CN112932551A - 用于检测痕量体表分泌物的芯片及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于检测痕量体表分泌物的芯片及其使用方法，该芯片包括芯体、上壳体和下壳体，芯体的中部是功能区、两边是黏附区，功能区采用多孔材料的吸附垫，吸附垫的上层为浓缩层、下层为吸附层、侧面与溶剂注入胶囊连通，浓缩层的顶面设有密集的多孔纳米柱阵列，单个多孔纳米柱的孔隙率从根部到末端递减且末端表面沉积有金纳米粒子，吸附层的底面设有多孔微米柱阵列，单个多孔微米柱的孔隙率从根部到末端递增加，上壳体和下壳体分别可拆卸的设在柔性芯体的上下侧从而分别将多孔纳米柱阵列和多孔微米柱阵列封闭。本发明能够直接从体表上提取并浓缩汗液中的目标分泌物，降低了体表分泌物中各种物质的检出限。
Description
技术领域
本发明涉及体表分泌物检测，具体涉及一种用于检测痕量体表分泌物的芯片及其使用方法。
背景技术
目前，糖尿病患者大多需要频繁采集血液监测血糖浓度，根据结果向体内注入适量胰岛素，因为频繁采集血液会对人体造成身体和心理负担，因此出现了通过测定汗中的葡萄糖量计算出血糖值的技术(如，日本特开平9-5296号公报)，但是，该技术要花费很长时间才能收集到汗液中符合检测所需的体表分泌物。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于检测痕量体表分泌物的芯片及其使用方法，结构简单，使用方便，能够直接从体表上提取并浓缩汗液中的目标分泌物，不用多次大量提取，降低了体表分泌物中各种物质的检出限，测量精度高。
本发明所采用的技术方案是：
一种用于检测痕量体表分泌物的芯片，包括中间的芯体以及两侧的上壳体和下壳体，芯体的中部是功能区、两边是黏附区，功能区采用多孔材料的吸附垫，吸附垫的上层为浓缩层、下层为吸附层、侧面与溶剂注入胶囊连通，浓缩层的顶面设有密集的多孔纳米柱阵列，单个多孔纳米柱的孔隙率从根部到末端递减且末端表面沉积有金纳米粒子，吸附层的底面设有多孔微米柱阵列，单个多孔微米柱的孔隙率从根部到末端递增加，溶剂注入胶囊用于存放能提取汗液中目标分泌物的溶剂，黏附区底面能黏附在体表上，上壳体和下壳体分别可拆卸的设在柔性芯体的上下侧从而分别将多孔纳米柱阵列和多孔微米柱阵列封闭。
优选地，多孔微米柱阵列的排列间距与人体表皮毛囊的排列间距相近。
优选地，多孔微米柱根部孔隙率为5％～15％、末端孔隙率为35％～50％。
优选地，多孔纳米柱根部孔隙率为35％～50％、末端孔隙率为5％～15％。
优选地，多孔纳米柱末端表面沉积的金纳米粒子直径为10～50纳米。
优选地，黏附区底面设有微米柱阵列，单个微米柱的截面为圆形或多边形。
优选地，溶剂注入胶囊的容积为50～500微升，溶剂注入胶囊的个数为一个以上。
优选地，芯体、上壳体和下壳体为柔性件。
优选地，芯体、上壳体和下壳体的材料为天然橡胶、人工橡胶、树脂中的任一种或几种组合。
上述用于检测痕量体表分泌物的芯片的使用方法，包括步骤：
S1、打开下壳体，通过两边的黏附区将中间的功能区贴紧在皮肤上，使多孔微米柱阵列与皮肤接触，挤压溶剂注入胶囊，使溶剂排到皮肤上溶解汗液，在梯度孔单向运输特性的作用下溶于溶剂的汗液从皮肤层向吸附层运输；
S2、打开上壳体，静置一段时间，目标分泌物在梯度孔单向运输特性的作用下随溶剂传输至多孔纳米柱末端，并在溶剂挥发作用下逐渐累积浓缩；
S3、根据需要单次或多次重复挤压溶剂注入胶囊，向吸附垫注入适量溶剂，溶解目标分泌物并在梯度孔单向运输特性的作用下传输至多孔纳米柱末端，并随着溶剂的挥发进一步浓缩；
S4、将多孔纳米柱阵列置于拉曼光谱检测处，激光照射在多孔纳米柱末端，在金纳米粒子表面增强效应的作用下放大检测信号，实现汗液内痕量目标分泌物的检测。
本发明的有益效果是：
该芯片结构简单，使用方便，能够直接从体表上提取并浓缩汗液中的目标分泌物，不用多次大量提取，目标分泌物从皮肤到芯片单向快速运输，降低了体表分泌物中各种物质的检出限，而且收集浓缩一体化，可直接用于后续的拉曼光谱检测，检测时金纳米粒子还有放大信号的效果，测量精度高。
附图说明
图1是本发明实施例中用于检测痕量体表分泌物的芯片的结构示意图一，上壳体和下壳体属于打开状态。
图2是本发明实施例中用于检测痕量体表分泌物的芯片的结构示意图二，上壳体和下壳体属于打开状态。
图3是本发明实施例中芯体的结构示意图.
