一种非侵入式可穿戴唾液传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种非侵入式可穿戴唾液传感器及其制备方法，属于分析与人工智能领域。传感阵列集成于护齿器内，护齿器戴在重症监护室中禁食患者的牙齿上，传感阵列实时监测禁食患者唾液中生物标志物的浓度和口腔温度，移动应用终端根据实时监测的禁食患者唾液中生物标志物的浓度和口腔温度，确定禁食患者血液中生物标志物的浓度，进而依据血液中生物标志物的浓度进行危重症病情预警，以无创的方式实现了重症监护室的禁食患者生物标志物的实时检测与预警，避免了因间歇性血生化检查造成对病情变化的延后性判断。变化的延后性判断。变化的延后性判断。

【技术实现步骤摘要】
一种非侵入式可穿戴唾液传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及分析与人工智能领域，特别是涉及一种非侵入式可穿戴唾液传感器。

技术介绍

[0002]在重症监护医学中，血生化指标的实时检测与预警对于临床病情变化具有重要意义，但在临床实践中，由于血生化指标的检测依靠人工抽血筛查，因此无法做到实时检测与筛查，导致间歇性的血生化检查造成了临床医生对病情变化的延后性判断。相比有创的依靠人工进行的血液采集检查，非侵入式的生物传感器因其可实现不依赖人工的灵活实时检测而备受关注。然而传统的无创生物传感器大多适用于日常活动的健康检测，目前尚无适用于重症医学场景实时检测血生化指标的无创可穿戴式生物传感器。而无创式的可穿戴生物传感器在减少人力使用的同时，可减少感染的概率且避免血栓的发生，这使得无创可穿戴式生物传感器在重症医学场景下具有广阔的应用前景。目前的无创可穿戴式生物传感器的相关技术仍有待改进。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种非侵入式可穿戴唾液传感器及其制备方法，可实现重症监护室的禁食患者生物标志物的实时检测与预警。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种非侵入式可穿戴唾液传感器，所述非侵入式可穿戴唾液传感器包括：传感阵列、护齿器和移动应用终端；
[0006]传感阵列集成于护齿器内，所述护齿器用于戴在重症监护室中禁食患者的牙齿上；
[0007]传感阵列与移动应用终端连接；所述传感阵列用于实时监测禁食患者唾液中生物标志物的浓度和口腔温度；所述移动应用终端用于根据实时监测的禁食患者唾液中生物标志物的浓度和口腔温度，确定禁食患者血液中生物标志物的浓度，进而依据血液中生物标志物的浓度进行危重症病情预警。
[0008]一种非侵入式可穿戴唾液传感器的制备方法，包括：
[0009]在基板上制造电极阵列，并通过光刻法对电极阵列进行图案化；
[0010]在电极阵列上制备传感阵列，获得柔性集成的传感阵列；
[0011]将柔性集成的传感阵列内置于护齿器，形成非侵入式可穿戴唾液传感器。
[0012]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0013]本专利技术公开一种非侵入式可穿戴唾液传感器及其制备方法，传感阵列集成于护齿器内，护齿器戴在重症监护室中禁食患者的牙齿上，传感阵列实时监测禁食患者唾液中生物标志物的浓度和口腔温度，移动应用终端根据实时监测的禁食患者唾液中生物标志物的浓度和口腔温度，确定禁食患者血液中生物标志物的浓度，进而依据血液中生物标志物的浓度进行危重症病情预警，以无创的方式实现了重症监护室的禁食患者生物标志物的实时
检测与预警，避免了因间歇性血生化检查造成对病情变化的延后性判断。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本专利技术实施例提供的一种非侵入式可穿戴唾液传感器的结构示意图；
[0016]图2为本专利技术实施例提供的一种非侵入式可穿戴唾液传感器的制备方法的流程图。
具体实施方式
[0017]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]本专利技术的目的是提供一种非侵入式可穿戴唾液传感器及其制备方法，可实现重症监护室的禁食患者生物标志物的实时检测与预警。
