CN105105716A - 用于检测伤口愈合程度的智能传感器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于检测伤口愈合程度的智能传感器及其制备方法。该智能传感器包括第一多模光纤、第二多模光纤及单模光纤，单模光纤位于第一多模光纤及第二多模光纤之间并形成直线连接。其中，单模光纤表面涂覆有一层基质金属蛋白酶感应膜，该层基质金属蛋白酶感应膜根据皮肤伤口的基质金属蛋白酶的活性程度变化导致基质金属蛋白酶感应膜的颜色变化对第一波长光进行吸收。第二多模光纤将被所述单模光纤中的基质金属蛋白酶感应膜吸收后的第一波长光送至监测设备来确定皮肤伤口的愈合程度。本发明可以检测伤口愈合程度，使得医生或患者及时了解伤口愈合的情况，有利于医生或患者根据监测情况做出针对性的治疗方案。

Description

用于检测伤口愈合程度的智能传感器及其制备方法

技术领域

本发明涉及伤口急救装备，尤其涉及一种用于检测伤口愈合程度的智能传感器及其制备方法。

背景技术

绷带是用以固定和保护伤口的材料。普通绷带有多种类型，最简单的一种是单棚带，由纱布或棉布制成，适用于四肢、尾部、头部以及胸腹部。另一种是复绷带，可以按照身体部位和形状而制成各种形状，材料为双层棉布，双层棉布之间可夹不同厚度的棉花，周边有布条，以便打结固定，如眼绷带、背腰绷带、前胸绷带、腹绷带等。

然而上述绷带仅仅适用于包扎止血作用，由于目前绷带中不具有智能传感器，因而无法对伤口的愈合程度进行实时监测，从而使医生或患者无法通过绷带了解伤口的愈合程度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于检测伤口愈合程度的智能传感器及其制备方法，将其应用于绷带中，旨在解决在伤口包扎与治疗过程中无法实时检测伤口的愈合程度的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于检测伤口愈合程度的智能传感器，该智能传感器包括第一多模光纤、第二多模光纤及单模光纤，所述单模光纤位于第一多模光纤及第二多模光纤之间并形成直线连接，其中：

所述第一多膜光纤，用于将一束包含第一波长光与第二波长光的组合光传输至所述单膜光纤；

所述单模光纤表面涂覆有一层基质金属蛋白酶感应膜，该层基质金属蛋白酶感应膜用于感测皮肤伤口上的基质金属蛋白酶的活性程度，并根据皮肤伤口的基质金属蛋白酶的活性程度变化导致基质金属蛋白酶感应膜的颜色变化对第一波长光进行吸收；

所述第二多模光纤，用于将被所述单模光纤中的基质金属蛋白酶感应膜吸收后的第一波长光与第二波长光的组合光送至监测设备，该监测设备根据所述基质金属蛋白酶感应膜对第一波长光的吸收率与所述皮肤伤口的基质金属蛋白酶的活性程度之间的预设对应关系来确定皮肤伤口的愈合程度。

优选的，所述智能传感器通过第一多模光纤连接至所述监测设备的光纤耦合器上，并通过第二多模光纤连接至所述监测设备的光电二级管，该光纤耦合器连接至所述监测设备的第一光源和第二光源。

