基于拉曼光谱的体液药物浓度的测量方法及检测装置
阅读说明：本技术 基于拉曼光谱的体液药物浓度的测量方法及检测装置 (Method and device for measuring body fluid drug concentration based on Raman spectrum ) 是由 郭爽 崔少博 王运锋 王同斌 于 2019-12-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及基于拉曼光谱的体液药物浓度的测量方法及检测装置,按照如下方法进行：体液提取：红细胞破碎处理：将破碎后的红细胞放入到离心机中进行离心处理,然后将离心处理后的红细胞的上清液进行提取；对将步骤三中收集到的上清液进行震动或摆动或旋转,然后在给上清液中加入纳米金或纳米银溶液均匀混合,然后通过离心浓缩；将步骤四中的液体进行取样,然后将取得的样品进行透射拉曼光谱检测,得到药物分子表面增强拉曼光谱图,通过模型计算得到血液中药物含量；通过该方法能够对服药后的人体血液浓度进行准确测量,确保不同的人在服用药量更加准确,对患者进行进一步的保护,对环境进行了有效的保护。(The invention relates to a method and a device for measuring body fluid drug concentration based on Raman spectroscopy, which comprises the following steps of extracting body fluid, namely breaking red blood cells, placing the broken red blood cells into a centrifuge for centrifugal treatment, extracting supernatant of the centrifuged red blood cells, vibrating or swinging or rotating the supernatant collected in the third step, adding a nano-gold or nano-silver solution into the supernatant for uniform mixing, carrying out centrifugal concentration, sampling liquid in the fourth step, carrying out transmission Raman spectroscopy detection on the obtained sample to obtain a drug molecule surface enhanced Raman spectrogram, and obtaining the drug content in blood through model calculation.)
技术领域
本发明涉及体液药物浓度测量技术领域，具体涉及基于拉曼光谱的体液药物浓度的测量方法及检测装置。
背景技术
我们知道不同人的饭量可以有显著差异，饭量大小也不总是和体重、体表面积成比例。用药也是如此，同样按照标准剂量用药，有的患者会因代谢过快导致剂量不足，而有的患者还会因代谢过慢导致实际上过量和毒副作用。如果血中的药物浓度忽高忽低，不但影响疗效，还会诱发细菌耐药。
因此对血药浓度进行监测是十分必要的，尤其是对于安全范围窄和毒副作用强的药物、具有非线性药代动力学特性的药物、体内消除速率常数与剂量有依赖关系的药物、患者有肾肝心胃和肠道疾病时所服药物、一些需要长期使用的药物以及合并用药时由于药物的相互作用而引起药物的吸收、分布或代谢的改变。通过血药浓度的监测，可以有效地作出校正。目前国外列为常规监测的药物约有数十种，开展血药浓度监测对于精准用药意义重大。
目前针对人在使用过药物后提取的血液中的药物含量进行检测时，并没有一种相对准确可行的方法，导致在进行检测时，并不能够准确的检测出血液中药物的浓度含量，进而并不能够对人体在服用过后的药物吸收率进行充分确定，造成不同体质的人在服用药物时不够精确，容易造成副作用的风险。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种能够对在服用药物后的人体体液内的药物浓度进行精确测量的基于拉曼光谱的体液药物浓度的测量方法及检测装置。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案，基于拉曼光谱的体液药物浓度的测量方法，按照如下方法进行：
