CN116367772A - 不堵塞的新型汗液感测设备及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本文披露了用于测量汗液的设备，这些设备基本上不堵塞，具有低死区体积，并且允许快速的感官响应。本文还披露了制造和使用这种设备的方法。

Description

不堵塞的新型汗液感测设备及其制造方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年10月19日提交的美国临时申请号63/093,435的权益，该美国临时申请的内容通过引用以其全文并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及被配置成测量和监测汗液的设备及其制造方法。本披露内容还涉及使用本文所披露的汗液感测设备测量汗液的方法。

背景

当人们正在进行剧烈的体力活动时，监测和分析其汗液的产生速率和成分通常是有利的，因为这种认知使得个体能够更准确地补充流失的汗液和电解质。

然而，汗液的成分因个体而异，并且对于给定个体，汗液成分可能取决于出汗率，该出汗率本身是温度、湿度、运动强度等的函数。运动补液饮品有助于保持电解质平衡，但给定个体在其当前状态下的最佳电解质水平是可变的。过高或过低的电解质水平会损害味觉并对身体产生负面影响，并且需要教导个体选择最佳饮料以保持其生理机能处于最佳状态。

因此，重要的是使得个体能够确定其因出汗而流失的电解质，从而帮助个体以最佳方式补充其电解质，以最大限度地实现进一步的活动。这种认知将有助于支持更好的竞技表现和更有效的训练方案。

然而，由于出汗率低，精确分析汗液具有挑战性。应理解，用于分析汗液的设备需要测量非常小的样本体积。小体积要求的结果是，由于汗液包含溶解的盐和其他不溶性成分，设备在重复使用期间可能会阻塞(堵塞)。对此最简单的解决方案是将暴露的传感器与皮肤紧密接触，从而允许快速的汗液刷新速率，以使阻塞最小化。这种情况的问题是受试者的皮肤可能会产生干扰，并且因此，该设备需要特定于汗液而不是汗液和皮肤的组合。

因此，需要能够准确地测量小体积汗液而不受皮肤干扰的设备。还需要可重复使用、不堵塞以及使用制造简单的设备。本披露内容至少部分地满足了这些需求和其他需求。

概述

本发明涉及一种设备，包括：a)具有某种形状的汗液收集器，其中，该汗液收集器的至少一部分包括第一部分，该第一部分被配置成面向并贴合受试者的皮肤；b)密封构件，该密封构件被配置成包围该汗液收集器并在该汗液收集器与该受试者的皮肤之间形成密封；c)开放通道，该开放通道具有一定的宽度和高度，其中，该开放通道的高度与宽度的纵横比不大于约10；其中，该通道被配置成从该汗液收集器连续接收并输送收集的汗液的等分试样；以及d)传感器，该传感器与该收集的汗液流体连通并且被配置成检测该收集的汗液的至少一种性质，其中，该传感器位于距该第一部分一定距离处，使得该传感器基本上不与该受试者的皮肤接触。

在更进一步的方面，所披露设备的传感器被配置成检测汗液的选自阻抗、电导率、折射率、温度或其组合的至少一种性质。在本文所披露的这种示例性方面，传感器可以是阻抗传感器。

而在其他方面，如本文所披露的，阻抗传感器可以包括两个电极，每个电极具有一定电极长度并以一定电极间隙彼此相对定位。

本文还披露了一种设备，包括：a)具有某种形状的汗液收集器，其中，该汗液收集器的至少一部分包括第一部分，该第一部分被配置成面向并贴合受试者的皮肤；b)密封构件，该密封构件被配置成包围该汗液收集器并在该汗液收集器与该受试者的皮肤之间形成密封；c)开放通道，该开放通道具有一定的宽度和高度，其中，该通道的高度与宽度的纵横比不大于约10；其中，该通道被配置成从该汗液收集器连续接收并输送收集的汗液的等分试样；以及d)传感器，该传感器包括两个电极，每个电极具有一定电极长度并以一定电极间隙彼此相对定位，并且与该收集的汗液流体连通，并且其中，该传感器被配置成检测该收集的汗液的阻抗，并且其中，该传感器位于距该第一部分一定距离处，使得该传感器基本上不与该受试者的皮肤接触。

本文更进一步披露了一种测量汗液的方法，该方法包括：提供本文所披露的设备中的任一种，其中，该设备被定位在受试者的皮肤上，使得密封构件将汗液收集器密封在受试者的皮肤上；在汗液收集区域内收集该汗液；以及由传感器测量汗液的至少一种性质，其中，该传感器提供与汗液的至少一种性质相关的一个或多个输出信号。

本文还披露了制造所披露设备的方法。在某些方面，本文披露了一种方法，包括：a)在刚性材料上形成汗液收集器；b)将密封构件定位成使得该密封构件被配置成包围该汗液收集器；c)形成开放通道，其中，该开放通道具有一定的宽度和高度，其中，该开放通道的高度与宽度的纵横比不大于约10；其中，该开放通道被配置成从该汗液收集器连续接收并输送收集的汗液的等分试样；以及d)将传感器定位成使得该传感器位于距该第一部分一定距离处，使得该传感器基本上不与该受试者的皮肤接触，并且使得该传感器与该收集的汗液流体连通并且被配置成检测该收集的汗液的至少一种性质。

本披露内容的附加方面将部分地在随后的详细描述、附图和权利要求中进行阐述，并且部分地将从详细描述中得到，或者可以通过本发明的实践进行了解。应理解，前述一般描述和以下详细描述两者均仅是示例性和解释性的，并且不限制所披露的本发明。

附图说明

图1描绘了一个方面的应用于皮肤的示例性设备的示意图。

图2A描绘了一个方面的示例性设备的俯视图。

图2B描绘了一个方面的示例性设备的侧视图。

图3A至图3D描绘了一个方面的示例性设备的示意图。

图4描绘了一个方面的示例性设备上的传感器的照片。

图5描绘了对于不同的电极间距和距皮肤的位置，皮肤干扰对设备响应的影响。

图6示出了在生理上合理的汗液浓度范围内测得的阻抗的图。

图7描绘了代表汗液的不同浓度的盐水的示例性阻抗测量结果。测量在10kHz和100kHz下进行(分别为小圆圈和大圆圈)。

图8描绘了一个方面的对不干净传感器状态的检测。

具体实施方式

通过参考以下详细描述、示例、附图和权利要求及其先前和之后的描述，可以更容易地理解本发明。然而，在披露和描述本制品、系统和/或方法之前，应理解除非另有说明，否则本发明不限于所披露的制品、系统和/或方法的特定或示例性方面，因此当然可以变化。还应理解，本文所使用的术语仅用于描述特定方面的目的，而不旨在是限制性的。

提供本发明的以下描述以作为本发明在其最佳的、目前已知的方面的使能教导。为此，相关领域的技术人员将认识到并理解可以对本文所描述的本发明的各个方面进行许多改变，同时仍然获得本发明的有益结果。还将显而易见的是，本发明的一些期望益处可以通过选择本发明的一些特征而不利用其他特征来获得。因此，相关领域的普通技术人员将认识到对本发明的许多修改和改编是可能的，并且在某些情况下甚至可能是期望的并且是本发明的一部分。因此，再次提供以下描述作为对本发明原理的说明而不是对其的限制。

定义

如本文所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一个(a)”、“一种(an)”和“所述(the)”包括复数指示物。因此，例如，除非上下文另有明确说明，否则对“设备”或“电极”的提及包括具有两个或更多个这种设备或电极的方面。

应理解，为清楚起见而在单独方面的上下文中描述的本披露内容的某些特征也可以在单个实施例中组合提供。相反，为简洁起见而在单个方面的上下文下描述的本披露内容的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合来提供。

如本文所使用的，术语“可选的”或“可选地”意指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括所述事件或情况发生的实例以及所述事件或情况没有发生的实例。

还应理解，本文所使用的术语仅用于描述特定方面的目的，而不旨在是限制性的。如说明书中和权利要求中所使用的，术语“包括(comprising)”可以包括“由……组成(consisting of)”和“基本上由……组成(consisting essentially of)”的方面。除非另外定义，否则本文中使用的全部技术术语和科学术语的含义与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同。在本说明书和随后的权利要求中，将参考应在本文中定义的多个术语。

对于术语“例如”和“如”及其语法上的等价物，除非另有明确说明，否则应理解为跟随短语“且不限于”。

尽管阐述本披露内容的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但具体示例中阐述的数值是尽可能精确地报告的。然而，任何数值都固有地包括必然由在其相应的测试测量中发现的标准偏差引起的某些误差。此外，当在本文中阐述变化范围的数值范围时，设想的是可以使用包括所述值在内的这些值的任何组合。进一步地，范围可以在本文中表示为从“约”一个特定值和/或至“约”另一个特定值。当表达这种范围时，另一方面包括从一个特定值和/或至另一个特定值。

