一种检测尿液中葡萄糖浓度的方法与流程

1.本发明涉及尿液检测技术领域，尤其涉及一种检测尿液中葡萄糖浓度的方法。


背景技术：

2.尿糖检查是早期诊断糖尿病最简单的方法，尿糖检测作为一种简单且无创的检测方法，对糖尿病病人是一种非常有利的方法。
3.目前临床尿糖检测多用尿试纸，尿试纸依靠尿液中葡萄糖与试纸上酶反应并使染料试剂变色，颜色的变化反映葡萄糖浓度，但其精度低，属于半定量测试。还可使用仪器分析检测，仪器分析检测需要昂贵的仪器，具有耗时长、操作复杂、费用昂贵等缺点。因此，急需一种操作简单、能够快速准确的检测出尿液中的葡萄糖浓度的方法。


技术实现要素：

4.本发明为了解决上述技术问题，提供了一种检测尿液中葡萄糖浓度的方法，其能够快速准确的检测出尿液中的葡萄糖浓度，操作简单。
5.为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
6.本发明的一种检测尿液中葡萄糖浓度的方法，包括以下步骤：
7.s1：选取不同葡萄糖浓度的尿液，检测每个葡萄糖浓度的尿液对应的特征值p，将这些值进行拟合得到浓度计算公式：q＝1.2-0.8*p，q为尿液中的葡萄糖浓度；
8.s2：取待测尿液，检测其对应的特征值p，根据浓度计算公式：q＝1.2-0.8*p，计算出待测尿液中的葡萄糖浓度。
9.作为优选，所述检测某个葡萄糖浓度的尿液对应的特征值p的方法包括以下步骤：
10.m1：将泡沫镍电极作为工作电极、铂膜电极作为对电极组成第一检测传感器，将第一检测传感器插入尿液，采用计时电流法在偏置电压v1条件下进行检测得到q个检测电流值in1(1)、in1(2)、
……
in1(q)，采用计时电流法在偏置电压v2条件下进行检测得到q个检测电流值in2(1)、in2(2)、
……
in2(q)；
11.将泡沫镍电极作为工作电极、铜膜电极作为对电极组成第二检测传感器，将第二检测传感器插入尿液，采用计时电流法在偏置电压v1条件下进行检测得到q个检测电流值im1(1)、im1(2)、
……
im1(q)，采用计时电流法在偏置电压v2条件下进行检测得到q个检测电流值im2(1)、im2(2)、
……
im2(q)；
12.将q个检测电流值in1(1)、in1(2)、
……
in1(q)与q个检测电流值im1(1)、im1(2)、
……
im1(q)组成检测数据组x1，将q个检测电流值im1(1)、im1(2)、
……
im1(q)与q个检测电流值im2(1)、im2(2)、
……
im2(q)组成检测数据组x2；
13.m2：根据检测数据组x1计算出对应的特征值a1，根据检测数据组x2计算出对应的特征值a2；
14.m3：根据特征值a1、特征值a2计算出特征值p，
15.p＝α1×
a1+α2×
a2，其中，α1、α2为常数。
16.采用第一检测传感器、第二检测传感器分别检测电流数据进行处理计算对应特征值，增加了检测数据的冗余度，提高了检测的准确性。本方案采用两个不同的偏置电压施加到检测传感器上进行检测，在不同的测量电压的作用下，检测电极之间的电场强度是不同的，不同的电场强度对于溶液中被测粒子的作用是不同的，因此在电化学检测中表现的活性也是不同的，一些粒子在低电压下活性比较强，而另外一些粒子在高电压作用下活性比较强，因此，采用两个偏置电压进行检测，可以进一步的降低误差，提高检测的准确性。
17.作为优选，所述步骤m2中根据检测数据组xr计算出对应的特征值ar的方法，r＝1～2，包括以下步骤：
18.n1：对q个检测电流值inr(1)、inr(2)、
……
inr(q)进行优化，得到对应的优化电流值inar(1)、inar(2)、
……
inar(q)，对优化电流值inar(1)、inar(2)、
