可穿戴汗液pH值检测装置制造方法及图纸

一种可穿戴汗液pH值检测装置，包括前端检测颈带和后端显示控制装置，前端检测颈带和后端显示控制装置通过无线传输连接。前端检测颈带包括可穿戴颈带和前端检测装置；可穿戴颈带通过颈带两侧的两个粘扣固定于测试者颈间，前端检测装置固定于颈部中间；所述的前端检测装置包括与颈间皮肤直接接触的微型探针、pH传感器、前端集成电路板和汗液收集袋；微型探针与pH传感器相连，前端集成电路板与pH传感器相连，汗液收集袋与pH传感器相连，pH传感器用于检测汗液pH值，并且产生表示所测量pH值的电信号，经前端集成电路板放大、滤波、模数转换，将数据传输至后端显示控制装置处理、存储、显示。本发明专利技术也可用于其它体液检测。

PH value detecting device capable of wearing sweat

The utility model relates to a wearable sweat pH value detecting device, which comprises a front end detection neck band and a back end display control device. The front end of the detecting neck belt including wearable neck belt and front detection device; wearable neck with two stick through the neck belt on both sides of the buckle is fixed on the test collar, the front end of the detecting device is fixed on the middle of the neck; the front end detection device comprises a direct contact with the skin of the neck, pH, micro probe sensor front-end integrated circuit board and the sweat collection bag; micro probe and pH sensor is connected, front-end integrated circuit board is connected with the pH sensor, and the sensor is connected with the sweat collection bag pH, pH sensor is used for detecting the sweat pH value, and said the measurement signals of pH values, the front-end integrated circuit board amplifier, filter, analog-to-digital conversion, data transmission to the display control device processing, storage and display. The invention can also be used for other body fluid detection.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可穿戴式体液pH值实时检测装置，尤其是利用离子敏场效应晶体管实时检测汗液pH值的功能装置。
技术介绍
