用于汗液速率确定的系统和方法与流程

for multiplexed in situ perspiration analysis”(nature 529,509-514(2016))中提出的可穿戴贴片。所述贴片包括用于测量na+、k+、葡萄糖、乳酸和皮肤温度的传感器阵列。然而，该研究的重点是开发和集成传感器本身，尽管这至关重要，但是不会解决与汗液样本收集有关的问题。后者主要通过将若干平方厘米的尺寸的吸收垫放置在皮肤与传感器之间来完成。假设是，假定产生了足够的汗液(因此，测试是对正在锻炼的个人进行的)，垫子将吸收汗液以用于分析，而新生成的汗液将重新填充垫子并“冲洗掉”旧汗液。然而，由于积聚效应，传感器的时间依赖性响应可能不会直接反映出随时间的生物标志物的实际水平。针对已发布的传感器的样本收集和呈现可能无法受到良好的控制，使得在很长一段时间内进行连续可靠的感测是困难的。这样的贴片也可以不被设计成处理在正常状况下产生的微量汗液，即，以每个汗腺每分钟亚纳升到纳升量级。
9.成年人在休息时产生100焦耳每秒(100瓦特)的热量。对于在22℃左右的温度下穿着衣服的人，这种热量通过被动手段去除，例如通过传导和对流来损失热量。在这种情况下，核心温度保持恒定。然而，当i)人从事体力劳动或锻炼和/或ii)环境温度升高时，这种传导/对流过程不足以维持核心温度。为了维持体内平衡，身体引起皮肤中的血管扩张以冷却血液，并开始产生汗液，汗液通过蒸发来冷却皮肤。
10.在环境温度下仅进行轻度锻炼或轻度劳动的人所产生的汗液量是相对少的，如taylor在“regional variations in transepidermal water loss,eccrine sweat gland density,sweat secretion rates and electrolyte composition in resting and exercising humans”(extrem physiol med 2013；2:4)和si mmers在“prolonged and localised sweat stimulation by iontophoretic delivery of the slowly-metabolised cholinergic agent carbachol”(journal of dermatological science 89(2018)40-51”)中讨论的。在所谓的热中性区域(其大约在25℃至30℃的范围内)中，核心温度保持非常稳定，并且不需要引起汗液产生来冷却身体。该区域是针对裸体男子在休息时定义的。对于穿着衣服的处于休息状态的人，热中性区域更低：在约13℃至22℃的范围内。因此，当温度在该区域中并且人处于休息状态时，汗液产生非常低。
11.根据taylor，在休息和热中性状况下，交感神经放电(汗腺盘管的分泌)可能不会引起可测量的出汗，因为汗液再吸收可能与其形成速率相当。si mmers测量了穿着衣服、暴露于空调环境、主要做非体力劳动的人的汗液速率，并发现汗液速率的典型值为约0.3nl/min/腺体(所测量的值在零与0.7nl/min/腺体之间)。当人们休息但在36℃的高温下时，通过taylor测量的汗液产生速率平均为0.36mg
·
cm2·
min-1
。当假设每1.8m2(普通人的皮肤面积)203万汗腺和1g/ml的汗液密度时，平均汗液产生为约3.2nl/min/腺体。由于高于热中性区域的高温，身体需要冷却，并且实际上汗液产生速率增加。
12.因此，处于久坐状态的人(诸如医院患者)具有最小的汗液速率，并且因此在汗液排泄与生物标志物检测之间存在显著的延迟，这可能妨碍对任何即将发生的并发症的及时监测和早期警告。特定相关生物标志物的浓度是汗液速率依赖的，并且因此必须评估每腺体汗液速率以进行临床相关的解读。传统的汗液感测解决方案具有有限的应用，因为它们需要受监测的人参与锻炼，并且倾向于使用相当复杂的微流体和传感器来确定汗液速率。
13.wo2018/125695a1公开了具有主动汗液采样的可穿戴汗液生物传感设备。描述了一种用于输送汗液的主动方法，其利用电润湿的机电效应。电润湿板包括覆盖电极的疏水
介电层(例如，特氟龙)。由亲水材料制成的汗液耦合“芯吸”部件允许来自皮肤表面的汗液随时间缓慢地扩散到电润湿板，于是汗液经由机电效应被输送。这种方法非常耗时，并且由于蒸发，对于小的汗液体积可能是无效的。此外，所述技术需要混合在不同时间从皮肤接收的汗液，这对于可靠的半连续生物标志物测量是不期望的。
14.us2015/0112165a1公开了一种确定每腺体汗液速率的方法。所述方法涉及使用多个汗液速率传感器来监测相应汗液收集腔室中的多孔材料的介电值的累积变化。钠传感器均监测相应腔室中的汗液的钠浓度。通过使用源自志愿者测试的相关曲线，钠离子浓度与总汗液流速相关。该方法具有两个主要缺点：(i)它假设在志愿者测试期间每个表面区域许多汗腺，以及(ii)它假设通过志愿者测试确定的钠浓度和汗液速率的相关性适用于任何特定的人/患者。在个体之间观察到的相当大的差异可能使后一种假设不明智，并且疾病可能使这种差异甚至更大。
15.heikenfeld等人在“digital nanoliter to milliliter flow rate sensor with in vivo demonstration for continuous sweat rate measurement”(lab chip,2019,19,178)中并且yang等人在“wearable microfluidics:fabric-based digital droplet flowmetry for perspiration analysis”(lab on a chip.2017年1用4日接收.doi:10.1039/c6lc01522k)中公开了将汗液收集在位于皮肤附近的腔室内的汗液速率传感器。汗液液滴从腔室的出口生长，直到它通过接触并转移到与出口相对的芯而从出口释放。紧接在该释放之前，汗液液滴接触一对电极中的一个，所述电极安装在芯上。另一个电极安装在腔室中。因此，电极由于由腔室中的汗液和仍然附着在其上的汗液液滴提供的连接而短路。在汗液液滴释放到芯中立即之前电极的这种短路使得设备能够对汗液液滴进行计数。然而，所述设计需要为每个腔室提供汗液速率传感器。这使得该布置不利地复杂。此外，所述设计可能与提供替代的汗液液滴感测原理不兼容。
16.wo2019/060689a1公开了一种离散体积感测系统流率和分析物传感器。
17.us2018/042585a1公开了具有来自传感器子集的优先汗液数据的汗液感测设备。
18.us2010/179403a1公开了用于汗液活动测量的方法和套件。


技术实现要素：

19.本发明由独立权利要求进行限定。从属权利要求限定了有利的实施例。
20.根据一个方面，提供了一种系统，包括：传感器，其用于感测汗液液滴；装置，其用于接收来自一个或多个汗腺的汗液并以离散的汗液液滴的方式将所述汗液输送到所述传感器；以及处理器，其被配置为：记录在一时间段期间由所述传感器感测到的汗液液滴；确定在所述时间段期间相继感测到的汗液液滴之间的时间间隔；并且使用所述时间间隔来识别所述一个或多个汗腺中的每个的至少一个活动时段和所述一个或多个汗腺中的每个的至少一个休息时段，在所述活动时段期间，相应的汗腺排泄汗液，在所述休息时段期间，相应的汗腺不排泄汗液，所述活动时段和所述休息时段被分配给所述一个或多个汗腺。
21.所述装置可以对来自皮肤的汗液进行采样，并将汗液逐滴输送到传感器。取决于装置的设计，相应的汗液样本可以包括来自单个汗腺的汗液或来自多于一个汗腺的汗液。这可能使每腺体汗液速率的确定复杂化，因为汗腺的数量是模糊的。
22.已知汗腺以周期的方式排泄汗液。汗腺排泄汗液的活动或“汗液爆发”时段被汗腺
不排泄汗液的休息时段分开。汗液爆发时段倾向于通常持续约30秒，而休息时段可以是约150秒。
23.本发明基于以下认识：汗腺的这种周期性行为可以用于确定供应由传感器感测的汗液的汗腺的数量。在汗液爆发期间，一个或多个活动汗腺排泄汗液，汗液以一系列离散的汗液液滴的形式被运送到传感器。这导致生成一系列不同的传感器信号，即脉冲，其对应于由传感器检测到的离散汗液液滴。通过考虑相继汗液液滴(脉冲)之间的时间间隔，可以确定一个或多个汗腺的活动和休息时段。识别活动时段和休息时段的过程必要地涉及将这样的活动时段和休息时段分配给一个或多个汗腺。然后可以确定汗腺的数量。
24.因此，所述方法依赖于确定个体汗腺的(一个或多个)汗液爆发时段。所述装置可以例如经由一个或多个腔室接收来自皮肤的汗液。腔室中的每个可以被配置为接收来自例如最多五个汗腺的汗液。换句话说，腔室中的每个的入口可以被定尺寸为跨越由最多五个个体汗腺的出口占据的皮肤面积。为此，每个入口的面积可以例如在0.05mm2至2mm2的范围内，例如0.75mm2至1.5mm2。
25.可以采用任何合适的传感器用于感测汗液液滴的目的，使得可以记录/登记感测到的汗液液滴中的每个。例如，可以使用电容、电导率、阻抗、光学和/或生物标志物传感器。
26.所述处理器还可以被配置为确定所述活动时段和所述休息时段被分配给的汗腺的数量。
27.所述处理器还可以被配置为：接收记录的汗液液滴中的每个汗液液滴的体积的量度(例如，对应于脉冲的宽度)；并且根据汗液液滴的数量、记录的汗液液滴中的每个汗液液滴的体积的量度和所确定的汗腺的数量来确定每腺体汗液速率。
28.在一时间段内由传感器感测到的汗液液滴的数量、和记录的汗液液滴中的每个的体积的量度、以及所确定的汗腺的数量使得能够计算每腺体汗液速率。
29.所述处理器可以被配置为基于记录的汗液液滴中的每个汗液液滴的体积的所述量度和所述时间间隔来识别所述至少一个活动时段和所述至少一个休息时段。考虑记录的汗液液滴中的每个汗液液滴的时间间隔和体积的量度可以允许如下的传感器信号模式的解读，在所述传感器信号模式，与一个汗腺的活动时段相对应于的传感器信号与另一个汗腺的传感器信号交叠或交叠。
30.所述传感器可以被配置为感测所述汗液液滴的体积的指标。所述处理器因此可以被配置为接收所感测到的指标。例如，所述指标可以是每个汗液液滴与传感器的接触时间，例如汗液液滴经过传感器所花费的时间，即每个传感器信号的脉冲宽度。脉冲宽度可以用于确定汗液液滴的体积，只要汗液液滴迁移通过传感器的速度是已知的或可以被估计。
31.所述处理器可以被配置为将从所述传感器接收的数据拟合到第一模板模型，从而识别所述一个或多个汗腺中的每个汗腺的活动时段和休息时段，所述数据至少包括所述时间间隔和所记录的汗液液滴中的每个汗液液滴的体积的量度。
32.涉及将传感器信号模式拟合到模板模型的算法可以提供识别活动时段和休息时段并将这些分配给一个或多个汗腺的方便手段。
33.所述拟合到所述第一模板模型可以额外地使用：所述至少一个活动时段中的汗液液滴的数量、所述至少一个活动时段的持续时间和/或所述至少一个休息时段的持续时间。考虑一个或多个这样的因素可以提供模板模型拟合算法来识别活动时段和休息时段并将
这些分配给一个或多个汗腺的能力。
34.所述处理器可以被配置为评估所述数据拟合到所述第一模板模型的良好性。基于所述拟合的良好性，所述处理器可以将所述数据的至少一部分拟合到另一第一模板模型。例如，可以从原始数据中减去满足拟合良好性准则的数据部分，并且可以将数据的剩余部分拟合到另一第一模板模型，从而使得迭代能够被执行。
35.所述处理器可以被配置为在将所述数据拟合到所述第一模板模型之后，将所述数据的至少一部分拟合到第二模板模型，其中，所述第一模板模型基于源自由从单个汗腺排泄的汗液构成的汗液样本的所述汗液液滴中的至少一些，并且所述第二模板模型基于源自由从两个或更多个汗腺排泄的汗液构成的另一汗液样本的所述汗液液滴中的至少一些。当由于从相对大的皮肤区域接收汗液而存在由从两个或更多个汗腺排泄的汗液构成的(另一)汗液样本的显著可能性时，这样的两步拟合方法可以是特别有用的。
36.所述装置可以被布置为将具有预定体积的汗液液滴输送到所述传感器。通过具有预定体积的汗液液滴，可以提高将信号传感器模式分配给一个或多个汗腺的容易性。换句话说，可以在尺寸上有利地限制拟合空间。
37.所述传感器可以包括用于检测与浓度根据汗液速率而变化的分析物的浓度相关的参数的感测设备，其中，所述处理器可以被配置为在将所述活动时段和所述休息时段分配给所述一个或多个汗腺时使用所述参数。因此，参数的汗液速率依赖性可以帮助解决在解读传感器信号模式时遇到的任何模糊性。
38.所述感测设备可以是电导率传感器，并且所述参数是电导率。特别地，电导率传感器可以帮助确定每腺体汗液速率。这是因为汗液的电导率可以充当钠离子浓度的代表，其是汗液速率依赖性的。此外，可以使用相对简单的电极布置容易地感测电导率。
39.所述传感器可以包括生物标志物传感器。生物标志物传感器可以是例如乳酸传感器。特定相关生物标志物(诸如乳酸)的浓度是汗液速率依赖性的，并且因此系统确定每腺体汗液速率的能力可以帮助提供感测到的生物标志物浓度的临床相关解读。
40.为此目的，所述处理器可以被配置为在相应汗腺的所述至少一个活动时段期间从所述生物标志物传感器接收多个生物标志物浓度，并且确定所述生物标志物浓度在所述至少一个活动时段内在时间上的变化。
41.此外，在乳酸的情况下，与排泄到皮肤上的汗液中乳酸浓度的汗腺相关的变化(即由于汗腺的活动时段和休息时段)和血液相关的变化相关联的时间尺度可以用于将前者的乳酸来源和后者区分开。因此，测量汗液中的乳酸浓度随时间的变化可以导致源自汗腺的和源自血液的乳酸浓度变化的合适区分。
