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原文传递多通道传感贴片和基于该贴片的伤口感染集成检测装置

专利名称：	多通道传感贴片和基于该贴片的伤口感染集成检测装置
摘要：	本发明属于传感技术领域，公开了一种多通道传感贴片和基于该贴片的伤口感染集成检测装置，多通道传感贴片是在基底之上依次由丝网印刷制成银层、碳层、绝缘层，能够同时检测伤口渗出液中的尿酸(UA)、酸碱度(pH)和C反应蛋白(CRP)；伤口感染集成检测装置包括多通道传感贴片、MCU模块、电压转换模块、ADC模块、DAC模块、激励电流检测模块、通道转换模块、离子电压检测模块、蓝牙模块；通过医用棉片吸收并暂时存储伤口部位的渗出液，伤口感染集成检测装置能够实时监测所述医用棉片所存储伤口渗出液的UA、CRP、pH值的变化情况，从而综合了解到患者慢性伤口的感染或者愈合的情况，达到慢性伤口感染程度监测的目的。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	天津大学
发明人：	李爽;白永昌;董译璠;明东
专利状态：	有效
申请日期：	2023-06-06T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-28T00:00:00+0800
申请号：	CN202310663798.7
公开号：	CN117129541A
代理机构：	天津市北洋有限责任专利代理事务所
代理人：	琪琛
分类号：	G01N27/30;A61B5/1477;A61B5/145;G01N27/327;G;A;G01;A61;G01N;A61B;G01N27;A61B5;G01N27/30;A61B5/1477;A61B5/145;G01N27/327
申请人地址：	300072 天津市南开区卫津路92号
主权项：	1.一种多通道传感贴片，包括基底，其特征在于，所述基底之上依次由丝网印刷制成银层、碳层、绝缘层；所述银层包括UA和CRP共用参比电极、pH参比电极以及导电部分；所述碳层包括UA工作电极、CRP工作电极、pH工作电极，以及UA和CRP共用对电极；所述绝缘层是将除电极有效区域和导电接口有效区域外的其他部分覆盖绝缘材料，以防止检测过程中液体触碰；其中，所述UA工作电极、所述UA和CRP共用参比电极、所述UA和CRP共用对电极构成UA传感器；所述CRP工作电极、所述UA和CRP共用参比电极、所述UA和CRP共用对电极构成CRP传感器；所述pH工作电极和所述pH参比电极构成pH传感器。 2.根据权利要求1所述的一种多通道传感贴片，其特征在于，所述UA工作电极采用双层纳米材料进行修饰，包括：先在所述UA工作电极表面滴涂10μL/cm2的氮掺杂石墨烯，自然风干0.5小时后；再在所述UA工作电极表面滴加体积百分数为0.05％的Nafion溶液，Nafion溶液的滴加量为2μL/cm2，以将氮掺杂石墨烯固定在工作电极上；用超纯水冲洗掉未附着的氮掺杂石墨烯后，将所述UA工作电极与电化学工作站连接，并在所述UA传感器表面滴加浓度为10mM的氯铂酸，氯铂酸的滴加量为100μL/cm2；利用方波伏安法电沉积铂纳米颗粒，电沉积的具体参数为：电压范围-0.2～-0.8V，增量10mV，振幅25mV，频率15Hz，连续扫描8次，实现致密的铂纳米颗粒固定在附着有氮掺杂石墨烯的所述UA工作电极表面。 3.根据权利要求1所述的一种多通道传感贴片，其特征在于，所述CRP工作电极纳米材料和特异性结合抗体修饰，包括：先在所述CRP传感器表面滴加体积百分数为1％的氯金酸溶液，所述氯金酸溶液的滴加量为100μL/cm2；将所述CRP传感器与电化学工作站连接，利用方波伏安法电沉积金纳米颗粒，电沉积的具体参数为：电压范围0～-1.0V，增量10mV，振幅25mV，频率15Hz，连续扫描5次；实现致密的金纳米颗粒固定在所述CRP工作电极表面；然后在充分振荡使溶液均匀的条件下，向修饰有金纳米颗粒的所述CRP工作电极表面滴加5μL/cm2浓度为0.5mg/mL的羧基化石墨烯溶液，并使羧基化石墨烯溶液充分覆盖所述CRP工作电极；最后室温下静置干燥30分钟，使羧基化石墨烯吸附到金纳米颗粒修饰的所述CRP工作电极表面，得到金纳米颗粒/羧基化石墨烯修饰的所述CRP工作电极；在此基础上为固定CRP抗体，采用羧基化石墨烯上的羧基与CRP抗体上的氨基经活化之后脱水缩合形成肽键的方式，实现C反应蛋白在所述CRP工作电极表面的固定；包括：在金纳米颗粒/羧基化石墨烯修饰的所述CRP工作电极表面同时滴加30μL/cm2的2mM EDC溶液和30μL/cm2的5mM NHS溶液，并使两种溶液混合均匀，在4℃湿润环境下静置30分钟，使羧基化石墨烯上的羧基得到活化；随后加入50μL/cm2的浓度为1～10mg/ml的CRP抗体，4℃湿润环境下静置12小时，随后轻轻冲洗掉所述CRP工作电极表面的溶液；EDC/NHS作为氨基和羧基的偶联剂，使得CRP抗体通过共价偶联的方式固定到电极上；最后，在所述CRP工作电极表面滴加10μL/cm2的浓度为2mg/mL的牛血清白蛋白溶液，4℃湿润环境下静置30分钟，随后轻轻冲洗掉所述CRP工作电极表面的溶液。 