本实用新型涉及一种均匀出汗模拟和汗液同步检测系统,包括人造微流体皮肤层、检测装置、底层和注射泵;所述底层上设置有用于存储汗液的汗液存储腔室,所述注射泵通过管路与所述底层中的所述汗液存储腔室连通,所述人造微流体皮肤层设置在所述底层上、并将所述汗液存储腔室密封;所述人造微流体皮肤层包括一层或多层的疏水膜层,其上沿所述汗液存储腔室区域处规则设置有若干用于汗液流出的出液孔。本实用新型采用的制造工艺简单,通过激光打孔、静电纺丝构建人造微流体“皮肤”膜。该装置能够克服压差的影响使得检测的汗液通过尼龙6纳米纤维亲水层引入到PDMS疏水层小孔中,进而顺着小孔流到表面,实现皮肤均匀稳定出汗的模拟。
背景技术
自20世纪初以来,汗液的成分及其机制一直是研究人员的兴趣所在。在过去的几十年中,与汗液相关的研究包括汗液含量检测,如pH值、钠、乳酸、电导率、酒精以及出汗率检测。虽然汗液可以提供重要信息,但如果能实时提供这些数据,会更有益。
随着汗液监测设备的兴起,汗液收集方法及汗液中的成分检测变得尤其重要。对于汗液收集,传统的方法如全身洗液或吸水垫需要大量的汗液来用于测试,这种方式采集到的汗液不能以一定的流出速度用于检测。另一方面目前聚焦于可穿戴设备的研究,研究人员花费了大量精力,修改了传统的汗液收集方法,以适应更小的外形尺寸,以便便于携带,但这种采汗检测的方式由于自身体积小,采汗量少导致检测结果不具备代表性。针对成分检测方面,多数传感器由于敏感材料以及检测方法的单一性,只能检测某一种成分,包括但不限于葡萄糖,乳酸,乳糖等之中的一种,检测具有局限性。
尽管进行了广泛的设备开发尝试,但尚未确定测试这些设备的方法。显然,人体受试者测试是验证实时人体汗液监测设备的黄金标准。然而,在设备的开发过程中使用人类受试者非常耗时,并且由于出汗机制的差异,不仅因受试者而异,而且由于同一受试者的汗液收集区域或时间不同,因此无法进行表征。体外有多种形式或用其他类型的体液进行人工替代测试,但值得注意的是,缺乏一种可以准确模拟人体出汗的设备。据推测这种汗液模拟装置的缺乏可以追溯到三个技术挑战:
(1)汗液速率密度(1-10ul/min)远低于商业多孔膜通常产生的流速密度;
(2)市售膜不能提供代表人体皮肤润湿的表面能、孔密度或质地;
(3)膜遭受气泡点脱粒的流动,在低流速下,导致非常小比例的孔隙主导整个流体流动。
实现思路