……
inar(q)进行二次样条插值，得到对应的电流曲线ina(t)，t为插值变量；
19.对q个检测电流值imr(1)、imr(2)、
……
imr(q)进行优化，得到对应的优化电流值imar(1)、imar(2)、
……
imar(q)，对优化电流值imar(1)、imar(2)、
……
imar(q)进行二次样条插值，得到对应的电流曲线ima(t)；
20.n2：计算出函数
21.n3：将函数e(t)输入非线性分析模型：
[0022][0023][0024]
c(t)＝acos(ωt+θ)，
[0025]
其中，x为非线性分析模型的随动参数，m(x)为约束系统，θ为初始相位，c(t)为周期性稳定信号，ω为频率，a、b、c为实参数，ξ(t)为高斯白噪声，g为高斯白噪声的系数；
[0026]
n3：调节g的值，驱动非线性分析模型产生协同共振，当g＝gf且t＝tk时，非线性分析模型达到最佳协同共振状态，非线性分析模型输出最佳协同共振状态下的特征值px，
[0027][0028]
将特征值px作为特征值ar。
[0029]
采用非线性分析模型对检测数据进行处理，得到对应特征值，可以有效的降低检测数据中内含噪声的影响，通过系统共振的方式，将内含噪声的能量转移到检测信号中去，从而实现降低噪声放大检测信号的效果。
[0030]
作为优选，所述步骤n1中对检测电流值inr(i)进行优化得到对应的优化电流值inar(i)的公式如下：
[0031][0032]
其中，1≤i≤q，1≤j≤q；
[0033]
所述步骤n1中对检测电流值imr(i)进行优化得到对应的优化电流值imar(i)的公式如下：
[0034][0035]
作为优选，所述偏置电压v1为150v，所述为偏置电压v2为200v。
[0036]
作为优选，所述α2＝5。
[0037]
作为优选，所述第一检测传感器通过如下方法制得：
[0038]
取一个泡沫镍薄片，在泡沫镍薄片一侧表面涂覆一层纳米四氟乙烯纤维层，接着在纳米四氟乙烯纤维层上涂覆一层单壁碳纳米管层，然后采用磁控靶向溅射方法在单壁碳纳米管层上并排形成一层铂膜层，最后在高温下进行加热固定，泡沫镍薄片作为泡沫镍电极，铂膜层作为铂膜电极。
[0039]
作为优选，所述第二检测传感器通过如下方法制得：
[0040]
取一个泡沫镍薄片，在泡沫镍薄片一侧表面涂覆一层纳米四氟乙烯纤维层，接着在纳米四氟乙烯纤维层上涂覆一层单壁碳纳米管层，然后采用磁控靶向溅射方法在单壁碳纳米管层上并排形成一层铜膜层，最后在高温下进行加热固定，泡沫镍薄片作为泡沫镍电极，铜膜层作为铜膜电极。
[0041]
本发明的有益效果是：能够快速准确的检测出尿液中的葡萄糖浓度，操作简单。
附图说明
[0042]
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
[0043]
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0044]
实施例：本实施例的一种检测尿液中葡萄糖浓度的方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0045]
s1：选取不同葡萄糖浓度的尿液，检测每个葡萄糖浓度的尿液对应的特征值p，将这些值进行拟合得到浓度计算公式：q＝1.2-0.8*p，q为尿液中的葡萄糖浓度；
[0046]
s2：取待测尿液，检测其对应的特征值p，根据浓度计算公式：q＝1.2-0.8*p，计算出待测尿液中的葡萄糖浓度。
[0047]
检测某个葡萄糖浓度的尿液对应的特征值p的方法包括以下步骤：
[0048]
