血糖仪的发展

上海交通大学附属第一人民医院糖尿病研究室王煜非微量血糖仪检测技术•糖尿病患病率逐年上升•人们健康意识不断增强•DCCT、UKPDS证实：自我血糖监测（SMBG）已成为糖尿病治疗计划中重要的组成部分内容血糖仪发展历史血糖仪的工作原理血糖仪准确性与精确性评估血糖仪偏差的主要来源如何正确看待血糖仪的偏差内容血糖仪发展历史血糖仪的工作原理血糖仪准确性与精确性评估血糖仪偏差的主要来源如何正确看待血糖仪的偏差微量血糖仪检测技术背景资料：•最早血糖监测技术是从尿液试纸演变而来•Free(1958)研制一专利产品：GO涂在干纸片上滴样H2O2HRPO有色物质，肉眼比色第一台血糖仪发明者汤姆.克莱曼斯（TomClemens）1971.9.14全世界第一台袖珍式血糖仪诞生1974年德国宝灵曼公司推出了世界上第一台针对专业医护人员的便携式血糖仪Reflomat微量血糖仪检测技术第一代：(2种)•反应后需排除血样，以免干扰比色或因红细胞渗透到基底而使反应物丢失•改良后，纸片涂上乙基纤维素或在酶上加一层防水层水洗擦拭微量血糖仪检测技术第二代：（2种）血样存在时检测（包括光电比色法和电极法）改进方面：血样量采血方法操作测定时间新的酶、介质、染色基团（一步法）抗干扰（血内原性）钯、金等稀有金属电极第三电极隔血屏障低电压等数据储存外观微量血糖仪检测技术血糖仪操作的主要步骤•采血、按要求血量滴在反应区域内•在样本中识别葡萄糖•与葡萄糖反应，其产物被仪器测定到•识别程序、环境或可能存在的其他错误条件微量血糖仪检测技术•足够血量、严格掌握血样反应时间、除血样•第二代－－直接机上滴血检测（无需操作者掌握时间）•机外滴血、规定时间上机检测微量血糖仪检测技术当今血糖仪设计考虑•抗干扰–环境:温度湿度光电磁场等–血样:血球容积血样量含氧量等•低耗值•外观•反应配料能快速溶解或激活•无创微量血糖仪检测技术Biosensor技术，其基本成分是生化标志物（酶、抗体、类似物特异反应）联结传导物产生一种可检测的信号•电流或电压•颜色或光强度•热信号内容血糖仪发展历史血糖仪的工作原理血糖仪准确性与精确性评估血糖仪偏差的主要来源如何正确看待血糖仪的偏差微量血糖仪检测技术葡萄糖检测方法：•经典方法：Fehling’sreagent、磷钼酸比色法等原理葡萄糖含自由醛基，属还原糖，在碱性溶液中，能将金属离子（Cu2+、Hg2+、Ag2+等）还原G+Cu(OH)2=葡萄糖酸+Cu2O•酶法：高效专一常温微量血糖仪检测技术•常用酶：Glucoseoxidase(GO)葡萄糖氧化酶Glucosedehydrogenase(GDH)葡萄糖脱氢酶Hexokinase(HK)己糖激酶(常用于大生化仪)Glucose-6-phosphatedehydrogenase6-磷酸葡萄糖脱氢酶几种酶的特性：葡萄糖氧化酶测量结果易产生偏差•影响血氧浓度的因素：哮喘，吸烟，肺气肿，慢性阻塞性肺病和各种心血管疾病•海拔高度•剧烈运动开封后易与空气中氧气发生反应•一般开封后仅可以使用3个月对葡萄糖有特异性葡萄糖脱氢酶不受血液中氧分子的干扰•即不受测量着血氧浓度的影响不受空气中的氧气的干扰•即试纸有效期不受开封的影响•一般可以使用至标明的有效期特异性差，可能与麦芽糖等其他糖类发生反应微量血糖仪检测技术微量血糖仪检测技术实验室葡萄糖检测：#BeckmanGlucoseAnalyzerGO电化学方法检测反应物（氧）的耗竭#YSIGlucoseAnalyzerGO电化学方法检测过氧化氢（H2O2）GO葡萄糖+O2葡萄糖酸++还原染料过氧化物酶+H2OH2O2+700mVO2+2H++2e-葡萄糖反应方式（一）微量血糖仪检测技术H2O2ONETOUCHUltraTestStripCreatingareactionwhereglucosecanbemeasuredGlucoseGlucono-lactoneGlucoseOxidaseoxGlucoseOxidaseredMediatorredMediatoroxElectrodee-葡萄糖+NAD+葡萄糖脱氢酶葡萄糖酸内酯NAD++硫辛酰胺脱氢酶NADH+MTT(一种染色剂）葡萄糖脱氢酶吡咯喹啉醌（GDH－PQQ）、糖类治疗物质包括口服木糖，注射类的包含麦芽糖、半乳糖药物，含有环糊精（艾考糊精）的腹膜透析溶液产品微量血糖仪检测技术葡萄糖反应方式（二）反应原理ACCU-CHEK®Active罗康全TM活力型血糖试纸•样本中的ß-D-葡萄糖在葡萄糖染色氧化还原酶的一系列氧化还原作用下，形成一种中介物•此中介物与指示剂反应形成有色物质光化学技术光化学技术1.GLU+GOD→过氧化物（产生颜色变化）2.用光度计，测量颜色变化的强弱→GLU值GLU-葡萄糖；GOD-葡萄糖氧化酶试纸血糖仪光度计过量血滴血糖仪内部需有光度计（棱镜）试纸上的滴血区应位于光度计上方光化学反应方法镜头光学部分横截面示意图LEDs1a,bLED2隔板区域发光二极管+光度监测器试纸正面示意图监测器LED1aLED1bLED2试纸及由发光二极管产生的光点隔板区域，包括发光二极管和光度监测器未提供足够血样，25秒内续加样本毛细作用吸收LED2spot:样本量监测LED1a/bspot:测量葡萄糖浓度血流方向样本量监测测量开始停止O.K.样本量不足监测样本量不足监测及续加血样功能或者1.GLU+GOD（氧化态）→GLUAcid+GOD（还原态）2.GOD（还原态）+Fe3+→GOD（氧化态）+Fe2+3.2Fe2+→2Fe3++2e-（测量电子流）生物感应技术生物感应技术GLU-葡萄糖；GLUAcid-葡萄糖酸；GOD-葡萄糖氧化酶GLUGOD（氧化态）2Fe2+葡萄糖酯GOD（还原态）2Fe3+2e-试纸上除有GOD以外，应含有Fe3+ACCU-CHEK®Advantage罗康全®优越型血糖试纸试纸结构聚酯薄膜（PET）聚酯薄膜顶膜血样滴加区聚酯薄膜底膜钯电极独特弧形设计试剂反应区域（葡萄糖脱氢酶）罗氏康全系列血糖仪是唯一可用于手指尖末梢/静脉全血、血清和血浆血糖检测的血糖仪，差异小。