汗液收集及分析系統(tǒng)及其制作方法
【專利摘要】一種新型的可與可穿戴設(shè)備結(jié)合的汗液收集及分析設(shè)備，解決生命健康不能實時持續(xù)跟蹤的問題。具體技術(shù)方案如下：一種汗液采集及分析系統(tǒng)，其特征在于：包括汗液采集單元和汗液分析設(shè)備，其中，汗液采集單元包括疏水性織物，疏水性織物上編織親水性微流控網(wǎng)絡(luò)，其中一面穿戴在人體皮膚上收集汗液，另一面連接汗液分析設(shè)備。使用時，對系統(tǒng)進行校準：配置好的目標物溶液滴在近皮膚層上的汗液聚集區(qū)域，使其沿著親水性連線向排出區(qū)域轉(zhuǎn)移，檢測單元測出的數(shù)據(jù)與目標物溶液的標準濃度值進行對比校準。
【專利說明】汗液收集及分析系統(tǒng)及其制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汗液收集分析設(shè)備，特別是一種新型的可穿戴式汗液收集及分析系統(tǒng)，及其制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著健康關(guān)注力度的升高，人們對身體各項指標監(jiān)控的需求突飛猛進，可以通過血液、組織液或汗液的檢測來跟蹤掌握身體健康狀況；血液和組織液的檢測會對身體造成一定損傷，因此利用汗液的無創(chuàng)傷檢測是一個趨勢。汗液的收集及儲存對汗液中的電解質(zhì)分析的準確性具有重要的影響，汗液通過皮膚表面的汗液蒸發(fā)來調(diào)節(jié)人體溫度，但是正是由于這種汗液的蒸發(fā)，導(dǎo)致電解質(zhì)的濃度測定值偏高并且成為該領(lǐng)域最大的潛在錯誤源。目前國內(nèi)市場上汗液收集及檢測一體化的可穿戴設(shè)備銷售為空白，國外投入使用的也只有Nanoduct設(shè)備，用于檢測囊腫性纖維化疾病，但是其使用復(fù)雜，并且無法穿戴，局限的應(yīng)用于檢測機構(gòu)，不能實時持續(xù)有效的反應(yīng)身體健康狀況。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是要提供一種新型的可與可穿戴設(shè)備結(jié)合的汗液收集及分析設(shè)備，解決生命健康不能實時持續(xù)跟蹤的問題。具體技術(shù)方案如下:
[0004]一種汗液采集及分析系統(tǒng)，其特征在于:包括汗液采集單元和汗液分析設(shè)備，其中，汗液采集單元包括疏水性織物，疏水性織物上編織親水性微流控網(wǎng)絡(luò)，其中一面穿戴在人體皮膚上收集汗液，另一面連接汗液分析設(shè)備。
[0005]作為改進,汗液分析設(shè)備包括檢測單元、分析單元、顯示單元,檢測單元包括檢測電極，檢測電極與汗液收集單元連接，并通過導(dǎo)線連接換能器，換能器連接分析單元，分析單元連接顯示單元。
[0006]作為進一步改進，疏水性織物為雙面結(jié)構(gòu)，親水性微流控網(wǎng)絡(luò)包括位于疏水性織物正面的導(dǎo)流汗液的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，構(gòu)成A圖案；和疏水性織物雙面編織的收集汗液的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，構(gòu)成B圖案；多個A圖案圍繞中心的B圖案衛(wèi)星式分布，A圖案與中心的B圖案通過親水性連線連接。
[0007]作為進一步改進，檢測單元包括雙檢測電極，即參比電極和ISE工作電極或裸工作電極，親水性連線經(jīng)過檢測電極，檢測電極通過導(dǎo)線接入換能器，換能器連接分析單元。
[0008]作為進一步改進，檢測單元包括三檢測電極，即參比電極、對電極和酶修飾工作電極，親水性連線經(jīng)過檢測電極，檢測電極通過導(dǎo)線接入換能器，換能器連接分析單元。
[0009]作為進一步改進，檢測單元安裝在疏水性織物背面，分析單元安裝在疏水性基底正面，疏水性基底背面與疏水性織物背面相貼，疏水性基底為玻璃或橡膠，分析單元和換能器粘貼在疏水性基底正面，在疏水性基底上打孔，導(dǎo)線穿過基底連接到換能器，同時導(dǎo)線將換能器與分析單元連接。
[0010]作為進一步改進，疏水性織物、疏水性基底、顯示單元自下而上布置，整個汗液采集及分析系統(tǒng)安裝在腕表表殼內(nèi)，疏水性織物正面穿戴在人體皮膚上收集汗液，表殼內(nèi)安裝顯示單元,顯示分析結(jié)果。
[0011]本發(fā)明還提供上述汗液采集及分析系統(tǒng)的制作方法，包括如下步驟:
