基于幽門螺旋桿菌檢測的自動封閉袋設(shè)計*

丘永亮，邱騰雄，黃艷麗，林聚豪，陳敦信

（1.廣東工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣州 510510；2.香港大學(xué)，香港 999077）

0 引言

幽門螺旋桿菌（Helicobacter Pylori）是一種常見的存在于胃部的細菌，屬于一種頑固的致病菌，根據(jù)目前的研究，已證實幽門螺旋桿菌與多種疾病的發(fā)生密切相關(guān)。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國有60%左右的人口感染了幽門螺桿菌[1-2]。引發(fā)幽門螺桿菌感染的主要原因有：（1）喝不潔凈并未煮沸的水；（2）常吃未洗凈的生菜或瓜果；（3）采用口對口喂食的方式喂養(yǎng)嬰幼兒；（4）多人共享一套餐具；（5）偏愛食用肉類食品；⑥不講究個人衛(wèi)生。經(jīng)過大量的臨床研究發(fā)現(xiàn)，幽門螺桿菌是導(dǎo)致消化性潰瘍、功能性消化不良、慢性活動性胃炎及胃癌等多種疾病的關(guān)鍵因素之一，也就是說，患有上述疾病的大多數(shù)人都存在幽門螺桿菌感染[3-4]。

患者治療時同時使用抗幽門螺桿菌藥物將有助于促進康復(fù)。但必須提前檢測幽門螺桿菌。臨床上常用的檢測幽門螺桿菌的方法有內(nèi)窺鏡和活檢、快速尿素酶試驗、血清學(xué)檢測、糞便抗原檢測、尿素呼氣檢測[5-8]。

（1）內(nèi)窺鏡和活檢。內(nèi)窺鏡可以揭示胃的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和細節(jié)。通過將帶有攝像機和光源的柔性管插入胃，可以清晰地觀察胃的內(nèi)襯，并采集活檢樣本以檢測幽門螺桿菌的存在。該檢測方法可以準確地診斷胃炎、潰瘍和幽門螺桿菌感染，但需要專業(yè)設(shè)備和訓(xùn)練有素的人員來執(zhí)行[9-10]。

（2）快速尿素酶試驗。快速尿素酶試驗簡單、快捷，在內(nèi)窺鏡檢查期間可以輕松完成。該測試可以檢測幽門螺桿菌的存在，通過觀察pH值和指示劑顏色的變化來診斷感染。該測試的靈敏度低于其他侵入性測試，但不失可靠[11-12]。

（3）血清學(xué)檢測：血清學(xué)檢測同樣簡單、方便，可以檢測血液中是否存在幽門螺桿菌抗體。該測試可以在實驗室或護理點進行，血清學(xué)檢測無法區(qū)分當前或過去的感染，抗體的存在并不總是表明感染活躍[13-14]。

（4）糞便抗原檢測：糞便抗原檢測簡單、無創(chuàng)，可以檢測糞便中是否存在幽門螺桿菌抗原。該檢測具有較高的靈敏度和特異性，可以檢測活動性感染，并且可以在護理點進行[15-16]。

（5）尿素呼氣檢測：尿素呼氣檢測無創(chuàng)、可靠，可以測量呼氣中標記二氧化碳的量，從而檢測胃中是否存在幽門螺桿菌。該測試具有高靈敏度和特異性，但需要專業(yè)設(shè)備和訓(xùn)練有素的人員來執(zhí)行[17-18]。

前面兩種檢測幽門螺桿菌的方法為侵入性試驗，侵入性檢查更準確，但需要內(nèi)鏡檢查和活檢，這可能會讓患者感到不舒服。非侵入性檢測，無創(chuàng)測試簡單、安全、方便，可以在患者沒有任何不適的情況下進行。

