包 括光譜發射電路11和發射電源電路12,用於實時向發生反應後的試紙條發射特定波長的 光波；檢測模塊20,通過檢測試紙條進行檢測，檢測試紙條由敏感化學成分的薄片組成，薄 片上含有能與尿糖、尿肌酐和尿Cystatin C發生特異的反應酶、底物或抗體，用於與尿液樣 品中的尿糖、尿肌酐和尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C反應並經入射光譜的照射後發出衰減後 的光譜或螢光信號；光譜接收模塊30,包括光譜接收電路31和接收電源電路32,用於接收 一定波長範圍的光譜信號，當光譜信號照射發生反應的試紙條後，照射光譜會發生一定程 度衰減或發出螢光，計算光損失率或螢光強度，並將反射光譜或螢光信號轉換為電信號；信 號轉換模塊40,與光譜接收模塊30連接，將尿液中尿糖、尿肌酐、尿Cystatin C濃度相關的 電信號轉換成微處理器能夠識別和接收的數位訊號；數據處理模塊50,與信號轉換模塊40 連接，包括微處理器（MCU) 51及其外圍電路52,將接收到的尿糖、尿肌酐、尿Cystatin C信 息進行分析、計算，最後得到所測尿液樣本中尿糖、尿肌酐、尿Cystatin C的濃度值以及尿 糖/尿肌酐、尿Cystatin C/尿肌酐比值；輸出模塊60,與數據處理模塊50連接，包括人機 交互模塊61和數據通訊模塊62,其中，人機互動模塊61進一步可以包括MCU、LCM顯示器電 路及鍵盤輸入電路，用於實現人機互動，顯示輸出的濃度值和比值，即尿液中尿糖、尿肌酐、 尿Cystatin C的濃度值，以及尿糖/尿肌酐、尿Cystatin C/尿肌酐比值測量數據結果；數 據通訊模塊62進一步可以包括MCU和數據通訊電路，用於實現遠程信息通訊功能，將濃度 值和比值傳輸至遠程數據存儲、分析平臺。
[0047] 需要說明的是，本發明中的模塊或電路並不局限於特定電路圖構造，因為用於實 現各自功能的模塊或電路，本領域的技術人員可以根據目前的技術進行選擇。
[0048] 本發明實施例一和實施例二的糖尿病及其併發症的無創檢測系統檢測尿液生物 標誌物的方法流程圖如圖3所示，包括以下步驟：SI.檢測模塊向試紙條反應孔滴加尿液， 試紙條與尿液中的尿糖、尿肌酐和尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C反應；S2.光譜發射模塊向反 應後的試紙條發射預定波長的入射光譜；S3.光譜接收模塊接收通過所述試紙條並衰減後 的光譜或螢光信號，並轉換為模擬電信號；S4.信號轉換模塊將所述模擬電信號轉換成數 字信號；S5.數據處理模塊根據所述數位訊號計算出所述尿液樣品中的尿糖、尿肌酐、尿半 胱氨酸蛋白酶抑制劑C的濃度值，以及尿糖/尿肌酐比值和/或尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑 C/尿肌酐比值；S6.輸出模塊輸出所述濃度值和/或所述比值。
[0049] 應當理解的是，本發明的糖尿病及其併發症的無創檢測方法的應用範圍並不局限 於本發明中的具體構造的系統。
[0050] 本發明實施例一和實施例二的糖尿病及其併發症的無創檢測系統中的乾式生化 試紙條如圖4和圖5所示。
[0051] 1)檢測尿糖和尿肌酐的乾式化學試紙條從上至下依次包括上層擋板（未示出）、 中間層和底層支架（未示出）。中間層從上至下依次設有尿液擴散層、過濾層、親水層和試 劑層，其中試劑層可以融合在親水層上。當向上層擋板兩個相互獨立的孔（圖4中A和B) 中分別加入尿液樣本後，尿液樣本在多孔聚酯纖維材料的尿液擴散層中均勻擴散，通過過 濾層（玻璃纖維膜）濾掉雜質，與試劑層中的試劑發生反應，通過試紙顏色變化產生吸光值 變化，檢測光損失，得到尿液中相應目標物質的含量。
