CN103234962A - 一种阴道微生态环境传感器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种人体病理变化传感装置，属于临床诊断仪器技术领域。Amsel、Nugent标准诊断菌群失衡性质的细菌性阴道病实际操作困难，虽然有一些新技术应用，但细菌性阴道病实际上有很多因素错综复杂地交织在一起，上述方法均显粗略，操作也繁杂。本发明提供了一种全面、准确、方便的诊断方法，由阴道化学感受芯片和持柄构成，芯片由基板和被膜组成；该基板一个面结合特定检测试剂，形成一个检测单元，阵列排布，然后再在上面覆一层薄膜；持柄由柄头和柄尾构成，柄头有一个凹槽安放化学感受芯片，基板的两侧翼中部有一个凹陷，凹槽的两侧内面中部有一个凸起。本发明的有益效果是可以直接检测阴道内更多的致病因素变化，体积小，免去用试子采集阴道分泌物和洗脱稀释，适合于医院门诊医生床边操作或患者家庭使用。

Description

一种阴道微生态环境传感器及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种人体病理变化传感装置，特别是涉及一种阴道内微生态环境变化感受装置，属于临床诊断仪器技术领域。

背景技术

正常育龄期妇女，在卵巢分泌的雌激素作用下，宫颈和阴道鳞状上皮细胞吸纳糖原并逐渐成熟，脱落后细胞内的糖原释放，有利于乳酸杆菌的生长并降低阴道内pH值，抑制了其他致病菌的生长，在阴道形成了一个正常的微生态平衡，加之宫颈腺体的分泌物形成了抵御病原微生物侵袭、保持健康状态的特定微生态环境。当人体雌激素水平下降、大量使用抗生素或用碱性液体过度冲洗阴道、不健康性活动等致病因素抑制了产生氢离子的乳酸杆菌的生长，导致革兰染色变异球杆菌(阴道加德纳菌、拟杆菌)、厌氧菌(动弯杆菌、梭杆菌、普雷沃菌属以及消化链球菌)、梭菌属(阿托波菌)以及生殖器支原体(人型支原体及解脲脲原体)等病原体异常增多，引起阴道微生态平衡失调，临床称之为细菌性阴道病(bacterialvaginosis，BV)。

由此可见阴道微生态平衡失调是许多妇产科严重疾病的重要原因和早期状态，与阴道炎、宫颈炎、输卵管炎、盆腔炎、妇科术后感染、尿路感染、霉菌、滴虫感染及宫颈上皮内瘤变关系密切；可增加艾滋病感染机率；增加不孕不育、宫外孕、流产、早产、胎膜早破、绒毛膜羊膜炎、剖腹产术后宫内感染、妊娠不良和妊娠并发症、低体重儿等风险。

细菌性阴道病的典型临床表现为阴道异常分泌物明显增多，呈稀薄均质状或稀糊状，灰白色、灰黄色或乳黄色，带有特殊的鱼腥臭味，外阴有不适感，包括不同程度的外阴瘙痒或灼热感。如果合并其它特异性病原体感染，临床表现可有特异性变化而有所不同，如当合并淋球菌感染时，阴道分泌物可表现为明显脓性状，并可出现尿痛、排尿困难等尿路刺激症状；合并滴虫感染时，可出现泡沫状阴道分泌物，且瘙痒加剧；合并念珠菌感染时，阴道分泌物可呈现为凝乳状或豆腐渣样。

细菌性阴道病是育龄妇女最常见的阴道感染性疾病之一。感染率在30-50%，发病率在10-20%，患病人数远远高于阴道滴虫、霉菌等的感染人数，且易复发。另外，约50%的细菌性阴道病患者因无明显临床症状而被贻误诊断和治疗。

Amsel标准和Nugent标准是国际上公认的两大诊断细菌性阴道病的所谓“金标准”。Amsel标准为同时拥有以下四项指标中的三项即可以诊断为细菌性阴道病：（1）阴道有匀质、稀薄、白色分泌物；（2）阴道pH值>4.5；（3）胺试验阳性；（4）线索细胞阳性。Nugent标准是通过对阴道分泌物中不同形态菌群分类和积分来诊断BV。

在临床实践中，Amsel标准存在以下不足：1．pH值测定不方便，2.阴道分泌物性状判断主观性强，3．嗅试验工作人员顺应性和客观性差，4．线索细胞是间接证据；Nugent标准也存在需要涂片、革兰氏染色，然后在油镜下对单个细菌的种类进行鉴别、计数和积分，专业经验性强，繁琐、费时。