[0019]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0020]如图1所示，本专利技术实施例提供了一种非侵入式可穿戴唾液传感器，包括：传感阵列、护齿器和移动应用终端。
[0021]传感阵列集成于护齿器内，所述护齿器用于戴在重症监护室中禁食患者的牙齿上。传感阵列与移动应用终端连接；所述传感阵列用于实时监测禁食患者唾液中生物标志物的浓度和口腔温度；所述移动应用终端用于根据实时监测的禁食患者唾液中生物标志物的浓度和口腔温度，确定禁食患者血液中生物标志物的浓度，进而依据血液中生物标志物的浓度进行危重症病情预警。此实施例中禁食患者指重症监护室中的重症禁食患者。所述危重症指代危急重症。
[0022]移动应用终端包括数据显示和汇总功能，并且提供了一个用户数据信息操作显示界面。移动应用终端包括移动应用程序。
[0023]护齿器为特质护齿器，是按照个人牙齿形状制作的牙套。护齿器是双层的，传感阵列会安装在护齿器内层，护齿器是中空的，并且有洞，便于唾液进行内外交互。
[0024]示例性的，传感阵列包括：电化学传感器、离子选择性传感器、酶选择性传感器和温度传感器。电化学传感器、离子选择性传感器、酶选择性传感器和温度传感器均与移动应用终端连接。电化学传感器用于检测禁食患者唾液中的葡萄糖浓度。离子选择性传感器用于检测禁食患者唾液中的钾离子浓度、钠离子浓度和钙离子浓度。酶选择性传感器用于检测禁食患者唾液中的肌酐浓度和乳酸浓度。温度传感器用于检测禁食患者的口腔温度。移动应用终端用于根据禁食患者唾液中的钾离子浓度、钠离子浓度、钙离子浓度、葡萄糖浓度、肌酐浓度和乳酸浓度，确定禁食患者血液中的钾离子浓度、钠离子浓度、钙离子浓度、葡
萄糖浓度、肌酐浓度和乳酸浓度，进而依据血液中的钾离子浓度、钠离子浓度、钙离子浓度、葡萄糖浓度、肌酐浓度、乳酸浓度和口腔温度进行危重症病情预警。
[0025]电化学传感器包括了双电极系统，其中Ag/AgCl作为参考电极和对电极，以简化电路设计并促进系统集成。
[0026]离子选择传感器包括了钾离子、钠离子、钙离子的选择性膜的制备。将其选择性膜覆于不同位点的传感器阵列的电路上，以达到在唾液中不同离子共存的复杂情况下，进行离子浓度检测的目的，将其与血液中的相应离子浓度建立联系。
[0027]酶选择性传感器包括葡萄糖、肌酐、乳酸的选择性酶传感器，分别将葡萄糖、肌酐、乳酸的氧化酶溶液滴注到相应的普鲁士蓝/金电极上以获得葡萄糖、肌酐、乳酸传感器，通过酶的特异性选择实现唾液中包括葡萄糖、肌酐、乳酸等生物性标志物的特异性监测。酶选择性传感器还包括D
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二聚体的生物传感器，D
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二聚体的生物传感器通过使用磷酸二十六烷基酯共轭的金纳米颗粒修饰传感器表面，可实现唾液中D
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二聚体指标的特异性监测。
[0028]温度传感器基于电阻温度检测器(RTD)原理进行制备，可保证对温度的实时精准监测。
[0029]进一步地，非侵入式可穿戴唾液传感器还包括：基板、电极阵列、微控制器和蓝牙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非侵入式可穿戴唾液传感器，其特征在于，所述非侵入式可穿戴唾液传感器包括：传感阵列、护齿器和移动应用终端；传感阵列集成于护齿器内，所述护齿器用于戴在重症监护室中禁食患者的牙齿上；传感阵列与移动应用终端连接；所述传感阵列用于实时监测禁食患者唾液中生物标志物的浓度和口腔温度；所述移动应用终端用于根据实时监测的禁食患者唾液中生物标志物的浓度和口腔温度，确定禁食患者血液中生物标志物的浓度，进而依据血液中生物标志物的浓度进行危重症病情预警。2.