42.还提供了一种方法，包括：接收来自一个或多个汗腺的汗液；以离散的汗液液滴的方式将所述汗液输送到传感器；在一时间段内使用所述传感器感测所述汗液液滴；记录在所述时间段期间感测到的汗液液滴；确定在所述时间段期间相继感测到的汗液液滴之间的时间间隔；并且使用处理器使用所述时间间隔来识别所述一个或多个汗腺中的每个汗腺的至少一个活动时段和所述一个或多个汗腺中的每个汗腺的至少一个休息时段，在所述活动时段期间，相应的汗腺排泄汗液，在所述休息时段期间，相应的汗腺不排泄汗液，所述活动时段和所述休息时段被分配给所述一个或多个汗腺。
43.所述方法还可以包括：确定所述活动时段和所述休息时段被分配给的汗腺的数
量。
44.所述方法可以实现每腺体汗液速率的确定。在这方面，所述方法可以包括接：收记录的汗液液滴中的每个汗液液滴的体积的量度；并且根据记录的汗液液滴的数量、记录的汗液液滴中的每个汗液液滴的体积的量度和所确定的汗腺的数量来确定所述每腺体汗液速率。
45.经由所述处理器识别所述至少一个活动时段和所述至少一个休息时段可以是基于记录的汗液液滴中的每个汗液液滴的体积的所述量度和所述时间间隔。
46.所述方法可以包括使用所述传感器来感测所述体积的所述量度，其中，接收所述体积的所述量度包括从所述传感器接收感测到的所述体积的量度。
47.所述识别包括将从所述传感器接收的数据拟合到第一模板模型，所述数据至少包括所述时间间隔和所记录的汗液液滴中的每个汗液液滴的体积的量度。所述拟合可以例如额外地使用：所述至少一个活动时段中的汗液液滴的数量、所述至少一个活动时段的持续时间和/或所述至少一个休息时段的持续时间。
48.所述方法可以额外地包括评估所述数据拟合到所述第一模板模型良好性，并且任选地，基于所述拟合良好性，将所述数据的至少一部分拟合到另一第一模板模型。
49.所述识别还可以包括在将所述数据拟合到所述第一模板模型之后，将所述数据的至少部分拟合到第二模板模型，其中所，述第一模板模型基于源自由从单个汗腺排泄的汗液构成的汗液样本的所述汗液液滴中的至少一些，并且所述第二模板模型基于源自由从两个或更多个汗腺排泄的汗液构成的另一汗液样本的所述汗液液滴中的至少一些。
附图说明
50.参照附图详细地并且以非限制性示例的方式描述本发明的实施例，其中：
51.图1示出了用于将汗液液滴输送到传感器的装置的第一示例；
52.图2示出了用于将汗液液滴输送到传感器的装置的第二示例；
53.图3示出了用于将汗液液滴输送到传感器的装置的第三示例；
54.图4示出了用于将汗液液滴输送到传感器的装置的第四示例；
55.图5示出了用于将汗液液滴输送到传感器的装置的第五示例；
56.图6示出了用于将汗液液滴输送到传感器的装置的第六示例；
57.图7示出了用于将汗液液滴输送到传感器的装置的第七示例；
58.图8示出了用于将汗液液滴输送到传感器的装置的第八示例；
59.图9示出了用于将汗液液滴输送到传感器的装置的第九示例；
60.图10示出了用于将汗液液滴输送到传感器的装置的第十示例；
61.图11a示出了根据示例的电润湿布置的部分；
62.图11b示出了根据另一示例的电润湿布置的部分；
63.图12示出了具有多个腔室的装置的示例，所述多个腔室均并联连接到公共互连件；
64.图13示出了根据示例的用于感测汗液液滴的传感器；
65.图14示出了用于感测汗液液滴的六个示例性传感器；
66.图15示出了针对束形汗液样本(虚线)和半球形汗液液滴(实线)的汗液液滴经过
传感器所花费的时间作为液滴体积的函数的曲线；
67.图16示出了根据示例的用于感测汗液液滴的系统的部分；
68.图17示出了用于将汗液液滴输送到传感器的装置的另一示例；
69.图18示出了描绘两次汗液爆发和两个休息时段的曲线图(上窗格)、第一次汗液爆发和第一休息时段的放大视图(中窗格)、以及汗液速率传感器信号随时间变化的曲线图(下窗格)；
70.图19示出了描绘第一汗腺的两次汗液爆发和第二汗腺的两次汗液爆发的曲线图(上窗格)、以及汗液传感器信号随时间变化的曲线图(下窗格)；
71.图21示出了当源自两个汗腺的汗液液滴将汗液排泄到相应腔室中并且相应的汗液液滴中的一些彼此重合时汗液速率传感器信号随时间变化的曲线图；
72.图22示出了当源自两个汗腺的汗液液滴将汗液排泄到相应腔室中并且在相应组传感器信号之间存在一些交叠但是相应的汗液液滴彼此不聚结时汗液速率传感器信号随时间变化的曲线图；
73.图23示出了根据示例的用于确定每腺体汗液速率的方法的流程图；
74.图24示出了用于将汗液液滴归因于它们所源自的(一个或多个)腺体的算法的示例；
75.图25示出了当汗液速率相对高时汗液速率传感器信号随时间变化的曲线图；
76.图26示出了当汗液液滴源自每个腔室的一个腺体时(上窗格)和当汗液液滴源自每个腔室的两个腺体时(下窗格)汗液速率传感器信号随时间变化的曲线图；
77.图27示出了示意性地描绘当电润湿波与汗液液滴形成不同步时的电润湿波的频率的示意表示随时间变化的曲线图(上窗格)和相关联的汗液速率传感器信号随时间变化的曲线图(下窗格)；
78.图28示出了与图27所示的那些类似的曲线图，但是分别在汗液爆发的开始和结束处具有更明显的坡升和坡降；
79.图29示出了另一示例性电润湿布置的部分；
80.图30示出了针对以限定的平均速率排泄的汗腺的汗液速率传感器信号随时间变化的曲线图(上窗格)和示出乳酸浓度随时间变化的两个模型的曲线图(下窗格)；
81.图31示出了根据示例的用于感测汗液液滴的另一系统的部分，其中校准流体也被逐滴供应到传感器；
82.图32示出了根据示例的用于感测汗液液滴的另一系统；
83.图33示出了用于将汗液液滴输送到传感器的另一示例性装置的部分的第一视图；
84.图34示出了图33所示的装置的部分的第二视图；
85.图35示出了图33所示的装置的部分的第三视图；
86.图36示出了图33所示的装置的部分的第四视图；
87.图37a示出了图34-36所示的出口设计的替代腔室出口的平面图；
88.图37b示出了图34-36所示的出口设计的另一替代腔室出口的平面图；
89.图38示出了使用图33-36所示的装置正被输送的汗液液滴；
90.图39示出了图35、36和38所示的电极的电连接；
91.图40示出了用于将汗液液滴输送到传感器的又一示例性装置的部分的第一视图；
92.图41示出了图40所示的装置的部分的第二视图；
93.图42示出了使用图40和图41所示的装置输送的汗液液滴；
94.图43示出了图41和42所示的电极的电连接；
95.图44提供了用于将汗液液滴输送到传感器的又一示例性装置的视图；并且
96.图45提供了具有替代电连接设计的装置的视图。
具体实施方式
97.应当理解，详细描述和具体示例在指示装置、系统和方法的示范性实施例的同时，仅旨在用于图示的目的，而不旨在限制本发明的范围。根据以下描述、所附权利要求和附图，将更好地理解本发明的装置、系统和方法的这些和其他特征、方面和优点。应当理解，附图仅仅是示意性的，并未按比例绘制。还应当理解，在整个附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。
98.如上所述，常规的汗液分析技术倾向于限于为了引起足够的出汗以实现测量的目的而参与锻炼的人。这在医疗保健环境中是不合适的，其中患者大部分是久坐的，并且汗液速率相应地是相对低的，例如大约0.2nl/min/腺体。
99.常规汗液传感设备的相关问题是在如此低的汗液速率下汗液排泄和生物标志物测量之间的显著时间延迟。在这样的设备中采用的汗液收集腔室的填充可能花费几个小时。
100.所谓的汗液速率依赖性生物标志物需要测量每腺体汗液速率，以便生物标志物数据是有意义的。然而，具有测量每腺体汗液速率的能力的已知系统具有高度复杂的设计的缺点。例如，可能需要十个或更多个复杂的流量传感器来监测多个汗液收集腔室中的汗液流量。例如，wo2018/125695公开了一种复杂的系统，其利用许多汗液速率传感器和钠生物标志物传感器共同确定每个腺体的平均汗液速率。
101.在低汗液速率下，蒸发成为导致人为升高的生物标志物浓度的干扰因素。蒸发还可以抑制或阻止汗液到达传感器，特别是在低汗液速率(大约0.2nl/min/腺体)和体积下。
102.常规汗液传感设备的另一缺点是，通常用于半连续测量的电化学传感器可能需要频繁的重新校准和离线校准。当这样的设备用于监测对象时，这可能具有负面的工作流程影响。
103.提供了一种可以用于确定每腺体汗液速率的系统。所述系统包括装置和传感器。所述装置接收来自皮肤的汗液并以离散的汗液液滴的方式将汗液输送到传感器。所述传感器感测汗液液滴中的每个。所述系统还包括处理器，所述处理器记录在一时间段内感测到的汗液液滴的数量。所述处理器还确定相继感测到的汗液液滴之间的时间间隔，并且可以任选地接收感测到的汗液液滴中的每个汗液液滴的体积的量度。然后，时间间隔以及任选地体积的量度被处理器用于识别产生汗液的一个或多个汗腺的汗液爆发和休息时段。所述识别过程必要地涉及将汗液爆发和休息时段分配给一个或多个汗腺，使得允许处理器确定产生汗液所涉及的汗腺的数量。
104.然后可以根据感测到的汗液液滴的数量、汗液液滴中的每个汗液液滴的体积的量度和所确定的汗腺的数量来确定每腺体汗液速率。
105.该装置对来自皮肤的汗液进行采样，并将汗液逐滴输送到传感器。取决于装置的
设计，相应的汗液样本可以由来自单个汗腺或多于一个汗腺的汗液构成。这可能使每腺体汗液速率的确定复杂化，因为汗腺的数量是模糊的。
106.已知汗腺以周期性方式排泄汗液。汗腺排泄汗液的活动或“汗液爆发”时段被汗腺不排泄汗液的休息时段分开。汗液爆发时段倾向于通常持续约30秒，而休息时段可以是约150秒。
107.本发明基于以下认识：汗腺的这种周期性行为可以用于确定供应由传感器感测的汗液的汗腺的数量。在汗液爆发期间，一个或多个活动汗腺排泄汗液，汗液以离散的汗液液滴的队列的形式被运送到传感器。这导致产生一系列不同的传感器信号，即脉冲，其对应于由传感器检测到的离散汗液液滴被生成。通过考虑连续的汗液液滴(脉冲)之间的时间间隔以及任选地每个感测到的汗液液滴的体积的量度(例如，对应于脉冲的宽度)，可以确定一个或多个汗腺的活动和休息时段。
108.考虑计数的汗液液滴中的每个汗液液滴的间隔和体积的量度可以有助于传感器信号模式的解读，其中与一个汗腺的活动时段相对应的传感器信号与另一个汗腺的传感器信号交叠或交叠。识别活动时段和休息时段的过程必要地涉及将这样的活动时段和休息时段分配给一个或多个汗腺。然后可以确定汗腺的数量。
109.在一时间段内由传感器感测到的汗液液滴的数量、和计数的汗液液滴中的每个汗液液滴的体积的量度、以及所确定的汗腺的数量使得能够计算每腺体汗液速率。
110.该装置为传感器提供离散的汗液流，而不是常规汗液传感装置中使用的连续汗液流。流体输送组件使得汗液液滴从腔室的出口释放并且输送到传感器。液滴朝向并且在一些示例中通过传感器的迁移可以例如经由界面张力方法和/或通过压力的施加来进行，如将在下文中进一步描述的。
111.汗液的逐滴或离散化流动相对于连续流动提供了若干独特的益处。汗液排泄与生物标志物浓度的实际确定之间的延迟可以减少，例如，对于处于久坐状态的对象，通常从1-2小时减少至约10-15分钟。在传感器包括生物标志物传感器的情况下，处理微量汗液并且能够将其相对快速地输送到传感器的能力可以使得生物标志物浓度即使在对象处于久坐状态时也能够被确定。此外，当汗液被提供为离散的汗液液滴而不是连续流时，可以例如使用更简单的传感器更直接地确定汗液速率。
112.由于该装置在将汗液液滴输送到传感器之前从出口释放汗液液滴，因此不需要例如为了在汗液液滴仍然附着到收集在腔室中的大部分汗液时感测汗液液滴而为每个腔室提供传感器，如在一些现有技术设备中。本装置可以对应地提供更大的设计灵活性。例如，所述装置可以将汗液输送到在空间上从出口移除的传感器。
113.如下面将参考附图更详细地描述的，流体输送组件可以包括在出口和传感器之间延伸的表面。所述表面可以具有例如拓扑和/或化学梯度，在装置的使用期间，汗液液滴向下迁移到传感器。替代地或额外地使用电润湿技术。这种电润湿技术使用电场来实现表面的润湿性质的瞬时改变，以便引起汗液液滴沿着表面朝向传感器迁移。
114.流体输送组件可以替代地或额外地向汗液液滴施加压力，以便从出口释放汗液液滴和/或将释放的汗液液滴输送到传感器。压力可以经由例如载体流体的流来施加，其中汗液液滴在传感器的方向上进行不混溶流动。
115.可以通过使用例如具有一对电极的简单检测器来对所得到的汗液液滴的队列进
行检测和计数，每个汗液液滴在所述一对电极之间经过。对应地提供了一种测量汗液速率的简易装置。
116.图1以横截面视图示意性地描绘了根据示例的装置100的部分。装置100包括具有入口104的腔室102。入口104接收来自皮肤106的汗液。如图1中所示，入口104可以被设置在皮肤106的表面附近。虽然在图1中描绘了单个腔室102，但这不旨在是限制性的，并且在其他示例中，装置100中可以包括多个腔室102，如下文将进一步描述的。
117.入口104被示出为靠近汗腺108。在这种情况下，由汗腺108排泄的汗液经由入口104进入并填充腔室102。如图1所示，装置100可以包括附接到皮肤106的表面的板110。在所描绘的示例中，板110的下表面与皮肤106的表面直接接触。在这种情况下，腔室102采用由板110界定的孔的形式。板110可以由能够设置在皮肤上的任何合适的材料形成，例如聚合物。例如，板110可以具有至少一定程度的柔性，以便使得能够共形地施加到皮肤106的表面。还可以预期更刚性的板110，只要入口104可以接收来自皮肤106的汗液。
118.为了从对象收集汗液，板110可以例如使用合适的生物相容性粘合剂粘附到皮肤106的表面。替代地，板110可以通过用于将板110附接到对象的身体的紧固件(例如条带)保持抵靠皮肤106的表面。
119.在实施例中，多个腔室102的每个入口104被定尺寸为接收来自平均0.1至1个活动汗腺的汗液。这可以帮助装置100用于确定每个汗腺的汗液速率，如将在下文中更详细地解释的。