RelativeGlucoseConsumptionUnreactedglucose=Reactedglucose=CoulometryVirtuallyallglucosereactsTinypoolofglucoseisneeded-totalpoolisconvertedtocomputeglucose.AmperometrySmall(variable)percentageofglucosereactsLargereservoirofglucoseisneeded-rateofdepletionismeasuredtocomputeglucose.瑞特血糖监测系统(血糖仪型号GM210，检测片型号GS210)产品的适应症和功能：1.黄金测试片的优点在于：(i)有绝佳的电化学反应及传导性，(ii)测试结果更稳定，(iii)不易受到湿度影响，(iv)避干扰电位(业界最低工作电会200mV)。2.产品的主要功能：产品可以协助使用者在家里或临床上有效地监控血糖值。生物感应与光化学技术的区别生物感应与光化学技术的区别用固态电子学原理来测量由葡萄糖/葡萄糖氧化酶反应而产生的电子流机外滴血，无需清洁保养不受光照影响用光学原理及光度计来测量反应生成的物质颜色的变化机内滴血，需对试纸条框夹周围进行清洁保养需要隔离强光线生物感应技术光化学技术＋不受光线强弱干扰、不需清洁保养＋不易受血中含氧量的影响ー通电后易受血中酸化还原物质的干扰ー对葡萄糖的特异性较差＋不受光线强弱干扰、不需清洁保养＋对葡萄糖的特异性高ー通电后易受血中酸化还原物质的干扰ー易受血中含氧量的影响生物电GDH酶GOD酶光化学＋对葡萄糖的特异性高ー易受血中含氧量的影响ー易受光线强弱干扰ー需要定期做清洁保养＋不易受血中含氧量的影响ー对葡萄糖的特异性较差ー易受光线强弱干扰ー需要定期做清洁保养不同测试原理的长处和短处自我血糖监测注意事项采血及操作方法和程序要严格按照操作常规进行采血部位皮肤干燥，血量充分，切忌局部挤压仪器要定期进行保养、清洁和校正微量血糖仪检测技术微量血糖仪检测技术含血检测葡萄糖的方法：•双色测定测反应物颜色测血液颜色血量需充分血球比例有影响（比色计镜头贵难校正费电）•单色测定隔血仪器测不出血液颜色对红细胞容积和氧影响敏感•电极法测电流微量血糖仪检测技术校正与误差：•仪器本身校正散射光纸片密码测定数据第三电极（不含GO，非特异电流）•校正液模拟血液标准液（与生化标准液不同）•标准与质控POCT-QA,QC内容血糖仪发展历史血糖仪的工作原理血糖仪准确性与精确性评估血糖仪偏差的主要来源如何正确看待血糖仪的偏差InternationalOrganizationforStandardization(ISO)GuidelineISO1519732ParticipatingCountriesUSA:SecretariatArgentinaAustraliaAustriaBelgiumBrazilCanadaChileChinaCzechRepublicDenmarkFinlandGermanyIranIrelandIsraelIsraelItalyJamaicaJapanKorea,RepublicofMexicoNetherlandsNewZealandNorwayPortugalSingaporeSpainSwedenSwitzerlandTurkeyUnitedKingdom:95%MinimumAccuracySpecificationRequirements“Theminimumacceptableaccuracycriteriaarebasedonthemedicalrequirementsforglucosemonitoring.”ExamplesoftheISO15197“minimumacceptableaccuracycriteria”forbloodglucose4.2mmol/l(75mg/dl)(±20%)LabAnalyzermg/dlmmol/l754.2905.01005.61307.21508.318010.025013.935019.450027.8+20%905.01086.01206.71568.718010.021612.030016.742023.360033.3–20%603.3724.0804.41045.81206.71448.020011.128015.640022.2Point:VariabilityexistsinreportedBGmonitoringdata,andisacceptabletoadegree.Question:WhatdegreeofconfidencecanclinicianshaveindevicesthatreportdataoutsideofthisinternationallydevelopedspecificationforBGmonitors?受试对象血糖值分布接受试验者血糖浓度分布人数(依据ISO15197：2003规范)：GroupABCDEFGRange(mmol/L)2.82.8-4.34.4-6.76.7-11.111.2-16.616.7-22.222.2Percentage5%15%20%30%15%10%5%Number723304523157若共计150例•Laboratoryaccuracy–InternationalOrganizationforStandardization(ISO15197)•Linearregressionplots•Bland-Altm