m1：将泡沫镍电极作为工作电极、铂膜电极作为对电极组成第一检测传感器，将第一检测传感器插入尿液，采用计时电流法在150v偏置电压条件下进行检测得到q个检测电流值in1(1)、in1(2)、
……
in1(q)，采用计时电流法在200v偏置电压条件下进行检测得到q个检测电流值in2(1)、in2(2)、
……
in2(q)；
[0049]
将泡沫镍电极作为工作电极、铜膜电极作为对电极组成第二检测传感器，将第二检测传感器插入尿液，采用计时电流法在150v偏置电压条件下进行检测得到q个检测电流值im1(1)、im1(2)、
……
im1(q)，采用计时电流法在200v偏置电压条件下进行检测得到q个检测电流值im2(1)、im2(2)、
……
im2(q)；
[0050]
将q个检测电流值in1(1)、in1(2)、
……
in1(q)与q个检测电流值im1(1)、im1(2)、
……
im1(q)组成检测数据组x1，将q个检测电流值im1(1)、im1(2)、
……
im1(q)与q个检测电流值im2(1)、im2(2)、
……
im2(q)组成检测数据组x2；
[0051]
m2：根据检测数据组x1计算出对应的特征值a1，根据检测数据组x2计算出对应的特征值a2；
[0052]
m3：根据特征值a1、特征值a2计算出特征值p，
[0053][0054]
步骤m2中根据检测数据组xr计算出对应的特征值ar的方法，r＝1～2，包括以下步骤：
[0055]
n1：对q个检测电流值inr(1)、inr(2)、
……
inr(q)进行优化，得到对应的优化电流值inar(1)、inar(2)、
……
inar(q)，对优化电流值inar(1)、inar(2)、
……
inar(q)进行二次样条插值，得到对应的电流曲线ina(t)，t为插值变量；
[0056]
对q个检测电流值imr(1)、imr(2)、
……
imr(q)进行优化，得到对应的优化电流值imar(1)、imar(2)、
……
imar(q)，对优化电流值imar(1)、imar(2)、
……
imar(q)进行二次样条插值，得到对应的电流曲线ima(t)；
[0057]
n2：计算出函数
[0058]
n3：将函数e(t)输入非线性分析模型：
[0059][0060][0061]
c(t)＝acos(ωt+θ)，
[0062]
其中，x为非线性分析模型的随动参数，m(x)为约束系统，θ为初始相位，c(t)为周期性稳定信号，ω为频率，a、b、c为实参数，ξ(t)为高斯白噪声，g为高斯白噪声的系数；
[0063]
n3：调节g的值，驱动非线性分析模型产生协同共振，当g＝gf且t＝tk时，非线性分析模型达到最佳协同共振状态，非线性分析模型输出最佳协同共振状态下的特征值px，
[0064][0065]
将特征值px作为特征值ar。
[0066]
步骤n1中对检测电流值inr(i)进行优化得到对应的优化电流值inar(i)的公式如下：
[0067][0068]
其中，1≤i≤q，1≤j≤q；
[0069]
步骤n1中对检测电流值imr(i)进行优化得到对应的优化电流值imar(i)的公式如下：
[0070][0071]
在本方案中，先准备好h个已知的不同葡萄糖浓度的尿液，分别对每个尿液进行检测，得到每个葡萄糖浓度的尿液对应的特征值p，以特征值p为横坐标轴、每个尿液中的葡萄糖浓度q为纵坐标轴，建立直角坐标系，将每个尿液的葡萄糖浓度q及其对应的特征值p在直角坐标系中标出对应的点，将这些点拟合得到浓度计算公式：q＝1.2-0.8*p。检测未知葡萄糖浓度的待测尿液时，检测待测尿液对应的特征值p，根据浓度计算公式计算出待测尿液中的葡萄糖浓度q。
[0072]
