TWI741843B - 體液蛋白質濃度檢測裝置及其運作方法 - Google Patents

體液蛋白質濃度檢測裝置及其運作方法 Download PDF

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本發明提供一種體液蛋白質濃度檢測裝置及其運作方法，包括電源供應器，微型電磁波產生器，電磁波反射訊號檢測器，微控制器，以及顯示器，以及其運作方法。

Description

體液蛋白質濃度檢測裝置及其運作方法
本發明係提供一種體液蛋白質濃度檢測裝置及其運作方法，特別是一種以微型電磁波產生器進行體液蛋白質濃度檢測及其運作方法。
蛋白質是人體細胞組織的主要組成成分，而當蛋白質濃度不正常現象時，即可能引發人體疾病。例如人體所患的糖尿病，就是一種人體慢性的代謝異常疾病，而會造成糖尿病的兩個主要成因，一方面是胰臟無法生產足夠的胰島素蛋白質激素，另一方面亦或者是細胞對於胰島素蛋白質激素的作用產生抗拒性。
而醫界咸認為由於遺傳，環境，化學毒素，以及微生物等因素的交互影響，造成體內胰臟分泌胰島素不足，或體內對胰島素的作用產生抗拒性，使得對於醣類的利用能力減低甚至完全無法利用，造成血糖過高，尿中有糖的現象，同時也會造成患者體內的蛋白質與脂肪的代謝不正 常。
而糖尿病是無法治癒的慢性病，一旦罹患糖尿病，患者終其一生都必須主動注意血糖控制，須避免糖尿病威脅其生命，且更需避免糖尿病會產生嚴重的併發症，如：心血管疾病、視網膜病變、神經病變等影響患者的生活品質。
全世界糖尿病患人數，於1997年為一億二千四百萬人，而於2014年，全球估計已增加至四億二千二百萬的成人患有糖尿病，而由於糖尿病患人數快速的增加及其併發症，甚至已造成社會的財務負擔，患者生活品質的急速下降。
而隨著人口老化，生活型態以及飲食方式改變，近年來糖尿病已高居國人十大死因的前四名。估計臺灣糖尿病患人口已達百萬之譜，而其中，九成以上屬於非胰島素依賴型，又稱第二型糖尿病，且由於多半患者已超過了四十歲，且又最常於五十五歲以後病發糖尿病，故又稱為成年型糖尿病。
據估計，近半的糖尿病人罹病而不自知，原因在於糖尿病症狀常是慢慢發生，在開始時往往不易察覺。糖尿病是全身血管系統的殺手，它帶來的慢性合併症包括小血管病變，如視網膜病變、腎臟病變、神經病變；以及大血管病變，又稱動脈硬化症；因為一旦病情控制不佳，易引起心臟病、中風，還會造成眼睛、腎臟、下肢血管等併發症，甚至造成失明、洗腎和截肢。
故而，站在預防醫學的角度，倘能有簡易的檢測方式及早診斷胰島素阻抗以及早期糖尿病，將能夠避免罹患第二型糖尿病，此舉可降低國家醫療支出以及造福社會大眾。由於胰島素阻抗以及早期糖尿病的患者，其血液或唾液中胰島素濃度會上升，倘能夠及早主動監測體液中胰島素濃度之變化，即可早期診斷是否有高胰島素血症(即胰島素阻抗或糖尿病前期)。糖尿病前期可經由飲食調整以及運動改善，避免其罹患糖尿病。一旦發展成糖尿病，胰臟β細胞死亡便無法治癒此疾病，患者必須終生服藥監控血糖。由於胰島素是胰臟β細胞分泌至血液中的一種蛋白質激素，具有降低血糖的功能。因此以檢測體液中胰島素濃度為例，發明一種新穎的蛋白質檢測裝置，除了可檢測體液中胰島素濃度的變化之外，還可擴展應用檢測體液中其他疾病相關蛋白質的濃度變化。
本發明之一種體液蛋白質濃度檢測裝置，包括主機裝置，顯示器，以及試片裝置，其中該主機裝置連接顯示器，以及該主機裝置連接試片裝置。
本發明之一種體液蛋白質濃度檢測裝置，其中該主機裝置包括電源供應器，微型電磁波產生器，電磁波反射訊號檢測器，以及微控制器，顯示器，而該電源供應器連 接該微型電磁波產生器，該微型電磁波產生器再連接該電磁波反射訊號檢測器，以及該電磁波反射訊號檢測器連接該微控制器。
