本申請涉及2014年5月28日提交的第62/003,675、62/003,715、62/003,692號美國臨時申請，2014年11月3日提交的第62/074,295號美國臨時申請，2015年2月11日提交第62/114,835號美國臨時申請，和2015年4月1日提交的專利號62/141,327號美國臨時申請，其公開內(nèi)容通過引用整體并入本文。

背景技術(shù)：

汗液感測技術(shù)具有舉幾例來說從體育運動到新生兒、到藥理監(jiān)測、到個人數(shù)字健康的應(yīng)用范圍的巨大的潛力。汗液含有許多與在血液中攜帶的相同的生物標志物、化學(xué)物質(zhì)或溶質(zhì)，并且可以提供重要的信息，使得甚至能夠先于任何體征地診斷疾病、健康狀態(tài)、毒素、性能和其他生理屬性。此外，可以測量汗液本身，出汗的行為和皮膚上、皮膚附近或皮膚下的其它參數(shù)、屬性、溶質(zhì)或特征，以進一步揭示生理信息。

如果汗液作為感測的范例有這樣顯著的潛力，那么為什么在針對囊腫性纖維化的嬰兒氯化物測定或非法藥物監(jiān)測貼片的數(shù)十年之久的使用后它還沒有出現(xiàn)？在數(shù)十年的汗液感測文獻中，大多數(shù)醫(yī)學(xué)文獻利用粗暴、緩慢和不方便的汗液刺激、樣品收集、將樣品輸送到實驗室、然后通過臺式機器和專業(yè)的專家分析樣品的過程。這個過程非常地勞動密集、復(fù)雜、且昂貴，因此在大多數(shù)情況下，人們不如實施抽血，因為它是大多數(shù)形式的高性能生物標志物感測的黃金標準。因此，汗液感測還沒有充分發(fā)揮其生物感測的最大潛力和能力，尤其是對于連續(xù)或重復(fù)的生物感測或監(jiān)測而言。此外，使用汗液來感測諸如葡萄糖的“圣杯(holy grails)”的嘗試尚未成功地產(chǎn)生可行的商業(yè)產(chǎn)品，降低了的汗液感測的公眾感知力和機會空間。

在用于生物監(jiān)測的所有其它生理流體(例如血液、尿液、唾液、眼淚)中，汗液可以說是具有最大可變性的采樣速率，因為其收集方法和可變的產(chǎn)生速率都導(dǎo)致有效采樣速率的很大差異。汗液還暴露于眾多污染源，其可能使有效的采樣速率或濃度失真。可變的采樣速率產(chǎn)生了提供時序保證(chronological assurance)方面的挑戰(zhàn)，在連續(xù)監(jiān)測應(yīng)用中尤其如此。

例如，考慮在具有大的汗液體積的汗液感測貼片中采樣汗液的困難，其中該汗液感測貼片可能將先前產(chǎn)生的汗液和新產(chǎn)生的汗液混合，而意圖測量的是該新產(chǎn)生的汗液，以代表實時或接近實時的汗液溶質(zhì)的測量值。存在減小汗液體積的技術(shù)，例如簡單地使標準傳感器更接近皮膚，但即使如此，也沒有完全消除汗液體積。此外，汗腺之間的空間包括皮膚表面，其不是汗液的來源，因此對汗液感測沒有貢獻和價值。此外，皮膚表面可以通過皮膚上的微生物、通過死皮細胞生物標志物、通過皮膚上或皮膚中的污染物、或通過從身體到皮膚表面的污染物擴散而引起汗液信號的污染。

解決上述問題的傳統(tǒng)方法包括在臨床文獻中經(jīng)常報道的那些，例如用汗液可穿過的凡士林膏或油涂覆皮膚。然而，這些技術(shù)僅僅是已經(jīng)證明用于汗液收集，并不是與可穿戴傳感器本質(zhì)上相容。例如，凡士林膏會潤濕傳感器并且有效地將其密封而與任何汗液隔離。此外，不是由凝膠或液體制成的其它可能的汗液壓力激活技術(shù)必須以某種方式粘附到皮膚上，粘附的策略是橫向地限制汗液(使得其不會散布到整個皮膚表面，否則不可能進行汗液壓力激活)。常規(guī)方法不能用于可穿戴傳感器，需要創(chuàng)造性的步驟來實現(xiàn)。顯然，現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)明中缺乏適當減小傳感器和皮膚之間的體積的發(fā)明。減小汗液體積對于快速采樣時間或具有非常低的出汗率的采樣時間是關(guān)鍵的，而且對于延長的刺激(即，其中需要較少刺激)和用于改善生物標志物測量值也可能是關(guān)鍵的，因為對于許多生物標志物來說，需要低出汗率，以將汗液中的生物標志物濃度與血液中所發(fā)現(xiàn)的生物標志物濃度進行匹配。

上述許多缺點和限制可以通過以下方式解決，即通過發(fā)明化學(xué)物質(zhì)、材料、傳感器、電子器件、微流體、算法、計算、軟件、系統(tǒng)和其他特征或設(shè)計的新穎且先進的相互作用，該相互作用經(jīng)濟、有效、方便、智能或可靠地使汗液感測技術(shù)在汗液產(chǎn)生時就與其緊密接近。利用這種新發(fā)明，汗液感測可以成為作為生物感測平臺的引人注目的新范例。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供能夠有在傳感器和汗腺之間的減小的體積的傳感器裝置，該減小的體積降低了采樣間隔。在一個實施方式中，用于在皮膚上感測汗液的汗液傳感器裝置包括一個或多個汗液傳感器及體積減小部件，當所述裝置位于所述皮膚上時，所述體積減小部件為在一個或多個傳感器和所述皮膚上的汗腺之間的汗液提供體積減小的路徑。所述體積減小部件可以包括體積減小材料和壓力滲透部件、汗液可溶性材料、用于順應(yīng)所述皮膚表面的機械順應(yīng)材料、具有垂直各向異性的汗液路徑的粘合劑、包括阻隔材料的微膠囊、及其組合。

在一個實施方式中，汗液傳感器裝置包括一個或多個汗液傳感器及體積減小部件，當所述裝置位于所述皮膚上時，所述體積減小部件為在一個或多個傳感器和所述皮膚上的汗腺之間的汗液提供體積減小的路徑。所述體積減小的路徑包括用于汗液的穿過所述傳感器的預(yù)定的路徑。一個或多個傳感器在感測汗液時具有采樣間隔，并且所述體積減小的路徑降低所述一個或多個傳感器的采樣間隔。

在一個實施方式中，汗液傳感器裝置包括一個或多個汗液傳感器和體積減小部件，當所述裝置位于所述皮膚上時，所述體積減小部件為在一個或多個傳感器和所述皮膚上的汗腺之間的汗液提供體積減小的路徑。汗液潤濕材料涂層在一個或多個汗液傳感器上。

在一個實施方式中，汗液傳感器裝置包括一個或多個汗液傳感器及體積減小部件，當所述裝置位于所述皮膚上時，所述體積減小部件為在一個或多個傳感器和汗腺之間的汗液提供體積減小的路徑。所述體積減小部件包括多個封閉體積。

附圖說明

根據(jù)下面的詳細描述和附圖，將進一步理解本發(fā)明的目的和優(yōu)點，其中：

圖1是用于汗液生物感測的可穿戴裝置或貼片的至少一部分的剖視圖；

圖2是用于汗液生物感測的可穿戴裝置或貼片的至少一部分的剖視圖；

圖3是用于汗液生物感測的可穿戴裝置或貼片的至少一部分的剖視圖；

圖4A是用于汗液生物感測的傳統(tǒng)的可穿戴裝置或貼片的至少一部分的剖視圖；

圖4B-4D是根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式的裝置的至少一部分的剖視圖；

圖4E和4F是根據(jù)本發(fā)明的多種實施方式的裝置的至少一部分的剖視圖，其示出了可替代的構(gòu)造；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的包括珠粒的一個實施方式的裝置的至少一部分的剖視圖；

圖6A是根據(jù)本發(fā)明的包括一層珠粒的一個實施方式的裝置的至少一部分的剖視圖；

圖6B是根據(jù)本發(fā)明的包括兩層珠粒的一個實施方式的裝置的至少一部分的剖視圖；

圖6C是圖6B的裝置的圈出的部分6C的放大圖；

圖7是傳統(tǒng)的可穿戴汗液感測裝置或貼片的至少一部分的剖視圖，其示出了各種溶質(zhì)路徑；

圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的裝置的至少一部分的剖視圖；

圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的裝置的至少一部分的剖視圖；

圖9A是圖9的裝置的一部分的放大圖；

圖10和11是根據(jù)本發(fā)明的能夠刺激汗液的不同實施方式的裝置的至少一部分的剖視圖；

圖12是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的裝置的至少一部分的剖視圖；

圖13A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的裝置的剖視圖；

圖13B是圖13A的裝置在它被放置到皮膚上后的剖視圖；

圖14和15是根據(jù)本發(fā)明的不同實施方式的裝置的至少一部分的剖視圖；

圖16是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的裝置的至少一部分的俯視圖；

圖16A是圖16的裝置的圈出的部分16A的放大圖；

圖17是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的裝置的剖視圖；

圖17A是圖17的裝置的一部分的放大圖。

具體實施方式

定義

如本文所使用的，“連續(xù)監(jiān)測”是指裝置提供通過對測量值的連續(xù)或多次收集和感測而確定的至少一次汗液測量值，或提供隨時間推移的多次汗液測量值的能力。

如本文所使用的，“時順保證(chronological assurance)”是針對可對源自身體的新溶質(zhì)或新汗液做出的測量的速率而言的。時序保證還可以包括對傳感器功能的影響的確定，對先前產(chǎn)生的汗液、先前產(chǎn)生的溶質(zhì)、其它流體或?qū)y量值的其他測量污染源的潛在污染的影響的確定。

如本文所使用的，“確定”可以涵蓋更具體的含義，包括但不限于：在使用裝置之前預(yù)定的項目；在裝置的使用期間確定的項目；可以是在使用設(shè)備之前和期間進行的確定的組合的項目。

如本文所用，“汗液采樣速率”是源自汗腺或皮膚或組織的新汗液或汗液溶質(zhì)到達測量汗液或其溶質(zhì)的性質(zhì)的傳感器的有效速率。在某些情況下，汗液采樣速率可以遠遠比單單的汗液產(chǎn)生速率更復(fù)雜。汗液采樣速率直接確定時序保證，或者是確定時序保證的起作用的因素。時間和速率是成反比的(速率具有1/s的至少部分單位)，因此重新填充汗液體積需要短或少的時間也可以說是具有快速或高的汗液采樣速率。汗液采樣速率的倒數(shù)(1/s)也可以解釋為“汗液采樣間隔”(s)。汗液采樣速率或間隔不一定是規(guī)則的，離散的，周期性的，不連續(xù)的，或受到其他限制。類似于時序保證，汗液采樣速率還可包括對先前產(chǎn)生的汗液、先前產(chǎn)生的溶質(zhì)、其它流體或?qū)y量值的其他測量污染源的潛在污染的影響的確定。汗液采樣速率也可以全部或部分地由溶質(zhì)產(chǎn)生、輸送、流體對流輸送、溶質(zhì)的擴散輸送或其它因素所確定，所述其他因素影響新汗液或汗液溶質(zhì)到達傳感器的速率和/或被舊的汗液或溶質(zhì)或其他污染源改變。傳感器響應(yīng)時間也可能影響采樣速率。

如本文所使用的，“汗液刺激”是通過任何外部刺激直接或間接引起汗液產(chǎn)生，該外部刺激是為了刺激汗液的目的而施加的。汗液刺激的一個實例是施用諸如毛果云香堿的汗液刺激劑。只有在對象的慢跑是以刺激汗液為目的慢跑時，去慢跑而刺激汗液為汗液刺激。

如本文所使用的，“汗液產(chǎn)生速率”是由汗腺自身產(chǎn)生汗液的速率。汗液產(chǎn)生速率通常由來自每個汗腺的流速以nL/min/汗腺為單位測量。在一些情況下，然后將測量結(jié)果乘以從其采樣汗液的汗腺的數(shù)量。

如本文所使用的，“測量”可以意指準確或精確的定量的測量，并且可以包括更寬的含義，例如測量某項目的相對變化量。測量也可以意指二態(tài)的測量，諸如“是”或“否”類型的測量。

如本文所使用的，“汗液體積”是可以多種方式限定的空間中的流體體積。汗液體積可以是存在于傳感器和汗液產(chǎn)生點之間的體積，或者是從身體或從其它來源移入或移出汗液的溶質(zhì)的體積。汗液體積可以包括可由下述之間的汗液占據(jù)的體積：皮膚上的采樣部位和皮膚上的傳感器之間，其中傳感器在其與皮膚之間沒有中間層，材料或部件；或皮膚上的采樣部位和皮膚上的傳感器之間，其中在傳感器和皮膚上的采樣部位之間存在一個或多個層，材料或部件。

如本文所使用的，“溶質(zhì)產(chǎn)生速率”只是溶質(zhì)從身體或其它來源移動到汗液中的速率。“溶質(zhì)采樣速率”包括這些溶質(zhì)到達一個或多個傳感器的速率。

如本文所使用的，“微流體部件”是聚合物、紡織物、紙或微流體領(lǐng)域中已知的用于引導(dǎo)流體的移動或至少部分地容納流體的其它部件中的通道。

如本文所使用的，“無汗液狀態(tài)”是其中可由汗液濕潤、填充或部分填充的空間或材料或表面處于其完全或基本上(例如>50％)干燥或無汗液的狀態(tài)。

如本文所用，“對流輸送”是由于流體的整體運動而由流體進行的對物質(zhì)或保存特性的輸送機制。

如本文所使用的，“擴散”是物質(zhì)從高濃度區(qū)域到低濃度區(qū)域的凈移動。這也被稱為物質(zhì)沿濃度梯度的運動。

如本文所使用的，“傳送”是在流體和流變體內(nèi)的分子的基團或聚集體通過對流或通過擴散或通過兩者的組合的協(xié)調(diào)的集體運動。

如本文所使用的，“體積減小的路徑”是已經(jīng)通過添加材料、裝置、層或其他體外物質(zhì)而減小了的汗液體積，其因此在給定汗液產(chǎn)生速率下增加了的汗液采樣間隔。該術(shù)語在一些情況下也可以與“減小的汗液路徑”互換使用，“減小的汗液路徑”是外泌汗腺和傳感器之間的路徑，其在體積方面或在由汗液沿路徑濕潤的表面方面有減小。體積減小的路徑或減小的汗液路徑包括通過密封皮膚表面而產(chǎn)生的路徑，因為皮膚可吸收或交換汗液中的水和溶質(zhì)，這可以增加汗液采樣間隔和/或引起污染，這還可以改變精確性或汗液采樣間隔的持續(xù)時間。

如本文所使用的，“體積減小部件”是指任何減小汗液體積的部件。在一些情況下，體積減小部件不僅僅是體積減小材料，因為體積減小材料本身可能不允許適當?shù)难b置功能(例如，體積減小材料需要與傳感器隔離，因為體積減小材料可能損壞或退化，因此體積減小部件可包括體積減小材料和至少一種附加材料或?qū)?，以將體積減小材料與所述傳感器隔離)。

如本文所使用的，“壓力滲透部件”是需要壓力以由汗液滲透的部件。壓力滲透部件還可以包括通過壓力打開的所有已知的單向閥，包括微流體領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的那些。汗液可以使用壓力閉塞。在一個實例中，止汗劑使用壓力來阻止汗液。因此，壓力滲透部件可以設(shè)計成在與低出汗率相關(guān)聯(lián)的低壓下工作。

如本文所使用的，“橫向限制部件”是不允許流體基本上沿著皮膚表面橫向散布的部件。

如本文所使用的，“可固化流體或凝膠”是干燥或化學(xué)固化成固體的流體或凝膠。

為了理解汗液采樣速率的適當?shù)臄?shù)值或表示，并因此理解時序保證，應(yīng)當理解汗液產(chǎn)生速率和汗液體積?；钴S汗腺的數(shù)量在不同的人之間差別很大，但是不同區(qū)域之間的比較(例如腋窩與腹股溝相比)顯示出相同的方向性變化(某些區(qū)域總是具有較多活躍汗腺，而其他區(qū)域總是具有較少活躍汗腺)。對于身體的不同區(qū)域，每平方厘米的汗腺估計數(shù)量包括：手掌每平方厘米約370個汗腺；手背為200個；前額為175個，乳房、腹部和前臂為155個；以及背部和腿為60-80個。假設(shè)使用100/cm²的汗腺密度，半徑為0.55cm(直徑為1.1cm)的傳感器將覆蓋約1cm²的面積或約100個汗腺。現(xiàn)在，考慮圖書：“皮膚病學(xué)：彩色圖解教程”第5版中提供的一些汗液產(chǎn)生速率。人體每天排泄至少0.5升的汗液，平均有250萬個汗腺，每天有1440分鐘。對青春期前的兒童，汗液總量或汗液產(chǎn)生速率的值通常較低。對于250萬個汗腺，其速率為每天每個汗腺0.2μl或/0.14nl/min/汗腺。這是平均最小的“平均”汗液產(chǎn)生速率，在自身出汗稍微增加(例如測量睡眠周期等)時存在一些可能的例外情況。再次，根據(jù)“皮膚病學(xué)：彩色圖解教程”第5版，每人每天產(chǎn)生的最大汗液量是10升，其平均為每天每個汗腺最大為4μl，或約3nL/min/汗腺。這比最小汗液產(chǎn)生速率高約20倍。

根據(jù)Buono 1992,J.Derm.Sci.4,33-37,的“在訓(xùn)練和未訓(xùn)練的男性中的外泌汗腺的膽堿能敏感性”的最大刺激汗液產(chǎn)生速率，通過毛果云香堿刺激的最大汗液產(chǎn)生速率對于未訓(xùn)練的男性約為4nL/min/汗腺，對于訓(xùn)練的(經(jīng)常鍛煉)男性約為8nL/min/汗腺。其他來源表明成人的最大汗液產(chǎn)生速率可以高達每小時2-4升或每天10-14升(10-15g/min·m²)，其基于每小時的數(shù)量轉(zhuǎn)化為20nL/min/汗腺或3nL/min/汗腺。來自K.Sato和F.Sato的“孤立的單個的外泌汗腺的藥理反應(yīng)”的汗液刺激數(shù)據(jù)(該數(shù)據(jù)是關(guān)于提取和分離的猴子汗腺的，其與人類的汗腺非常相似)表明通過刺激可以有高達約5nL/min/汗腺的汗液產(chǎn)生速率，并且公開了幾種類型的汗液刺激物質(zhì)。為了簡單起見，我們可以假定下述內(nèi)容以在本發(fā)明中的計算中使用(但不用于限制本發(fā)明)：最小汗液產(chǎn)生速率平均為約0.1nL/min/汗腺，以及最大汗液產(chǎn)生速率為約5nL/min/汗腺，兩者之間差異約為50倍。