图4是本发明实施例中功能区的结构示意图。
图5是本发明实施例中黏附区的结构示意图。
图中：1-功能区；11-浓缩层；12-吸附层；13-多孔纳米柱；131-金纳米粒子；14-多孔微米柱；2-黏附区；21-微米柱；3-上壳体；4-下壳体；5-溶剂注入胶囊。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图5所示，一种用于检测痕量体表分泌物的芯片，包括中间的芯体以及两侧的上壳体3和下壳体4，芯体的中部是功能区1、两边是黏附区2，功能区1采用多孔材料的吸附垫，吸附垫的上层为浓缩层11、下层为吸附层12、侧面与溶剂注入胶囊5连通，浓缩层11的顶面设有密集的多孔纳米柱13阵列，单个多孔纳米柱13的孔隙率从根部到末端递减且末端表面沉积有金纳米粒子131，吸附层12的底面设有多孔微米柱14阵列，单个多孔微米柱14的孔隙率从根部到末端递增加，溶剂注入胶囊5用于存放能提取汗液中目标分泌物的溶剂(溶剂采用对皮肤无伤害且与芯片材料没有特殊相互作用的液体，如酒精等)，黏附区2底面能黏附在体表上，上壳体3和下壳体4分别可拆卸的设在柔性芯体的上下侧从而分别将多孔纳米柱13阵列和多孔微米柱14阵列封闭。
优选地，多孔微米柱14阵列的排列间距与人体表皮毛囊的排列间距相近；优选地，多孔微米柱14根部孔隙率为5％～15％、末端孔隙率为35％～50％；优选地，多孔纳米柱13根部孔隙率为35％～50％、末端孔隙率为5％～15％；优选地，多孔纳米柱13末端表面沉积的金纳米粒子131直径为10～50纳米；优选地，溶剂注入胶囊5的容积为50～500微升，溶剂注入胶囊5的个数为一个以上；优选地，芯体、上壳体3和下壳体4为柔性件，方便贴紧在体表上，芯体、上壳体3和下壳体4的材料可以为天然橡胶、人工橡胶、树脂中的任一种或几种组合；优选地，黏附区2底面设有微米柱21阵列，单个微米柱21的截面为圆形或多边形(如图5所示，最好是六边形，可以模仿树蛙脚趾六边形微柱阵列)。
为了检测本发明的效果，现作两组试验：
试验一参数：多孔纳米柱13根部孔隙率为50％、末端孔隙率为15％，金纳米粒子131直径为30纳米，多孔微米柱14根部孔隙率为12％、末端孔隙率为40％，芯体材料为人工橡胶，汗液由人类在高温下产生；
实施例二参数：多孔纳米柱13根部孔隙率为15％、末端孔隙率为15％，金纳米粒子131直径为25纳米，多孔微米柱14根部孔隙率为10％、末端孔隙率为50％，芯体材料为树脂，汗液由人类在剧烈运动下产生。
使用上述用于检测痕量体表分泌物的芯片进行检测，包括步骤：
S1、打开下壳体4，通过两边的黏附区2将中间的功能区贴紧在皮肤上，使多孔微米柱14阵列与皮肤接触，挤压溶剂注入胶囊5，使溶剂排到皮肤上溶解汗液，在梯度孔单向运输特性的作用下溶于溶剂的汗液从皮肤层向吸附层运输；
S2、打开上壳体3，静置一段时间(一般是4-5分钟)，目标分泌物在梯度孔单向运输特性的作用下随溶剂传输至多孔纳米柱13末端，并在溶剂挥发作用下逐渐累积浓缩；
S3、根据需要单次或多次重复挤压溶剂注入胶囊5，向吸附垫注入适量溶剂，溶解目标分泌物并在梯度孔单向运输特性的作用下传输至多孔纳米柱13末端，并随着溶剂的挥发进一步浓缩；
S4、将多孔纳米柱13阵列置于拉曼光谱检测处，激光照射在多孔纳米柱13末端，在金纳米粒子131表面增强效应的作用下放大检测信号，实现汗液内痕量目标分泌物的检测。