步骤一：体液提取：在无菌的环境中服用药物后的患者的血液进行提取，对提取的血液进行稀释；
步骤二：红细胞破碎处理：将稀释后的血液放入在超声功率400～500W条件下作用25～30min进行红细胞破碎处理；
步骤三：将破碎后的红细胞放入到离心机中进行离心处理，然后将离心处理后的红细胞的上清液进行提取；
步骤四：对将步骤三中收集到的上清液进行震动或摆动或旋转，然后在给上清液中加入纳米金或纳米银溶液均匀混合，然后通过离心浓缩；
步骤五：将步骤四中的液体进行取样，然后将取得的样品进行透射拉曼光谱检测，得到药物分子表面增强拉曼光谱图，通过模型计算得到血液中药物含量。
步骤二中在将红细胞进行破碎后通过过滤膜对对破碎后的红细胞进行过滤。
步骤一中对提取的血液通过PBS缓冲液进行稀释。
步骤一中对提取的血液通过用1～2倍体积的双蒸水稀释；
所述步骤三按照如下方法进行：先后加入无水乙醇和氯仿到经过破碎后的红细胞液中，边加边搅拌，搅拌30min后，静置30min，将混合后的液体放入到离心机中进行离心，并对离心后的上清液进行收集；再用氮吹仪处理去除乙醇和氯仿。
所述PBS缓冲液由以下重量份数的物质组成：
磷酸二氢钠8～12％、磷酸氢二钠5～10％、氯化钾1～3％、胰酶0.5～1.5％，余量为水。
基于拉曼光谱的体液药物浓度的检测装置，包括：
超声波细胞破碎分散机，该超声波细胞破碎分散机对提取的血液中的红细胞进行破碎处理；
离心分离装置，经过超声波细胞破碎分散机破碎后液体注入到离心分离装置中，离心分离装置对破碎后的红细胞液体进行离心分离，并分离出上清液；
混合震荡装置，经过离心分离装置分离后的上清液进入到混合震荡装置中与进入到该混合震荡装置中的纳米金或纳米银溶液混合、震荡；
离心浓缩仪，提取混合震荡装置混合后的液体，加入到离心浓缩仪中进行离心浓缩处理；
拉曼光谱仪，取样经过离心浓缩仪离心浓缩后的液体，放入到拉曼光谱仪中进行透射拉曼光谱检测，得到血液中药物的浓度。
所述的离心分离装置包括离心外筒、周向上设有多个离心孔的离心内筒，所述离心外筒的上端固定连接有外筒封盖，所述离心内筒的上端固定连接有内筒封盖，所述内筒封盖上固定连接有进液管，所述的进液管的上端穿过外筒封盖向外延伸，且该进液管的外壁与外筒封盖通过轴承固定连接；所述进液管上设有单向阀；
所述离心外筒的底部设有独立密封安装腔，所述独立密封安装腔内固定设有离心电机，所述离心电机的转轴穿过独立密封安装腔的顶部与离心内筒的底部固定连接，且所述离心电机延伸到独立密封安装腔外的转轴位于离心内筒的底部与独立密封安装腔的顶部活动连接的密封旋转筒内；
所述独立密封安装腔的外侧面与离心外筒的内侧面之间设有过滤膜，该过滤膜下部的离心外筒上连通有上清液出液管；
所述混合震荡装置包括隔音外箱体、设在隔音外箱体内的震荡箱体，所述震荡箱体的两侧与隔音箱体的内壁通过多个水平弹簧固定连接，所述震荡箱体的底部与隔音外箱体内的底部通过多个竖直弹簧固定连接，所述隔音外箱体内的底部固定设有用于驱动震荡箱体在隔音外箱体内发生上下震荡的震荡驱动装置；
所述震荡箱体的顶部连通有加入液软管，该加入液软管的端部穿过隔音外箱体的顶部向外延伸；所述震荡箱体的底部连通有混合液出液软管，所述混合液出液软管的端部穿过隔音外箱体下部的侧壁向外延伸；所述隔音外箱体和震荡箱体的上部分别设有外进液口和内进液口，所述外进液口和内进液口通过软管连接组件连通。
所述震荡驱动装置包括固定设在隔音外箱体内的驱动电机、固定连接在震荡箱体的多根垂直向下的顶杆、与驱动电机的转轴固定连接的驱动轴，所述驱动轴的两端与隔音外箱体底部固定设有的轴连接座活动连接，所述驱动轴上设有多个凸轮，且每一个凸轮的周向面与顶杆的下端接触。
本发明的有益效果是：通过该方法能够对服药后的人体血液浓度进行准确测量，对不同人体对药物的吸收做出贡献，确保不同的人在服用药量更加准确，对患者进行进一步的保护，同时防止了药物的滥用，对环境进行了有效的保护，本发明提供的装置能够为血液浓度测量提供了方便，提高了血液浓度测量的准确率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中离心分离装置的结构示意图；