类似地，当值表示为近似值时，通过使用先行词“约”，将理解特定值形成另一方面。将进一步理解，每个范围的端点相对于另一端点以及独立于另一端点都是重要的。除非另有说明，否则术语“约”意指由术语“约”修饰的特定值的5％以内(例如，2％或1％以内)。

贯穿本披露内容，本发明的各个方面可以以范围格式来呈现。应理解，呈范围格式的描述仅仅是为了方便和简洁起见并且不应该被解释为是对本发明的范围的固定限制。因此，对范围的描述应被认为已经具体披露了所有可能的子范围以及该范围内的单个数值。例如，对如1到6的范围的描述应被视为具有具体披露的子范围，如1到3、1到4、1到5、2到4、2到6、3到6等，以及该范围内的单独数字，例如1、2、2.7、3、4、5、5.3、6和其之间的任何全部和部分增量。无论范围的有多广，这种情况都适用。

将理解，当元件被称为“连接”或“耦接”到另一元件时，其可以直接连接或耦接到另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦接”到另一元件时，不存在中间元件。用于描述元件或层之间的关系的其他词语应当以相似的方式来解释(例如，“在……之间”与“直接在……之间”、“邻近”与“直接邻近”、“在……上”与“直接在……上”)。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联列举项中的一个或多个项的任何和所有组合。

将理解，尽管本文中可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分。这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分进行区域分。因此，在不脱离示例实施例的教导的情况下，下文所讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分。

本文中可以为了便于描述而使用如“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等空间相对术语来描述如附图所展示的一个元件或特征与另一(多个)元件或(多个)特征的关系。将理解，除了在附图中描绘的朝向之外，空间相对术语还旨在涵盖设备在使用或操作时的不同朝向。例如，如果将附图中的设备翻转，则被描述为位于其他元件或特征“下方”或“之下”的元件这时将被定向为位于其他元件或特征的“上方”。因此，术语“下方”可以涵盖上方和下方两个取向。设备可以以其他方式定向(旋转90度或处于其他取向)，并且以相应的方式解释本文中使用的空间相对描述语。

如本文所使用的，术语或短语“有效”、“有效量”或“对……有效的条件”是指能够执行有效量或条件所表示的功能或性质的这种量或条件。如下文将指出的，所需的确切量或特定条件将因实施例而异，这取决于公认的变量，如所采用的材料和所观察到的处理条件。因此，不可能总是指定确切的“有效量”或“对……有效的条件”。然而，应理解，适当的有效量将由本领域的普通技术人员仅使用常规实验来容易地确定。

如本文所使用的，术语“基本上”意指随后描述的事件或情况完全发生，或者随后描述的事件或情况一般地、典型地或大概发生。

更进一步地，术语“基本上”在一些方面可以指所陈述的性质、特性、组分、组合物或基本上用于表征或以其他方式量化某个量的其他条件的至少约80％、至少约85％、至少约90％、至少约91％、至少约92％、至少约93％、至少约94％、至少约95％、至少约96％、至少约97％、至少约98％、至少约99％或约100％。

在其他方面，如本文所使用的，当在通道堵塞的上下文中使用时，术语“基本上不”例如旨在指小于约5％堵塞、小于约4％堵塞、小于约3％堵塞、小于约2％堵塞、小于约1％堵塞、小于约0.5％堵塞、小于约0.1％堵塞或小于约0.01％堵塞的通道。

在其他方面，如本文所使用的，当在所披露表面与任何其他表面接触的上下文中使用时，术语“基本上没有”例如旨在指所披露表面不与任何其他表面接触，或者其接触方式不会影响表面或设备的任何性质。

如本文所使用的，例如，上下文“基本上相同”或“基本上类似”中的术语“基本上”是指与所比较的方法、系统或部件至少约90％、至少约91％、至少约92％、至少约93％、至少约94％、至少约95％、至少约96％、至少约97％、至少约98％、至少约99％或约100％类似的方法或系统或部件。

如本文所使用的，术语“汗液”是指主要为汗液的生物流体，如小汗腺汗液或大汗腺汗液，并且还可以包括如汗液和血液、或汗液和间质流体、或汗液和可能存在于其附近的任何其他流体等生物流体的混合物，只要生物流体混合物的平流运输(例如，流动)主要由汗液驱动。

如本文所使用的，术语“测量的”在一些方面可以指确切或精确的定量测量，而在其他方面，其也可以指测量相对量、变化率或定性数据。应理解，任何测量的值可以以任何形式呈现。在某些方面，数据可以以最终浓度、范围、“是”或“否”的定性回答或传达任何寻求信息的任何其他形式呈现。

可以使用许多其他通用或专用计算设备环境或配置。可以适于使用的众所周知的计算设备、环境和/或配置的示例包括但不限于个人计算机、服务器计算机、手持或膝上型设备、智能手机、多处理器系统、基于微处理器的系统、网络个人计算机(PC)、小型计算机、大型计算机、嵌入式系统、包括任何上述系统或设备的分布式计算环境等。

如本文所披露的，计算设备可以包含允许设备与其他设备通信的(多个)通信连接。计算设备还可以具有如键盘、鼠标、笔、语音输入设备、触摸输入设备等(多个)输入设备。如显示器、扬声器、打印机等(多个)输出设备也可以包括在内。所有这些设备在本领域中都是众所周知的，并且此处不需要详细地讨论。

可以使用由计算机执行的计算机可执行指令，如程序模块。通常，程序模块包括执行特定任务或实施特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等。可以使用分布式计算环境，在该分布式计算环境中，任务由通过通信网络或其他数据传输介质链接的远程处理设备执行。在分布式计算环境中，程序模块和其他数据可以定位在包括存储器存储设备的本地和远程计算机存储介质中。

在其最基本的配置中，计算设备通常包括至少一个处理单元和存储器。取决于计算设备的确切配置和类型，存储器可以是易失性的(如随机存取存储器(RAM))、非易失性的(如只读存储器(ROM)、闪速存储器等)或这两者的某种组合。

计算设备可以具有附加特征/功能。例如，计算设备可以包括附加存储装置(可移除和/或不可移除)，包括但不限于磁盘或光盘或磁带。

计算设备通常包括各种计算机可读介质。计算机可读介质可以是可以由设备访问的任何可用介质并且包括易失性和非易失性介质、可移除和不可移除介质。

计算机存储介质包括以任何方法或技术实施的易失性和非易失性介质以及可移除和不可移除介质，以用于存储如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息。存储器、可移除存储装置和不可移除存储装置都是计算机存储介质的示例。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、电可擦程序只读存储器(EEPROM)、闪速存储器或其他存储器技术、CD-ROM、数字通用光盘(DVD)或其他光学存储装置、磁带盒、磁带、磁盘存储装置或其他磁存储装置或可以用于存储期望信息并且可以由计算设备访问的任何其他介质。任何这种计算机存储介质都可以是计算设备的一部分。

如本文所披露的，计算设备可以包含允许设备与其他设备通信的(多个)通信连接。连接可以是无线的或有线的。计算设备还可以具有如键盘、鼠标、笔、语音输入设备、触摸输入设备等(多个)输入设备。如显示器、扬声器、打印机等(多个)输出设备也可以包括在内。所有这些设备在本领域中都是众所周知的，并且此处不需要详细地讨论。

应理解，本文所描述的各种技术可以结合硬件部件或软件部件来实施，或者在适当的情况下结合两者的组合来实施。可以使用的硬件部件的说明性类型包括现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等。当前披露的主题的方法和装置或其某些方面或部分可以采用在有形介质(如CD-ROM、硬盘驱动器或任何其他机器可读存储介质)中实施的程序代码(即，指令)的形式，其中，当程序代码被加载到机器(如计算机)中并由其执行时，机器成为用于实践当前披露的主题的装置。

尽管可以以特定的法定类别(如系统法定类别)来描述和要求保护本发明的各方面，但是这仅是为了方便起见，并且本领域的普通技术人员将理解，可以以任何法定类别来描述和要求保护本发明的每个方面。除非另有明确说明，否则不旨在将本文中所阐述的任何方法或方面解释为要求以特定顺序执行其步骤。因此，在方法权利要求在权利要求书或说明书中未具体陈述步骤应当被限制为特定顺序的情况下，决不旨在以任何方面推断顺序。这适用于任何可能的用于解释的非表达基础，包括关于步骤安排或操作流程的逻辑的事项、从语法组织或标点得到的普通含义或在说明书中描述的方面的数量或类型。

