[發明專利]機械地共置汗液刺激和感測

有效

• 申請號: 201680051998.5
• 申請日: 2016-09-09
• 公開（公告）號: CN108348156B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 詹森·C·海肯費爾德
• 申請（專利權）人: 辛辛那提大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B10/00;A61K9/00;A61M37/00;A61N1/30;G01N33/52
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 高偉;劉愛平

所公開的發明提供了一種汗液傳感器設備(100)，其當需要刺激和感測時通過機械地共置感測和刺激組件(102、104)，以及當不需要刺激和/或感測時通過機械地移除刺激或感測組件(104、102)中的一個或兩個，能夠在皮膚(12)上的相同部位進行高性能刺激和感測。

背景技術

汗液感測技術在從田徑運動到新生兒學、藥理學監測、個人數字健康等等(僅舉幾例應用)具有巨大的應用潛力。汗液含有許多與血液承載的相同生物標記物、化學物質或溶質，并且可以提供重要的信息，使得人們能夠在任何物理標志之前診斷疾病，健康狀況、毒素、表現和其他生理屬性。此外，可以測量出汗液本身、出汗的行為以及皮膚上、皮膚附近或皮膚之下的其他參數、屬性、溶質或特征，以進一步揭示生理信息。

如果汗液具有如感測范例那樣巨大的潛力，那么為什么其在嬰兒氯化物檢測中用于囊性纖維化或非法藥物監測補丁的超過數十年的使用中沒有出現？在數十年的汗液感測文獻中，大多數醫學文獻利用粗糙、緩慢和不方便的汗液刺激過程，采集樣本，將樣本運送到實驗室，然后由臺式機器和訓練有素的專家對樣品進行分析。這個過程是如此勞力密集，復雜和昂貴，以至于在大多數情況下，人們也可以實施抽血，因為它是大多數形式的高性能生物標志物感測的金標準。因此，汗液感測尚未成為生物感測的最充分的機會和能力，特別是對于連續或重復的生物感測或監測。此外，嘗試使用汗液來感測諸如葡萄糖之類的“圣杯(holy grails)”還沒有成功地生產出可行的商業產品，降低公共感知的能力和汗液感測的機會空間。

在用于生物監測的所有其他生理流體(例如血液、尿液、唾液、眼淚)中，在沒有技術的情況下，汗液采樣率可以說是最不可預測的。然而，通過適當的技術應用，汗液可以在可預測的采樣中超越所有其他無創生物流體。這是因為你無法輕易控制唾液或眼淚速度，而不會對用戶造成任何后果(例如，眼睛干澀、流淚，在講話時口干或唾液過多)。尿液也是困難的，因為控制尿液中生物標記物的稀釋量而不會給用戶或測試對象帶來不便是非常具有挑戰性的。重要的是，在需要時采樣汗液以及以正確的汗液速率采樣汗液是更有利的，因為生物流體分泌速率對于使生物流體提供與血液的生物標志物相關性是理想的(例如，太高的生物流體分泌會稀釋生物標志物濃度，因為它可能沒有時間通過擴散進入生物流體來平衡)。Sonner等人在“外泌汗腺的微流體學，包括生物標記物分配、運輸和生物感測影響(The microfluidics of the eccrine sweat gland,including biomarkerpartitioning,transport,and biosensing implications)”，生物微流體學9,031301(2015)中提供了一個極好的總結。

發明內容

可以通過創造機械元件、化學物質、材料、傳感器、電子器件、微流體學、算法、計算、軟件、系統和其他特征或設計的新穎和先進的相互作用，以一種經濟實惠、有效、方便、智能或可靠地將汗液感測和刺激技術隨著汗液的產生而與汗液緊密接近的方式來解決上述許多缺點和限制。有了這樣一項新發明，汗液感測可以成為作為生物感測平臺的引人注目的新范例。

所公開的發明提供了一種汗液傳感器設備，其當需要刺激和感測時通過機械地共置(co-locating)刺激和感測組件，以及當不需要刺激和感測時通過機械地移除刺激或感測組件，能夠在皮膚上的相同部位進行高性能刺激和感測。

附圖說明

根據以下詳細描述和附圖將進一步理解所公開的發明的目的和優點，其中：

圖1是根據所公開的發明的實施例的用于汗液生物感測的可穿戴設備的一部分的俯視圖。

圖2A是沿著圖1中的線2A-2A截取的設備的橫截面圖，示出了與皮膚接觸的感測組件。

圖2B是圖2A中的設備的橫截面圖，示出了與皮膚接觸的刺激組件。

圖3是沿著圖1中的線3-3截取的設備的橫截面圖，示出了與皮膚接觸的刺激組件。

圖4是根據所公開的發明的實施例的用于汗液生物感測的可穿戴設備的一部分的俯視圖。