CN112394061B

CN112394061B - 一种基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法

Info

Publication number: CN112394061B
Application number: CN202011355927.9A
Authority: CN
Inventors: 张奎奎; 孔德圣
Original assignee: Nanjing University
Current assignee: Nanjing University
Priority date: 2020-11-26
Filing date: 2020-11-26
Publication date: 2021-07-30
Anticipated expiration: 2040-11-26
Also published as: CN112394061A

Abstract

本发明公开了一种基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法，在标定色温下利用样条拟合法构建用于检测汗液成分或酸碱度的三维标准曲线，在检测时首先建立校准色环的RGB颜色通道各自的线性校准线，后将未知色温环境下载有未知汗液成分或酸碱度的试纸的RGB每个通道强度的区域平均值带入上述RGB线性校准线，换算出标定色温下对应的RGB通道的强度值，并转化为对应的CIE1931色坐标值，用三维标准检测曲线计算出汗液多成分含量或酸碱度。本发明利用一组色温校准色，消除了可穿戴比色传感器比色检测的不确定性问题，实现对汗液多成分含量和酸碱度同时测量，并获得较高测量精度，充分满足对可穿戴汗液成份便携检测需求。

Description

一种基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法

技术领域

本发明属于图像处理检测领域，具体涉及到一种基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法。

背景技术

体液化验是医疗机构最广泛采用的疾病诊断方法。其中，血液分析被认为是生物计量分析领域的黄金标准，是常规体检和大量病症甄别的必备检测流程。血液分析的采血过程对人体具有创伤性，常常引发抗拒心理，同时也有明显的创口感染风险。汗液则提供了一种无创的、非侵入性的替代方案。汗液是由汗腺分泌的一种体液，其中含有丰富的电解质(如氯离子、钙离子)、代谢物(如葡萄糖、乳酸)以及酸碱度(pH值)信息，可以反映人体健康和代谢状况，例如运动状态、肤质、水分和肌肉疲劳度等。同时这些生物标志物浓度和信息的变化也与许多疾病相关，例如汗液中的盐浓度可能与囊包性纤维症相关，而汗液的酸碱值水平则可能与皮肤病或者糖尿病相关。

传统汗液检测方法主要在实验室环境下，主要利用贴在皮肤上的吸收垫进行汗液采集，然后使用基于电化学阻抗谱(EIS)或高效液相色谱(HPLC)系统等台式设备进行化学分析。虽然这类方法可以提供准确的汗液信息，但是人们在常规工作或低强度运动条件下产生的汗水，往往无法提供测量所需的样本量，同时汗液的采集和保存均较为困难。

近年来，可穿戴汗液传感器件研究兴起，相关技术可实现对汗液样本的原位测量，有效克服了传统方法的技术瓶颈，将汗液检测扩展到更多日常生活场景中，逐渐形成了新一代的体液检测技术。一类是基于电化学测量原理，通过研发小型化的传感电路模块，借助集成化设计和先进封装工艺不断提升器件系统的便携性，从而实现汗液的标志物的电学检测。尽管这类传感器系统能够持续监测汗液中某些化学物质的浓度，但是系统的硬件成本相对较高并且由于所配备的电子设备和子系统由于非柔性的外形限制，会在人体运动时破坏与皮肤的贴合紧密性(导致外界液体或杂质“污染”汗液)和佩戴舒适性。另一类方法是利用化学比色技术进行分析，该技术根据汗液标志物与指示剂之间相互作用而产生的颜色变化，实现对其浓度的定量分析。这类器件的材料成本十分低廉，但往往需要采用光谱仪器或在实验室内特定色温环境下对色度进行测量。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法，包括，在柔性基底上打印一组含有多个颜色的色温较准色环，将载有已知的不同成分不同含量和不同酸碱度标准液的显色试纸同时与校准色环放在一起，在定标色温环境光下对校准色环和显色试纸拍照，提取的照片中校准色环和含有相应成分含量及酸碱度的显色试纸的R、G、B每个通道的强度平均值；将图片中含有相应成分含量及酸碱度的显色试纸的RGB值转化为CIE1931色度坐标值xy；用CIE1931色度坐标值xy和对应的检测值，分别建立不同成分含量和酸碱度的三维样条拟合曲线作为检测标准曲线；将载有未知的不同成分含量和酸碱度的显色试纸与校准色环放在一起，在未知色温环境光下拍照，提取的照片中色温校准色环颜色和各显色试纸的RGB每个通道的强度平均值；利用多个色温校准颜色在定标色温和未知色温环境下的照片，建立对应的R、G、B颜色通道的线性校准线；将载有未知不同成分含量和酸碱度溶液的显色试纸的R、G、B每个通道的强度平均值带入上述R、G、B校准线，得到定标色温下对应的R、G、B通道强度值，再转化为对应的CIE 1931色度坐标值xy，分别计算出与对应所述三维样条拟合曲线的最近距离点的坐标x₀y₀，其对应的浓度和酸碱度值即为待测汗液的成份。