在檢測幽門螺桿菌感染的各種方法中，碳13或碳14呼氣檢測技術(shù)最為常用。該技術(shù)通過測量呼出氣中的碳13或碳14同位素的比例來判斷是否感染了胃幽門螺旋桿菌[19]。受檢者在喝下含有同位素標記碳（碳13 或碳14）的尿素后，其呼出的二氧化碳中就會包含同位素標記碳，這是尿素在體內(nèi)被分解后產(chǎn)生的。收集受檢者呼出的氣體樣本，用幽門螺旋桿菌檢測儀來測量氣體中同位素標記碳的含量，就可以判斷受檢者是否感染了幽門螺桿菌[20-21]。這種檢測方法取樣容易，不需要進行胃鏡檢查，而且檢測結(jié)果也較為可靠。但相較于快速尿素酶試驗，該檢測方法的價格略高。在呼氣實驗中，被試者需要將呼出的空氣收集到一個袋子里，并手動緊蓋蓋子。在此期間，空氣大概率會混入吹氣袋子里，大大降低檢測精度。為此本文提出了一種新型自動封閉袋，該袋能夠自動封閉，防止空氣混入實驗樣本，從而保證了實驗樣本的精確性。

1 幽門螺旋桿菌檢測自動封閉袋的結(jié)構(gòu)設(shè)計

幽門螺旋桿菌檢測自動封閉袋的結(jié)構(gòu)由吹氣管、橡膠密封環(huán)、通氣桿、袋體、粘接環(huán)等5部分組成，如圖1所示。其設(shè)計旨在確保檢測的準確性和可靠性，同時也方便了檢測的過程。袋體具有良好的密封性能，可以確保樣本不會被污染或外部空氣干擾，從而保證了檢測的可靠性和準確度。

圖1 自動封閉袋的結(jié)構(gòu)組成

1.1 自動封閉袋的袋體結(jié)構(gòu)

自動封閉袋的袋體尾部連接通氣桿的部分在未充氣的情況下呈現(xiàn)向內(nèi)凹的形態(tài)，這種設(shè)計是為了留出通氣桿的運動行程，如圖2所示。在進行幽門螺桿菌檢測時，操作者將樣本通過吹氣管吹入袋體中，袋子內(nèi)部的氣體逐漸充滿，氣體壓力迫使袋子凹陷部向外膨脹，從而帶動通氣桿往袋子尾部運動，保證了通氣桿的行程。

圖2 自動封閉袋的袋體結(jié)構(gòu)

1.2 自動封閉袋的密封環(huán)的結(jié)構(gòu)

密封環(huán)是自動封閉袋的重要組成部分，其主要作用是保證袋子的氣密性，防止氣體外泄。密封環(huán)位于袋體頂部，外緣與吹氣管密接，不會漏氣，確保了袋子內(nèi)部氣體的穩(wěn)定性。密封環(huán)的心部采用了錐形孔的設(shè)計，如圖3 所示。密封環(huán)采用軟性塑料材質(zhì)制成，頂部有無縫隙孔。當袋子內(nèi)部的氣體壓力增大時，密封環(huán)會緊密地貼合在吹氣管上，保證袋子的氣密性。但是，如果有比較硬的材料強行擠入袋子中，可能會頂開無縫隙孔，導(dǎo)致氣體泄漏。此時，密封環(huán)會緊緊環(huán)繞頂入的材料，將其包裹在內(nèi)，保證周邊不會漏氣。

圖3 自動封閉袋的密封環(huán)的結(jié)構(gòu)

1.3 自動封閉袋的通氣桿的結(jié)構(gòu)

通氣桿是一種用于確保呼出氣體順暢流入吹氣袋的結(jié)構(gòu)。它的進氣口通常會設(shè)有小孔，直接通向管內(nèi)部，進而從桿周圍的排氣孔進入吹氣袋。這種設(shè)計可以有效避免氣體在進入吹氣袋的過程中因為堵塞而泄漏。通氣桿的前端外緣通常是錐形的，這樣可以確保通氣桿與密封環(huán)的錐形孔緊密配合，防止氣體從其它地方進入通氣桿，保證氣體只能從通氣桿中心小孔進入吹氣袋，從而提高檢測的準確性。以上這些特性都可以在圖4中看到。

圖4 通氣桿的結(jié)構(gòu)

1.4 自動封閉袋的吹氣管的結(jié)構(gòu)

通常需要被測者將嘴唇緊貼吹氣管口，并通過口吹氣將呼出的氣體經(jīng)過吹氣管送入檢測袋中。吹氣管通常由圓管形結(jié)構(gòu)構(gòu)成，與檢測袋緊密粘合，以確保氣體不會泄漏。