120.每个入口104可以例如具有0.005mm2至20mm2之间的面积。入口面积可以根据腔室102的其他尺寸以及包括在装置100中的腔室102的数量来选择。下面将更详细地讨论入口面积和尺寸背后的基本原理。
121.优选的是，用于接收来自皮肤106的汗液的入口104的直径被选择为是相对小的，例如200-2000μm，诸如300-1200μm，例如约360μm或约1130μm。皮肤106的表面上的汗腺出口的直径通常在约60μm至120μm的范围内。相对小的入口104可以有助于降低两个或更多个汗腺108排泄到同一入口104中的几率，两个或更多个汗腺108排泄到同一入口104中可能使传感器信号的解读复杂化，如下面将进一步详细探索的。为了补偿接收到个体腔室102中的有限量的汗液，装置100可以例如包括多个这样的腔室102，例如2至50个腔室102，诸如10至40个腔室102，例如约25个腔室102。
122.一旦腔室102已经充满汗液，汗液液滴112就从腔室102的出口114突出。在图1所示的示例中，出口114由板110的上表面界定，并且一旦腔室102已经充满汗液，半球形汗液液滴112就在形成出口114的顶部上。
123.更一般地，装置100可以被配置为使得汗液液滴112的形成速度由汗液速率确定，而汗液液滴112的体积由流体输送组件确定。这将进一步详细解释。
124.入口104和出口114的相应面积可以被选择为确保腔室102的有效填充和在汗液速率范围内的汗液液滴112形成。在一些示例中，入口104和出口114具有为此目的选择的固定尺寸。替代地，装置100可以是可配置的，使得可以改变与汗液液滴112形成相关的至少一些尺寸和几何形状。
125.在优选的示例(图1中未示出)中，腔室102被定尺寸为在10-15分钟内充满汗液。在填充腔室102之后半球形汗液液滴112的形成优选地通常在10秒内以相对低的汗液速率(例
如0.2nl/min/腺体)发生。
126.出口114的直径可以例如在10μm至100μm的范围内，例如15μm至60μm，诸如约33μm，以便帮助控制汗液液滴112的尺寸，使得其体积均匀且可再现。通过具有这样的直径(例如约33μm)的出口114，即使在汗液速率低至0.2nl/min/腺体的情况下，也可以在汗腺108的单次汗液爆发(通常持续30秒)期间形成若干个汗液液滴112。因此，可以生成足够的汗液液滴112并通过装置100输送到传感器，以便可靠地估计汗液速率。
127.装置100可以使得能够形成相对均匀尺寸的汗液液滴112，并且此外还可以处理可变的汗液液滴112体积。关于后者，装置100将汗液液滴112输送到的传感器可以被配置为对汗液液滴112进行计数并确定每个汗液液滴112经过传感器所花费的时间。所述时间经由先验已知的迁移速度与汗液液滴112的体积线性相关，如下面将参考图15更详细地解释的。
128.作为图1所示的示例性装置100的部分的比例的指示，长度116(由双头箭头表示)为约500μm。更一般地，腔室102、入口104和出口114的尺寸可以根据例如对象的汗液速率来选择。腔室102的体积可以最小化，以便减少填充时间。这可以有助于确保实际汗液排泄与汗液液滴112的感测/监测之间的最小延迟。例如，腔室102的体积可以在0.1-100nl的范围内，诸如0.5-50nl，例如1-20nl。
129.腔室102的体积可以以各种方式最小化，以便最小化用汗液填充腔室102所需的时间。这样的修改可以是例如对界定腔室102的板110。
130.图2示出了腔室102从入口104朝向出口114渐缩的示例。这样的渐缩腔室102的体积将小于例如具有相同的高度和基部直径尺寸的圆柱形腔室102，诸如图1所示的装置100的圆柱形腔室。
131.通过图示，图2所示的板110的长度尺寸118为约500μm。在该示例中，渐缩腔室102具有锥形几何形状，即具有体积为1/3πh[r2+rr+r2](h＝50μm；r＝360μm；r＝33μm)的截头圆锥形状。对于0.2nl/min/腺体的相对低的汗液速率，所述渐缩腔室102的填充时间可以是约10分钟，并且汗液液滴112形成可能花费约12秒。相比之下，填充图1所示的具有相同高度(50μm)和底部(360μm)尺寸的圆柱形腔室102可能需要约50分钟，并且半球形汗液液滴112的形成时间可能多于3小时。
[0132]
在这一点上，应注意，汗腺108倾向于在汗液爆发中排泄，每次汗液爆发之后是腺体108不排泄的休息时段。在汗液爆发时段期间，汗液速率可以是平均汗液速率的约六倍。原因在于，在180秒的时间窗口中，通常存在30秒的汗液爆发和通常150秒的休息时段，因此在平均汗液速率和汗液爆发期间的汗液速率之间存在为六的因子。在具有截头圆锥形状的腔室102的上述图示性示例中，在汗腺108的汗液爆发期间，形成所描绘的汗液液滴112的时间约为12秒。
[0133]
在图2所示的示例中，汗液液滴112的表面积的56％与板110的上表面接触。出于从出口114释放汗液液滴112并将汗液液滴112输送到传感器的目的，板110的上表面可以被提供有梯度，诸如拓扑和/或化学梯度，如下面将关于流体输送组件进一步讨论的。在这一点上可以说，在这种拓扑和/或化学梯度的情况下，从出口114释放汗液液滴112所需的与板110的上表面接触的汗液液滴112的表面积可以取决于化学和/或拓扑梯度的陡度以及汗液液滴112的体积。
[0134]
图3示出了可以如何最小化腔室102的体积的另一示例。在该示例中，腔室102被分
隔成隔室，至少一些隔室流体地连接到彼此，以便允许腔室102充满汗液。如图3所示，隔室可以由支柱120形成。这样的支柱120可以形成板110的部分，并且在这样的示例中可以通过图案化(例如蚀刻)板110的下表面来形成。形成这样的支柱120的其他合适方式对于本领域技术人员而言将是显而易见的。
[0135]
图4示意性地描绘了多孔材料122(例如玻璃料状材料，诸如烧结玻璃材料)将腔室102分隔成隔室的另一示例。腔室102的体积可以由于由多孔材料122的孔之间的间隔物占据的空间而减小。取决于腔室102的形状以及分隔孔的材料占据腔室102的程度，腔室102的填充时间可以例如减少1-4分钟。
[0136]
多孔材料122还可以用作诸如聚合的蛋白质的物质的过滤器，否则所述物质可能阻塞装置100的下游部件，诸如出口114或流体输送组件。此外，多孔材料122可以帮助防止装置100被特定汗液组分和杂质污染。例如，多孔材料可以被选择为对于可能希望从进入腔室102或包含在腔室102内的汗液中去除的蛋白质和其他物质具有特定的吸附性质。由于减少了杂质改变流体输送组件中的表面性质的风险，例如由于吸附到流体输送组件的表面上，诸如吸附在电润湿布置的电润湿瓦片上(当这种电润湿布置包括在流体输送组件中时)，因此去除这种杂质可以是有利的。因此，多孔材料可以有助于减轻这些杂质损害从出口114释放汗液液滴112以及汗液液滴112迁移到传感器所需的亲水/疏水平衡的风险。
[0137]
在多孔材料122包括或是位于表皮106的表面附近的不可压缩玻璃料状材料的示例中，多孔材料122可以部分地由于其不可压缩性而防止由于表皮106凸出到腔室102中而堵塞。
[0138]
多孔材料122的孔的直径可以例如在100nm至10μm的范围内。孔之间的间隔物的直径也可以例如在100nm至10μm的范围内，以便使这些间隔物本身阻挡离开汗腺108的风险最小化。在这方面，汗腺108的出口直径通常在约60μm至120μm的范围内。
[0139]
应当注意，为了避免疑问，参考图1-3描述的体积最小化措施可以以任何组合的方式使用，以便使腔室102的体积最小化，以便即使在相对低的汗液速率下也有助于汗液液滴112形成。例如，装置100可以包括渐缩腔室102，其也被分隔成隔室，例如通过包括柱状结构120和/或多孔材料122。
[0140]
如上所述，装置100包括流体输送组件，所述流体输送组件被布置为使得能够释放从出口114突出的汗液液滴112。因此，流体输送组件可以例如包括将汗液液滴112(例如半球形汗液液滴112)从出口114分离的结构。
[0141]
由于汗液中的水分子之间的分子间吸引力，形成的汗液液滴112可以锚定到已经填充腔室102的大量汗液。
[0142]
在实践中，汗液液滴112不具有单个接触角值，而是具有从最大接触角到最小接触角的范围，其分别被称为前进接触角和后退接触角。前进接触角和后退接触角之间的差异称为接触角滞后。
[0143]
这些力抵抗汗液液滴112从出口114的移动。这种力导致汗液液滴112保留在填充的腔室102上方。流体输送组件使得这些力能够被克服，诸如分离汗液液滴112(并将汗液液滴112向下游朝向传感器输送)。流体输送组件可以被配置为使得汗液液滴112能够从腔室102明确地移位。换句话说，汗液液滴112的分离确保了明确的离散汗液液滴112定义。
[0144]
例如，流体输送组件可以被提供有用于移位(即释放)汗液液滴112的被动和/或主
动梯度。被动梯度可以包括化学和/或拓扑梯度。主动梯度可以由施加的压力和/或由电润湿布置的电场提供。
[0145]
在一些示例中，汗液液滴112的分离或释放可以在汗液液滴112达到一定直径的时刻发生。在该直径处，主动和/或被动梯度(例如，其可以由汗液液滴112的至少部分并且优选地整个汗液液滴112经历)是可以足够大的，以克服汗液液滴112的接触角滞后，使得汗液液滴112从出口114释放。
[0146]
图5示意性地描绘了通过电润湿技术实现汗液液滴112分离的示例。这可以被认为是“主动”界面张力方法的示例，其中主动施加力以便克服汗液液滴112的接触角滞后。
[0147]
如图5所示，板110的上表面被提供有一系列离散的电润湿瓦片124。出于从出口114分离和/或输送水性汗液液滴的目的，电润湿瓦片124可以包括涂覆有疏水性材料(例如含氟聚合物)的电极。输送组件可以包括用于依次对串联的电润湿瓦片124中的每个进行充电和放电的电场生成器(未示出)。电润湿瓦片124的充电可以使电润湿瓦片124的表面性质从疏水性切换到亲水性，从而即时克服汗液液滴112的接触角滞后。汗液液滴112可以相应地迁移到带电的电润湿瓦片124上。带电的电润湿瓦片124的后续放电和该系列中的后续电润湿瓦片124的充电可以使汗液液滴112迁移到后续电润湿瓦片124，等等。这种顺序可以被认为是“电润湿波”。
[0148]
在图5所示的示例中，当汗液液滴112已经生长以获得足够大的直径使得汗液液滴112至少部分地与一对电润湿瓦片124交叠时，从出口114的分离可以发生。在这种情况下，一旦电润湿波沿着电润湿瓦片124经过，跨越一对电润湿瓦片124的汗液液滴112将相应地从出口114移位。在该示例中，汗液液滴112可能不是都具有均匀的尺寸或体积，因为汗液液滴112可以在汗液液滴112达到必要直径和电润湿波到达之间的时间段内继续生长到不同的程度。在这方面，汗液液滴112尺寸可以由电润湿波的频率确定。
[0149]
在替代示例中，流体输送组件可以采用“被动”梯度来从出口114释放汗液液滴112。在此背景下，术语“被动”通常是指流体输送组件不主动施加力以便克服汗液液滴112的接触角滞后。
[0150]
例如，板110的上表面可以被提供有使得汗液液滴112能够从出口114分离的化学和/或拓扑梯度。拓扑梯度可以由倾斜的板110的上表面提供，使得当装置100被取向用于使用时，跨越汗液液滴112直径的倾斜的梯度足够大以克服接触角滞后。
[0151]
化学梯度可以由其上具有亲水和疏水部分的表面提供，所述部分被布置为沿着表面提供润湿性梯度。例如，利用疏水性ch3-部分(朝向皮肤106)和亲水性oh-部分(朝向传感器)官能化的微流体通道可以用于产生化学梯度(morgenthaler等人，langmuir；2003；19(25)第10459-10462页)。
[0152]
化学梯度可以例如在分子水平上被提供有亲水/疏水域，使得润湿性梯度沿着表面基本上连续地变化。这种化学梯度可以例如通过使板110的表面官能化的接枝聚合物链来提供。替代地或额外地，可以在表面上提供μm尺寸的亲水/疏水域，以便提供阶梯式的润湿性梯度。优选地，域被布置为在传感器的方向上在表面的长度上具有逐渐变化的分布。
[0153]
当这样的被动(化学和/或拓扑)梯度用于汗液液滴112的分离，当汗液液滴112(例如半球形汗液液滴112)达到特定尺寸时，分离可以发生。一旦汗液液滴112的直径为使得跨越直径的梯度足够大以克服接触角滞后，汗液液滴112就将从出口114分离。在这个意义上，
这种梯度可能导致每个汗液液滴112被输送到具有相对于彼此相似的尺寸/体积的传感器。在汗液液滴112被分离之后，由于表面能量梯度产生的驱动力，粘滞阻力也可以在延迟汗液液滴112运动中起作用。
[0154]
在图5和6所示的示例中，流体输送组件包括另一板128，所述另一板128与界定腔室102的板110分离并与其相对。另一板128可以使得能够对汗液液滴112的体积施加控制。这可以例如通过将另一板128与板110分开限定的距离130来实现。汗液液滴112的尺寸可以增加，直到其与另一板128接触。在实践中，当汗液液滴112接触另一板128时，汗液液滴112可以通过“跳跃”到另一板128而分离。这可以被认为是用于从出口114分离汗液液滴112的界面张力方法的另一示例。
[0155]
参考图6，板110和另一板128之间的间隔距离130可以被选择为使得其足够大以确保形成的汗液液滴112(例如半球形汗液液滴112)的直径在接触另一板128(即与板110的上表面相对的另一板128的下表面)之前足够大。
[0156]
在图6所示的示例中，另一板128的下表面可以被提供有用于在箭头126的方向上将汗液液滴112朝向传感器输送的被动(例如化学和/或拓扑)和/或主动(例如经由施加的压力和/或电场)梯度。在汗液液滴112通过“跳跃”到另一板128而分离之后，汗液液滴112可以开始经由梯度迁移。如上面简要描述的，板110和另一板128之间的间隔距离130可以被选择为确保形成的汗液液滴112的直径在接触另一板128之前足够大。这可以有助于确保均匀尺寸的汗液液滴112的立即迁移/输送。