检测结果表明，两组试验均能完成检测。该芯片结构简单，使用方便，能够直接从体表上提取并浓缩汗液中的目标分泌物，不用多次大量提取，目标分泌物从皮肤到芯片单向快速运输，降低了体表分泌物中各种物质的检出限，而且收集浓缩一体化，可直接用于后续的拉曼光谱检测，检测时金纳米粒子131还有放大信号的效果，测量精度高。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于检测痕量体表分泌物的芯片，其特征在于：包括中间的芯体以及两侧的上壳体和下壳体，芯体的中部是功能区、两边是黏附区，功能区采用多孔材料的吸附垫，吸附垫的上层为浓缩层、下层为吸附层、侧面与溶剂注入胶囊连通，浓缩层的顶面设有密集的多孔纳米柱阵列，单个多孔纳米柱的孔隙率从根部到末端递减且末端表面沉积有金纳米粒子，吸附层的底面设有多孔微米柱阵列，单个多孔微米柱的孔隙率从根部到末端递增加，溶剂注入胶囊用于存放能提取汗液中目标分泌物的溶剂，黏附区底面能黏附在体表上，上壳体和下壳体分别可拆卸的设在柔性芯体的上下侧从而分别将多孔纳米柱阵列和多孔微米柱阵列封闭。
2.如权利要求1所述的用于检测痕量体表分泌物的芯片，其特征在于：多孔微米柱阵列的排列间距与人体表皮毛囊的排列间距相近。
3.如权利要求1所述的用于检测痕量体表分泌物的芯片，其特征在于：多孔微米柱根部孔隙率为5％～15％、末端孔隙率为35％～50％。
4.如权利要求1所述的用于检测痕量体表分泌物的芯片，其特征在于：多孔纳米柱根部孔隙率为35％～50％、末端孔隙率为5％～15％。
5.如权利要求1所述的用于检测痕量体表分泌物的芯片，其特征在于：多孔纳米柱末端表面沉积的金纳米粒子直径为10～50纳米。
6.如权利要求1所述的用于检测痕量体表分泌物的芯片，其特征在于：黏附区底面设有微米柱阵列，单个微米柱的截面为圆形或多边形。
7.如权利要求1所述的用于检测痕量体表分泌物的芯片，其特征在于：溶剂注入胶囊的容积为50～500微升，溶剂注入胶囊的个数为一个以上。
8.如权利要求1所述的用于检测痕量体表分泌物的芯片，其特征在于：芯体、上壳体和下壳体为柔性件。
9.如权利要求8所述的用于检测痕量体表分泌物的芯片，其特征在于：芯体、上壳体和下壳体的材料为天然橡胶、人工橡胶、树脂中的任一种或几种组合。
10.如权利要求1至9任一所述的用于检测痕量体表分泌物的芯片的使用方法，其特征在于：包括步骤，
S1、打开下壳体，通过两边的黏附区将中间的功能区贴紧在皮肤上，使多孔微米柱阵列与皮肤接触，挤压溶剂注入胶囊，使溶剂排到皮肤上溶解汗液，在梯度孔单向运输特性的作用下溶于溶剂的汗液从皮肤层向吸附层运输；
S2、打开上壳体，静置一段时间，目标分泌物在梯度孔单向运输特性的作用下随溶剂传输至多孔纳米柱末端，并在溶剂挥发作用下逐渐累积浓缩；
S3、根据需要单次或多次重复挤压溶剂注入胶囊，向吸附垫注入适量溶剂，溶解目标分泌物并在梯度孔单向运输特性的作用下传输至多孔纳米柱末端，并随着溶剂的挥发进一步浓缩；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210611 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |