[发明专利]具有电磁屏蔽传感器、互连和电子器件的汗液感测设备

说明书

被配置为放置在佩戴者的表皮(12)上的可穿戴式汗液感测设备(200)，包括传感器组件，该传感器组件包括用于测量汗液中的目标分析物的至少一个分析物特异性传感器(220)，以及至少一个电磁屏蔽(290，292)以保护传感器组件的至少一部分免受电磁干扰。至少一个电磁屏蔽可以包括用于保护传感器组件免受来自佩戴者身体外部的电磁干扰的第一电磁屏蔽(290)和用于保护传感器组件免受来自佩戴者身体或传播穿过佩戴者身体的电磁干扰的第二电磁屏蔽(292)。

交叉相关申请

本申请要求于2015年10月30日提交的序列号为62/248,356的美国临时申请的优先权，在此其全部公开内容通过引用并入本文。

背景技术

汗液感测技术具有巨大的应用潜力，从田径运动到新生儿学、药理学监测、个人数字健康等，仅举几例应用。汗液含有许多与血液中携带的相同的生物标志物、化学物质或溶质，并且可以提供重要的信息，甚至使得人们可以在任何体征之前诊断疾病、健康状况、暴露于毒素、表现和其他生理属性。此外，可以测量出汗本身、出汗的动作以及表皮上面、附近或下面的其他参数、属性、溶质或特征，以进一步揭示生理信息。

如果汗液具有如感测范例那样巨大的潜力，那么为什么在婴儿氯化物化验中用于囊肿性纤维化或非法药物监测补丁的数十年之久没有出现？大多数常规应用利用如下粗糙、缓慢和不方便的处理：汗液刺激、收集样本、将样本运送到实验室，然后通过台式机器和训练有素的专家分析样本。这个过程是如此劳力密集、复杂和昂贵，以至于在大多数情况下，人们也可以实施抽血，因为它是大多数高性能生物标志物感测形式的黄金标准。因此，汗液感测尚未成为生物感测的最充分机会和能力，尤其是对于连续或重复的生物感测或监测。此外，尝试使用汗液来感测诸如葡萄糖之类的“圣杯(holy grails)”还没有成功地生产出可行的商业产品，其降低了公共感知的汗液感测能力和机会空间。

在用于生物监测的所有其他主要生理流体(例如血液、尿液、唾液)中，汗液可以说是最小的样本体积，并且对于许多应用来说，当感测技术引入人体时具有最大的价值(即，如果替代的是便携式手持设备或台式测试)。较小的样本体积通常意味着较小的电化学传感器，以便不会耗尽感兴趣的分析物。

佩戴感测装置通常意味着采样的流体和传感器会受到明显的电磁干扰。在某些情况下，传感器本身具有非常高的阻抗，并且使它们变小会增加对电磁干扰的挑战。干扰可能源自肌肉震颤、身体运动、电气接触的损失或改变、接触面积和积聚在表面的电荷的改变、接触电位的改变、表皮表面上的运动以及许多其他因素。对于生物流体型传感器而言，汗液感测比传统的生物流体和微流体传感器以及感测系统/设备具有更大的挑战性。

发明内容

上述许多缺点和局限性可以通过创建化学物质、材料、传感器、电子器件、微流体、算法、计算、软件、系统以及其他特征或设计的新颖和先进的相互作用，以一种经济实惠、有效、方便、智能或可靠地将汗液感测技术带入与所生成的汗液密切接近的状态的方式得以解决。有了这样一项发明，汗液感测可能成为一种如生物感测平台一样的引人注目的新范例。

所公开的发明的实施例提供了一种汗液传感器设备，其能够消除或减少与汗液传感器设备中的传感器的电磁干扰和其他类型的电子干扰。在一个实施例中，汗液传感器设备包括屏蔽来自身体外部的干扰和来自体内或穿过身体的干扰或者通过改变与身体的接触屏蔽干扰的传感器。在另一个实施例中，提供额外的电子滤波，因为例如在一些情况下，传感器和身体之间的流体接触提供了通过身体和传感器之间的咸汗溶液路径的电路径，这可能导致干扰。在另一个实施例中，与传感器的流体接触保持恒定并且在一个或更多个传感器之间电气地保持在等电位。重要的是，这些溶液中的许多溶液可以以保留汗液感测的其他优点的方式实现，例如减少的汗量，保护传感器免受磨损以及更快的采样间隔。

附图说明

根据以下详细描述和附图将进一步理解所公开的发明的目的和优点，其中：