[发明专利]用于准确估计响应于运动的皮肤水分损失的系统和方法

说明书

一种用于准确估计由运动引起的皮肤水分损失的系统和方法。所述系统包括用于确定环境温度的组件和用于确定由运动产生的总能量消耗的组件。皮肤水分损失计算公式如下：皮肤水分损失＝(m*(气温)+b)*(能量消耗)，其中m是气温的函数，且b是常数。

相关申请的交叉引用

本申请案还要求：2016年3月21日提交的题为“用于在运动中准确估计皮肤水分损失的系统和方法”的美国临时专利申请No.62/310,974的权益，其通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及通过使用仅将气温和能量消耗单独作为所需输入的方程式来准确地估计响应于运动而来自皮肤的水分损失。

背景技术

人身体水分损失通过皮肤不可感知的蒸发和明显的排汗，呼吸以及消除体内废物(尿液和粪便)而发生。皮肤蒸发水分损失通常被称为汗液，尽管只有明显的损失是真正从汗腺分泌的，而不可感知的损失直接从皮肤蒸发。在体力劳动、运动或暴露于炎热环境期间，皮肤水分损失随内源(代谢)和外源(环境)卡路里增加而增加。身体水分损失可能很大，必须代替。由于生物和环境因素，人们的水分损失差异很大，因此体液需求也有很大差异。强烈建议避免过度饮水和饮水不足，以分别通过避免低钠血症和脱水来优化健康和表现。因此，亦强烈建议运动员和运动爱好者了解他们在特定情况下的个体皮肤水分损失率，并相应地调整饮水行为。

皮肤水分损失的准确测量可以在实验室中通过体重分析方法结合适当的非皮肤质量损失校正(呼吸水分和CO₂-O₂交换)进行。裸体质量的简单变化可以用作近似替代物，但是未同时考虑体液摄入和尿液输出会使裸体体重的准确性变得混乱。长时间活动以及需要相对大量每单位体重和覆盖距离能量(例如，游泳)的活动尤其受益于非皮肤质量损失的额外校正。已经建立并公布了‘Sweat’预测方程，以帮助估算运动身体水分损失，而不依赖于测量体液损失或体液增加的需要，但是只有一种已集成到装置中以实时测量个身体水分损失(美国专利第6,138,079号)并且没有一项经过验证可用于运动员以确保估计不会产生过度饮水(低钠血症)或饮水不足(脱水)的重大风险。

能量消耗和气温分别代表潜在的内源性和外源性体热增加源。这两个变量共同增加了水需求的不确定性，这是因为它们对水分损失有影响。对个体能量消耗的了解可以解决限制对个体运动水分损失的准确估计的大部分变化问题。为此，已经建立出许多不同的最先进的可穿戴传感器以准确地追踪能量消耗。气温对运动水分损失的强烈改变效果也可以通过简单地使用天气‘应用程序’来估算局部气温来解决。本发明通过将简单的热生理学方程与测量或获得的气温和测量的能量消耗的任何第三方参数相结合来计算与运动相关的个体皮肤水分损失。输出独立于常见的测量混杂因素(例如，体液摄入，尿液输出)，并且针对非皮肤质量损失进行预校正。

存在于公共领域的几个不同的方程式可用于估计运动期间的身身体水分损失。运动员可用的方程式都没有经过验证的准确性。目前市场上只有一种装置(美国专利第6,138,079号)声称为运动员提供了计算运动期间的损失或必须补充水分的速率的方法。

美国专利申请公开案第2014/0221792号公开了一种水合监测设备。水合监测设备包括数据采集单元，分析单元，传感器接口，数据通信单元，显示器和输入输出接口。在个体中，可以通过使用传感器实时监测生物统计学，生物学和/或生理学状态。使用多变量分析的多模态分析，分别组合分析从传感器收集的数据，以确定个体的水合水平或脱水状态。收集的数据可能包括个体的心率。设备的准确性未知。

美国专利第6,138,079号公开了一种用于计算通过脱水损失的水分量的装置。在运动开始时，诸如体重之类的个体数据被输入到装置中。所述装置根据指定的体重以及测量的户外温度和湿度计算平均体液损失。装置的准确性未知。

需要一种简单而准确的系统和方法来计算运动导致的皮肤水分损失。

发明内容