作为本发明所述基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法的一种优选方案，其中：所述显色试纸在可穿戴汗液检测器件中直接吸收身体排汗而发生显色反应，实现对汗液成份的原位检测。

作为本发明所述基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法的一种优选方案，其中：所述多个校准色在RGB各通道0～255范围内均匀分布。

作为本发明所述基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法的一种优选方案，其中：所述载有不同成分不同含量和不同酸碱度溶液的显色试纸指载有汗液的试纸，其中，检测的汗液成分包括电解质、代谢物和汗液酸碱度pH值。

作为本发明所述基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法的一种优选方案，其中：所述汗液酸碱度pH值范围为2～8.2；所述电解质包括钙离子、氯离子。

作为本发明所述基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法的一种优选方案，其中：所述汗液钙离子浓度范围为0～15mM。

作为本发明所述基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法的一种优选方案，其中：所述汗液氯离子浓度范围为0～280mM。

作为本发明所述基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法的一种优选方案，其中：所述代谢物包括葡萄糖、乳酸。

作为本发明所述基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法的一种优选方案，其中：所述汗葡萄糖浓度范围为0～2.2mM，所述汗乳酸浓度范围为0～50mM。

作为本发明所述基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法的一种优选方案，其中：所述在定标色温环境光下对色温校准环和载有已知的不同成分不同含量和不同酸碱度标准液的显色试纸拍照，其中，定标色温环境为任意指定的，只在前期建立检测标准曲线使用。

本发明有益效果：

(1)本发明提供一种基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法，能够消除环境光变化带来的比色检测的不确定性，利用一组色温校准色对汗液多成分含量和酸碱度同时进行测量，同时不受比色试纸是否有颜色色相差别，均能做到较高测量精度。

(2)本发明检测方法，基于该方法的制备的柔性汗液传感器，贴在人体皮肤上，当运动时人体会有汗液产生，汗液会使柔性试纸发生显色反应，本发明柔性可穿戴传感器仅需要借助具有拍照功能的移动终端便可实现对汗液成份的原位定量检测，无需复杂的操作培训，检测过程方便快捷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明实施例中6个颜色的色温校准环图。

图2为本发明实施例中6个校准色下pH的RBG每个通道的强度平均值图。

图3为本发明实施例中6个校准色下钙离子浓度的RBG每个通道的强度平均值图。

图4为本发明实施例中6个校准色下氯离子浓度的RBG每个通道的强度平均值图。

图5为本发明实施例中pH三维样条拟合曲线图。

图6为本发明实施例中钙离子浓度三维样条拟合曲线图。

图7为本发明实施例中氯离子浓度三维样条拟合曲线图。

图8为本发明实施例中R颜色通道的线性校准线图。

图9为本发明实施例中G颜色通道的线性校准线图。

图10为本发明实施例中B颜色通道的线性校准线图。

图11为本发明实施例中色温校正技术有效地补偿了环境光引起的pH测试误差图。

图12为本发明实施例中色温校正技术有效地补偿了环境光引起的钙离子测试误差图。

图13为本发明实施例中色温校正技术有效地补偿了环境光引起的氯离子测试误差图。

图14为本发明实施例中pH值不确定度测定图。

图15为本发明实施例中钙离子浓度不确定度测定图。

图16为本发明实施例中氯离子浓度不确定度测定图。

图17为本发明实施例中无进行色温校准下pH值不确定度测定图。

图18为本发明实施例中无进行色温校准下钙离子浓度不确定度测定图。

图19为本发明实施例中无进行色温校准下氯离子浓度不确定度测定图。

图20为本发明实施例中取单点通道强度值下pH值不确定度测定图。

图21为本发明实施例中手机拍照捕捉传感单元的显色反应对比图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

