CN111316097B - 新型生物传感器及相关的伤口敷料系统 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于检测体液、分泌物或渗出物中的生物标志物的生物传感器。生物传感器主要包括第一电极(100a)、第二电极(100b)、电极涂层(200)和机械电极稳定器(300)。生物标志物是催化化学反应的酶,在该化学反应中,电极涂层(200)的一个或多个成分在与酶接触时通过共价化学键的断裂而被化学改变。电极涂层包括生物标志物的天然或合成底物。第一电极和第二电极导电,并通过机械电极稳定器(300)彼此保持基本恒定且均匀的距离。第一电极和第二电极中的至少一个的暴露导电表面基本上完全被电极涂层(200)覆盖。生物传感器存在含高阻抗状态和低阻抗状态的状态组中的至少一种状态,在高阻抗状态中,电极涂层(200)基本上不被生物标志物化学改变,而在低阻抗状态中,电极涂层(200)被生物标志物化学改变。还提供了一种含本发明的生物传感器的诊断伤口敷料系统。
Description
技术领域
本发明涉及用于检测体液、分泌物或渗出物中的生物标志物的生物传感器,用于监测伤口或涉及伤口的诊断目的。
背景技术
皮肤修复失败和不愈合溃疡(non-healing ulcers)给医疗系统带来的疾病负担是巨大的。在美国,据报道,不愈合溃疡和慢性伤口影响650万患者,每年国家花费300亿美元。这些数字预计将随着人口老龄化和疾病流行率上升而增长,这些疾病(诸如肥胖症和糖尿病)会导致不愈合溃疡。此外,并发症还会影响烧伤伤口(burn wounds),其局部感染会导致延迟愈合,并有发生侵袭性感染和脓毒症的风险。例如,在瑞典,大约三分之一的医院抗生素消耗与术后预防有关。愈合受损也与生物材料(诸如合成移植物和假体)的使用有关,其可能会引起炎症反应,并进一步增加感染风险。
目前,伤口和伤口愈合最常用的是传统的敷料和绷带。通常情况下,患者会定期安排去医院请医生或护士检查愈合中的伤口,在这个过程中,敷料或绷带通常会被取下并换成新的。伤口愈合并发症可能发生在距下次就诊之前相对较长的时间,因此在出现并发症的情况下,可能不会像通常所保证的那样立即处理。此外,在医院环境中打开敷料或绷带本身就构成了严重的风险。因此,即使在能够得出伤口正在如预期的那样愈合并且敷料根本不需要移除或更换的结论的情况下,也可能因此引入可导致复杂的继发性感染的医院相关的微生物。
伤口愈合过程的高度复杂性意味着有许多可能的方法、标志物以及生物和物理原理可以潜在地用于评估伤口的状态。具体地,希望能够优选在早期阶段检测感染。因此,已经投入了很多努力来鉴定这些与感染相关的方法、标志物以及生物和物理原理。
细菌毒素(诸如来自金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的磷脂酶A2和溶血素)可能引起可检测到的染料以脂质泡(lipid vessels)的形式从底物靶标中释放(Zhou,J.,Loftus,A.L.,Mulley,G.,Jenkins,A.T.A.,2010.Journal of the American ChemicalSociety 132(18),6566–6570)。该方法的缺点包括例如读出的主观或精细量化,这涉及主观视觉检查或需要例如荧光光谱分析仪器的单独分析。此外,伤口敷料的外层覆盖可能会阻碍下面释放的染料的视觉检查。在这种情况下,至少必须移除伤口敷料的外层覆盖部分,从而增加感染的风险。
基质金属蛋白酶是一种依赖锌的内肽酶,其在慢性伤口液中活性增加,可以通过使用芯片形式的底物涂覆的多孔硅来检测(Gao,L.Z.,Mbonu,N.,Cao,L.L.,Gao,D.,2008.Analytical Chemistry 80(5),1468–1473)。该方法的缺点包括例如需要干燥或通过其他方式处理芯片,以便在暴露于分析对象之后获得可视读出。因此,该方法不能很好地适用于例如伤口敷料中所需的实时分析。