基于100/cm²的汗腺密度的假設(shè)，半徑為0.55cm(直徑為1.1cm)的傳感器會覆蓋約1cm²的面積或約100個汗腺。接下來，假定在面向皮膚的傳感器下方的汗液體積(傳感器和皮膚之間的空間)具有50μm或50×10^-4cm的平均高度和相同的1cm²的面積，其提供約為50×10^-4cm或50E-4mL或5μL體積的汗液體積。在5nL/min/汗腺的最大汗液產(chǎn)生速率和100個汗腺的情況下，需要10分鐘來完全更新汗液體積(僅使用第一原則/最簡單的計算)。在0.1nL/min/汗腺的最小汗液產(chǎn)生速率和100個汗腺的情況下，則需要500分鐘或8小時來完全地更新汗液體積。如果汗液體積可以大致減小10倍至5微米的體積高度，則最大和最小時間分別為1分鐘和1小時，但最小時間也將經(jīng)受到擴散和其他污染問題(并且5μm的死區(qū)體積高度將是技術(shù)上的挑戰(zhàn))。時間和速率成反比(速率具有1/s的至少部分單位)，因此重新填充汗液體積所需的短時間也可以說是具有快速或高的汗液采樣速率。

傳感器和皮膚之間的空間可以包括微流體部件。例如，覆蓋1cm²面積的25μm厚的紙或玻璃纖維片等于2.5μL的體積。如果紙是50％多孔(50％固體)的，則汗液體積為1.25μL。在為5nL/min/汗腺的最大汗液產(chǎn)生速率和100個汗腺的情況下，需要2.5分鐘來完全更新汗液體積。在0.1nL/min/汗腺的最小汗液產(chǎn)生速率和100個汗腺的情況下，需要約100分鐘以完全更新汗液體積?！巴耆隆笔窃谀承┣闆r下應(yīng)寬泛地解釋的術(shù)語，除非提供了進一步的細節(jié)或計算。由于隨時間推移的混合和擴散，具有“新鮮汗液體積”的時刻必須使用具體使用和設(shè)備以及相關(guān)狀況的更精確的細節(jié)來確定。

在一些情況下，上述實例可以被解釋為提供汗液的采樣間隔，即采樣間隔將大致為汗液填充或再填充空間所需要的時間，在一些情況下所述空間中可能發(fā)生顯著擴散、混合和污染。汗液的采樣間隔也可以更廣泛地解釋為包括要測量的汗液的那些方面的實際輸送、擴散或污染次數(shù)。采樣間隔可以廣泛變化。例如，因為小離子可能比大蛋白質(zhì)更容易擴散，兩者都可以是測量影響采樣間隔的溶質(zhì)。采樣間隔可以廣泛地變化，例如基于裝置設(shè)計的更精細的方面，例如其中汗液總是從皮膚向前流動到傳感器并且越過傳感器的設(shè)計，以及與之相反的其中傳感器和皮膚之間的某處存在一個或多個汗液死區(qū)體積或汗液停滯體積的設(shè)備。因此，術(shù)語“采樣間隔”應(yīng)該被廣義地解釋，并且在一些情況下將需要針對要測量的汗液的每個方面基于每個個案地通過實驗確定。

汗液刺激或汗液激活可以通過已知的方法實現(xiàn)。例如，汗液刺激可以通過簡單的熱刺激，通過口服藥物，通過皮內(nèi)注射諸如甲基膽堿或毛果云香堿的藥物，以及通過使用離子電滲將這些藥物引入皮膚來實現(xiàn)。用于離子電滲的裝置可以例如提供直流電流并且使用襯有多孔材料的大型鉛電極，其中正極用2％的毛果云香堿鹽酸鹽浸濕，負極用0.9％的NaCl溶液浸濕。還可以通過要求使用貼片的受試者來進行或增加導(dǎo)致他們出汗的活動或狀態(tài)來控制或生成汗液。這些技術(shù)可以被稱為對汗液產(chǎn)生速率的主動控制。

本發(fā)明至少應(yīng)用于測量汗液、汗液產(chǎn)生速率、汗液時序保證、其溶質(zhì)、從皮膚轉(zhuǎn)移到汗液中的溶質(zhì)，皮膚表面的特性或皮膚表面上的物質(zhì)，皮膚下的特性或皮膚下的物質(zhì)的任何類型的汗液傳感器裝置。本發(fā)明應(yīng)用于汗液感測裝置，其可以采取的形式包括貼片、環(huán)、帶、衣服的一部分、可穿戴設(shè)備或任何合適的機構(gòu)的形式，其可靠地使汗液刺激、汗液收集和/或汗液感測技術(shù)在汗液產(chǎn)生時就與其緊密接近。本發(fā)明的一些實施方式利用粘合劑來將裝置保持在皮膚附近，但是裝置也可以由將裝置緊靠皮膚固定的其它機構(gòu)保持，例如帶或嵌入頭盔中。

本發(fā)明的某些實施方式示出了作為簡單獨立元件的傳感器。應(yīng)當理解，許多傳感器需要兩個或更多個電極、參比電極，或者在本文的描述中未提及的附加支撐技術(shù)或特征。傳感器優(yōu)選地本身是電的，但也可以包括光學(xué)，化學(xué)，機械或其它已知的生物感測機構(gòu)。傳感器可以為兩個、三個或更多，以提供改進的數(shù)據(jù)和讀數(shù)。傳感器可以通過由傳感器所感測的內(nèi)容來命名，例如：汗液傳感器；阻抗傳感器；汗液體積傳感器；汗液產(chǎn)生速率傳感器；和溶質(zhì)產(chǎn)生速率傳感器。本發(fā)明的某些實施方式示出了將成為汗液感測裝置的裝置的子部件，該裝置具有用于在各種應(yīng)用中需要使用的顯而易見(例如電池)的更多子部件，并且為了簡潔和集中于創(chuàng)造性方面，未在圖中明確示出或在本發(fā)明的實施方式中描述。作為另一示例，本發(fā)明的許多實施方式可以利用可穿戴裝置、貼片、繃帶和其它粘附到皮膚的技術(shù)或材料的領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的機構(gòu)或其他裝置，以將皮膚的裝置或子部件牢固地固定至皮膚上，或與皮膚保持壓力地持續(xù)接觸，或甚至與皮膚中的均勻凸脊或凹槽的順應(yīng)的(comformal)接觸，并且包括在本發(fā)明的精神內(nèi)。本申請具有基于PCT/US13/35092的說明書，其公開內(nèi)容通過引用整體并入本文。

參考圖1，汗液傳感器裝置100放置在皮膚12上或附近。在可選實施方式中，汗液傳感器裝置可通過微流體或其它合適的技術(shù)簡單地流體連接到皮膚或皮膚附近的區(qū)域。裝置100與讀取器裝置150之間處于有線通信152或無線通信154。在本發(fā)明的一個實施方式中，讀取器裝置150可以是智能電話或便攜式電子設(shè)備。在可選實施方式中，裝置100和讀取器裝置150可以組合。在另外的可選實施方式中，通信152或154不是持續(xù)的，可以是在裝置100已經(jīng)完成其汗液的測量時簡單地從裝置100簡單的一次性數(shù)據(jù)下載。

如圖2所示，微流體部件230將汗液從皮膚12攜載到放置在不可滲透基底214上的傳感器220。例如，傳感器220可以是用于細胞因子生物標志物的阻抗傳感器，不可滲透基底214可以是聚酰亞胺膜。傳感器220測量汗液中的一種或多種溶質(zhì)或汗液的存在或流速。微流體部件230可以是例如紙、聚合物微通道、管、或凝膠、或?qū)⒑挂簭钠つw12輸送到傳感器220的其它裝置。如果微流體部件230的體積小，則穿過傳感器220的汗液流速將會較高，將減輕污染溶質(zhì)的擴散或先前時間所收集的流體的混合。通過減少溶質(zhì)從先前產(chǎn)生的已經(jīng)芯吸至越過傳感器220的汗液的反向擴散，提供了更好的時序保證。為了連續(xù)監(jiān)測，微流體部件230可以芯吸汗液，使其通過傳感器220到達連續(xù)吸收的水凝膠，該水凝膠因此以從皮膚提供汗液的速率從皮膚12泵出汗液和使汗液穿過傳感器。

對于裝置200的使用的示例，裝置可以用于比賽期間的跑步者，跑步者在比賽期間具有5nL/min/汗腺的汗液產(chǎn)生速率。微流體部件可以是覆蓋100個汗腺或1cm²的25μm厚的紙或玻璃纖維片，相當于2.5μL(25×10^-4cm×1cm×1cm＝25×10^-4cm³＝2.5×10^-3mL)的汗液體積。如果紙是50％多孔(50％固體)的，則汗液體積為1.25μL。因此，例如，汗液采樣速率可以計算為1.25μL/(5nL/min/汗腺x 100汗腺)＝2.5min。因此，汗液感測裝置200可以提供2.5分鐘的時序保證，意味著裝置的報告的數(shù)據(jù)可以被解釋為表示大約2.5分鐘的時間窗口內(nèi)由新產(chǎn)生的汗液確定的跑步者的至少一個生理測量值。這是一階型計算，其在某些情況下可以是高度精確的，例如汗液中特定溶質(zhì)的顯著增加的疾病的情況。需要注意的是，該計算忽略了由于諸如皮膚粗糙等因素導(dǎo)致的汗液體積增加。