[0157]
如图6所示，另一板128的下表面被提供有电润湿瓦片124。电润湿瓦片124和电场生成器(未示出)可类似于上面关于图5描述的布置。然而，在图6的情况下，汗液液滴112经由电润湿瓦片124在另一板128上的迁移可以意味着当下一个电润湿波到达已经释放到另一板128上的汗液液滴112时，汗液液滴112迁移将发生。因此，足够高的电润湿波频率可以确保相对均匀尺寸/体积的汗液液滴112输送/迁移到传感器。另一方面，如果电润湿波的频率是相对慢的，则汗液液滴112的尺寸/体积可以由电润湿波频率以及板110和另一板128的间隔130两者来确定，即，因为汗液液滴112可以在电润湿波之间的时段中生长。
[0158]
在非限制性示例中，流体输送组件可以被配置为控制板110和另一板128之间的间隔130。这可以例如通过包括与板110、128中的至少一个相接合的机构的流体输送组件来实现，所述机构被配置为移动板110、128中的至少一个以便调整板110、128的间隔。施加在机构上的控制可以是手动的和/或自动的。关于自动控制，流体输送组件可以例如根据汗腺108的汗液速率来控制间隔130。在这样的示例中，流体输送组件可以包括被配置为控制所述机构以根据确定的汗液速率(例如，由传感器检测到的汗液速率)来移动板110、128中的至少一个的控制器。因此，流体输送组件可以被配置为以动态方式控制间隔130。
[0159]
在相对高的汗液速率下，汗液液滴112形成可能具有太快的风险，并且不可控的汗液液滴聚结可能发生。这可以通过增加间隔130来减轻，因为将更大的汗液液滴112分离到另一板128上可能花费更长的时间。
[0160]
在相对低的汗液速率下，输送到传感器的汗液液滴112的数量可以是相对低的。可以通过减小间隔130以便增加形成在另一板128上的(更小)汗液液滴112的数量来减轻该问题。
[0161]
图7示出了利用流体输送组件实现汗液液滴112分离的示例，其中板110的上表面
和另一板128的下表面都被提供有被动梯度，例如化学和/或拓扑梯度。在这方面，箭头126a和126b分别表示被提供在板110的上表面和另一板128的下表面上的用于将汗液液滴112朝向传感器输送的梯度的方向。
[0162]
替代地或额外地，通过流体输送组件向从出口114突出的汗液液滴112施加压力梯度，可以实现限定的汗液液滴112分离。这可以被认为是提供主动梯度以便克服汗液液滴112的接触角滞后的示例，因为流体输送组件主动地向汗液液滴112施加压力/力以便克服汗液液滴112的接触角滞后。
[0163]
例如，可以通过使突出的汗液液滴112与载体流体的流相接触来施加压力梯度。载体流体优选是与汗液液滴112不混溶的流体。因此，由于基本上防止了汗液液滴112与载体流体混合，传感器可以能够检测由载体流体携带到其上的每个离散的汗液液滴112。这种载体流体的合适示例包括不吸收水分(即具有相对低或可忽略的吸湿性)的油，例如，人造血液(oxycyte)。人造血液是一种全氟化碳化合物，其通常用作血液替代品。
[0164]
在载体流体的流分离汗液液滴112的这种示例中，如前所述，可以提供与界定腔室102的板110相对的另一板128。汗液液滴112可以形成并生长，直到汗液液滴112与另一板128接触，于是汗液液滴112可以阻塞由相应板110、128之间的空间限定的通路。然后，汗液液滴112可以通过载体流体的流动而位移。以此方式，可以提供相对均匀尺寸的汗液液滴112；其尺寸由板110、128之间的距离130确定，如先前关于图6所述。载体流体的流可以还有助于将汗液液滴112输送到传感器。
[0165]
在例如载体流体的这种流动不足以分离汗液液滴112的情况下，流体输送组件可以被配置为引起流速的脉冲或峰值，所述脉冲可以提供足够的压力以从出口114释放汗液液滴112。例如，可以使用压电泵来引起载体流体的流速的这种峰值。这可以通过改变泵的脉冲频率来直接实现。
[0166]
图8示意性地描绘了示例装置100，其中流体输送组件被配置为例如经由在电润湿布置的背景下施加的电场来提供主动梯度。此外，界定出口114的板110具有波状外形的(上)表面132，其中腔室102的出口110布置在波状外形的表面132的顶点134处。
[0167]
当流体输送组件通过载体流体的流向汗液液滴112施加压力时(如箭头136所示)，所述流可以被引导到波状外形的表面132的顶部134处的突出的汗液液滴112。如图8所示，腔室102可以包括延伸到波状外形的表面132的顶点134的更窄颈部区域。所述结构可以促进汗液液滴112的分离，因为需要更少的能量来克服由接触角滞后引起的液滴惯性。如果波状外形的表面是疏水性的，则后者尤其如此。
[0168]
该结构可以被认为是被动支撑结构，并且可以被称为“杆”结构，其中出口114d定位在杆的顶部上，所述杆界定腔室102的颈部。如上所述，所述结构可以帮助汗液液滴112分离，特别是当利用主动压力梯度时。因此，所述支撑结构可以有利地用于板110和另一板128之间的主动压力梯度的背景下，如上面关于图7描述的。
[0169]
该波状外形的“杆”结构可以以任何合适的方式制造。例如，可以采用微机加工技术，诸如深反应离子蚀刻(drie)、光刻、电镀和模制(liga)、湿法蚀刻、熔融沉积建模(fdm)、投影微立体光刻和直写增材制造(ks teh.additive direct-write microfabrication for mems:a review.front.mech.eng.2017；12(4):490
–
509)。
[0170]
在汗液液滴112分离之后，汗液液滴112经由流体输送组件输送到传感器，例如，汗
液速率传感器和/或生物标志物传感器。例如，传感器可以包括汗液液滴112可以输送通过的单元。在这样的示例中，流体输送组件可以实现汗液液滴112输送或迁移到传感器并通过传感器。
[0171]
释放的汗液液滴112至少与后续汗液液滴112从出口114突出一样快地输送。优选地，汗液液滴112的迁移比后续汗液液滴112的形成(即突出)更快。这是为了确保明确的汗液液滴112定义，即确保将一系列离散的汗液液滴112输送到传感器。
[0172]
换句话说，流体输送组件可以通过确保相对于汗液液滴112形成的快速输送/迁移来保持汗液液滴112的离散液滴特性。就减少或避免在不同时间点处收集的汗液样本之间的组分(例如生物标志物)的扩散而言，这可能优于汗液的连续流动，特别是在低汗液速率下。
[0173]
每个汗液液滴112中的生物标志物浓度可以主要或仅由汗液液滴112的尺寸/体积确定，这导致相对简单的测量，如本文将关于图15进一步描述的。因此，当一系列离散的汗液液滴112输送到的传感器被配置为使得能够检测相应汗液液滴112中的生物标志物的浓度时，可以确定随时间变化的生物标志物浓度，其中与在不同时间点采样的汗液之间的生物标志物的扩散相关的误差的可能性更小。否则，这种累积效应可能导致测量的生物标志物浓度低于在特定时间段期间采样的汗液中的实际浓度。因此，装置100可以提供克服常规连续流汗液监测的关键缺点的手段。
[0174]
汗腺108以周期性方式操作。在汗液爆发时段期间，汗腺108通常排泄通常30秒，之后是约150秒的休息时段。借助于由流体输送组件供应到传感器的汗液液滴112的离散化流动，即使在汗腺108的汗液爆发时段期间，也可以应用使得能够确定关于随时间变化的生物标志物浓度的详细信息的装置100的能力。可以对应地检测汗腺爆发，这可以具有各种优点，包括确定乳酸浓度的能力，如下面将参考图29和30更详细地描述的。
[0175]
汗液液滴112经由流体输送组件相对快速地输送到传感器还可以有助于减轻/最小化汗液在它迁移到传感器时蒸发的问题。在最严重的情况下，这种蒸发可以阻止汗液液滴112到达传感器。确保汗液液滴112的最小蒸发在低汗液速率/体积下是特别重要的。
[0176]
与汗液液滴112的分离的上述描述类似，流体输送组件可以被提供有用于将分离的汗液液滴112输送到传感器的被动和/或主动梯度。因此，汗液液滴112的输送可以是经由界面张力技术和/或通过施加压力，如下面将进一步描述的。
[0177]
与被动梯度相关联的显著优点是不需要向流体输送组件供应电力来将离散的汗液液滴112输送到传感器。
[0178]
当采用化学梯度时，化学梯度轨迹的长度会一方面受到在亲水性/疏水性平衡时达到约20
°
的下限接触角和170
°
的上限接触角的有限范围的限制，另一方面受到被输送/迁移的汗液液滴112的尺寸的限制。较小的汗液液滴112会需要比较大的汗液液滴112更陡的梯度。特别地，由于汗液液滴112的相对小的长度有效地限制了汗液液滴112暴露于梯度，因此相对小的汗液液滴112需要更陡的梯度以便引发汗液液滴112的运动。
[0179]
例如，取决于汗液液滴112的尺寸，5-10mm的输送距离是可实现的，并且原则上，在使装置100工作方面是足够的。
[0180]
为了使汗液液滴112的接触角滞后最小化，可以以各种方式形成化学梯度。如上面关于经由化学梯度分离汗液液滴112描述的，例如，可以采用阶梯式化学梯度。优选地，域被
布置为在传感器的方向上在表面的长度上具有逐渐变化的分布。这种逐步梯度可以例如由纳米柱形成的疏水域和甲硅烷氧基物质形成的亲水域制成。在实践中，化学梯度可以导致约15
°
至约166
°
之间的接触角，这对于超亲水性和超疏水性是典型的。
[0181]
在替代示例中，化学梯度可以在分子水平上被提供有亲水/疏水域，使得润湿性梯度沿着表面基本上连续地变化。这样的化学梯度可以例如通过使板110的表面官能化的接枝聚合物链来提供，如上面关于汗液液滴112的分离所讨论的。
[0182]
这些实施例由决定液滴沿着固体表面以交替接触角移动的化学润湿性梯度的理论支持。如前所述，可以通过改变固体表面的化学组成来形成这种交替接触角，从而在表面上获得化学各向异性。所得到的润湿性梯度改变了液-固界面处的表面张力。由于汗液液滴112倾向于使其表面能最小化，因此它从更不可润湿(更大的水接触角)的区域朝向更可润湿(更小的水接触角)的区域移动。
[0183]
放置在水平化学润湿性梯度表面上的汗液液滴112受到两个主要的反作用力：驱动力和粘性阻力。驱动力由促进汗液液滴112的运动的表面能量梯度产生，而粘性阻力与汗液液滴112的运动相反。接触角滞后充当对移动的阻力，试图将汗液液滴保持在其静态位置。汗液液滴112在这些相反力的合力下加速。
[0184]
已经从理论模型获得了可以经由化学润湿性梯度实现的汗液液滴112速度的估计。所述模型进行如下估计，针对直径为100μm(尺寸≈0.26nl)且具有150
°
的疏水接触角的4
°
滞后的水滴，如果假设化学梯度是线性的，则润湿性梯度最小值可以是dcosθ/dx＝0.83mm-1
，以便克服滞后并且从而开始液滴运动。考虑到空气-水表面张力为0.072n/m并且水的动态粘度为8.8871x10-4 pa.s，在该具体示例中，理论模型还预测在0.6-10cm/s之间的范围内变动的液滴速度。
[0185]
图9示意性地描绘了示例性装置100，其中流体输送组件被提供有被动拓扑梯度。在该示例中，拓扑梯度由倾斜表面138提供。倾斜表面138朝向出口114倾斜，即朝其爬升，使得当装置100被取向用于使用时，例如如图所示水平地，汗液液滴112在传感器的方向上沿着倾斜表面138向下输送。
[0186]
在图9所示的示例中，倾斜表面138对应于板110的上表面。相对于水平面142的倾斜角140被选择为足够大以克服汗液液滴112的接触角滞后。
[0187]
虽然图9所示的倾斜表面138具有线性(拓扑)梯度，但是可以预期替代类型的倾斜表面。在这方面，图10示意性地描绘了具有斜面形式的倾斜表面138的装置100，所述斜面具有不同倾斜角的部分。
[0188]
虽然在图9和10中倾斜表面138被示出为板110的外表面或外表面，但这不旨在是限制性的。优选地，被提供在板110内的倾斜通道或内部通路包括倾斜表面138。
[0189]
更一般地，并且虽然在图1-10中提供的横截面表示中不可见，但是包括在流体输送组件中的用于朝向传感器输送汗液液滴112的通路可以至少部分地并且优选地完全封闭，以便使汗液液滴112的蒸发最小化。
[0190]
倾斜表面138可以以任何合适的方式形成，例如通过应用各种微机加工技术，例如深反应离子蚀刻(drie)、光刻、电镀和模制(liga)、具有或不具有湿蚀刻的喷珠、熔融沉积成型(fdm)、投影微立体光刻和直写增材制造等。
[0191]
实际上，汗液滴112的被动迁移可以通过上述化学和拓扑梯度的组合来实现。
[0192]
替代地，流体输送组件可以被提供有主动梯度，例如压力梯度，以便输送汗液液滴112。例如，可以通过使汗液液滴112与载体流体的流接触来施加压力梯度，如先前关于汗液液滴112的分离所描述的。
[0193]
在载体流体和汗液液滴112彼此不混溶的示例中，传感器可以能够检测由载体流体携带到其上的每个离散的汗液液滴112。这种载体流体的合适示例包括不吸收水分(即具有相对低或可忽略的吸湿性)的油，诸如人造血液。
[0194]
流体输送组件可以包括与另一板128相对的板110。在这样的示例中，汗液液滴112可以形成并生长，直到汗液液滴112与另一板128接触，于是汗液液滴112可以阻塞由相应板110、128之间的空间限定的通路。然后，汗液液滴112可以通过由压力梯度推动的载体流体的流动(例如，载体流体的恒定流动)而位移。以这种方式，相对均匀尺寸的汗液液滴112可以输送到传感器，其尺寸由板之间的距离130确定，如先前关于图5所描述的。
[0195]