本發明之一種體液蛋白質濃度檢測裝置的運作方法，首先提供唾液(saliva)檢體於試片裝置，啟動微型電磁波產生器，以微型電磁波產生器對於試片裝置內的測試者唾液檢體發出電磁波的掃描訊號。接著，收集由微型電磁波產生器發射電磁波掃描訊號至測試者唾液檢體後的電磁反射訊號。繼續，以電磁波反射訊號檢測器檢測測試者的唾液檢體之電磁波反射訊號，藉以檢測電磁波反射訊號。
接著，根據前述測試者的唾液檢體之電磁反射訊號的電磁波反射訊號，並與特徵曲線進行比較計算，以確定測試者唾液中的胰島素蛋白質的濃度。
最後，以顯示器顯示測試者的胰島素蛋白質檢測結果，即可顯示測試者唾液檢體中所含有胰島素蛋白質的濃度，藉以輔助判斷是否患有高胰島素血症(即胰島素阻抗或糖尿病前期)。
本發明由於體積甚小，故可裝設於3C家電用品，或是通訊器材領域，如智慧型手機。
本發明能夠以預防醫學的角度，可以進行隨時進行胰島素蛋白質的檢測，即可以隨時監控高胰島素血症(即胰島素阻抗或糖尿病前期)是否發生。
本發明能夠輔助正常人避免罹患糖尿病之外，更可以讓正常的一般人能夠主動注意自身胰島素濃度的控制，警示其個人注意維持確保良好的正常生活習慣。
本發明以非侵入性的方式監測體液中的胰島素蛋白質濃度，而當胰島素蛋白質顯現增加的趨勢時，顯示可能成為糖尿病患者的徵兆時，患者可以自行提醒並採取必要的行動，以防止罹患糖尿病。
本發明亦可輔助正常人得以檢查日常的習慣，以確保良好的生活方式，避免成為糖尿病患者。
對於糖尿病患者，本發明可輔助了解血液中的胰島素濃度，從而提醒醫護人員可投入適當的胰島素，得以控制糖尿病患者的血糖濃度。
對比傳統的酵素連結免疫吸附分析法(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)檢測方式，本發明檢測胰島素的敏感性更高，且本發明具有對於多人檢測的高重複性，以及具有對單人檢測的高複製性。
而更特別的是，本發明的裝置構造簡單，具有更快的檢測速度，且具有準確的檢測結果的優勢。
100:主機裝置
101:電源供應器
102:微型電磁波產生器
103:電磁波反射訊號檢測器
104:微控制器
105:顯示器
106:試片裝置
有關本發明之前述及其它許多優點，於以下配合參考圖 示之一個較佳實施例的詳細說明中，將可更清楚呈現，其中如下：
第1圖顯示本發明之一種體液蛋白質濃度檢測裝置。
第2圖顯示本發明之一種體液蛋白質濃度檢測裝置的運作方法。
第3圖顯示本發明一種體液蛋白質濃度檢測裝置經檢測運作後的胰島素蛋白質濃度的特徵曲線。
第4圖顯示本發明一種體液蛋白質濃度檢測裝置經檢測運作後的胰島素蛋白質濃度的精準檢測值。
以下請參照所附圖式說明與敘述，以對本發明之實施形態據以描述。於圖式中，相同之元件符號表示相同之元件，且為求清楚說明，元件之大小或厚度可能誇大顯示。
如第1圖所示本發明之一種體液蛋白質濃度檢測裝置，包括主機裝置100，顯示器105，以及試片裝置106，其中該主機裝置100連接顯示器105，以及該主機裝置100連接試片裝置106。
仍如第1圖所示本發明之一種體液蛋白質濃度檢測裝置，其中該主機裝置100包括電源供應器(Power supply)101，微型電磁波產生器(Electromagnetic-wave generator)102，電磁波反射訊號檢測器(Electromagnetic-wave detection circuit)103，以及微控制器(Microcontroller)104。其中電源供應器101連接微型電磁波產生器102，微型電磁波產生器102再連接電磁波反射訊號檢測器103，以及電磁波反射訊號檢測器103連接微控制器104。
此處特別提醒的是，本發明是一種非侵入式體液蛋白質濃度檢測裝置，以檢驗胰島素(Insulin)作為檢測蛋白質濃度之手段，故於本說明中，可顯見係以胰島素的檢測做為測試例作為實施步驟的說明。而如前述之選擇設計，主要是因為胰島素亦屬於一種蛋白質(Protein)激素，由胰臟內的胰島β細胞分泌。胰島素可參與調節碳水化合物和脂肪代謝，控制血糖平衡，可促使肝臟和骨骼肌細胞將血液中的葡萄糖轉化為糖可供利用，亦即將血糖轉為肝糖和細胞內的葡萄糖。故當人體缺乏有效的胰島素時，會導致血糖過高，甚至產生糖尿病。
