CN109765224A - 一种胶带基的尿液传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种胶带基的尿液传感器，属于尿液传感器技术领域。该尿液传感器基于双面胶制成，包括微孔区、离型纸层和粘附层；利用微孔区的粘附性和离型纸层的疏水性，能够实现对尿液的定点收集；经过功能化修饰的微孔区，又可进一步实现尿液的比色检测；粘附层可使传感器直接贴附在尿不湿上。本发明胶带基的尿液传感器使用常见的双面胶带为材料，成本低廉；微孔制备不涉及任何化学处理，简易快捷，特别适用于尿失禁患者和婴幼儿预警式的尿液检测。

Description

一种胶带基的尿液传感器

技术领域

本发明涉及尿液传感器技术领域，特别是指一种胶带基的尿液传感器。

背景技术

尿液检测是临床医学三大常规检查项目之一，是泌尿系统疾病监测、诊断、疗效评估重要检查项目。尿液的主要成分包括水和代谢废物(尿素、尿酸、肌酸、肌酐等)。尿液经人体直接排泄到体外，有利于实现无创检测。研究表明，尿液中蕴藏着丰富的人体代谢信息，与血液循环、器官功能、组织稳定具有密不可分的联系。尿液的特定标志物检测可以间接反映全身代谢及循环等系统的功能。例如，糖尿病患者的血糖浓度超过肾阈值时可在尿液中检测到葡萄糖；尿液中蛋白和亚硝酸盐含量异常表明泌尿系统存在细菌感染的风险；尿液中苯丙酮酸含量异常反映个体存在患内分泌及代谢类疾病的风险等。

尿失禁是一个全球性的医疗卫生问题，严重影响了患者的正常社交和生活质量，严重危害患者的生理和心理健康。在中国，尿失禁的发病率随人口老年化的趋势不断升高。婴幼儿是另一类值得关注的尿液检测对象。由于经常使用尿布或穿开裆裤，婴幼儿的尿道口常受粪便和其它不洁物的污染，是多种病菌(克雷白杆菌、粪链球菌等)滋生的温床。加上婴幼儿自身免疫力不健全，抵抗力差，极易造成尿路感染。现有的尿液检测都需要经过标本预处理、样本送检、设备检测、数据处理以及传输等步骤，操作繁琐，费时费力。更重要的是，对于尿失禁患者和婴幼儿来说，尿液排泄不受个体自主控制，尿样收集不易实现，增加了尿液检测的难度。

即时检测(POCT)概念的兴起对尿液检测的家庭化、简易化和普适性提出了更高的要求。因此，有必要开发一种能直接快速获得定性的、预警式的检测结果，且能满足特殊人群(尿失禁患者和婴幼儿)的尿液POCT设备，为医师进一步的精确诊疗赢得宝贵时间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种胶带基的尿液传感器。

该传感器采用市售双面胶作为胶带基制成，包括微孔区、离型纸层和粘附层，微孔区位于离型纸层上，离型纸层和粘附层粘合在一起。

其中，离型纸层经打蜡处理，粘附层为丙烯酸压敏胶层，可使传感器可直接贴在尿失禁患者或婴幼儿的衣料织物或尿不湿上。

微孔区通过先将离型纸层从粘附层上剥离，在离型纸层上打孔然后再贴合到粘附层上得到。

该传感器的检测反应位于微孔区，微孔区修饰上显色试剂，实现对尿液的比色检测。利用微孔区的粘附性，能够实现对尿液的定点收集。

微孔区通过挥发溶剂的方式，将特定比色检测试剂的活性成分修饰到微孔中，功能化修饰的微孔应用于检测尿液中的重要疾病标志物，重要疾病标志物包括葡萄糖、亚硝酸盐、蛋白质和苯丙酮酸，比色反应的颜色强度值可半定量反映相关标志物水平，为疾病提供早期预警。

微孔区的微孔中修饰的检测葡萄糖的比色试剂为葡萄糖氧化酶、辣根过氧化物酶、海藻糖、碘化钾和柠檬酸钠缓冲溶液的混合物，与葡萄糖反应显黄色。

微孔区的微孔中修饰的检测亚硝酸盐的比色试剂为柠檬酸、对氨基苯磺酰胺和N-1-萘基乙二胺混合检测剂，与亚硝酸盐反应生成紫红色物质。

微孔区的微孔中修饰的检测蛋白质的比色试剂为溴酚蓝溶液和柠檬酸溶液的混合物，与蛋白质反应后溶液由黄色转变成蓝色。

微孔区的微孔中修饰的检测苯丙酮酸的比色试剂为尿苯丙酮酸定性检测试剂盒，由酸化液和高价铁离子显色液组成，与苯丙酮酸反应生成蓝绿色螯合物。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