体温是伤口感染的既定标志,并且在观察到伤口外观有任何明显变化之前,体温可作为慢性反应的早期预测指标(Nakagami,G.,Sanada,H.,Iizaka,S.,Kadono,T.,Higashino,T.,Koyanagi,H.,Haga,N.,2010.Journal of Wound Care 19(11),465–472)。仅使用感染预测指标-温度的缺点包括例如,由于若干个对愈合伤口正常的良性过程可能会引起温度的暂时升高,因此出现假阳性的风险很高。
鉴于目前现有技术的上述问题和缺点,需要改进用于监测伤口愈合过程的生物传感器。具体地,如果伤口需要急性医疗护理(诸如在感染的情况下),需要可以引入伤口敷料中并且具有输出报警信号的能力的传感器。
发明内容
因此,本发明的实例和实施方案优选地寻求通过提供根据所附专利权利要求的生物传感器来缓和、减轻或消除本领域中的一个或更多个缺陷、缺点或问题,诸如上述的单个或任意组合。
根据第一方面,提供了一种用于检测体液、分泌物或渗出物中的生物标志物的生物传感器,所述生物传感器包括第一电极、第二电极、电极涂层和机械电极稳定器。所述生物标志物是催化化学反应的酶,在所述化学反应中,电极涂层的一个或多个成分在与酶接触时通过共价化学键的断裂而被化学改变。所述电极涂层包括所述生物标志物的天然或合成的底物。所述第一电极和所述第二电极是导电的,并通过所述机械电极稳定器彼此保持基本上恒定且均匀的距离。所述第一电极和所述第二电极中的至少一个的暴露的导电表面基本上完全被所述电极涂层覆盖。生物传感器存在含高阻抗状态和低阻抗状态的状态组中的至少一种状态,在高阻抗状态中,电极涂层基本上不被生物标志物化学改变,而在低阻抗状态中,电极涂层被生物标志物化学改变。
根据第二方面,提供了一种生物传感器,其含根据所述第一方面的生物传感器,其中,所述机械电极稳定器是适于保护伤口的伤口敷料的集成部分或与适于保护伤口的伤口敷料紧密整合。
根据第三方面,提供了一种诊断的伤口敷料系统(diagnostic wound dressingsystem),其含所述第一或第二方面的生物传感器、适于保护伤口的伤口敷料、阻抗读取器单元和处理器单元。所述阻抗读取器单元与所述第一电极和所述第二电极电连接,并适于连续或周期性地测量它们之间的阻抗或电阻。所述处理器单元连接到所述阻抗读取器单元,并且适于将其阻抗或电阻数据与一个或多个预设极限值进行比较,以在满足或超过所述预设极限值时输出报警信号。
本发明的进一步实例在从属权利要求中定义,其中,本发明的第一方面的特征经必要的变动后作为第二和第三方面的特征。
本发明的一些实例提供了一种生物传感器,所述生物传感器对选自由明胶酶和磷脂酶A2(PLA2)组成的酶的组中的酶是敏感的。
本发明的一些实例提供了一种诊断的伤口敷料,其包括适于测量伤口或其紧邻周围的温度的额外的温度传感器。所述温度传感器连接到所述处理器单元,用于在生物标志物相关信号之外并行地向其提供进一步的输入,作为输出报警信号的基础。
应当强调的是,当在本说明书中使用时,术语“包括(comprises)/包括(comprising)”用于指定所述特征、整体、步骤或组件的存在,但不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、组件或其组的存在或添加。
附图说明
参考附图,根据本发明的实例的以下描述,本发明的实例能够具有的这些和其他方面、特征和优点将是显而易见的,其中:
图1是根据本发明的实施方案的本发明的生物传感器的透视图,示出了第一电极100a和第二电极100b,每个电极100a和100b在上外表面上覆盖有电极涂层200,并且每个都具有通过非导电界面固定在机械电极稳定器300中的下外表面;
图2是根据本发明的实施方案的本发明的生物传感器的透视图,示出了固定在机械电极稳定器300中的矩形或片状第一电极100a和矩形或片状第二电极100b,所述机械电极稳定器300又与伤口敷料500集成在一起,使得电极100a、100b的上外表面暴露并被电极涂层200覆盖;