此外，由於唾液是一種複雜的混合物，不僅含有各種蛋白質，還含有DNA，RNA，脂肪酸以及各種微生物等，且因血液中的各種蛋白質成分同樣存在於唾液中，故而唾液能反映出血液中各種蛋白質的變化，目前所知，人的唾液中約有1166種蛋白質，且同時可以在血漿和淚液中發現大部分的蛋白質。
再如第1圖所示本發明之一種體液蛋白質濃度檢測裝置，其中電源供應器101具有提供電源的功能。
猶如第1圖所示本發明之一種體液蛋白質濃度檢測裝置，其中微型電磁波產生器102具有提供掃描接收與感測的功能，即當微型電磁波產生器102具有發射電磁波(electromagnetic wave)的電磁掃描訊號，與接收電磁波的電磁反射訊號之功能時，則可以達到掃描接收與感測的功能。而微型電磁波產生器102由於其體積甚小，甚至可裝設於積體電路的晶片上，故而亦可適應運用於3C家電領域，以及通訊領域，例如智慧型手機等各式用途。特別是微型電磁波產生器102可發出約60×109赫茲的波段，據以探測到胰島素蛋白質的反射波。
猶如第1圖所示本發明之一種體液蛋白質濃度檢測裝置，其中反射信號是電磁波，其強度(intensity)和相位(phase)將根據其所發生的物質介電常數(dielectric constant of the material)而改變，由於試片裝置106所承載的測試者的唾液中，其所不同胰島素蛋白質的濃度(concentration)，可改變唾液的介電常數，因此，可以藉由特徵曲線來確定測試者唾液的濃度。而特徵曲線係以胰島素的標準濃度樣品，以取得特徵曲線。
如第1圖所示本發明之一種體液蛋白質濃度檢測裝置，其中電磁波反射訊號檢測器103具有提供檢測微型電磁波產生器102所產生的電磁波反射訊號之功能。
如第1圖所示本發明之一種體液蛋白質濃度檢 測裝置，其中微控制器104具有提供計算分析電磁波的反射波電磁波反射訊號的功能，達到比對分析檢測結果的功能。
如第1圖所示本發明之一種體液蛋白質濃度檢測裝置，其中顯示器105具有提供顯示分析檢測結果的功能。
而如第1圖所示本發明之一種體液蛋白質濃度檢測裝置，其中試片裝置106可提供承載處理測試者的唾液，作為測試試片的準備，包括加入特定蛋白質檢測試劑於該試片裝置106，其中該特定蛋白質檢測試劑包括胰島素蛋白質檢測試劑。
如第2圖所示本發明之一種體液蛋白質濃度檢測裝置的運作方法，如第2圖步驟201所示，首先啟動微型電磁波產生器102，以微型電磁波產生器102對試片裝置106所承載處理的測試者唾液發出電磁波的掃描訊號。
猶如第2圖所示本發明之一種體液蛋白質濃度檢測裝置的運作方法，如第2圖步驟202所示，接著收集由微型電磁波產生器102發射電磁波掃描訊號至測試者的唾液之電磁波反射訊號。
仍如第2圖所示之本發明之一種體液蛋白質濃度檢測裝置的運作方法，如第2圖步驟203所示，繼續，以電磁波反射訊號檢測器103進行檢測測試者唾液之電磁波反射訊號，可藉以檢測電磁波反射訊號。
再如第2圖所示之本發明之一種體液蛋白質濃 度檢測裝置的運作方法，如第2圖步驟204所示，跟著，由微控制器104自前述所存取的測試者的檢測數據中，確認電磁波反射訊號為測試者唾液的胰島素蛋白質濃度(insulin concentration)。
接著，如第2圖步驟205所示之一種體液蛋白質濃度檢測裝置的運作方法，根據前述測試者唾液的電磁波反射訊號，並與特徵曲線進行比較計算，以確定測試者唾液中所含的胰島素蛋白質的濃度。
最後，而如第2圖步驟206所示之一種體液蛋白質濃度檢測裝置的運作方法，以顯示器105顯示測試者唾液中的胰島素蛋白質檢測結果，亦即顯示測試者唾液中含有胰島素蛋白質的濃度，藉以輔助判斷是否患有糖尿病。
第3圖顯示本發明是一種體液蛋白質濃度檢測裝置經檢測運作後的胰島素蛋白質濃度的特徵曲線，橫軸係為胰島素蛋白質的濃度，而縱軸為電磁波反射訊號。
