本發明總體上涉及用于使用可穿戴生物傳感器設備進行生物標志物監測的系統和方法。特定實現方式涉及使用收集汗液樣本的可穿戴微流體生物親和性傳感器對蛋白質或激素生物標志物的自動和無創監測。

背景技術：

1、柔性電子學和數字健康的最新進展已經將常規實驗室測試轉變成能夠實時監測生理生物標志物的遠程可穿戴分子感測。汗液含有從電解質和代謝物到大的蛋白質的豐富的生物化學分子，并且重要地，其易于通過無創技術獲得。然而，目前報道的可穿戴生物傳感器主要限于經由離子選擇性和酶傳感器或直接氧化/還原以μm或更大濃度檢測有限選擇的生物標志物，例如電解質和代謝物。例如，包括c反應蛋白(crp)的大多數臨床相關蛋白生物標志物在血液中以nm至pm水平存在，而汗液中的預期蛋白水平預期比血液中低得多。商業的護理點生物標志物監測器在尺寸上仍然龐大，并且不能達到皮摩爾水平的靈敏度以評估在無創可獲得替代生物流體(例如汗液和唾液)中的生物標志物水平。

技術實現思路

1、本文描述的技術涉及能夠自動和實時監測低水平的生物標志物(例如激素和蛋白質生物標志物)的可穿戴生物親和性傳感器系統和方法。

2、在一個實施例中，一種可穿戴生物傳感器設備包括：離子電滲模塊，其被配置為刺激從用戶的皮膚產生汗液樣本，汗液樣本包括生物標志物；微流體模塊，其被配置為收集汗液樣本，將汗液樣本與經標記的檢測試劑混合以獲得包括結合至經標記的檢測試劑的生物標志物的混合物，并且將混合物引導至微流體模塊的檢測貯存器；以及傳感器組件，其包括生物親和性傳感器，其被配置為量化檢測貯存器中的混合物的生物標志物以確定汗液樣本中存在的生物標志物的濃度，生物親和性傳感器包括電極，電極被功能化以結合到混合物的生物標志物。

3、在一些實現方式中，經標記的檢測試劑包括與結合到生物標志物的檢測抗體綴合的第一納米顆粒；并且電極的表面包括與結合到生物標志物的捕獲抗體綴合的第二納米顆粒。

4、在一些實現方式中，第一納米顆粒和第二納米顆粒是金納米顆粒(aunp)。在一些實現方式中，生物標志物包括蛋白質生物標志物或激素生物標志物。在特定的實現方式中，生物標志物包括crp。

5、在一些實現方式中，可穿戴生物傳感器設備被配置為量化混合物的生物標志物，從而以1微摩爾或更小、100納摩爾或更小、10納摩爾或更小、1納摩爾或更小、100皮摩爾或更小或10皮摩爾或更小的靈敏度確定濃度。

6、在一些實現方式中，微流體模塊包括：入口，其用于收集汗液樣本；試劑貯存器，其包括經標記的檢測試劑，試劑貯存器被配置為用經標記的檢測試劑更新汗液樣本；混合通道，其用于混合用經標記的檢測試劑更新的汗液樣本，以形成包括結合到生物標志物的經標記的檢測試劑的混合物；檢測貯存器，其用于接收來自混合通道的混合物；以及出口，其用于提供汗液樣本從檢測貯存器的流出。

7、在一些實現方式中，傳感器組件還包括：溫度傳感器，其被配置為測量皮膚的溫度；離子強度傳感器，其被配置為測量汗液樣本的離子強度；和/或ph傳感器，其被配置為測量汗液樣本的ph水平。在一些實現方式中，可穿戴生物傳感器設備被配置為基于由溫度傳感器、離子強度傳感器和/或ph傳感器進行的測量來校準來自生物親和性傳感器的讀數。

8、在一些實現方式中，傳感器組件包括使用激光雕刻石墨烯(leg)制造的復用傳感器陣列，復用傳感器陣列包括生物親和性傳感器、溫度傳感器、離子強度傳感器和/或ph傳感器。

9、在一些實現方式中，可穿戴生物傳感器設備包括：一次性貼片，其包括離子電滲模塊、微流體模塊和傳感器組件，一次性貼片包括將一次性貼片直接粘附到皮膚的粘合劑；以及柔性印刷電路板(fpcb)，其耦合到貼片，fpcb被配置為從傳感器組件接收信號并且為可穿戴生物傳感器設備供電。