如圖3所示，裝置300包括攜載兩個或多個傳感器320、321和參比電極322的材料311，在材料311下方具有粘合劑310。體積340在粘合劑310和皮膚12之間。粘合劑可以是壓敏的、液體的、黏性水凝膠，其促進與皮膚的穩(wěn)固的電接觸、流體接觸和離子電滲接觸。材料311例如可以對于汗液是多孔的，類似水凝膠或紡織物地芯吸汗液，或?qū)τ诤挂簽椴豢蓾B透的。皮膚12對其具有粗糙度，這在圖3中示出。即使使用粘合劑310，在本發(fā)明的一些實施方式中，也會存在體積340，其與粘合劑310的有效的多孔體積或吸汗液體積組合，可提供皮膚12與傳感器320、321和電極322之間的汗液體積。傳感器320可以是用于測量鈉的離子選擇性電極，傳感器321可以是用于測量皮質(zhì)醇的電阻抗光譜傳感器，并且傳感器322可以是無漂移的Ag/AgCl參比電極。汗液產(chǎn)生速率可以由傳感器320通過鈉濃度測量進行，并且汗液產(chǎn)生速率也可以由傳感器321通過阻抗測量進行，一起提供測量的汗液產(chǎn)生速率。如果要測量皮膚的最精確的阻抗測量值，則參比電極322應(yīng)該優(yōu)選地距離傳感器321厘米級遠或更遠。

對于設(shè)備300的使用的示例，設(shè)備300可以被粘附到具有50μm的凹槽深度的(體積340的平均高度可以是25μm)的皮膚位置。如果傳感器320具有10mm²的面積，并且粘合劑310的體積可忽略，則預(yù)定的汗液體積將至少為250nL。根據(jù)基于身體上的放置位置的汗孔密度的校準查找表，將確定傳感器320下方平均為10個孔。如果汗液產(chǎn)生速率為1nL/min/汗腺，則有效汗液流速將為10nL/min，因此汗液采樣間隔為25分鐘。如果汗液速率較低，例如0.1nL/min/汗腺，則采樣間隔將為小時數(shù)量級。因為對于某些應(yīng)用來說這是一個相對較慢的采樣間隔，對于某些類型的測量，可能需要納入擴散和其他污染的影響。皮膚皺紋的深度可以是幾十微米，粗糙度可以大于10μm。皮膚或裝置可以變形、膨脹或發(fā)生物理幾何形狀的改變。一些皮膚，隨著其變濕而膨脹并且減少汗液流動速率(特別是皮膚較厚的指尖和腳)。如果可以減少汗液體積，則可以實現(xiàn)更快的汗液采樣速率，例如，如果皮膚的凹槽可以填充某種類型的填充材料，則汗液采樣速率可以加倍或甚至更多。

如圖4A所示，裝置400a包括材料430，其為吸汗材料，例如織物或凝膠。裝置400a包括至少一個傳感器420和粘合劑410。標出了汗腺管14的位置。還示意地標出了傳感器420和管14之間的汗液體積480，其表示新汗液在其離開管并到達傳感器420時的有效體積或流動路徑。在所示的實施方式中，裝置400a沒有汗液體積減小部件。使用第一原則計算，可以相應(yīng)地將采樣體積計算為用該體積除以新汗液的進入流量所得。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到可以進行更詳細的計算。例如，假設(shè)140汗腺/cm²(例如腹部)，2.5mm直徑的傳感器，15μm的傳感器與皮膚間隙，和15μm的由于皮膚粗糙度的有效間隙(30μm的總有效間隙)。對于0.5和5nL/min/汗腺，該體積的填充時間或采樣間隔將分別為40分鐘和4分鐘。再次，由于傳感器420和皮膚12之間的不均勻的汗液流速以及由于諸如溶質(zhì)的擴散和傳感器響應(yīng)時間的因素，在實踐中實際的采樣間隔將更慢。這進一步突出了減少汗液體積480的需要。不需要對采樣間隔和汗液體積的精確計算或預(yù)測來減少汗液體積480。相反，本發(fā)明的實施方案示出了減小的汗液體積和減少的采樣間隔，而無需涉及為了解采樣間隔所考慮的細節(jié)的程度。

如圖4B所示，裝置400b包括圖4的特征。并且還包括體積減小部件。在所示實施方式中，體積減小部件包括壓力滲透部件460和體積減小材料470。裝置400b還包括吸汗材料430和與體積減小材料470共面的粘合劑410。裝置400b包括汗液刺激源和驅(qū)動電極(未示出)，用于對汗液的催汗的軸突反射的汗液刺激，該汗液可以到達傳感器420。與不使用體積減小部件的情況(例如，圖4A中的汗液體積480)相比，體積減小部件會減少汗體積480。在該實施方式中，體積減小部件不僅僅是體積減小材料，因為體積減小材料本身可能不允許適當?shù)难b置的功能。例如，體積減小材料470可以是凡士林膏，其如果單獨用于裝置400b中可以涂覆在傳感器420的表面并且致使其不可操作。體積減小材料470可優(yōu)選地與汗液和各種汗液溶質(zhì)不混溶。因此，通過進一步的實例，壓力滲透部件460可以是具有足夠小的孔的多微孔膜，使得諸如凡士林膏的粘性凝膠完全不會滲透它或不會快速滲透它，而粘度低得多的流體，例如汗液，將快得多地滲透通過壓力滲透部件460。因為壓力滲透部件460是壓力滲透的，所以汗液只會或?qū)?yōu)先地滲透靠近汗腺導(dǎo)管14本身的部件460。由于減小了可用的汗液體積，裝置400b可具有更快的汗液采樣速率。與圖4A的實施方式相比，圖4B示出的實施方式能夠?qū)⒑挂后w積480減少2倍或更多。汗液體積480也可以表示為“體積減小的路徑”。皮膚12和壓力滲透部件460之間的體積減小的路徑的一部分在所示實施方式中通過汗液產(chǎn)生的本身的壓力形成。在這點上，來自汗腺管14的汗液的液壓必須能夠充分地移置體積減小材料470的至少一部分，以便在體積減小材料470內(nèi)形成體積減小的路徑480的一部分。在一個實施方式中，體積減小材料470是凡士林膏或類似材料(即非固體)，使得汗液可產(chǎn)生通過材料470的路徑。作為替代或補充，在一個實施方式中，體積減小材料470可以包括在體積減小材料470內(nèi)形成汗液體積480的一部分的親水芯吸纖維或孔(未示出)的網(wǎng)絡(luò)。

參考圖4C，裝置400c包括圖4A和圖4B的特征、可選的間隔件材料410、并且還包括汗液可溶性材料490。體積減小材料470可以是具有高粘度、類凝膠性能或使得其難以與壓力滲透組件460協(xié)調(diào)的其他特性的材料。作為示例，體積減小材料470可堵塞壓力滲透組件460中的孔，并且汗液產(chǎn)生的壓力可能不足以允許汗液推進至通過壓力滲透組件460。這種困難可以通過添加可溶性材料490來解決。作為示例，汗液可溶性材料490可以由諸如蔗糖、食鹽、聚乙烯醇、聚環(huán)氧乙烷或任何其它合適材料的材料構(gòu)成。汗液可溶性材料490的存在增強了由體積減小部件提供的汗液體積的減小，以及由此產(chǎn)生的采樣間隔減少。

本發(fā)明的實施方式可以包括促進汗液將可溶性材料490潤濕或汗液通過體積減小材料470將壓力滲透部件460潤濕的特征、表面活性劑或其它方面。所有這些技術(shù)在本文中稱為汗液濕潤促進特征。在圖4C所示的實施方式中，可溶性材料490可以是具有毛刺的微折疊膜，以促進汗液的潤濕和溶解。若沒有非平面的粗糙的或具有毛刺的表面，即使有汗液壓力，體積減小材料470的汗液不可滲透膜也可能在汗液和可溶性材料490之間存在比期望的更長的時間。然而，本發(fā)明的實施方式可包括不具有毛刺的表面的可溶性材料490。在示例性實施方式中，可溶性材料490可以是壓力滲透部件460上的涂層或膜。在壓力滲透部件460是具有孔的膜的實施方式中，可溶性材料490可以是至少部分地堵塞壓力滲透部件460的孔的材料。在本發(fā)明的一個方面，實施方式可以包括例如通過改善汗液向可溶性材料490中的滲透和/或通過減小可溶解的質(zhì)量而增加通過汗液可溶性材料490的汗液的溶解速率的特征。在一個實施方式中，可溶性材料490可以是包含孔或空隙的多微孔聚合物。在這方面，可溶性材料490的多微孔性質(zhì)增加了汗液的滲透性，并因此增加了溶解速率。

在可替代實施方式中，汗液可溶性材料490可包括將保持汗液可溶性材料490的物理完整性的非汗液可溶性塑料支撐件。圖4D示出了裝置400d，其中汗液可溶性材料490包括非可溶性的塑料網(wǎng)462。示出了在汗液溶解了一部分汗液可溶性材料490之后，汗液體積480已建立且裝置400d正在測量汗液時的裝置400d。普通技術(shù)人員將認識到，其他構(gòu)造的汗液可溶性材料490也可以增強汗液采樣間隔的減少和增強由體積減小部件提供的汗液體積減小。

參考圖4E和4F，僅示出了根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式的汗水感測裝置的一部分。圖4E和4F示出的實施方式中，可溶性材料490和體積減小材料470以交替布置方式使用，其中汗液能夠基于壓力和/或可溶性材料490的溶解而形成路徑，使得提供減小的汗液體積480。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到，其它替代布置也是可能的。

