[發明專利]基于柔性數字微流控芯片的汗液PH無源檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 202111122744.7
• 申請日: 2021-09-24
• 公開（公告）號: CN113866230A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 陳立國;張雯霞;申浩;薛立偉
• 申請（專利權）人: 昆山昆博智能感知產業技術研究院有限公司
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26;G01N27/30;B01L3/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

本發明公開了一種基于柔性數字微流控芯片的汗液PH值無源檢測裝置及方法，其中，裝置包括：柔性數字微流控芯片、摩擦發電機和電源管理芯片；摩擦發電機置于鞋墊與鞋底之間，其用于將人體動能轉換為電能后，為柔性數字微流控芯片和電源管理芯片供電；柔性數字微流控芯片由上極板和下極板組成；上極板和下極板之間形成供汗滴流經的間隙；下極板上具有電極陣列；電源管理芯片與柔性數字微流控芯片電性連接，其用于在汗滴流經間隙時，按照預設方式控制電極陣列中相應電極的通斷電，實現對汗滴的收集、分配、輸送和PH檢測。本發明采用摩擦生電的環保供能方式，能夠完成汗液的無損收集、分配、輸送和PH檢測分析，實現了汗液的實時檢測。

技術領域

本發明涉及汗液實時檢測技術領域，更具體的說是涉及一種基于柔性數字微流控芯片的汗液PH值無源檢測裝置及方法。

背景技術

隨著現代社會生活節奏的不斷加快和工作壓力的不斷增大，造成許多慢性疾病的發病率逐年增加并伴有年輕化的趨勢。出現明顯癥狀后才進行診斷和治療的方式，極易錯過最佳的治療時機。此外，一些高強度的工作人員(如士兵、運動員等)，會出現工作強度超出身體負荷威脅生命安全的情況。因此，可實現身體狀態實時監測的可穿戴健康監控技術成為當前的研究熱點。

血常規檢測是最為常用的健康狀態檢測手段，通過化驗血液中的血糖、血脂等成分可以實現糖尿病、乙肝等多種疾病的診斷。因此，人們最早關注的是可穿戴血液分析技術。采用微針陣列穿過皮膚實現微量血液采樣并分析，這種方式極大提高了健康診斷的便捷性，但是由于血液本身的特殊性以及獲取方式的感染風險，通常僅用于糖尿病人血糖檢測等方面。

汗液是由水(99％)、離子(Na+、K+、Ca+)等、代謝產物(葡萄糖、乳酸、乙醇等)、激素、小型蛋白質和多肽等組成，提供了豐富的生理和代謝狀況的化學信息，而且這些信息又與血液化學存在一定的關聯，故可以作為可靠的健康分析指標。

現有技術中，汗液實時監測設備尚不成熟，究其原因有以下幾點。首先，在汗液收集方面，為了盡可能的無污染和減少蒸發，現有的收集方式是通過液體的毛細力，將汗液收集到微管道內，在管道內設計分析結構，對汗液進行分析。但是，傳統的汗液收集與分析方法在汗液分泌較少時較難完成收集，且由于在單一管道內分析電極的排布方式，電極間的相互干擾會導致檢測精度較低。同時，電化學分析中電源是必不可少的，而且實時監測設備更需要電源的長期穩定供應，如果電池的續航能力不強，經常需要充電，很容易引起用戶反感，并且電池在一些特殊環境下還有安全隱患。上述因素極大地制約著汗液實時分析系統的商業化。

因此，如何提供一種實現汗滴收集、無損轉移和檢測的基于柔性數字微流控芯片的汗液PH值無源檢測方法是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于柔性數字微流控芯片的汗液PH值無源檢測裝置及方法，采用摩擦生電的環保供能方式，能夠完成汗液的無損收集、分配、輸送和PH檢測分析，實現了汗液的實時檢測。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于柔性數字微流控芯片的汗液PH值無源檢測裝置，包括：柔性數字微流控芯片、摩擦發電機和電源管理芯片；

所述摩擦發電機置于鞋墊與鞋底之間，其用于將人體動能轉換為電能后，為所述柔性數字微流控芯片和所述電源管理芯片供電；

所述柔性數字微流控芯片由上極板和下極板組成；所述上極板和所述下極板之間形成供汗滴流經的間隙；所述下極板上具有電極陣列；

所述電源管理芯片與所述柔性數字微流控芯片電性連接，其用于在汗滴流經所述間隙時，按照預設方式控制所述電極陣列中相應電極的通斷電，實現對汗滴的收集、分配、輸送和PH檢測。