采用第一检测传感器、第二检测传感器分别检测电流数据进行处理计算对应特征值，增加了检测数据的冗余度，提高了检测的准确性。本方案采用两个不同的偏置电压施加到检测传感器上进行检测，在不同的测量电压的作用下，检测电极之间的电场强度是不同的，不同的电场强度对于溶液中被测粒子的作用是不同的，因此在电化学检测中表现的活性也是不同的，一些粒子在低电压下活性比较强，而另外一些粒子在高电压作用下活性比较强，因此，采用两个偏置电压进行检测，可以进一步的降低误差，提高检测的准确性。
[0073]
采用非线性分析模型对检测数据进行处理，得到对应特征值，可以有效的降低检测数据中内含噪声的影响，通过系统共振的方式，将内含噪声的能量转移到检测信号中去，从而实现降低噪声放大检测信号的效果。
[0074]
第一检测传感器通过如下方法制得：
[0075]
取一个长2.5cm、宽1.2cm、厚度为0.8mm的泡沫镍薄片，在泡沫镍薄片一侧表面涂覆一层纳米四氟乙烯纤维层，接着在纳米四氟乙烯纤维层上涂覆一层厚度为0.2mm的单壁碳纳米管层，然后采用磁控靶向溅射方法在单壁碳纳米管层上并排形成一层铂膜层，最后在80℃的温度下进行加热固定，并铺设金属导电引线，泡沫镍薄片作为泡沫镍电极，铂膜层作为铂膜电极。
[0076]
第二检测传感器通过如下方法制得：
[0077]
取一个长2.5cm、宽1.2cm、厚度为0.8mm的泡沫镍薄片，在泡沫镍薄片一侧表面涂覆一层纳米四氟乙烯纤维层，接着在纳米四氟乙烯纤维层上涂覆一层厚度为0.2mm的单壁碳纳米管层，然后采用磁控靶向溅射方法在单壁碳纳米管层上并排形成一层铜膜层，最后在80℃的温度下进行加热固定，并铺设金属导电引线，泡沫镍薄片作为泡沫镍电极，铜膜层作为铜膜电极。
[0078]
纳米四氟乙烯纤维层起到空间支撑骨架的作用。单壁碳纳米管层主要起到增强导电性的作用，并且加强检测过程中电子的交换效率。

技术特征：
1.一种检测尿液中葡萄糖浓度的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：选取不同葡萄糖浓度的尿液，检测每个葡萄糖浓度的尿液对应的特征值p，将这些值进行拟合得到浓度计算公式：q＝1.2-0.8*p，q为尿液中的葡萄糖浓度；s2：取待测尿液，检测其对应的特征值p，根据浓度计算公式：q＝1.2-0.8*p，计算出待测尿液中的葡萄糖浓度。2.根据权利要求1所述的一种检测尿液中葡萄糖浓度的方法，其特征在于，所述检测某个葡萄糖浓度的尿液对应的特征值p的方法包括以下步骤：m1：将泡沫镍电极作为工作电极、铂膜电极作为对电极组成第一检测传感器，将第一检测传感器插入尿液，采用计时电流法在偏置电压v1条件下进行检测得到q个检测电流值in1(1)、in1(2)、
……
in1(q)，采用计时电流法在偏置电压v2条件下进行检测得到q个检测电流值in2(1)、in2(2)、
……
in2(q)；将泡沫镍电极作为工作电极、铜膜电极作为对电极组成第二检测传感器，将第二检测传感器插入尿液，采用计时电流法在偏置电压v1条件下进行检测得到q个检测电流值im1(1)、im1(2)、
……
im1(q)，采用计时电流法在偏置电压v2条件下进行检测得到q个检测电流值im2(1)、im2(2)、
……
im2(q)；将q个检测电流值in1(1)、in1(2)、
……
in1(q)与q个检测电流值im1(1)、im1(2)、
……
im1(q)组成检测数据组x1，将q个检测电流值im1(1)、im1(2)、
……
im1(q)与q个检测电流值im2(1)、im2(2)、
……
im2(q)组成检测数据组x2；m2：根据检测数据组x1计算出对应的特征值a1，根据检测数据组x2计算出对应的特征值a2；m3：根据特征值a1、特征值a2计算出特征值p，p＝α1×
