CN115813381A - 一种集成了汗液收集与检测的导汗带 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成了汗液收集与检测的导汗带，包括导汗带、柔性汗液采集检测贴片和图像分析系统，导汗带由基带、位于基带前部中心位置的导汗槽以及连接扣共同构成；柔性汗液采集检测贴片设置在基带内侧中心下缘的限位槽内，柔性汗液采集检测贴片从下到上分别为胶粘层、底层、汗液储存检测层、顶层；图像分析系统由黑箱系统和手机APP组成，黑箱系统内上方并排设置有数据分析模块、供电传导模块以及蓝牙模块。本发明采用上述结构的一种集成了汗液收集与检测的导汗带，测试样本多，检测方法简便，检测时间短，具有较高的准确性及舒适性，便于更加精准判断运动员的能量消耗情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种可穿戴汗液采集系统的技术领域，尤其是涉及一种集成了汗液收集与检测的导汗带。
背景技术
对运动时人体的生理生化水平监控有重要意义，近年来通过汗液来获取相关数据的方式得到了研究者的广泛关注。人体运动时前额汗液分泌量大，在此采集也能避免汗液流下可能对眼球造成的不适，是理想的取样点，但若汗液的收集方式不完善将影响总体汗液量及出汗率的检测，若保存方式不妥或时间过长将导致水分蒸发，缺失严重将影响实验平台的化学物质检测结果，这都将对运动员的生理生化水平监控造成严重误差。目前的汗液收集与分析方式存在以下问题：1)不适性：传统的汗液收集方式需要将吸水布料固定于皮肤，这种不适的触感将分散运动对象的注意力，影响运动表现；2)被动收集性：汗液吸收贴片或盘管仅能被动吸附汗液，对汗液中化学成分分析的效度带来不良影响；3)汗液污染问题：如基于织物的汗液收集方法等，对于汗液量和汗液中化学物质的浓度变化存在干扰；4)新旧样本混合问题：汗液未能按照时序性进行采集，新旧汗液样本混合在一起，无法完整展现人体在运动过程中生理水平的动态变化；5)汗液存储问题：在迁地分析时，汗液的蒸发损失量大；6)汗液获取问题：从汗液收集设备中获许汗液的方法便捷性低，对操作人员要求较高，且在过程中可能存在汗液损失带来误差；7)汗液分析问题：分光光度法、液相色谱、串联电泳等实验室常规技术由于其设备体积庞大，不适合运动现场对运动员检测，在送往实验室平台的过程中有可能造成汗液污染与水分蒸发造成误差。
因此，亟需一种无感无创，成本低廉，收集量大，便于时间分析，原位分析与迁地分析，对人员操作技术要求低，高效准确的可穿戴汗液检测系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种集成了汗液收集与检测的导汗带，解决上述技术存在的迁地分析的样本保存问题、收集时运动员抵触问题以及汗液污染等问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种集成了汗液收集与检测的导汗带，包括导汗带、柔性汗液采集检测贴片和图像分析系统，所述导汗带由基带、位于所述基带前部中心位置的导汗槽以及连接扣共同构成；所述柔性汗液采集检测贴片设置在所述基带内侧中心下缘的限位槽内，所述柔性汗液采集检测贴片从下到上分别为胶粘层、底层、汗液储存检测层、顶层；所述图像分析系统由黑箱系统和手机APP组成，黑箱系统内上方并排设置有数据分析模块、供电传导模块以及蓝牙模块。
优选的，所述基带与外层条带之间横向均匀分布若干个半球形防粘连触点，所述半球形防粘连触点设置于所述基带外侧内径垂直居中的位置，且所述基带两侧中心设置有散热开口，所述散热开口与所述基带垂直居中。
优选的，所述胶粘层位于最底部，贴附于表面上的体表贴附区域，所述胶粘层设有一个汗液收集入口，所述汗液收集入口与表皮上的汗液收集区域相吻合，所述胶粘层为医用级胶黏剂薄膜。
优选的，所述底层设有汗液导入口，所述汗液导入口与所述胶粘层的汗液收集入口相吻合。
