[发明专利]检测汗液中阳离子含量的纸基便携式可穿戴传感器及应用

说明书

本发明属于体液检测设备技术领域，涉及一种基于纸的原位、可视化检测汗液中阳离子的小型设备，具体为检测汗液中阳离子含量的纸基便携式可穿戴传感器及应用。其具有根据pH产生颜色或荧光变化的纸以及在该纸下表面设置的阳离子交换纸的双层结构，以及使用该纸基便携式可穿戴传感器可视化检测汗液中阳离子含量的方法，可用于运动员生理情况监控。

技术领域

本发明属于体液检测设备技术领域，涉及一种基于纸的原位、可视化检测汗液中阳离子的小型设备，具体为检测汗液中阳离子含量的纸基便携式可穿戴传感器及应用。

背景技术

汗液是一种主要的体液形式，包括金属盐、糖、有机酸等多种化合物。这些化合物的含量从一个侧面反应了人的健康状况，特别是运动员。譬如，汗液中的钠离子可以帮助预测和预防运动员的非接触性伤害，如离子失衡、定向障碍、疲劳甚至肌肉拉伤。现在我们每周都能看到这样的报道，比如钠如何在比赛前、期间及之后影响美职篮，职棒和职业橄榄球的运动员。再如，钾的连续测量对马拉松运动员的意义重大。人体的心脏跳动离不开钾。我们常看到，有些马拉松运动员因为缺钾而在终点线瘫软晕厥。

类似汗液中的钠钾离子，汗液中的阳离子可视化、便携式的体液检测设备是个人化医疗未来发展的重要方向之一，对于职业体育的健康发展尤为重要，但是相关检测技术和设备的发展却十分不足，仅有美国几家大公司具有检测汗液中阳离子的技术能力，但是它们大都依赖大型设备，便携式、原位检测汗液中阳离子的技术手段还未见报导。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了检测汗液中阳离子含量的纸基便携式可穿戴传感器及应用。

本发明的技术方案：

检测汗液中阳离子含量的纸基便携式可穿戴传感器，包括三层结构，其中，底层为不透水基底，中间层包括阳离子交换纸、根据pH产生颜色或荧光变化的纸和表征进液体积的纸，顶层为粘性贴纸；通过粘性贴纸与不透水基底的紧密结合，将纸基便携式可穿戴传感器固定在所需检测的位置。

所述的不透水基底上设有两个空孔，阳离子交换纸贴在根据pH产生颜色或荧光变化的纸的下表面，然后整体置于其中一个空孔上方；所述的表征进液体积的纸的一端为进液端，进液端位于另一个空孔的上方，另一端设有刻度。

所述的根据pH产生颜色或荧光变化的纸是pH试纸或浸润pH响应荧光染料的纸。

所述的不透水基底为不透水材料，优选为不透水胶带。

所述的阳离子交换纸是修饰有阳离子交换基团的纸，阳离子交换基团优选为磺酸基。

所述的表征进液体积的纸带有荧光或颜色标记，并通过刻度确定进液的体积，刻度与进液体积的关系可以通过纸的吸水率、表面积等确定。

所述的粘性贴纸是透明的、半透明的或者具有可视窗口，可观察中间层颜色或荧光变化以及表征进液体积的纸上的刻度。

上述检测汗液中阳离子含量的纸基便携式可穿戴传感器，应用于运动员生理情况监控，具体步骤如下：

步骤1、配置不同浓度的待测阳离子溶液，选取不同的阳离子溶液体积，通过纸基便携式可穿戴传感器吸收后，由CCD或智能手机采集根据pH产生颜色或荧光变化的纸3上的颜色或荧光变化，经过图像处理，分离出RGB色彩空间中的Red通道或者CMYK色彩空间中的Cyan通道，结合待测阳离子溶液的浓度和体积，获得待测阳离子浓度的标准曲线；

步骤2、将纸基便携式可穿戴传感器覆盖于运动员皮肤表面，通过阳离子交换纸和表征进液体积的纸的进液端吸取汗液；

步骤3、通过表征进液体积的纸确定吸取汗液的体积，当吸取汗液的体积达到给定的数值时，取下纸基便携式可穿戴传感器；

步骤4、通过根据pH产生颜色或荧光变化的纸的颜色变化以及表征进液体积的纸确定的进液体积，结合阳离子浓度的标准曲线，确定汗液中阳离子含量。