此外，为了简单起见，附图可能没有示出所披露系统、方法和装置可以与其他系统、方法和装置结合使用的各种方式(基于本披露内容，可由本领域的普通技术人员容易地辨别)。另外，本说明书有时使用如“产生”和“提供”等术语来描述所披露的方法。这些术语是可以执行的实际操作的高级抽象。与这些术语相对应的实际操作可以根据特定实施方式而变化，并且基于本披露内容，可由本领域的普通技术人员容易地辨别。

通过参考以下对本发明的各个方面和其中所包括的示例的详细描述以及参考附图及其之前和之后的描述，可以更容易地理解本发明。

设备

在一些方面，本文披露了一种设备，该设备被配置成从受试者的皮肤上的表面收集汗液，并将汗液引导至设置在距皮肤固定距离处的感测区域。图1示出了示例性和非限制性设备的感测区域的一般示意图。可以看出，该设备用密封构件104密封在受试者的皮肤102上，从而形成可以收集汗液的区域。与设备的基板108通信的传感器106被定位在距受试者的皮肤一定距离处，使得传感器与受试者的皮肤之间基本没有接触，从而使汗液分析中的皮肤干扰最小化。该设备被构建为确保在两个电极之间形成的电场110不会到达皮肤，并且因此不会检测到来自皮肤的干扰。

进一步更详细地描述当前披露内容的设备。例如，图3A至图3D示出了一些所披露设备。在某些方面，本文披露了具有刚性支撑材料302的设备300。在更进一步的方面，设备300包括汗液收集器308。该汗液收集器可以是刚性支撑材料的一部分，或者可以使用与刚性支撑区分或不同的任何其他材料形成。在又进一步的方面，汗液收集器包括可以与刚性支撑材料相同或不同的刚性材料。在又其他方面，刚性材料可以包括适于这种应用的任何刚性聚合物。在仍其他方面，刚性材料可以包括金属、陶瓷、陶瓷玻璃、木材、石头或复合材料。应理解，可以利用易于制造并且在制造和使用期间能够保持期望形状的任何材料。在仍其他方面，应理解，对于使用者的皮肤来说是舒适的并且基本上不溶于任何流体(如汗液、血液、油、防晒剂、洗剂等)的任何材料。在更进一步的方面，可以利用任何化学惰性的刚性材料。在仍其他示例性和非限制性方面，可以利用可以通过注射成型来形成的任何材料。

在更进一步的方面，汗液收集器可以具有某种形状。在又其他方面，汗液收集器可以具有预定形状。然而，应理解，汗液收集器的特定(预定或非预定)形状可以根据操作条件而改变。汗液收集器的确切形状可以基于具体应用、将汗液收集器与其他潜在设备集成的需要或制造和设计的便利性来选择。在某些方面，汗液收集器的形状可以是基本上圆形、矩形、三角形、梯形或任何其他不规则形状。应理解，汗液收集器308的至少一部分包括第一部分307，该第一部分被配置成面向受试者的皮肤(未示出)。应进一步理解，在某些方面，汗液收集器可以基本上不与受试者的皮肤接触，或者可以与受试者的皮肤接触极少。在更进一步的方面，其中，汗液收集器可以基本上接触受试者的皮肤。在又其他方面，应理解，如果汗液收集器与受试者的皮肤接触，则这种接触不会影响设备测量汗液的能力。在这种示例性方面，应理解，皮肤不会干扰设备的测量。

在又进一步的方面，该设备包括密封构件304，该密封构件被配置成包围汗液收集器308并在汗液收集器与受试者的皮肤之间形成密封。在这种方面，密封构件被配置成基本上密封汗液收集器周围的受试者皮肤，以使汗液收集器最小程度地暴露于空气，并且因此使可能的汗液蒸发损失最小化。在更进一步的方面，并且如图3B所示，基板302被配置成容纳密封构件304。应理解，在某些方面，如果需要，密封构件304可以被代替或重复使用。在又进一步的方面，并且也如图3B所示，密封构件304的至少一部分可以在汗液收集器307的第一部分上方延伸。

应理解，密封构件304可以包括可以提供与受试者皮肤的基本密封的任何材料。在又进一步的方面，应理解，密封构件选自不会对受试者的皮肤产生负面影响的任何材料。在某些方面，密封构件可以包括弹性体密封件、脊状刀口密封件、粘合密封件或其任何组合。在又其他示例性方面，密封构件是疏水材料。在又其他方面，密封构件包括相对于汗液具有化学惰性的材料或可以应用于皮肤的任何其他材料，例如防晒剂、洗液、消毒剂等。

在更进一步的示例性和非限制性方面，并且如在图3A和图3D中可以看出的，密封构件的至少一部分可以限定基本上圆形的汗液收集区域。然而，应理解，密封件可以具有将适合特定应用的任何形状，这些形状可以包括基本上圆形、矩形、三角形、梯形或任何其他不规则形状。在这种方面，密封构件的至少一部分还可以限定基本上矩形、三角形、梯形或任何其他不规则形状的汗液收集区域。

图2A(左)还示出了示例性设备之一的俯视图，其中，密封构件202形成基本上圆形的汗液收集区域。

在更进一步的方面，该设备包括开放通道306(图3A和图3B)。应理解，该通道是开放通道，因为该通道的至少一部分向环境大气开放。在仍其他示例性方面，开放通道允许通道保持基本上干净和不堵塞。在又进一步的方面，开放通道可以具有一定的宽度和高度。在又进一步的方面，开放通道306可以形成在基板302内。而在其他方面，开放通道可以包括刚性材料。应理解，开放通道的刚性材料可以与汗液收集器和/或基板的刚性材料相同或不同。

在又其他方面，开放通道可以由不同于基板的材料形成。例如并且非限制性地，开放通道可以由密封构件本身形成。在这种示例性和非限制性方面，密封构件的至少一部分可以具有狭缝，该狭缝的宽度将限定开放通道的宽度。在又其他方面，如果开放通道由密封构件中的狭缝限定，则开放通道的高度可以由延伸到汗液收集器和受试者的皮肤上方的密封构件的一部分限定。在更进一步的方面，密封构件包括允许受试者舒适使用的任何材料。

在更进一步的方面，开放通道的高度可以为约100μm至约300μm，包括约110μm、约120μm、约130μm、约140μm、约150μm、约160μm、约170μm、约180μm、约190μm、约200μm、约210μm、约220μm、约240μm、约250μm、约260μm、约270μm、约280μm和约290μm的示例性值。应进一步理解，开放通道可以具有介于任何两个前述值之间的任何高度值。

在更进一步的方面，开放通道的宽度可以为约100μm至约700μm之间的任何值，包括约150μm、约200μm、约250μm、约300μm、约350μm、约400μm、约450μm、约500μm、约550μm、约600μm和约650μm的示例性值。应进一步理解，开放通道可以具有介于任何两个前述值之间的任何宽度值。

应理解，可以调整开放通道的宽度和高度以适合特定应用。

在更进一步的方面，开放通道的高度与宽度的纵横比可以不大于约10、不大于9、不大于8、不大于7、不大于6、不大于5、不大于4、不大于3、不大于2或不大于1。应理解，开放通道高度与开放通道宽度的这些示例性纵横比确保了开放通道在设备的寿命周期期间基本上不堵塞。

在更进一步的方面，开放通道的截面面积可以为约0.01mm²至约0.1mm²，包括约0.02mm²、约0.03mm²、约0.04mm²、约0.05mm²、约0.06mm²、约0.07mm²、约0.08mm²和约0.09mm²的示例性值。应进一步理解，开放通道可以具有介于任何两个前述值之间的任何截面面积。

应理解，设备的收集区域可以基于设备可用性来确定。例如，需要考虑从低出汗率开始的初始读数的滞后时间和对盐浓度变化的响应以确定汗液收集区域。在又其他方面，需要考虑开放通道内的流速以确定汗液收集区域的具体大小。在更进一步的方面，汗液收集区域可以为约0.1cm²至约10cm²之间的任何值，包括约0.5cm²、约1cm²、约2cm²、约3cm²、约4cm²、约5cm²、约6cm²、约7cm²、约8cm²和约9cm²的示例性值。应进一步理解，开放通道可以具有介于任何两个前述值之间的任何汗液收集区域。

在又进一步的方面，开放通道的截面面积是汗液收集区域的约1/100至约1/10,000。在又进一步的方面，开放通道的截面面积是汗液收集区域的约1/100、约1/250、约1/500、约1/750、约1/1,000、约1/1,500、约1/2,000、约1/2,500、约1/3,000、约1/3,500、约1/4,000、约1/4,500、约1/5,000、约1/5,500、约1/6,000、约1/7,500、约1/8,000、约1/8,500、约1/9,000、约1/9,500或约1/10,000。

在更进一步的方面，开放通道被配置成从汗液收集器308连续接收并输送收集的汗液的等分试样。应理解，该收集的汗液的等分试样可以包括提供期望的感官响应的任何有效量。在更进一步的方面，所披露设备的开放通道被配置成以防止反向扩散的流速输送汗液的等分试样。

