基于电增强指示材料的伤口感染显色膜及分析方法技术

本发明专利技术属于生物传感器领域，具体涉及一种基于电增强指示材料的伤口感染显色膜及分析方法

【技术实现步骤摘要】
基于电增强指示材料的伤口感染显色膜及分析方法、系统


[0001]本专利技术属于生物传感器领域，具体涉及一种基于电增强指示材料的伤口感染显色膜
、
基于伤口感染显色膜的伤口感染程度的分析方法以及在线分析系统
。

技术介绍

[0002]皮肤伤口
(
例如手术
、
擦伤和烧伤
)
容易受到病原体的侵袭，如果不及时有效地治疗，可能会引起细菌感染并延迟伤口愈合
。
慢性伤口的低效治疗会增加伤口恶化的风险，导致多种并发症，如器官衰竭
、
败血症和破伤风
。
糖尿病和肥胖患者数量形成慢性伤口风险相对较高
。
慢性伤口形成的本质原因是细菌感染，及时发现伤口感染是临床的重要问题
。
临床上，对患者伤口的评估是基于观察
(
伤口床颜色和脓液
)
和实验室技术
(
擦拭和培养
)
，前者依赖医疗技术人员的经验，后者方法繁琐
、
耗时，需要经过培训的从业人员；这些方案都存在因主观判断导致误诊和不必要的治疗的风险
。
此外，上述方法缺乏检测多种伤口细菌感染的临床诊断方法的通用性，且容易对患者的创伤出带来疼痛，且校测效率也相对较低
。
[0003]近年来，生物技术和信息技术的不断发展，越来越多的可穿戴式传感器正在不断推出和应用，并可以用于对创伤和感染进行检测
。
这种新型检测工具采集创面床的变化
(
温度和形状大小
)
以及细菌代谢的不同生物标志物等信息
(
例如
pH、
尿酸
、
酶等
)。
并根据检测信号的变化实现对创口早期细菌感染的监测和预警
。
[0004]与传统检测方法不同，这些先进的可穿戴传感器不需要获取拭子和活检，而是通过简单地触摸感染细菌特有的标记和微环境来监测和警报伤口感染
。
因此，此类传感器能够向患者实时反馈状态信息，为非临床环境中连续远程监测细菌感染开辟了可能性
。
然而，在将这些可穿戴式传感器应用于临床之前，仍有许多障碍需要解决
。
例如，这些传感器大多需要靠近伤口进行应用，因而会带来染料浸出的问题，传感器材料可能会迁移到伤口表面加剧感染
。
另外，现有的各类医用可穿到传感器依靠标记物的随机吸附进行信号传输和检测，检测因子如果不能稳定吸附在他的吸附位点上，造成分子逃逸现象
(
吸附能
Eads
低于
0.5Ev)
，则会导致传感器的性能被降低
。
[0005]因此，如何开发出一种对人体损失更小，体感更加舒适
、
敏感性更高的伤口感染检测方案，正成为本领域技术人员亟待解决的技术难题
。

