一种基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法，在标定色温下利用样条拟合法构建用于检测汗液成分或酸碱度的三维标准曲线，在检测时首先建立校准色环的RGB颜色通道各自的线性校准线，后将未知色温环境下载有未知汗液成分或酸碱度的试纸的RGB每个通道强度的区域平均值带入上述RGB线性校准线，换算出标定色温下对应的RGB通道的强度值，并转化为对应的CIE1931色坐标值，用三维标准检测曲线计算出汗液多成分含量或酸碱度。本发明专利技术利用一组色温校准色，消除了可穿戴比色传感器比色检测的不确定性问题，实现对汗液多成分含量和酸碱度同时测量，并获得较高测量精度，充分满足对可穿戴汗液成份便携检测需求。携检测需求。携检测需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法


[0001]本专利技术属于图像处理检测领域，具体涉及到一种基于移动终端拍摄比色法 的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法。

技术介绍

[0002]体液化验是医疗机构最广泛采用的疾病诊断方法。其中，血液分析被认为 是生物计量分析领域的黄金标准，是常规体检和大量病症甄别的必备检测流 程。血液分析的采血过程对人体具有创伤性，常常引发抗拒心理，同时也有明 显的创口感染风险。汗液则提供了一种无创的、非侵入性的替代方案。汗液是 由汗腺分泌的一种体液，其中含有丰富的电解质(如氯离子、钙离子)、代谢 物(如葡萄糖、乳酸)以及酸碱度(pH值)信息，可以反映人体健康和代谢 状况，例如运动状态、肤质、水分和肌肉疲劳度等。同时这些生物标志物浓度 和信息的变化也与许多疾病相关，例如汗液中的盐浓度可能与囊包性纤维症相 关，而汗液的酸碱值水平则可能与皮肤病或者糖尿病相关。
[0003]传统汗液检测方法主要在实验室环境下，主要利用贴在皮肤上的吸收垫进 行汗液采集，然后使用基于电化学阻抗谱(EIS)或高效液相色谱(HPLC)系统 等台式设备进行化学分析。虽然这类方法可以提供准确的汗液信息，但是人们 在常规工作或低强度运动条件下产生的汗水，往往无法提供测量所需的样本 量，同时汗液的采集和保存均较为困难。
[0004]近年来，可穿戴汗液传感器件研究兴起，相关技术可实现对汗液样本的原 位测量，有效克服了传统方法的技术瓶颈，将汗液检测扩展到更多日常生活场 景中，逐渐形成了新一代的体液检测技术。一类是基于电化学测量原理，通过 研发小型化的传感电路模块，借助集成化设计和先进封装工艺不断提升器件系 统的便携性，从而实现汗液的标志物的电学检测。尽管这类传感器系统能够持 续监测汗液中某些化学物质的浓度，但是系统的硬件成本相对较高并且由于所 配备的电子设备和子系统由于非柔性的外形限制，会在人体运动时破坏与皮肤 的贴合紧密性(导致外界液体或杂质“污染”汗液)和佩戴舒适性。另一类方 法是利用化学比色技术进行分析，该技术根据汗液标志物与指示剂之间相互作 用而产生的颜色变化，实现对其浓度的定量分析。这类器件的材料成本十分低 廉，但往往需要采用光谱仪器或在实验室内特定色温环境下对色度进行测量。