參考圖5，裝置500包括微流體部件530、傳感器520和攜載傳感器520的不可滲透基底514。皮膚12中的凹槽填充有珠粒570?！爸榱！背Ｒ?guī)是指球形顆粒，然而，本發(fā)明中“珠粒”的含義包括允許顆粒越過彼此地移動并且聚合在一起的任何顆粒類型。珠粒570可以是親水的，使得它們?nèi)菀妆缓挂毫黧w潤濕。可以在施加貼片之前將珠570粘附到微流體組件530，并且當施加貼片530時，它們在壓力施加到皮膚12時移動到皮膚中的凹槽中。珠粒570還可以幫助填充凹槽上方的空間。珠粒570與微流體部件530的粘附可以由將它們保持在一起的粘性的非揮發(fā)性流體或者例如蔗糖的在汗液中溶解的固體提供。對于等球體的珠粒570，最密集的聚合用到大約74％的體積。等球體的隨機聚合通常導(dǎo)致約64％的密度。當然，該聚集也可以具有較低的密度。然而，可以預(yù)期球體可以將汗液體積減小30％，50％，甚至高達約60％。珠粒也可以在粘合劑內(nèi)部，粘合劑和珠粒足夠流動或順應(yīng)(conforming)，以為汗液提供體積減小的路徑。

參考圖6A，裝置600a包括用于芯吸汗液的吸收材料630、至少一個傳感器620、可選的膜或網(wǎng)660、疏水珠粒670和粘合劑610。體積減小的路徑680被疏水珠粒670限制，形成體積減小部件的至少一部分。例如，珠粒670可以由任何疏水聚合物制成，或者可以由具有使珠粒670疏水的薄涂層的非疏水聚合物制成。在一個實施方式中，珠粒670可以由疏水聚四氟乙烯制成。如果珠粒670涂覆有可轉(zhuǎn)移的涂層，例如疏水的油或凝膠，則可選的膜660保護傳感器620不受涂層的影響。在這方面，膜或網(wǎng)660中的開口或孔將小于珠粒670。在珠粒670不包括可轉(zhuǎn)移涂層并且傳感器620是親水的或涂覆有親水材料(未示出)以被汗充分潤濕的實施方式中，可以不包括膜660。膜660例如可以是與油相比優(yōu)先被汗水潤濕的材料，因此對汗液來說更可滲透。膜660和珠粒670一起可以用作壓力滲透部件。油也可以來自皮膚12的表面。

皮膚油隨時間推移的產(chǎn)生也是有問題的。在本發(fā)明的一個方面中，珠粒670可以是油性(oleoscopic)的，使得它們能吸收油。包括油性珠粒670可以減輕皮膚油對裝置600a的功能的影響。作為示例，珠粒670可以由諸如由Imbibitive Technologies公司出售的英必思(Imbiber Beads)中商業(yè)使用的材料構(gòu)成。珠粒670可以是在許多類型的固體粉末或固體顆粒中存在的任何合適的幾何形狀。由于吸油珠粒吸收油，它們可能膨脹。如果，當它們膨脹，珠粒變得柔軟，可以聚集地更緊(像英必思)，則汗液體積會減少。另外，或者可替代地，珠粒670的疏水性也可以允許它們吸收珠粒之間的空間中的皮膚油(即，親脂性)。

參考圖6B，裝置600b包括類似于裝置600a的特征，并且還包括與疏水珠粒670相鄰的珠粒672。珠粒672可以是親水的或比珠粒670疏水性小。珠粒672也可以具有相同的疏水性，但是具有較大的間距使得它們對汗水表現(xiàn)出較低的拉普拉斯壓力，使得它們比滲透珠粒670優(yōu)先地滲透汗液。體積減小路徑680被疏水珠粒670限定，并且通過珠粒672提供到傳感器620的流體連接。在一個實施方式中，珠粒672被剛性地約束，使得它們保持就位以保護傳感器620不受珠粒670上可能有的可轉(zhuǎn)移涂層的影響，類似于圖6A所示的可選的膜或網(wǎng)660。可選擇地，在一個實施方式中，珠粒670由蠟、油脂或其它材料更松散地約束，使得珠粒670可以順應(yīng)皮膚12。裝置600b可以是小面積的并且通過圍繞其周邊的粘合劑固定或用手鐲、帶或其他方法夾緊到皮膚。舉例來說，裝置600b的面積可以在約0.3mm²和約3mm²之間。

在本發(fā)明的一個方面，疏水珠粒670可以涂覆有疏水液體、凝膠、油脂或粉末，所述疏水液體、凝膠、油脂或粉末可轉(zhuǎn)移到皮膚表面，將在皮膚上形成疏水涂層，皮膚阻隔物或密封劑。例如，這種可轉(zhuǎn)移的疏水涂層可以是聚四氟乙烯疏水粉末、黏性疏水硅樹脂流體、凡士林膏或硅凝膠。參考圖6C，當裝置600b施加于皮膚時，可轉(zhuǎn)移的疏水涂層674可使皮膚疏水，使得皮膚被密封或?qū)τ谳斔腿肫つw或從皮膚輸送出的汗液或溶質(zhì)不可滲透。在一個實施方式中，緊鄰皮膚12的珠粒670可以具有可轉(zhuǎn)移涂層674，而接近傳感器620的珠粒672可以不具有涂層674，這將減小涂層674到達傳感器620并干擾傳感器620的操作的機會。

在其中裝置或貼片包括具有可轉(zhuǎn)移到皮膚的涂層的珠粒的本發(fā)明的實施方式中，可以包括用于將所述裝置或貼片施加到皮膚的設(shè)備，該設(shè)備施加壓力以將裝置壓靠皮膚并提供縱向應(yīng)力或力以確保涂層轉(zhuǎn)移到皮膚上。在一個實施方式中，在裝置被施加到皮膚12上之前，珠粒670可以剛性地結(jié)合在一起，以使得施加更容易。例如，珠粒670可以與這樣的材料結(jié)合，該材料在裝置被放置在皮膚上而施加了刺激時允許珠粒670流動。該材料可以例如是蠟、其他類型的疏水涂層或非疏水粘合劑。刺激例如可以是熱。將該裝置施加到皮膚上的這種方法改善了該裝置向皮膚的粘附。

在本發(fā)明的一個方面，并且進一步參考圖5、圖6A和圖6B，珠粒570、670、672可以被磁力結(jié)合，磁力允許它們在機械壓力下流動或移動，但是將它們保持在貼片上。在一個實施方式中，珠粒570、670、672是磁性的。許多形式的生物相容性磁性微珠、聚合物或無機物是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。在另一個實施方式中，珠粒570、670、672也可以是金屬的或可磁化的，具有外部磁場(例如，磁性磁導(dǎo)率大于1，像一些金屬)，使得它們在珠粒570、670、672隨裝置施加到皮膚上之前都保持在適當位置。例如，施加器可以包括永磁鐵或電磁鐵。作為另一個實例，裝置集可以成有磁化部件，需要該磁化部件以在裝置牢固地施加到皮膚上之前都將珠粒保持就位。

圖6B所示的實施方式的特定優(yōu)點包括以下：(1)體積減小材料與汗液孔自對準；(2)體積減小材料不會損壞傳感器運行；以及(3)體積減小材料順應(yīng)皮膚和皮膚表面的其他方面(例如，粗糙度、皺紋、毛發(fā)、灰塵纖維等)，但是為不可壓縮的，使得外部或內(nèi)部誘發(fā)的機械壓力不會損壞或改變體積減小的路徑。對于第三個優(yōu)點，換句話說，體積減小材料可以是對汗液有多孔性的機械順應(yīng)部件(即珠粒)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到，產(chǎn)生這些優(yōu)點的替代材料或構(gòu)造是本發(fā)明所預(yù)期的。上述本發(fā)明的另一個有利方面包括在施加裝置期間在皮膚上施加疏水密封或阻隔涂層。在一個實施方式中，裝置可以在其面向皮膚的一側(cè)使用涂覆有油或其它類型的密封劑的多孔記憶泡沫。

如前所述，本發(fā)明的實施方式可以包括用于汗液的“體積減小的路徑”，其關(guān)于減小遠離皮膚的路徑，其中額外的污染物可以在該路徑處進入皮膚并改變或混淆汗液感測?；旧?，皮膚本身是可滲透的，并且構(gòu)成了汗液和汗液溶質(zhì)也可以移入或移出的額外空間，因此在一些情況下增加了總有效汗液體積。這在低汗液產(chǎn)生和/或流速下尤其如此，其中溶質(zhì)在汗液或皮膚中的擴散實際上與在汗液中對流輸送溶質(zhì)相當。因此，體積減小的路徑應(yīng)當解釋為包括下面討論的阻礙或阻止汗液或溶質(zhì)輸送進出皮膚的特征和方面，以使得體積減小路徑主要限于僅在皮膚上方。例如，圖6C所示的實施方式減小了汗液或其溶質(zhì)進出皮膚的輸送，因此產(chǎn)生了即使在低汗液流速下也限于皮膚上方的空間的體積減小的路徑。