在人类生理机制中，汗液最主要的目的是调节温度。在体力活动中，为防止因代谢率增加导致体温过高，出汗率也随之增加。实时监测汗液组分可以提供有用的生理信息。汗液分析是非常有价值的诊断工具，并且利用汗液做生理监测有无创、易获取等优点。汗液pH与身体健康息息相关。M.H.Schmid-Wendtner等人研究，一些皮肤病如刺激性/接触性皮炎和粉刺的发病机理会改变皮肤表面pH；Patterson等人表明摄入碳酸氢钠诱导代谢性碱中毒会导致血液和汗液pH值升高；还有研究表面孤立的汗腺中，pH值与Na+浓度相关。在运动时，对运动者汗液pH进行持续的监测，可以防止pH过高造成碱中毒，并合理给运动者提供水、养分等，提高运动表现。因此汗液pH实时检测十分重要。正常人汗液呈弱酸性，pH值为4.5-5.5，当出汗增多，pH值随之增加，若发生代谢碱中毒，汗液pH值或达到7，因此汗液检测范围应为4-7，精度为0.1较为合适。为实现实时检测，传感器应满足小型化要求以便随身携带pH值与待测物中H+浓度呈指数关系，因此可以通过测量H+浓度间接测量pH值。自20世纪20年代以来pH值测量一直是采用点位分析法，利用玻璃电极和参比电极与试液组成电化学电池，根据原电池的电动势与被测H+浓度之间的函数关系间接测定离子浓度。玻璃电极由于机械度低，易破碎，敏感部位玻璃毛细孔易污染堵塞，耐衰减老化周期短。并且不具有温度补偿功能，可靠性精确度比较差。直到20世纪60年代晚期，离子敏场效应管晶体管(ISFET)被首次提出，利用ISFET做pH检测还仅局限于实验室和医学领域。场效应晶体管(FET)是一种电压控制的电流源，他由三部分组成——栅极、源极和漏极。栅极电压改变影响漏极电流大小。离子敏场效应晶体管(ISFET)，其栅极贴一层离子敏感膜，栅极电压随离子浓度改变。因此离子敏场效应晶体管(ISFET)具有对离子的判别能力，又具有半导体器件体积小、质量轻、响应快、易于集成化等优点，还兼有场效应器件输入阻抗高、输出阻抗低、抗电磁干扰能力强等特点。因此，ISFET作为生物传感器有很好的应用前景。目前市场上常见的pH检测仪有pH台式检测仪、pH检测笔，台式检测仪无法随身携带；检测笔不能做到持续测量，均不满足汗液pH实时监测的要求。在pH-ISFET研究方面，Givenimaging公司研制出在市场上销售的pH传感器。尺寸13*26μm，精度0.5pH，测量pH范围1-9，取样间隔5s。传感器在pH6单点校准，可工作120个小时。正常人汗液pH在4.5-5.5之间，精度0.5显然不能满足要求。PaulA.Hammond等人设计了一个片上数字pH计系统无线诊断胶囊。灵敏度48mv/pH，反应37bits/pH，工作节点是pH为7，不满足汗液检测范围。
技术实现思路
为满足汗液pH值检测要求，本专利技术提出一种可穿戴汗液pH值检测装置。本专利技术可以提供基于pH值检测结果，以确定被测者生理状态。本专利技术包括用于检测汗液pH值的前端检测颈带和用于显示汗液pH值的后端显示控制装置。所述的前端检测颈带和后端显示控制装置通过无线传输连接，无线连接方式包括蓝牙传输、红外传输、WIFI传输的任意一种。所述前端检测颈带包括可穿戴颈带和前端检测装置，可穿戴颈带通过颈带两侧的两个粘扣固定于测试者的颈间，前端检测装置固定于颈带正中间。所述可穿戴颈带由舒适织物造成，利用粘扣调整颈带大小固定与测试者颈间，不会影响测试者正常活动，并且颈间是人体出汗较多的部位之一。所述的前端检测装置包括与颈间皮肤表面直接接触的微型探针、pH传感器、前端集成电路板和汗液收集袋。所述微型探针与所述pH传感器相连，所述微型探针用于采集汗液，并将汗液传输至pH传感器，所述前端集成电路板与所述pH传感器相连，所述pH传感器用于检测汗液pH值，并且产生表示所测量pH值的电信号，所述汗液收集袋与所述pH传感器相连，汗液经过pH传感器检测后流进汗液收集袋，供实验室的进一步检测。所述pH传感器用于测量汗液pH值，利用离子敏场效应晶体管(ISFET)栅极电压与离子浓度有关的特性，利用离子敏场效应晶体管(ISFET)与参比场效应晶体管(REFET)差分测量方法，精确测量汗液pH值，防止因温度变化对pH值测量结果造成的误差。所述离子敏场效应晶体管(ISFET)与参比场效应晶体管(REFET)结构极为相似，去除参比场效应晶体管(REFET)的金属栅，在场效应晶体管栅极上生长一层敏感膜，敏感膜与汗液直接接触，使栅极电位发生变化。ISFET阈值电压与pH值成正比，汗液的pH值通过阈值电压影响ISFET器件的电流电压特性。所述pH传感器中仅离子敏场效应晶体管(ISFET)敏感膜暴露于汗液中，其余部分均进行封装，与汗液隔离。所述前端集成电路板包括放大滤波器、A/D转换器、前端微处理器、前端电源单元和前端无线收发装置。所述放大滤波器与所述pH传感器相连，将pH传感器发出的表示测量pH值的电信号过滤掉高阶信号，并将经过过滤的信号放大。所述A/D转换器与所述放大滤波器相连，将所述放大滤波器输出的连续模拟信号转化为数字信号。