本文还披露了设备可以包括两个或更多个通道的方面。在一些示例性方面，如果存在至少两个通道，则它们可以互连。而在其他方面，该至少两个通道不互连。在更进一步的方面，如果存在多于两个通道，则一些通道可以互连而其他通道不互连。在某些方面，该两个或更多个通道可以形成在基板内。在又其他方面，该两个或更多个通道可以形成在不同于基板的刚性材料内。在更进一步的方面，如果存在两个或更多个通道，则例如其中一个通道可以形成在密封构件内，而另一个通道可以形成在基板或任何其他刚性材料内。在又其他方面，当存在两个或更多个通道时，每个通道都是开放通道。然而，在其他方面，当存在两个或更多个通道时，至少一个通道是开放通道，而其他通道可以是开放的或封闭的或其组合。

在更进一步的示例性和非限制性方面，汗液收集器还可以包括附加部分，这些附加部分被配置成帮助将汗液的等分试样传递到开放通道。在某些示例性和非限制性方面，汗液收集器可以包括位于第一部分307的一部分与开放通道306之间的锥度递减斜面310。在这种方面，锥度递减斜面可以帮助将汗液从收集区域引导至开放通道。在更进一步的方面，第一部分的至少一部分可以包括与皮肤的典型粗糙度基本上类似的约20μm至约40μm的粗糙度，包括约21μm、约22μm、约23μm、约24μm、约25μm、约26μm、约27μm、约28μm、约29μm、约30μm、约31μm、约32μm、约33μm、约34μm、约35μm、约36μm、约37μm、约38μm和约39μm的示例性值。在这种示例性方面，第一部分的至少一部分处可能存在的粗糙度可以促进收集的汗液流向通道。

在又其他方面，最小粗糙度可以由用于形成本文所披露的设备的制造过程的限制来限定。应进一步理解，皮肤的表面粗糙度还可以决定在汗液开始流过通道之前需要用汗液填充的死区体积，并且收集区域的粗糙表面会增加该死区体积。在被测量的区域上具有粗糙体毛的受试者中，皮肤的表面粗糙度会增加。

在更进一步的方面，开放通道可以包括出口。在这种示例性方面，开放通道的出口可以与环境大气连通。而在其他方面，开放通道的出口也可以与附加构件连通，其中，该附加构件位于设备的外部并且被配置成收集离开开放通道的汗液。应理解，该附加构件可以是被配置成收集汗液的任何构件。在一些方面，附加构件可以包括容器、通道、检测器或其任何组合。在某些方面，可以进一步分析在该附加构件中收集的汗液。在某些方面，附加构件可以可移除地附接到设备。而在其他方面，附加构件可以永久地附接到设备。

在更进一步的方面，具有所披露配置的设备基本上不堵塞。在这种方面，即使当开放通道充满汗液并随后被晾干时，所披露的配置和所披露的纵横比确保开放通道不会被干燥的汗液(主要是盐晶体)阻塞。任何干燥的盐都可以在第一次接收的汗液中快速溶解并被快速冲走，因此不会影响后续的汗液测量。在又进一步的方面，由于不溶性材料(皮肤残留物)的阻塞，所披露的开放几何形状允许容易地清洁开放通道。

在又进一步的方面，等分试样被传递到感测区域204、210(图2A左侧和右侧；图2B)，该感测区域由汗液收集器206的平坦部分的至少一部分和密封构件202限定，并且包括示例性传感器208。图3A和图3C中还示出了另一个示例性感测区域314。

在更进一步的方面，本文披露的设备可以包括传感器，例如，图2A和图2B所示的传感器208可以与收集的汗液(未示出)流体连通并且被配置成检测收集的汗液的至少一种性质。在这种示例性方面，传感器208可以位于距第一部分206一定距离处，使得传感器基本上不与受试者的皮肤接触。应理解，传感器位于感测区域内，使得传感器与皮肤之间基本上没有接触。

在更进一步的方面，该设备可以包括两个或更多个传感器。在这种示例性方面，该两个或更多个传感器可以是相同或不同的。在又进一步的方面，该两个或更多个传感器可以检测到收集的汗液的相同性质或不同性质。在又进一步的方面，即使该两个或更多个传感器不同，这两个传感器仍然可以检测到相同的性质。

应进一步理解，传感器可以位于任何地方，只要它与汗液流体连通并且基本上不与受试者的皮肤接触。在某些方面，传感器208可以与开放通道一起定位(图2A至图2B)。然而，在其他方面，传感器可以位于开放通道的入口附近。然而，在其他方面，传感器可以位于开放通道的出口附近。在又其他方面，传感器可以位于开放通道的侧壁上。在又进一步的非限制性方面，传感器可以位于开放通道的表面上，其中，距第一部分的距离基本上等于高度。

图3D示出了示例性原型的照片。

在更进一步的方面，可以测量汗液的任何性质。在一些方面，汗液的至少一种性质可以选自阻抗、电导率、折射率、温度或其组合。在又进一步的实施例中，可以测量的至少一种性质是阻抗。在又进一步的方面，当存在两个或更多个传感器时，汗液收集器可以被配置成作为不同于阻抗传感器的传感器的一部分。例如，并且非限制性地，汗液收集器可以形成在玻璃或任何其他光学透明材料上，并且可以作为光学心率传感器工作。

汗液通常包括电解质溶液，该电解质溶液包括碱金属和碱土金属阳离子及其共轭阴离子，例如氯化物。众所周知，阻抗测量结果可以用于评估电解质的电导率和浓度，以及评估材料的整体传输性质。在某些方面，阻抗传感器可以被配置成检测收集的汗液中钠离子的量和/或氯离子的量。在又其他方面，阻抗传感器可以被配置成检测收集的汗液中钠离子的量和/或氯离子的量的变化。在更进一步的方面，阻抗传感器可以测量受试者身体出汗率的变化或受试者从其身体或细胞中排出汗液或钠的速率。

本文所使用的阻抗传感器可以包括两个电极，每个电极具有一定电极长度并且以一定电极间隙彼此相对定位。

在更进一步的方面，这两个电极可以具有允许有效测量阻抗的任何形状。在某些方面，电极可以呈T形。图4示出了包括T形电极的示例性阻抗传感器的照片。应理解，电流从一个电极的整个暴露区域而不是仅从电极的尖端流向另一个电极。在某些示例性实施例中，T形电极的使用确保大部分电流采用电极之间的最短路径，而大多与整体暴露区域无关。

在更进一步的方面，电极可以具有惰性导电涂层。在某些方面，导电涂层可以包括金。在又其他方面，导电涂层可以包括任何贵金属(例如，铂、钯、铑、锇或其合金)、钛、氧化铟锡、氧化锌、氮化铬、导电聚合物或碳基材料(如碳、黑碳、石墨、石墨烯等)。在更进一步的方面，应理解，可以使用任何导电和抗腐蚀的涂层。在更进一步的示例性方面，如导电涂覆玻璃等涂覆基板可以用作电极，或者透明导电氧化物可以用作电极。

在某些方面，电极间隙为约50μm至约500μm，包括约100μm、约150μm、约200μm、约250μm、约300μm、约350μm、约400μm和约450μm的示例性值。

在又进一步的方面，电极设置在距第一部分约0.1mm至约1mm的距离处，包括约0.2mm、约0.3mm、约0.4mm、约0.5mm、约0.6mm、约0.7mm、约0.8mm和约0.9mm的示例性值。

在又进一步的方面，距第一部分的距离大于电极间隙。

应进一步理解，可以调整距第一部分的距离以及电极之间的间隙，以确保不会测量到来自皮肤的干扰。图5示出了在10mM和60mM的两种不同Na⁺浓度下针对到皮肤的不同电极间距和间隙对来自皮肤的干扰的鲁棒性的模拟。可以看出，例如，在距皮肤约200μm的高度(或者可替代地距设备的第一部分的距离)，皮肤对传感器的干扰相对较低，即使对于最稀的(电阻性)汗液也是如此。

在又进一步的方面，电极长度为约0.1mm至约10mm，包括约0.5mm、约1mm、约1.5mm、约2mm、约2.5mm、约3mm、约3.5mm、约4mm、约4.5mm、约5mm、约5.5mm、约6mm、约6.5mm、约7mm、约7.5mm、约8mm、约8.5mm、约9mm和约9.5mm的示例性值。在又进一步的方面，可以调节电极长度，以在不影响操作频率的情况下将测得的阻抗调整到易于由低成本集成电子设备测量的范围。

应进一步理解，可以调节两个电极之间的间隙，以将期望的AC频率范围调整成易于由低成本集成电子设备测量。不希望受任何理论束缚，应理解，在不会因双层效应而遇到寄生电容的情况下，间隙越大，可以用于测量的最小频率就越低。应进一步理解，在不牺牲对汗液的特异性的情况下，间隙越小，传感器就越靠近皮肤。