图3是本发明中混合震荡装置的结构示意图；
图4是本发明中密封旋转筒的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
实施例1
基于拉曼光谱的体液药物浓度的测量方法，按照如下方法进行：
步骤一：体液提取：在无菌的环境中服用药物后的患者的血液进行提取，对提取的血液进行稀释；采用无菌环境进行患者的血液提取，可以保证采集到的血液内不会被细菌所污染，在对血液进行稀释时，采用PBS缓冲液对血液进行稀释，该所述PBS缓冲液由以下重量份数的物质组成：
磷酸二氢钠8～12％、磷酸氢二钠5～10％、氯化钾1～3％、胰酶0.5～1.5％，余量为水，采用该PBS缓冲液能够对血液进行充分的稀释；
步骤二：红细胞破碎处理：将稀释后的血液放入在超声功率400～500W条件下作用25～30min进行红细胞破碎处理；在进行破碎后然后通过过滤膜对破碎后的红细胞进行过滤，保证对破碎后的细胞进行有效的分离；
步骤三：将破碎后的红细胞放入到离心机中进行离心处理，然后将离心处理后的红细胞的上清液进行提取；
步骤四：对将步骤三中收集到的上清液进行震动或摆动或旋转，然后在给上清液中加入纳米金或纳米银溶液均匀混合，然后通过离心浓缩；
步骤五：将步骤四中的液体进行取样，然后将取得的样品进行透射拉曼光谱检测，得到药物分子表面增强拉曼光谱图，通过模型计算得到血液中药物含量。
实施例2
步骤一：体液提取：在无菌的环境中服用药物后的患者的血液进行提取，采用1～2倍体积的双蒸水对提取的血液进行稀释；
步骤二：红细胞破碎处理：将稀释后的血液放入在超声功率400～500W条件下作用25～30min进行红细胞破碎处理；在进行破碎后然后通过过滤膜对破碎后的红细胞进行过滤，保证对破碎后的细胞进行有效的分离；
步骤三：先后加入无水乙醇和氯仿到经过破碎后的红细胞液中，边加边搅拌，搅拌30min后，静置30min，将混合后的液体放入到离心机中进行离心，并对离心后的上清液进行收集；
步骤四：对将步骤三中收集到的上清液进行震动或摆动或旋转，然后在给上清液中加入纳米金或纳米银溶液均匀混合，然后通过离心浓缩；
步骤五：将步骤四中的液体进行取样，然后将取得的样品进行透射拉曼光谱检测，得到药物分子表面增强拉曼光谱图，通过模型计算得到血液中药物含量。
如图1所示基于拉曼光谱的体液药物浓度的检测装置，包括：
超声波细胞破碎分散机1，该超声波细胞破碎分散机1对提取的血液中的红细胞进行破碎处理；
离心分离装置2，经过超声波细胞破碎分散机1破碎后液体注入到离心分离装置2中，离心分离装置2对破碎后的红细胞液体进行离心分离，并分离出上清液；
混合震荡装置3，经过离心分离装置2分离后的上清液进入到混合震荡装置3中与进入到该混合震荡装置3中的纳米金或纳米银溶液混合、震荡；
离心浓缩仪4，提取混合震荡装置3混合后的液体，加入到离心浓缩仪4中进行离心浓缩处理；
拉曼光谱仪5，取样经过离心浓缩仪4离心浓缩后的液体，放入到拉曼光谱仪5中进行透射拉曼光谱检测，得到血液中药物的浓度。
在具体使用的过程中，可以将所述超声波细胞破碎分散机1的出液口与离心分离装置2连通，离心分离装置2的出液口与混合震荡装置3的进液口连通，混合震荡装置3的出液口与离心浓缩仪4的入口连通；所述超声波细胞破碎分散机1、离心浓缩仪4和拉曼光谱仪5采用目前常用的仪器，在这里不对齐进行详细的描述；
具体在使用时，将提取的血液进行稀释后加入到超声波细胞破碎分散机1中，稀释后的血液在超声波细胞破碎分散机1中进行红细胞破碎处理，经过红细胞破碎处理后，红细胞中的药物被释放出来，然后将破碎处理后的液体通入到混合震荡装置3中，然后与进入到混合震荡装置中的纳米金或纳米银溶液进行充分的混合，纳米金或纳米银溶液对液体中的药物进行吸收，在混合的过程中通过混合震荡装置3进行震荡混合，经过混合的液体进入到离心浓缩仪4进行离心浓缩，将经过离心浓缩仪离心浓缩后的液体进行样品提取，然后将样品提取放入到拉曼光谱仪5中进行药物浓度的检测，所述的纳米金或纳米银液体能够增加拉曼光谱的检测。
