机械地共置汗液刺激和感测制造技术

所公开的发明专利技术提供了一种汗液传感器设备(100)，其当需要刺激和感测时通过机械地共置感测和刺激组件(102、104)，以及当不需要刺激和/或感测时通过机械地移除刺激或感测组件(104、102)中的一个或两个，能够在皮肤(12)上的相同部位进行高性能刺激和感测。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机械地共置汗液刺激和感测
技术介绍
汗液感测技术在从田径运动到新生儿学、药理学监测、个人数字健康等等(仅举几例应用)具有巨大的应用潜力。汗液含有许多与血液承载的相同生物标记物、化学物质或溶质，并且可以提供重要的信息，使得人们能够在任何物理标志之前诊断疾病，健康状况、毒素、表现和其他生理属性。此外，可以测量出汗液本身、出汗的行为以及皮肤上、皮肤附近或皮肤之下的其他参数、属性、溶质或特征，以进一步揭示生理信息。如果汗液具有如感测范例那样巨大的潜力，那么为什么其在婴儿氯化物检测中用于囊性纤维化或非法药物监测补丁的超过数十年的使用中没有出现？在数十年的汗液感测文献中，大多数医学文献利用粗糙、缓慢和不方便的汗液刺激过程，采集样本，将样本运送到实验室，然后由台式机器和训练有素的专家对样品进行分析。这个过程是如此劳力密集，复杂和昂贵，以至于在大多数情况下，人们也可以实施抽血，因为它是大多数形式的高性能生物标志物感测的金标准。因此，汗液感测尚未成为生物感测的最充分的机会和能力，特别是对于连续或重复的生物感测或监测。此外，尝试使用汗液来感测诸如葡萄糖之类的“圣杯(holygrails)”还没有成功地生产出可行的商业产品，降低公共感知的能力和汗液感测的机会空间。在用于生物监测的所有其他生理流体(例如血液、尿液、唾液、眼泪)中，在没有技术的情况下，汗液采样率可以说是最不可预测的。然而，通过适当的技术应用，汗液可以在可预测的采样中超越所有其他无创生物流体。这是因为你无法轻易控制唾液或眼泪速度，而不会对用户造成任何后果(例如，眼睛干涩、流泪，在讲话时口干或唾液过多)。尿液也是困难的，因为控制尿液中生物标记物的稀释量而不会给用户或测试对象带来不便是非常具有挑战性的。重要的是，在需要时采样汗液以及以正确的汗液速率采样汗液是更有利的，因为生物流体分泌速率对于使生物流体提供与血液的生物标志物相关性是理想的(例如，太高的生物流体分泌会稀释生物标志物浓度，因为它可能没有时间通过扩散进入生物流体来平衡)。Sonner等人在“外泌汗腺的微流体学，包括生物标记物分配、运输和生物感测影响(Themicrofluidicsoftheeccrinesweatgland,includingbiomarkerpartitioning,transport,andbiosensingimplications)”，生物微流体学9,031301(2015)中提供了一个极好的总结。
技术实现思路
可以通过创造机械元件、化学物质、材料、传感器、电子器件、微流体学、算法、计算、软件、系统和其他特征或设计的新颖和先进的相互作用，以一种经济实惠、有效、方便、智能或可靠地将汗液感测和刺激技术随着汗液的产生而与汗液紧密接近的方式来解决上述许多缺点和限制。有了这样一项新专利技术，汗液感测可以成为作为生物感测平台的引人注目的新范例。所公开的专利技术提供了一种汗液传感器设备，其当需要刺激和感测时通过机械地共置(co-locating)刺激和感测组件，以及当不需要刺激和感测时通过机械地移除刺激或感测组件，能够在皮肤上的相同部位进行高性能刺激和感测。附图说明根据以下详细描述和附图将进一步理解所公开的专利技术的目的和优点，其中：图1是根据所公开的专利技术的实施例的用于汗液生物感测的可穿戴设备的一部分的俯视图。图2A是沿着图1中的线2A-2A截取的设备的横截面图，示出了与皮肤接触的感测组件。图2B是图2A中的设备的横截面图，示出了与皮肤接触的刺激组件。图3是沿着图1中的线3-3截取的设备的横截面图，示出了与皮肤接触的刺激组件。图4是根据所公开的专利技术的实施例的用于汗液生物感测的可穿戴设备的一部分的俯视图。图5A是沿着图4中的线5A-5A截取的设备的横截面图，示出了均不与皮肤接触的感测组件和刺激组件。图5B是图5A中的设备的横截面图，示出了与皮肤接触的刺激组件。图5C是图5A中的设备的横截面图，示出了与皮肤接触的感测组件。图6A是根据所公开的专利技术的实施例的用于汗液生物感测的可穿戴设备的一部分的横截面图，示出了能够刺激汗液的配置。图6B是图6A中的设备的横截面图，示出了不能刺激汗液的配置。图7A是根据所公开的专利技术的实施例的用于汗液生物感测的可穿戴设备的一部分的俯视图，示出了能够刺激汗液的配置。图7B是图7A中的设备的横截面图，示出了不能刺激汗液的配置。