一种原位检测和降解尿酸的智能闭环管理系统技术方案

本发明专利技术涉及医疗器械领域，公开了一种原位检测和降解尿酸的智能闭环管理系统，本发明专利技术智能闭环管理系统可用于痛风的原位检测与治疗，尤其是对痛风石易出现的关节腔等部位进行侵入式原位电化学降解，作为现有治疗方案通过药物实现全身尿酸的降解或通过手术取出痛风石的又一选择，也可为不适合手术的患者提供备选方案。同时，也可以作为现有通过药物实现全身尿酸的降解的治疗方案的用药依据，为人体血尿酸的安全范围提供更精准的指导，以及可极大增强便利性。强便利性。强便利性。

【技术实现步骤摘要】
一种原位检测和降解尿酸的智能闭环管理系统


[0001]本专利技术涉及医疗器械领域，尤其涉及一种原位检测和降解尿酸的智能闭环管理系统。

技术介绍

[0002]高尿酸血症是痛风发生的基础，是嘌呤代谢紊乱或尿酸排泄障碍导致血尿酸升高的疾病，其定义为血清尿酸浓度男性大于7 mg /dL （420 μM），女性大于6 mg /dL（360 μM）。病人罹患痛风后，易在关节滑液、第一跖骨、手指关节、膝关节、肘关节等部位形成单钠尿酸盐（monosodium urate, MSU）晶体，痛风性关节炎以反复发作的急性炎症、慢性痛风石形成及骨侵蚀为主要临床表现。痛风可并发肾脏病变，严重者会出现关节破坏、肾功能损害，常伴发高脂血症、高血压病、糖尿病、动脉硬化等疾病。患者身体的各个部位尤其是四肢容易形成痛风石，不仅严重影响肢体外形，甚至会导致关节畸形、神经压迫等症状。通过严格控制饮食能降低10
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18%的血尿酸，当生活干预效果不佳时，许多痛风患者通过服用药物（非布司他与别嘌呤醇等）来控制病情发展，服药会降低人体全身的尿酸水平，而尿酸盐在体内起到抗氧化、维持血压和振奋精神等作用，其浓度过低（小于180 μM）会影响人的正常生理状态；此外，针对血尿酸浓度不同的患者，药物的用量不能个性化定制，容易导致滥用而引发副作用，不能从根源上解决问题。当痛风石直径大于1.5 cm时，患者表皮易破溃，形成溃疡或窦道经久不愈，给日常生活带来极大的不便，只能通过手术来缓解痛苦，许多中老年患者对外科手术的接受度并不高，导致病人长年累月受到痛风的影响。
[0003]基于此，亟需研发一种对高血尿酸和痛风患者体内的血尿酸浓度进行精准治疗的装置系统，该系统不仅可以避免通过药物和手术的方式来实现患者血尿酸的降低和痛风症状的消除，同时提供实时监测（POCT）血尿酸浓度使其不低于安全值（180 μM），结合手机APP，实现对高血尿酸症患者的智能治疗的闭环管理。
[0004]生物传感器是一类广泛用于目前对身体中葡萄糖、尿酸、多巴胺和胆固醇等小分子分析物的检测，主要依赖于具备选择性识别生物化学物质能力并能够将其浓度转换成光/电信号的一类装置。此类器件具有高选择性、低检出限、高灵敏度、低制作成本和多通量筛查以及可以做到微型化、批量化和便于携带等优势，被广泛应用于生物医学、食品安全、环境检测等领域。生物传感检测系统，其结构上主要包含有四个部分，分别是被检测分析物、生物敏感识别部分（感受器）、信号转换部分（换能器）和信号处理和输出部分。根据传感器的工作原理，感受器十分关键，为满足不同传感领域的个性化检测的需求，在活性酶、蛋白质、DNA、抗体和抗原等生物活性材料的基础上，新型聚合物、有机物或无机纳米材料被引入用于改善检测性能、提高稳定性和降低制作成本等。在各类生物传感的应用中，电化学生物传感器是使用最广泛的一种，因其具有简单、快速、成本低和信号形式多样化等优点。
[0005]然而，目前的尿酸传感器只具备检测功能，并不具备尿酸降解功能。