[0012]a)疏水性織物:疏水性織物由棉面料制備，棉面料為雙層結(jié)構(gòu)，在50KPa的氣壓下將超疏水性涂料氣刷到棉面料表面，超疏水性涂料的使用量為0.5mL/Cm2-2mL/Cm2，然后將棉面料固定在玻璃或金屬表面，在100°C溫度下固化30min ；
[0013]b)親水性連線:選用200Um-1000Um棉紗線，利用脫膠除去表面蠟保護層進行親水性處理，首先配制含1.5wt%碳酸鈉和1.5wt%十二烷基硫酸銨的水溶液，在30(TC加熱板上煮沸，然后將棉紗線沸水浴60min，最后室溫下用去離子水清洗；
[0014]c)三維刺繡形成親水性微流控網(wǎng)絡(luò):在疏水性織物上刺繡親水性連線形成微流控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，刺繡前將疏水性織物用繡花圈固定，使用0.362mm直徑的繡花針；首先固定第一層疏水性織物，將A圖案繡在其表面，A圖案尺寸:2 X 2mm—4 X 4mm,然后將兩層合并并固定，將B圖案繡在雙層疏水性織物上，B圖案尺寸:3 X 3mm—5 X 5mm,最后在第一層織物上繡親水性連線，長度:7-15_，多個A圖案圍繞中心的B圖案布置，A圖案與中心B圖案通過親水性連線連接；
[0015]d)接入檢測單元:將檢測單元粘貼在疏水性織物具有B圖案的一面，然后繡入親水性連線，對于無機物的檢測，選用雙電極檢測方法，即參比電極和微型化ISE工作電極或裸工作電極；對于有機物的檢測，選用三電極檢測方法，即參比電極、對電極和酶修飾工作電極，親水性連線經(jīng)過檢測電極，檢測電極通過導(dǎo)線接入換能器，換能器連接分析單元；
[0016]e)接入換能器和分析單元:將分析單元和換能器粘貼在疏水性基底表面，在基底上打孔，將導(dǎo)線穿過基底接到換能器；同時利用導(dǎo)線將換能器與分析單元連接；
[0017]f)接入顯示單元:分析單元的分析結(jié)果導(dǎo)出到顯示器，顯示器用液晶顯示器，置于整個系統(tǒng)的最表層；
[0018]g)與穿戴設(shè)備結(jié)合:將上述各層按照目標可穿戴設(shè)備的尺寸進行裁剪，并裝入腕表表殼內(nèi)；
[0019]h)使用時，對系統(tǒng)進行校準:配置好的目標物溶液滴在近皮膚層上的汗液聚集區(qū)域，使其沿著親水性連線向排出區(qū)域轉(zhuǎn)移，檢測單元測出的數(shù)據(jù)與目標物溶液的標準濃度值進行對比校準。

【專利附圖】

【附圖說明】
:
[0020]圖1為疏水性織物正面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為疏水性織物背面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為檢測單元連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為疏水性基底正面結(jié)構(gòu)不意圖；
[0024]圖5為系統(tǒng)整體分層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中:A-導(dǎo)流汗液的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)圖案，B-收集汗液的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)圖案，1-疏水性織物，2-親水性連線，3-檢測電極，4-導(dǎo)線，5-顯示層，6-疏水性基底，7-疏水性織物背面，8-疏水性織物正面?！揪唧w實施方式】:
[0026]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進一步詳細描述。
[0027]一種汗液采集及分析系統(tǒng)，自下而上包括疏水性織物1、疏水性基底6、顯示單元，整體安裝在腕表表殼內(nèi)，疏水性織物I上編織親水性微流控網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成汗液采集單元，一面穿戴在人體皮膚上收集汗液，另一面連接汗液分析設(shè)備；汗液分析設(shè)備包括檢測單元、分析單元、顯示單元，檢測單元包括檢測電極3，檢測電極3與汗液采集單元連接，并通過導(dǎo)線4連接換能器，換能器連接分析單元，分析單元連接顯示單元。