在某些方面，阻抗传感器可以在以下频率下操作：等于或小于约1000kHz、小于约900kHz、小于约800kHz、小于约700kHz、小于约600kHz、小于约500kHz、小于约400kHz、小于约300kHz、小于约200kHz、小于约100kHz、小于约90kHz、小于约80kHz、小于约70kHz小于约60kHz、小于约50kHz、小于约40kHz、小于约30kHz、小于约20kHz或小于约10kHz。

在又进一步的方面，阻抗传感器在约10kHz至约100kHz的频率下操作，包括约20kHz、约30kHz、约40kHz、约50kHz、约60kHz、约70kHz、约80kHz和约90kHz的示例性值。在又进一步的方面，阻抗传感器可以在以上所披露的任何频率下操作，或者在任何两个前述值之间的任何频率下操作。在更进一步的方面，阻抗传感器可以在具有如以上所披露的任何值的两个或更多个频率下操作。

在更进一步的方面，本文所披露的阻抗传感器可以在以下电压下测量汗液的阻抗：小于约1伏、小于约0.9伏、小于约0.8伏、小于约0.7伏、小于约0.6伏、小于约0.5伏、小于约0.4伏、小于约0.3伏、小于约0.2伏或小于约0.1伏。应进一步理解，在这些操作条件下，基本上不会因汗液电解而在汗液的等分试样中形成气泡。

在更进一步的方面，阻抗传感器被配置成测量汗液的电阻率，该电阻率可以大于约1kOhm、大于约1.5kOhm、大于约2kOhm、大于约2.5kOhm、大于约3kOhm、大于约3.5kOhm、大于约4kOhm、大于约4.5kOhm、大于约5kOhm、大于约5.5kOhm、大于约6kOhm、大于约6.5kOhm、大于约7kOhm、大于约7.5kOhm、大于约8kOhm、大于约8.5kOhm、大于约9kOhm、大于约9.5kOhm或大于约10kOhm。应理解，针对电解质浓度较低的汗液测得的电阻率较高。

在更进一步的方面，如本文所披露的，阻抗传感器可以以任何适当的速率测量汗液的阻抗。例如，在一些方面，传感器被配置成以与开放通道的填充时间相当的速率测量汗液的阻抗。在又其他方面，阻抗测量可以以根据先前阻抗测量结果的变化率确定的速率执行。

在更进一步的方面，该设备可以包括不同于阻抗传感器的至少一个附加传感器。这种附加传感器可以是被配置成测量受试者的生物响应的任何传感器。例如，附加传感器可以是心率传感器或氧饱和度传感器。

在这种示例性方面，阻抗传感器可以被配置成以根据至少一个附加传感器的测量速率确定的速率来测量汗液的阻抗。例如，并且非限制性地，该设备可以包括心率传感器，该心率传感器被配置成测量心率升高的时段。在这种方面，在静止期内进行的心率升高测量可以用于确定可能的出汗率，并且由此确定所需的采样率。例如，并且非限制性地，当在行走期间心率升高较低时，可以将低更新速率用于汗液传感器。然而，例如，当在跑步期间心率升高较高时，可以使用更快的汗液浓度测量速率。

在又进一步的方面，本文所披露的设备被配置成基于阻抗测量结果来检测电极润湿和污染。更具体地，可以通过在至少两个不同频率下测量阻抗并比较所测阻抗的实部和虚部来确定污染和/或润湿程度，以确定与如下所示的趋势的相关性。

本文所披露的设备被配置成根据期望的应用以连续或离散模式操作。在又进一步的方面，该设备被配置成提供时间分辨测量。

在更进一步的方面，如本文所披露的，该设备具有低死区体积。在又其他方面，本文所披露的设备由于相当快的流速而对锻炼期间的水蒸发具有相当的鲁棒性。在更进一步的方面，本文所披露的设备对于来自皮肤的电干扰具有相当的鲁棒性。

在又进一步的方面，该设备被配置成自清洁。设备的自清洁可以通过本领域已知的任何方法来实现。例如，并且非限制性地，自清洁可以通过施加电压脉冲例如以在电极表面上引起电解从而提供化学(酸、氯产生)和物理清洁(由于气泡形成)来实现。应理解，自清洁操作所需的电压可以与用于阻抗测量的电压相同或不同。在某些方面，自清洁操作所需的电压可以大于约0.1V、大于约0.2V、大于约0.3V、大于约0.4V、大于约0.5V、大于约0.6V、大于约0.7V、大于约0.8V、大于约0.9V、大于约1V、大于约1.2V、大于约1.5V、大于约2V或大于约5V。

在更进一步的方面，该设备被配置成检测自然出汗、医学诱导的出汗或其组合。在某些方面，本文所披露的设备可以指示受试者的水合程度或受试者是否有任何影响其出汗的医学病状。

在又进一步的方面，感测区域还可以包括控制单元，该控制单元被配置成分析和处理从传感器获得的信号。在这种方面，传感器至少与控制单元进行电通信。应理解，控制单元可以永久地或可拆卸地附接到设备上。在又进一步的方面，传感器可以与用户界面进行通信。

在某些方面，所披露设备的控制单元可以进一步包括足以操作该设备的计算和数据存储能力。在又进一步的方面，例如，控制单元并入了在系统部件之间进行通信、执行数据聚合以及执行能够生成可以在用户界面上显示的通知消息的算法的能力。在某些方面，通知消息可以是可视的。而在其他方面，通知消息可以是听觉的。

在更进一步的方面，该设备可以具有不同程度的机载计算能力(即，处理和数据存储能力)。例如，所有计算资源可以位于设备上，或者一些计算资源可以位于设备的一次性部分上，而附加处理能力位于设备的可重复使用部分上。可替代地，该设备可以依赖于便携式、固定的或基于云的计算资源。

设备进一步被配置成聚合测得的数据并比较一段时间内的各种测量结果。应进一步理解，由于汗液包括受试者的生理数据，因此该设备可以被配置成对来自受试者的数据进行反识别，或者其可以保持与受试者相关联。

在更进一步的方面，该设备的控制单元被配置成将汗液测量结果与外部信息相关联，该外部信息比如是时间、日期、气温、湿度、个体进行的活动、运动水平、健康水平、数据收集期间的心理和身体表现、身体取向、与重大健康事件或压力源的接近程度、年龄、性别、药物、药物敏感性、医学病状、健康史或其他相关信息。

在某些方面，该设备被配置成配戴在受试者的皮肤上(例如，如图3A所示，其中，设备的基板包括到腕带的连接件316)并且连续地或离散地测量汗液性质。然而，在其他方面，该设备可以集成在手持设备内，并且可以根据受试者的要求测量汗液性质。

在更进一步的方面，由该设备收集的数据可以被传输到任何其他介质，如安全网站、CD、闪速驱动器等。在又进一步的方面，由用户监测的汗液数据可以包括实时数据、趋势数据，或者还可以包括从系统数据库提取并与受试者的性别或健康水平、天气状况、活动、组合分析物概况或其他相关度量相关的聚合的汗液数据。趋势数据(如目标受试者随时间的水合程度)可以用于预测未来表现或即将发生的生理事件的可能性。汗液数据还可以用于识别需要附加监测或指导(如需要多喝水或坚持用药方案)的配戴者。

在又进一步的方面，本文所描述的设备不限于测量汗液，并且可以适用于测量任何其他适当的流体，无论该流体是否是生物流体。

方法

本文还披露了制造所披露设备的方法。在某些方面，这些方法包括：a)在刚性材料上形成汗液收集器；b)将密封构件定位成使得该密封构件被配置成包围该汗液收集器；c)形成开放通道，其中，该开放通道具有一定的宽度和高度，其中，该开放通道的高度与宽度的纵横比不大于约10；其中，该开放通道被配置成从该汗液收集器连续接收并输送收集的汗液的等分试样；以及d)将传感器定位成使得该传感器位于距该第一部分一定距离处，使得该传感器基本上不与该受试者的皮肤接触，并且使得该传感器与该收集的汗液流体连通并且被配置成检测该收集的汗液的至少一种性质。

应理解，刚性材料可以是本领域已知的和本文所披露的任何材料。在又进一步的方面，形成在刚性材料上的汗液收集器和/或开放通道可以通过本领域已知的任何方法形成。例如，并且非限制性地，汗液收集器和开放通道可以通过蚀刻刚性材料、激光切割或使用3D打印来形成。应进一步理解，根据具体的刚性材料，蚀刻可以是本领域已知的任何蚀刻，例如，其可以是溶液蚀刻、等离子体辅助蚀刻、光刻等。在又其他方面，汗液收集器以及开放通道可以通过注射成型、铸造、压花或3D打印来形成。