本实施例一种基于移动终端拍摄比色法的柔性可穿戴汗液多成分同时检测的方法，包括以下步骤：

(一)固定色温环境拍照建立指示物浓度计算曲线

(1)在柔性橡胶SEBS基底薄膜上用200μm钢板镂空印刷带有6个颜色的色温校准环，6个色温校准色分别为白(R255，G255，B255)，灰1(R140， G140，B140)，灰2(R120，B120，G120)，红(R220，G70，B60)，黄(R220， B210，B90)，绿(R65，G175，B165)，如图1所示。

(2)将载有不同pH值(4.4、5.0、5.6、6.2、6.8、7.4)、不同钙离子浓度值(0、3、5、6、8、15mM)、不同氯离子浓度值(0、25、50、75、100、125mM) 不同葡萄糖浓度值(0、0.44、0.88、1.32、1.76、2.2mM)和不同乳酸浓度值(0、10、 20、30、40、50mM)的标准液试纸，与校准色环放在一起：

①将不同pH值(4.4、5.0、5.6、6.2、6.8、7.4)标准液分别滴在6个pH 显色试纸圆片上，圆片直径4mm，待显色后与校准色环放在一起，

②按照①中的过程，同样将分别载有不同钙离子浓度值(0、3、5、6、8、 15mM)、不同氯离子浓度值(0、25、50、75、100、125mM)、不同葡萄糖浓度值(0、0.44、0.88、1.32、1.76、2.2mM)和不同乳酸浓度值(0、10、20、30、40、50mM)的24个圆片试纸放与校准色环放在一起，

③色温校准环内共有30个圆片试纸。

(3)在6500K色温环境光下，用Iphone XR对上述组合拍照。

(4)用Adobe Photoshop提取上述的照片中6个校准色和pH、钙离子浓度、氯离子浓度、葡萄糖浓度和乳酸浓度试纸的RBG每个通道的强度平均值，如图2～4所示。

(5)将图片中pH、钙离子浓度、氯离子浓度、葡萄糖浓度和乳酸浓度试纸的RGB值转化为CIE1931色度坐标值x/y，具体方法为：

//sR,sG and sB(Standard RGB)input range＝0÷255

//X,Y and Z output refer to a D65/2°standard illuminant.

var_R＝(sR/255)

var_G＝(sG/255)

var_B＝(sB/255)

if(var_R>0.04045)var_R＝((var_R+0.055)/1.055)^2.4

else var_R＝var_R/12.92

if(var_G>0.04045)var_G＝((var_G+0.055)/1.055)^2.4

else var_G＝var_G/12.92

if(var_B>0.04045)var_B＝((var_B+0.055)/1.055)^2.4

else var_B＝var_B/12.92

var_R＝var_R*100

var_G＝var_G*100

var_B＝var_B*100

X＝var_R*0.4124+var_G*0.3576+var_B*0.1805Y＝var_R*0.2126+ var_G*0.7152+var_B*0.0722

Z＝var_R*0.0193+var_G*0.1192+var_B*0.9505。

(6)用上述pH、钙离子浓度、氯离子浓度、葡萄糖浓度和乳酸浓度试纸的CIE色坐标值x/y和对应的6个指示物浓度值，分别建立pH、钙离子浓度、氯离子浓度葡萄糖浓度和乳酸浓度的三维样条拟合曲线，如下图5～7。

(二)任意色温环境拍照检测指示物浓度

(1)分别将未知pH值(范围4.0～7.8)、钙离子浓度值(0～18mM)、氯离子浓度值(0～130mM)、葡萄糖浓度值(0～2.2mM)和乳酸浓度值(0～50mM) 的试纸放与校准色环放在一起。

(2)在未知色温环境光下，对上述组合拍照。

(3)提取上述的照片中6个色温校准颜色和pH、钙离子、氯离子、葡萄糖和乳酸试纸的RBG每个通道的强度平均值。

(4)利用6个色温校准颜色在不同色温环境下(6500K和未知色温)的的照片，建立对应的R、G、B颜色通道的线性校准线。如图8-10，其中每个点代表一个色温校准色。(此处暂视2700K色温为未知色温)

(5)将未知色温环境下pH、钙离子浓度、氯离子浓度、葡萄糖浓度和乳酸浓度试纸的R通道强度平均值、G通道强度平均值和B通道强度平均值带入上述R、G、B校准线，得到已知色温6500K下对应的R、G、B通道强度值。

(6)用上述得到的已知色温6500K下对应的R、G、B通道强度值，按照前述方法转化为对应的CIE色坐标值x/y。

(7)将上述转化得到的CIE色坐标值x/y，分别计算与对应三维样条拟合曲线的最近距离点，其对应的pH、钙离子浓度、氯离子浓度、葡萄糖浓度和乳酸浓度值即为所测样品的指示物浓度。