技术实现思路

[0005]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较 佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或 省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略 不能用于限制本专利技术的范围。
[0006]鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
[0007]因此，本专利技术的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种基于移动终端 拍摄比
色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种基于移动终端拍 摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法，包括，在柔性基底上打印 一组含有多个颜色的色温较准色环，将载有已知的不同成分不同含量和不同酸 碱度标准液的显色试纸同时与校准色环放在一起，在定标色温环境光下对校准 色环和显色试纸拍照，提取的照片中校准色环和含有相应成分含量及酸碱度的 显色试纸的R、G、B每个通道的强度平均值；将图片中含有相应成分含量及 酸碱度的显色试纸的RGB值转化为CIE1931色度坐标值xy；用CIE1931色度 坐标值xy和对应的检测值，分别建立不同成分含量和酸碱度的三维样条拟合 曲线作为检测标准曲线；将载有未知的不同成分含量和酸碱度的显色试纸与校 准色环放在一起，在未知色温环境光下拍照，提取的照片中色温校准色环颜色 和各显色试纸的RGB每个通道的强度平均值；利用多个色温校准颜色在定标 色温和未知色温环境下的照片，建立对应的R、G、B颜色通道的线性校准线； 将载有未知不同成分含量和酸碱度溶液的显色试纸的R、G、B每个通道的强 度平均值带入上述R、G、B校准线，得到定标色温下对应的R、G、B通道 强度值，再转化为对应的CIE 1931色度坐标值xy，分别计算出与对应所述三 维样条拟合曲线的最近距离点的坐标x0y0，其对应的浓度和酸碱度值即为待测 汗液的成份。
[0009]作为本专利技术所述基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同 时检测方法的一种优选方案，其中：所述显色试纸在可穿戴汗液检测器件中直 接吸收身体排汗而发生显色反应，实现对汗液成份的原位检测。
[0010]作为本专利技术所述基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同 时检测方法的一种优选方案，其中：所述多个校准色在RGB各通道0～255范 围内均匀分布。
[0011]作为本专利技术所述基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同 时检测方法的一种优选方案，其中：所述载有不同成分不同含量和不同酸碱度 溶液的显色试纸指载有汗液的试纸，其中，检测的汗液成分包括电解质、代谢 物和汗液酸碱度pH值。
[0012]作为本专利技术所述基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同 时检测方法的一种优选方案，其中：所述汗液酸碱度pH值范围为2～8.2；所 述电解质包括钙离子、氯离子。
[0013]作为本专利技术所述基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同 时检测方法的一种优选方案，其中：所述汗液钙离子浓度范围为0～15mM。
[0014]作为本专利技术所述基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同 时检测方法的一种优选方案，其中：所述汗液氯离子浓度范围为0～280mM。
[0015]作为本专利技术所述基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同 时检测方法的一种优选方案，其中：所述代谢物包括葡萄糖、乳酸。
[0016]作为本专利技术所述基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同 时检测方法的一种优选方案，其中：所述汗葡萄糖浓度范围为0～2.2mM，所述 汗乳酸浓度范围为0～50mM。
[0017]作为本专利技术所述基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同 时检测方法的一种优选方案，其中：所述在定标色温环境光下对色温校准环和 载有已知的不同成分不同含量和不同酸碱度标准液的显色试纸拍照，其中，定 标色温环境为任意指定的，只在前期建立检测标准曲线使用。
[0018]本专利技术有益效果：
[0019](1)本专利技术提供一种基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱 度同时检测方法，能够消除环境光变化带来的比色检测的不确定性，利用一组 色温校准色对汗液多成分含量和酸碱度同时进行测量，同时不受比色试纸是否 有颜色色相差别，均能做到较高测量精度。
[0020](2)本专利技术检测方法，基于该方法的制备的柔性汗液传感器，贴在人体 皮肤上，当运动时人体会有汗液产生，汗液会使柔性试纸发生显色反应，本发 明柔性可穿戴传感器仅需要借助具有拍照功能的移动终端便可实现对汗液成 份的原位定量检测，无需复杂的操作培训，检测过程方便快捷。
附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法，其特征在于：包括，在柔性基底上打印一组含有多个较准色的色温较准色环，将载有已知的不同成分不同含量和不同酸碱度标准液的显色试纸同时与校准色环放在一起，在定标色温环境光下对校准色环和显色试纸拍照，提取照片中校准色环和含有相应成分含量及酸碱度的显色试纸的R通道强度平均值、G通道强度平均值和B通道强度平均值；将图片中含有相应成分含量及酸碱度的显色试纸的RGB值转化为CIE1931色度坐标值x y；用CIE1931色度坐标值x y和对应的检测值，分别建立不同成分含量和酸碱度的三维样条拟合曲线作为检测标准曲线；将载有未知的不同成分含量和酸碱度的显色试纸与校准色环放在一起，在未知色温环境光下拍照，提取的照片中各校准色和各显色试纸在R、G和B每个通道的区域强度平均值；利用校准色环在定标色温和未知色温环境下照片，建立对应的R、G、B颜色通道的线性校准线；将载有未知不同成分含量和酸碱度溶液的显色试纸的R通道强度平均值、G通道强度平均值和B通道强度平均值带入上述R、G、B校准线，得到定标色温下对应的R、G、B通道强度值，再转化为对应的CIE 1931色度坐标值x y，分别计算出与对应所述三维样条拟合曲线的最近距离点的坐标x
0 y0，其对应的浓度和酸碱度值即为待测汗液的成份。2.如权利要求1所述基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法，其特征在于：所述显色试纸在可穿戴汗液检测器件中直接吸收身体排汗而发生显色反应，实现对汗液成份的原位检测。3.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张奎奎，孔德圣，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：