[发明专利]用于生物流体的表皮表征的设备和相关方法

说明书

公开了用于监控生物流体的皮肤安装的器件或表皮器件以及方法。所述器件包括一个机械匹配和/或热匹配到皮肤以提供持久粘附以供长期穿戴的功能衬底。该功能衬底允许生物流体从皮肤到测量和/或检测生物参数(诸如，生物流体产生速率、生物流体体积和生物标记浓度)的一个或多个传感器的微流体运输。所述器件内的传感器可以是机械的、电子的或化学的，其中比色指示器是通过裸眼可观察的或用便携式电子器件(例如，智能手机)可观察的。通过监控个体的健康状态随时间的改变，所公开的器件可以提供异常状况的早期指示。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2014年8月11日提交的第62/035,823号美国临时专利申请和2015年4月3日提交的第62/142,877号美国临时专利申请的权益和优先权，每个所述美国临时专利申请以整体引用的方式纳入本文。

关于联邦政府赞助研究或开发的声明

不适用。

背景技术

新兴的可穿戴的传感器技术为连续的个人健康/保健评估、法医检查、患者监控以及运动识别提供有吸引力的解决方案。表皮电子器件中的最新进展通过实现与皮肤紧密接触以供长期、可靠的健康监控的物理样式提供许多种类的皮肤安装的传感器和相关联的电子器件。

在这样的器件中，一个重要测量模式可能涉及体液(例如，血液、间质流体、汗液、唾液和泪液)的分析，以增加对生理健康的各个方面的深入了解。通常在可穿戴的传感器且尤其是表皮电子器件中，这样的功能相对而言未被探索。现有的器件或是使用复杂的用于样品处理的微流体系统，或是单纯涉及基于浓度的测量而没有样品收集和存储或对与数量和速率相关的参数的访问。另外，维持这些器件与皮肤的接触通常需要的机械固定装置、系带(strap)和/或胶带(tape)不是非常适合于连续的、长期监控且没有不舒适。

发明内容

公开了用于监控生物流体的皮肤安装的器件或表皮器件以及方法。所述器件包括一个机械(mechanically)匹配和/或热(thermally)匹配到皮肤以提供持久粘附以供长期穿戴的功能衬底。该功能衬底允许生物流体从皮肤到测量和/或检测生物参数(诸如，生物流体产生速率、生物流体体积和生物标记浓度)的一个或多个传感器的微流体运输。所述器件内的传感器可以是机械的、电子的或化学的，其中比色指示器是通过裸眼可观察的或用便携式电子器件(例如，智能手机)可观察的。通过监控个体的健康状态随时间的改变，所公开的器件可以提供异常状况的早期指示。

本文中所公开的表皮器件可以用来监控参数，诸如，温度、压力、电势、阻抗和生物标记浓度。

可以通过所公开的器件检测的分析物包括但不限制于铁离子、铜离子、铬离子、汞离子、钠离子、钾离子、钙离子、氯离子、水合氢离子、氢氧化物、铵、碳酸氢盐、尿素、乳酸盐、葡萄糖、肌酸酐、乙醇、酮、亚硝酸盐、硝酸盐、尿酸、谷胱甘肽、血尿素氮(BUN)、人血清白蛋白(HSA)、高灵敏度C-反应蛋白(hs-CRP)、白细胞介素6(IL-6)、胆固醇、脑尿钠肽(BNP)和糖蛋白。

表1.生物流体的实施例以及它们的相应采样方法

表2.用于定量比色检测的潜在生物标记

所公开的器件可以通过机械机制、电机制和/或热机制(包括但不限制于表面芯吸、微针提取、反向离子电渗和/或热微磨损)来使生物流体流通和访问生物流体。