參考圖7，示出了從皮膚12到傳感器701的溶質(zhì)的常規(guī)輸送。為了方便起見，傳感器701示意性地表示為單個元件，但傳感器可包括各種元件。元件790示意性地表示皮膚12和傳感器701之間的接觸。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到元件790的準確結(jié)構(gòu)或描述可以變化。在一個實施方式中，元件790可以表示皮膚12和傳感器701之間的直接接觸。在另一個實施方式中，元件790可以表示水凝膠。皮膚或汗液中的溶質(zhì)通過路徑752、754和756自由地或至少部分地通過元件790擴散。關(guān)于路徑754，皮膚12可以吸收水或汗液溶質(zhì)，并且可以濾出污染汗液的溶質(zhì)等。由于各種輸送路徑，傳感器可以接受到來自汗腺管14和皮膚12表面的溶質(zhì)之間部分或基本上混合的信號。這些信號在一些情況下可能混淆對一種或多種汗液溶質(zhì)的有意義的測量。

參考圖8，本發(fā)明的一個實施方式包括與元件890相鄰的傳感器801，元件890配置成與對進出皮膚或皮膚表面的溶質(zhì)或皮膚表面上污染物的輸送858相比，更有利于對進出汗腺或汗腺管的溶質(zhì)的輸送856。在這方面，“體積減小的路徑”和“汗液體積”包括減少源自皮膚12的汗液的體積，而不是源自管14的汗液的體積。輸送可以通過壓力驅(qū)動的流動、滲透、電滲透、擴散、電泳或適合于輸送例如水的流體中的溶質(zhì)的其它力。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到，傳輸路徑的改進將對于不同的溶質(zhì)和不同的應(yīng)用而變化。元件890可以包括在其他示例性實施方式中討論的特征或部件。

參考圖9，元件905有利于汗液或溶質(zhì)在汗液中的輸送956，不利于溶質(zhì)在皮膚12中或皮膚上的輸送958，這將在下面更詳細地討論。溶質(zhì)進入微流體部件930的輸送956在之后允許向傳感器920的輸送，用于感測溶質(zhì)。在一個實施方式中，元件910是用于支撐傳感器920的基底。

參考圖9A，示出了元件905的一部分，其包括粘合劑912，該粘合劑912能夠?qū)⒃?05基本上抵靠皮膚12密封，使得阻止在粘合劑912和皮膚12之間顯著的橫向的汗液或溶質(zhì)的輸送。因為皮膚是非平面的，所以粘合劑912是柔軟的或流動的，并且可以部分地或完全地滲入到皮膚表面上的凹槽。粘合劑912可以是壓力滲透的凝膠或類糊狀材料。粘合劑或膜914可以比粘合劑912更堅固?？梢蕴峁┱澈蟿┗蚰?14，使得柔軟的或流動的粘合劑912不會過度滲入到膜或網(wǎng)916中的孔。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，可選的元件905的布置方式和部件是可能的。

在本發(fā)明的實施方式中，壓力滲透的部件可以是軌道蝕刻膜。作為示例，軌道蝕刻膜可以是可從Whatman公司或SPI Scientific銷售的膜。在一個示例性實施方式中，圖9A的膜916是軌道蝕刻膜。軌道蝕刻膜中的孔將用作壓力閥，這意味著需要一定的汗液壓力以使流體能夠通過膜916而接觸并進入相鄰的層，例如圖9所示的微流體部件930。在存在汗腺和汗腺管的位置，能夠?qū)崿F(xiàn)與皮膚的流體接觸。

下面是示例性計算。汗腺管可產(chǎn)生高達500mm汞柱或約65kN/m²的壓力?？梢杂赡?16中具有直徑d(如圖9A所示)的一個孔保持的拉普拉斯壓力可以如下計算：

其中p是壓力，γ是表面張力，R是孔的半徑，d孔的直徑，θ是流體與孔側(cè)面的接觸角。

在120度接觸角和類似于水的表面張力的情況下，承受出汗壓力所需的孔的直徑可以如下反演計算：

結(jié)果是d＝2.15μm，意味著孔需要大于該直徑的直徑，以允許汗腺壓力選通通過膜916的流體連接，但是仍然需要足夠小，使得膜916的其他區(qū)域如果被上方或下方的流體潤濕的話，不會被流體濕透或被流體濕透的程度較小，因為在這樣的局部，這樣的壓力是不足以激活通過膜916的流體連接的。假設(shè)流體圍住孔的邊緣處并達到180度的接觸角的效果，和/或較低的汗液壓力，孔徑可以甚至更大。

在本發(fā)明的一個實施方式中，粘合劑可以是基于水凝膠的并且對于汗液和/或其溶質(zhì)部分可滲透。在另一個實施方式中，粘合劑可溶于汗液，并且粘合劑借助于施加的電勢，通過粘合劑的離子或pH值改變而固化。例如，許多類型的硅粘合劑是pH可固化的，并且當未固化時也是水溶性的。固化可以限于皮膚的接觸區(qū)域，因為pH值或離子可以被限制為僅在能夠與皮膚電接觸的情況下改變。在本發(fā)明的一個方面，例如使用皮膚離子電滲在皮膚上產(chǎn)生pH梯度可以用于僅在粘合劑與皮膚接觸(即不在汗腺管上)時局部地固化粘合劑。當汗液產(chǎn)生時，汗液會溶解任何未固化的粘合劑并促進汗液自由地輸送到膜916。

本發(fā)明預(yù)期了粘合劑的多種構(gòu)造，其生成這樣的狀態(tài):與在汗腺管外部或基本在其外部的皮膚區(qū)域的輸送相比，該狀態(tài)更有利于對在鄰近汗腺管處或汗腺管上方的溶質(zhì)的輸送。在一個實施方式中，粘合劑層可以圖案化為閉孔式的網(wǎng)格圖案(例如蜂巢狀(六邊形))，其生成與皮膚閉合式的周邊密封，阻礙汗液跨過皮膚表面的橫向輸送，但允許汗液從汗腺管到膜916的輸送。換句話說，粘合劑包括多個橫向閉合的體積，這將在下面進一步討論。本發(fā)明的另一個實施方式可以包括連續(xù)膜中的粘合劑，其對于汗液或生物標志物的輸送是足夠不可滲透的，但是由于汗液壓力而選擇性地在汗腺管上方破裂，因此局部地使生物標志物通過其傳輸。在這方面，粘合劑可以包括能夠破裂的可破裂元件?？善屏言梢允欠钦承缘谋∏乙姿榈墓腆w膜，因此其也用作壓力滲透的部件。此外，可以(對身體)施加外部正壓或負壓，以實現(xiàn)或增強僅在汗腺管上方的汗液或生物標志物輸送的激活。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到，其他材料或構(gòu)造可以生成這樣的狀態(tài):與在汗腺管外部或基本在其外部的皮膚區(qū)域的輸送相比，該狀態(tài)更有利于對在鄰近汗腺管處或汗腺管上方的溶質(zhì)的輸送。

參考圖10，裝置1000包括傳感器1020、微流體部件1030、基底1010和汗液刺激機構(gòu)。汗液刺激機構(gòu)包括汗液刺激電極1050和汗液刺激劑1040的儲存器。在所示實施方式中，汗液刺激限于或有利于僅在元件1005允許與汗腺管14的流體或離子電滲連接1056的區(qū)域。元件1005不利于輸送1058。這有利于局部化汗液刺激并減小潛在的不良副作用或減少長時間的汗液刺激的刺激性或減少對具有敏感皮膚的人的短期刺激。此外，這對于例如在個體背部刺激汗液將是特別有利的，其中個體背部汗腺密度較低，并且皮膚的較小部分面積會被刺激而因此有可能有刺激性。因此，減少的汗液體積不僅有利于采樣間隔，而且在汗液刺激方面也是有用的。盡管未示出，即使汗液刺激是間接的，例如對于催汗的軸突反射的出汗的情況，汗液刺激也可以受益于減小的汗液體積。本發(fā)明的一個實施方式包括借助擴散汗液刺激劑的汗液刺激(即，不需要用于離子電滲的電場)。

參考圖11，裝置1100包括微流體部件或凝膠1130中的傳感器1120和電極1170，其用離子電滲或電學(xué)地(electrosmotically)從汗腺管14(引線1166)提取來自身體的溶質(zhì)。由元件1105實現(xiàn)的在汗腺管14上方有利的流體或輸送連接1158，使得有利于從汗腺管14中而不是輸送1168中提取溶質(zhì)。在一些情況下，這可提供例如向期望測量的血液中的溶質(zhì)的有利通路(例如，在一些情況下，汗腺管在血液和身體外部之間提供更短或更有傳導(dǎo)力的輸送路徑)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到，圖10和11中所示的汗液刺激和溶質(zhì)提取也可以組合，并且根據(jù)需要布置材料/層，以使得能夠?qū)崿F(xiàn)特定應(yīng)用的性能。襯底1110例如可以幫助為器件提供物理穩(wěn)定性。在本發(fā)明的一個方面，減小的汗液體積也有利于包括通過擴散、離子電滲、電內(nèi)滲的溶質(zhì)流動或收集，而不僅僅是由于對流流動的溶質(zhì)流動或收集。

參考圖12，裝置1200包括第二元件1215，其可以在一個或多個功能上類似于元件1205(例如，圖9的元件905或如本文教導(dǎo)的其他合適的方法)。元件1215放置在傳感器1220上方并且被凝膠1232覆蓋。例如，裝置1200可以包括阻抗譜傳感器或電流分析傳感器，并且傳感器電極可以鄰近元件1205、1215或由元件1205、1215支撐。裝置1200的優(yōu)點包括以下：減輕溶質(zhì)從凝膠1232的反向擴散；減輕皮膚溶質(zhì)造成的污染；并顯著減少所需的流體體積或流。這些示例性優(yōu)點中的一些或全部可以非常有利于汗液感測應(yīng)用，包括期望最小汗液刺激的那些應(yīng)用。在替代實施方式中，可以不存在元件1205，并且傳感器1220可以鄰近皮膚放置。在一個實施方式中，可以在傳感器和皮膚之間設(shè)置薄的粘合劑。