柔性基材使传感器能贴合衣物，赋予本发明的尿液传感器可穿戴特性；微孔的粘附性可将尿液固定到检测区实现检测。该传感器成本低廉，操作简便，特别适用于尿失禁患者和婴幼儿预警式、家庭化的尿液检测。

附图说明

图1为本发明的胶带基的尿液传感器实物图；

图2为本发明实施例提供的胶带基的尿液传感器贴于尿不湿上的检测示意图；

图3为本发明实施例提供的传感器上比色反应的颜色强度对葡萄糖浓度的标准曲线；

图4为本发明实施例提供的传感器上比色反应的颜色强度对亚硝酸盐浓度的标准曲线；

图5为本发明实施例提供的传感器上比色反应的颜色强度对蛋白质浓度的标准曲线；

图6为本发明实施例提供的传感器上比色反应的颜色强度对苯丙酮酸浓度的标准曲线。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种胶带基的尿液传感器。

如图1所示，该传感器采用市售双面胶作为胶带基制成，包括微孔区、离型纸层和粘附层，微孔区位于离型纸层上，离型纸层和粘附层粘合在一起。微孔区通过先将离型纸层从粘附层上剥离，在离型纸层上打孔然后再贴合到粘附层上得到。修饰比色试剂后的传感器可直接贴在衣料织物或尿不湿上，利用微孔的粘附性，修饰有比色试剂的微孔可在实现尿液的收集、固定和即时检测。

下面结合具体实施例予以说明。

实施例1

一种胶带基的尿液传感器的制备

将市售的双面胶带裁剪成矩形状，小心将双面胶带的疏水离型纸层撕下，用打孔器在离型纸上打出阵列状微孔，孔径为2mm，然后重新粘到双面胶带的胶层上，得到微孔区(如图1)。打开一款成人用尿不湿，直接将打好孔的尿液传感器贴到尿不湿或内衣裤上，进行后续检测(如图2)。

实施例2

葡萄糖检测

显色原理：葡萄糖氧化酶氧化葡萄糖生成过氧化氢，然后在辣根过氧化物酶的作用下，过氧化氢将碘化钾氧化成碘后显黄色。

配置葡萄糖检测剂和标液：将1.2mg葡萄糖氧化酶，0.12mg辣根过氧化物酶，51mg海藻糖和99.6mg碘化钾溶解于1ml柠檬酸钠缓冲溶液(pH＝6.0)中配成葡萄糖检测剂。然后取干净的试管，加入去离子水和葡萄糖，配置浓度分别为0,1.5,3.0,4.5和6.0mM的标准溶液备用。

功能化修饰微孔：将1μL配好的葡萄糖检测剂滴加到传感器界面上的微孔里，室温下放置10min，待溶剂挥发后，用于检测葡萄糖的活性成分被微孔里的胶层粘住而负载到微孔里，得到检测葡萄糖的微孔检测区。

标准曲线：分别向修饰的微后的微孔中滴加2μL配置好的上述各浓度的标准溶液后自然挥发，用数码相机记录比色微液滴，用Image-J计算机分析软件读取各液滴的颜色强度值。如图3所示，颜色强度随葡萄糖浓度升高而线性增长，线性系数为0.977。

实施例3

亚硝酸盐检测

显色原理：亚硝酸盐在酸性条件下与对氨基苯磺酰胺反应生成重氮盐，再与N-1-萘基乙二胺反应生成紫红色物质。

配置亚硝酸盐指示剂和标液：配置50mM的对氨基苯磺酰胺溶液、330mM的柠檬酸溶液和10mM的N-1-萘基乙二胺溶液备用。然后取干净的试管，加入去离子水和亚硝酸盐，配置浓度分别为0，18，72，180，252μM的标准溶液备用。

功能化修饰微孔：将1.5μL亚硝酸盐指示剂(滴加到微孔里，室温下放置10min，待溶剂挥发后，用于检测亚硝酸盐的活性成分被微孔里的胶层粘住而负载到微孔里，得到用于检测尿液中亚硝酸盐含量的微孔。

标准曲线：分别向修饰后的微孔中滴加2μL配置好的上述各浓度的标准溶液，用数码相机记录显色后的微液滴，用Image-J计算机分析软件读取微液滴的颜色强度值，得到色强度对蛋白质浓度的标准曲线。如图4所示，颜色强度值随亚硝酸盐浓度线性增大，线性系数为0.998。

实施例4

蛋白质检测

显色原理：蓝色的溴酚蓝与氢离子结合变成黄色，接触蛋白质时，蛋白质接受来自溴酚蓝的氢离子使溴酚蓝从黄色转变成蓝色。

配置溴酚蓝指示剂和标液：分别配置250mM的柠檬酸溶液和3.3mM的溴酚蓝溶液。然后取干净的试管，加入去离子水和人血清蛋白，配置浓度分别为0,6,12,36和60μM的标准溶液备用。