[0028]疏水性織物I為雙面結(jié)構(gòu)，親水性微流控網(wǎng)絡(luò)包括位于疏水性織物I正面的導(dǎo)流汗液的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，構(gòu)成A圖案；和疏水性織物I雙面編織的收集汗液的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，構(gòu)成B圖案；多個A圖案圍繞中心的B圖案衛(wèi)星式分布，A圖案與中心的B圖案通過親水性連線2連接。
[0029]檢測單元安裝在疏水性織物I背面，分析單元安裝在疏水性基底6正面，疏水性基底6背面與疏水性織物I背面相貼，疏水性基底6為玻璃或橡膠，分析單元和換能器粘貼在疏水性基底6正面，在疏水性基底6上打孔，導(dǎo)線4穿過基底連接到換能器，同時導(dǎo)線4將換能器與分析單元連接。
[0030]系統(tǒng)整體分層結(jié)構(gòu)如圖5，至上而下依次為顯示層5、疏水性基底6、疏水性織物背面7、疏水性織物正面8,顯示層5安裝顯示單元,包括顯示器。
[0031]具體制作方法如下:
[0032]a)疏水性織物:疏水性織物由現(xiàn)有的棉面料制備。棉面料為雙層結(jié)構(gòu)，每層上結(jié)構(gòu)是25-40線程/英寸。將超疏水性涂料在50KPa的氣壓下氣刷到棉面料表面，超疏水性涂料的使用量為0.5mL/Cm2-2mL/Cm2。然后將棉面料固定在玻璃或金屬表面，在100°C溫度下固化30min。
[0033]b)親水性連線:選用直徑為200um-1000um商用絲光棉紗線，利用脫膠除去表面蠟保護層進行親水性處理，首先配制含1.5wt%碳酸鈉和1.5wt%十二烷基硫酸銨的水溶液，在30(TC加熱板上煮沸，然后將棉紗線沸水浴60min，最后室溫下用去離子水徹底清洗。
[0034]c)三維刺繡形成微流控網(wǎng)絡(luò):在雙層疏水性織物上刺繡親水性棉紗線形成微流控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。刺繡前將疏水性織物用繡花圈固定，使用0.362_直徑的繡花針。刺繡步驟:首先固定第一層超疏水性織物，將圖案A繡在其表面，圖案A尺寸:2X2mm—4X4mm，然后將兩層合并并固定，將圖案B繡在雙層織物上，圖案B尺寸:3X 3mm—5X 5mm,最后在第一層織物上繡圖案A和圖案B的親水性連線，親水性棉紗線長度:7-15mm。最終圖案如圖1所示。
[0035]d)接入檢測單元:將檢測單元利用502膠水粘貼在雙層織物背面，然后繡入親水性棉紗線，棉紗線經(jīng)過檢測單元電極，具體排布方式如圖2。對于無機物的檢測，選用雙電極檢測方法，即參比電極和微型化ISE工作電極或裸工作電極；對于有機物的檢測，選用三電極檢測方法，即參比電極、對電極和酶修飾工作電極。
[0036]e)接入換能器和分析單元:將分析單元和換能器粘貼在疏水性基底表面，如玻璃或橡膠，，在基底上打孔，將導(dǎo)線穿過基底接到換能器；同時利用導(dǎo)線將換能器與分析單元連接。
[0037]f)接入顯示單元:分析單元的分析結(jié)果導(dǎo)出到顯示器，顯示器用液晶顯示器或其他，置于整個裝置的最表層。所形成的裝置層狀整體結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。
[0038]g)與穿戴設(shè)備結(jié)合:將上述各層按照目標可穿戴設(shè)備的尺寸進行裁剪，并裝入可穿戴設(shè)備中，如將汗液收集與檢測一體化裝置結(jié)合到手表中。
[0039]h)在使用該裝置時，要對該裝置進行校準:配置好的特定濃度目標物溶液滴在近皮膚層上的汗液聚集區(qū)域，使其沿著親水性紡線向排出區(qū)域轉(zhuǎn)移，檢測單元測出的數(shù)據(jù)與目標物溶液的標準濃度值進行對比校準。
【權(quán)利要求】
1.一種汗液采集及分析系統(tǒng)，其特征在于:包括汗液采集單元和汗液分析設(shè)備，其中，汗液采集單元包括疏水性織物，疏水性織物上編織親水性微流控網(wǎng)絡(luò)，其中一面穿戴在人體皮膚上收集汗液，另一面連接汗液分析設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汗液采集及分析系統(tǒng)，其特征在于:汗液分析設(shè)備包括檢測單元、分析單元、顯示單元，檢測單元包括檢測電極，檢測電極與汗液采集單元連接，并通過導(dǎo)線連接換能器，換能器連接分析單元，分析單元連接顯示單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汗液采集及分析系統(tǒng)，其特征在于:疏水性織物為雙面結(jié)構(gòu)，親水性微流控網(wǎng)絡(luò)包括位于疏水性織物正面的導(dǎo)流汗液的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