在又进一步的方面，密封构件可以在定位之前预制，使得其将汗液收集器密封在受试者的皮肤上。应理解，该密封构件可以被预制为如以上所披露并且如具体应用所期望的任何形状。在又进一步的方面，密封构件可以包括如以上所披露的任何材料，这些材料提供基本的密封并且对受试者来说是舒适的，并且不会对受试者的皮肤造成任何负面影响。

在某些方面并且如以上所披露的，开放通道可以通过不同于在刚性材料上形成开放通道的其他方法来形成。例如，并且非限制性地，密封构件可以包括具有一定宽度的狭缝，如以上所披露的。在这种方面，狭缝可以限定开放通道。

在又进一步的方面，并且如以上所披露的，传感器可以是阻抗传感器。在这种方面，传感器可以被预制，并且然后预制的传感器可以位于设备上的期望位置中。上述任何可能的传感器位置都是适用的。

在某些方面，传感器是通过在印刷电路板材料(PCB)上形成两个相对的电极轨道来预制的。在某些方面，PCB可以是刚性PCB或柔性PCB(或例如图3D和图4所展示的Flexifoil)。应理解，可以利用任何标准PCB过程来形成这些电极轨道。在更进一步的方面，标准PCB过程允许形成大小等于或小于约50μm的特征。然而，应理解，PCB过程仅仅是示例性的，并且可以利用本领域中已知的任何形成微型电极的方法。例如，并且非限制性地，可以利用半导体行业、电化学行业或冶金行业或任何其他行业中使用的任何已知过程。例如，电极可以通过蚀刻、电镀、金属溅射、激光烧蚀、镶嵌处理等形成。例如，并且非限制性地，在镶嵌过程期间，通过在绝缘过程中形成凹槽、随后进行金属电镀和表面抛光来形成电极。

在其他方面，电极轨道涂覆有任何已知的惰性导电材料。例如，并且非限制性地，惰性导电材料可以包括任何贵金属(例如，金、铂、钯、铑、锇或其合金)、钛、氧化铟锡、氧化锌、氮化铬、导电聚合物或碳基材料(如碳、黑碳、石墨、石墨烯等)。在更进一步的方面，应理解，可以使用任何导电和抗腐蚀的涂层。在更进一步的示例性方面，如导电涂覆玻璃等涂覆基板可以用作电极，或者透明导电氧化物可以用作电极。

在更进一步的方面，形成的电极可以呈本领域已知的形状。在某些方面，本文所披露的方法包括形成T形电极。在某些方面，本披露内容的电极被形成为使得大部分电流采用电极之间的最短路径并且因此大多与整体暴露区域无关。应理解，如本文所披露的，电极的形状可以补偿PCB处理方法或感测区域与开放通道的对准的可能的不准确性。在一些方面，电极的形状被设计成减轻PCB处理方法中的不准确性的影响。

在又进一步的方面，本文所披露的方法允许对电极间隙和长度的基本控制。例如，并且如以上所披露的，本文所披露的方法允许形成电极间隙为约50μm至约500μm的电极，包括约100μm、约150μm、约200μm、约250μm、约300μm、约350μm、约400μm和约450μm的示例性值。

而在更进一步的方面，并且如以上所披露的，本文所披露的方法允许形成电极长度为约0.1mm至约10mm的电极，包括约0.5mm、约1mm、约1.5mm、约2mm、约2.5mm、约3mm、约3.5mm、约4mm、约4.5mm、约5mm、约5.5mm、约6mm、约6.5mm、约7mm、约7.5mm、约8mm、约8.5mm、约9mm和约9.5mm的示例性值。

在更进一步的方面，本文所披露的方法允许将本文所披露的设备与现成的低成本电子设备一起使用。

本文还披露了测量汗液的方法。在这种示例性方面，以上所披露的设备中的任一种可以被定位在受试者的皮肤上，使得密封构件将汗液收集器密封在受试者的皮肤上。然后在汗液收集区域内收集汗液，并且测量至少一种性质。应理解，本文所披露的传感器被重新配置成提供一个或多个输出信号，其中，这些输出信号可以与汗液的至少一种性质相关。

在更进一步的方面，测量步骤还可以包括校正一个或多个输出信号中由于缺少电极湿度和/或污染而产生的伪信号的步骤。在又进一步的方面，测量步骤可以是连续的或离散的。

在更进一步的方面，可以如上所述收集和聚合一个或多个输出信号。然而，在其他方面，该一个或多个输出信号可以被传输到用户界面以产生指示受试者的水合状态的信息显示。

示例

提出以下示例以便向本领域的普通技术人员提供如何制备和评估本文所要求保护的化合物、组合物、制品、设备和/或方法的完整披露和描述，并且旨在单纯是示例性的而非意图限制本披露内容。已努力确保关于数字(例如，量、温度等)的准确性，但是应考虑一些误差和偏差。

示例1

评估阻抗测量结果与各种浓度之间的相关性。图6示出了在100kHz下在生理上合理的汗液浓度范围内的示例性阻抗测量结果。每个点一式三份，并示出误差条，从而示出测量的高准确性。已发现，在干燥开放通道内的汗液残留物并重新测量新供应的汗液之后，该准确性得以保持。

示例2

为了评估传感器确定电极的润湿和/或污染程度的能力，测量了模拟汗液的各种盐溶液的阻抗，并且结果如图7所示。测量在10kHz和100kHz下进行(分别为小圆圈和大圆圈)。绿色阴影区域表示100kHz下的阻抗测量结果预期落入的区域。10kHz下的附加测量结果起到了保证作用。不希望受任何理论束缚，假设即使受污染电极仍然提供恰好落入阴影区域内的测量结果，在100kHz以及相应的10kHz下的测量结果都不太可能落入预期的范围内，除非没有明显的污染物。为了确定哪个测量结果是受污染电极的结果，可以在两个不同频率(例如，10kHz和100kHz)下测量阻抗，并将结果绘制在-Im(Z)与Re(Z)的奈奎斯特图(Nyquist plot)上。然后应考虑这两个阻抗测量结果之间的直线。这种线由特定长度和特定角度限定。如果特定测量的长度在预期值的+/-4％之外和/或特定测量的角度在预期值的+/-3度之外，则确定污染，其中，预期值是基于校准过程或电极几何形状的建模确定的。由于制造过程的变化，在某些方面，设计校准一次就足够了，而在其他方面，每个生产批次可以校准一次，或者每个设备可以单独校准。校准程度可以取决于过程的可变性和应用中期望的准确性。

在更进一步的方面，用于确定与预期值的偏差的界限可以通过对受污染和未受污染的电极进行重复实验来确定，例如，如图8所示。

例如，在一个实例中测量了被防晒剂污染的60mM盐水样品，该盐水样品在100khz下的阻抗为Z＝4.2+i1 kOhm，这非常类似于未受污染的40mM盐水样品(Z＝4.2+i0.95kOhm)，但是发现上述长度(L)和角度

在指定的感兴趣区域之外：与预期的L(干净)＝3.4+/-0.14kOhm，/>

(干净)＝72.2+Z-3度相比，测得的L(受污染)＝2.6kOhm，/>

(受污染)＝65度。

污染结果如图8所示。将严重程度的护肤油和防晒剂涂施到检测器上，以评估干扰。在高NaCl浓度下，严重的防晒剂污染可能导致对汗液浓度的低估达到30％。虽然受污染电极可以在100kHz下提供预期范围内的读数，但对于受污染电极，100kHz测量结果与10kHz测量结果之间的差异是不同的，从而允许检测到污染(在图的右侧，菱形和方形符号用箭头突出显示)。

权利要求不旨在包括也不应被解释为包括装置加功能或步骤加功能限制，除非这种限制在给定的权利要求中分别使用(多个)短语“用于……的装置”或“用于……的步骤”明确陈述。

鉴于所描述的过程和组成，下文描述了本发明的某些更具体地描述的方面。然而，这些具体地陈述的方面不应被解释为对包含本文所描述的不同的或更一般的教导的任何不同权利要求具有任何限制作用，或者“特定”方面除了其中在字面上使用的语言和公式的固有含义之外在某种程度上受到限制。

方面：

方面1：一种设备，包括：a)具有某种形状的汗液收集器，其中，该汗液收集器的至少一部分包括第一部分，该第一部分被配置成面向并贴合受试者的皮肤；b)密封构件，该密封构件被配置成包围该汗液收集器并在该汗液收集器与该受试者的皮肤之间形成密封；c)开放通道，该开放通道具有一定的宽度和高度，其中，该开放通道的高度与宽度的纵横比不大于约10；其中，该开放通道被配置成从该汗液收集器连续接收并输送收集的汗液的等分试样；以及d)传感器，该传感器与该收集的汗液流体连通并且被配置成检测该收集的汗液的至少一种性质，其中，该传感器位于距该第一部分一定距离处，使得该传感器基本上不与该受试者的皮肤接触。