优选的，所述光纤耦合器将所述第一光源产生的第二波长光及所述第二光源产生的第二波长光汇集成所述组合光，并将所述组合光发射到所述第一多模光纤中传播。

优选的，所述第二波长光用于校正由所述第一多模光纤、单模光纤及第二多模光纤之间形成的光传输路径。

此外，本发明还提供了一种用于检测伤口愈合程度的制备方法，所述用于检测伤口愈合程度的智能传感器的制备方法包括步骤：

将冷水鱼胶和含有戊二醛的磷酸盐缓冲液制备成凝胶；

将凝胶进行真空烘干压薄成凝胶薄膜；

将凝胶薄膜浸渍在叶绿酸铜染色液中对凝胶进行染色制成基质金属蛋白酶感应膜；

将所述染色的基质金属蛋白酶感应膜镀膜于单模光纤上；

通过单模光纤将第一根多模光纤与第二根多模光纤形成直线连接以制成所述检测伤口愈合程度的智能传感器。

优选的，所述戊二醛占所述磷酸盐缓冲液的重量比范围为0.75％至1.2％，以及所述冷水鱼胶占所述戊二醛的磷酸盐缓冲液的重量比为10％。

优选的，所述凝胶薄膜的厚度为600μm至850μm。

优选的，所述单模光纤的长度范围为2cm至4cm、直径为100μm，以及所述第一多模光纤与第二多模光纤的长度范围分别为2cm至4cm、直径分别为200μm。

相较于现有技术，本发明所述用于检测伤口愈合程度的智能传感器及其制备方法采用了上述技术方案，达到了如下技术效果：能够检测皮肤伤口的愈合程度，使得医生或患者及时了解伤口的情况，有利于医生或患者根据监测的情况做出针对性的治疗方案。

附图说明

图1是本发明用于检测伤口愈合程度的智能传感器设置在智能绷带中较佳实施例的平面结构示意图；

图2是本发明用于检测伤口愈合程度的智能传感器较佳实施例的平面结构示意图；

图3是本发明用于检测伤口愈合程度的智能传感器使用时位于伤口的状态示意图；

图4是本发明用于检测伤口愈合程度的智能传感器与连接的监测设备较佳实施例的示意图；

图5是本发明用于检测伤口愈合程度的智能传感器的制备方法较佳实施例的流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成上述目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效进行细说明。应当理解，本发明所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，图1是本发明用于检测伤口愈合程度的智能传感器设置在智能绷带中较佳实施例的平面结构示意图。在本实施例中，所述的智能绷带包括，但不仅限于，绷带本体2以及设置于绷带本体2的粘贴面上的智能传感器22。该粘贴面上设置有医用粘胶，使得绷带本体2能够粘贴于人体的皮肤而不脱落。所述智能传感器22可以位于绷带本体2的粘贴面的任意位置，只要所述绷带本体2能够完全覆盖所述智能传感器22即可。所述绷带本体2可以是，但不限于，医用胶布或纱布。

结合图2所示，图2是本发明用于检测伤口愈合程度的智能传感器较佳实施例的平面结构示意图。

所述智能传感器22包括第一多模光纤221、第二多模光纤223及一根单模光纤222，所述单模光纤222位于第一多模光纤221及第二多模光纤223之间并形成直线连接。所述第一多模光纤221、第二多模光纤223及单模光纤222为圆柱形。

所述单模光纤222表面覆盖有一层基质金属蛋白酶(MMPs)感应膜2220，该基质金属蛋白酶感应膜2220采用溶胶及凝胶法制备(请参考图5描述)。所述基质金属蛋白酶感应膜2220包括一层感应基质金属蛋白酶活性的凝胶和染色料，所述凝胶包括冷水鱼胶和含有戊二醛的磷酸盐缓冲液制备成，所述染色料为一种叶绿酸铜染色料，用于对凝胶进行染色以便对单模光纤222中传播的特定波长的光(例如波长为630纳米的第一波长光)进行吸收。

所述基质金属蛋白酶感应膜2220用于感应皮肤伤口上的基质金属蛋白酶的活性程度，所述基质金属蛋白酶的活性程度反应出皮肤伤口的愈合程度。具体地说，所述两根多模光纤220及一根单模光纤222中传播不同波长的光，包括第一波长光和第二波长光，例如第一波长光为630纳米波长的光，第二波长光为860纳米波长的光。所述基质金属蛋白酶感应膜2220可以对单模光纤222内传播的不同波长的光进行吸收，(例如，所述基质金属蛋白酶感应膜2220可以对吸收630纳米的第一波长光，而对860纳米的第二波长光不吸收)，且所述基质金属蛋白酶感应膜2220对光的吸收率受所述基质金属蛋白酶感应膜2220的厚度和密度所影响。