參考圖13A，汗液感測裝置1300包括粘合劑1310，粘合劑1310包括載體，示為包含阻隔材料的可炸裂微膠囊1385。為了方便，元件1301示意性地表示裝置1300的不同部件。在一個實施方式中，例如，元件1301表示傳感器和微流體部件。阻隔材料例如可以是阻隔聚合物在合適溶劑中的溶液。當裝置1300牢固地施加到皮膚12上時，微膠囊1385破裂并且皮膚12被涂覆上阻隔材料。在這點上，阻隔材料和載體1385是裝置1300的部件，并且與裝置1300的其他部件同時施加于皮膚。元件1310可以是多孔的，使得汗液可以流過元件1310以被元件1301感測。汗液進入元件1310的多孔或流體路徑例如可以這樣保持：通過具有與汗液管14相似的直徑的多孔，以使得孔不被阻隔聚合物密封。阻隔聚合物中的溶劑隨時間推移消散到皮膚12或環(huán)境中，產(chǎn)生如圖13B所示的阻隔膜1386。阻隔材料也可以是無溶劑的，可以通過pH值的變化來固化，或者可以在將阻隔材料施加到皮膚時通過氧氣或其它刺激物或化學(xué)物質(zhì)的存在來固化。粘合劑1310可以包含或在其表面上攜載額外的具有固化劑或其它材料的微膠囊，在壓碎或破裂時，所述固化劑或其它材料導(dǎo)致阻隔材料固化。最初被裝入微膠囊的粘合劑也可以與本發(fā)明的其它方面組合使用。

在另一個實施方式中，阻隔材料可以是位于粘合劑1310頂部的固體干膜或材料。皮膚12可以使用溶劑來準備和清潔，所述溶劑清潔皮膚并且是阻隔材料的溶劑。然后將裝置1300放置在皮膚12上，在皮膚12上阻隔材料與溶劑接觸，使得阻隔材料溶解并涂覆在皮膚表面。阻隔材料膜1386隨著溶劑消散到皮膚12或環(huán)境中而干燥，產(chǎn)生類似于圖13B所示的構(gòu)造。許多醇可用于皮膚清潔，并且可以利用具有較低蒸氣壓力的那些醇，其在貼片施用期間會將溶劑保持在皮膚中或皮膚上。

在本發(fā)明的另一方面，裝置還可以包括僅輸送所關(guān)心的溶質(zhì)(例如氨)的選擇性輸送元件。示例性實施方式中可以使用氨離子載體摻雜的聚合物層。在這種情況下，輸送元件的選擇特性將阻止除氨以外來自皮膚的可能降低傳感器性能的溶質(zhì)。

在本發(fā)明的另一方面，粘合劑還可以改變皮膚的頂層的特性，使得皮膚本身變得不易于輸送溶質(zhì)。這僅發(fā)生在粘合劑接觸皮膚的區(qū)域中，因此阻止了沒有皮膚的地方(例如，汗腺管的開口)的輸送的改變。在一個實施方式中，粘合劑在溶劑中可以具有的非常低分子量的密封聚合物的相，所述溶劑滲入皮膚并除了汗腺管上方之外基本上將其密封。這種粘合劑的實例包括但不限于類似于Smith and Nephew SKIN-PREP的產(chǎn)品的阻隔聚合物制劑，并且由3M公司的Lutz of在“成膜阻隔物(皮膚密封劑)的性能評價”中提供，本文通過參考引入。

參考圖14，裝置1400包括粘合劑1470和壓力滲透部件1460，它們一起產(chǎn)生減小體積的路徑1480。例如，粘合劑1470可以是如前所述的六邊形或其他閉孔式圖案。關(guān)于結(jié)構(gòu)和組成，這種構(gòu)造也可以被稱為具有主要垂直的多孔網(wǎng)絡(luò)。因此，由于體積減小的路徑1480，傳感器1420將比其它方式更快地接收汗液。體積減小的路徑1480可以與本發(fā)明的其他方面組合以進一步為裝置1400減小汗液體積。

參考圖15，裝置1500包括傳感器1520，并且進一步包括材料1570和可選的壓力滲透部件1560，其通過相比于汗液橫向地(即，平行于皮膚表面)流動而允許汗液從皮膚上垂直離開地更快速地流動而產(chǎn)生減小的體積路徑1580。壓力滲透部件1560可存在于本發(fā)明的這樣的實施方式中，其中材料1570本身不能適當?shù)販p小汗液體積。在一個實施方式中，材料1570是粘合劑。

在裝置1500的替代實施方式中，不包括可選的壓力滲透部件。在這樣的實施方式中，包括粘合劑的大多數(shù)材料可以顯著地對汗液不可滲透，并且粘合劑配有對汗液有多孔性的管、孔或微纖維，并且所提供的流動路徑主要是垂直的。換句話說，粘合劑將具有垂直各向異性的汗液路徑(即，與水平輸送相比，粘合劑更有利于對汗液或汗液中的溶質(zhì)的垂直輸送)，其也可以被稱為主要垂直的多孔網(wǎng)絡(luò)。這種粘合劑可以例如通過形成具有垂直取向的柔性管、孔或微纖維的厚粘合劑，然后將粘合劑切成較薄的層而制成。將粘合劑切成層將基本上暴露粘合劑任一側(cè)上的管或孔。可選的，粘合劑可以由形成垂直孔的多孔或可溶性顆粒制成。例如，在粘合劑的固化期間可能發(fā)生相分離，第一相是粘合劑，第二相是揮發(fā)性流體，其中揮發(fā)性流體在固化期間從粘合劑逸出時形成主要垂直取向的孔。孔也可以機械地形成，例如在粘合劑用于皮膚上之前用微針刺穿所述粘合劑以產(chǎn)生孔?；蛘?，孔或芯吸纖維可以在粘合劑中隨機取向，并且具有與粘合劑的厚度相當?shù)拈L度，使得一些會提供垂直的多孔路徑，而橫向的那些不會提供，因為它們基本上終止在基本上對汗液不可滲透的粘合劑內(nèi)部。汗液的垂直通道的密度應(yīng)該大于汗腺管的密度，從而實現(xiàn)上述益處，并且使足夠量的汗液到達裝置以被感測。

在本發(fā)明的實施方案中有用的粘合劑可以具有多種制劑。舉例來說，粘合劑可以是水凝膠、丙烯酸酯、水狀膠體或一種醫(yī)用粘合劑。許多粘合劑制劑可以適于使用水狀膠體敷料和粘合劑的組分和化學(xué)物質(zhì)，其可以被優(yōu)化為對汗液、氣體、微生物、油等高度多孔或高度無孔的。這種粘合劑還可以與抗菌劑、吸油珠粒，pH緩沖或維持珠粒，或其它可提高汗液感測裝置的長期可靠性和耐磨性的物質(zhì)一起使用。粘合劑本身或者由于含有汗液也可以是導(dǎo)電的，使得其可以用于本發(fā)明的裝置的采樣溶質(zhì)或者離子電滲遞送中的溶質(zhì)輸送。

在汗液流體中垂直各向異性的粘合劑或其它材料可用于本發(fā)明的實施方式中，其可具有各種構(gòu)造。例如，粘合劑可以包括具有主要垂直路徑的細絲或孔，這樣的細絲或孔對于汗液是多孔的和/或可溶于汗液。在一個實施方式中，由水溶性聚乙烯吡咯烷酮制成的垂直纖維陣列可以通過使用水溶性聚乙烯吡咯烷酮作為聚合物產(chǎn)生類似于維可牢(Velcro)搭扣的結(jié)構(gòu)來制備。然后可以在這種類似維可牢搭扣的表面嵌入具有顯著地對汗液不可滲透的粘合劑或凝膠。當裝置放置在皮膚上時，汗液將溶解聚乙烯吡咯烷酮，為汗液形成減小體積的路徑。

在本發(fā)明的一個方面，減小的汗液體積可以提高汗液采樣速率。在一些情況下，使用諸如繃帶的方法來施加裝置不足以最小化汗液體積。事實上，很少的可穿戴技術(shù)需要減小如本發(fā)明的汗液體積的體積，因此這種需要對于本發(fā)明是完全或顯著地獨特的。裝置可以保持在壓力下夾緊至皮膚以減小汗液體積，但是在簡單的貼片或其它可穿戴裝置中，存在使汗液體積最小化的其它方式。在本發(fā)明的一個方面，粘合劑可以是可固化的。具有可固化的粘合劑的裝置順著足以將裝置壓靠到皮膚的外部壓力施加到皮膚上。外部壓力可以通過例如夾具、橡膠帶或其它設(shè)備提供。然后，粘合劑可以固化，使得在外部壓力移除之后粘合劑能夠保留由施加的外部壓力產(chǎn)生的大部分(如果不是全部)減小的汗液體積。以這種方式，減少的汗液體積將提高汗液采樣速率。用于施加裝置的設(shè)備還可以包含遞送固化刺激的元件(例如加熱元件或紫外LED陣列)。施加裝置之前，催化劑可以浸入皮膚中，施加裝置后，在維持足夠長的壓力以支持適當?shù)墓袒耐瑫r，催化劑使粘合劑固化。在一個實施方式中，粘合劑本身可以含有固化劑或其它材料的微膠囊，其在壓碎或破裂時引起粘合劑固化。

