[发明专利]基于柔性数字微流控芯片的汗液PH无源检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于柔性数字微流控芯片的汗液PH值无源检测装置及方法，其中，装置包括：柔性数字微流控芯片、摩擦发电机和电源管理芯片；摩擦发电机置于鞋垫与鞋底之间，其用于将人体动能转换为电能后，为柔性数字微流控芯片和电源管理芯片供电；柔性数字微流控芯片由上极板和下极板组成；上极板和下极板之间形成供汗滴流经的间隙；下极板上具有电极阵列；电源管理芯片与柔性数字微流控芯片电性连接，其用于在汗滴流经间隙时，按照预设方式控制电极阵列中相应电极的通断电，实现对汗滴的收集、分配、输送和PH检测。本发明采用摩擦生电的环保供能方式，能够完成汗液的无损收集、分配、输送和PH检测分析，实现了汗液的实时检测。

技术领域

本发明涉及汗液实时检测技术领域，更具体的说是涉及一种基于柔性数字微流控芯片的汗液PH值无源检测装置及方法。

背景技术

随着现代社会生活节奏的不断加快和工作压力的不断增大，造成许多慢性疾病的发病率逐年增加并伴有年轻化的趋势。出现明显症状后才进行诊断和治疗的方式，极易错过最佳的治疗时机。此外，一些高强度的工作人员(如士兵、运动员等)，会出现工作强度超出身体负荷威胁生命安全的情况。因此，可实现身体状态实时监测的可穿戴健康监控技术成为当前的研究热点。

血常规检测是最为常用的健康状态检测手段，通过化验血液中的血糖、血脂等成分可以实现糖尿病、乙肝等多种疾病的诊断。因此，人们最早关注的是可穿戴血液分析技术。采用微针阵列穿过皮肤实现微量血液采样并分析，这种方式极大提高了健康诊断的便捷性，但是由于血液本身的特殊性以及获取方式的感染风险，通常仅用于糖尿病人血糖检测等方面。

汗液是由水(99％)、离子(Na+、K+、Ca+)等、代谢产物(葡萄糖、乳酸、乙醇等)、激素、小型蛋白质和多肽等组成，提供了丰富的生理和代谢状况的化学信息，而且这些信息又与血液化学存在一定的关联，故可以作为可靠的健康分析指标。

现有技术中，汗液实时监测设备尚不成熟，究其原因有以下几点。首先，在汗液收集方面，为了尽可能的无污染和减少蒸发，现有的收集方式是通过液体的毛细力，将汗液收集到微管道内，在管道内设计分析结构，对汗液进行分析。但是，传统的汗液收集与分析方法在汗液分泌较少时较难完成收集，且由于在单一管道内分析电极的排布方式，电极间的相互干扰会导致检测精度较低。同时，电化学分析中电源是必不可少的，而且实时监测设备更需要电源的长期稳定供应，如果电池的续航能力不强，经常需要充电，很容易引起用户反感，并且电池在一些特殊环境下还有安全隐患。上述因素极大地制约着汗液实时分析系统的商业化。

因此，如何提供一种实现汗滴收集、无损转移和检测的基于柔性数字微流控芯片的汗液PH值无源检测方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于柔性数字微流控芯片的汗液PH值无源检测装置及方法，采用摩擦生电的环保供能方式，能够完成汗液的无损收集、分配、输送和PH检测分析，实现了汗液的实时检测。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于柔性数字微流控芯片的汗液PH值无源检测装置，包括：柔性数字微流控芯片、摩擦发电机和电源管理芯片；

所述摩擦发电机置于鞋垫与鞋底之间，其用于将人体动能转换为电能后，为所述柔性数字微流控芯片和所述电源管理芯片供电；

所述柔性数字微流控芯片由上极板和下极板组成；所述上极板和所述下极板之间形成供汗滴流经的间隙；所述下极板上具有电极阵列；

所述电源管理芯片与所述柔性数字微流控芯片电性连接，其用于在汗滴流经所述间隙时，按照预设方式控制所述电极阵列中相应电极的通断电，实现对汗滴的收集、分配、输送和PH检测。