在皮肤伤口3愈合过程中，皮肤伤口3中的基质金属蛋白酶可以对基质金属蛋白酶感应膜2220中的蛋白质凝胶进行分解，使得所述基质金属蛋白酶感应膜2220中的厚度和密度减少。具体地说，所述基质金属蛋白酶感应膜2220的厚度及密度的变化对所述单模光纤222中传播的第一波长光进行不同程度的吸收(即第一波长光的吸收率)，根据单模光纤222对第一波长光的吸收率与皮肤伤口3中基质金属蛋白酶的活性程度之间的对应关系检测皮肤伤口3的愈合程度。在皮肤伤口3在愈合过程中，皮肤伤口3会产生基质金属蛋白酶，该基质金属蛋白酶的活性程度在发生皮肤创伤的24小时会达到最大值，从第二天开始至第10天内会慢慢减弱，第10天以后，基质金属蛋白酶的活性程度会趋于稳定直到伤口愈合完成，因此基质金属蛋白酶的活性程度反应了伤口的愈合过程。

结合图3所示，图3是本发明用于检测伤口愈合程度的智能传感器使用时位于伤口的状态示意图。在本实施例中，所述绷带本体2的形状可以是，但不限于，长方形、正方形、圆形等。为了便于监测皮肤伤口的愈合程度，所述智能传感器22位于所述绷带本体2的中间位置，使得绷带本体2粘贴于伤口时，所述智能传感器22正好位于伤口的位置(或者说，伤口最严重的区域)。如图3所示，当绷带本体2粘贴于皮肤3表面时，所述智能传感器22位于皮肤3的伤口上。

如图4所示，图4是本发明检测伤口愈合程度的智能传感器与连接的监测设备较佳实施例的示意图。在本实施例中，所述的监测设备1包括光电二极管10、第一光源121、第二光源122、光纤耦合器14、处理器16及显示设备18。其中，所述第一光源121及第二光源122与所述光纤耦合器14连接，所述光电二极管10与所述处理器16连接，所述处理器16与所述显示设备18连接。

所述第一光源121用于产生第一波长光，并将第一波长光发送给所述光纤耦合器14。在本实施例中，所述第一波长光为630纳米的光。

所述第二光源122用于产生第二波长光，并将第二波长光发送给所述光纤耦合器14。在本实施例中，所述第二波长光为860纳米波长的光。

所述光纤耦合器14将第一波长光及第二波长光汇集成一束组合光，并校正组合光的传播路径。具体地说，所述光纤耦合器14将两束不同波长的光(即一束第一波长光及一束第二波长光)通过折射和透射使其成为一束组合光，也就是说，使得两束不同波长的光传播路径达到一致。

所述光电二级管10用于接收组合光，并将组合光中第一波长光及第二波长光(即光信号)转换成对应的电信号。

所述处理器16用于从所述光电二极管10获取第一波长光对应转换的电信号及第二波长光对应转换的电信号，并对所述第一波长光对应转换的电信号及第二波长光对应转换的电信号进行分析处理，以得到皮肤伤口的愈合程度的分析结果。

所述显示设备18用于显示所述第一波长光对应转换的电信号及第二波长光对应转换的电信号，进一步地，所述显示设备18还用于显示基质金属蛋白酶感应膜2220对第一波长光的吸收率变化趋势与伤口的愈合程度。

所述光纤耦合器14与第一多模光纤221连接，所述第二多模光纤223与光电二级管10连接，所述光纤耦合器14将组合光(即由波长为630纳米的光及860纳米波长的光组合而成的一束组合光)发射到第一多模光纤221，使得组合光穿过第一多模光纤221、单模光纤222及第二多模光纤223。