在例如载体流体的这种流动不足以分离汗液液滴112的情况下，流体输送组件可以被配置为引起流速的脉冲或峰值，所述脉冲可以提供足够的压力以从出口114释放汗液液滴112。例如，可以使用压电泵来引起载体流体的流速的这种峰值。这可以通过改变泵的脉冲频率来直接实现。
[0196]
流体输送组件可以例如包括或可连接到载体流体的贮存器(未示出)，从而使得能够在装置100的操作期间连续供应载体流体。优选地，流体输送组件可连接到载体流体的外部贮存器，所述外部贮存器本身不包括在装置100中，因为对于在数天(例如7天)内的24小时连续操作，会需要相对大体积的载体流体，例如1升或更多。
[0197]
在非限制性示例中，载体流体(例如油)可以通过包括在流体输送组件中的泵来循环，如前所述。汗液可以在感测之后与载体流体分开，并传递到收集汗液的废物容器(未示出)。当汗液不混溶在载体流体中时，可以辅助汗液与载体流体的分开。以这种方式，载体流体可以再循环，这也减少了所需的载体流体的体积。废物容器可以例如具有容纳毫升体积的汗液的能力。
[0198]
如先前关于图5和6描述的，流体输送组件可以包括电润湿瓦片124(术语“电润湿瓦片”是术语“电润湿电极”的替代)和用于分离并输送汗液液滴112的电场生成器。电润湿瓦片124和电场生成器可以至少部分地构成电润湿布置144，其示例在图11a和11b中示意性地表示。
[0199]
为了输送水性汗液液滴112，瓦片124均包括涂覆有疏水材料(诸如氯聚合物，例如parylene c，或含氟聚合物，例如)的电极和用于对电润湿瓦片124充电/放电的电场生成器。聚对二甲苯也可以用作疏水性材料，并且还可以使用各种物质的分层涂层，诸如在电极上溅射五氧化二钽，涂覆有聚对二甲苯并且最后涂覆有电润湿布置144在实践中可以通过所施加的电场来操作，所施加的电场使电润湿瓦片124变得带电，并且由此从疏水性切换到亲水性，如先前所述。
[0200]
电润湿装置144可能需要控制电子器件和能量源，以便主动输送汗液液滴112。图11a示出了电润湿布置144仍然可以以相对简单的方式实现的示例。
[0201]
在该示例中，可以仅采用3至8个受控局部电压来生成多个电润湿波。这种电润湿波可以实现汗液液滴112在流体输送组件的所需(例如整个)长度上的输送/迁移，即使得汗液液滴112被输送到传感器并且任选地通过传感器。
[0202]
图11a示出了包括平面二维电极设计的电润湿布置144。为简单起见，图11a图示了十五个电润湿瓦片124的连接。然而，本领域技术人员将理解，所述电润湿布置144可以按比例放大以包括例如一百个或更多个电润湿瓦片124。
[0203]
图11a示出了三组配置：每个第一线146将编号为1至5的电润湿瓦片中的一个电润湿瓦片连接到相应的外部连接焊盘148a-e；每个第二线150将编号为1至5的电润湿瓦片中的一个电润湿瓦片连接到编号为6至10的相应电润湿瓦片；并且每个第三线152将编号为6至10的电润湿瓦片中的一个电润湿瓦片连接到编号为11至15的相应电润湿瓦片。图11a中明显的线146、150和152的粗细的变化仅用于引导读者的眼睛。
[0204]
电润湿布置144可以通过施加从第一焊盘148a到第二焊盘148b、到第三焊盘148c、到第四焊盘148d并且最后到第五焊盘148e的一系列充电-放电动作来操作，例如，每个动作间隔开例如十分之一秒。以这种方式，电润湿波可从电润湿瓦片1传播到电润湿瓦片15。可重复该顺序，使得电润湿波重复地扫掠电润湿瓦片的阵列124。顺序也可以颠倒，使电润湿波从电润湿瓦片15朝向瓦片1传播。电润湿波沿着阵列通过的频率可以至少部分地确定汗液液滴112的尺寸/体积，如先前关于图5描述的。
[0205]
虽然图11a图示了具有二维电极设计的电润湿布置144，但是相同的原理适用于三维设计，例如使用垂直互连访问(via)连接。
[0206]
然而，图11a所示的相同平面中的电气布线允许在一个平面中的单个结构，从而避免到其他层的via。因此，这种设计可以相对便宜地制造。这种布线设计的缺点是使用了相当大的表面积，并且电润湿路径的结构会受到限制。例如，图11a所示的设计可能不支持具有分叉的路径，诸如图12所示的分支结构。
[0207]
在图11b所示的替代示例中，平行的电润湿路径是有线的。应注意，电润湿瓦片的编号方向在图11b中相对于图11a是反向的。电润湿波从1前进到15，并且在瓦片1处存在腔室102的出口。反向编号的原因是汗液速率传感器可以被提供在瓦15的侧面上。
[0208]
由于图11b所示的布线图案，相应的电润湿路径可以例如会聚，以便为单个汗液速率传感器供电。图11b还示出了利用平面内设计可以解决多个腔室102。
[0209]
更一般地，使用电润湿装置144来输送/迁移汗液液滴112可以提供相对快速的迁移和对汗液液滴112的输送(例如速度)的精确控制。原则上，电润湿波的传播可以应用于在相对长的距离内输送汗液液滴112。后一优点也适用于流体输送组件向汗液液滴112施加压力的示例，但是在两种情况下都需要能量源。
[0210]
当电润湿用于汗液液滴112迁移时，梯度长度在两个电润湿瓦片124之间，并且因此可以实现比化学梯度强得多的力。然而，迁移原理的选择可以取决于旨在用于装置100的应用。如上所述，汗液液滴112经由化学梯度的迁移不需要能量源。
[0211]
虽然图1-10示出了汗液液滴112从其输送到传感器的单个腔室102，但是装置100可以包括多个腔室102，并且流体输送组件释放从腔室102的相应出口114突出的汗液液滴112，并将相应的汗液液滴112输送到传感器。
[0212]
在这样的示例中，流体输送组件可以借助于界面张力方法和/或经由施加的压力输送相应的汗液液滴112，如前所述。
[0213]
流体输送组件可以将多个腔室102中的每个腔室的相应出口并联地流体连接到传感器。通过将每个腔室102并联地而不是串联地连接到传感器，来自一个腔室102的完全形
成的迁移的汗液液滴112不会在其朝向传感器的路径上经过另一腔室102的出口114。以这种方式，并联布置有效地防止了这种完全形成的汗液液滴112与从下游腔室102的出口114生长的部分形成的汗液液滴112碰撞。此外，并联布置避免了完全形成的迁移的汗液液滴112被下游腔室102的出口114阻碍，例如夹住。
[0214]
图12示意性地描绘了装置100，其中来自多个腔室102的相应的汗液液滴112经由限定分支结构的路径的布置输送。多个腔室102被布置为组154。多个腔室的子集属于每个组。组154可以在空间上彼此分开，使得每个组154被供应有来自皮肤区域106的汗液，皮肤区域106在空间上从供应其他组154的腔室102的相应皮肤区域移除。
[0215]
如图12所示，第一分支156将相应组154的每个腔室102流体连接到第一互连件158。在这方面，可以为每个组154提供这样的第一互连件158。第二分支160将第一互连件158流体连接到相应的第二互连件162。如图12所示，可以为每两个或更多个组提供这样的第二互连。第二互连件可以流体连接到传感器(图12中未示出)。
[0216]
可选地，第三分支164将第二互连件中的两个或更多个流体连接到相应的第三互连件，其在图12中由星号表示。传感器可以经由该第三互连件从多个腔室102中的每个腔室接收汗液液滴112。
[0217]
例如，上述界面张力方法可以用于沿着图12所示的装置100的相应分支输送汗液液滴112。这可以使得汗液液滴112能够以相对高的速度从相应腔室102输送到传感器。至少与汗液液滴112形成一样快并且在该示例中优选地比汗液液滴112形成显著更快的汗液液滴112迁移的速度可以导致必要的一系列离散汗液液滴112被输送到传感器，如前所述。
[0218]
由于在该分支结构中没有腔室102位于任何其他腔室102的下游，因此有效地消除了迁移的汗液液滴112与从相应出口114突出的部分形成的汗液液滴112碰撞的风险。完全形成的汗液液滴112与部分形成的汗液液滴112聚结可能存在困难，因为难以确定完全形成的和部分形成的汗液液滴112对聚结的汗液液滴112的体积的相应贡献。因此，通过消除这种碰撞的风险，分支结构可以有助于减少在确定每腺体汗液速率时汗液采样相关的模糊性。
[0219]
这种分支结构还避免了完全形成的迁移的汗液液滴112被下游腔室102的出口114阻碍，例如夹住。此外，分支结构可以允许使用相对紧凑的装置100输送相对大量的汗液液滴112。
[0220]
分支结构可以意味着传感器(例如，汗液速率传感器)的数量可以保持最小，因为源自多个腔室102的汗液液滴112被引导到相同的目的地。这可以代表优于针对每个汗液收集腔室采用传感器的已知解决方案的关键优点。
[0221]
源自不同腔室102的完全形成的迁移的汗液液滴112可以在到达传感器之前彼此碰撞。例如，对于具有一百个腔室102和每个腔室102平均0.1个汗腺108的装置100，平均九个腔室102将产生源自单个汗腺108的汗液液滴112，并且平均约零至一个腔室102将产生源自两个汗腺108的汗液液滴112。
[0222]
如上面简要提到的，由于经过传感器的聚结的汗液液滴的增加的尺寸/体积，因此可以相对直接地检测源自单个腺体108的完全发展的汗液液滴112的碰撞。考虑到输送到传感器的大部分汗液液滴112将不会已经与其他汗液液滴组合，尤其如此，从而提供基线。装置100将汗液液滴112输送到的传感器可以被配置为对汗液液滴112进行计数并确定每个汗
液液滴112经过传感器所花费的时间。所述时间通过先验已知的迁移速度与汗液液滴112的体积线性相关，如下面将参考图15更详细地解释的。下文将进一步讨论源自两个汗腺108的汗液液滴112的问题。
[0223]
优选地，每个汗液液滴112从形成它们的腔室102的出口114行进相同的距离到达流体输送组件的端部。在图12所示的设计中，可以有效地输送一百个汗液液滴112。还可以预期更小和更大的分支结构。还可以根据装置100的特定应用并且特别是根据皮肤106上的活动汗腺108的密度来优化分支结构。
[0224]
用于提供阶梯式化学梯度的上述电润湿瓦片124和域可以例如特别适合于形成支化结构。分支结构也可以与压力梯度的使用相容。在这种情况下，可以在图12中描绘的腔室102的上游施加压力。然而，可以限制所施加的压力，以避免压力阻碍汗液排泄。
[0225]
在一些示例中，传感器可以对经由装置100的流体输送组件供应给它的离散的汗液液滴112进行计数。这可以使得能够确定汗液速率，如下文将进一步描述的。
[0226]
为此目的，可以采用任何合适的感测原理。与装置100产生一系列离散的汗液液滴112的能力相关联的优点在于，可以采用相对简单的传感器来检测每个液滴112，并且从而使得能够估计汗液速率。
[0227]
例如，电容感测原理对于对汗液液滴112进行计数可以是特别有用的。由于空气和汗液液滴112(约99％的水)之间的介电变化是相对大的(约80倍)，因此这种感测原理还可以使得估计汗液液滴112经过检测器(即在电容器的板之间经过)的时间。汗液液滴112经过传感器所花费的时间可以指示汗液液滴112的体积，如将关于图15进一步讨论的。
[0228]
图13示出了对经由装置100供应给它的汗液液滴112进行计数的传感器166。如图13所示，传感器166包括汗液液滴112经过的单元168。单元168可以例如采用上面关于装置100的流体输送组件描述的一个或多个汗液液滴112输送原理。在这方面，图13所示的示例中的单元168包括电润湿瓦片124(涂覆有疏水涂层(未绘制))，以便将汗液滴112输送通过单元168。在非限制性示例中，单元168可以与装置100的流体输送组件成一体。替代地，单元168可以是可连接到限定装置100的流体输送组件的末端的端口的部分。
[0229]
图13所示的示例性传感器包括一对电极170。电极170中的一个或两者可以与经过单元168的汗液液滴112直接接触。替代地，可以例如经由合适的涂层、层等防止电极170中的一个或两个被经过的汗液液滴112直接接触。图13所示的电极170彼此相对，但是可以预期电极170的替代相对定位，如将参考图14所描述的。
[0230]
当空气占据电极170之间的间隙(即电极170之间不存在汗液液滴112)时，电极170之间的相对介电值约为1。当汗液液滴112在电极170之间经过时，由于汗液液滴112为约99％的水，相对介电值增加到约80。这种大的差异意味着可以容易地检测汗液液滴112，并且因此可以使用这种传感器166直接对汗液液滴112进行计数。
[0231]
由于图13所示的电容器的电容可以由于电极170和单元168的几何形状是相对小的，因此它可以连接到前置放大器电路，所述前置放大器电路使用电ac信号172并将响应信号馈送到电子器件的其余部分，以便记录汗液液滴112的经过并测量汗液液滴112在电极170之间经过所花费的时间。通过运算放大器174和电阻器176的使用，所述小电流可以被转换成可测量的电压，其中通过后续的读取电子器件(如图13所示，通过电压表178)使电容器的泄流最小化。为了进一步降低噪声，可以例如屏蔽传感器加上前置放大器。许多替代传感
器电路设计对于本领域技术人员来说是显而易见的。
[0232]
作为上述电容传感器的替代或补充，传感器166可以包括用于对汗液液滴112进行计数的电导率传感器。在这方面，如果还希望测量汗液液滴112中的离子浓度，则包括电导单元的传感器166可能是特别合适的。因此，电导单元可以对汗液液滴112进行计数，测量每个汗液液滴112经过该单元所花费的时间，并且使得能够测量离子浓度。
[0233]
电导率传感器可以包括两个电极170，汗液液滴112可以与两个电极170直接接触。可以在汗液液滴112在电极170之间经过期间测量电导率。可以预期用于实施这种电导率传感器的各种传感器布置，如将参考图14更详细地解释的。
[0234]