根据权利要求1所述的非侵入式可穿戴唾液传感器，其特征在于，所述传感阵列包括：电化学传感器、离子选择性传感器、酶选择性传感器和温度传感器；电化学传感器、离子选择性传感器、酶选择性传感器和温度传感器均与移动应用终端连接；电化学传感器用于检测禁食患者唾液中的葡萄糖浓度；离子选择性传感器用于检测禁食患者唾液中的钾离子浓度、钠离子浓度和钙离子浓度；酶选择性传感器用于检测禁食患者唾液中的肌酐浓度和乳酸浓度；温度传感器用于检测禁食患者的口腔温度；移动应用终端用于根据禁食患者唾液中的钾离子浓度、钠离子浓度、钙离子浓度、葡萄糖浓度、肌酐浓度和乳酸浓度，确定禁食患者血液中的钾离子浓度、钠离子浓度、钙离子浓度、葡萄糖浓度、肌酐浓度和乳酸浓度，进而依据血液中的钾离子浓度、钠离子浓度、钙离子浓度、葡萄糖浓度、肌酐浓度、乳酸浓度和口腔温度进行危重症病情预警。3.根据权利要求2所述的非侵入式可穿戴唾液传感器，其特征在于，所述非侵入式可穿戴唾液传感器还包括：基板、电极阵列、微控制器和蓝牙信号收发器；电极阵列设置于基板上，电化学传感器、离子选择性传感器、酶选择性传感器和温度传感器分别一一对应地覆盖于电极阵列的电极上；基板、电极阵列、微控制器和蓝牙信号收发器均内置于护齿器；微控制器的信号输入端分别与电化学传感器、离子选择性传感器、酶选择性传感器和温度传感器的信号输出端连接，微控制器的信号输出端与蓝牙信号收发器的信号接收端连接，蓝牙信号收发器的信号发送端与移动应用终端连接；所述微控制器用于将接收的禁食患者唾液中钾离子浓度、钠离子浓度、钙离子浓度、葡萄糖浓度、肌酐浓度、乳酸浓度和口腔温度分别转换成电信号后，通过蓝牙信号收发器发送至移动应用终端。4.根据权利要求3所述的非侵入式可穿戴唾液传感器，其特征在于，所述非侵入式可穿戴唾液传感器还包括：可充电锂离子聚合物电池和保护电路；可充电锂离子聚合物电池和保护电路均内置于护齿器；可充电锂离子聚合物电池分别与电化学传感器、离子选择性传感器、酶选择性传感器、温度传感器、微控制器、蓝牙信号收发器和保护电路连接；可充电锂离子聚合物电池用于为电化学传感器、离子选择性传感器、酶选择性传感器、温度传感器、微控制器和蓝牙信号收发器供电；保护电路用于保护可充电锂离子聚合物电池免受输出短路和过度充电。
5.根据权利要求1所述的非侵入式可穿戴唾液传感器，其特征在于，所述移动应用终端包括：长短时记忆网络模型和多个卷积神经网络模型；一个卷积神经网络模型用于以禁食患者唾液中一种生物标志物的浓度作为输入，输出禁食患者血液中对应生物标志物的浓度；长短时记忆网络模型用于以所有卷积神经网络模型确定的生物标志物的浓度为输入，输出危重症病情预警信号。6.根据权利要求5所述的非侵入式可穿戴唾液传感器，其特征在于，所述卷积神经网络模型包括：以残差网络的形式进行连接的两个卷积层、两个批量归一化层、一个最大池化层和一个dropout层。7.一种非侵入式可穿戴唾液传感器的制备方法，其特征在于，包括：在基板上制造电极阵列，并通过光刻法对电极阵列进行图案化；在电极阵列上制备传感阵列，获得柔性集成的传感阵列；将柔性集成的传感阵列内置于护齿器，形成非侵入式可穿戴唾液传感器。8.根据权利要求7所述的非侵入式可穿戴唾液传感器的制备方法，其特征在于，所述在基板上制造电极阵列，并通过光刻法对电极阵列进行图案化，具体包括：选用柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯材料的柔性印刷电路板作为基板；使用正光刻胶在基板上进行图案化，并通过电子束蒸发在丙酮中剥离沉积30nm Cr/50nmAu；在SCS Labcoter 2 Parylene Deposition系统中将已沉积Au的基板沉积500 nm的聚对二甲苯碳绝缘层；使用光刻法在已沉积聚对二甲苯碳绝缘层的基板上确定最终电极区域，并在300W下进行450秒的氧气等离子体蚀刻，以完全去除聚对二甲苯；进行电子束蒸发以将180nmAg图案化到最终电极区域上，并在丙酮中剥离；将最终...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘景业，全世超，帅建伟，楚刘喜，黄鋆清，潘烁，梁成龙，史依，张成玺，陈星羽，韦超祎，陈钒萱，陈浩满，
申请(专利权)人：温州医科大学附属第一医院，
类型：发明
国别省市：