智能马桶中近红外光尿液分析的方案探讨

　　分析一段时间的信号变化数据,就可以对一个人的健康状态作出比较客观的判断.而每天都到医院检查显然行不通,在这里提出“智能马桶”的设想,将体检装置与日常生活中使用的马桶结合起来.人们在如厕过程中,自动检测人体各种生理信号,并将数据传送到计算机进行处理.如果出现异常情况,计算机会提醒使用者应该到医院就诊.

　　1　体检装置的要求

　　跟医院相比,智能马桶中的体检装置具有以下特点:

　　1)人如厕的时间有限,要在短时间内作出判断,要求装置快速准确地分析检测对象;

　　2)由于条件有限且检测的次数多,体检应该是无创伤、非介入的;

　　3)医院里的体检往往需要借助于化学试剂,且试剂多是一次性的,但家庭式体检装置必须设计成非耗材(或少耗材)、可反复检测、易操作且不需要专门医疗知识的.智能马桶中的体检要求测出体温、体重、心率、血压、尿液成分等参数,由于篇幅问题,在此仅分析临床尿液分析仪的现状和探讨符合要求的尿液检测方案.

　　2　临床尿液分析仪的现状

　　目前临床常规尿液分析主要包括蛋白质、葡萄糖等成分的检查.常用的临床尿液分析仪有干化学和尿沉渣分析仪.干化学分析仪是由微电脑控制的,采用球面积分仪接受双波长反射光的方式测定已跟尿液发生化学反应的试剂条上的颜色变化来分析尿液成分的.尿沉渣分析仪是利用电脑分析经染色的尿液来测定其成分的.由上可知,临床尿液分析仪对其它试剂的依赖性强,将这些方法应用到智能马桶中,则要求使用者具备一定医疗知识,而且要经常更换试剂显然不合适于家用的智能马桶中.查阅国内外相关资料,采用近红外光进行尿液分析较合理.

　　3　近红外光尿液分析方案探讨

　　近红外光谱区(NIRS: Near Infrared Spectroscopy)是1800年由Herschel发现的,根据美国试验和材料协会(ASTM)规定,其波长范围为780~2 500 nm.NIR谱包含有机物的大量信息,是近年来发展起来的一种极有前途的技术,它提供了一种便携、实时、连续、操作简单的无创伤检测方法.

　　3.1　分析原理

　　尿液中有机成份的官能基团X-H(C-H,O-H,N-H等)的伸缩、振动、弯曲等运动都有其固定的振动频率.当近红外光照射到尿液时,官能基团吸收与相应分子固有振动相一致的特定的近红外光,反射与之不同的近红外光.用不同波长的近红外光线照射尿液,利用光电传感器接受信号,可得到一组不同波长下相应的光吸收值,和波长对光吸收值作图,可得到尿液的吸收光谱,该光谱含有大量信息,与尿液中特定成分的含量具有一定关系(符合朗伯特-比尔定律Lam-bert-Beer Law).