[发明专利]在线监测血液中异丙酚浓度的系统及方法

权利要求书

1.一种在线监测血液中异丙酚浓度的系统，其特征在于，它包括：载气发生器（1）、干燥过滤瓶（2）、数控质量/流量计（3）、微型热解析装置（4）、加热六通阀（5）、快速毛细管分离柱（6）、加热抽气进样器（7）、气泵（8）、不涂膜声表面波传感器（9）和带有触控屏的嵌入式微系统（10）等；其中，所述载气发生器（1）的出口接干燥过滤瓶（2）的入口，干燥过滤瓶（2）的出口接数控质量/流量计（3）的入口；加热六通阀（5）的六个端口分别接快速毛细管分离柱（6）的入口、质量/流量计（3）的出口、微型热解析装置（4）的两端、加热抽气进样器（7）的出气口和气泵（8）；快速毛细管分离柱（6）的出口和不涂膜声表面波传感器（9）相连，带有触控屏的嵌入式微系统（10）分别与气泵（8）、微型热解析装置（4）、加热六通阀（5）、快速毛细管分离柱（6）、加热抽气进样器（7）、数控质量/流量计（3）和不涂膜声表面波传感器（9）电连接。

2.根据权利要求1所述在线监测血液中异丙酚浓度的系统，其特征在于，所述微型热解析装置（4）可以为长10-20厘米，内径2-3毫米，壁厚0.5-1毫米的薄壁金属管，其内填加100-200毫克Tenax-TA吸附剂所构成，其在室温下吸附，脱附采用闪蒸方式，即通过直流或交流电加热薄壁金属管，使其在10毫秒内从室温上升到200摄氏度。

3.根据权利要求1所述在线监测血液中异丙酚浓度的系统，其特征在于，所述快速毛细管分离柱（6）是由5米长的内径为0.1~0.15毫米的石英毛细管柱DB-5外套壁厚1-1.5毫米薄壁金属毛细管柱和绝缘薄膜构成。

4.根据权利要求1所述在线监测血液中异丙酚浓度的系统，其特征在于，所述声表面波传感器（9）是以ST切型的石英压电材料为基地的，中心工作频率在500MHz的声表面波气体传感器。

5.一种应用权利要求1所述系统的检测人血液样品中异丙酚血药浓度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：采集含有异丙酚的血液样品入采样管（11），并放置在温度设定为25摄氏度的恒温摇床（12）上摇晃5-20分钟后，静置于恒温摇床（12）上10-15分钟；将采样针头（14）的进气口置于采样管（11）内血液液面上1cm处，并把采样针头（14）的出气口接入本发明在线监测血液中异丙酚浓度的系统（13）；

步骤2：开始检测时，加热六通阀（5）切换为采气模式，即加热抽气进样器（7）和微型热解析装置（4）的一端通过加热六通阀（5）连接，气泵（8）和微型热解析装置（4）的另一端通过加热六通阀（5）连接；气泵（8）开始工作，把采样管（11）中的顶空气体抽取到微型热解析装置（4）中进行吸附，经过10至20秒的采样后，气泵（8）停止工作，加热六通阀（5）切换到进样模式，即数控质量/流量计（3）和微型热解析装置（4）的一端通过加热六通阀（5）连接，微型热解析装置（4）的另一端和快速毛细管分离柱（6）的进口通过加热六通阀（5）连接，载气发生器（1）产生的氮气载气把微型热解析装置（4）经过闪蒸后脱附的样品气体吹入声表面波检测单元的毛细管分离柱（6）中，在不涂膜声表面波传感器（9）中检测到血液顶空气体的异丙酚浓度信号的响应值；

步骤3：带有触控屏的嵌入式微系统（10）根据内嵌的血液异丙酚浓度和血液顶空气体浓度相关性标准曲线方程，计算并显示出血液样品中异丙酚的浓度；血液异丙酚浓度和血液顶空气体浓度相关性标准曲线方程如下：

；

其中，是血液样品中的异丙酚浓度，是不涂膜声表面波传感器的响应值。

6.一种应用权利要求1所述系统的在线监测人血液中异丙酚浓度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：人的气管插管（15）通过呼吸导管（20）连接到呼吸机（16）上后进行被动呼吸；过滤器（17）分别安置在呼吸机（16）的呼气阀（18）和吸气阀（19）上，呼气阀（18）通过过滤器（17）直接和呼吸导管（20）呼气端的螺纹管（24）的一端相连，吸气阀（19）通过过滤器（17）和加湿加温器（21）后和呼吸导管（20）相连；在线监测血液中异丙酚浓度的系统（13）的加热抽气进样器（7）接加热三通导气管（22）的采气口，加热三通导气管（22）的两端分别接入呼吸导管（20）的呼气端活动连接处（23）及螺纹管（24）的另一端后和人的呼吸通路相连；呼吸机（16）和二氧化碳浓度传感器（25）的信号传输端和在线监测血液中异丙酚浓度的系统（13）内的带有触控屏的嵌入式微系统（10）电相连；在触控屏上输入人的年龄、身高、体重、肺功能的弥散系数、通气百分比和气管插管（15）到加热三通导气管（22）之间的导气管体积；

步骤2：监测时，本发明的在线监测人血液中异丙酚浓度的系统是以固定的采样时间间隔20-120秒监测呼出气中异丙酚的浓度；气泵（8）一直工作以保证通过加热三通导气管（22）被抽入在线监测血液中异丙酚浓度的系统（13）的呼出气体浓度和呼吸导管（20）中的呼出气体浓度相一致；在采样阶段时，加热六通阀（5）切换为采气模式，使呼吸导管（20）中的呼出气体抽取到微型热解析装置（4）中进行吸附，经过10至20秒的采样后，进入进样分析阶段，加热六通阀（5）切换到进样模式，载气发生器（1）产生的氮气载气把微型热解析装置（4）经过闪蒸后脱附的样品气体吹入快速毛细管分离柱（6）中，在不涂膜声表面波传感器（9）中检测到异丙酚浓度信号；异丙酚浓度信号、二氧化碳浓度信号以及呼吸机（16）中的潮气量信号、吸呼比信号、呼吸频率信号都通过电连接传输到带有触控屏的嵌入式微系统（10）中；

步骤3：带有触控屏的嵌入式微系统（10）通过以下公式实时计算并显示人的异丙酚血药浓度；

；

式中，，分别为异丙酚血药浓度和呼出气体浓度；，，，为模型参数，均为常量；，分别为人肺功能的弥散系数，单位为mmHg/(ml*min)，以及通气百分比；， ，分别为呼吸机（16）控制的吸呼比，潮气量（ml）和呼吸频率（次/分钟）；和分别为人的身高（cm）和体重（Kg）；（ml）为气管插管（15）到加热三通导气管（22）之间的导气管体积。