可以采用任何合适的电气方案用于测量电导。通常，使用ac信号来探测电导。可以以例如大约100至10000hz的频率施加电压。这可以有助于防止否则可能干扰测量的电解效应。这种电气方案还可以包括用于记录汗液液滴112经过传感器166并测量汗液液滴112经过其中所花费的时间的电子器件。许多替代的电气方案对于本领域技术人员来说将是显而易见的。
[0235]
汗液液滴112的电导率的变化可以源自溶解的盐(特别是氯化钠)的浓度的变化。氯化钠是主要决定汗液中的电导的变化的主要化合物。汗液中的氯化钠浓度在0.06g/100ml和0.76g/100ml之间变化，即浓度可以变化约12倍。这意味着氯化钠浓度的这种变化是可直接测量的。
[0236]
如上面简要提到的，传感器166可以允许测量汗液液滴112中的离子浓度。为了使这种测量可用于进行临床解释，会需要可靠地估计每腺体汗液速率。因此，可能需要确定向相应腔室102供应汗液的汗腺108的数量。测量离子浓度可以使得能够确定汗腺108的该数量，如下文将进一步描述的。
[0237]
图14示意性地描绘了传感器166的若干示例。图14的示例a-c示出了传感器166并且特别是电极170可以如何相对于装置100的流体输送组件布置。
[0238]
图14的示例a示出了流体输送组件，其中化学梯度180将汗液液滴112输送到传感器166的电极170并通过传感器166的电极170。在该示例中，例如具有近似半球形形状的汗液液滴112经由化学梯度输送，并且在一对电极170之间经过时被传感器166检测到。汗液液滴112可以与电极170接触，或可以由于例如施加到电极170的隔离涂层而被防止进行接触，如前所述。
[0239]
图14的示例b与示例a相同，除了化学梯度180由电润湿瓦片124代替。在该示例中，汗液液滴112通过由流体输送组件采用的电润湿波输送到传感器166并通过传感器166，以实现汗液液滴112从它们所源自的(一个或多个)腔室102的迁移。
[0240]
图14的示例c与示例b相同，除了电润湿瓦片182用于将汗液液滴112输送通过传感器166并且与电极170一起检测汗液液滴112。在这种情况下，双功能电极182涂覆有隔离涂层，例如疏水涂层，以便实现其汗液液滴112输送功能。
[0241]
图14的示例d示出了具有矩形通道形式的单元168的传感器166。电润湿瓦片124安装在单元168中，并且传感器166的电极170垂直于电润湿瓦片124布置。在该示例中，通道的尺寸可以被选择为使得汗液液滴112接触单元168的壁，从而在单元168的横截面(例如正方形、矩形、三角形、圆形等横截面)上在汗液液滴112的头部和尾部处形成弯月面。在该示例中，可以例如经由合适的隔离涂层或以其他方式防止电极170与汗液液滴112直接接触。经
过单元168的所得到的“束形的”汗液液滴112可以有助于估计汗液液滴112的体积，如将参考图15更详细地描述的。
[0242]
图14的示例e与示例d相同，除了汗液传感器166的电极170彼此相邻地安装；电极170都与电润湿瓦片124相对。
[0243]
图14的示例f与示例e相同，除了梯度(例如化学梯度180和/或压力梯度)被提供在单元168内的通道中。如果沿着通道的长度提供压力梯度，则不需要化学梯度或电润湿瓦片以便将汗液液滴112输送通过单元168。
[0244]
当采用电容感测时，可以预期具有或不具有用于防止汗液液滴112和电极170之间的直接接触的隔离物的所有示例a-f(但是在示例c的情况下电极182中的一个是隔离的，如前所述)。
[0245]
当采用电导感测时，可以预期示例a、b、d、e和f，并且在这种情况下，没有隔离物施加到电极170(例如涂覆)在电极170上。
[0246]
可以预期许多替代的传感器布置。例如，可以通过将电润湿瓦片124划分成两个单独的部件来提供传感器166。一个部件可以例如采用涂覆有隔离物的外缘和不连接到外缘的中心部分的形式。这种同心电极结构可以替代地包括用于电导测量的相应的未涂覆电极。
[0247]
由装置100输送到传感器166的汗液液滴112可以具有不同的尺寸/体积。这可能是由于形成在(一个或多个)腔室102的(一个或多个)出口114处的汗液液滴112的尺寸变化。这种尺寸/体积变化也可能由于汗液液滴112在输送到传感器期间的合并或聚结而产生。
[0248]
通过测量汗液液滴112经过传感器166所花费的时间，可以确定汗液液滴112的体积。然后可以根据在给定时间段期间由传感器感测(即计数)的汗液液滴112的数量和汗液液滴112的体积来确定汗液速率。
[0249]
汗液液滴112可以以与其在传感器166上游的流体输送组件中采取的基本上相同的形式或形状(例如半球形)输送通过传感器166。替代地，汗液液滴112可以被送入通道168，例如圆柱形、立方形或棱柱形通道168，以便使汗液液滴112重新成形，如上面关于图13简要描述的。因此，半球形汗液液滴112可以形成为例如圆柱形或束形，这取决于通道168的横截面的形状。传感器166可以被布置为在重新成形的汗液液滴112经过通道168时感测重新成形的汗液液滴112。
[0250]
在界面张力方法的情况下，梯度或电润湿瓦片124可以延伸到通道168的多于一个壁，并且在圆柱形通道168的情况下，可以覆盖圆周的大部分。这可以有助于避免通过通道168的输送受到梯度或电润湿瓦片124的表面积相对于通道的未被梯度或电润湿瓦片124覆盖的表面积相对小的阻碍。
[0251]
汗液液滴112经过传感器166所花费的时间随汗液液滴112体积的变化可以取决于汗液液滴112在经过传感器166时所呈现的通道168的横截面的形状。这在图15中进行图示，图15提供了对于束形汗液样本(虚线184)和半球形汗液样本(实线186)，汗液液滴112经过传感器166所花费的时间随汗液液滴112体积变化的曲线。
[0252]
在图15的非限制性示例中，迁移的汗液液滴112的速度为700μm/s，并且传感器166具有在下游方向上通过传感器166的60μm的长度。汗液液滴112经过传感器166所花费的时间被定义为从当汗液液滴112开始与传感器166(例如传感器166的电极170)交叠直到该交
叠结束的时间。
[0253]
对于半球形汗液液滴112，汗液液滴112经过传感器166所花费的时间近似等于：(汗液液滴112的直径加上传感器长度)/(汗液液滴112的迁移速度)。
[0254]
对于已经呈现矩形棱柱形通道168形状的束形汗液液滴112，汗液液滴112经过传感器166所花费的时间近似等于：(汗液液滴112的长度加上传感器长度)/(汗液液滴112的迁移速度)。
[0255]
如图15所示，半球形汗液液滴112经过传感器166所花费的时间对汗液液滴112的体积比在圆柱形或束形汗液液滴112的情况更不敏感。例如，半球形汗液液滴112经过传感器166可能花费一半体积的半球形汗液液滴112约1.14倍长的时间。然而，圆柱形或束形的汗液液滴112经过传感器166将花费一半体积的类似形状的汗液液滴112约2倍长的时间。
[0256]
因此，包括通道168的传感器166可以改善传感器166确定汗液液滴112的体积变化的能力，通道168被定尺寸为使得汗液液滴112在汗液液滴112的头部和尾部处形成跨越单元168的横截面的弯月面。
[0257]
作为参考，在半球形汗液液滴的情况下，图15中的曲线所跨越的体积的范围对应于70至140μm的汗液液滴112直径，并且在束形液滴的情况下，对应于40至340μm的汗液液滴112长度。
[0258]
当束形汗液液滴112经过传感器166并且梯度(例如化学梯度)用于输送汗液液滴112时，迁移速度将随着汗液液滴112长度的增加而增加。这种增加的迁移速度可以抵消上述改善的汗液液滴112经过传感器166所花费的时间对汗液液滴112的体积的灵敏度。
[0259]
在电润湿瓦片124用于将束形汗液液滴112输送通过传感器166的情况下，可以防止具有短于例如约70μm的长度的汗液液滴112经过传感器166，因为汗液液滴112太短以致于不能与成对的相邻电润湿瓦片124交叠。另一方面，由于由一个带电的电润湿瓦片124产生的力可能不足以移动这样的大汗液液滴112，因此可能阻碍长于例如约140-200μm的汗液液滴112的输送。
[0260]
图16示出了包括如上所述的用于使汗液液滴112成形的通道168的传感器166。多个电润湿路径188被提供在通道168中，所述电润湿路径188在垂直于流过传感器166的方向的方向上在空间上彼此分离，使得汗液液滴112根据汗液液滴112的体积由电润湿路径188中的一个或多个输送通过传感器166。电润湿路径188均包括用于将汗液液滴112从流体输送组件输送到传感器166并通过传感器166的多个电润湿瓦片124。
[0261]
提供给电润湿路径188的相应电润湿波可以基本上彼此同时，使得跨越多于一个电润湿路径188的汗液液滴112由这些电润湿路径188同步地输送。
[0262]
当相对大的汗液液滴112经由流体输送组件输送到传感器166时，汗液液滴112可以首先进入通道168。在最初进入通道168时，汗液液滴112的形状可以从半球形变为束形，这取决于通道168的入口部分的横截面的形状，如前所述。在图16所示的非限制性示例中，通道168上游的流体输送组件的通路的高度可以例如为约150μm，并且传感器166的通道168可以例如具有约30μm的高度。
[0263]
然后，取决于汗液液滴112的体积，汗液液滴112可以分布在多个电润湿路径188上。在图16所示的非限制性示例中，四个电润湿路径188被提供在通道168中。相对小的汗液液滴112可以主要保留在四个电润湿路径188中的一个的电润湿瓦片124上。更大的汗液液
滴112可以分布在两个、三个或所有四个电润湿路径188的相应电润湿瓦片124上。
[0264]
基本上同时的电润湿波可以随后将一个或多个汗液液滴112输送通过传感器166。在图16所示的具体示例中，通过首先同时对汗液液滴112在进入通道168之后首先遇到的四个电润湿瓦片124(图16左侧的电润湿瓦片124在输送方向上具有增加的宽度)中的每个充电来产生这种电润湿波。随后，这四个电润湿瓦片124将例如在0.1秒之后放电，并且立即将与初始充电和放电的电润湿瓦片124紧邻的四个中心电润湿瓦片124同时充电，例如，持续0.1秒。在四个中心电润湿瓦片124放电后，下一组电润湿瓦片124将立即同时充电，等等。
[0265]
以这种方式，同时施加到每个电润湿路径188的电润湿波可以引起(一个或多个)汗液液滴112输送通过传感器166，即在图16中从左到右。
[0266]
传感器166可以包括每个电润湿路径188的传感器模块190，以便感测被输送的一个或多个汗液液滴112和(一个或多个)汗液液滴112经过其中所花费的时间。因此，所述传感器166可以适应相对小和相对大的汗液液滴112的迁移。由于为每个电润湿路径188提供了相应的传感器模块190，经由装置100输送到传感器166的汗液液滴112可以通过其尺寸/体积更好地区分，同时使得电润湿能够用于将汗液液滴112输送通过通道168。
[0267]
例如，并联的多个传感器模块190可以被认为提供与汗液液滴112的直径的线性差异。例如，如果汗液液滴112在两个传感器模块190上分开，则具有两倍直径的汗液液滴112将在四个传感器模块190上分开，并且因此将被两倍数量的传感器模块190检测到。
[0268]
在图16所示的非限制性示例中，每个感测模块190包括一对电极170，所述电极170允许汗液液滴112的基于电容和/或电导率的感测，如前所述。可以替代地或额外地针对感测模块190预期替代的感测原理，诸如光学和/或生物标志物检测技术。
[0269]
电润湿装置144可以被设计成帮助相对小的汗液液滴112在流体输送组件中和/或传感器166中使用的成对的电润湿瓦片124之间迁移。例如，相邻的电润湿瓦片124可以被成形为彼此互锁，例如经由具有互补的z字形轮廓的相应相邻表面的电润湿瓦片124的对。例如，相对于具有相应的相邻平坦轮廓的一对电润湿瓦片124，这样的互锁的一对电润湿瓦片124均可以具有与汗液液滴112的增加的交叠。因此，互锁电润湿瓦片124可以帮助将相对小的汗液液滴112输送到传感器166和/或通过传感器166。
[0270]
在相对大的汗液液滴112的情况下，电润湿瓦片124可以在垂直于输送方向的方向上变宽，从而增加这种相对大的汗液液滴112与电润湿瓦片124之间的接触力。当在不带电的电润湿瓦片124上时，相对小的汗液液滴112仍然可以例如采取半球形汗液液滴112的形式，并且仍然可以与相邻的电润湿瓦片124交叠，特别是例如当采用互锁的电润湿瓦片124时，如前所述。
[0271]
此外，可以从单个相对大的汗液液滴112“夹下”几个更小的汗液液滴112。这可以例如经由上面参考图12描述的分支结构来实现。在这样的示例中，在汗液液滴112到达互连件之前，可以使用逐步的方案将相对大的汗液液滴112分成这样的更小汗液液滴112。将腔室102并联地流体连接到传感器166的分支结构可以有助于减少或消除这样的更小汗液液滴112被正在经由分支结构输送的其他汗液液滴112干扰的可能性。
[0272]
在一些示例中，传感器166可以包括用于感测汗液液滴112的光学传感器。这样的光学传感器可以是先前描述的电容和电导率传感器的替代选择，或可以除了先前描述的电容和电导率传感器之外还包括这样的光学传感器。
[0273]
光学传感器可以以任何合适的方式感测汗液液滴112。例如，光学传感器可以包括用于在汗液液滴112所采用的路径上输送光束的光源和用于感测光束的相对的光学检测器。当汗液液滴112的弯月面经过光束时，光束可以被转向。汗液液滴112可以通过由光学检测器感测到的透射光的伴随变化来检测。
[0274]
替代地或额外地，光学传感器可以被配置为检测汗液中的组分对光的吸收。汗液可以具有特定光谱指纹，其源自汗液的每个组分的光谱性质。因此，光学传感器可以例如参考这样的光谱指纹来感测汗液液滴112。.
