汗液中含有豐富的生物標記物,可用于無創(chuàng)檢測人體生理指標,在人體健康檢測和疾病診斷領域中獲得了越來越多的關注。傳統(tǒng)的汗液檢測需要專業(yè)人員借助昂貴的設備來收集和分析汗液。柔性可穿戴微流控芯片為汗液的收集和檢測提供了新的機遇。柔性可穿戴微流控芯片能夠捕獲皮膚中汗腺產(chǎn)生的汗液,并對其進行存儲和分析。然而,柔性可穿戴微流控芯片仍存在局限性。首先微流控網(wǎng)絡的疏水性使汗液需要克服毛細管壓力才能進入芯片。其次儲液腔出口加大了汗液損失從而導致生物標志物的測量濃度偏離實際值。本文介紹了一種親水柔性可穿戴微流控芯片,將疏水閥放置在儲液腔和微流體通道交界處并結合單開口儲液腔設計用來減少汗液蒸發(fā)。本文研究內(nèi)容如下:1.可用于汗液收集的親水柔性可穿戴微流控芯片的設計。經(jīng)過等離子封裝后的親水芯片更容易捕獲皮膚中汗腺分泌的汗液。芯片的設計中巧妙地利用疏水閥,使液體可以填充單開口儲液腔,有效減少了汗液蒸發(fā),使汗液中生物標記物的測量結果更準確。同時,聚二甲基硅氧烷（PDMS）的優(yōu)良性能和芯片的超薄結構,使芯片可以發(fā)生彎曲、拉伸、扭折等大變形,滿足了人們?nèi)粘Ｉ钸\動需求。2.親水通道中疏水閥的構建及其工作原理。由于等離子處... 

【文章來源】：湘潭大學湖南省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

皮膚中汗腺的結構示意圖[7]

湘潭大學碩士學位論文4相比，汗液檢測具有完全無創(chuàng)收集樣品的優(yōu)勢而受到越來越多的關注有潛力成為人體常見的健康檢測方法之一[28]。表1-3汗液的成分與疾病對用汗液中的生物標記物與之關的疾病氯離子和鈉離子電解質平衡氯離子囊性纖維化葡萄糖糖尿病pH值代謝性堿中毒尿素腎衰竭乳酸身體疲勞、壓力缺血酒精酒精中毒出汗速度、溫度自主熱調(diào)節(jié)、中暑局部出汗速度中風對汗液中生物標記物水平的分析可以追溯到1940年[7]，科研學者對汗液中生物標記物有著濃厚的興趣傳統(tǒng)的汗液檢測通常分為排汗、收集和分析三步。圖1-2為傳統(tǒng)的汗液檢測圖。排汗方法包括體育鍛煉[28,29]、暴露在炎熱或者潮濕的環(huán)境中[30]、離子電滲療法[31]等。在排汗過程通常需要一些外部刺激（例如加熱、電流或者服用藥物等）促進人體汗腺分泌足夠的汗液量。在汗液收集過程中，醫(yī)護人員通常會使用濾紙、棉花、海綿、紗布或毛巾等材質的吸收墊收集人體通過刺激產(chǎn)生的汗液，然后通過離心將汗液從吸收墊中分離。最后將分離后的汗液送去專門的儀器由專業(yè)人員進行成分分析檢測[32-36]。圖1-2傳統(tǒng)的汗液分析檢測圖[37]傳統(tǒng)的汗液分析檢測方法也有固有的弊端。首先，在排汗過程中，人體需要排出大量的汗液，才能滿足分析過程中對汗液的需求量。其次，在汗液的收集過

第1章緒論5程中，吸收墊佩戴到人體會產(chǎn)生異物感，同時也會存在脫落的風險，這為收集足量的汗液增加了難度。最后，在檢測過程中，皮膚中的灰塵、油污或者皮膚碎片等會對收集的汗液產(chǎn)生不可避免的污染，從而影響實驗結果的準確性[38]。檢測分析依賴于昂貴的儀器和專業(yè)的操作人員，被限制于實驗室中。因此傳統(tǒng)的汗液檢測與遠程監(jiān)控、即時檢測和持續(xù)評估不兼容[39]。1.2可穿戴設備1.2.1可穿戴設備的概述可穿戴設備是指將傳感器植入到衣物或者配飾等人體日常穿戴中，檢測人體的生理指標的便攜式芯片�？纱┐髟O備可以測量生理過程產(chǎn)生各種信號（溫度、運動、電解質、代謝物等），實時監(jiān)測人體健康狀況，預防疾病，對人體的行為表現(xiàn)進行衡量。材料科學技術、化學分析技術、設備設計和裝配方法等多個領域的進步也為可穿戴設備的發(fā)展奠定了技術基�？纱┐髟O備的發(fā)展將給我們的醫(yī)療水平和生活方式帶來巨大的轉變，并有可能在衛(wèi)生保健領域得到廣泛應用并創(chuàng)造社會效益[40]。圖1-3幾種可穿戴設備的光學照片：(a)隱形眼鏡形式的可穿戴生物芯片；(b)可穿戴芯片地連接到手腕[41]；(c)具有NFC功能的脈搏血氧儀的光學圖像[42]；(d)硅納米膜可穿戴芯片[43]；(e)具有NFC功能的比色芯片光學照片[44]；(f)可安裝在腕帶上的可伸縮芯片的光學照片[45]例如：SENSIMED公司開發(fā)了一款名為SENSIMEDTriggerfish的無創(chuàng)軟性


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