10、在一些實現方式中，fpcb是可重復使用的，并且被配置為可移除地耦合到貼片；并且fpcb包括被配置為執行從傳感器組件接收的信號的原位信號處理的處理器、以及被配置為與移動設備實時無線通信的無線通信模塊。

11、在一個實施例中，一種方法包括：經由微流體模塊的入口接收從皮膚收集的汗液樣本，汗液樣本包括蛋白質或激素生物標志物；在微流體模塊的試劑貯存器內用被配置為與蛋白質或激素生物標志物結合的檢測試劑重構汗液樣本，檢測試劑包括電活性標記分子；在微流體模塊的混合通道內將檢測試劑與蛋白質或激素生物標志物結合，以形成包括與檢測試劑結合的蛋白質或激素生物標志物的混合物；在微流體模塊的檢測貯存器內收集結合到檢測試劑的蛋白質或激素生物標志物的混合物，以將蛋白質或激素生物標志物結合到傳感器組件的電極；用不含檢測試劑的一個或多個附加汗液樣本更新微流體模塊，以經由微流體模塊的出口去除未結合的檢測試劑；以及通過測量存在于電極表面的電活性標記的量來估計存在于汗液樣本中的蛋白質或激素生物標志物的濃度。

12、在一些實現方式中，估計汗液樣本中存在的蛋白質或激素生物標志物的濃度包括：以1微摩爾或更小、100納摩爾或更小、10納摩爾或更小、1納摩爾或更小、100皮摩爾或更小、或10皮摩爾或更小的靈敏度估計蛋白質或激素生物標志物的濃度。

13、在一些實現方式中，方法還包括：使用傳感器組件的一個或多個附加傳感器來獲得一個或多個附加生物物理傳感器測量結果，該一個或多個附加生物物理傳感器測量結果包括皮膚的溫度、汗液樣本的ph水平、或汗液樣本的離子強度；以及基于一個或多個附加生物物理傳感器測量結果校準蛋白質或激素生物標志物的估計濃度。

14、在一些實現方式中，該方法還包括：在經由入口接收汗液樣本之前，使用與皮膚接觸的離子電滲模塊來誘導汗液樣本。

15、在一些實現方式中，蛋白質生物標志物是crp。在一些實現方式中，檢測試劑還包括與結合到crp的檢測抗體綴合的第一納米顆粒；并且電極的表面包括與結合到crp的捕獲抗體綴合的第二納米顆粒。

16、在一些實現方式中，第一納米顆粒和第二納米顆粒是金納米顆粒；并且電活性標記分子是氧化還原分子。

17、在一個實施例中，一種方法包括：將包括微流體模塊和傳感器組件的貼片粘附到用戶的皮膚；在微流體模塊中收集從皮膚獲得的汗液樣本；在微流體模塊內將汗液樣本與試劑混合以獲得混合物，該混合物包括結合到汗液樣本中包含的蛋白質或激素生物標志物的試劑；以及使用傳感器組件從混合物估計汗液樣本中的蛋白質或激素生物標志物的濃度。

18、在一些實現方式中，該方法還包括：基于使用傳感器組件估計的蛋白質或激素生物標志物的濃度實時監測用戶的健康狀況。

19、在一些實現方式中，實時監測用戶的健康狀況包括：將使用傳感器組件估計的蛋白質或激素生物標志物的濃度與閾值進行比較，以確定用戶的生物狀況。例如，使用傳感器組件估計的crp或某一其它炎癥生物標志物的濃度可與閾值進行比較以確定用戶目前是否正在經歷炎癥反應。

20、在一些實現方式中，健康狀況包括：心臟病、慢性阻塞性肺病、炎癥性腸病、活動性感染或既往感染。

21、在一些實現方式中，方法還包括：經由通過無線通信介質通信地耦合到貼片的移動設備向用戶實時呈現使用傳感器組件估計的蛋白質或激素生物標志物的濃度。

22、從以下結合附圖采取的詳細描述中，所公開的技術的其他特征和方面將變得顯而易見，附圖以示例的方式例示了根據所公開的技術的實現方式的特征。本
技術實現要素：
不旨在限制本文描述的任何發明的范圍，本發明的范圍由權利要求書和等同物限定。