[0275]
在其他示例中，传感器166可以包括生物标记传感器。生物标志物传感器可以使得能够检测每个汗液液滴112中的生物标志物浓度，以及允许对汗液液滴112进行计数。生物标志物传感器还可以使得能够确定汗液液滴112经过生物标志物传感器的时间，从而可以导出汗液液滴112的体积的量度。因此，生物标记传感器可以有利地实现若干功能，这可以简化包含装置100和生物标记传感器的系统，特别是因为系统中不需要包括额外的传感器类型。
[0276]
生物标志物传感器可以感测特定的生物标志物，即化学生物标志物，其具有足够快的响应以致于可以确定经过生物标志物传感器的汗液液滴112的生物标志物浓度。在这方面，生物标志物检测器的响应时间可以短于汗液液滴112经过生物标志物传感器的时间。
[0277]
汗液中的特定组分具有取决于汗液速率的浓度。使用生物标志物传感器检测这样的组分可以使得能够明确地确定每腺体汗液速率。
[0278]
如果生物标志物传感器的响应时间受到相关生物标志物从大部分汗液液滴112到生物标志物传感器的拧测表面的扩散的限制，则其中设置有生物标志物传感器的通道168的尺寸可以被选择为尽可能小，从而最小化扩散生物标志物所需穿过的距离。根据爱因斯坦扩散方程，扩散距离与时间的平方根成比例。因此，例如，当通道168的高度减小两倍时，扩散所需的时间可以减小四倍，从而使得生物标记传感器能够更快地响应(当相关生物标记向生物标记传感器的扩散是速率限制步骤时)。
[0279]
图17所示的装置100具有包括电润湿瓦片124的流体输送组件。经由图17所示的装置100输送的汗液液滴112的尺寸/体积可以取决于电润湿波之间的时段。
[0280]
如上面简要指出的，汗腺108以周期性方式工作。汗腺108通常在爆发时段期间排泄约30秒，之后是约150秒的休息时段。汗液爆发可以在20秒至40秒之间或甚至在10秒至50秒之间变化(chen et al.,“in vivo single human sweat gland activity monitoring using coherent anti-stokes raman scattering and two-photon excited autofluorescence microscopy”,british journal of dermatology(2016),174,第803-812页)。
[0281]
在汗液爆发阶段期间，在1.2nl/min/腺体的汗液速率的情况下，可以约每12秒形成约0.24nl的汗液液滴112。假设汗液液滴112具有半球形形状，汗液液滴112的高度将为约50μm，并且直径将为约100μm。当应用于收集来自久坐对象的汗液时，平均汗液速率的上限可以预期为约5nl/min/腺体。在这种情况下，半球形汗液液滴112的体积将为约6nl，并且其直径将为285μm。
[0282]
包括装置100和传感器166的汗液感测系统可以被配置为当汗液速率超过指示接近该上限的阈值时提供警报，例如音频和/或视觉警报。如此高的汗液速率本身可能需要临
床干预。如前所述，汗液爆发和休息时段可以分别为约30秒和约150秒。如果在相同平均汗液速率下的休息时段减少，则在汗液爆发时段期间的汗液速率将降低。
[0283]
当流体输送组件采用电润湿装置144用于输送汗液液滴112时，可以考虑几个因素。为了使得能够输送汗液液滴112，所形成的汗液液滴112应当覆盖一个电润湿瓦片124，并且部分地覆盖该系列中的后续电润湿瓦片124。通常对于直径为100μm的半球形液滴，可以例如使用具有60μm的长度(在输送方向上)的电润湿瓦片124，其中相邻电润湿瓦片124之间具有10μm间距(在输送方向上)。
[0284]
上述电润湿瓦片124尺寸适合于具有100μm的直径的汗液液滴112，但不适用于将覆盖更多电润湿瓦片124的更大汗液液滴112。在这种情况下，电润湿瓦片124的在带电时呈现瞬时亲水性的区域可能太小以致于汗液液滴112不能迁移到该系列中的后续电润湿瓦片124。
[0285]
然而，例如在图17所示的装置100的情况下，可以通过调整分开连续电润湿波的时段来解决与相对大的汗液液滴112相关联的问题。
[0286]
例如，代替在连续的电润湿波之间消逝12秒时间段，可以每秒开始电润湿波。在这种情况下，以0.2nl/min/腺体的汗液速率，在一秒内形成的半球形汗液液滴112的直径可以为约42μm，这可能太小以致于不能与两个相邻的电润湿瓦片124部分交叠，并且因此，汗液液滴112的迁移不会开始。然而，在六个后续电润湿波之后，汗液液滴112将已经生长到具有77μm的直径，使得汗液液滴112与两个相邻的电润湿瓦片124部分交叠，并且可以发生汗液液滴112从出口114的释放和汗液液滴112的迁移。
[0287]
在5nl/min/腺体的汗液速率的情况下，在一秒之后，半球形汗液液滴112的直径将为124μm，并且汗液液滴112可以与两个相邻的电润湿瓦片124几乎交叠(两个电润湿瓦片124和其之间的间隙可以对应于130μm的长度)。因此，所述汗液液滴112直径可以足以使汗液液滴112迁移。因此，当每秒启动电润湿波时，可以适应从0.2nl/min/腺体到5nl/min/腺体的动态范围。由传感器166计数的汗液液滴112的数量和每个汗液液滴经过传感器166的时间然后可以用于计算汗腺108的汗液爆发时段期间的汗液速率。
[0288]
在图17所示的装置100的情况下，其中电润湿瓦片124被提供在板110的上表面上，不同的汗液速率可能引起不同尺寸的汗液液滴112被输送到传感器166。然而，这可能不会造成困难，因为传感器166既可以对输送到其上的汗液液滴112的数量进行计数，又可以确定每个汗液液滴112经过其中所花费的时间。后者与汗液液滴112的体积成比例。因此，可以按照汗腺108明确地评估汗液速率。
[0289]
更一般地，当电润湿装置144用于将汗液滴112输送到传感器166并通过传感器166时，电润湿波的速度可以由电场生成器对该系列的相应电润湿瓦片124充电/放电的频率确定。所述开关频率可以为例如约10hz。在先前描述的电润湿瓦片124的长度为60μm并且相邻电润湿瓦片124之间的间隙为10μm的情况下，在每一“步”中，汗液液滴112可以在0.1秒内移动70μm。因此，在这种情况下，汗液液滴112输送的速度可以为700μm每秒。
[0290]
图18示出了描绘两次汗液爆发192a、192b和两个休息时段194a、194b的曲线图(上窗格)、第一次汗液爆发192a和第一休息时段194a的放大视图(中间窗格)和传感器信号随时间变化的曲线图(下窗格)。
[0291]
在上窗格中，汗液速率被示为随时间变化。在该示例中示出了两次30秒的爆发
192a、192b和150秒的两个休息时段194a、194b。中间窗格示出了放大视图，其示出了汗腺108的第一次汗液爆发192a，其中在爆发时段期间汗液速率为1.2nl/min/腺体。在下窗格中，描绘了针对第一次汗液爆发192a的随时间变化的汗液速率传感器信号。
[0292]
在第一次汗液爆发192a的开始和由传感器166记录的第一汗液液滴112之间的延迟196是明显的。所述延迟196可以归因于爆发的第一汗液液滴112形成(即从出口114突出)所需的时间和流体输送组件将该汗液液滴112输送到传感器166所需的时间。
[0293]
在图18所示的示例中，形成第一次汗液爆发192a的第一汗液液滴112所花费的时间为6秒。换句话说，汗液液滴112生长以具有足够大的直径从而与界定腔室102的出口114的电润湿瓦片124交叠而使得电润湿波将汗液液滴112从出口114分离用了6秒，如前所述。在这方面，图18描绘了汗液速率相对低的情况。
[0294]
此外，在该非限制性示例中，腔室102和传感器166之间的距离为5mm。在700μm每秒的迁移速度的情况下，将完全形成的汗液液滴112输送到传感器166花费约7秒。
[0295]
图18示出了在第一次汗液爆发192a期间由传感器166每6秒感测到的相应汗液液滴112。因此，对于第一次汗液爆发192a，传感器166记录五个汗液液滴112，所述第一次汗液爆发192a具有30秒的持续时间。
[0296]
汗液液滴112可以具有直径为77μm的半球形形状，并且传感器166在输送方向上的长度为60μm。在汗液液滴112的输送速度为700μm每秒的情况下，汗液液滴112经过传感器166所花费的时间为0.196秒。
[0297]
在对应于图17和18的示例中，汗液速率在汗液爆发192a、192b开始和结束时候的坡升和坡降分别相对于电润湿波的(1秒)时段是快的。然而，在汗液爆发192a、192b的坡升和坡降期间，汗液液滴112可以在尺寸上变化，使得汗液液滴112经过传感器166所花费的时间可以对应地变化。
[0298]
在这方面，应当注意，700μm每秒的速度表示在经由电润湿波输送汗液液滴112的情况下汗液液滴的平均速度。然而，每0.1秒，所述系列中的后续电润湿瓦片124由电场生成器充电，并且因此汗液液滴112可以被认为是以步进方式移动。当汗液液滴112因此被输送通过传感器166时，可以针对每个步骤测量两个特征：传感器166输出坡升的时间和传感器166输出恒定的时间。根据这些测量结果，可以导出汗液液滴112经过传感器的平均时间。
[0299]
在替代的非限制性示例中，电润湿瓦片124替代地布置在与出口114相对定位的另一板128的下表面上。在这样的示例中，汗液液滴112的尺寸/体积可以取决于出口114与另一板128之间的距离130，并且因此汗液液滴112的尺寸/体积可以与电润湿波之间的时段无关，如前所述。在这种情况下，在特定时间段内的汗液液滴112的计数数量可以足以明确地评估汗液速率，因为汗液液滴112的体积是先验已知的。
[0300]
在汗液液滴112从出口114突出到汗液液滴112接触另一板128的下表面的程度之后，电润湿波可以沿着一系列电润湿瓦片124朝向传感器166输送汗液液滴112。仅出口114和另一板128之间的距离130也确定半球形汗液液滴112尺寸/体积，可以施加电润湿波的频率(例如0.1个每秒)可以比汗液液滴112形成的频率更快。这可以确保连续的汗液液滴112保持彼此分开。例如，当汗液速率相对高时，例如当系统用于监测参与密集锻炼的运动员的汗液爆发时，所述示例可以是合适的。在汗液爆发192a、192b的坡升和坡降期间，汗液液滴112的形成会花费比例如图17所示的示例的情况下更多的时间。因此，在这样的坡升和坡降
时段期间形成的汗液液滴112到达传感器166所花费的时间会比在汗液爆发192a、192b的最大值处形成汗液液滴112的情况下更长。
[0301]
例如，可以通过根据所确定的汗液速率动态地改变电润湿波的频率来改善动态汗液速率测量范围。换句话说，电波生成器可以被配置为基于由传感器166提供的汗液速率反馈来调整电润湿波的频率。
[0302]
在梯度(例如化学和/或拓扑梯度)用于从出口114释放汗液液滴112的示例中，汗液液滴112可以都具有类似的尺寸/体积，如先前参考图5描述的。
[0303]
在不依赖于来自志愿者测试的数据的情况下确定每腺体汗液速率的能力代表了关键目标，因为使用这样的数据忽略了个体之间的差异，这可能是显著的。为此目的，提供了一种用于确定每腺体汗液速率的系统。所述系统包括用于感测汗液液滴112的传感器166、以及用于从一个或多个汗腺108接收汗液并将汗液作为离散的汗液液滴112输送到传感器166的装置100。装置100可以例如是上文描述的类型的装置100。传感器166可以是例如先前描述的类型(电容、电导率、阻抗、电化学、光学和/或生物标记传感器)的传感器166。
[0304]
所述系统包括处理器，所述处理器被配置为对在一时间段内由传感器166感测到的汗液液滴112的数量进行计数，并确定在该时间段期间相继感测到的汗液液滴112之间的时间间隔。处理器还接收计数的汗液液滴112中的每个的体积的量度。
[0305]
处理器还被配置为使用时间间隔和计数的汗液液滴112的中的每个的体积的量度来识别一个或多个汗腺108的活动(即，汗液爆发)时段(在此期间一个或多个汗腺108正排泄汗液)和一个或多个汗腺108的休息时段(在此期间一个或多个汗腺108不排泄汗液)。识别一个或多个汗腺108的汗液爆发192a、192b和休息时段194a、194b的该过程同时涉及将活动时段192a、192b和休息时段194a、194b分配给一个或多个汗腺108。
[0306]
然后，处理器确定活动时段和休息时段被分配给的汗腺108的数量，并且随后根据汗腺液滴112的数量、计数的汗腺液滴112中的每个的体积的量度和所确定的汗腺108的数量来确定每个汗腺的汗液速率。
[0307]
因此，所述系统基于汗腺108的间歇性汗液排泄行为，通过将汗液液滴112分配给特定的汗腺108来确定每腺体汗液速率。所述系统还可以在物理上比常规汗液感测系统更简单，因为装置100可以将汗液液滴112从若干腔室102输送到公共传感器166，如前所述(参见例如图12)。
[0308]
该系统还可以消耗比例如监测连续汗液流动的汗液感测系统更少的能量。这是因为这种常规系统可以采用包括一对温度探头和加热器的相对高能量消耗的热汗液速率传感器。相比之下，本系统的传感器166可以简单地包括用于感测每个汗液液滴112在其之间的经过的一对电极。
[0309]
此外，经由离散化的汗液流动测量汗液速率可以使得能够更精确地测量汗液流速，特别是在相对低的汗液速率下。相比之下，汗液作为连续流输送的常规系统中的流速传感器在精确确定汗液流速方面可能具有相对更大的难度，特别是当汗液流速低时。上述类型的热汗液速率传感器可能例如由于热扩散而难以准确地测量低流速。其他已知技术(诸如感测介电值的累积变化)也可能具有相对低的精度，并且可能需要额外的传感器(诸如钠传感器)，以便建立每腺体汗液速率。
[0310]
通过流体输送组件将相应腔室102并联地流体连接到传感器166，可以以避免完全
形成的汗液液滴112和部分形成的汗液液滴112之间的碰撞的方式将汗液液滴112供应到公共传感器166。此外，还可以避免下游腔室102的出口114的阻抗。传感器166可以例如包括一对电极170，以便用作电容、阻抗和/或电导率传感器，如前所述。
[0311]
当汗液液滴112在两个电极170之间经过(即经过传感器166)时，电极170之间的电气性质(介电/电导)改变，并且感测电子器件可以记录该变化，从而使得处理器能够对经过传感器166的每个汗液液滴112进行计数。
[0312]
此外，感测电子器件还可以记录汗液液滴112经过传感器166所花费的时间。例如，处理器可以使用汗液液滴112经过传感器166所花费的时间和汗液液滴112被输送通过其中的已知速度来计算汗液液滴112的体积。迁移速度可以在某种程度上取决于汗液液滴112的尺寸/体积，但是这可以容易地先验确定。处理器可以例如经由查找表应用适当的校正因子来考虑输送通过传感器166的速度的任何汗液液滴112尺寸依赖性。
[0313]
如果两个完全发展的汗液液滴112彼此碰撞并合并，则聚结的汗液液滴112经过传感器166所花费的时间可以是例如尚未彼此合并的汗液液滴112的约两倍长，这取决于传感器166内的汗液液滴112的形状，如先前关于图15描述的。这意味着这种更大体积的汗液液滴112可以直接且明确地归因于两个完全形成的汗液液滴112的聚结。
[0314]
图17所示的装置100具有截头圆锥形形状的腔室102。在第一非限制性示例(示例1)中，腔室102具有直径为360μm的圆形入口104和直径为33μm的圆形出口114。在第二具体非限制性示例(示例2)中，腔室102具有直径为1130μm的圆形入口104和直径为33μm的圆形出口114。
[0315]
假设皮肤106上的活动汗腺密度为每平方厘米100个活动汗腺108，则对于实施例1和实施例2，与入口104接触的汗腺108的平均数量分别为0.1个腺体和1个腺体。