本发明6个色温校准色：

白(R255，G255，B255)，灰1(R140，G140，B140)，灰2(R120，B120， G120)，红(R220，G70，B60)，黄(R220，B210，B90)，绿(R65，G175， B165)，在RGB各通道上的强度是均分布，线性关系更准确，参见图8～10。

图11为本实施例中色温校正技术有效地补偿了环境光引起的pH测试误差图。图12为本实施例中色温校正技术有效地补偿了环境光引起的钙离子测试误差图。图13为本实施例中色温校正技术有效地补偿了环境光引起的氯离子测试误差图。

实施例2

本发明利用有限测点建立的拟合曲线来计算已知和未知点的测量值，测量和计算结果：pH和Ca²⁺浓度的不确定度分别为0.13和0.48mM，可充分满足汗液成份定量测量的需求。

以pH为例说明计算过程，如下：

获得固定色温(如6500K)下，6个pH弹性试纸的颜色CIE坐标后，加入纵坐标信息(pH值)，即(x1 y1 4.4)、(x2 y2 5.0)、(x3 y3 5.6)、(x4 y4 6.2)、(x5 y5 6.8)、(x6 y67.4)，利用这6个点的坐标建立三维样条曲线。

计算时将待测试纸颜色CIE(x y)与上述三维样条样条曲线进行比较，找到曲线上最近的点，则该点纵坐标即为待测点pH值。

另外找了3个pH值点，再加上之前6个点，分别计算出最终结果值，其测量不确定度如下图14所示，pH不确定度为0.07。

同样的方法计算得到了Ca²⁺浓度和Cl^-浓度测量的不确定度，见图15和图 16，Ca²⁺浓度和Cl^-浓度测量的不确定度分别为0.2mM和2.5mM。

实施例3

无进行色温校准测定pH、Cl-浓度和Ca²⁺浓度：

(1)将载有不同标准液的pH值(4.4、5.0、5.6、6.2、6.8、7.4)、钙离子浓度值(0、3、5、6、8、15mM)和氯离子浓度值(0、25、50、75、100、125mM) 的试纸同时放在校准环内。

(2)在6500K色温环境光下，用Iphone XR对上述组合拍照。

(3)用Adobe Photoshop提取上述的照片中pH、钙离子浓度、氯离子浓度试纸的R通道强度平均值、G通道强度平均值和B通道强度平均值，如图 2～4所示。

(4)将图片中pH、钙离子浓度和氯离子浓度试纸的RGB值转化为CIE 色坐标值x/y，具体方法为：

//sR,sG and sB(Standard RGB)input range＝0÷255

//X,Y and Z output refer to a D65/2°standard illuminant.

var_R＝(sR/255)

var_G＝(sG/255)

var_B＝(sB/255)

if(var_R>0.04045)var_R＝((var_R+0.055)/1.055)^2.4

else var_R＝var_R/12.92

if(var_G>0.04045)var_G＝((var_G+0.055)/1.055)^2.4

else var_G＝var_G/12.92

if(var_B>0.04045)var_B＝((var_B+0.055)/1.055)^2.4

else var_B＝var_B/12.92

var_R＝var_R*100

var_G＝var_G*100

var_B＝var_B*100

Z＝var_R*0.0193+var_G*0.1192+var_B*0.9505。

(5)用上述pH、钙离子浓度、氯离子浓度试纸的CIE色坐标值x/y和对应的6个指示物浓度值，分别建立pH、钙离子浓度和氯离子浓度的三维样条拟合曲线，如下图5～7。三维样条拟合：matlab代码，其中(x y)为具体检测物在CIE中的坐标，z为对应的检测物数值；

x＝[x1 x2 x3 x4 x5 x6]；

y＝[y1 y2 y3 y4 y5 y6]；

z＝[z1 z2 z3 z4 z5 z6]；

xyz＝[x；y；z]；

set(gca,'DataAspectRatio',[1 1 100])；

set(gca,'xticklabel',[0,0.1,0.2,0.3,0.4])；

set(gca,'yticklabel',[0,0.1,0.2,0.3,0.4])；

scatter3(x,y,z,'k')