4.根据权利要求1所述的一种多通道传感贴片，其特征在于，对于所述pH工作电极，在其表面滴加含有0.01M EDOT和0.1M NaPSS的溶液，该溶液的滴加量为20μL/cm2；使用计时电位法施加-300μA的电流持续30秒，在所述pH工作电极表面电沉积一层导电聚合物PEDOT:PSS，以增大其氧化还原电容，减小电位漂移；然后配制含有1.0wt％氢离子载体Ⅰ、0.5wt％NaTFPB、66.0wt％PVC、32.5wt％DOS、溶剂为THF的氢离子选择性膜混合液，摇晃成均匀黏性液体后在4℃下保存；在沉积有导电聚合物的所述pH工作电极表面滴加1μL/cm2的所述氢离子选择性膜混合液，4℃下干燥12小时；对于所述pH参比电极，在其表面滴加1μL/cm2含有饱和NaCl的PVB溶液，自然干燥30分钟，形成稳定的PVB/NaCl膜。 5.一种基于权利要求1-4中任一项所述多通道传感贴片的伤口感染集成检测装置，其特征在于，包括所述多通道传感贴片、MCU模块、电压转换模块、ADC模块、DAC模块、激励电流检测模块、通道转换模块、离子电压检测模块、蓝牙模块；所述多通道传感贴片紧贴于医用棉片，所述医用棉片覆盖于伤口部位；所述医用棉片用于吸收并暂时存储伤口部位的渗出液，所述伤口感染集成检测装置能够实时监测所述医用棉片所存储伤口渗出液的UA、CRP、pH值；对于所述UA传感器和所述CRP传感器，所述MCU模块用于控制所述DAC模块输出特定波形的激励电压信号；所述通道转换模块用于选择和切换要检测的为UA通道或CRP通道，并将所述激励电压信号施加到所述多通道传感贴片，使所述多通道传感贴片经过反应产生响应电流；激励电流检测模块还用于将所述响应电流传导至ADC模块；所述ADC模块用于实现所述响应电流转换成电压后的实际电压采集；所述MCU模块用于读取所述ADC模块采集的实际电压，并将实际电压通过蓝牙模块进行信号传输；对于所述pH传感器，所述多通道传感贴片产生特定的响应电压，所述离子电压检测模块用于将所述响应电压传输至所述ADC模块，所述ADC模块对所述响应电压进行采集，所述MCU模块用于读取所述ADC模块采集的实际电压，并将实际电压通过蓝牙模块进行信号传输；所述电压转换模块用于给所述MCU模块、所述ADC模块、所述DAC模块、所述激励电流检测模块、所述通道转换模块、所述离子电压检测模块、所述蓝牙模块供电。 6.根据权利要求5所述的一种伤口感染集成检测装置，其特征在于，所述多通道传感贴片对尿酸的检测过程包括：使用pH＝8的磷酸盐缓冲液作为溶剂，配制浓度为500、400、300、200、100、70、60、50、40、30、20、10、5μM的尿酸标准溶液用于标准曲线的测定，激励信号选用差分脉冲波形，电位扫描范围设置为0～0.6V，增量0.005V，脉冲幅度0.05V，脉冲宽度0.05s，脉冲周期0.5s；重复三片所述UA工作电极的检测，得到可供拟合标准曲线的数据后进行线性拟合，得到所述UA工作电极的标准曲线；通过所述激励信号，所述伤口渗出液中的尿酸在0～0.6V电压范围内氧化并产生可测的氧化电流，从而建立氧化电流峰值与尿酸浓度的线性关系，实现尿酸检测。 7.根据权利要求5所述的一种伤口感染集成检测装置，其特征在于，使用pH＝7.4的磷酸盐缓冲液作为溶剂，分别配制浓度为1、10、100、1000ng/mL的C反应蛋白标准溶液用于标准曲线的测定，激励信号选用差分脉冲波形，电位扫描范围设置为0.15～0.55V，增量0.005V，脉冲幅度0.05V，脉冲宽度0.05s，脉冲周期0.5s；重复三次对所述CRP工作电极的检测，得到可供拟合标准曲线的数据后进行线性拟合，得到所述CRP工作电极的标准曲线；所述伤口渗出液中的C反应蛋白与所述CRP工作电极表面的抗原特异性结合后，所述CRP工作电极表面的阻抗就会增大，通过向所述CRP工作电极施加电压能够得到相应的电流信号，不同浓度的C反应蛋白会导致不同大小的电流信号出现，从而实现CRP的检测。 8.根据权利要求5所述的一种伤口感染集成检测装置，其特征在于，在商业pH计的辅助测定下配制pH为3、4、5、6、7、8的pH标准溶液，用于标准曲线的测定，并调节pH使其误差保持在±0.05之内；采用开路电压检测法，对不同的pH标准溶液反复测量所述pH工作电极和所述pH参比电极之间的电压差，建立pH与电压差之间的线性关系，得到所述pH工作电极的标准曲线；伤口渗出液中所述pH工作电极和所述pH参比电极之间的电压差通过开路电压检测法获得后，根据pH标准曲线中的线性关系即可得到对应的pH值。
所属类别：	发明专利