随着对BV发病机制的不断深入了解，产生了以检测BV患者阴道分泌物中所特有的微生物的代谢产物为基础的诊断方法并出现了一些商业试剂盒，比如中国知识产权局公开号为CN201247244的“妇科多项目干化学联合检测试纸条”和公开号为CN101975852A的“一种细菌性阴道病快速检测装置、检测试纸条及检测方法”，这些方法较上述方法客观且适于批量操作，但还需将标本拿到实验室检验操作，要肉眼判断颜色变化，都需要用试子采集阴道分泌物、洗脱稀释，然后滴加到反应皿或试纸条上显色等过程，pH值测定要求直接接触分泌物显色观察，而其他的反应经过洗脱稀释，不能统一操作，同时经过稀释后检测比较间接，也会降低灵敏度，操作步骤多、准确性差，对于床边医生来说，有多个操作步骤和判断指标，非常费时和繁琐，对于实验室来说，移送到实验室进行实验操作，中间的移送交接的时间较长，对于酶等容易降解发生变化，影响结果的真实性和准确度。

另外，细菌性阴道病只是阴道内微生态失衡的一种临床表现的概括，实际上阴道内微生态失衡是涉及很多病理和生理因素，可以出现非常多的微生物种类，并且这些因素错综复杂地交织在一起，上述诊断均显粗略，因此更加快速、准确、全面地了解阴道内微生态的变化和微生物谱对于预防和治疗妇科感染非常重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阴道微环境传感器，可以直接感受检测阴道内环境变化及微生物谱变化情况，体积小，免去棉签试子采集阴道分泌物和洗脱稀释然后滴加反应液等多步骤操作的缺点，快速、简便、直接，可以在床边直接得到结果。

本发明技术方案如下：

为了达到上述目的，本发明的总体技术方案是在基板上设置有阵列状分布的化学反应单元，每个反应单元可以通过化学反应发生的颜色变化感知阴道内某种分子或离子的存在与否或量的多少，从而判断阴道内微生态变化，具体技术方案描述如下：

本发明由阴道化学感受芯片和持柄构成，所述芯片由基板和被膜组成；所述基板是方形或长方形，也可以是圆形或椭圆形，面积是1至800毫米，厚度是0.5至10毫米，优化后面积是30至300毫米，厚度是1至3毫米；所述基板是无色光学透明的，该基板的两侧面中部有一个凹陷，该基板两侧面的前1/3中部各有一个刀形卡槽，该基板一个面经过表面处理可以物理吸附或化学结合特定检测试剂并经干燥，这些试剂可以是各种反应分子比如抗原、抗体、DNA、RNA、酶、酶底物、生化试剂或其混合物，与阴道内特定分子发生反应，检测阴道内不同的环境指标，形成不同的检测单元130，不同的试剂组作为不同的检测单元吸附或结合在所述基板的经过表面处理的那一个面上，形成阵列排布的反应斑点，然后再在有反应斑点的基板面覆一层薄膜，这种薄膜是有微孔的，液体和生物大分子能够透过，所述薄膜最好具有单向导液性，能够让液体迅速进入与试剂接触并发生反应，既能防止液体反流又能防止试剂渗出到被膜外面。

作为所述芯片的另一种体现方式，所述检测试剂吸附或结合在反应载体上，经干燥形成检测单元，不同的检测单元固定在所述基板上，形成阵列排布的检测垛，然后再在有检测垛的基板面覆一层所述薄膜；所述反应载体可以采用高分子材料比如合成树脂颗粒、硅胶颗粒或者天然纤维比如滤纸、纸纤维或者无机材料比如氧化铝颗粒、纳米金颗粒、金和金属氧化物复合颗粒；也可以采用各种有机或无机的网眼状材料。

作为所述芯片的另一种体现方式，所述检测试剂吸附或结合在膜状反应载体150上，经干燥形成检测单元151，不同的检测单元在膜状反应载体上阵列排布成反应斑点，所述反应载体下面是所述基板，所述反应载体上面覆盖一层所述薄膜；所述膜状反应载体可以采用高分子材料比如硝酸纤维素膜、无纺布或者天然纤维材料比如滤纸或者无机纤维材料比如玻璃纤维等。

作为所述芯片的另一种体现方式，所述基板上有反应阱呈阵列状排布，所述基板是无色光学透明的，所述反应阱的深度是0.1至10毫米，优化的是0.5至3毫米，该反应阱的个数由需要检测的指标多少而定，该反应阱可以是任何形状的；该反应阱的底面作为探测颜色反应的探测窗；该反应阱内有吸附或结合检测试剂并经干燥的反应载体，该反应载体可以采用高分子材料比如合成树脂颗粒、硅胶颗粒等或者天然纤维比如滤纸、纤维素或者无机微颗粒或纤维材料比如氧化铝颗粒、纳米金颗粒、金和金属氧化物复合颗粒、玻璃纤维等；也可以采用各种有机或无机的网眼状材料；所述基板上面覆盖一层所述薄膜同时盖住反应阱口。

