[发明专利]一种人体汗液收集的柔性微流体设备及该设备的汗液收集和检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及针对特殊人群，如军人行军、病人以及儿童等的体液收集及检测方法，包括出液量、存储液体样品和检测体液中的生物指标。尤其是一种人体汗液收集柔性微流体设备及该设备的汗液收集和检测方法。

背景技术

随着健康关注力度的升高，人们对身体各项指标监控的需求突飞猛进，可以通过血液、组织液或汗液的检测来跟踪掌握身体健康状况，血液和组织液的检测会对身体造成一定的损伤，因此利用汗液的无创伤检测是一个趋势。人体汗液包含钠、氯化物、乳酸、尿素和少量的蛋白质、多肽类与金属离子。汗液中的各成分可以反应人体健康状况。比如：脱水、囊胞性纤维症、儿童胰腺疾病等。同时，人体汗液收集也运用于运动员或部队在高温训练中，尤其是在着装防护装备的作业中会丢失大量的水和无机盐，从而对作业人员的心血管等系统带来危害，降低机体的运动能力。收集汗液，测定出汗量，分析排汗对机体的水、电解质、蛋白质等物质代谢的影响可以为高温作业人员的水盐补给提供科学依据。出汗率是人体热紧张指标之一，它与环境热强度显著相关，不同劳动时间的生物指标与环境热强度指标密切相关，通过这些关系可测算出热环境下的劳动耐受时限。人们经常用运动前后裸体重差法、着装体重差法和纱布增重法来表示出汗量来反应人体负重极限，其不能精确得反映运动员或军人的身体情况。

现有技术中汗液收集的装置较少，大多数采用棉签或者袋状结构进行收集。这些装置有的采用开放式的结构，医护人员挤压收集汗液时需要用手接触汗液收集部位，使得最终采集的汗液容易被污染，一些结构采用的挤压方式不会污染汗液，但挤压效果不是很好，并且整体不易清洗。专利CN 204468144 U公开了一种汗液收集装置是通过挤压的方式获得汗液用来医学检测，并且，需要清洗。专利CN 104280444 A公开了一种提到的是与可穿戴设备结合的汗液收集及分析设备，它需要借助各种可穿戴设备，不能进行贴合皮肤。

Gao W, Emaminejad S, Nyein H Y Y等在2016年的Nature期刊上发表的 Fully integrated wearable sensor arrays for multiplexed in situ perspiration analysis中提到了现有的柔性微流体设备通过传感器、NFC芯片和手机结合扫描出汗液中各成分及其变化，其工艺复杂。Ma Y, Pharr M, Wang L等在2017年的small期刊上发表的Soft Elastomers with Ionic Liquid‐Filled Cavities as Strain Isolating Substrates for Wearable Electronics中提到了现有的柔性微流体设备加工工艺和方法，其多采用精密仪器进行，多只用于实验室，没有进行大规模工业生产。查阅大量资料得出主要原因有以下五点：

（1）制作微流体吸汗材料的是Dow Corning公司的PDMS或Ecoflex等产品。其缺点：价格昂贵。

（2）微流体吸汗材料的基体与盖板封装都是用等离子刻蚀机进行氧离子刻蚀的。其缺点：等离子刻蚀机价格昂贵。

（3）基体的模板都是采用光刻的方法。其缺点：(i) 模板随着使用次数的增加，光刻胶越来越薄，直至失效，模板保存不当，会使硅片和光刻胶分离；(ii) 光刻机价格昂贵，并且，需要耗费光刻胶，还需要用高精度的旋涂机进行旋涂光刻胶。

（4）人体汗液收集系统需要在微流体上植入NFC芯片，并且需要有NFC功能的手机才能进行扫描。

（5）汗液收集是通过将收集好液体的微流体进行离心甩出，从而得到收集的汗液样品。其缺点：设备要求高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种人体汗液收集柔性微流体设备及该设备的汗液收集检测方法。

一种人体汗液收集柔性微流体设备，包括盖板和基体，其中，基体上有进液口、出液口和微流体通道，而微流体通道上有毛细管和微液腔，微液腔中有汗液颜色指示剂、防止塌陷的柱子和生物指示剂。

作为本发明进一步的方案：在制作过程中，基体与盖板是由半透明液态医用硅橡胶固化得到的。

作为本发明进一步的方案：在制作过程中，基体与盖板是通过涂覆同种液态材料粘结，然后，需要在60℃加热2小时，再放置室温静置24小时后来完成封装的。

作为本发明进一步的方案：在制作过程中，基体中间有贯穿顶部和底部的圆孔，为进液口，其直径为1 mm ~ 4 mm。