hold on；

zz＝-0.4:9:200；

fnplt(cscvn(xyz),zz,'r',2)；

hold on；

h＝findobj(gca,'type','line')；

x＝get(h,'xdata')；

y＝get(h,'ydata')；

z＝get(h,'zdata')；

grid on。

本发明采用三维样条曲线，与现有技术中采用多项式拟合或者线性拟合的方式相比，样条曲线更平滑，接近真实值。

(6)分别将未知pH值(范围4.0～7.8)、钙离子浓度值(0～18mM)和氯离子浓度值(0～130mM)的试纸放在校准环内。

(7)在未知色温环境光下，对上述组合拍照。

(8)提取上述的照片中pH、钙离子、氯离子试纸的RBG每个通道的强度平均值。

(9)将上述转化得到的CIE色坐标值x/y，分别计算与对应三维拟合样条曲线的最近距离点，其对应的pH、钙离子浓度和氯离子浓度值即为所测样品的指示物浓度。

pH、Cl^-浓度和Ca²⁺浓度的不确定度分别为1.5、70mM和11.5mM，见图 17～19。可以看出，色温会对拍照颜色产生较大影响，会改变试纸颜色在CIE 坐标的位置。

实施例4

只控制色温，不提取试纸和校准色环图片的RGB每个通道的区域强度平均值，只采用单点的强度值：

(一)固定色温环境拍照建立指示物浓度计算曲线

(2)

②按照①中的过程，同样将分别载有不同钙离子浓度值(0、3、5、6、8、 15mM)和不同氯离子浓度值(0、25、50、75、100、125mM)的12个圆片试纸与校准色环放在一起，

③色温校准环内共有18个圆片试纸。

(3)在6500K色温环境光下，用Iphone XR对上述组合拍照。

(4)用Adobe Photoshop提取上述的照片中6个校准色和pH、钙离子浓度、氯离子浓度试纸的单点R通道强度值、单点G通道强度值和单点B通道强度值。

(5)将图片中pH、钙离子浓度和氯离子浓度试纸的RGB值转化为CIE 色坐标值x/y，具体方法为：

//sR,sG and sB(Standard RGB)input range＝0÷255

//X,Y and Z output refer to a D65/2°standard illuminant.

var_R＝(sR/255)

var_G＝(sG/255)

var_B＝(sB/255)

if(var_R>0.04045)var_R＝((var_R+0.055)/1.055)^2.4

else var_R＝var_R/12.92

if(var_G>0.04045)var_G＝((var_G+0.055)/1.055)^2.4

else var_G＝var_G/12.92

if(var_B>0.04045)var_B＝((var_B+0.055)/1.055)^2.4

else var_B＝var_B/12.92

var_R＝var_R*100

var_G＝var_G*100

var_B＝var_B*100

Z＝var_R*0.0193+var_G*0.1192+var_B*0.9505。

(6)用上述pH、钙离子浓度、氯离子浓度试纸的CIE色坐标值x/y和对应的6个指示物浓度值，分别建立pH、钙离子浓度和氯离子浓度的三维样条拟合曲线。

三维样条拟合：matlab代码，其中(x y)为具体检测物在CIE中的坐标， z为对应的检测物数值；

x＝[x1 x2 x3 x4 x5 x6]；

y＝[y1 y2 y3 y4 y5 y6]；

z＝[z1 z2 z3 z4 z5 z6]；

xyz＝[x；y；z]；

set(gca,'DataAspectRatio',[1 1 100])；

set(gca,'xticklabel',[0,0.1,0.2,0.3,0.4])；

set(gca,'yticklabel',[0,0.1,0.2,0.3,0.4])；

scatter3(x,y,z,'k')

hold on；

zz＝-0.4:9:200；

fnplt(cscvn(xyz),zz,'r',2)；

hold on；

h＝findobj(gca,'type','line')；

x＝get(h,'xdata')；

y＝get(h,'ydata')；

z＝get(h,'zdata')；

grid on。

(二)任意色温环境拍照检测指示物浓度

(1)分别将未知pH值(范围4.0～7.8)、钙离子浓度值(0～18mM)和氯离子浓度值(0～130mM)的试纸与校准色环放在一起。

(2)在未知色温环境光下，对上述组合拍照。

(3)提取上述的照片中6个色温校准颜色和pH、钙离子、氯离子试纸的单点R通道强度值、单点G通道强度值和单点B通道强度值。

(4)利用6个色温校准颜色在不同色温环境下(6500K和未知色温)的的照片，建立对应的R、G、B颜色通道的线性校准线。其中每个点代表一个色温校准色。(此处暂视2700K色温为未知色温)