优选的，所述汗液储存检测层上设置有入口，所述入口与所述汗液导入口相吻合，所述入口与汗液导管a相连接，所述汗液导管a上等距分布若干个毛细管爆破阀a，所述汗液导管a在所述毛细管爆破阀a前分支出毛细管爆破阀b，所述毛细管爆破阀b下方连接有储存腔，所述储存腔分别通过毛细管爆破阀c、汗液导管b与相对应的检测腔连接。
优选的，所述检测腔中放置有用于检测葡萄糖浓度的试剂冻干粉，所述检测腔末端设置有汗液导管c，所述汗液导管c下方设置有出口，所述出口与所述顶层的1号出口相连接。
优选的，所述黑箱系统设置有用于将所述柔性汗液采集检测贴片插入黑箱系统内部的塑料底板，所述黑箱系统内部设置有标准光源，且在所述标准光源中心正下方设置有摄像头。
优选的，所述手机APP设置有主界面，所述主界面设置有状态栏、数据导出按钮以及数据显示区域。
优选的，所述基带两端从内向外穿过所述连接扣，所述基带外侧附着实现整体长度调节的尼龙搭扣。
优选的，所述顶层设置有四个图像识别标记点、一个图像颜色矫正点以及一个葡萄糖浓度比色卡。
因此，本发明采用上述结构的一种集成了汗液收集与检测的导汗带，利用柔性材料进行汗液采集和检测贴片与导汗带相结合，利用毛细管爆破阀控制汗液的流动，通过颜色反应将汗液中的参数转换为可直观读取的颜色信息，并且通过自动图像识别分析设备实现进一步的数据读取，从而实现在运动中导汗的同时进行人体汗液采集与分析，从而解决现有技术中存在的问题。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种集成了汗液收集与检测的导汗带实施例的导汗带整体结构示意图；
图2为本发明一种集成了汗液收集与检测的导汗带实施例尼龙塔扣示意图；
图3为本发明一种集成了汗液收集与检测的导汗带实施例柔性汗液采集检测贴片限位槽示意图；
图4为本发明一种集成了汗液收集与检测的导汗带实施例图5中A结构的放大图；
图5为本发明一种集成了汗液收集与检测的导汗带实施例柔性汗液采集检测贴片结构示意图；
图6为本发明一种集成了汗液收集与检测的导汗带实施例用于快速检测汗液的黑箱结构示意图；
图7为本发明一种集成了汗液收集与检测的导汗带实施例用于快速检测的汗液分析手机App示意图；
其中，1、状态栏；2、数据显示区域；3、数据导出按钮；4、供电传导模块；5、数据分析模块；6、摄像头；7、塑料底板；8、蓝牙模块；9、标准光源；10、连接扣；11、散热开口；12、基带；13、导汗槽；14、下层条带；15、外层条带；16、防粘连触点；17、尼龙搭扣；19、限位槽；20、图像颜色矫正点；21、图像识别标记点；22、1号出口；23、毛细管爆破阀a；24、汗液导管a；25、入口；26、毛细管爆破阀b；27、储存腔；28、毛细管爆破阀c；29、检测腔；30、出口；31、汗液导入口；32、汗液收集入口；33、顶层；34、试剂冻干粉；35、汗液储存检测层；36、底层；37、胶粘层；38、散热开口；39、柔性汗液采集检测贴片；40、导汗带；41、黑箱结构；42、手机APP；51、汗液导管b；52、汗液导管c。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
实施例
下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
一种集成了汗液收集与检测的导汗带，包括导汗带40、柔性汗液采集检测贴片39和图像分析系统，图像分析系统包括黑箱系统41和手机APP42，导汗带40由基带12、位于基带12前部中心位置的导汗槽13以及连接扣10共同构成；导汗带用于将沿额头向下流动的汗液导引至耳后排出，柔性汗液采集检测贴片39设置在基带12内侧中心下缘的限位槽内19，柔性汗液采集检测贴片39直接贴附于体表形成皮肤接口，使得从皮肤汗腺分泌的汗液沿微流控管道与爆破阀进入储存腔，用于汗液的连续定量采集与存储；柔性汗液采集检测贴片39从下到上分别为胶粘层37、底层36、汗液储存检测层35、顶层33；其中底层36、汗液储存检测层35、顶层33共同组成柔性导汗层，柔性导汗层由传统激光打印技术和PDMS浇铸技术制成，PDMS良好的稳定性和其可形变性使得其成为上述的柔性汗液采集检测层的材料。柔性汗液采集检测贴片长边为均匀的蛇形曲线，短边为直线。柔性汗液采集检测贴片长为60-100mm，宽为10-20mm，高度为220-1000μm。