方面2：如方面1所述的设备，其中，该密封构件的至少一部分在该汗液收集器的第一部分上方延伸。

方面3：如方面1或2所述的设备，其中，该密封构件包括弹性密封件、脊状刀口密封件、粘合密封件或其任何组合。

方面4：如方面1至3中任一项所述的设备，其中，该密封构件包括疏水材料。

方面5：如方面1至4中任一项所述的设备，其中，该密封构件的至少一部分限定基本上圆形的汗液收集区域。

方面6：如方面1至5中任一项所述的设备，其中，该汗液收集器包括该第一部分的一部分与该开放通道之间的锥度递减斜面。

方面7：如方面1至6中任一项所述的设备，其中，该汗液收集器和该开放通道包括刚性材料。

方面8：如方面1至5中任一项所述的设备，其中，该密封件的一部分具有狭缝，该狭缝具有一定厚度，并且其中，该狭缝限定该开放通道。

方面9：如方面1至8中任一项所述的设备，其中，该开放通道的高度为约100μm至约300μm。

方面10：如方面1至9中任一项所述的设备，其中，该开放通道的宽度为约100μm至约700μm。

方面11：如方面1至10中任一项所述的设备，其中，该开放通道的出口与环境大气连通。

方面12：如方面1至10中任一项所述的设备，其中，该开放通道的出口与附加构件连通，其中，该附加构件位于该设备的外部并且被配置成收集离开该开放通道的汗液。

方面13：如方面1至12中任一项所述的设备，其中，该开放通道被配置成以防止反向扩散的流速输送该汗液的等分试样。

方面14：如方面1至13中任一项所述的设备，其中，该开放通道的截面面积为约0.01mm²至约0.1mm²。

方面15：如方面1至14中任一项所述的设备，其中，汗液收集区域为约0.1cm²至约10cm²。

方面16：如方面15所述的设备，其中，该开放通道的截面面积是该汗液收集区域的约1/100至约1/10,000。

方面17：如方面1至16中任一项所述的设备，其中，该第一部分的至少一部分包括粗糙度，该粗糙度被配置成促进将该收集的汗液引导至该开放通道。

方面18：如方面1至17中任一项所述的设备，其中，该设备包括两个或更多个通道。

方面19：如方面18所述的设备，其中，至少两个通道互连。

方面20：如方面1至19中任一项所述的设备，其中，该设备包括两个或更多个传感器，其中，两个或更多个传感器是相同或不同的。

方面21：如方面1至20中任一项所述的设备，其中，该传感器位于该开放通道内。

方面22：如方面1至21中任一项所述的设备，其中，该传感器位于该开放通道的入口附近。

方面23：如方面1至22中任一项所述的设备，其中，该传感器位于该开放通道的出口附近。

方面24：如方面1至23中任一项所述的设备，其中，该传感器位于该开放通道的表面上，其中，距该第一部分的距离等于该高度。

方面25：如方面1至24中任一项所述的设备，其中，该汗液的至少一种性质选自阻抗、电导率、折射率、温度或其组合。

方面26：如方面25所述的设备，其中，该汗液的至少一种性质是阻抗。

方面27：如方面1至26中任一项所述的设备，其中，该设备被配置成检测自然出汗、医学诱导的出汗或其组合。

方面28：如方面1至27中任一项所述的设备，其中，该设备被配置成提供时间分辨测量。

方面29：如方面1至27中任一项所述的设备，其中，该设备被配置成自清洁。

方面30：如方面26至29中任一项所述的设备，其中，该传感器是阻抗传感器。

方面31：如方面30所述的设备，其中，该阻抗传感器被配置成在小于约1伏的电压下测量至少一种性质。

方面32：如方面30或31所述的设备，其中，该阻抗传感器被配置成检测该收集的汗液中钠离子的量和/或氯离子的量。

方面33：如方面30至32中任一项所述的设备，其中，该阻抗传感器包括两个电极，每个电极具有一定电极长度并且以一定电极间隙彼此相对定位。

方面34：如方面33所述的设备，其中，该电极间隙为约50μm至约500μm。

方面35：如方面33或34所述的设备，其中，该电极长度为约0.1mm至约10mm。

方面36：如方面33至35中任一项所述的设备，其中，这两个电极呈T形。

方面37：如方面33至36中任一项所述的设备，其中，这两个电极包括惰性导电涂层。

方面38：如方面1至37中任一项所述的设备，其中，距该第一部分的距离为约0.1mm至约1mm。

方面39：如方面34至38中任一项所述的设备，其中，距该第一部分的距离大于该电极间隙。

方面40：如方面30至39中任一项所述的设备，其中，该阻抗传感器在等于或小于1,000kHz的频率下操作。

方面41：如方面40所述的设备，其中，该阻抗传感器在约10kHz至约100kHz的频率下操作。

方面42：如方面30至41中任一项所述的设备，其中，该阻抗传感器在两个或更多个频率下操作。

方面43：如方面30至42中任一项所述的设备，其中，测得的电阻率大于约1kOhm。

方面44：如方面30至43中任一项所述的设备，其中，该设备被配置成检测电极润湿和污染。

方面45：如方面30至44中任一项所述的设备，其中，该阻抗传感器被配置成以与该开放通道的填充时间相当的速率测量该汗液的阻抗。

方面46：如方面30至45中任一项所述的设备，其中，当该设备包括不同于该阻抗传感器的至少一个附加传感器时，该阻抗传感器被配置成以根据该至少一个附加传感器的测量速率确定的速率来测量该汗液的阻抗。

方面47：如方面1至46中任一项所述的设备，其中，该设备被配置成以连续或离散模式操作。

方面48：如方面1至47中任一项所述的设备，其中，该传感器与控制单元进行通信。

方面49：如方面1至48中任一项所述的设备，其中，该传感器与用户界面进行通信。

方面50：如方面1至49中任一项所述的设备，其中，该设备被配置成配戴在该受试者皮肤上。

方面51：如方面1至50中任一项所述的设备，其中，该设备包括信息显示器，该信息显示器被配置成指示水合状态，其中，受试者的水合状态与该汗液的至少一种性质相关。

方面52：一种设备，包括：a)具有某种形状的汗液收集器，其中，该汗液收集器的至少一部分包括第一部分，该第一部分被配置成面向并贴合受试者的皮肤；b)密封构件，该密封构件被配置成包围该汗液收集器并在该汗液收集器与该受试者的皮肤之间形成密封；c)开放通道，该开放通道具有一定的宽度和高度，其中，该开放通道的高度与宽度的纵横比不大于约10；其中，该开放通道被配置成从该汗液收集器连续接收并输送收集的汗液的等分试样；以及d)传感器，该传感器包括两个电极，每个电极具有一定电极长度并以一定电极间隙彼此相对定位，并且与该收集的汗液流体连通，并且其中，该传感器被配置成检测该收集的汗液的阻抗，并且其中，该传感器位于距该第一部分一定距离处，使得该传感器基本上不与该受试者的皮肤接触。

方面53：一种测量汗液的方法，该方法包括：提供如方面1至52中任一项所述的设备，其中，该设备被定位在受试者的皮肤上，使得该密封构件将该汗液收集器密封在该受试者的皮肤上；在汗液收集区域内收集该汗液；以及由该传感器测量该汗液的至少一种性质，其中，该传感器提供与该汗液的至少一种性质相关的一个或多个输出信号。

方面54：如方面53所述的方法，其中，该至少一种性质是该汗液的阻抗。

方面55：如方面54所述的方法，其中，该传感器是阻抗传感器。

方面56：如方面55所述的方法，其中，测量步骤包括以小于约1伏的电压测量阻抗。

方面57：如方面55或56所述的方法，其中，该测量步骤包括在至高1,000kHz范围内的一个或多个频率下测量阻抗。

方面58：如方面55至57中任一项所述的方法，其中，该测量步骤包括在约10kHz至约100kHz范围内的两个或更多个频率下测量阻抗。

方面59：如方面53至58中任一项所述的方法，其中，该测量步骤包括校正该输出信号中由于缺少电极湿度和/或污染而产生的伪信号。

方面60：如方面53至59中任一项所述的方法，其中，该测量步骤是连续的或离散的。

方面61：如方面53至60中任一项所述的方法，将该一个或多个输出信号传输到用户界面以产生指示该受试者的水合状态的信息显示。

方面62：一种制造如方面1至52中任一项所述的设备的方法，该方法包括：a)在刚性材料上形成汗液收集器；b)将密封构件定位成使得该密封构件被配置成包围该汗液收集器；c)形成开放通道，其中，该开放通道具有一定的宽度和高度，其中，该开放通道的高度与宽度的纵横比不大于约10；其中，该开放通道被配置成从该汗液收集器连续接收并输送收集的汗液的等分试样；以及d)将传感器定位成使得该传感器位于距该第一部分一定距离处，使得该传感器基本上不与该受试者的皮肤接触，并且使得该传感器与该收集的汗液流体连通并且被配置成检测该收集的汗液的至少一种性质。

