[发明专利]汗液电解质流失监测装置

说明书

本发明的实施例提供了将基于悬浮液(即基于水凝胶和触变性化合物)的离子选择性电极和参考电极集成在可穿戴汗液感测装置中的装置和方法。装置的实施例配置为在苛刻的使用条件下监测汗液电解质浓度、趋势和比率。相应的方法包括使用所公开的装置来追踪流体和电解质的增加和流失，以便生成电解质评估，例如汗液电解质浓度、汗液电解质浓度趋势、出汗率或多个电解质之间的浓度比率。

相关申请的交叉引用

本申请是2017年10月16日提交的PCT/US17/56750的部分继续申请，并要求2016年10月14日提交的第62/408097号美国临时申请、2017年2月21日提交的第62/461562号美国临时申请，以及2017年6月29日提交的第62/526810号美国临时申请的优先权，并且具有建立在2016年6月6日提交的PCT/US2016/36038之上的说明书，这些申请各自公开的内容通过引用整体并入本文。

背景技术

无创生物感测技术在体育、新生儿学、药理监测、个体数字健康等应用领域具有巨大的潜力。在有潜力用于生理监测的生物流体(例如汗液、血液、尿液、唾液和眼泪)中，在缺乏技术解决方案的情况下，汗液可以说具有最不可预测的采样率。Sonner等人在2015中在标题为“The microfluidics of the eccrine sweat gland,including biomarkerpartitioning,transport,and biosensing implications”(Biomicrofluidics 9，031301)的文章中给出了精辟总结，该文章的全文通过引用的方式并入本文。然而，通过适当的技术应用，可以使得汗液在可预测的采样中胜过其他非侵入性或低侵入性的生物流体。因此，汗腺管可以提供获取许多生物标记、化学物质或溶质的途径，这些生物标记、化学物质或溶质与血液中所携带的相同，并且可以提供重要信息，使得甚至能够在任何体征出现之前诊断疾病、健康状况、中毒、行为表现以及其他生理属性。

然而，创建精确的汗液感测装置的一个挑战是，开发实际应用于可穿戴、半一次性装置的传感器，而这种传感器所需的灵敏度和特异性通常是在昂贵的台式配置中实现的，这些配置提供了稳定的运行环境。但是，汗液传感器必须在足够小并且耐用的装置内工作，以便佩戴在身体上。这些装置必须在动态环境下运行，并且足够便宜到能够定期更换。当台式离子选择性电极(“ISE”)和它们相应的参考电极从实验室移至汗液传感器时，它们的尺寸必须大大减小，并且通常置于在柔性基质上，并与皮肤接触。然而，由于这样的配置的尺寸小，它们易于偏移，可能受到来自身体的干扰，可能从基质脱离，或者通过与皮肤或其他装置部件的接触而磨损。Horiba LaquaTwin在US5200706中成功地将ISE整合到手持式水样采样装置中。但是，对于在穿戴式汗液传感器中的使用来说，这些传感器仍然太大且过于昂贵。

所需要的是将ISE和参考电极并入穿戴式配置中的简单但耐用的方法，这些穿戴式配置在汗液感测装置的使用期间不会偏移、脱离和磨损。特别地，汗液感测装置在工作场所安全、体育、军事环境中的使用具有巨大的前景。一种可以改善这些环境中的人员安全和效率的潜在应用是耐用的可穿戴汗液电解质流失监测器。如本文所公开的，汗液感测装置配置为在苛刻的使用条件下监测汗液电解质浓度、比率和趋势。

发明内容

本发明的实施例提供了将基于悬浮液(即基于水凝胶和触变性化合物)的离子选择性电极和参考电极集成在可穿戴汗液感测装置中的装置和方法。该装置的实施例配置为在苛刻的使用条件下监测汗液电解质浓度、趋势和比率。相应的方法包括使用所公开的装置来追踪流体和电解质的增加和流失，以便生成电解质评估，例如汗液电解质浓度、汗液电解质浓度趋势、出汗率或多个电解质之间的浓度比率。

附图说明

根据以下详细描述和附图将进一步理解本发明的目的和优点，其中：

图1是本发明的示例性汗液感测装置；

图2是本发明的示例性实施例，其包括用在可穿戴汗液感测装置中的离子选择性电极的盒子设计和参考电极；