功能化修饰微孔：将1μL溴酚蓝指示剂(0.5μL溴酚蓝溶液+0.5μL柠檬酸溶液，检测蛋白质)滴加到微孔里，室温下放置10min，待溶剂挥发后，用于检测蛋白质的活性成分被微孔里的胶层粘住而负载到微孔里实施后续检测。

标准曲线：分别向修饰后的微孔中滴加2μL配置好的上述各浓度的标准溶液，用数码相机记录显色后的微液滴，用Image-J计算机分析软件读取微液滴的颜色强度值，得到色强度对蛋白质浓度的标准曲线。如图5所示，颜色强度值随蛋白质浓度线性增大，线性系数为0.968。

实施例5

苯丙酮酸检测

显色原理：苯丙酮酸在酸性条件下与高价铁离子作用，生成三价铁离子和烯醇式苯丙酮酸的蓝色螯合物。

配置标液：取干净的试管，加入去离子水和苯丙酮酸，配置浓度分别为0,1.5,3,6和9mM的标准溶液备用。

功能化修饰微孔：将0.2μL酸化液，0.8μL显色液滴加到微孔里，室温下放置10min，待溶剂挥发后，用于检测苯丙酮酸的活性成分被微孔里的胶层粘住而负载到微孔里实施后续检测。

标准曲线：分别向修饰后的微孔中滴加2μL配置好的上述各浓度的标准溶液，用数码相机记录显色后的微液滴，用Image-J计算机分析软件读取微液滴的颜色强度值，得到色强度对苯丙酮酸浓度的标准曲线。如图6所示，颜色强度值随苯丙酮酸浓度线性增大，线性系数为0.981。

本发明实施例提供的一种胶带基的尿液传感器的设计和应用：所提供的尿液传感器包括微孔区，离型纸层和粘附层；利用所述微孔区的粘附性和离型纸层的疏水性，能够实现对尿液的定点收集；经过功能化修饰的微孔区，又可进一步实现尿液的比色检测；粘附层可使传感器直接贴附在尿不湿上。本发明所述胶带基的尿液传感器使用常见的双面胶带为材料，成本低廉；微孔制备不涉及任何化学处理，简易快捷，特别适用于尿失禁患者和婴幼儿预警式的尿液检测。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种胶带基的尿液传感器，其特征在于：采用市售双面胶作为胶带基制成，包括微孔区、离型纸层和粘附层，微孔区位于离型纸层上，离型纸层和粘附层粘合在一起。

2.根据权利要求1所述的胶带基的尿液传感器，其特征在于：所述离型纸层经打蜡处理，所述粘附层为丙烯酸压敏胶层。

3.根据权利要求1所述的胶带基的尿液传感器，其特征在于：所述微孔区通过先将离型纸层从粘附层上剥离，在离型纸层上打孔然后再贴合到粘附层上得到。

4.根据权利要求1所述的胶带基的尿液传感器，其特征在于：所述微孔区修饰上显色试剂，实现对尿液的比色检测。

5.根据权利要求4所述的胶带基的尿液传感器，其特征在于：所述微孔区通过挥发溶剂的方式，将特定比色检测试剂的活性成分修饰到微孔中，功能化修饰的微孔应用于检测尿液中的重要疾病标志物，重要疾病标志物包括葡萄糖、亚硝酸盐、蛋白质和苯丙酮酸。

6.根据权利要求5所述的胶带基的尿液传感器，其特征在于：所述微孔区的微孔中修饰的检测葡萄糖的比色试剂为葡萄糖氧化酶、辣根过氧化物酶、海藻糖、碘化钾和柠檬酸钠缓冲溶液的混合物，与葡萄糖反应显黄色。

7.根据权利要求5所述的胶带基的尿液传感器，其特征在于：所述微孔区的微孔中修饰的检测亚硝酸盐的比色试剂为柠檬酸、对氨基苯磺酰胺和N-1-萘基乙二胺混合检测剂，与亚硝酸盐反应生成紫红色物质。

8.根据权利要求5所述的胶带基的尿液传感器，其特征在于：所述微孔区的微孔中修饰的检测蛋白质的比色试剂为溴酚蓝溶液和柠檬酸溶液的混合物，与蛋白质反应后溶液由黄色转变成蓝色。

9.根据权利要求5所述的胶带基的尿液传感器，其特征在于：所述微孔区的微孔中修饰的检测苯丙酮酸的比色试剂为尿苯丙酮酸定性检测试剂盒，由酸化液和高价铁离子显色液组成，与苯丙酮酸反应生成蓝绿色螯合物。