[0052] 尿肌酐檢測試紙檢測方法：利用硫酸銅、檸檬酸鈉、橙黃、聚乙烯吡咯烷酮和四甲 基聯苯胺製備尿肌酐檢測試紙的試劑層，具體製備方法如下：先將試劑層充分浸入A液 (1000ml溶液中含2mol/L Tris緩衝液，硫酸銅0· 4g-2g，朽1檬酸鈉2-5g，橙黃2mg0-200mg, 用純水定容）後，取出並於70-100°C下乾燥15-30min，然後將乾燥後的試劑層浸入B液（聚 乙烯吡咯烷酮10_20g，四甲基聯苯胺3-5g，用氯仿定容），於70-KKTC條件下乾燥5-15min。 當將尿液加入試紙反應孔中後，肌酐和硫酸銅生成絡合物，該絡合物可以與顯色物橙黃和 四甲基聯苯胺發生反應顯色。肌酐濃度在0. 6mmol/L?28mmol/L範圍內，試紙呈現從淺黃 到深綠的四級明顯色階，即淡黃-淺綠-草綠-深綠。通過傳感器對反射光進行光譜分析 (採用波長範圍580-650nm)，檢測光損失，得到尿液中肌酐的濃度。具體地，尿肌酐的濃度 與反應後試紙條的顏色深淺呈相關性，即與通過試紙條並衰減後的光譜強度呈相關性，進 而與轉換後的模擬電信號和數位訊號呈相關性，通過一系列梯度濃度的標準品尿肌酐與對 應的數位訊號強度可以建立尿肌酐濃度與數位訊號的標準曲線關係，根據標準曲線可以計 算出測試的樣本中尿肌酐的濃度。本領域技術人員通過本發明實施例的理解，能夠通過現 有技術計算出尿肌酐濃度值，在此不贅述。
[0053] 尿糖檢測試紙檢測方法：利用葡萄糖氧化酶（GOD)、過氧化物酶、碘化鉀、聚乙烯 吡絡烷酮配製尿葡糖糖試紙。具體來說，稱取過氧化物酶1200U，葡萄糖氧化酶1200U，碘化 鉀lOOmg，聚乙烯吡絡烷酮lOOmg，定容至100ml，將試劑層在溶液中浸泡，乾燥30min。當將 尿液加入試紙反應孔中後，尿糖與試紙上的葡萄糖氧化酶發生反應，殘生葡萄糖酸和雙氧 水；雙氧水再過氧化氫酶的催化下，釋放出氧自由基[0:]，氧自由基與底物碘化鉀發生顯 色反應，產生的游離碘與聚乙烯吡絡烷酮形成棕色絡合物。通過傳感器對反射光進行光譜 分析（採用波長範圍550-750nm)，檢測光損失，得到尿液中尿糖濃度。具體地，尿糖的濃度 與反應後試紙條的顏色深淺呈相關性，即與通過試紙條並衰減後的光譜強度呈相關性，進 而與轉換後的模擬電信號和數位訊號呈相關性，通過一系列梯度濃度的標準品尿糖與對應 的數位訊號強度可以建立尿糖濃度與數位訊號的標準曲線關係，根據標準曲線可以計算出 測試的樣本中尿糖的濃度。本領域技術人員通過本發明實施例的理解，能夠通過現有技術 計算出尿糖濃度值，在此不贅述。
[0054] 2)檢測尿Cystatin C的乾式免疫螢光試紙條包括上層擋板（未示出）、中間層和 底層支架（未示出）。其中，中間層從左到右依次粘有樣品墊（圖5中C)、硝酸纖維素膜、 吸水墊三層，如圖5所示，硝酸纖維素膜上設有檢測線（Cl)和質控線（C2)，檢測線包被的特 異抗體為抗Cystatin C的單克隆抗體，質控線包被的特異抗體為兔IgG抗體。單獨包裝的 鉬卟啉標記抗體為抗微量白蛋白單克隆抗體和抗兔IgG抗體。通過檢測硝酸纖維素膜上檢 測線和質控線鉬卟啉螢光強度，計算出尿液樣本中Cystatin C的濃度。
[0055] 尿Cystatin C檢測試紙檢測方法：尿Cystatin C檢測試紙條的硝酸纖維素膜在 靠近點樣孔的檢測區域分別有檢測線和質控線。檢測線上包被有抗Cystatin C的抗體，質 控線上包被有兔IgG抗體。同時，鉬P卜啉標記液中包含鉬P卜啉標記抗Cystatain C抗體和 鉬卟啉標記抗兔IgG抗體。檢測時，將尿液樣本和鉬卟啉標記液以一定比例混合均勻，使鉬 卟啉標記抗體與尿液中目標蛋白（Cystatin C)充分結合，然後將混合液加入點樣孔，3分 鍾後，將乾式免疫螢光試紙條插入儀器，傳感器發出光波（範圍是400-420nm)，讀取檢測線 和質控線的螢光強度，根據螢光強度得出尿液中Cystatin C的濃度。具體地，尿Cystatin C的濃度與反應後試紙條上檢測線的螢光強度呈相關性，進而與轉換後的模擬電信號和數 字信號呈相關性，通過一系列梯度濃度的標準品尿Cystatin C與對應的數位訊號強度可以 建立尿Cystatin C濃度與數位訊號的標準曲線關係，根據標準曲線可以計算出測試的樣本 中尿Cystatin C的濃度。本領域技術人員通過本發明實施例的理解，能夠通過現有技術計 算出尿Cystatin C濃度值，在此不贅述。