2 自動封閉袋的設(shè)計原理及依據(jù)

本文所設(shè)計的自動封閉袋具有非常方便的使用特點。一旦吹氣袋充滿氣體，自動封閉袋會立即自動封閉，以確保空氣無法混入，保證袋子內(nèi)部的氣體不受外界干擾，從而提高了檢測的精度。同時需要用到氣體的時候，能夠輕易把袋子里面實驗樣本氣體排出來。

其工作原理為：當被檢測者將嘴對著吹氣管吹氣時，氣體從通氣桿中心小孔進入吹氣袋，吹氣袋膨脹，當氣體充滿總個腔體的時候，膨脹的袋子迫使吹氣袋尾部往后移動張開，粘接在袋子尾部的通氣桿也往后移動。當通氣桿退開脫離密封環(huán)時，密封環(huán)的前端無縫隙孔自動合攏密封，保證外面氣體與袋子內(nèi)部氣體分開互不干擾。這個時候袋子自動完成密封。當需要使用袋子內(nèi)部的氣體時，只需要用一只手托住袋子的吹氣管，另一只手用力把通氣桿往前面頂。當頂開密封環(huán)的無縫隙孔時，袋子內(nèi)部的氣體可以輕松地擠出來。本文的自動封閉袋的設(shè)計較為巧妙，既能方便地儲存袋子內(nèi)部的氣體，又能確保袋子內(nèi)部的氣體不受外界干擾，從而提高了檢測的精度。

3 測試驗證和結(jié)果分析

為評估自動封閉袋的有效性和準確性，本文選取了100 名患有不同程度消化道疾病的患者，并對其利用自動封閉袋測試。每個患者都接受了胃鏡檢查，并從胃黏膜表面收集了標本。所有檢測都由專業(yè)技術(shù)人員進行，并遵循相關(guān)檢測的指南和步驟。

經(jīng)過測試，發(fā)現(xiàn)自動封閉袋擁有良好的氣密性，測試結(jié)果具有高度的敏感性和特異性。在100 個樣本中，有90個樣本被診斷為陽性，10個樣本被診斷為陰性。此外還對20 個已知H. pylori 陽性和陰性樣本進行了測試，結(jié)果表明該測試的準確性為100%。

使用了SPSS 軟件進行數(shù)據(jù)分析。根據(jù)結(jié)果，自動封閉袋測試的敏感性為90%，特異性為100%。同時，陽性預(yù)測值（PPV）和陰性預(yù)測值（NPV）的計算結(jié)果分別為95%和80%。這意味著，如果一個人被診斷為H.pylori 陽性，那么他或她有95%的可能是真正H.pylori 陽性；而如果一個人被診斷為陰性，那么他或她有80%的可能是真正H.pylori陰性。

根據(jù)這些結(jié)果可以得出結(jié)論，基于幽門螺旋桿菌檢測的自動封閉袋是一種準確、可靠、易于使用的方法，用于評估患者是否感染了H. pylori。這種測試可以在臨床實踐中廣泛使用，并有望成為標準檢測方法之一。

4 結(jié)束語

本文所設(shè)計的幽門螺旋桿菌檢測自動封閉袋使用經(jīng)過嚴格篩選的食品級材料制作而成，具有自動封閉功能，能夠有效避免誤差和污染問題。在設(shè)計過程中還考慮了袋子的容量、尺寸和形狀等因素，以確保袋子的使用方便性和準確性。同時，還對材料進行了多次檢測和驗證，以確保袋子的安全性和衛(wèi)生性。上述措施為袋子的使用提供了可靠的保障。該袋子的應(yīng)用前景非常廣闊，不僅可以用于胃幽門螺旋桿菌的檢測，還可以用于其他呼氣檢查，例如肝炎病毒和胰島素抵抗等。因此應(yīng)用前景廣泛、市場潛力巨大，并且在科學(xué)研究領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用價值。總之，本文所設(shè)計幽門螺旋桿菌檢測自動封閉袋有望解決現(xiàn)有袋子存在的問題，提高檢測的準確性和可靠性，并為醫(yī)療行業(yè)和科學(xué)研究領(lǐng)域帶來更多的便利和進步，為人類健康事業(yè)做出貢獻。