汗液感测系统技术方案

一种汗液感测系统包括：网格，其用于定位在汗液表面上，在所述汗液表面上形成汗液或者收集汗液；以及振动系统，其用于振动所述网格以对汗液液滴进行雾化。经雾化的汗液液滴在感测表面上冷凝，并且汗液传感器对所述感测表面处的所述汗液执行生物标志物感测。处的所述汗液执行生物标志物感测。处的所述汗液执行生物标志物感测。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】汗液感测系统


[0001]本专利技术涉及汗液感测系统，例如用于监测汗液中的生物标志物的汗液感测系统。

技术介绍

[0002]对指示疾病/健康状况和健康程度的生物标志物的无创、半连续和长期监测是监测例如脱水、压力、睡眠、儿童健康和围术期监测的要求。
[0003]汗液、泪液和唾液都可以无创获得。汗液是一种特别可接近的生物液体，并且是与对象的生理和代谢有关的丰富信息来源。
[0004]使用汗液生物标志物监测设备连续监测高风险患者(例如，患有严重慢性病症的患者、术前或术后患者以及老年人)能够提供比惯常的生物标志物抽查(其通常是通过反复抽取多个血液样本来完成的)质量更高的诊断信息。这样的连续监测可以发生在医院环境中或其他地方。
[0005]仅人类汗液或汗液与皮脂的混合物对于可穿戴皮肤上设备中的生物标志物测量来说可以是容易接近的来源。
[0006]一些汗液临床相关成分的一般示例是Na
+
、Cl
‑
和/或K
+
，用于监测脱水、作为对炎症(其与败血症相关)的预警的泌乳、糖尿病患者和新生儿的葡萄糖和与睡眠呼吸暂停有关的皮质醇以及压力监测。
[0007]能够使用合适的捕获物质(抗体、适体、分子印记聚合物等)在小汗腺汗液/大汗腺汗液中检测到的生物标志物的更具体的示例是小分子(例如，尿素、肌酐、胆固醇、甘油三酯、类固醇激素(皮质醇)、葡萄糖、褪黑素)、肽和蛋白质(包括细胞因子，例如，IL
‑
1α、IL
‑
1β、IL
‑
6、TNFα、IL
‑
8和TGF
‑
βIL
‑
6、半胱氨酸蛋白酶、脱氧核糖核酸酶I、溶菌酶、Zn
‑
α2
‑
糖蛋白、富含半胱氨酸的分泌蛋白
‑
3和Dermcidin)，以及大型生物标志物(例如，丙型肝炎病毒)。
[0008]例如，胆固醇是一种重要的生物标志物，它与升高的心血管疾病发展风险相关联。炎症标志物或细胞因子(例如，白细胞介素(例如，TNF
‑
α、IL
‑
6))在对类风湿性和银屑病性关节炎中的关节损伤以及肠疾病的免疫应答和检测或疾病监测方面起着重要作用。
[0009]然而，虽然临床工作早在20世纪40年代和20世纪50年代就显示出汗液感测具有有前景的结果，但是可靠的汗液感测的发展仍然受到若干问题的阻碍。迄今为止，汗液分析的有效应用主要限于囊性纤维化诊断和药物和酒精滥用测试。
[0010]如Mena
‑
Bravo和de Castro在“Sweat:A sample with limited present applications and promising future in metabolomics”(J.Pharm.Biomed.Anal.，第90卷，第139
‑
147页，2014年)中所综述的，已经发现，来自汗液感测的结果能够是高度变化的，并且对于各种生物标志物来说根据血液样本和汗液样本确定的值之间似乎缺乏相关性。然而，这一领域的历史研究涉及相对粗糙的采样技术，例如，以袋子或纺织品来收集大量汗液。这样的技术的缺陷可能是针对这种明显缺乏相关性的贡献因素。
[0011]已经通过使可穿戴传感器在汗液刚从皮肤上出现时就几乎立即接触汗液来努力
解决这些问题。最新的示例是Gao等人在“Fully integrated wearable sensor arrays for multiplexed in situ perspiration analysis”(Nature，第529卷，第509
‑
514页，2016年)中提出的可穿戴贴片。该贴片包括用于测量Na
+
、K
+
、葡萄糖、乳酸和皮肤温度的传感器阵列。然而，该研究的重点是开发和集成传感器本身，这至关重要并且不会解决与汗液样本收集有关的问题。
[0012]后者主要通过将若干平方厘米的尺寸的吸收垫放置在皮肤与传感器之间来完成。假设是，产生充足的汗液(因此，测试始终是对大量锻炼的人进行的)，垫子将吸收汗液以用于分析，而新生成的汗液将重新填充垫子并“冲洗掉”旧汗液。然而，由于积聚效应，传感器的时间依赖性响应可能不会直接反映出随时间的生物标志物的实际水平。样本收集和呈现给已发布的传感器可能无法受到良好的控制，使得在很长一段时间内进行连续可靠的感测是困难的。这样的贴片也可以不被设计成处理在正常状况下产生的微量汗液，即，每分钟每个汗腺以纳升量级的汗液。
[0013]因此，需要改进现有的用于连续监测或间歇监测的设备。对感兴趣的生物液体中的生物标志物或分析物的检测趋向于要求该设备包括具有在其上固定有捕获物质的表面的传感器单元，该捕获物质与生物标志物相结合。
[0014]接近汗液受到限制并且特别是对于在非热中性状态(即，在其中核心体温仍然非常稳定的热中性区外部，并且没有原因诱发汗液产生以冷却身体；通常，对于休息中的裸体人来说为25
‑
30℃，或者对于穿衣服的人来说为13
‑
22℃)下休息的人(其出汗率低至0.03
‑
0.10nL/min/汗腺)来说尤其是这样。
[0015]对nL/min/汗腺量级的非常少量的汗液的生物标志物感测仍然存在问题。微流体设备的填充时间会很长，并且在汗液排泄到皮肤与实际测量之间存在显著的时间延迟，这能够达到数小时的延迟。

