發(fā)布時間：2020-06-09 05:22

【摘要】：人體汗液中含有豐富的反映健康狀況的生理信息,通過體外檢測分析汗液中的葡萄糖、氯化物等關(guān)鍵生物標(biāo)志物可以評估糖尿病、肺部囊性纖維化等疾病。出汗率不僅影響這些關(guān)鍵生物標(biāo)志物的測量,而且能預(yù)警人體運動期間可能存在的脫水風(fēng)險、有助于制定個性化的補液策略。傳統(tǒng)的先收集后離線檢測汗液成分的方法存在樣品污染風(fēng)險高、分析延遲而無法獲得有關(guān)人體的實時健康信息等缺點。快速發(fā)展的微流控技術(shù)以其能實現(xiàn)流體驅(qū)動且具有良好的生物兼容性等優(yōu)點為汗液收集與實時監(jiān)測分析提供了可能性。目前利用毛細力或滲透作用建立的實時收集汗液的微泵驅(qū)動力小、沒有提供實時監(jiān)測出汗率的方法,因而無法實現(xiàn)長時間的汗液收集與監(jiān)測。本論文利用毛細-蒸發(fā)效應(yīng)與電化學(xué)檢測原理,設(shè)計了一種驅(qū)動力強且能實時收集汗液并監(jiān)測出汗率的微泵。該微泵與包括可編程注射泵、電化學(xué)工作站和計算機的外圍系統(tǒng)構(gòu)成離體實驗系統(tǒng),共同實現(xiàn)液體加載、流量監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析的功能,對微泵收集液體和監(jiān)測流量的功能進行了研究。具體內(nèi)容包括:(1)基于毛細-蒸發(fā)效應(yīng)原理設(shè)計了一種可實時監(jiān)測出汗率的微泵裝置。它包括基于毛細吸收和傳輸液體原理的微通道結(jié)構(gòu)、有驅(qū)動液體流動的蒸發(fā)區(qū)以及具有集成三電極的檢測區(qū),不僅可以自動收集汗液且可實時地監(jiān)測出汗率;(2)基于固著液滴的蒸發(fā)模型,利用仿真軟件模擬了微泵依靠毛細-蒸發(fā)效應(yīng)驅(qū)動液體流動的過程,給出了微流道中由于毛細-蒸發(fā)效應(yīng)驅(qū)動的液體流量率、蒸發(fā)端出口孔陣列蒸發(fā)速率、以及微泵的最大蒸發(fā)速率的數(shù)值仿真結(jié)果;(3)將設(shè)計的微泵與包括可編程注射泵、電化學(xué)工作站和計算機的外圍系統(tǒng)構(gòu)成離體實驗系統(tǒng),利用生理鹽水模擬汗液,實驗驗證了毛細作用填充微通道和蒸發(fā)效應(yīng)泵送流體的有效性;進一步利用三電極對微泵的最大泵送流量進行監(jiān)測,實驗結(jié)果與仿真結(jié)果一致,驗證了該微泵實時監(jiān)測流量的可行性。由于毛細-蒸發(fā)效應(yīng)具有更強的驅(qū)動力且能長時間運行、電化學(xué)檢測技術(shù)以其實時、靈敏度高、所需功率低且易集成在裝置中等優(yōu)點,因此,本論文設(shè)計的可實時收集和監(jiān)測汗液的微泵為進一步研究可穿戴汗液監(jiān)測設(shè)備提供了一定的理論和方法學(xué)基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R318.6

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 關(guān)艷霞,戴敬,方肇倫;以毛細和蒸發(fā)作用為驅(qū)動力的微泵的研制[J];分析化學(xué);2005年03期

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本文編號：2704222