图3是根据本发明的实施方案的本发明的生物传感器的透视图,示出了由机械电极稳定器300彼此分开一段距离的矩形第一和第二电极100a、100b,机械电极稳定器300通过第一绝缘部分表面(first insulating partial surface)110a和第二绝缘部分表面110b附着到电极上,电极的第一导电部分表面120a和第二导电部分表面120b被电极涂层200完全覆盖;
图4是根据本发明的实施方案的本发明的生物传感器的透视图,示出了通过完全集成在电极涂层200中而彼此分开一定距离的圆形第一电极100a和第二电极100b,所述电极涂层200同时用作机械电极稳定器300,并且含可被生物标志物化学改变以降低电极之间的阻抗的成分;
图5是根据本发明的实施方案的本发明的生物传感器的透视图,示出了圆形第一和第二电极100a、100b,其中第一电极100a的外表面完全被一层电极涂层200覆盖,并且第二电极100b缠绕在电极涂层200的外表面周围,使得电极沿着它们的延伸以基本恒定的距离彼此分开;
图6中A是处于高阻抗状态的本发明的生物传感器的示意图,示出了第一和第二电极100a、100b,每个电极都覆盖有电极涂层200,电极涂层200由多个微囊泡组成,在其暴露的外表面中含底物,并且在其内部体积中含电增压器(图示为S形物体);
图6中B是处于低阻抗状态的图6中A的生物传感器的视图,其中底物已经被生物标志物化学改变,使得大部分微囊泡破裂,并伴随着电极局部环境中的电增压器的释放;和
图7是根据本发明的实施方案的本发明的诊断的伤口敷料系统的示意图,示出了伤口敷料500(其中,覆盖在电极涂层200中的第一电极100a和覆盖在电极涂层200中的第二电极100b集成在其中并沿伤口敷料500的延伸方向以彼此均匀距离延伸),和适于经由WiFi发送和接收数据并通过电连接器400电连接到电极100a、100b的组合阻抗读取器单元600和处理器单元700。
具体实施方式
现在将参照附图描述本发明的具体实例。然而,本发明可以以许多不同的形式体现,并且不应被解释为仅限于在此陈述的实例;相反,提供这些实例是为了使本发明将是彻底和完整的,并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。在附图中示出的实例的详细描述中使用的术语并不意在限制本发明。在附图中,相同的数字表示相同的元件。
本发明的生物传感器主要包括两个电极,第一电极100a和第二电极100b。由于部分或全部存在导电材料,电极是电导体。适合于电极构造的导电材料的实例包括但不限于金属、元素碳和导电有机聚合物。电极(即其有效测量表面导电部分(active measuringsurface-conductive part))适当地保持彼此均匀的距离,以使电极之间的阻抗基本上取决于周围环境的性质。为了使电极彼此保持基本均匀的距离,可以使用机械电极稳定器300。例如,机械电极稳定器300可以是片状的,或者本领域中已知的任何其他合适的形式,具有固定在其表面上的电极。电极稳定器300的合适材料的实例包括但不限于纤维素、化学改性纤维素、有机聚合物、玻璃纤维、硅、热塑性塑料或其混合物。优选地,电极和电极稳定器300之间的界面可以是电绝缘的,使得第一电极100a通过第一绝缘部分表面110a附着到电极稳定器300的表面,并且第二电极100b通过第二绝缘部分表面110b附着到电极稳定器300的表面。电极的有效测量表面导电部分主要等于电极的剩余表面,即第一电极100a的第一导电部分表面120a和第二电极100b的第二导电部分表面120b。
