[发明专利]汗液模拟、收集和感测系统

说明书

关于联邦资助的研究或研发的声明

本发明至少部分地在来自美国政府的支持以及由美国空军研究实验室颁发的确定为SAPGrant号1008512的基金下进行。美国政府在本发明中享有一定的权利。

相关申请

本申请要求于2012年4月4日提交的美国序列号61/620,069的优先权，其公开内容以其全文通过引用并入本文。

背景技术

在血液中携带的生物标记物或化学物质可以提供重要信息，所述信息使得人们能够诊断疾病、健康状况、毒素、特性、以及其它生理属性，甚至在出现任何体征之前作出诊断。确定生物标记物的浓度提供对接受检验的患者健康状况的有利洞察，所述生物标记物诸如为电解质白细胞介素-1α、白细胞介素-1β、白细胞介素-6、肿瘤坏死因子α、白细胞介素-8、血管活性肠肽、神经肽Y、P物质、降钙素基因相关肽，食欲素-A，以及许多其它的生物标记物。例如，促炎和抗炎细胞因子以及诸如神经肽-y的神经递质与许多应用相关，所述应用包括心脏负荷测试、中风诊断、疲劳和创伤后应激性障碍。已经针对所有这些不同的生物标记物研发出了血液测试，但是血液测试需要抽取血液并随后进行分析。作为另一个实例，诸如钠和钾的电解质的直接测量提供对水合(hydration)的评估。这目前是使用抽血进行临床诊断。除了是侵入性的之外，许多生物标记物(诸如应激性)会受到抽血本身的影响。其它测试流体亦考虑用于确定血液中的生物标记物，例如唾液、尿液和呼吸都被考虑，但是不好使用且极易受到污染。利用可植入式传感器来分析血液价格昂贵且是侵入性的，且存在着重大风险。

汗液现在目前已知携带这些生物标记物。然而，针对生物标记物来分析汗液产生几个问题，这几个问题包括可如何收集、测试汗液，以及可从汗液获得的生物标记物的信息如何与血液系统中的生物标记物相关联。

发明内容

本发明的前提是实现汗液能够有效地收集并在连续或不连续的基础上进行分析，以便有效地提供血液系统中生物标记物浓度的指示。

更具体地，在一个实施例中，本发明提供了汗液收集系统，其允许在离散的时间段内收集多个汗液样本以允许随时间的变化对生物标记物进行分析。此外，通过测量多个生物标记物(其一种或多种是参比(reference)生物标记物)，人们可以确立测试样本中生物标记物量的比率，以提供血液系统中非参比生物标记物的浓度或含义(meaning)的可靠指示。

进一步地，根据本发明，可利用电化学生物测定装置来收集并分析汗液，所述电化学生物测定装置诸如化学场效应传感器(Chem-FET)、离子选择电极分析以及阻抗谱。这可与离子电渗电极(iontophoresis electrode)和诸如毛果芸香碱的胆碱能试剂相结合以便诱导非身体活动主体中的出汗，然后可利用电化学生物测定装置将汗液收集并进行分析。

在一个具体实施例中，所述电化学生物测定装置可作为贴片佩戴，其中在延长的时间段内收集数据并响应于诸如手机等的外部设备利用射频识别技术(RFID)或蓝牙技术以及许多其它技术来传送数据。

附图说明

我们通过下面的详细说明和附图可进一步理解本发明的目的和优点，其中：

图1是根据本发明的基于时间的汗液收集系统的俯视平面图；

图2是图1的汗液收集系统的局部剖切开的横截面视图；

图3A-3E是如图1所示的收集系统的臂部部分的横截面视图，示出汗液在一段时间内通过收集臂进入到收集垫的行进情况，其中以点画阴影(stippled shading)示出汗液。

图4是本发明替代性实施例的分解视图。

图5是图1中所示装置的电路图。

图6是本发明第二替代性实施例的分解视图。

图7是在图6中所示装置中使用的汗液收集器的示意性俯视平面图。

图8是图6中所示的组装装置的局部剖切开的示意性横截面视图。

图9是图6中所示装置的电路图。

具体实施方式