作为本发明的改进，所述反应载体是多层叠加的，每层分别浸渍有不同的反应试剂。

作为本发明的改进，所述反应阱底面经过化学或物理处理可以直接吸附或由化学键结合有反应试剂并经干燥。

本发明还有一个持柄，长度是20至250毫米，优化的是50至180毫米，由柄头和柄尾构成，所述柄头有一个凹槽安放所述化学感受芯片，也同时可以保护背面不被沾染粘液而影响检测光路；所述柄尾作为操作者把持的部位；所述凹槽的两侧内面中部有一个凸起，该凸起和所述基板两侧凹陷相对应形成凸凹阴阳结构，以使所述基板放入所述凹槽后能够被卡住不易掉出；所述凹槽前端可以是开放的，形成簸箕形状。

作为本发明的改进，所述手柄的柄头前端是流线型的，目的是不必使用扩阴器而方便直接插入阴道；柄头上的凹槽四面均封闭，用来安放所述化学感受芯片，所述凹槽的两侧内面中部有一个凸起，该凸起和所述基板两侧凹陷相对应形成凸凹阴阳结构，以使所述基板放入所述凹槽后能够被卡住不易掉出；所述凹槽的两侧及底部前1/3处有隐裂，当传感器从阴道内拿出后可以将所述柄头的前端从该隐裂处折断弃去，以便方便从所述凹槽内取出所述化学感受芯片；所述凹槽外侧面亦是圆弧形的，所述柄头没有尖锐棱角，目的是在操作时不会损伤阴道壁。作为本发明的进一步改进，所述化学感受芯片置入所述凹槽后还在上面覆盖一层塑料薄膜，该薄膜靠近流线型头部的边和两侧和一个线圈状线绳的一部分粘合在一起，游离的线绳部分长度是50至200毫米，并且该薄膜的四边包括三个边上的线绳压合在所述凹槽的四个边上，当本发明插入阴道的特定深度时，拉动露在阴道外面的游离线绳环，可以将所述塑料薄膜整体拉出阴道外弃去，该薄膜是不透水的，目的是使本发明进到阴道指定深度时才露出检测面和阴道壁接触，避免阴道口环境对检测结果的影响。

作为本发明的改进，所述基板上反应槽底部有光纤，用来探测检测单元的颜色变化。

作为本发明的改进，所述阴道微生态环境传感芯片上有条形码或二维码。

作为本发明的另一种体现方式是所述被膜也可以缺省，用滤过膜袋将所述基板和反应单元包裹，待从阴道内拿出所述传感器后将所述滤过膜袋剥除。

本发明的工作原理是基于某些特定的酶促反应、免疫反应或化学反应后反应体系能够发生颜色变化的特性或发光的特性，感知某种特定的被测分子或离子存在，其量的多少与颜色的深浅或光的亮度相关，而这种分子或离子可能代表某种细菌的存在或者反应环境的酸碱度；通常公知的技术方法有干化学法、酶联免疫法、胶体金、免疫发光法、电化学发光、荧光标记法等，所谓干化学法是应用某些生物化学反应或者酶促化学反应后发生颜色变化而判断被测分子是否存在及其量的多少的原理，将反应所需要的试剂浸渍吸附或联接在滤纸上经干燥处理，检测时将样本加在滤纸上观察颜色变化。比如阴道内发生炎症反应时，由于多形核白细胞的趋化作用在阴道内聚集而大量释放白细胞酯酶，在这种炎症情况下检测多形核白细胞释放的酯酶的活性，可以反应阴道分泌物清洁度、阴道粘膜损伤的程度，是辅助诊断阴道炎的一个重要指标；根据白细胞酯酶水解5-溴-4-氯-3-吲哚乙酸盐，释放出溴吲哚基，后者在氧存在的条件下呈蓝色，呈色深度与白细胞酯酶活性成正比的化学反应性质，将反应载体比如滤纸浸渍底物5-溴-4-氯-3-吲哚乙酸盐经干燥处理，当遇到阴道液时可以发生上述化学反应，通过测量蓝色的深浅度可以得知白细胞酯酶的活性进而判断阴道分泌物清洁度、阴道粘膜损伤或炎症的程度。同样，通过检测乳酸、氧化酶、滴虫特异性水解蛋白、pH值、过氧化氢浓度、唾液酸苷酶活性、脯氨酸氨基肽酶活性、氨基葡萄糖苷酶活性、多胺、亚硝酸盐、亚铁血红素等信息来综合判断阴道内是哪些细菌是优势菌群、有无菌群的失衡、酸碱度高低、有无滴虫、霉菌或大肠杆菌感染等微生态情况。本发明可以将诸如此类的检测指标根据检测目的不同制成不同种类的检测单元集成到所述基板上制成化学感受芯片，检测时贴在阴道壁上，阴道液渗入化学感受芯片，直接采集被检对象多种病变信息，通过阅读和综合化学感受芯片信息来辅助诊断阴道疾病。