生物传感器的功能依赖于电极的第一和/或第二导电部分表面120a、120b的电极涂层200作为主要贡献者,其在没有被生物标志物化学改变或影响电极之间的阻抗的状态(即高阻抗状态)下。在电极涂层200已经受到影响的状态下(诸如由于生物标志物的影响而部分或全部化学降解的状态(即低阻抗状态)),其对阻抗的贡献小于在高阻抗状态的情况。低阻抗状态可以包含多个状态,其中电极涂层被生物标志物以不同程度的化学改变。例如,可以将电极涂层化学改变到相对较低的程度,从而这种情况和高阻抗状态的情况相比,电极之间的阻抗差相对较小。在另一个实例,可以将电极涂层化学改变到相对较高的程度,从而这种情况和高阻抗状态的情况相比,电极之间的阻抗差相对较大。因此,可以通过周期性地测量第一电极100a和第二电极100b之间的阻抗来检测生物标志物的存在,前提是这些导电部分表面(即第一和/或第二导电部分表面120a、120b)中的至少一个的导电有效测量表面被电极涂层200覆盖。生物标志物可以通过分析阻抗与时间的关系来定性地和可选地定量地确定。这样的分析可以由处理器单元700自动执行,处理器单元700适合于相关电信号的接收,并且以程序的形式被提供适当的算法。
所述生物标志物可以是催化化学反应的酶,在所述化学反应中,电极涂层200的一个或多个成分在与酶接触时通过共价化学键的断裂而被化学改变。因此,所述电极涂层200可以包含所述酶的天然或合成的底物。主要地,电极涂层200包括足够数量的这样的底物,并且其性质足以使其由于酶的作用而降解,从而引起电极涂层200的可检测的微观或宏观变化,从而引起电极之间的阻抗变化。用于掺入电极涂层200中的合适底物是具有酶活性的生物标志物的底物,所述生物标志物与伤口的不希望的医疗状态(例如,感染)有关。这样的生物标志物的实例包括基质金属蛋白酶,诸如胶原酶和明胶酶。这样的生物标志物的其他实例包括磷脂酶,诸如磷脂酶A1、磷脂酶A2和磷脂酶C。
根据一个实施方案,电极涂层200的底物可以选自由胶原蛋白I、III、IV、V、VII和X,明胶,纤维连接蛋白,层粘连蛋白,蛋白聚糖和弹性蛋白或其混合物或合成衍生物组成的底物的组。
根据一个实施方案,电极涂层200的底物可以受明胶酶的影响而化学降解。这样的底物的实例包括IV型胶原蛋白和明胶。
根据一个实施方案,电极涂层200的底物可以受MMP-2的影响而化学降解。
根据一个实施方案,电极涂层200的底物可以是明胶。
根据一个实施方案,电极涂层200的底物可以受磷脂酶A1和/或磷脂酶A2的影响而化学降解。这些底物的实例包括具有甘油骨架的磷脂,诸如具有内源性脂肪酸残基的磷脂酰胆碱。
根据一个实施方案,电极涂层200的底物可以是具有合成非内源性脂肪酸残基的磷脂酰胆碱。与例如内源性脂肪酸残基相比,这种合成的非内源性脂肪酸残基可以设计成对其溶液中的阻抗或电阻产生相对较大的影响。例如,脂肪酸残基可以包括带电荷的取代基或氧化还原元素。有利的是,当相应的底物在例如磷脂酶A1、磷脂酶A2和/或磷脂酶C的影响下水解时,与采用内源脂肪酸的相应生物传感器相比,根据本发明的生物传感器可以具有更高的灵敏度。
根据一个实施方案,电极涂层200可以主要由底物(诸如明胶)组成。
电极涂层200可以包括额外的涂层稳定剂和/或电增压器,它们分别适于提供机械稳定性能和释放形式的阻抗降低或增加效果。涂层稳定剂的实例在本领域中是众所周知的,并且可以由技术人员基于所使用的底物来选择。例如,涂层稳定剂可以是其上涂有电极涂层200的编织或缠绕的聚合物非导电纤维。本领域技术人员可以根据所选择的底物来选择合适的电增压器。这样的电增压器在本领域中是众所周知的。这种电增压器的一个实例是导电纳米纤维,当生物标志物诱导的化学和相关机械降解时,从电极涂层200中的固定形式机械释放,这可以降低电极之间的阻抗。另一个实例是固体或无定形固定化盐,其在相同类型的释放时溶解在电极的直接水性环境中,使得其电导率增加,可检测为阻抗的降低。