第4圖顯示本發明是一種體液蛋白質濃度檢測裝置經檢測運作後的胰島素蛋白質濃度的精準檢測值，由左至右，顯示了「試片編號」，確實的「胰島素蛋白質濃度」，本發明所檢測的「胰島素蛋白質濃度」，以及位於最右側的「錯誤率」，可以得見「錯誤率」極低，並未超過1.9%的錯誤率，經相比較，可以得到本發明對於檢測胰島素蛋白質濃度具有極高的精準檢測值。
綜前所述，由於本發明由於體積甚小，可裝設於3C家電用品，或是通訊器材領域，如智慧型手機，故而本發明可以進行隨時進行糖尿病的檢測，即可以隨時監控糖尿病是否發生。
本發明以非侵入性的方式監測身體的蛋白質，當正常人唾液中的胰島素蛋白質出現增加的趨勢，顯示為高胰島素血症(即胰島素阻抗或糖尿病前期)患者的徵兆時，則可以自行警示並做出必要的行動，藉以防止糖尿病。而本發明亦可輔助正常人進行檢查日常的習慣，以確保其正常生活習慣，而不會成為糖尿病患者。
相對於糖尿病患者，本發明亦可輔助了解其唾液中的胰島素蛋白質含量，從而輔助醫護人員提供適當的胰島素。更且，本發明可警示糖尿病患者的個人生活習慣，確保其正常生活習慣，避免加劇其糖尿病。
故而，本發明除了能夠避免正常人罹患糖尿病之外，更可以提醒正常人能夠主動注意血糖的控制，維持良好的生活習慣。換言之，本發明可以輔助提醒正常人避免糖尿病的發生，更能夠避免糖尿病威脅其生命，得以避免影響正常人的生活品質。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申 請專利範圍內。
100:主機裝置
101:電源供應器
102:微型電磁波產生器
103:電磁波反射訊號檢測器
104:微控制器
105:顯示器
106:試片裝置

Claims (4)

  1. 一種以測試者的唾液進行體液蛋白質濃度檢測裝置，至少包含：一主機裝置，至少包含：一電源供應器，該電源供應器具有提供一電源的功能；一微型電磁波產生器，該微型電磁波產生器具有提供一掃描接收與感測的功能，其中該微型電磁波產生器包含可裝設於一積體電路晶片上；一電磁波反射訊號檢測器，該電磁波反射訊號檢測器具有提供檢測該微型電磁波產生器之一電磁波反射訊號的功能；以及一微控制器，該微控制器具有提供一計算分析電磁波的一反射波電磁波反射訊號之功能；其中該電源供應器連接該微型電磁波產生器，該微型電磁波產生器連接該電磁波反射訊號檢測器，以及該電磁波反射訊號檢測器連接該微控制器；一顯示器，其中該顯示器具有提供一顯示分析檢測結果的功能；以及一試片裝置，該試片裝置可提供承載一測試者的唾液，作為測試一試片的準備， 其中該主機裝置連接該顯示器，以及該主機裝置連接該試片裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之檢測裝置，其中該微型電磁波產生器包含適用於一通訊領域。
  3. 一種如申請專利範圍第1項之以測試者的唾液進行體液蛋白質濃度檢測裝置的運作方法，至少包含：啟動一微型電磁波產生器，以該微型電磁波產生器對一測試者唾液檢體發出一掃描訊號，其中該微型電磁波產生器包含可裝設於一積體電路晶片上；收集由該微型電磁波產生器發射該掃描訊號至該測試者唾液的一反射訊號；以一電磁波反射訊號檢測器檢測該測試者唾液檢體的該反射訊號的一電磁波反射訊號；由一微控制器自所存取的測試者唾液檢體的一檢測數據中，確認該檢測電磁波反射訊號為該測試者唾液檢體的一胰島素蛋白質濃度；根據該測試者唾液的一電磁波反射訊號，並與一特徵曲線進行比較計算，以確定該測試者唾液檢體中所含的該胰島素蛋白質濃度；以及以一顯示器顯示該測試者唾液檢體的一檢測結果，其中該顯示器具有提供一顯示分析檢測結果的功能。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之運作方法，其中該微型電磁波產生器包含適用於一通訊領域。
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