[發明專利]用于生物流體的表皮表征的設備和相關方法

有效

• 申請號: 201580055182.5
• 申請日: 2015-08-11
• 公開（公告）號: CN106793954B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: J·A·羅杰斯;A·考;D·康;Y·劉;X·黃
• 申請（專利權）人: 伊利諾伊大學評議會
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 鄭建暉;關麗麗

公開了用于監控生物流體的皮膚安裝的器件或表皮器件以及方法。所述器件包括一個機械匹配和/或熱匹配到皮膚以提供持久粘附以供長期穿戴的功能襯底。該功能襯底允許生物流體從皮膚到測量和/或檢測生物參數(諸如，生物流體產生速率、生物流體體積和生物標記濃度)的一個或多個傳感器的微流體運輸。所述器件內的傳感器可以是機械的、電子的或化學的，其中比色指示器是通過裸眼可觀察的或用便攜式電子器件(例如，智能手機)可觀察的。通過監控個體的健康狀態隨時間的改變，所公開的器件可以提供異常狀況的早期指示。

相關申請的交叉引用

本申請要求享有2014年8月11日提交的第62/035,823號美國臨時專利申請和2015年4月3日提交的第62/142,877號美國臨時專利申請的權益和優先權，每個所述美國臨時專利申請以整體引用的方式納入本文。

關于聯邦政府贊助研究或開發的聲明

不適用。

背景技術

新興的可穿戴的傳感器技術為連續的個人健康/保健評估、法醫檢查、患者監控以及運動識別提供有吸引力的解決方案。表皮電子器件中的最新進展通過實現與皮膚緊密接觸以供長期、可靠的健康監控的物理樣式提供許多種類的皮膚安裝的傳感器和相關聯的電子器件。

在這樣的器件中，一個重要測量模式可能涉及體液(例如，血液、間質流體、汗液、唾液和淚液)的分析，以增加對生理健康的各個方面的深入了解。通常在可穿戴的傳感器且尤其是表皮電子器件中，這樣的功能相對而言未被探索。現有的器件或是使用復雜的用于樣品處理的微流體系統，或是單純涉及基于濃度的測量而沒有樣品收集和存儲或對與數量和速率相關的參數的訪問。另外，維持這些器件與皮膚的接觸通常需要的機械固定裝置、系帶(strap)和/或膠帶(tape)不是非常適合于連續的、長期監控且沒有不舒適。

發明內容

公開了用于監控生物流體的皮膚安裝的器件或表皮器件以及方法。所述器件包括一個機械(mechanically)匹配和/或熱(thermally)匹配到皮膚以提供持久粘附以供長期穿戴的功能襯底。該功能襯底允許生物流體從皮膚到測量和/或檢測生物參數(諸如，生物流體產生速率、生物流體體積和生物標記濃度)的一個或多個傳感器的微流體運輸。所述器件內的傳感器可以是機械的、電子的或化學的，其中比色指示器是通過裸眼可觀察的或用便攜式電子器件(例如，智能手機)可觀察的。通過監控個體的健康狀態隨時間的改變，所公開的器件可以提供異常狀況的早期指示。

本文中所公開的表皮器件可以用來監控參數，諸如，溫度、壓力、電勢、阻抗和生物標記濃度。

可以通過所公開的器件檢測的分析物包括但不限制于鐵離子、銅離子、鉻離子、汞離子、鈉離子、鉀離子、鈣離子、氯離子、水合氫離子、氫氧化物、銨、碳酸氫鹽、尿素、乳酸鹽、葡萄糖、肌酸酐、乙醇、酮、亞硝酸鹽、硝酸鹽、尿酸、谷胱甘肽、血尿素氮(BUN)、人血清白蛋白(HSA)、高靈敏度C-反應蛋白(hs-CRP)、白細胞介素6(IL-6)、膽固醇、腦尿鈉肽(BNP)和糖蛋白。

表1.生物流體的實施例以及它們的相應采樣方法

表2.用于定量比色檢測的潛在生物標記

所公開的器件可以通過機械機制、電機制和/或熱機制(包括但不限制于表面芯吸、微針提取、反向離子電滲和/或熱微磨損)來使生物流體流通和訪問生物流體。