根据一个实施方案,电极涂层200可以包括微囊泡或基本上由微囊泡组成,其结构完整性取决于根据本发明的生物标志物的底物的存在。这种囊泡的合成和生产在本领域中是众所周知的。例如,Zhou等(Zhou,J.,Loftus,A.L.,Mulley,G.,Jenkins,A.T.A.,2010.Journal of the American Chemical Society 132(18),6566–6570)描述了对磷脂酶敏感的合适的囊泡。这种囊泡的内部体积可以优选地装有一个或多个合适的电增压器。合适的电增压器是物理或分子实体,当作为生物标志物降解的结果从囊泡的内部体积释放时,其引起第一电极100a和第二电极100b之间阻抗的显著变化。合适的包括,例如,阻抗增加的增压器,例如,电导体(如碳纳米纤维),或者阻抗降低的增压器,例如,当从囊泡释放时在电极上形成绝缘非或低导电膜的电增压器。
本发明的生物传感器适用于检测例如人体体液、分泌物或渗出物中的生物标志物。具体地,它适用于伤口渗出物或伤口引流物的相关生物标志物的定性或定量测定。它可以集成在伤口敷料500中,用于连续监测这样的生物标志物。例如,可选地伤口敷料500本身的适当改性的织物或组织可以构成机械电极稳定器300。有利地并由于其基本上是电读出的,在这样的应用中,它可以向用户提供关于与伤口愈合或感染相关的生物标志物的基本信息,而无需打开敷料。现有技术的方法(诸如具有视觉读出的方法或需要收集样本等分试样用于分析的方法),通常需要这样打开敷料,且伴有例如引入感染的相关风险。
本发明的诊断的伤口敷料系统主要包括本文教导的本发明的生物传感器,该生物传感器适当地集成在适于根据正常伤口处理和管理的保护伤口的伤口敷料500中。集成的生物传感器可以连接到本领域技术人员众所周知的合适的阻抗读取器600,并且进一步适于连续或周期性地测量第一电极100a和第二电极100b之间的阻抗或电阻。处理器单元700可以连接到阻抗读取器单元600并从阻抗读取器单元600获得阻抗或电阻数据。处理器单元700可以使用这样的阻抗或电阻数据与存储的预定极限值的辅助比较来自动确定是否应该输出指示医疗紧急事件的报警信号。
根据一个实施方案,阻抗读取器单元600和处理器单元700可以集成在相同的单元或外壳中,进一步适于用作诊断的伤口敷料系统的伤口敷料500的可穿戴的“插件”。这样的单元或外壳可以进一步设置有用于例如通过WiFi或蓝牙无线传输例如报警信号的装置(means),以使得能够例如通过互联网立即向医务人员发送信号,或者例如向患者的智能手机或平板电脑发送信号。与相应的一次性使用物品的情况相比,这种可穿戴的“插件”的优点包括例如其可重复使用性,降低成本和环境方面相应地在有所节省。
根据一个实施方案,诊断的伤口敷料系统可以进一步包括集成温度传感器800。这样的传感器可以连接到处理器单元700,用于向其提供进一步的输入,并且适于测量伤口或其紧邻周围的温度。与仅考虑这些输入类别中的一个的情况相比,基于阻抗数据输入和温度数据输入两者,处理器单元700与存储的预定极限值的辅助比较可以有利地给出较低的假阳性报警信号的风险。
实施例
除通用和标准的实验室设备和试剂外,还使用以下项实施本发明实施例1至3:
-在玻璃衬底上具有10微米线和间隙的交叉型金电极用于阻抗测量,并作为固定在机械电极稳定器300上的第一电极100a和第二电极100b的模型(Naked BiosensorModel,NBM);
-通过在23℃下将相应的干明胶粉末(5.0g)在水(100ml)中初始水合60分钟来制备5%的牛明胶(5%BG)和猪明胶(5%PG)的水性溶液。然后小心地倒出过量(大约40ml)水,并将剩余的水合明胶用水稀释至总体积为100ml。在搅拌的同时,将悬浮液在50-52℃加热至均匀,并直接用于生产的牛覆盖的NBS,用作本发明的生物传感器的模型,其中电极覆盖有含明胶作为底物的电极涂层200。
-通过将在Dulbecco磷酸盐缓冲盐水溶液的7.5%牛血清白蛋白(6.67ml)用Dulbecco磷酸盐缓冲盐水溶液稀释到500ml,制备含0.1%牛血清白蛋白的Dulbecco磷酸盐缓冲盐水溶液(BSAPBS)的原液,用作不需要相应伤口的急性医疗护理的健康伤口渗出物的模型。
