一种柔性可穿戴汗液传感器及其汗液分析方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种柔性可穿戴汗液传感器及其汗液分析方法与应用，包括从下至上依次层叠设置的吸附层、固定层、导汗层和测量层，吸附层吸附在人体皮肤上，用于收集汗液；固定层可拆卸的安装在吸附层上，导汗层固定在固定层上，汗液通过固定层后导汗层对汗液进行导向；测量层固定安装在导汗层上，用于测量人体的出汗量；还包括汗液传感器分析汗液的方法与应用。本发明专利技术的有益效果是采用柔性材料制成，能够很好的与人体皮肤相亲和，也能适应人体有曲度的四肢解剖结构，同时还能抵御人体运动造成的各种形变；另外，具有防水功能，可根据用户需求做灵活调节，可适用于不同的环境和不同人体，适用性较强；而且，可重复使用，成本较低。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性可穿戴汗液传感器及其汗液分析方法与应用
本专利技术涉及汗液分析
，具体一种柔性可穿戴汗液传感器及其汗液分析方法与应用。
技术介绍
利用可穿戴设备对人体各项指标进行测试来实现对人体疾病的诊断和运动员运动表现的监测在近些年引起了广泛的关注，同时可穿戴装备也得了一定程度的发展。通过可穿戴装备对运动员进行生理、生化和运动学指标的分析也是评价运动员运动表现和运动机能最为常用的方法，而现有的设备穿戴位置有限，同时常因体积、形状、重量和有线数据传输而限制人体身体活动，甚至使得有些测试只能在实验室中进行。这给运动员运动表现测试、运动损伤和运动康复进程评估造成了诸多不便。另一方面，现有的可穿戴设备侧重于采集一些生物物理学指标的监测，例如心率、血压、步数等，而有巨大潜力的柔性可穿戴汗液传感器却没有得到人们足够的重视。柔性可穿戴汗液传感器在体育科学中的应用主要集中于汗液分析上。汗液作为一种含有丰富的小分子、电解质和代谢物的体液，蕴藏了分子水平的生物化学信息，同时运动过程中的出汗量和出汗率也与人体的健康状态息息相关。利用柔性可穿戴汗液传感器对人体的汗液进行监测，可以在不采集血样的情况下进行连续、无创的生理生化分析，原位(insitu)汗液定量分析在生理状态的监测(例如水合状态)和疾病的诊断(如膀胱纤维化)中都有着广泛的应用。汗液分析主要利用汗腺自然产生的压力推动汗液进入微流控芯片上一系列预先设计好的微管道与微腔室内，随后通过一些显色反应和图像分析对汗液内物质浓度、出汗量和出汗率进行量化。汗液分析可应用于监测运动员的生理状态。在训练过程中，汗液中乳酸浓度的测定可以为评估运动员的训练强度提供依据，从而给运动员制定更加科学合理的训练计划。此外，汗液中葡萄糖浓度的测定有利于我们精准判断运动员的能量消耗情况；与此同时，其对运动员科学训练和社会体育工作者指导大众健身也有非常重要的应用价值。对出汗量和出汗率进行测试能够精确地评估人体在运动过程中的水合状态和热调节状态，然而这类柔性可穿戴汗液传感器却存在诸多不足：难以采集多点的数据，不是数据点相距太远导致数据量少，就是仅能得到一段时间内的平均值。故目前市场上急缺一款可以实时对于人体汗液损失量信息进行测试来反映人体的生理状态，同时能够及时为使用者提供科学的补水策略的柔性可穿戴汗液传感器。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种柔性可穿戴汗液传感器及其汗液分析方法与应用，旨在解决上述技术问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种柔性可穿戴汗液传感器，包括从下至上依次层叠设置的吸附层、固定层、导汗层和测量层，所述吸附层吸附在人体皮肤上，用于收集汗液；所述固定层可拆卸的安装在所述吸附层上，所述导汗层固定在所述固定层上，汗液通过所述固定层后所述导汗层对汗液进行导向；所述测量层固定安装在所述导汗层上，用于测量人体的出汗量。本专利技术的有益效果是：人体在运动的过程中，将汗液传感器佩戴在身上；首先通过吸附层收集人体运动时产生的汗液，汗液通过固定层后，然后通过导汗层对汗液进行导向处理，最后通过测量层测量汗液在导汗层内流动时的体积，从而计算出人体运动时的出汗量。本专利技术采用柔性材料制成，能够很好的与人体皮肤相亲和，也能适应人体有曲度的四肢解剖结构，同时还能抵御人体运动造成的各种形变；另外，具有防水功能，可根据用户需求做灵活调节，可适用于不同的环境和不同人体，适用性较强；而且，可重复使用，成本较低。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述导汗层包括导汗体，所述导汗体上设有汗液导管，所述测量层测量所述汗液导管内汗液的体积；所述导汗体上分别设有汗液入口和汗液出口，所述汗液入口和所述汗液出口分别与所述汗液导管的两端连通。采用上述进一步方案的有益效果是人体运动的过程中，汗液由吸附层收集，然后通过固定层后到达汗液入口，汗液从汗液入口进入汗液导管内，并在汗液导管内流动，最后从汗液出口流出；汗液流动的过程中，测量层对汗液导管内流动的汗液的体积进行测量，测量方便快捷，精确度高。进一步，所述测量层包括测量体和微传感器，所述测量体上固定安装有与所述汗液导管匹配的电极，所述电极上均匀间隔固定安装有多个微电极，每个所述微电极的一端均延伸至所述汗液导管内；所述微传感器通过线路与所述电极上的电极排线连接，用于记录汗液在所述汗液导管内通过时与所述微电极形成微电路时产生的电信号。采用上述进一步方案的有益效果是汗液在汗液导管内流动的过程中，汗液导管内的汗液与微电极及微传感器形成闭合回路，微传感器记录闭合回路中的电信号，并测试出汗液导管内所收集汗液的体积，测量方便快捷，精确度高。进一步，所述微传感器包括微传感模块，所述微传感模块上连接有排线接口，所述排线接口与所述电极排线连接。采用上述进一步方案的有益效果是通过微传感模块记录汗液在汗液导管内通过时与微电极形成微电路时产生的电信号，以便计算汗液的体积，测量方便快捷。进一步，所述微传感器还包括蓝牙模块和用户端，所述蓝牙模块通过线路与所述微传感模块连通，并与所述用户端无线通讯连接，用于将所述微传感模块所收集的数据通过无线的方式传输给所述用户端。采用上述进一步方案的有益效果是通过蓝牙模块将微传感模块所收集的数据通过无线的方式传输给用户端(手机app或云端数据库)，以便精确的测试出汗量和出汗率，并即刻通过用户端给出推荐补水策略，科学运动。进一步，所述微传感器还包括用于给所述微传感模块供电的电池，所述电池通过线路与所述微传感模块连接。采用上述进一步方案的有益效果是通过电池给微传感模块供电，人体可以随时随地使用方便，使用非常方便。进一步，所述吸附层、所述固定层、所述导汗层和所述测量层均采用柔性材料制成。采用上述进一步方案的有益效果是以便适用于人体在运动时造成的各种变形，使用方便，使用寿命长。一种利用如上所述的柔性可穿戴汗液传感器分析汗液的方法，包括以下具体步骤：S1：通过所述吸附层将所述柔性可穿戴汗液传感器固定在人体表皮上；S2：人在运动时分泌的汗液通过所述固定层后到达所述导汗层，并在所述导汗层内流动，所述测量层对所述导汗层内流动的汗液进行测量分析。采用上述进一步方案的有益效果是人体在运动前将汗液传感器佩戴在身上，人在运动时分泌的汗液通过固定层后到达导汗层，并在导汗层内流动，测量层对导汗层内流动的汗液进行测量分析，测量方便快捷，汗液测量的精确度高，为后续科学运动、合理补充水分提供科学的依据。进一步，所述步骤S2具体包括以下步骤：S21：所述吸附层收集的汗液通过所述固定层上的汗液收集通道后到达所述汗液入口，汗液从所述汗液入口进入所述汗液导管流动，并从所述汗液出口流出；S22：汗液在所述汗液导管内流动时，所述汗液导管内的汗液与所述微电极及所述微传感器形成闭合回路，所述微传感器记录所述闭合回路中的电信号，并测试出所述汗液导管内所收集汗液的体积。采用上述进一步方案的有益效果是汗液在汗液导管内流动时，汗液导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性可穿戴汗液传感器，其特征在于：包括从下至上依次层叠设置的吸附层(1)、固定层(2)、导汗层(3)和测量层(4)，所述吸附层(1)吸附在人体皮肤上，用于收集汗液；所述固定层(2)可拆卸的安装在所述吸附层(1)上，所述导汗层(3)固定在所述固定层(2)上，汗液通过所述固定层(2)后所述导汗层(3)对汗液进行导向；所述测量层(4)固定安装在所述导汗层(3)上，用于测量人体的出汗量。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性可穿戴汗液传感器，其特征在于：包括从下至上依次层叠设置的吸附层(1)、固定层(2)、导汗层(3)和测量层(4)，所述吸附层(1)吸附在人体皮肤上，用于收集汗液；所述固定层(2)可拆卸的安装在所述吸附层(1)上，所述导汗层(3)固定在所述固定层(2)上，汗液通过所述固定层(2)后所述导汗层(3)对汗液进行导向；所述测量层(4)固定安装在所述导汗层(3)上，用于测量人体的出汗量。