a1+α2×
a2，其中，α1、α2为常数。3.根据权利要求2所述的一种检测尿液中葡萄糖浓度的方法，其特征在于，所述步骤m2中根据检测数据组x
r
计算出对应的特征值a
r
的方法，r＝1～2，包括以下步骤：n1：对q个检测电流值in
r
(1)、in
r
(2)、
……
in
r
(q)进行优化，得到对应的优化电流值ina
r
(1)、ina
r
(2)、
……
ina
r
(q)，对优化电流值ina
r
(1)、ina
r
(2)、
……
ina
r
(q)进行二次样条插值，得到对应的电流曲线ina(t)，t为插值变量；对q个检测电流值im
r
(1)、im
r
(2)、
……
im
r
(q)进行优化，得到对应的优化电流值ima
r
(1)、ima
r
(2)、
……
ima
r
(q)，对优化电流值ima
r
(1)、ima
r
(2)、
……
ima
r
(q)进行二次样条插值，得到对应的电流曲线ima(t)；n2：计算出函数n3：将函数e(t)输入非线性分析模型：
c(t)＝acos(ωt+θ)，其中，x为非线性分析模型的随动参数，m(x)为约束系统，θ为初始相位，c(t)为周期性稳定信号，ω为频率，a、b、c为实参数，ξ(t)为高斯白噪声，g为高斯白噪声的系数；n3：调节g的值，驱动非线性分析模型产生协同共振，当g＝g
f
且t＝t
k
时，非线性分析模型达到最佳协同共振状态，非线性分析模型输出最佳协同共振状态下的特征值px，将特征值px作为特征值a
r
。4.根据权利要求3所述的一种检测尿液中葡萄糖浓度的方法，其特征在于，所述步骤n1中对检测电流值in
r
(i)进行优化得到对应的优化电流值ina
r
(i)的公式如下：其中，1≤i≤q，1≤j≤q；所述步骤n1中对检测电流值im
r
(i)进行优化得到对应的优化电流值ima
r
(i)的公式如下：5.根据权利要求2或3或4所述的一种检测尿液中葡萄糖浓度的方法，其特征在于，所述偏置电压v1为150v，所述为偏置电压v2为200v。6.根据权利要求5所述的一种检测尿液中葡萄糖浓度的方法，其特征在于，所述α2＝5。7.根据权利要求2或3或4所述的一种检测尿液中葡萄糖浓度的方法，其特征在于，所述
第一检测传感器通过如下方法制得：取一个泡沫镍薄片，在泡沫镍薄片一侧表面涂覆一层纳米四氟乙烯纤维层，接着在纳米四氟乙烯纤维层上涂覆一层单壁碳纳米管层，然后采用磁控靶向溅射方法在单壁碳纳米管层上并排形成一层铂膜层，最后在高温下进行加热固定，泡沫镍薄片作为泡沫镍电极，铂膜层作为铂膜电极。8.根据权利要求2或3或4所述的一种检测尿液中葡萄糖浓度的方法，其特征在于，所述第二检测传感器通过如下方法制得：取一个泡沫镍薄片，在泡沫镍薄片一侧表面涂覆一层纳米四氟乙烯纤维层，接着在纳米四氟乙烯纤维层上涂覆一层单壁碳纳米管层，然后采用磁控靶向溅射方法在单壁碳纳米管层上并排形成一层铜膜层，最后在高温下进行加热固定，泡沫镍薄片作为泡沫镍电极，铜膜层作为铜膜电极。

技术总结
本发明公开了一种检测尿液中葡萄糖浓度的方法。它包括以下步骤：S1：选取不同葡萄糖浓度的尿液，检测每个葡萄糖浓度的尿液对应的特征值P，将这些值进行拟合得到浓度计算公式：Q＝1.2-0.8*P，Q为尿液中的葡萄糖浓度；S2：取待测尿液，检测其对应的特征值P，根据浓度计算公式：Q＝1.2-0.8*P，计算出待测尿液中的葡萄糖浓度。本发明能够快速准确的检测出尿液中的葡萄糖浓度，操作简单。操作简单。操作简单。


技术研发人员：常立阳 张红梅
受保护的技术使用者：杭州市中医院
技术研发日：2023.07.04
技术公布日：2023/10/8