基带12与外层条带15之间横向均匀分布若干个半球形防粘连触点16，半球形防粘连触点16设置于基带12外侧内径垂直居中的位置，且基带12两侧中心设置有散热开口38，用于减少头部两侧硅胶基带与人体接触，散热开口38与基带12垂直居中，基带12两端从内向外穿过连接扣10，基带12外侧附着尼龙搭扣17，从而实现整体长度的调节。
胶粘层37位于最底部，贴附于表面上的体表贴附区域，胶粘层37设有一个汗液收集入口32，汗液收集入口32与表皮上的汗液收集区域相吻合，胶粘层为医用级胶黏剂薄膜，可以与皮肤形成无激惹的紧密结合。
底层36设有汗液导入口31，汗液导入口31与胶粘层37的汗液收集入口32相吻合。顶层设有1号出口，与汗液储存检测层的出口相吻合，用于释放空气。顶层33设置有位于四角处的四个图像识别标记点21、用于后续的图像识别与精准分析的图像颜色矫正点20以及包括6个色块的葡萄糖浓度比色卡38，葡萄糖浓度比色卡38用于后续的图像识别与精准分析。
汗液储存检测层35设置有入口25，入口25与底层36的汗液导入口31相吻合，入口25与汗液导管a24相连接，汗液导管a24上等距分布若干个毛细管爆破阀a23，汗液导管a24在毛细管爆破阀a23前分支出毛细管爆破阀b26，毛细管爆破阀b26下方连接有储存腔27，储存腔27分别通过毛细管爆破阀c28汗液导管b51与相对应的检测腔29连接，三个毛细爆破阀的爆破压力满足c>a>b，使汗液经过汗液导管a先经过毛细爆破阀b但不会通过毛细爆破阀c,填充满储存腔后再通过毛细爆破阀a，储液腔内汗液样本在离心力的作用下通过爆破阀c进入检测腔。
检测腔29中放置有可用于检测葡萄糖浓度的试剂冻干粉34，可检测储存腔27内汗液样本，通过化学反应与显色将汗液中的物质信息转化为直观的颜色信息，检测腔29末端设置有汗液导管c52，汗液导管c52下方设置有出口30，出口30与顶层1号出口22相连接。
图像分析系统41、42由黑箱系统41和手机APP42组成，黑箱系统41内上方并排设置有数据分析模块5、供电传导模块4以及蓝牙模块8；数据分析模块5存储有预先测试的浓度颜色参数对应关系，在摄像头6采集检测腔29颜色数据后，可对该时刻汗液内物质浓度记录存储，并与其内部数据库进行比对，得到精准的浓度信息。供电传导模块4用于为整个系统供电，同时将数据分析模块5的数据传输给蓝牙模块8。蓝牙模块8最后将数据整合发送给终端，可以是计算机或智能手机，用户可以方便查看；黑箱系统41设置有用于将柔性汗液采集检测贴片39插入黑箱系统41内部的塑料底板7，黑箱系统内部设置有标准光源9，用于为黑箱内部提供强度、色温稳定的光线，且在标准光源9中心正下方设置有摄像头6，用于拍摄检测腔颜色变化的图像信息。手机APP42设置有主界面，主界面设置有状态栏1、数据导出按钮3以及数据显示区域2；状态栏1可以查看其当前是否已经通过蓝牙与黑箱分析系统连接。位于右上角的数据导出按钮3用于将数据整合，以表格形式发送至其他手机App打开，包括表格工具、邮件等便于后续操作，也可直接发送至其他手机或电脑，方便研究人员导出汗液分析数据。
在实际应用时，具体操作流程如下：
1)将柔性汗液采集检测贴片的设有医用级丙烯酸胶黏剂的胶粘层贴附于额头中间区域的皮肤，同时汗液收集通道与汗液收集区域相吻合，汗液收集入口覆盖有10个毛孔；
2)将导汗带穿戴在头上，限位槽与柔性汗液采集检测贴片相吻合，贴片开口位于下方，暴露于空气中；