定义如本文所用，“连续监测”意指设备提供由连续或多次收集和感测该测量所确定的至少一个汗液测量结果的能力，或提供随时间变化的多次汗液测量结果的能力。如本文所用，“确定的”可以涵盖更具体的含义，包括但不限于：在使用设备之前预先确定的事实；在使用设备期间确定的事实；或者可能是在使用设备之前和使用设备期间进行的确定的组合的事实。如本文所用，“汗液采样率”是源自汗腺或来自皮肤或组织的新汗液或汗液溶质到达测量汗液或其溶质性质的传感器的有效速率。在某些情况下，汗液采样率可能比汗液产生速率(定义如下)复杂得多。时间和速率成反比(速率至少具有1/秒的部分单位)，因此，重新填充汗液量所需的短时间或小时间也可以说具有快速或高汗液采样率。汗液采样率(1/s)的倒数也可以解释为“汗液采样间隔”(s)。汗液采样率或间隔不一定是规则的、离散的、周期性的、不连续的、或受其他限制。汗液采样率也可以全部或部分由溶质产生、运输、流体的平流运输、溶质的扩散运输、或将影响新汗液或汗液溶质到达传感器的速率和/或被较旧的汗液或溶质或其他污染源所改变的其他因素来确定。传感器响应时间也可以影响采样率。如本文所用，“汗液产生速率”是汗腺本身产生汗液的速率。汗液产生速率通常通过来自每个腺体的流速以nL/min/gland为单位来测量。在某些情况下，将测量结果乘以汗液被采样的汗腺数量。如本文所用，“汗液刺激”是通过诸如化学物质、热、光学，电流或其他方法的任何外部刺激直接或间接引起汗液产生，其中外部刺激被施加用于刺激汗液的目的。汗液刺激的一个示例是通过离子电渗、扩散、注射、摄取或其他合适的技术给予诸如毛果芸香碱、乙酰胆碱、乙酰甲胆碱、卡巴胆碱、胆碱乙醇酸、或其他合适的化学刺激物的汗液刺激物。一些汗液刺激物持续几分钟、几小时或更长时间。一般而言，持续较长时间的汗液刺激方法在使用本文所述的设备期间使组件的重新布置最小化。汗液刺激还可以包括催汗的轴突反射出汗，其中刺激部位和汗液产生部位不相同，但紧密接近并且在汗液反应中生理相关。如本文所用，“汗液刺激组件”是能够局部刺激汗液达到的速率大于自然的局部速率的任何组件或材料，如果这种刺激没有局部应用于身体的话。汗液刺激组件的示例可以包括汗液刺激剂扩散到皮肤中的流体或凝胶，通过离子电渗实现汗液刺激的凝胶，通过经皮注射实现汗液刺激的针或微针，或用于汗液刺激的任何其他合适的机制。如本文所用，“汗液感测组件”是能够感测汗液、汗液中的溶质、汗液的属性、由于汗液引起的皮肤的属性或者与汗液或汗液引起相关的任何其他待感测物质的组件或材料。汗液感测组件可以包括，例如一个或多个传感器，诸如电位计、电流计、阻抗、光学、机械或本领域技术人员已知的其他机制。汗液感测组件还可以包括用于附加目的的支撑材料或特征，非限制性示例包括传感器电子信号的局部缓冲或用于汗液管理的附加组件，诸如微流体材料。如本文所用，术语本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于感测皮肤上的汗液的设备，包括：至少一个传感器，其特定于所述汗液中的分析物；至少一个汗液刺激组件，用于刺激所述皮肤的区域上的汗液；以及其中，在设备使用期间的至少一部分时间内，所述传感器和所述汗液刺激组件机械地共置在所述汗液刺激区域的至少一部分上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.09 US 62/215,8161.一种用于感测皮肤上的汗液的设备，包括：至少一个传感器，其特定于所述汗液中的分析物；至少一个汗液刺激组件，用于刺激所述皮肤的区域上的汗液；以及其中，在设备使用期间的至少一部分时间内，所述传感器和所述汗液刺激组件机械地共置在所述汗液刺激区域的至少一部分上。2.如权利要求1所述的设备，其中所述设备包括激活配置，其中所述至少一个传感器或所述至少一个汗液刺激组件中的至少一个被定位成与皮肤耦合。3.如权利要求1所述的设备，其中所述设备包括非激活配置，其中所述至少一个传感器和所述至少一个汗液刺激组件都不被定位成与皮肤耦合。4.如权利要求1所述的设备，还包括至少一个传感器屏蔽组件，以在所述传感器或所述汗液刺激组件的机械移动期间减少所述传感器的磨损。5.如权利要求1所述的设备，还包括用于测量刺激的汗液产生速率的传感器、用于测量刺激的汗液流速的传感器，或用于测量刺激的汗液采样间隔的传感器中的至少一个。6.如权利要求5所述的设备，还包括用于测量自然汗液产生速率的传感器、用于测量自然汗液流速的传感器，或用于测量自然汗液采样间隔的传感器中的至少一个。7.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹森·C·海肯费尔德，
申请(专利权)人：辛辛那提大学，
类型：发明
国别省市：美国,US