使用本发明传感器时，操作者手持柄部，将头部的被膜面紧贴阴道壁几秒钟，阴道液渗入化学感受芯片，取出，将头部的化学感受芯片放入信息读取仪即可得到阴道微环境变化的多种信息数据和判断结果。

本发明根据不同的诊断对象可以更换反应载体上的生化试剂以及不同数量和种类的反应载体，因此不仅可以用于阴道微环境检测，还可用于口腔、胃肠道、抽出的血液、体液、胸腹水、尿液或这些液体的稀释液。

本发明的有益效果：

本发明的有益效果是可以直接感受和检测阴道内环境更多的致病因素变化，体积小，免去用试子采集阴道分泌物移送检验科，洗脱稀释，然后将洗脱液滴加到反应试纸上或反应板的反应孔内显色这些操作步骤，快速、便捷、直接、客观性强，配合使用光电阅读仪，检测者将传感器从阴道拿出后可直接放入仪器马上得到结果，适合于医院门诊医生床边操作或患者家庭使用，是检验医学即时化和床边化（point of care testing，POCT）的体现。

附图说明

图1至图4为化学感受芯片结构示意图；

图5和图6为持柄结构示意图。

其中：100、化学感受芯片；110、基板；120、被膜；130、检测单元；140、反应载体；150、膜状反应载体；151、膜状反应载体上的检测单元；160、反应阱；111、基板两侧面中部凹陷；200、持柄；210、柄头；220、柄尾；211、柄头的凹槽；212、凹槽两侧内面的凸起；213、柄头流线型前端；214、隐裂；215、塑料薄膜；216、线圈状绳。

具体实施方式

实施方案一：

本发明由化学感受芯片100和持柄200构成，所述化学感受芯片由基板110、浸渍检测试剂的反应载体140和被膜120构成，所述基板面积约是144平方毫米，厚度约是2毫米，该基板用无色光学透明聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制成；该基板的一个板面经过铬明胶处理；用滤纸作为反应载体浸渍试剂分别制成pH值、过氧化氢、白细胞酯酶、唾液酸苷酶、脯氨酸氨基肽酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶检测单元，每一种检测单元包括一个检测膜块和一个空白对照膜块，每一个膜块长宽各约是1.8毫米，以3×4的阵列排布于基板上，再在上面覆盖有微孔的亲水性无纺布，与所述基板压合固定。所述基板的两侧面中部有一个凹陷111。

本实施例持柄200，用塑料制成，长度约180毫米，由柄头210和柄尾220构成，柄头有一个簸箕形状凹槽211安放所述化学感受芯片100；该凹槽的两侧内面有和所述基板的两侧面中部凹陷相对应的突起212，形成凸凹阴阳结构，所述基板放入所述凹槽内后所述凸起212正好陷入所述凹陷111内，卡住所述基板，在使用时不能掉出来。

实施方案二：

本发明由化学感受芯片100和持柄200构成，所述化学感受芯片由基板110、反应载体和被膜120构成，所述基板面积为约192平方毫米，厚度约是2毫米，该基板用无色光学透明聚二甲基硅氧烷（PDMS）制成；该基板上有反应阱160阵列状排布；每一个所述反应阱的长宽各约是1.5毫米，深度约是1毫米，以4×6的阵列排布于基板上；将纸浆、高吸水性树脂(SAP)、试剂混合分别制成pH值、过氧化氢、白细胞酯酶、唾液酸苷酶、脯氨酸氨基肽酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、亚硝酸盐、氧化酶、滴虫特异性水解蛋白、氨基葡萄糖苷酶活性、多胺、亚铁血红素检测浆，然后注入所述反应阱内，干燥处理；再在上面覆盖有微孔的亲水性无纺布，与基板压合固定。所述基板的两侧面中部有一个凹陷111。

