[发明专利]一种程序化可穿戴汗液生化分析设备及其使用方法

说明书

本发明公开了一种程序化可穿戴汗液生化分析设备及其使用方法。属于可穿戴传感器领域，包括可穿戴传感器，所述可穿戴传感器由热响应水凝胶、传感器、液体微通道、加热器和外接的检测电路构成；当可穿戴传感器贴覆于人体表面时，热响应水凝胶可以吸收汗液，然后通过加热使得热响应水凝胶发生收缩以释放汗液或者化学试剂，以用于生物分析。本发明不仅可以程序化地进行单步骤的汗液生化分析，还可以通过加热不同的热响应水凝胶，进行多步骤的复杂生化分析。汗液采集和分析可以在日常状态下完成，无需任何外部刺激出汗(如热或运动)，对日常生活无干扰，可应用于检测汗液中多种具有临床诊断价值的目标，具有良好的临床诊断的应用价值。

技术领域

本发明属于可穿戴传感器领域，涉及一种程序化可穿戴汗液生化分析设备的使用方法；具体的是，涉及一种基于水凝胶编程的按需分析可穿戴汗液生化分析设备的制作及其使用方法。

背景技术

现有技术中，生物可穿戴传感器受到人们越来越多的重视，被广泛应用于军工、临床医疗及健康管理等领域。相比于血液样本，汗液由于其无创和易于获取等优点被人们视为最具有潜力的生化分析体液样本，但在无刺激的状态下汗腺的分泌速率较慢，且由于蒸发速度快而难以实现汗液的采集。

目前的汗液分析方法通常利用离子电渗法、运动或热刺激等方式刺激汗液大量分泌以便于采样。但对于大多数老年人、患者和行动不便的人来说，运动和热刺激难以承受且不易实现，这使得汗液可穿戴传感器的适用人群具有较大的局限性。而离子电渗法收集汗液可能会引起皮肤刺激且伴有痛感，同时频繁地药物刺激可能会导致皮肤耐受性和出汗率降低。因此，刺激汗液以进行汗液分析的应用方式面临着巨大的限制。

此外，由于一些生物标志物检测的复杂性，现有的汗液传感器难以自主地存储和输送混合物，导致传感器难以实现连续的体表操作，从而带来了汗液生化标志物分析范围的巨大挑战。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于水凝胶的程序化可穿戴汗液生化分析设备，用于汗液中的按需生物分析，解决了微量汗液采集困难和低浓度生物分析物一步或多步检测集成化的问题。

本发明的另一个目的在于提供了一种基于水凝胶的程序化可穿戴汗液生化分析设备的使用方法，即一种汗液生理指标分析的可穿戴传感器。

本发明的技术方案是：本发明所述的一种程序化可穿戴汗液生化分析设备，包括柔性可穿戴传感器，所述柔性可穿戴传感器由加热器、液体微通道、传感器及连接层等设备组成；

还包括连接在传感器上的外接的检测电路；

安设在连接层上的热响应水凝胶；

其中，加热器用于加热以实现热响应水凝胶的温度响应；所述传感器与外界的检测电路相连接；

所述各层基底材质包括但不限于聚二甲基硅氧烷、硅胶、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜或聚酰亚胺薄(PI)膜。

进一步的，所述热响应水凝胶的数量为一块或多块；

其包括但不限于N-异丙基丙烯酰胺基、聚乙烯醇基、聚环氧乙烷基等聚合物。

进一步的，其连接层包括与热响应水凝胶尺寸相匹配的孔洞，用于放置热响应水凝胶。

进一步的，所述传感器层包括至少3个导流微孔和电化学传感器；其基底是聚对苯二甲酸乙二醇酯膜或聚酰亚胺薄膜中的一种。

进一步的，所诉液体微通道包括导流通道及椭圆检测通道。

进一步的，所述加热器包括但不限于电加热片、热源等外部加热器。

进一步的，外部所述的检测电路包括但不限于电化学工作站、电化学检测芯片等。

进一步的，本发明可基于水凝胶编程的体液采集和按需释放进行一步或多步生物分析。