一种柔性体表汗液集取装置

一种柔性体表汗液集取装置
一、技术领域
1.本发明涉及一种贴片式皮肤汗液集取装置。
二、

背景技术：

2.汗液中含有丰富的蛋白质、激素、电解质和代谢物等生物分子，这些生物分子的存在状态信息与人体健康息息相关。同时，由于汗液具有持续分泌、非侵入式采集、无生物污染性等优点，汗液传感器已成为人体生化传感器领域的发展热点。随着柔性智能可穿戴传感领域的快速发展，多种可穿戴式汗液生物传感器被提出并用于人体生理状态的监测和疾病的诊断，例如用于囊性纤维化疾病筛查、运动员的药物测试等。
3.然而可穿戴式汗液生物传感器的发展仍处于实验室模型阶段，市场上还没有成熟稳定的产品化可穿戴式汗液生物传感器。产品化发展的困难之一是没有有效的汗液集取装置。在现有的可穿戴式汗液生物传感器设计中，一般都把生物传感界面直接贴合在皮肤表面进行汗液检测，这就要求局部汗液量大(以覆盖整个传感界面)，所以一般需配置离子电渗出汗装置。然而离子电渗出汗容易引起人体不适，且生物传感界面直接贴合皮肤易造成界面污染、测试不稳定等问题，所以迫切需要发展亲肤的高效汗液集取装置。
4.本发明提出一种柔性体表汗液集取装置，该装置通过设计“收集点
→
导流通道
→
汗液集中区”的多点集结式汗液集取模式，有效提高汗液收集效率，且制备工艺简单、成本低廉，在可穿戴式汗液生物传感器中具有很大的应用前景。
三、

技术实现要素：

5.本发明的目的是提出一种柔性体表汗液集取装置，实现人体皮肤表面汗液的高效集取。
6.本发明通过以下技术方案来实现：
7.一种柔性体表汗液集取装置，包括从下而上依次层叠设置的基底层、集取层和保护层(图1)：基底层上有收集孔，用于从皮肤表面收集汗液；集取层由收集点、导流通道和汗液集中区构成，设置时收集点对应地置于基底层的收集孔上方；保护层上有输出口，设置时输出口置于集取层的汗液集中区上方；使用时装置通过基底层贴于皮肤表面，汗液经收集孔、收集点、导流通道、汗液集中区和输出口实现采集、输送、富集和流出。
8.上述的基底层由亲肤且双面具有粘性的柔性材料制成，一面用于贴合皮肤，另一面用于固定集取层。
9.上述的基底层上有数量众多的收集孔，收集孔的数量、分布、形状、尺寸与集取层上的收集点对应。
10.上述的集取层由超亲水的柔性材料制备，可以是滤纸、层析纸、纤维、聚酯棉等中的一种。
11.上述的集取层上的收集点均匀分布于导流通道上，并通过导流通道与汗液集中区相连。
12.上述的集取层上有多条导流通道，其纵横交叉地分布于汗液集中区的外围。
13.本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
14.(1)本发明的汗液集取装置采取“收集点
→
导流通道
→
汗液集中区”的多点集结式汗液集取策略，能对皮肤汗液进行高效集取。
15.(2)本发明的汗液集取装置可通过商品化的滤纸、尼龙、医用双面胶等材料制备，设计巧妙、工艺简单、成本低廉。
16.(3)本发明的汗液集取装置可以对身体各个部位的汗液进行连续集取，并能灵活地与电化学传感芯片结合，发展可穿戴式汗液生物传感器。
四、附图说明
17.图1.本发明所述的柔性体表汗液集取装置的结构示意图；
18.图2.激光雕刻制备的集取层展示图。
19.图3.柔性体表汗液集取装置不同时间段溶液集取效果。
20.图4.基于柔性体表汗液集取装置集成的可穿戴式汗液生物传感器件。
五、具体实施方式
21.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例为本发明的首选实施例，仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
22.所发明的柔性体表汗液集取装置由基底层、集取层和保护层构成(图1)，所述的基底层和保护层用商品化的医用聚酰亚胺双面胶片制备，所述的集取层用滤纸制备。
23.所述的集取层利用co
2-激光雕刻法制备(图2)，包括：一个矩形结构的汗液集中区(长和宽分别为9和18mm)；多条纵横交叉围绕在汗液集中区外围的导流通道，导流通道宽度为0.6mm；96个均匀分布于导流通道上的收集点，包括72个半圆形收集点和24个圆形收集点，所有收集点的直径为3mm，并通过导流通道与汗液集中区相连。
24.所述的基底层上有收集孔，收集孔利用co
2-激光雕刻法制备，收集孔的数量、分布、形状、尺寸与集取层上的收集点一一对应。
25.所述的保护层上有输出口，输出口利用co
2-激光雕刻法制备，输出口的位置、形状、尺寸与集取层上的汗液集中区相对应。
26.所述的柔性体表汗液集取装置由基底层、集取层和保护层从下而上依次层叠而成，设置集取层时保证所有收集点一一对应地置于基底层的收集孔之上，设置保护层时保证输出口置于汗液集中区之上。
27.本实施例制备的柔性体表汗液集取装置对96个点加样进行汗液集取模拟实验：其中72个点的位置对应于集取层上的72个半圆形收集点，每个点上有1μl cucl2溶液；另外24个点的位置对应于集取层上的24个圆形收集点，每个点上有2μl cucl2溶液。结果显示，集取25s就能使汗液集中区集满溶液(图3)。
28.本实施例制备的柔性体表汗液集取装置可与柔性电化学传感芯片结合，集成可穿戴式汗液生物传感器件(图4)，并对人体汗液进行持续传感检测。所述柔性体表汗液集取装置与柔性电化学传感芯片的组装是通过把柔性电化学传感芯片置于基底层和集取层中间
完成的，并且保证电化学传感界面置于集取层的汗液集中区之下且两者紧密接触。
29.以上所述的装置实施例仅仅是示意性的，所采用的术语和表达法被用作说明而非限制，并且不希望在这些术语和表达法的使用中排除所示和所述的特征或其部分的任何等同物。