所述前端微处理器与A/D转换器相连，接收A/D转换器输出的数字信号，将代表pH值的电信号计算转化为pH值。所述前端无线收发装置与所述前端微处理器相连，将所述前端微处理器输出的pH值信号传输至后端显示控制装置，并执行后端显示控制装置传输的指令，所述前端电源单元分别与所述放大滤波器、A/D转换器、前端微处理器、前端无线收发装置相连，向其提供电能。所述后端显示控制装置包括后端无线收发装置、显示屏、控制器、后端微处理器、存储器和后端电源单元。所述后端无线收发装置用于接受前端检测装置发来的pH值信号，并向前端检测装置发送控制指令。所述后端微处理器与所述后端无线收发装置相连，接收所述后端无线收发装置接受到的pH值信号，并处理用户的操作指令。所述显示屏与所述后端微处理器相连，将所述后端微处理器接受到的pH值显示给用户。所述控制器与所述后端微处理器相连，可以让用户发布打开和关闭、开始和结束、暂停等控制指令。所述存储器与所述后端微处理器相连，将所述后端微处理器接受的pH信号进行存储。所述后端电源单元分别与所述后端无线收发装置、显示屏、控制器、后端微处理器和存储器相连，向其提供电能。本专利技术的汗液pH检测装置的前端检测装置对汗液pH本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可穿戴汗液pH值检测装置，其特征是：该装置包括检测汗液pH值的前端检测颈带和用于显示汗液pH值的后端显示控制装置；所述的前端检测颈带和后端显示控制装置通过无线传输连接；前端检测颈带包括可穿戴颈带和前端检测装置；可穿戴颈带通过颈带两侧的两个粘扣固定于测试者的颈间，前端检测装置固定于颈带正中间；所述的前端检测装置包括与颈间皮肤表面直接接触的微型探针、pH传感器、前端集成电路板和汗液收集袋；所述微型探针与所述pH传感器相连，所述微型探针用于采集汗液，并将汗液传输至pH传感器，所述前端集成电路板与所述pH传感器相连；所述pH传感器用于检测汗液pH值，并且产生表示所测量pH值的电信号；所述汗液收集袋与所述pH传感器相连；所述后端显示控制装置包括后端无线收发装置、显示屏、控制器、后端微处理器、存储器和后端电源单元；所述后端无线收发装置用于接受前端检测装置发来的pH值信号，并向前端检测装置发送控制指令；所述后端微处理器与所述后端无线收发装置相连，接收所述后端无线收发装置接受到的pH值信号，并处理用户的操作指令；所述显示屏与所述后端微处理器相连，将所述后端微处理器接受到的pH值显示给用户；所述控制器与所述后端微处理器相连，所述存储器与所述后端微处理器相连，所述后端电源单元分别与所述后端无线收发装置、显示屏、控制器、后端微处理器和存储器相连，向其提供电能。...

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴汗液pH值检测装置，其特征是：该装置包括检测汗液pH值的前端检测
颈带和用于显示汗液pH值的后端显示控制装置；所述的前端检测颈带和后端显示控制装置
通过无线传输连接；前端检测颈带包括可穿戴颈带和前端检测装置；可穿戴颈带通过颈带两
侧的两个粘扣固定于测试者的颈间，前端检测装置固定于颈带正中间；所述的前端检测装置
包括与颈间皮肤表面直接接触的微型探针、pH传感器、前端集成电路板和汗液收集袋；所
述微型探针与所述pH传感器相连，所述微型探针用于采集汗液，并将汗液传输至pH传感
器，所述前端集成电路板与所述pH传感器相连；所述pH传感器用于检测汗液pH值，并且
产生表示所测量pH值的电信号；所述汗液收集袋与所述pH传感器相连；所述后端显示控
制装置包括后端无线收发装置、显示屏、控制器、后端微处理器、存储器和后端电源单元；
所述后端无线收发装置用于接受前端检测装置发来的pH值信号，并向前端检测装置发送控
制指令；所述后端微处理器与所述后端无线收发装置相连，接收所述后端无线收发装置接受
到的pH值信号，并处理用户的操作指令；所述显示屏与所述后端微处理器相连，将所述后
端微处理器接受到的pH值显示给用户；所述控制器与所述后端微处理器相连，所述存储器
与所述后端微处理器相连，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴秋晨，张晓东，于阳，王明，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11