，構(gòu)成A圖案；和疏水性織物雙面編織的收集汗液的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，構(gòu)成B圖案；多個A圖案圍繞中心的B圖案衛(wèi)星式分布，A圖案與中心的B圖案通過親水性連線連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汗液采集及分析系統(tǒng)，其特征在于:檢測單元包括雙檢測電極,即參比電極和ISE工作電極或裸工作電極，親水性連線經(jīng)過檢測電極，檢測電極通過導(dǎo)線接入換能器，換能器連接分析單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汗液采集及分析系統(tǒng)，其特征在于:檢測單元包括三檢測電極，即參比電極、對電極和酶修飾工作電極，親水性連線經(jīng)過檢測電極，檢測電極通過導(dǎo)線接入換能器，換能器連接分析單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汗液采集及分析系統(tǒng)，其特征在于:檢測單元安裝在疏水性織物背面，分析單元安裝在疏水性基底正面，疏水性基底背面與疏水性織物背面相貼，疏水性基底為玻璃或橡膠，分析單元和換能器粘貼在疏水性基底正面，在疏水性基底上打孔，導(dǎo)線穿過基底連接到換能器，同時導(dǎo)線將換能器與分析單元連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汗液采集及分析系統(tǒng)，其特征在于:疏水性織物、疏水性基底、顯示單元自下而上布置，整個汗液采集及分析系統(tǒng)安裝在腕表表殼內(nèi)，疏水性織物正面穿戴在人體皮膚上收集汗液，表殼內(nèi)安裝顯示單元，顯示分析結(jié)果。
8.—種權(quán)利要求1-7任一項所述的汗液采集及分析系統(tǒng)的制作方法，包括如下步驟: a)疏水性織物:疏水性織物由棉面料制備，棉面料為雙層結(jié)構(gòu)，在50KPa的氣壓下將超疏水性涂料氣刷到棉面料表面，超疏水性涂料的使用量為0.5mL/Cm2-2mL/Cm2，然后將棉面料固定在玻璃或金屬表面，在100°C溫度下固化30min ； b)親水性連線:選用200Um-1000Um棉紗線，利用脫膠除去表面蠟保護層進行親水性處理，首先配制含1.5wt%碳酸鈉和1.5wt%洗手液的水溶液，在30(TC加熱板上煮沸，然后將棉紗線沸水浴60min，最后室溫下用去離子水清洗； c)三維刺繡形成親水性微流控網(wǎng)絡(luò):在疏水性織物上刺繡親水性連線形成微流控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，刺繡前將疏水性織物用繡花圈固定，使用0.362mm直徑的繡花針；首先固定第一層疏水性織物，將A圖案繡在其表面，A圖案尺寸:2X2mm — 4X4mm，然后將兩層合并并固定，將B圖案繡在雙層疏水性織物上，B圖案尺寸:3 X 3mm —5 X 5mm，最后在第一層織物上繡親水性連線，長度:7-15_，多個A圖案圍繞中心的B圖案布置，A圖案與中心B圖案通過親水性連線連接； d)接入檢測單元:將檢測單元粘貼在疏水性織物具有B圖案的一面，然后繡入親水性連線，對于無機物的檢測，選用雙電極檢測方法，即參比電極和微型化ISE工作電極或裸工作電極；對于有機物的檢測，選用三電極檢測方法，即參比電極、對電極和酶修飾工作電極，親水性連線經(jīng)過檢測電極，檢測電極通過導(dǎo)線接入換能器，換能器連接分析單元； e)接入換能器和分析單元:將分析單元和換能器粘貼在疏水性基底表面，在基底上打孔，將導(dǎo)線穿過基底接到換能器；同時利用導(dǎo)線將換能器與分析單元連接； f)接入顯示單元:分析單元的分析結(jié)果導(dǎo)出到顯示器，顯示器用液晶顯示器，置于整個系統(tǒng)的最表層； g)與穿戴設(shè)備結(jié)合:將上述各層按照目標可穿戴設(shè)備的尺寸進行裁剪，并裝入腕表表殼內(nèi)； h)使用時，對系統(tǒng)進行校準:配置好的目標物溶液滴在近皮膚層上的汗液聚集區(qū)域，使其沿著親水性連線向排出區(qū)域轉(zhuǎn)移，檢測單元測出的數(shù)據(jù)與目標物溶液的標準濃度值進行對比校準。
【文檔編號】A61B10/00GK104280444SQ201410544749
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】袁方, 臧劍鋒, 黃琦, 戴祖明, 裴夢婷 申請人:南京皓運投資管理有限公司