当所述组合光在所述单模光纤222中传播时，所述基质金属蛋白酶感应膜2220可以对第一波长光进行不同程度的吸收，而所述基质金属蛋白酶感应膜2220对第一波长光的吸收率皮肤受伤口的基质金属蛋白酶的活性程度的所影响。所述基质金属蛋白酶感应膜2220对第一波长光的吸收率与皮肤伤口的基质金属蛋白酶的活性程度之间有预设的对应关系，具体地说，皮肤伤口的基质金属蛋白酶的活性程度越大，所述基质金属蛋白酶感应膜2220对第一波长光的吸收率越高。所述基质金属蛋白酶感应膜2220对第一波长光的吸收率与皮肤伤口的基质金属蛋白酶的活性程度之间有预设的对应关系根据大量实验测试得到，并保存于监测设备1中。例如，当基质金属蛋白酶的活性程度为2时，所述基质金属蛋白酶感应膜2220对第一波长光的吸收率为0，若基质金属蛋白酶的活性程度为4时，所述基质金属蛋白酶感应膜2220对第一波长光的吸收率为10％。

在本实施例中，需要说明的是，所述光电二级管10从所述第二多模光纤223获得第一波长光，并将所述第一波长光转换成电信号，根据所述第一波长光转换成的电信号计算出所述基质金属蛋白酶感应膜2220对第一波长光的吸收率。所述电信号是指光电二极管10上由于第一波长光照射所产生的光电流。其中，第一波长光的强度与所述光电流成正比。所述基质金属蛋白酶感应膜2220对第一波长光进行不同程度的吸收，会减弱第一波长光的强度。

在本实施例中，所述基质金属蛋白酶感应膜2220对第一波长光的吸收率为第一波长光照射到光电二级管10上所产生的光电流的变化率。具体地说，a＝c/b，其中，b为所述第一波长光没有被吸收时，所述光电二级管10得到的光电流，若c为所述第一波长光被所述基质金属蛋白酶感应膜2220不同程度的吸收时，所述光电二级管10得到的光电流，a为光电流的变化率，也就是所述基质金属蛋白酶感应膜2220对第一波长光的吸收率。

当所述组合光在所述单模光纤202中传播时，所述基质金属蛋白酶感应膜2220不会对所述第二波长光进行吸收，通过第二波长光可以对由所述第一多模光纤221、单模光纤222及第二多模光纤223之间形成的光传输路径进行校正。具体地说，所述光电二级管10从所述第二多模光纤203获得第二波长光，并将所述第二波长光转换成电信号。所述电信号是指光电二极管10上由于第二波长光照射所产生的光电流。若所述第二波长光照射所产生的光电流在预设范围内(例如，三十微安到四十微安之间)，则表明组合光的传播路径正确，若所述第二波长光照射所产生的光电流不在预设范围内(例如，三十微安到四十微安之间)，表明组合光的传播路径不正确，则调整光纤耦合器14，使得所述第二波长光照射所产生的光电流在预设范围内。

如图5所示，图5是本发明用于检测伤口愈合程度的智能传感器的制备方法较佳实施例的流程图。在本实施例中，所述用于检测伤口愈合程度的智能传感器22的制备方法包括步骤：

步骤S21：将冷水鱼胶和含有戊二醛的磷酸盐缓冲液制备成凝胶，所述戊二醛占所述磷酸盐缓冲液的重量比为0.75％至1.2％之间，所述冷水鱼胶占所述戊二醛的磷酸盐缓冲液的重量比为10％；

步骤S22：将凝胶进行真空烘干压薄成凝胶薄膜，该凝胶薄膜的厚度为600μm至850μm；

步骤S23：将凝胶薄膜浸渍在叶绿酸铜染色液中对凝胶进行染色制成基质金属蛋白酶感应膜2220；

步骤S24：将所述染色的基质金属蛋白酶感应膜2220镀膜于单模光纤222上，所述单模光纤的长度为222为2cm至4cm、直径为100μm；

步骤S25：通过单模光纤222将第一根多模光纤221与第二根多模光纤223形成直线连接以制成智能传感器22，所述第一根多模光纤221与第二根多模光纤223的长度分别为2cm至4cm、直径分别为200μm。