(5)将未知色温环境下pH、钙离子浓度和氯离子浓度试纸的单点R通道强度值、单点G通道强度值和单点B通道强度值带入上述R、G、B校准线，得到已知色温6500K下对应的R、G、B通道强度值。

(7)将上述转化得到的CIE色坐标值x/y，分别计算与对应三维样条拟合曲线的最近距离点，其对应的pH、钙离子浓度和氯离子浓度值即为所测样品的指示物浓度。

实施例5

本发明利用显色试纸在可穿戴汗液检测器件中直接吸收身体排汗而发生显色反应，实现对汗液成份的原位检测。

可穿戴汗液传感器贴在人体皮肤表面，运动时显色试纸与人体汗液发生反应，通过手机拍照捕捉传感单元的显色反应，见图21，其中，图21左下为排汗前显色反应图，图21右下为排汗后显色反应图。

由于试纸和印刷比对色的颜色不是绝对均匀，单点取值会带来一定误差。以pH为例，测量不确定如图20，pH不确定度为0.2。

基于本发明方法制得的柔性汗液传感器，贴在人体皮肤上，当运动时人体会有汗液产生，汗液会使柔性试纸发生显色反应，后续检测过程如实施例1所述，本发明基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分同时检测的方法，能够消除环境光变化带来的比色检测的不确定性。

本发明的检测方法，可拍照终端按照其所搭载的CMOS传感器型号分类进行校准。目前市面上的所有可拍照手机和移动设备繁多，但其搭载的CMOS 传感器型号有限。因此将可拍照终端按照其所搭载的CMOS传感器型号分类进行校准，大大降低了校准成本。

本发明避免了高光带来的检测结果不准确问题，对传感器件表面进行粗糙处理，同时避免亮光直接反射到拍照摄像装置上；保持移动拍摄设备与样品平行，角度<10°。表面粗糙处理主要通过包封橡胶层表面粗糙化处理实现，可以避免在橡胶表明形成镜面反射效果，即避免所谓的亮点产生。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法，其特征在于：包括，

在柔性基底上打印一组含有多个校准色的色温校准色环，将载有已知的不同成分不同含量和不同酸碱度标准液的显色试纸同时与校准色环放在一起，在定标色温环境光下对校准色环和显色试纸拍照，提取照片中校准色环和含有相应成分含量及酸碱度的显色试纸的R通道强度平均值、G通道强度平均值和B通道强度平均值；

将含有相应成分含量及酸碱度溶液的显色试纸的照片的RGB值转化为CIE1931色度坐标值x y；

用CIE1931色度坐标值 x y 和对应的检测值，分别建立不同成分含量和酸碱度的三维样条拟合曲线作为检测标准曲线；

将载有未知的不同成分含量和酸碱度的溶液的显色试纸与校准色环放在一起，在未知色温环境光下拍照，提取的照片中各校准色和各显色试纸在R、G和B每个通道的区域强度平均值；

利用校准色环在定标色温和未知色温环境下拍照，建立对应的R、G、B颜色通道的线性校准线；

将载有未知不同成分含量和酸碱度溶液的显色试纸的R通道强度平均值、G通道强度平均值和B通道强度平均值代入上述R、G、B颜色通道的线性校准线，得到定标色温下对应的R、G、B通道强度值，再转化为对应的CIE 1931色度坐标值x y，分别计算出与对应的三维样条拟合曲线的最近距离点的坐标x₀ y₀，其对应的浓度和酸碱度值即为待测汗液的成分含量和酸碱度；

所述载有不同成分不同含量和不同酸碱度溶液的显色试纸指载有汗液的试纸，其中，检测的汗液成分包括电解质和代谢物；

所述汗液的酸碱度pH值范围为2~8.2；

所述电解质包括钙离子、氯离子，所述的汗液钙离子浓度范围为0~15mM，所述的汗液氯离子浓度范围为0~280mM；

所述代谢物包括葡萄糖、乳酸，所述的汗液葡萄糖浓度范围为0~2.2mM，所述的汗液乳酸浓度范围为0~50mM。

2.如权利要求1所述基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法，其特征在于：所述显色试纸在可穿戴汗液检测器件中直接吸收身体排汗而发生显色反应，实现对汗液成分的原位检测。

3.如权利要求1所述基于移动终端拍摄比色法的汗液多成分含量和酸碱度同时检测方法，其特征在于：所述多个校准色在RGB各通道0~255范围内均匀分布。