2.根据权利要求1所述的柔性可穿戴汗液传感器，其特征在于：所述导汗层(3)包括导汗体(31)，所述导汗体(31)上设有汗液导管(32)，所述测量层(4)测量所述汗液导管(32)内汗液的体积；所述导汗体(31)上分别设有汗液入口(321)和汗液出口(322)，所述汗液入口(321)和所述汗液出口(322)分别与所述汗液导管(32)的两端连通。


3.根据权利要求2所述的柔性可穿戴汗液传感器，其特征在于：所述测量层(4)包括测量体(41)和微传感器(42)，所述测量体(41)上固定安装有与所述汗液导管(32)匹配的电极(411)，所述电极(411)上均匀间隔固定安装有多个微电极(412)，每个所述微电极(412)的一端均延伸至所述汗液导管(32)内；所述微传感器(42)通过线路与所述电极(411)上的电极排线(413)连接，用于记录汗液在所述汗液导管(32)内通过时与所述微电极(412)形成微电路时产生的电信号。


4.根据权利要求3所述的柔性可穿戴汗液传感器，其特征在于：所述微传感器(42)包括微传感模块(421)，所述微传感模块(421)上连接有排线接口(422)，所述排线接口(422)与所述电极排线(413)连接。


5.根据权利要求4所述的柔性可穿戴汗液传感器，其特征在于：所述微传感器(42)还包括蓝牙模块(423)和用户端，所述蓝牙模块(423)...

【专利技术属性】
技术研发人员：边升太，叶舜，刘昊杨，
申请(专利权)人：北京体育大学，
类型：发明
国别省市：北京;11