在本实施例中，所述单模光纤222、第一根多模光纤221与第二根多模光纤223均采用现有的工艺制成，例如聚合物镀膜玻璃光学纤维和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纤维制成。由于基质金属蛋白酶感应膜2220的厚度为600μm至850μm，且具有叶绿酸铜染色料成分，因此能够对630纳米的第一波长光进行吸收。由于皮肤伤口3中的基质金属蛋白酶可以对基质金属蛋白酶感应膜2220中的凝胶的冷水鱼胶(即含蛋白质成分)进行分解，使得所述基质金属蛋白酶感应膜2220中的厚度和密度发生变化，从而使得智能传感器22的单模光纤222对630纳米的第一波长光的吸收率也随之发生变化，根据单模光纤222对630纳米的第一波长光的吸收率的变化率皮肤伤口3上的基质金属蛋白酶的活性程度，再根据基质金属蛋白酶的活性程度与皮肤伤口3的愈合程度的变化关系，从而得出皮肤伤口的愈合程度。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效功能变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于检测伤口愈合程度的智能传感器，其特征在于，所述智能传感器包括第一多模光纤、第二多模光纤及单模光纤，所述单模光纤位于第一多模光纤及第二多模光纤之间并形成直线连接，其中：

所述第一多膜光纤，用于将一束包含第一波长光与第二波长光的组合光传输至所述单膜光纤；

所述单模光纤表面涂覆有一层基质金属蛋白酶感应膜，该层基质金属蛋白酶感应膜用于感测皮肤伤口上的基质金属蛋白酶的活性程度，并根据皮肤伤口的基质金属蛋白酶的活性程度变化导致基质金属蛋白酶感应膜的颜色变化对第一波长光进行吸收；

所述第二多模光纤，用于将被所述单模光纤中的基质金属蛋白酶感应膜吸收后的第一波长光与第二波长光的组合光送至监测设备，该监测设备根据所述基质金属蛋白酶感应膜对第一波长光的吸收率与所述皮肤伤口的基质金属蛋白酶的活性程度之间的预设对应关系来确定皮肤伤口的愈合程度。

2.如所述权利要求1的用于检测伤口愈合程度的智能传感器，其特征在于，所述智能传感器通过第一多模光纤连接至所述监测设备的光纤耦合器上，并通过第二多模光纤连接至所述监测设备的光电二级管，该光纤耦合器连接至所述监测设备的第一光源和第二光源。

3.如所述权利要求2的用于检测伤口愈合程度的智能传感器，其特征在于，所述光纤耦合器将所述第一光源产生的第二波长光及所述第二光源产生的第二波长光汇集成所述组合光，并将所述组合光发射到所述第一多模光纤中传播。

4.如所述权利要求3的用于检测伤口愈合程度的智能传感器，其特征在于，所述第二波长光用于校正由所述第一多模光纤、单模光纤及第二多模光纤之间形成的光传输路径。

5.一种如权利要求1至4任一项所述的智能传感器的制备方法，其特征在于，所述智能传感器的制备方法包括步骤：

将冷水鱼胶和含有戊二醛的磷酸盐缓冲液制备成凝胶；

将凝胶进行真空烘干压薄成凝胶薄膜；

将凝胶薄膜浸渍在叶绿酸铜染色液中对凝胶进行染色制成基质金属蛋白酶感应膜；

将所述染色的基质金属蛋白酶感应膜镀膜于单模光纤上；

通过单模光纤将第一根多模光纤与第二根多模光纤形成直线连接以制成所述检测伤口愈合程度的智能传感器。

6.如权利要求5所述的智能传感器的制备方法，其特征在于，所述戊二醛占所述磷酸盐缓冲液的重量比范围为0.75％至1.2％，以及所述冷水鱼胶占所述戊二醛的磷酸盐缓冲液的重量比为10％。

7.如权利要求5所述的智能传感器的制备方法，其特征在于，所述凝胶薄膜的厚度为600μm至850μm。

8.如权利要求5所述的智能传感器的制备方法，其特征在于，所述单模光纤的长度范围为2cm至4cm、直径为100μm，以及所述第一多模光纤与第二多模光纤的长度范围分别为2cm至4cm、直径分别为200μm。