本实施例持柄200，用塑料制成，长度约150毫米，由柄头210和柄尾220构成，所述柄头有流线型前端213，其后是所述柄头上的凹槽211，正好能放入所述化学感受芯片100，该化学感受芯片的基板两侧面的前1/3中部各有一个刀形卡槽，该基板的两侧中部有一个凹陷111，所述凹槽211的两侧内面有与所述凹陷111相对应的凸起212，形成阴阳卡，所述基板110放入所述凹槽211内后所述凸起212正好陷入所述凹陷111内，卡住所述基板，使芯片100在使用时不能掉出来。所述凹槽211的两侧及底部前1/3处有隐裂214，当传感器从阴道内拿出后可以将所述柄头210的前端213从隐隙214处折断弃去，以便方便从所述凹槽212内取出所述化学感受芯片100；所述凹槽211外侧面亦是圆弧形的，所述柄头210没有尖锐棱角，目的是在操作时不会损伤阴道壁。作为本发明的进一步改进，所述化学感受芯片置入所述凹槽后还在上面覆盖一层塑料薄膜215，该薄膜靠近流线型213头部的边和两侧和一个线圈状线绳216的一部分粘合在一起，游离的线绳部分长度是100毫米，并且该薄膜的四边包括三个边上的线绳压合在所述凹槽的四个边上。在本实施例所述柄头的背面还有一个条形码或二维码。

以上实例基于干化学的检测方法，仅是本发明的较佳实施例，本发明也可用于其他检测原理比如胶体金、免疫荧光、电化学、上转发光免疫分析、色谱分析等方法。

虽然本发明以较佳实施例披露如上，但并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案的精神和范围内，当可利用上述披露的技术内容做出一些改动和修饰为等同变化的等效实施例，凡是未脱离本发明技术方案的精神，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化和修饰及所用原材料的变更，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种生物传感器，其特征是：包括化学感受芯片和持柄，所述芯片有基板，该基板是无色光学透明的，该基板上面有阵列排布的化学反应单元，所述芯片的表面有一层有微孔的薄膜覆盖在所述化学反应单元上，所述持柄上有放置所述芯片的凹槽；所述基板的两侧面中部有一个凹陷，所述凹槽的两侧内面有与所述凹陷相对应的凸起。

2.根据权利要求1所述生物传感器，其特征是：所述基板的一个板面上吸附和结合有不同的反应试剂区域并经干燥后阵列排布成反应斑点，形成不同的反应单元。

3.根据权利要求1所述生物传感器，其特征是：所述基板的一个板面上有吸附或结合检测试剂的检测垛，经干燥后形成检测单元，不同的检测单元固定在所述基板上呈阵列排布。

4.根据权利要求1所述生物传感器，其特征是：所述基板的一个板面上有吸附或结合了所述检测试剂的膜状反应载体，所述反应试剂经干燥后在该膜状反应载体上阵列排布成检测单元。

5.根据权利要求1所述生物传感器，其特征是：所述基板的一个板面上有反应阱呈阵列状排布，该反应阱的深度是0.1至10毫米，优化的是0.5至3毫米；该反应阱内有经干燥后的所述检测试剂。

6.根据权利要求5所述反应阱，其特征是：该反应阱内有吸附了检测试剂的反应载体，该反应载体的制作过程是将纤维素、高吸水性树脂、试剂混合形成检测浆，然后再将该检测浆注入所述反应阱，干燥处理。

7.根据权利要求1所述生物传感器，其特征是：化学反应单元包括pH值、过氧化氢、白细胞酯酶、唾液酸苷酶、脯氨酸氨基肽酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、乳酸、氧化酶、滴虫特异性水解蛋白、氨基葡萄糖苷酶活性、多胺、亚铁血红素、亚硝酸盐。

8.根据权利要求1所述生物传感器，其特征是：所述微孔薄膜是亲水性无纺布的。

9.根据权利要求1至8其中任何一种所述生物传感器，其特征是：所述基板两侧面的前1/3中部各有一个刀形卡槽，所述柄头上的所述凹槽是簸箕形状的，该柄头背面有条形码或二维码。

10.根据权利要求1至8其中任何一种所述生物传感器，其特征是：所述基板两侧面的前1/3中部各有一个刀形卡槽，所述柄头前端是流线型的，该柄头上的凹槽（211）四面均封闭，所述凹槽的两侧及底部前1/3处有隐裂，所述凹槽外侧面亦是圆弧形的，所述柄头没有尖锐棱角，所述化学感受芯片置入所述凹槽后还在上面覆盖一层塑料薄膜，该薄膜靠近流线型头部的边和两侧和一个线圈状线绳的一部分粘合在一起，游离的线绳部分长度是50至200毫米，并且该薄膜的四边包括三个边上的线绳压合在所述凹槽的四个边上，所述柄头背面有条形码或二维码。

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