-MMP-2的原液(10微克,来自Sigma#SRP3118的人重组大肠杆菌表达)通过在0.1%BSA(1.0ml)中溶解制备,并在使用前保存在-16℃。
-通过用BSAPBS(4.9ml)稀释上述MMP-2的原液0.1ml来制备含MMP-2的实验溶液(BSAPBS-MMP2),用作需要相应伤口的急性医疗护理的伤口渗出物的模型。
实施例1-明胶涂覆的生物传感器模型(BGBM和BGBM)的制备
具有一个直径大约5mm的球形圆末端的玻璃温度计浸泡在热(50-52℃)5%BG中。当保持在垂直位置时,由重力在其下端形成的液滴立即涂抹在垂直保持的NBM的电极侧,使其整个表面完全被覆盖。然后将经覆盖的NBM在-16℃水平保持5分钟以形成牛明胶涂覆的NBM(BGBM),使得其能够在使用前达到环境温度。用类似的方法制备了猪明胶涂覆的NBM(PGBM)。
实施例2-NBM与BGBM或PGBM的电特性比较及后者在BSAPBS中的稳定性
将NBM和明胶覆盖的NBM(BGBM和PGBM)连接到阻抗读取器,并在23℃将其浸入轻轻搅拌的BSAPBS中,使得整个电极覆盖的表面都在BSAPBS内,并且对于BGBM和PGBM,使得明胶膜的上表面在BSAPBS之上。电极在1Hz至1kHz之间的电阻扫描揭示了电阻与频率之间的基本线性关系,在NBM的情况下从12Kohm(1kHz下)到117Kohm(1Hz下),在NBM和BGBM的情况下从14Kohm(1kHz下)到132Kohm(1Hz下)。这相当于NBM与BGBM或PGBM之间的差异为2Kohm(在1kHz)和15Kohm(在1Hz),后两者始终显示出相对较高的电阻。孵育6小时后,此差异无明显变化。在用热水(约45℃)洗涤除去BGBM和PGBM上的明胶膜,并然后以同样的方式重新扫描电阻后,电阻-频率关系无法与NBM的区分。
这些实验结果通过测量电学特性支持将本发明的含明胶作为底物的生物传感器与完全或部分去除该明胶的相应生物传感器区分开来。进一步表明,这种生物传感器的电特性在较长的时间内是稳定的。
实施例3-MMP-2诱导的明胶降解
重复根据实施例2的实验,唯一的例外是使用BSAPBS-MMP2代替BSAPBS作为培养基。在这种情况下,在孵育2h后,BGBM和PGBM的电学特性与NBM的电学特性没有明显的区别。因此,MMP-2的存在将BGBM和PGBM的稳定性降低到<2h(与实施例3相比,其中可以注意到>6h的稳定性)。
通过测量电学特性,来自该实施例和实施例2的实验结果一起支持了含作为底物的明胶的本发明的生物传感器在生物标志物MMP-2不存在于局部环境中的第一种情况和生物标志物MMP-2存在于局部环境中的第二种情况的区别。
以上参照具体实例描述了本发明。然而,在本发明的范围内,除上述之外的其他实例同样是可能的。本发明的不同特征和步骤可以以不同于所述的其他组合来组合。本发明的范围仅受所附专利权利要求的限制。
更一般地,本领域技术人员将容易理解,本文描述的所有参数、尺寸、材料和配置都是示例性的,并且实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取决于使用本发明的教导的一个或多个特定应用。
实施方案的项目表
1、一种用于检测体液、分泌物或渗出物中的生物标志物的生物传感器,所述生物传感器包括第一电极(100a)、第二电极(100b)、电极涂层(200)和机械电极稳定器(300),其中
-所述生物标志物是催化化学反应的酶,在所述化学反应中,所述电极涂层(200)的一个或多个成分在与所述酶接触时通过共价化学键的断裂而被化学改变;
-所述电极涂层(200)含所述生物标志物的天然或合成的底物;
-所述第一电极(100a)和所述第二电极(100b)导电,并通过所述机械电极稳定器(300)彼此保持基本上恒定且均匀的距离;