技术实现思路

[0016]本专利技术由独立权利要求来限定。从属权利要求限定了有利实施例。
[0017]依据根据本专利技术的一个方面的示例，提供了一种汗液感测系统，包括：
[0018]网格，其用于定位在汗液表面上，在所述汗液表面上形成汗液或者收集汗液，所述网格具有一组网格开口；
[0019]振动系统，其用于振动所述网格以提供适于雾化汗液液滴的振荡；
[0020]冷凝单元，其用于在感测表面上冷凝经雾化的汗液液滴；以及
[0021]汗液传感器，其用于对所述感测表面处的所述汗液进行生物标志物感测。
[0022]该系统使得能够通过对来自表面的汗液执行雾化并在感测表面处冷凝经雾化的液滴来感测小体积的汗液。通过这种方法，能够处理体积很小的汗液，使得对于没有正在进行体育锻炼(例如正在办公室工作时)的对象来说进行生物标志物监测变得可能。通过连续收集顺序样本，可以半连续地分析感测样本。备选地，可以收集感测数据以用于后续分析。该系统可以用于提供对经雾化的汗液的快速转移，使得能够在小等分汗液中检测生物标志物的浓度而没有大量时间延迟。
[0023]振动频率被选择为创建气溶胶，但是没有显著的发热和蒸发。特别地，蒸发是不希望的，因为液滴要包括所有汗液生物标志物(包括能够蒸发的生物标志物，例如，挥发性有
机成分(醇、醛、脂肪族、芳香族、羧酸、酯和酮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种汗液感测系统，包括：网格(12)，其用于定位在汗液表面上，在所述汗液表面上形成汗液或者收集汗液，所述网格具有一组网格开口；振动系统(18)，其用于振动所述网格以提供适于雾化汗液液滴的振荡；冷凝单元(22)，其用于在感测表面上冷凝经雾化的汗液液滴；以及汗液传感器(26)，其用于对所述感测表面处的所述汗液进行生物标志物感测。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述振动系统用于振动所述网格以提供在20kHz至2MHz的频率范围内的振荡。3.如权利要求1或2所述的系统，其中，所述冷凝单元包括一组一个或多个烟囱布置(36)。4.如权利要求3所述的系统，其中，所述烟囱布置各自包括U形通道(40)。5.如权利要求3或4所述的系统，其中，所述烟囱布置各自包括至少一个疏水通道(62)和至少一个亲水通道(60)，其中，所述感测表面在亲水通道中。6.如权利要求1至5中的任一项所述的系统，还包括排放腔室(27)，所述排放腔室用于在感测之后从所述感测表面收集汗液。7.如权利要求1至6中的任一项所述的系统，还包括带电系统(29)，所述带电系统用于使经雾化的汗液液滴带有第一电荷，用于使所述感测表面带有相...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：