技术特征：
1.一种柔性体表汗液集取装置，其特征在于它包括从下而上依次层叠设置的基底层、集取层和保护层，所述基底层上有收集孔，用于从皮肤表面收集汗液，所述集取层由收集点、导流通道和汗液集中区构成，设置时收集点置于基底层对应的收集孔上方，所述保护层上有输出口，设置时输出口置于集取层的汗液集中区上方，使用时装置通过基底层贴于皮肤表面，汗液经收集孔、收集点、导流通道、汗液集中区、输出口实现采集、输送、富集和流出。2.根据权利要求1所述的汗液集取装置，其特征在于，所述的基底层由亲肤的柔性材料制成，其上含有多个收集孔，收集孔的数量、分布、形状、尺寸与集取层上的收集点对应。3.根据权利要求1所述的汗液集取装置，其特征在于，所述的集取层由超亲水的柔性材料制备，可以是滤纸、层析纸、纤维、聚酯棉等中的一种。4.根据权利要求1所述的汗液集取装置，其特征在于，所述的集取层上的收集点均匀分布于导流通道上，并通过导流通道与汗液集中区相连。5.根据权利要求1所述的汗液集取装置，其特征在于，所述的集取层上有多条导流通道，其纵横交叉地分布于汗液集中区的外围。

技术总结
本发明为一种柔性体表汗液集取装置，包括从下而上依次层叠设置的基底层、集取层和保护层。基底层上有收集孔，用于从皮肤表面收集汗液；集取层由收集点、导流通道和汗液集中区构成，其中收集点置于基底层对应的收集孔上方；保护层上有输出口，设置时输出口置于汗液集中区上方。本发明汗液集取装置使用时将其贴于皮肤表面，汗液经由收集孔、收集点、导流通道、汗液集中区和输出口实现采集、输送、富集和流出。该装置能对皮肤汗液进行高效、快速且持续的集取，结构简单、成本低廉、易集成，在可穿戴生物传感器件领域具有很好的应用前景。传感器件领域具有很好的应用前景。传感器件领域具有很好的应用前景。


技术研发人员：鞠熀先 吴洁 于倩
受保护的技术使用者：南京大学
技术研发日：2022.01.26
技术公布日：2022/5/17