方面63：如方面62所述的方法，其中，该密封构件被预制为一定大小。

方面64：如方面62或63所述的方法，其中，该密封构件的至少一部分在该汗液收集器的第一部分上方延伸。

方面65：如方面62至64中任一项所述的方法，其中，该密封构件包括弹性密封件、脊状刀口密封件、粘合密封件或其任何组合。

方面66：如方面61至65中任一项所述的方法，其中，该密封构件包括疏水材料。

方面67：如方面62至66中任一项所述的方法，其中，该开放通道形成在该刚性材料上。

方面68：如方面62至66中任一项所述的方法，其中，该密封构件具有狭缝，该狭缝具有一定厚度，并且其中，该狭缝限定该开放通道。

方面69：如方面62至68中任一项所述的方法，其中，该传感器是阻抗传感器。

方面70：如方面62至69中任一项所述的方法，其中，该传感器是预制的。

方面71：如方面69或70所述的方法，其中，该阻抗传感器是通过在印刷电路材料上形成两个相对的电极轨道来预制的。

方面72：如方面71所述的方法，进一步包括通过沉积导电材料来形成两个电极，每个电极具有一定电极长度并且在该电极轨道内以一定电极间隙彼此相对定位。

方面73：如方面72所述的方法，其中，这两个电极呈T形形状。

方面74：如方面72或73所述的方法，其中，该电极间隙为约50μm至约500μm。

方面74：如方面71至74中任一项所述的方法，其中，该电极长度为约0.1mm至约10mm。

方面75：如方面62至75中任一项所述的方法，其中，距该受试者皮肤的距离为约0.1mm至约1mm。

方面76：如方面71至76中任一项所述的方法，其中，距该第一部分的距离大于该电极间隙。

Claims (30)

1.一种设备，包括：

a)汗液收集器，其中，所述汗液收集器的至少一部分包括第一部分，所述第一部分被配置成面向并贴合受试者的皮肤；

b)密封构件，所述密封构件被配置成包围所述汗液收集器并在所述汗液收集器与所述受试者的皮肤之间形成密封；

c)开放通道，所述开放通道具有一定的宽度和高度，

其中，所述开放通道的高度与宽度的纵横比不大于约10；

其中，所述开放通道被配置成从所述汗液收集器连续接收并输送收集的汗液的等分试样；以及

d)传感器，所述传感器与所述收集的汗液流体连通并且被配置成检测所述收集的汗液的至少一种性质，其中，所述传感器位于距所述第一部分一定距离处，使得所述传感器基本上不与所述受试者的皮肤接触。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述汗液收集器包括所述第一部分的一部分与所述开放通道之间的锥度递减斜面。

3.如权利要求1至2中任一项所述的设备，其中，所述汗液收集器和所述开放通道包括刚性材料。

4.如权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述密封构件的一部分具有狭缝，所述狭缝具有一定宽度，并且其中，所述狭缝限定所述开放通道。

5.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其中，所述开放通道的高度为约100μm至约300μm和/或宽度为约100μm至约700μm。

6.如权利要求1至5中任一项所述的设备，其中，所述开放通道被配置成以防止反向扩散的流速输送所述收集的汗液的等分试样。

7.如权利要求1至6中任一项所述的设备，其中，所述开放通道的截面面积为约0.01mm²至约0.1mm²。

8.如权利要求1至7中任一项所述的设备，其中，汗液收集区域为约0.1cm²至约10cm²。

9.如权利要求1至8中任一项所述的设备，其中，所述设备包括两个或更多个传感器，其中，两个或更多个传感器是相同或不同的。

10.如权利要求1至9中任一项所述的设备，其中，所述传感器位于所述开放通道内，邻近所述开放通道的入口，或邻近所述开放通道的出口；或者位于所述开放通道的表面上，其中，距所述第一部分的距离等于所述高度。

11.如权利要求1至10中任一项所述的设备，其中，所述汗液的至少一种性质选自阻抗、电导率、折射率、温度或其组合。

12.如权利要求11所述的设备，其中，所述传感器是阻抗传感器，所述阻抗传感器被配置成在小于约1伏的电压下测量所述至少一种性质。

13.如权利要求12所述的设备，其中，所述阻抗传感器包括两个电极，每个电极的电极长度为约0.1mm至约10mm并且以约50μm至约500μm的电极间隙彼此相对定位。

14.如权利要求13所述的设备，其中，所述两个电极呈T形。

15.如权利要求13至14中任一项所述的设备，其中，所述两个电极包括惰性导电涂层。

16.如权利要求1至15中任一项所述的设备，其中，距所述第一部分的所述距离为约0.1mm至约1mm。

17.如权利要求1至16中任一项所述的设备，其中，距所述第一部分的所述距离大于所述电极间隙。

18.如权利要求17所述的设备，其中，所述阻抗传感器在约10kHz至约100kHz内的一个或多个频率下操作。

19.如权利要求12至18中任一项所述的设备，其中，测得的电阻率大于约1kOhm。

20.如权利要求12至19中任一项所述的设备，其中，所述设备被配置成检测电极润湿和污染。

21.如权利要求12至20中任一项所述的设备，其中，当所述设备包括不同于所述阻抗传感器的至少一个附加传感器时，所述阻抗传感器被配置成以根据所述至少一个附加传感器的测量速率确定的速率来测量所述汗液的阻抗。

22.如权利要求1至21中任一项所述的设备，其中，所述设备包括信息显示器，所述信息显示器被配置成指示水合状态，其中，受试者的水合状态与所述汗液的至少一种性质相关。

23.一种设备，包括：

a)汗液收集器，其中，所述汗液收集器的至少一部分包括第一部分，所述第一部分被配置成面向并贴合受试者的皮肤；

b)密封构件，所述密封构件被配置成包围所述汗液收集器并在所述汗液收集器与所述受试者的皮肤之间形成密封；c)开放通道，所述开放通道具有一定的宽度和高度，

其中，所述开放通道的高度与宽度的纵横比不大于约10；

其中，所述开放通道被配置成从所述汗液收集器连续接收并输送收集的汗液的等分试样；以及

d)传感器，所述传感器包括两个电极，每个电极由电极长度限定并以一定电极间隙彼此相对定位，并且与所述收集的汗液流体连通，并且其中，所述传感器被配置成检测所述收集的汗液的阻抗，并且其中，所述传感器位于距所述第一部分一定距离处，使得所述传感器基本上不与所述受试者的皮肤接触。

24.一种测量汗液的方法，所述方法包括：

提供如权利要求1至23中任一项所述的设备，其中，所述设备被定位在受试者的皮肤上，使得所述密封构件将所述汗液收集器密封在所述受试者的皮肤上；

在汗液收集区域内收集所述汗液；以及

由所述传感器测量所述汗液的至少一种性质，其中，所述传感器提供与所述汗液的至少一种性质相关的一个或多个输出信号。

25.如权利要求24所述的方法，其中，所述至少一种性质是所述汗液的阻抗。

26.如权利要求24或25所述的方法，其中，所述测量步骤包括在小于约1伏的电压下和/或在约10kHz至约100kHz的范围内的一个或多个频率下测量阻抗。

27.如权利要求24至26中任一项所述的方法，其中，所述测量步骤包括校正所述输出信号中由于缺少电极湿度和/或污染而产生的伪信号。

28.如权利要求24至27中任一项所述的方法，将所述一个或多个输出信号传输到用户界面以产生指示所述受试者的水合状态的信息显示。

29.一种制造如权利要求1至23中任一项所述的设备的方法，所述方法包括：

a)在刚性材料上形成汗液收集器；

b)将密封构件定位成使得所述密封构件被配置成包围所述汗液收集器；

c)形成开放通道，其中，所述开放通道具有一定的宽度和高度，

其中，所述开放通道的高度与宽度的纵横比不大于约10；

其中，所述开放通道被配置成从所述汗液收集器连续接收并输送收集的汗液的等分试样；以及

d)将传感器定位成使得所述传感器位于距所述第一部分一定距离处，使得所述传感器基本上不与所述受试者的皮肤接触，并且使得所述传感器与所述收集的汗液流体连通并且被配置成检测所述收集的汗液的至少一种性质。

30.如权利要求29所述的方法，其中，所述阻抗传感器是通过在印刷电路板材料上形成两个相对的电极轨道来预制的。

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