技术实现思路

[0006]为了解决现有伤口感染的检测难度大，效率低，患者体验极差
、
以及依赖医务人员经验的问题，本专利技术提供一种基于电增强指示材料的伤口感染显色膜
、
基于伤口感染显色膜的伤口感染程度的分析方法以及在线分析系统
。
[0007]本专利技术采用以下技术方案实现：
[0008]一种基于电增强指示材料的伤口感染显色膜，其用于捕获伤口感染时微生物产生的特征气体，并根据特征气体浓度指示伤口的感染程度
。
该伤口感染显色膜包括：基层
、
敏感层
、
垫层
、
起电层
、
比色层，以及密封层
。
[0009]其中，基层采用底面带胶的医用绷带，基层的中间设有一个通孔
。
敏感层采用含有醋酸铅的改性
PVA
纳米纤维膜，敏感层粘贴于基层带胶的一侧，并完全覆盖通孔
。
垫层粘贴在基层带胶的一侧；垫层呈环形并包围在敏感层外周以使得敏感层在使用时保持悬空
。
[0010]起电层位于基层上方不带胶的一侧，起电层覆盖通孔，起电层采用与敏感层接触分离时带负电荷的柔性透明材料制备而成
。
比色层位于起电层上方靠近通孔中心的位置，比色层呈黑色
。
密封层采用透明薄膜并粘贴在起电层上表面，密封层完整覆盖下方对应垫层的区域
。
[0011]在本专利技术提供的方案中，敏感层的材料的制备方法如下：
[0012]按照
12wt
％的浓度将粉末溶解在水中，将溶液和
DMF
按照
1:9
的体积比混合，在
65℃
下磁力搅拌8小时，直至溶液变得清澈透明
。
接着，向溶液中加入
1wt
％的醋酸铅粉末，继续搅拌2小时，得到适合纺丝的聚合物溶液
。
然后，将
PVA
混合溶液装入注射器，在电纺丝电压为
20kV
，注射器泵速为
0.5mL/h
，收集桶转速设定为
200r/min
，收集距离为
16cm
的工艺条件下进行电纺丝；将制备好的纳米纤维膜放入密封容器中进行交联，在容器内加入
25wt
％的戊二醛，并用盐酸催化反应
。
最后，将得到材料在
80℃
的烘箱中烘干；得到所需的敏感层薄膜
。
[0013]作为本专利技术进一步的改进，垫层采用硅胶
、PVC、
橡胶
、PDMS、
聚氨酯中的任意一种软材料制成
。
起电层采用
FEP、PVDF、PTFE、
聚乳酸中的任意一种材料制成
。
密封层采用聚乙烯
、
聚氯乙烯
、
聚偏二氯乙烯
、
聚甲基戊烯中的任意一种材料制成
。
[0014]作为本专利技术进一步的改进，垫层的下方还设有离型膜；离型膜用于密封垫层中的空间，避免其内的敏感层在储存过程失效
。
[0015]且
/
或
[0016]伤口感染显色膜密封保存
。
[0017]本专利技术提供的伤口感染显色膜的使用方法如下：
[0018]根据伤口形状和尺寸选择合适规格的伤口感染显色膜，以使得垫层内圈能够完整覆盖伤口；将伤口干扰感应膜粘贴在伤口处，保持敏感层与伤口区域正对；轻击起电层数次，使得起电层与敏感层接触分离，等待敏感层变色；观察到敏感层使用前后的色差越大或敏感层变色后越接近比色层，则表明感染程度越严重，反之则表明伤口感染程度越轻微
。
[0019]本专利技术还包括一种基于伤口感染显色膜的伤口感染程度的分析方法，其采用如前述的伤口感染显色膜作为检测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于电增强指示材料的伤口感染显色膜，其用于捕获伤口感染时微生物产生的特征气体，并根据特征气体浓度指示伤口的感染程度，其特征在于，所述伤口感染显色膜包括：基层，其采用底面带胶的医用绷带；所述基层的中间设有一个通孔；敏感层，其采用含有醋酸铅的改性
PVA
纳米纤维膜，所述敏感层粘贴于所述基层下方带胶的一侧，并完全覆盖所述通孔；垫层，其粘贴在所述基层带胶的一侧；所述垫层呈环形并包围在所述敏感层外周，以使得所述敏感层在使用时保持悬空；起电层，其位于所述基层上方不带胶的一侧，略小于所述通孔，所述起电层采用与所述敏感层接触分离时带负电荷的透明材料制备而成；比色层，其位于所述起电层上方靠近通孔中心的位置，所述比色层呈黑色；以及密封层，其采用透明薄膜并粘贴在所述起电层上表面，所述密封层完整覆盖下方对应所述垫层的区域
。2.
如权利要求1所述的基于电增强指示材料的伤口感染显色膜，其特征在于：所述敏感层的材料的制备方法如下：按照
12wt
％的浓度将粉末溶解在水中，将溶液和
DMF
按照
1:9
的体积比混合，在
65℃
下磁力搅拌8小时，直至溶液变得清澈透明；接着，向溶液中加入
1wt
％的醋酸铅粉末，继续搅拌2小时，得到适合纺丝的聚合物溶液；然后，将
PVA
混合溶液装入注射器，在电纺丝电压为
20kV
，注射器泵速为
0.5mL/h
，收集桶转速设定为
200r/min
，收集距离为
16cm
的工艺条件下进行电纺丝；将制备好的纳米纤维膜放入密封容器中进行交联，在容器内加入
25wt
％的戊二醛，并用盐酸催化反应；最后，将得到材料在
80℃
的烘箱中烘干；得到所需的敏感层薄膜
。3.
如权利要求2所述的基于电增强指示材料的伤口感染显色膜，其特征在于：所述垫层采用硅胶
、PVC、
橡胶
、PDMS、
聚氨酯中的任意一种软材料制成；所述起电层采用
FEP、PVDF、PTFE、
聚乳酸中的任意一种材料制成；所述密封层采用聚乙烯
、
聚氯乙烯
、
聚偏二氯乙烯
、
聚甲基戊烯中的任意一种材料制成
。4.
如权利要求1所述的基于电增强指示材料的伤口感染显色膜，其特征在于：所述垫层的下方还设有离型膜；且
/
或所述伤口感染显色膜密封保存
。5.
如权利要求1所述的基于电增强指示材料的伤口感染显色膜，其特征在于，所述伤口感染显色膜的使用方法如下：根据伤口形状和尺寸选择合适规格的伤口感染显色膜，以使得垫层内圈能够完整覆盖伤口；将伤口干扰感应膜粘贴在伤口处，保持敏感层与伤口区域正对；轻击所述起电层数次，使得所述起电层与所述敏感层接触分离，等待所述敏感层变色；观察到敏感层使用前后的色差越大或敏感层变色后越接近比色层，则表明感染程度越严重，反之则表明伤口感染程度越轻微
。6.
一种基于伤口感染显色膜的伤口感染程度的分析方法，其特征在于，其采用如权利要求1‑5中任意一项所述的伤口感染显色膜作为检测工具，并对检测结果进行定量分析，得到检测对象的伤口感染等级
IL
i
；所述伤口感染程度分析方法包括如下步骤：
S1
：通过色度仪检测如权利要求1‑5中任意一项所述的伤口感染显色膜在未使用前对应的敏感层区域的初始明亮度
L0、
初始红绿值
a0和初始黄蓝值
b0；
S2
：通过色度仪检测所述伤口感染显色膜在使用后对应的敏感层区域的检测明亮度
L、
检测红绿值
a
和检测黄蓝值
b
；
S3
：计算所述伤口感染显色膜的敏感层区域在使用前后的第一色差值
△
E1
，计算公式如下：
S4
：分别获取从不同感染程度的生物样本上检测到的大量第一色差值
△
E1
作为样本数据，并构造一个用于表征第一色差值
△
E1
与各个感染级别
IL
i
间的映射关系的数据对照表或拟合函数；
S5
：通过伤口感染显色膜对任意检测对象的伤口进行检测得到第一色差值
△
E1
，并查询所述数据对照表或拟合函数，得到当前检测对象的伤口感染等级
IL
i
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宝东，孙武亮，王中林，
申请(专利权)人：长三角嘉兴纳米应用技术研究院，
类型：发明
国别省市：