[發明專利]準確的汗液酶感測分析

在審

• 申請號: 201780070036.9
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN110049711A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 詹森·C·海肯費爾德;雅各布·A·伯特蘭;邁克爾·C·博德斯;E·戈麥斯
• 申請（專利權）人: 辛辛那提大學;外分泌腺系統公司
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B5/05;A61B5/145;C12Q1/00;C12Q1/70
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 劉明霞;初曉琳

用于感測生物流體(18)的裝置(200)包括至少一個分析物消耗傳感器(220)，用于測量生物流體(18)中的分析物的至少第一分析物濃度，以及至少一個附加部件(248)。如果生物流體(18)樣品流動速率小于或等于第一生物流體(18)樣品的由裝置(200)測量的流動速率的測量值的2倍，則至少一個附加部件(248)維持分析物消耗傳感器(220)的測量值在第一濃度測量值的20％內。用于感測生物流體(18)的方法包括使用分析物消耗傳感器(220)測量生物流體(18)中的分析物的第一分析物濃度，測量第一生物流體樣品流動速率，當隨后測量的生物流體(18)流動速率小于或等于第一生物流體樣品流動速率的2倍時，將隨后的分析物濃度測量值維持在第一分析物濃度測量值的20％內。

背景技術

非侵入式生物感測技術具有巨大的潛力，應用范圍從體育運動到新生兒、到藥理學監測、到個人數字健康，僅舉幾個應用。汗管可以提供訪問血液中攜帶的許多相同生物標記物、化學物質或溶質的路徑，并且可以提供重要信息，使人們即使在任何體征之前也可以診斷疾病、健康狀況、毒素、表現和其他生理屬性。汗液含有許多與血液和組織間液中找到的相同的分析物和分析物濃度。組織間液甚至具有比汗液更接近血液濃度的更多分析物，特別是對于更大尺寸和更親水的分析物(例如蛋白質)。

如果通過皮膚獲取的生物流體作為感測范例具有如此顯著的潛力，那么為什么在用于囊腫性纖維化(Cystic Fibrosis)的嬰幼兒氯化物汗液測定中或在非法藥物監測貼劑中數十年的使用后它還沒有出現？或者，為什么過去用于組織間液提取的反向離子電滲療法產品(如手表式血糖儀)在商業上失敗了？過去的挑戰和失敗至少部分是由于難以找到符合人體工程學和可接受的方式來產生用于采樣的生物流體(非侵入性的、連續性的、無刺激性的等)。此外，過去的努力難以獲得用于測量這些類型的生物流體中的分析物的足夠的樣品體積。減少樣品體積對于快速采樣或允許較低的生物流體產生速率(例如，較少的反向離子電滲電流和皮膚上的相關應力)是至關重要的。然而，簡單地減少生物流體體積，尤其是在使用反向離子電滲療法時，會引起二次挑戰，諸如pH變化。

現在提供生物流體采樣率的更詳細的背景描述。假設汗腺主要提供用于生物流體提取的預先存在的路徑。接下來，參考Cunningham在2010年的體內葡萄糖感測(In VivoGlucose Sensing)，假設將具有1cm²的采樣面積的裝置應用于佩戴者的手腕。假設手腕的汗腺密度為150/cm²，半徑為0.55cm(直徑1.1cm)的傳感器將覆蓋約1cm²的面積或約150個汗腺。接下來，假設該裝置在0.3mA/cm²下施加3分鐘的反向離子電滲療法，并產生15至150nL的生物流體。因此，每分鐘產生大約5至50nL的生物流體，這是大約0.03至0.3nL/min/gland的樣品產生速率。如果1cm²裝置的流體部分是127μm厚(與手表式血糖儀一起使用的凝膠厚度相同)，則流體體積為12,700nL。如果該體積完全被新的生物流體填充，則需要282至2822分鐘(47至4.7小時)，這表示采樣間隔非常緩慢。

接下來，考慮感測模式對所需采樣間隔和裝置的分析物檢測范圍的影響。傳感器在檢測時是否消耗感測的分析物，或者將分析物結合并釋放回溶液中，是采樣間隔和分析物檢測范圍的感測模式的主要區別。消耗感測的分析物的傳感器(諸如酶和電流傳感器)隨時間聚集感測的分析物，因此不需要完全更新生物流體樣品體積，并且不受生物流體中瞬時分析物濃度的限制。因此，這里對采樣率和檢測范圍的討論將不適用于這種傳感器。另一方面，平衡局部分析物濃度的傳感器，例如離子選擇性電極和基于電化學適體的傳感器，將僅按時間順序確保采樣間隔(即，當樣品體積被新生物流體完全更新時)來產生新數據，如果生物流體樣品含有傳感器檢測范圍內的濃度，則僅記錄測量值。