[0056] 根據尿糖、尿肌酐、尿Cystatin C、尿糖/尿肌酐和尿Cystatin C/尿肌酐的測 量值作出判斷：1)若尿液中尿糖值或尿糖/尿肌酐值超出正常範圍（尿糖的正常範圍為 0-20mg/dL ;尿糖/尿肌酐正常範圍的上限值介於50-100mg/g)，但未檢測到尿Cystatin C， 則判斷受試者已患糖尿病，但未有併發症出現。此種應用可用於在人群中進行大規模初篩 糖尿病患者，因為腎糖閾是一定的，所以當利用本方法測量出尿中有一定量葡萄糖時，說明 受測人在一定程度上有或者將有患糖尿病的危險；2)對於已患糖尿病患者，若尿Cystatin C值超出正常範圍（〈0. 15mg/dL)，則說明患者易患糖尿病腎病；3)對於腎臟功能正常的糖 尿病患者，可使用包含檢測尿糖、尿肌酐的反應試紙（如圖4中A、B)測量，尿糖、尿糖/尿肌 酐參數可以在一定程度上反映患者血糖水平，在一定程度上可以減少患者扎手指的痛苦。
[0057] 本發明的糖尿病及其併發症的無創檢測系統的監測推薦方法為，對於人群大規模 篩查糖尿病患者，優選地，受試者在餐後〇. 5h_2. 5h排空尿液，餐後2h_4. 5h取次尿測量尿 糖、尿肌酐、尿Cystatin C。例如，在餐後1.5h排空尿液，餐後3h採集尿液，所採集的尿液 中的尿糖濃度反應了餐後I. 5h-3h內尿液的平均濃度，更能反映餐後血液血糖（實時）濃 度；對於糖尿病患者預測併發症（糖尿病腎病）發生，優選地，受試者取晨尿中段尿液，測 量尿糖、尿肌苷、尿CystatinC ;對於已患糖尿病，但未出現併發症的患者，受試者可以在血 糖相對穩定的情況下，取晨尿、餐後尿、隨機尿檢測尿糖、尿肌酐，在一定程度上代替測量血 糖。
[0058] 表1示出了使用本發明的系統和方法檢測的10個樣本的情況。
[0059] 表 1
[0060]

【權利要求】
1. 一種糖尿病及其併發症的無創檢測系統，其特徵在於，所述系統包括： 光譜發射模塊，用於發射預定波長的入射光譜； 檢測模塊，用於通過試紙條與尿液樣品中的尿糖、尿肌酐和/或尿半胱氨酸蛋白酶抑 製劑C反應並接收所述入射光譜； 光譜接收模塊，用於接收通過所述試紙條並衰減後的光譜或螢光信號，並轉換為模擬 電信號； 信號轉換模塊，與所述光譜接收模塊連接，將所述模擬電信號轉換成數位訊號； 數據處理模塊，與所述信號轉換模塊連接，根據所述數位訊號計算出所述尿液樣品中 的尿糖、尿肌酐、尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C的濃度值，以及尿糖/尿肌酐比值和/或尿半 胱氨酸蛋白酶抑制劑C/尿肌酐比值； 輸出模塊，與所述數據處理模塊連接，用於輸出所述濃度值和/或所述比值。
2. 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述尿液樣品來自受試者在餐後 0. 5~2. 5h排空尿液，且在餐後2~4. 5h所取的尿液。
3. 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述檢測尿糖的試紙條為乾式化學試紙 條，包括從上至下依次設置的尿液擴散層、過濾層、親水層和試劑層，其中所述試劑層上有 葡萄糖氧化酶、過氧化物酶、碘化鉀和聚乙烯吡絡烷酮； 優選地，所述試紙條還包括上層擋板和底層支架，所述尿液擴散層、過濾層、親水層和 試劑層置於所述上層擋板和底層支架之間，作為中間層。