技术实现思路

[0006]有鉴于现有通过药物实现全身尿酸的降解或通过手术取出痛风石方案的局限性，本专利技术提供了一种原位检测和降解尿酸的智能闭环管理系统， 本专利技术智能闭环管理系统可用于痛风的原位检测与治疗，尤其是对痛风石易出现的关节腔等部位进行侵入式原位电化学降解，作为现有治疗方案通过药物实现全身尿酸的降解或通过手术取出痛风石的又一选择，也可为不适合手术的患者提供备选方案。同时，也可以作为现有通过药物实现全身尿酸的降解的治疗方案的用药依据，为人体血尿酸的安全范围提供更精准的指导，并可极大增强便利性。
[0007]本专利技术的具体技术方案为：第一方面，本专利技术提供了一种基于三电极系统的原位检测和降解尿酸的智能闭环管理系统，包括：至少一个作为检测工作电极的尿酸敏感电极；至少一个作为电解工作电极的尿酸敏感电极；参比电极；对电极；与所有电极电连接的电化学工作终端。
[0008]作为优选，所述参比电极为基于碳纤维的全固态的Ag/AgCl电极；所述对电极为Pt丝电极。
[0009]第二方面，本专利技术提供了一种基于两电极系统的原位检测和降解尿酸的智能闭环管理系统，包括：至少一个作为检测工作电极的尿酸敏感电极；至少一个作为电解工作电极的尿酸敏感电极；作为对电极的尿酸敏感电极；与所有电极电连接的电化学工作终端。
[0010]以基于三电极系统的两种智能闭环管理系统为例，本专利技术系统的工作原理为：将检测/电解工作电极、参比电极与对电极和电化学工作终端连接，将所有电极浸入至饱和尿酸溶液内，通过电流
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时间法对所述敏感电极通电，建立电流
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尿酸浓度关系曲线，校准曲线后，将所述工作电极、参比电极与对电极用含有生理盐水的注射器缓慢注射进入体内，侵入到病人痛风石生长部位，仍然采用电流
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时间法通电，将所读电流数据通过电化学工作终端传输至外配的移动终端（例如可以是智能手机终端），根据校准好的电流
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浓度曲线对电流信号进行判断来决定正常运行或停止运行。当输入电流高于设定值时（例如血尿酸浓度高于420 μM），控制电化学终端运行电解工作电极，根据预设的电解参数工作；电解至检测工作电极输入的电流信号低于阈值（例如血尿酸浓度低于180 μM）时，电解工作电极停止运行，检测工作电极持续间歇工作。
[0011]作为优选，所述电化学工作终端为杭州领挚科技有限公司
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挚盒02CM，上海辰华仪器有限公司
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CHI1200C等型号产品。
[0012]作为优选，所述电解工作电极的数量为多个。进一步优选为检测工作电极的数量为1个，电解工作电极的数量为3个。
[0013]作为优选，多个所述电解工作电极的末端采用半固态的聚原酸酯粘合为一束。进
一步优选为在多个电解工作电极的末端2
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3mm处采用半固态的聚原酸酯粘合为一束。
[0014]本专利技术团队在试验过程中发现，由于电解工作电极需要侵入至痛风石生长部位，若数量过多则需要多次侵入，患者依从性会较差。为此，本专利技术巧妙地选用具有粘性的聚原酸酯作为粘合剂将多个电解工作电极粘合为一束，可减少侵入次数。聚原酸酯对酸敏感，而痛风石生长部位因尿酸浓度较高而呈现为酸性，因此侵入后聚原酸酯会发生降解，电解工作电极在侵入部位分散后可以增加电解效率。而聚原酸酯分解产物为水溶性小分子，可被有机体代谢，无生物毒性，安全性高。
[0015]作为优选，所述尿酸敏感电极包括：纤维状导电基底；覆盖于所述纤维状导电基底表面的有序介孔碳层；负载于所述有序介孔碳层的孔隙中的过氧化氢催化剂。其用于催化酶反应的产物过氧化氢，将过氧化氢氧化后的电子转移到有序介孔碳层和纤维状导电基底上；负载于所述有序介孔碳层的孔隙中的尿酸氧化酶。其用于选择性催化底物为过氧化氢，以实现将对于各种待测物的检测转化为对过氧化氢的检测。
[0016]本专利技术有序介孔碳层的优点除了导电性好以外，其还能够显著增加电极的比表面积本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三电极系统的原位检测和降解尿酸的智能闭环管理系统，其特征在于包括：至少一个作为检测工作电极的尿酸敏感电极；至少一个作为电解工作电极的尿酸敏感电极；参比电极；对电极；与所有电极电连接的电化学工作终端。2.如权利要求1所述的智能闭环管理系统，其特征在于：所述参比电极为基于碳纤维的全固态的Ag/AgCl电极；和/或所述对电极为Pt丝电极。3.一种基于两电极系统的原位检测和降解尿酸的智能闭环管理系统，其特征在于包括：至少一个作为检测工作电极的尿酸敏感电极；至少一个作为电解工作电极的尿酸敏感电极；作为对电极的尿酸敏感电极；与所有电极电连接的电化学工作终端。4.如权利要求1
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3之一所述的智能闭环管理系统，其特征在于：所述电解工作电极的数量为多个。5.如权利要求4所述的智能闭环管理系统，其特征在于：多个所述电解工作电极的末端采用半固态的聚原酸酯粘合为一束。6.如权利要求1
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3之一所述的智能闭环管理系统，其特征在于：所述尿酸敏感电极包括：纤维状导电基底，覆盖于所述纤维状导电基底表面的有序介孔碳层，以及负载于所述有序介孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞丽，李津，奚馨，沈超超，吴东清，苏跃增，童强，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：