-所述第一电极(100a)和所述第二电极(100b)中的至少一个的所述暴露的导电表面基本上完全被所述电极涂层(200)覆盖;并且
-所述生物传感器存在含高阻抗状态和低阻抗状态的状态组中的至少一种状态,在高阻抗状态中,所述电极涂层(200)基本上不被生物标志物化学改变,在低阻抗状态中,所述电极涂层(200)被生物标志物化学改变。
2、根据权利要求1所述的生物传感器,其中
-所述机械电极稳定器(300)分别附着于所述第一电极(100a)和所述第二电极(100b)的外表面的第一绝缘部分表面(110a)和第二绝缘部分表面(110b);
-所述第一电极(100a)和所述第二电极(100b)的外表面的第一导电部分表面(120a)和第二导电部分表面(120b)分别是没有所述电绝缘界面的导电表面;并且
-所述第一电极(100a)和所述第二电极(100b)的所述导电部分表面(120a、120b)中的至少一个分别被所述电极涂层(200)基本上完全覆盖。
3、根据前述权利要求中任一项所述的生物传感器,其中,所述体液、分泌物或渗出物是身体响应组织损伤而产生的伤口渗出物或伤口引流物。
4、根据权利要求3所述的生物传感器,其中,所述机械电极稳定器(300)是适于保护所述伤口的伤口敷料(500)的集成部分或与适于保护所述伤口的伤口敷料紧密整合。
5、根据前述权利要求中任一项所述的生物传感器,其中,所述酶选自由明胶酶和磷脂酶A2(PLA2)组成的酶的组。
6、根据前述权利要求中任一项所述的生物传感器,其中,所述酶是基质金属蛋白酶-2(MMP2),并且所述天然或合成的底物选自由胶原蛋白I、III、IV、V、VII和X,明胶,纤维连接蛋白,层粘连蛋白,蛋白聚糖和弹性蛋白或其混合物或合成衍生物组成的底物的组。
7、根据权利要求1至5中任一项所述的生物传感器,其中,所述酶是磷脂酶A2(PLA2),并且所述天然或合成的底物是具有甘油骨架的磷脂或其混合物或合成衍生物。
8、根据前述权利要求中任一项所述的生物传感器,其中,所述第一电极(100a)或所述第二电极(100b)的导电性可以全部或部分地源自选自由金属、元素碳和导电有机聚合物组成的导体组的导电体的存在。
9、根据前述权利要求中任一项所述的生物传感器,其中,所述机械电极稳定器(300)基本上由纤维素、化学改性纤维素、有机聚合物、玻璃纤维、硅、热塑性塑料或其混合物组成。
10、一种诊断的伤口敷料系统,包括根据前述权利要求的任一项的生物传感器、适于保护伤口的伤口敷料(500)、电连接到所述第一电极(100a)和所述第二电极(100b)并且适于连续或周期性地测量所述第一电极(100a)和所述第二电极(100b)之间的阻抗或电阻的阻抗读取器单元(600),以及连接到所述阻抗读取器单元(600)并且适于将其阻抗或电阻数据与一个或多个预设极限值进行比较以在如果达到或超过所述预设极限值的情况下输出报警信号的处理器单元(700)。
11、根据权利要求10所述的诊断的伤口敷料系统,进一步包括温度传感器(800),所述温度传感器(800)适于测量所述伤口或其紧邻周围的温度,所述温度传感器(800)连接到所述处理器单元(700),用于向其提供进一步的输入来作为所述报警信号输出的基础。
Claims (11)
1.一种用于检测体液、分泌物或渗出物中的生物标志物的生物传感器,所述生物传感器包括:
-第一电极(100a),所述第一电极(100a)是导电的并且包括设置在所述第一电极(100a)的外表面的暴露的导电表面,
-第二电极(100b),所述第二电极(100b)是导电的并且包括设置在所述第二电极(100b)的外表面的暴露的导电表面,
-机械电极稳定器(300),所述机械电极稳定器(300)布置为使所述第一电极(100a)和所述第二电极(100b)彼此保持恒定且均匀的距离,和
电极涂层(200),
其中:
-所述第一电极(100a)和所述第二电极(100b)中的至少一个的所述暴露的导电表面完全被所述电极涂层(200)覆盖;