4. 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述檢測尿肌酐的試紙條為乾式化學試 紙條，包括從上至下依次設置的尿液擴散層、過濾層、親水層和試劑層，其中所述試劑層上 有硫酸銅、檸檬酸鈉、橙黃、聚乙烯吡咯烷酮和四甲基聯苯胺； 優選地，所述試紙條還包括上層擋板和底層支架，所述尿液擴散層、過濾層、親水層和 試劑層置於所述上層擋板和底層支架之間，作為中間層。
5. 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述檢測尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C的 試紙條為乾式化學試紙條，包括依次搭接的樣品墊、硝酸纖維素膜和吸水墊，其中所述硝酸 纖維素膜上有檢測線和質控線，所述檢測線上包被有抗半胱氨酸蛋白酶抑制劑C的抗體， 所述質控線上包被有IgG抗體； 優選地，所述試紙條還包括上層擋板和底層支架，所述樣品墊、硝酸纖維素膜和吸水墊 置於所述上層擋板和底層支架之間，作為中間層。
6. 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述光譜發射模塊包括光譜發射電路和 發射電源電路；所述光譜接收模塊包括光譜接收電路和接收電源電路。
7. 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述數據處理模塊包括MCU及其外圍電 路。
8. 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述輸出模塊包括人機互動模塊和數據 通訊模塊；所述人機互動模塊，用於實現人機互動，顯示輸出的所述濃度值和/或所述比 值；所述數據通訊模塊，用於實現遠程信息通訊功能，將所述濃度值和/或所述比值傳輸至 遠程數據存儲、分析平臺。
9. 一種非診斷性的糖尿病及其併發症的無創檢測方法，其特徵在於，所述方法包括： 檢測模塊向試紙條反應孔滴加尿液，試紙條與尿液中的尿糖、尿肌酐和尿半胱氨酸蛋 白酶抑制劑C反應； 光譜發射模塊向反應後的試紙條發射預定波長的入射光譜； 光譜接收模塊接收通過所述試紙條並衰減後的光譜或螢光信號，並轉換為模擬電信 號； 信號轉換模塊將所述模擬電信號轉換成數位訊號； 數據處理模塊根據所述數位訊號計算出所述尿液樣品中的尿糖、尿肌酐、尿半胱氨酸 蛋白酶抑制劑C的濃度值，以及尿糖/尿肌酐比值和/或尿半胱氨酸蛋白酶抑制劑C/尿肌 酐比值； 輸出模塊輸出所述濃度值和/或所述比值。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，在所述檢測模塊向試紙條反應孔滴加 尿液前還包括： 獲取受試者在餐後〇. 5~2. 5h排空尿液且在餐後2~4. 5h所取的尿液。
【文檔編號】G01N21/64GK104390918SQ201410632424
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月11日 優先權日:2014年11月11日
【發明者】張貫京, 陳興明, 葛新科, 王海榮, 張少鵬, 方靜芳, 程金兢, 梁豔妮, 周榮, 徐之豔, 周亮, 徐菊紅, 付石柱, 梁昊原, 王家永, 毛侃琅, 蔣興菊, 楊青藍, 劉義, 肖應芬, 何曉霞, 吳彬霞, 鄭慧華, 唐小浪, 張世導, 李瀟雲, 侯雲超, 趙學明, 趙雪竹, 劉國勇, 付大楚, 季雪劍, 曾晨朵 申請人:深圳市前海安測信息技術有限公司, 深圳市易特科信息技術有限公司, 深圳市貝沃德克生物技術研究院有限公司