3)人体在运动时分泌的汗液在汗腺产生的自然推力作用下通过汗液收集入口和汗液导入口进入汗液导管，根据汗液导管与毛细爆破阀的规定顺序填充每一个储存腔，当汗液导管被汗液所充满时汗液将从汗液出口排出；
4)运动结束后，将柔性汗液采集检测贴片从皮肤表面取下并贴于塑料底板上，借助微型离心机或其他离心方法使储存腔内填充的汗液样本进入对应的检测腔；
5)将贴有柔性汗液采集检测贴片的塑料底板插入黑箱系统进行自动分析，或使用手机App直接进行摄像分析(App开启时手机相机自动启动，将摄像头对准贴片即可)；
6)得到运动时间内连续的汗液葡萄糖检测数据，将数据以表格或其他形式发送至其他手机App打开，或直接发送至其他手机或电脑，方便研究人员导出汗液分析数据。
因此，本发明采用上述结构的一种集成了汗液收集与检测的导汗带，以解决现有技术存在的迁地分析的样本保存问题、收集时运动员抵触问题以及汗液污染等问题。本发明设计结构简单，测试样本多，检测方法简便，检测时间短，具有较高的准确性及舒适性，便于更加精准判断运动员的能量消耗情况。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种集成了汗液收集与检测的导汗带，其特征在于：包括导汗带、柔性汗液采集检测贴片和图像分析系统，所述导汗带由基带、位于所述基带前部中心位置的导汗槽以及连接扣共同构成；所述柔性汗液采集检测贴片设置在所述基带内侧中心下缘的限位槽内，所述柔性汗液采集检测贴片从下到上分别为胶粘层、底层、汗液储存检测层、顶层；所述图像分析系统由黑箱系统和手机APP组成，黑箱系统内上方并排设置有数据分析模块、供电传导模块以及蓝牙模块。
2.根据权利要求1所述的一种集成了汗液收集与检测的导汗带，其特征在于：所述基带与外层条带之间横向均匀分布若干个半球形防粘连触点，所述半球形防粘连触点设置于所述基带外侧内径垂直居中的位置，且所述基带两侧中心设置有散热开口，所述散热开口与所述基带垂直居中。
3.根据权利要求2所述的一种集成了汗液收集与检测的导汗带，其特征在于：所述胶粘层位于最底部，贴附于表面上的体表贴附区域，所述胶粘层设有一个汗液收集入口，所述汗液收集入口与表皮上的汗液收集区域相吻合，所述胶粘层为医用级胶黏剂薄膜。
4.根据权利要求3所述的一种集成了汗液收集与检测的导汗带，其特征在于：所述底层设有汗液导入口，所述汗液导入口与所述胶粘层的汗液收集入口相吻合。
5.根据权利要求4所述的一种集成了汗液收集与检测的导汗带，其特征在于：所述汗液储存检测层上设置有入口，所述入口与所述汗液导入口相吻合，所述入口与汗液导管a相连接，所述汗液导管a上等距分布若干个毛细管爆破阀a，所述汗液导管a在所述毛细管爆破阀a前分支出毛细管爆破阀b，所述毛细管爆破阀b下方连接有储存腔，所述储存腔分别通过毛细管爆破阀c、汗液导管b与相对应的检测腔连接。
6.根据权利要求5所述的一种集成了汗液收集与检测的导汗带，其特征在于：所述检测腔中放置有用于检测葡萄糖浓度的试剂冻干粉，所述检测腔末端设置有汗液导管c，所述汗液导管c下方设置有出口，所述出口与所述顶层的1号出口相连接。
7.根据权利要求1所述的一种集成了汗液收集与检测的导汗带，其特征在于：所述黑箱系统上设置有用于将所述柔性汗液采集检测贴片插入黑箱系统内部的塑料底板，所述黑箱系统内部设置有标准光源，且在所述标准光源中心正下方设置有摄像头。
8.根据权利要求1所述的一种集成了汗液收集与检测的导汗带，其特征在于：所述手机APP设置有主界面，所述主界面设置有状态栏、数据导出按钮以及数据显示区域。
9.根据权利要求1所述的一种集成了汗液收集与检测的导汗带，其特征在于：所述基带两端从内向外穿过所述连接扣，所述基带外侧附着实现整体长度调节的尼龙搭扣。
10.根据权利要求1所述的一种集成了汗液收集与检测的导汗带，其特征在于：所述顶层设置有四个图像识别标记点、一个图像颜色矫正点以及一个葡萄糖浓度比色卡。
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