-所述生物标志物是催化化学反应的酶,在所述化学反应中,所述电极涂层(200)的一个或多个成分在与所述酶接触时通过共价化学键的断裂而被化学改变;
-所述电极涂层(200)包括所述生物标志物的天然或合成的底物和电增压器,所述电增压器在所述生物标志物诱导化学和相关的机械降解时,从所述电极涂层(200)中的固定形式机械地释放,降低所述第一电极(100a)和所述第二电极(100b)之间的阻抗;并且
-所述生物传感器存在含高阻抗状态和低阻抗状态的状态组中的至少一种状态,在高阻抗状态中,所述电极涂层(200)不被所述生物标志物化学改变,而在低阻抗状态中,所述电极涂层(200)被所述生物标志物化学改变。
2.根据权利要求1所述的生物传感器,其中:
-所述第一电极(100a)进一步包括设置在所述第一电极(100a)的外表面的第一绝缘部分表面(110a),
-所述第二电极(100b)进一步包括设置在所述第二电极(100b)的外表面的第二绝缘部分表面(110b);
-所述机械电极稳定器(300)分别附着于所述第一绝缘部分表面(110a)和第二绝缘部分表面(110b),
-所述第一电极(100a)的外表面处的暴露的导电表面定义为第一导电部分表面(120a),
-所述第一导电部分表面(120a)在所述第一电极(100a)的外表面处没有所述第一绝缘部分表面(110a),
-所述第二电极(100b)的外表面处的暴露的导电表面定义为第二导电部分表面(120b),
-所述第二导电部分表面(120b)在所述第二电极(100b)的外表面处没有所述第二绝缘部分表面(110b),并且
-所述第一电极(100a)和所述第二电极(100b)的所述导电部分表面(120a、120b)中的至少一个分别被所述电极涂层(200)完全覆盖。
3.根据权利要求1所述的生物传感器,其中,所述体液、分泌物或渗出物是身体响应组织损伤而产生的伤口渗出物或伤口引流物。
4.根据权利要求3所述的生物传感器,其中,所述机械电极稳定器(300)是适于保护所述伤口的伤口敷料(500)的集成部分或与适于保护所述伤口的伤口敷料紧密整合。
5.根据权利要求1所述的生物传感器,其中,所述酶选自由明胶酶和磷脂酶A2(PLA2)组成的酶的组。
6.根据权利要求1所述的生物传感器,其中,所述酶是基质金属蛋白酶-2(MMP2),并且所述天然或合成的底物选自由胶原蛋白I、III、IV、V、VII和X,明胶,纤维连接蛋白,层粘连蛋白,蛋白聚糖和弹性蛋白或其混合物组成的底物的组。
7.根据权利要求1所述的生物传感器,其中,所述酶是磷脂酶A2(PLA2),并且所述天然或合成的底物是具有甘油骨架的磷脂或其混合物。
8.根据权利要求1所述的生物传感器,其中,所述第一电极(100a)或所述第二电极(100b)的导电性可以全部或部分地源自选自由金属、元素碳和导电有机聚合物组成的导体组的导电体的存在。
9.根据权利要求1所述的生物传感器,其中,所述机械电极稳定器(300)由纤维素、化学改性纤维素、有机聚合物、玻璃纤维、硅、热塑性塑料或其混合物组成。
10.一种诊断的伤口敷料系统,包括根据权利要求1的生物传感器、适于保护伤口的伤口敷料(500)、电连接到所述第一电极(100a)和所述第二电极(100b)并且适于连续或周期性地测量所述第一电极(100a)和所述第二电极(100b)之间的阻抗或电阻的阻抗读取器单元(600),以及连接到所述阻抗读取器单元(600)并且适于将其阻抗或电阻数据与一个或多个预设极限值进行比较以在如果达到或超过所述预设极限值的情况下输出报警信号的处理器单元(700)。
11.根据权利要求10所述的诊断的伤口敷料系统,进一步包括温度传感器(800),所述温度传感器(800)适于测量所述伤口或其紧邻周围的温度,所述温度传感器(800)连接到所述处理器单元(700),用于向其提供进一步的输入来作为所述报警信号输出的基础。
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