在进行离心分离过程中，为了能够保证离心分离的效率，如图2所述的离心分离装置2包括离心外筒201、周向上设有多个离心孔的离心内筒202，所述离心外筒201的上端固定连接有外筒封盖203，所述离心内筒202的上端固定连接有内筒封盖204，所述内筒封盖204上固定连接有进液管205，所述的进液管205的上端穿过外筒封盖203向外延伸，且该进液管205的外壁与外筒封盖203通过轴承固定连接；所述进液管205上设有单向阀206；所述的单向阀能够避免进入到离心内筒202中的液体从进液管中发生倒流，同时能够对进入到离心内筒中的液体进行保护，避免被外界环境污染，进液管205与外筒封盖通过轴承固定连接，保证离心内筒在旋转的过程中可以带动进液管进行旋转，并不影响外筒封盖的密封性；
所述离心外筒201的底部设有独立密封安装腔207，所述独立密封安装腔207内固定设有离心电机208，所述离心电机208的转轴穿过独立密封安装腔207的顶部与离心内筒202的底部固定连接，且所述离心电机208延伸到独立密封安装腔207外的转轴位于离心内筒202的底部与独立密封安装腔207的顶部活动连接的密封旋转筒209内；采用独立密封腔体可以保证离心电机与离心后的液体不会发生接触，避免对液体造成污染，同时通过密封旋转筒将离心内筒的底部和独立密封安装腔的顶部活动连接起来，将离心电机的转轴与离心液分离的同时，还不会影响到离心内筒的离心转动，具体的是在独立密封安装腔207和离心内筒202的底部上设有环形插槽，所述密封旋转筒209如图4所示，上下两端设有向外翻的翻边，将该翻边置入到环形插槽中，保证对离心电机转轴的隔离，还不会影响离心内筒的转动；
所述独立密封安装腔207的外侧面与离心外筒201的内侧面之间设有过滤膜210，该过滤膜210下部的离心外筒201上连通有上清液出液管211；
具体在使用的过程中，讲过破碎后的红细胞液体通过进液管进入到离心内筒中，此时离心内筒在离心电机的作用下进行离心运动，对红细胞液体进行离心分离，分离出的液体经过过滤膜210过滤后落入到离心外筒的底部，然后进行静置，当静置完成后，将该离心分离后的液体(上清液)通过上清液出液管211排除进入到混合振动装置3中；
所述混合震荡装置3如图3所示包括隔音外箱体301、设在隔音外箱体301内的震荡箱体302，所述震荡箱体302的两侧与隔音箱体301的内壁通过多个水平弹簧303固定连接，所述震荡箱体302的底部与隔音外箱体301内的底部通过多个竖直弹簧304固定连接，所述隔音外箱体301内的底部固定设有用于驱动震荡箱体301在隔音外箱体301内发生上下震荡的震荡驱动装置；隔音外箱体保证了内部在震荡过程中产生的噪音；设有的竖直弹簧和水平弹簧能够将震荡箱体和隔音外箱体301连接起来，同时能够保证震荡箱体能够在隔音外箱体301内进行震动；
所述震荡驱动装置包括固定设在隔音外箱体301内的驱动电机312、固定连接在震荡箱体302的多根垂直向下的顶杆309、与驱动电机301的转轴固定连接的驱动轴314，所述驱动轴314的两端与隔音外箱体301底部固定设有的轴连接座310活动连接，所述驱动轴314上设有多个凸轮311，且每一个凸轮311的周向面与顶杆309的下端接触。具体在工作时，所述的驱动电机301带动驱动轴314进行转动，驱动轴314上设有的凸轮311随着进行转动，凸轮在转动的过程中推动顶杆进行上下运动，进而推动整个震荡箱体302进行上下振动，保证对进入到震荡箱体内的液体进行充分的震动或震荡；采用凸轮与顶杆的相互作用带动震荡箱体发生震荡，可以实现稳定的上下振动；
所述震荡箱体302的顶部连通有加入液软管313，该加入液软管313的端部穿过隔音外箱体301的顶部向外延伸；所述震荡箱体302的底部连通有混合液出液软管308，所述混合液出液软管308的端部穿过隔音外箱体301下部的侧壁向外延伸；所述隔音外箱体301和震荡箱体302的上部分别设有外进液口305和内进液口306，所述外进液口305和内进液口306通过软管连接组件307连通。所述的软管组件包括密封塞入到外进液口305和内进液口306的塞头，将塞头连接起来的软管，采用软管连接不会影响到震动箱体的震动，
具体在使用时，经过离心分离后的上清液通过外进液口305进入到震荡箱体内，与通过加入液软管313进入到震荡箱体内的纳米金或纳米银溶液进行混合，此时驱动电机301带动驱动轴314进行转动，驱动轴314上设有的凸轮311随着进行转动，凸轮在转动的过程中推动顶杆进行上下运动，进而推动整个震荡箱体302进行上下振动，对混合液进行震荡处理，处理后的液体通过混合液出液软管308排出，进行后续的处理。
以上实施例仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。