多種可固化的粘合劑可用于本發(fā)明的實施方式中。粘合劑可以通過光、熱、pH值、催化劑、皮膚中或皮膚上的物質(zhì)、或其它諸如從液體或凝膠狀態(tài)的粘合劑分配溶劑的方式中的至少一種施加到干燥皮膚中來固化?？晒袒恼澈蟿┛梢耘c本發(fā)明的其它方面組合使用。在一個實施方式中，粘合劑可以包括珠?；蝾w粒，珠粒和顆粒將減小粘合劑內(nèi)部的汗液體積。

圖16示出了本發(fā)明的實施方式的裝置1600的至少一部分的俯視圖。粘合劑1670通過產(chǎn)生如上所述的多個封閉體積1680來產(chǎn)生體積減小的路徑。當裝置1600放置在皮膚12上時，一些封閉體積1680將在汗腺管14上對齊，而其他則不對齊。汗腺管14上的封閉體積1680將形成用于汗液的體積減小的路徑。另外，不在汗腺管14上的封閉體積1680將不是用于汗液的體積減小的路徑的一部分。裝置1600還包括微流體部件1665，以允許從可能提供汗液的任何封閉體積1680的汗液收集。在這方面，有微流體連接的閉合腔體的網(wǎng)絡(luò)在裝置1600中提供了減小的汗液體積和減小的汗液路徑。微流體部件1665可以是將汗液從封閉體積1680沿所示箭頭的方向輸送到一個或多個傳感器(未示出)的任何微流體路徑或材料。為了進一步將每個封閉體積1680彼此隔離，微流體部件的分支可以包括朝向傳感器的由例如壓力滲透點形成的單向或壓力滲透的流量閥。多個單向或壓力滲透流量閥是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。如圖16A所示的實施方式，壓力滲透的單向流量閥用于微流體部件1665中的桿或障礙物1668，其導(dǎo)致與沒有這樣的桿或障礙物1668的汗液流的直徑相比的減小的汗液壓力滲透1666的直徑(即，障礙物1668表現(xiàn)為壓力滲透部件)。雖然微流體部件1665被具體地示出為包括障礙物1668，但是將容易理解，在替代實施方式中，可以不包括這樣的阻隔物。在一個實施方式中，汗液溶質(zhì)沿微流體部件的分支的擴散可以足夠低，使得即使所有的封閉體充滿汗液，汗液體積也減小。

參考圖17，裝置1700包括一組傳感器1721、1722、1723、1724，體積減小部件1770，膜或網(wǎng)1760以及體積減小的路徑1780。雖然未示出，但是可以進一步包括例如汗刺激凝膠的汗刺激元件和驅(qū)動電極。如引線1755所示，至少一個傳感器1724可以具有用于來自皮膚12和汗腺管14的汗液的相對于傳感器居中的體積減小的路徑1780，這減少了采樣間隔。具有相對于傳感器居中的體積減小的路徑是有利的，因為如果汗液流不是居中的，那么傳感器的一部分將具有不均勻和慢得多的流。特別地，在至少第一區(qū)域附近的汗液流將比在傳感器下方的其他區(qū)域處的流體更慢。這種緩慢的汗液流將導(dǎo)致舊汗液與新汗液一起被測量，這將有效地增加采樣間隔。因此，放置在皮膚12上的傳感器不管怎樣小，或者不管在傳感器和汗腺管之間的汗液體積減小得怎樣多，都可以接收不在傳感器感測表面下居中的汗液流體。本發(fā)明預(yù)期了實現(xiàn)相對于傳感器居中的例如路徑1780的體積減小的路徑的許多方法。對于具有圓形區(qū)域的傳感器，流入傳感器中心的流在將舊汗液和新汗液的同時讀數(shù)的混合最小化方面將是最佳的。盡管術(shù)語“居中”可能不完全適用于具有非圓形幾何形狀的傳感器，但是本發(fā)明的方面包括以導(dǎo)致最佳或接近最佳采樣間隔的方式接收汗液的傳感器構(gòu)造。例如，在本發(fā)明的一個實施方式中，裝置可以包括至少一個傳感器和至少一個體積減小的路徑，其中體積減小的路徑具有用于傳感器的快速采樣間隔的流動模式。換句話說，體積減小的路徑包括汗液的穿過傳感器的預(yù)定路徑，這減少了采樣間隔。應(yīng)當認識到，可以使用各種方法來構(gòu)造裝置1700和類似的實施方式。作為示例，在其它方法中，可以使用膜的對準層壓或光刻來構(gòu)造裝置1700。

在本發(fā)明的一個有利方面，傳感器可以對于汗液是多孔的。包括對汗液多孔的傳感器可以減少新汗液將舊汗液從傳感器上沖刷掉所需的時間。另外，如果傳感器是多孔的，則汗液流將居中或均勻(因此“居中的流體”也可以包括“均勻流體”)的通過傳感器。多孔傳感器還可以將益處擴展到本發(fā)明的其它實施方式，即使是沒有居中或均勻的流的傳感器。

在本發(fā)明的一個方面，傳感器可以涂覆有汗?jié)癫牧?，以提高汗液對傳感器的潤濕性。一些傳感器在其要被汗液潤濕的表面上是疏水的或至少不足夠親水的。通常，紡織物、紙或微流體部件或特征可以鄰近傳感器放置以使流體芯吸和潤濕到傳感器表面。然而，任何這樣的額外部件都顯著增加了汗液體積，特別是考慮到紡織物或紙部件的厚度時。參考圖17A，在本發(fā)明的一個實施方式中，傳感器1721、1722、1723面向皮膚12的表面涂覆有親水或超親水涂層1790。傳感器涂層例如可以是直接放置在傳感器表面上的聚乙烯吡咯烷酮、芯吸納米纖維或其它材料。例如，傳感器涂層可以使用在水、乙醇中的稀釋溶液噴涂，使用表面活性劑以提高涂層對傳感器表面的潤濕，或不使用表面活性劑。在干燥形式中，此涂層可以從幾個單層厚度到微米厚度或更大，并且仍然實現(xiàn)所期望的汗液穿過傳感器表面潤濕。與傳統(tǒng)方法相比，傳感器上的汗?jié)裢繉犹峁p小的汗液體積或體積減小的路徑。

參考本發(fā)明的實施方式，已經(jīng)示出了粘合劑、珠粒層或其它特征或材料，其用于在皮膚上的接觸，在該接觸中皮膚上沒有會增加汗液體積的顆粒、毛發(fā)、痣或皮膚上的其他特征。本發(fā)明也包括用以覆蓋諸如皮膚光滑的問題的對實施方式的修改，或包括諸如較厚層或粘合劑的裝置變型。

提供如下實施例來幫助說明本發(fā)明，并且這些實施例不是全面的或不以任何方式限制本發(fā)明。

實施例1

通過本發(fā)明實現(xiàn)的低出汗率或目標溶質(zhì)提取區(qū)域還可以允許對一些溶質(zhì)的感測，該感測否則可能是困難的。例如，大的出汗率可以導(dǎo)致汗腺本身產(chǎn)生大量乳酸，使得不能測量血液乳酸。本發(fā)明的實施方式可以允許分配到汗腺管或汗腺的血液乳酸超過由汗腺產(chǎn)生的乳酸，因此能夠改善對通過汗腺管或汗腺乳酸的測量。類似地，較大尺寸或親脂性汗液溶質(zhì)可能非常緩慢地擴散到汗液中，需要在非常低的出汗率下采樣，以提供與血液的關(guān)聯(lián)，因此本發(fā)明的減小的汗液體積具有顯著的價值。該實施例進一步說明本發(fā)明的汗液體積具有的價值不止僅僅的采樣間隔。

實施例2

進行了計算，以確定對于在140汗腺s/cm²(例如，腹部)的示例性汗液采樣部位上以及每分鐘0.5和5nL的汗液產(chǎn)生速率，汗液感測裝置的采樣間隔。使用簡單的體積填充模型，具有30μm的與皮膚表面的平均間隙的2.5mm直徑的傳感器對于5和0.5nL/min/汗腺的情況將分別提供42.9和4.3分鐘的采樣間隔。該實施例沒有減小的汗液體積。

實施例3

使用相同的采樣部位特性和傳感器尺寸，對其中用凡士林膏填充傳感器和皮膚之間的汗液體積的實施例進行了計算。假設(shè)傳感器和凡士林膏之間的汗液體積可忽略不計(例如，壓力滲透部件可以在傳感器和凡士林膏之間)。在0.5nL/min/汗腺的情況下得到的采樣間隔小于1分鐘。即使在傳感器和壓力滲透部件之間具有小至10μm的空間，也提供了比實施例2中提高3倍的采樣間隔。

實施例4

使用相同的采樣部位特性和傳感器尺寸，對其中裝置包括皮膚上的六邊形閉合腔體網(wǎng)格的粘合劑的實施例進行了計算。假設(shè)粘合劑高度為30μm，粘合劑寬度為3:1的縱橫比(即，90μm的寬度)，則80％開口面積的粘合劑直徑為360μm。在0.5nL/min/汗腺的情況下的所得采樣間隔小于4分鐘。在這點上，即使在傳感器和壓力滲透部件之間存在空間，汗體積的至少一部分也已經(jīng)被顯著減小。

實施例5

使用與實施例4相同的采樣部位特性和傳感器尺寸，對裝置包括隨機聚合的疏水珠粒的實施例進行了計算。在0.5nL/min/汗腺的情況下得到的采樣間隔小于1分鐘。在這點上，即使在傳感器和壓力滲透部件之間存在空間，汗體積的至少一部分也已經(jīng)被顯著減小。