[0316]
可以使用泊松分布来计算与第一示例和第二示例的装置100的入口104重合的多个腺体108相关联的概率。在表1中示出了结果。
[0317][0318]
表1
[0319]
px是x个汗腺104与腔室102的入口104接触的发生的几率。
[0320]
作为图示性示例，装置100被布置为从皮肤106上的四个收集区域收集汗液。为此目的，装置100在每个收集区域包括二十五个图17所示类型的腔室102。在该示例中，腔室102的每个入口104具有360mm的直径(示例1)，导致每个入口104的面积为0.1mm2。
[0321]
在二十五个腔室102(每个收集区域)中，通常将存在不接收来自任何汗腺108的汗液的二十二个或二十三个腔室102。在一些特殊情况下，将存在从两个或更多个汗腺102收集汗液的腔室102(其中概率为约1/200)。
[0322]
在二十五个腔室102(每个收集区域)中，约两个至三个腔室102将从一个汗腺108接收汗液。由这两个至三个腔室102中的每个收集的汗液液滴112可以由传感器166感测。然而，仍然存在建立有助于汗液液滴112形成的汗腺108的数量的问题。
[0323]
此外，当对象处于久坐状态时，每个腺体108的汗液速率可以从0.2nl/min至1nl/min变化，并且当对象参与剧烈锻炼时，每个腺体108的汗液速率可以增加至5nl/min或甚至10nl/min。此外，活动汗腺108的数量可以根据神经刺激水平而增加，神经刺激水平进而由核心体温控制。从解剖学的角度来看，汗腺108也可以具有不同的尺寸，这可能导致汗液速率在汗液爆发阶段192a、192b期间的可变性。
[0324]
上述系统基于汗腺108的上述周期性行为可以用于确定有贡献的汗腺108的数量的认识而解决这些问题。这进而可以使得能够测量每个腺体的平均汗液速率。此外，所述系统可以允许建立汗腺108之间的汗液速率的变化，如下文将解释的。
[0325]
在腔室102不接收来自任何汗腺108的汗液的情况下，没有汗液液滴112将对应地输送到传感器166。
[0326]
在腔室102从单个汗腺108接收汗液的情况下，汗腺108可以表现出0.2nl/min的平均汗液速率，其中在汗液爆发192a、192b期间的汗液速率为约1.2nl/min(假设典型的爆发时段192a、192b持续约30秒爆发，并且休息阶段194a、194b持续约150秒)。在用由相应汗腺108排泄的汗液填充腔室102之后，例如，这可能花费约1至10分钟，然后汗液液滴112可以从出口114突出，如图17中示意性地描绘的。
[0327]
彼此相对靠近的汗腺108可以接收同时激活它们的神经脉冲。然而，汗腺细胞的泵送效应所需的新陈代谢所花费的时间可能在汗腺108之间变化，因此部分交叠的周期可能发生。
[0328]
在至少一些示例(诸如图12所示的示例)中，腔室102中的每个与传感器166之间的距离可以是相同的。由于汗腺108同时排泄到相应腔室102中，这可能引起检测到同步的汗液爆发。解决该问题的一种方式是改变相应腔室102和传感器166之间的距离。然而，未知的是，排泄到各个腔室102中的汗腺108是否将同时执行汗液爆发。此外，由于相应腔室102和传感器166之间的距离不同，因此相应汗腺108的非同步汗液爆发可能同时交叠。由处理器执行的识别可以使得能够明确地确定每腺体汗液速率，而不管对应于不同汗腺108的传感器信号之间是否存在交叠。因此考虑以下情况，其考虑了30秒排泄之后是150秒休息时段的典型周期。
[0329]
图19示出了当相应汗腺108在相对于彼此的不同时间具有汗液爆发192a、192b、198a、198b时汗液速率随时间变化(上窗格)和传感器信号随时间变化(下窗格)的曲线图。
[0330]
在图19所示的情况下，一个汗腺108供应第一腔室102，并且不同的汗腺108供应第二腔室102。通过例如分析传感器166数据，可以将源自相应汗腺108的汗液液滴112彼此区分开。具体地，可以排除时段200、202和204对应于休息时段的可能性，因为这些时段200、202、204显著短于如先前所述的可以为大约150秒的典型休息时段。由于表示为194a和206a的时段具有休息时段的典型持续时间，因此这些时段可以对应地被识别为相应汗腺108的休息时段194a、206a。
[0331]
即使前两次汗液爆发192a、198a被错误地归因于第一汗腺108，并且后两次汗液爆发192b、198b被错误地归因于第二汗腺108，由处理器确定的每个汗腺的平均汗液速率仍然是正确的。此外，在第二汗腺108的汗液爆发198a恰好跟随在第一汗腺108的汗液爆发192a之后，使得所得到的传感器166数据被解释为单个汗腺108的单个长的汗液爆发的不太可能的情况下，由于在汗液爆发时段期间不改变所确定的汗液速率，这种错误的分配可能是无
关紧要的。
[0332]
特定生物标志物的汗液速率依赖性可能仅在汗腺108的(活动)汗液爆发时段发生，而显然不在休息时段发生。特别地，导致汗液排泄到皮肤106上的主要汗液产生和再吸收可以仅在汗液爆发时段期间发生。原始汗腺速率除以汗液速率依赖性生物标志物的再吸收速率的比可能仅根据汗液速率而改变。因此，汗液爆发的持续时间不会影响汗液速率。然而，坡升和坡降将影响汗液速率，如下面将进一步讨论的。
[0333]
在图20中所示的情况下，汗液液滴112源自将汗液排泄到相应腔室102中的两个汗腺108，但是汗液液滴112彼此完全重合。这具以下效果：每个聚结的汗液液滴112经过传感器166所花费的时间(如在图20通过每个传感器信号的宽度所示)从单个汗液液滴112的0.196秒(参见上面的图18)增加到0.224秒。
[0334]
在图6所示的示例的情况下，其中一系列电润湿瓦片124被提供在与出口114相对的另一板128的下表面上，所有汗液液滴112形成有相同的尺寸/体积，其由出口114和另一板128之间的距离130确定，如前所述。由于汗液液滴112形成有先验已知的尺寸/体积，因此经由这些汗液液滴112经过传感器所花费的时间确定的聚结的汗液液滴112的尺寸清楚地指向由两个汗腺108引起的传感器信号中的模式。
[0335]
在图17所示的示例的替代情况下，其中一系列电润湿瓦片124被提供在板110的上表面上，并且不采用另外的板以便将汗液液滴112从出口114分离，传感器信号模式可以初看起来指向以两倍的汗液速率排泄的一个汗腺108，而不是两个汗腺108以相同的汗液速率排泄的实际情况。然而，可以排除该单个汗腺108的解释，因为检测到的连续的汗液液滴112之间的时间应当对应地更短，这不是图20中的情况。
[0336]
在图21所示的情况下，汗液液滴112源自将汗液排泄到相应腔室102中的两个汗腺108，但是由相应汗腺108产生的一些汗液液滴112彼此重合。在这种情况下，对应于由传感器166感测的前两个汗液液滴112的信号208、210被分配给第一汗腺108。针对最后两个汗腺112的信号216、218被分配给第二汗腺108。剩余的信号212、214、215对应于源自两个汗腺108的相应的汗液液滴112的聚结的汗液液滴112。
[0337]
在图6所示的示例的情况下，显然的是，由于装置100将具有相同尺寸/体积的汗液液滴112输送到传感器166，聚结的汗液液滴112必须属于相应汗腺108。
[0338]
然而，在图17所示的示例的情况下，存在要考虑的可能性：(a)两次汗液爆发，每次汗液爆发导致在感测期间在时间上移位的五个汗液液滴112，以及(b)来自第一腺体的形成七个汗液液滴112的一次汗液爆发和来自第二腺体的形成三个液滴的一次更短汗液爆发。在后一种情况下，一次爆发将具有42秒的长度，并且第二次爆发将具有18秒的长度，这是不太可能的。更重要的是，两种可能性(a)和(b)可能导致每个腺体的相同平均汗液速率被确定，因为对于两种情况，在汗液爆发时段期间每个腺体的平均汗液速率是相同的。
[0339]
在一系列电润湿瓦片124被提供在板110上的情况下，其中汗液液滴112可以由可变尺寸形成，乍一看，图21所示的数据模式也可以源自具有相对缓慢的坡升和坡降的一个汗腺108。然而，这可以被排除，因为相继传感器信号之间的时间也应当改变，在该示例中不是这种情况。
[0340]
在图22所示的情况下，汗液液滴112源自将汗液排泄到相应腔室102中的两个汗腺108。信号222a-222e被分配给第一汗腺108，而信号223a-223e被分配给第二汗腺。在相应组
的传感器信号之间存在一些交叠，但是相应的汗液液滴112彼此不聚结。这种传感器信号模式可以归因于每个汗腺108产生在时间上移位的一组五个汗液液滴112。替代的解释将需要一个汗腺108的非常不稳定的行为，这在生理上是不太可能的，即在汗液爆发期间的振荡汗液速率。后者可以对应地被排除。
[0341]
在图17所示的示例并且每秒引发电润湿波的情况下，在相对低的汗液速率(例如，0.2nl/min/腺体)下，汗液液滴112可以大约每6秒朝向传感器166迁移，并且在持续30秒的一次汗液爆发内，将形成五个汗液液滴112。这之后可以是约150秒的休息时段，在此期间不会形成汗液液滴112。然后可以重复该模式。当两个汗腺108活动时，将发生这些模式中的两种。注意，该讨论限于两个腔室102，每个腔室102从相应汗腺108接收汗液。也将在下文中讨论腔室102从多于一个汗腺108接收汗液的情况。
[0342]
当两个汗腺108的相应传感器信号模式彼此不交叠时，处理器可以直接识别相应的模式，并且每个汗腺的汗液速率可以直接从数据模式导出，例如，如在上面参考图19描述的情况中。因此，可以通过考虑汗腺108的周期性行为(汗液爆发时段和休息时段)来区分个体汗腺108的汗液液滴112。即使在汗液爆发被不正确地分配的情况下，也可能对所确定的每个腺体的平均汗液速率没有影响，如前所述。
[0343]
更一般地，处理器可以被配置为搜索一个或多个汗腺108的周期性行为，并识别哪个汗液液滴112源自哪个汗腺108或哪些汗腺108。这可以使得处理器能够确定汗腺的数量和每腺体汗液速率。
[0344]
图23示出了用于确定每腺体汗液速率的方法224的流程图。方法224包括从一个或多个汗腺接收226汗液，并且将汗液作为离散的汗液液滴输送228到传感器。步骤226和228可以例如由上述装置100实现。
[0345]
在步骤230中，在一时间段内使用传感器感测汗液液滴。例如，可以使用上述传感器166来实施步骤230。在步骤232中，在一时间段内对汗液液滴进行计数。在234处，确定在该时间段期间相继感测到的汗液液滴之间的时间间隔。时间间隔可以对应于传感器信号返回到基线与后续传感器信号从基线的后续增加之间的时段。在步骤236处例如从传感器接收计数的汗液液滴中的每个的体积的量度，如前所述。
[0346]
在步骤238，识别一个或多个汗腺的活动(即，汗液爆发)时段(在此期间一个或多个汗腺正在排泄汗液)和一个或多个汗腺的休息时段(在此期间一个或多个汗腺不排泄汗液)，并且将活动时段和休息时段分配给一个或多个汗腺。该识别和分配使用时间间隔和计数的汗液液滴中的每个的体积的量度，如先前参考图19-22描述的。
[0347]
在步骤240中，确定活动时段和休息时段被分配给的汗腺的数量。然后在步骤242确定每腺体汗液速率。每腺体汗液速率的该确定使用了汗液液滴的数量、计数的汗液液滴中的每个的体积的量度和所确定的汗腺的数量。
[0348]
步骤232至242可以例如使用上述系统的处理器来实施。
[0349]
图24示出了算法243的示例，可以采用算法243来识别一个或多个汗腺的汗液爆发时段和休息时段，并将汗液爆发时段和休息时段分配给一个或多个汗腺。换句话说，可以例如由系统的处理器采用图24所示的算法243来实施方法224的步骤238。
[0350]
在算法243的框244中，从传感器接收在限定的时间段(例如，10分钟)内的传感器信号，即数据模式。在框246中，将所接收的数据拟合到模板模型。特别地，所述拟合考虑：在
该时间段内感测到的传感器信号(即脉冲)的数量、每个传感器信号的宽度(即脉冲宽度)(其可以是每个感测到的汗液液滴的体积的量度)，以及相继传感器信号之间的时间间隔。模型拟合还考虑了生理上合理的汗液爆发和休息时段。
[0351]
在框248中，确定接收到的数据与模板模型的拟合良好性。在框250中，至少一些数据被识别为适合于基于其进行汗液速率确定。可以基于达到或超过预定阈值的该识别数据的拟合良好性来进行该识别。在框252中，确定与所识别的数据相对应的原始接收的数据的比率，并且如果该比率足够高，则算法在256处结束。另一方面，如果该比率低于预定值，例如80％，则在框254中实施新的拟合，并且重复框246至252，即，从而执行迭代。
[0352]
在具体示例中，所述算法从以下的模板开始：(i)汗液爆发中的汗液液滴的数量、(ii)脉冲时间、(iii)汗液液滴经过传感器的时间、(iv)汗液爆发时段的持续时间和(v)休息时段的持续时间。
[0353]
在该示例中，从原始接收的数据中减去足够类似于该模板模型的数据集的每个部分。拟合标准的良好性可以用于控制接收到的(即真实的)数据中有多少可能偏离模型。如果通过这样的减法部分地移除宽脉冲，则剩余的脉冲保留在数据集中。这样的剩余脉搏可以例如随后被分配给另一汗腺。
[0354]
可以再次减去类似于该模板的数据集的每个部分，并且再次重复该过程。可能不需要进一步重复算法，因为分别源自四个腺体的汗液液滴的交叠是非常不可能的。
[0355]
评估剩余数据集的大小，并且如果例如这大于原始数据集的5％至20％，则以拟合参数的新值开始新的迭代。以这种方式，可以可靠地评估不交叠的数据模式以及交叠的数据模式，从而使得能够确定每个腺体的平均汗液速率。
[0356]
在装置100(例如，上述流体输送组件)被配置为将具有预定体积的汗液液滴输送到传感器的示例中，可以对应地限制拟合参数空间。例如，当采用图6所示的装置100时，从腔室102的出口114释放的每个汗液液滴112的体积由出口114和另一板128的相对表面之间的距离130限定，如前所述。通过以这种方式提供具有限定的(例如均匀的)体积的汗液液滴112，可以更直接地实施上述识别步骤238，即，与当(未聚结的)汗液液滴112的体积不是先验已知的时相比。
[0357]
例如，当图17所示的装置100用于将汗液液滴112输送到传感器166时，汗液液滴112可以具有不同的尺寸/体积，特别是在汗液爆发的坡升和坡降阶段期间。这可能需要步骤238的更复杂实现方式，例如使用脉冲时间可变的更复杂模型。替代地，可以使用在分析中忽略汗液爆发的边缘(即坡升和坡降阶段)的模板。
[0358]
在这一点上应注意，当多于三个汗腺108向同一传感器166供应汗液液滴112时，所得到的模式分析可能变得更难以解释。由于该原因，每个入口104的尺寸和每个传感器166的腔室102的数量可以被限制(例如，限制为二十五个)，使得只有两个至三个腔室102由活动汗腺供应，如先前参考表1描述的。
[0359]
为了增加数据量，可以将多于一个装置100组合成单个可穿戴贴片。例如，单个贴片可以包括四个装置100，其中每个装置100具有二十五个腔室102。装置100的数量并且因此腔室102的数量可以例如根据所需的精度而变化，因为从更多数量的汗腺采样的汗液可以导致所确定的每个腺体的平均汗液速率的变化减小。
[0360]
图20示出了非常不可能的情况，其中源自不同汗腺108的汗液爆发的相应汗液液
滴112彼此完全重合，使得仅产生一个传感器信号模式。当具有预定体积的汗液液滴112由装置100输送到传感器166时，具有比预定体积更大的感测体积的汗液液滴112必须由源自相应汗腺108的汗液液滴112的聚结引起，如前所述。
[0361]
然而，在图17所示的装置的情况下，更大的汗液液滴112可能是由汗液液滴112的聚结或更高的汗液速率引起的(回想在该示例中，半球形汗液液滴的直径可以在77μm和124μm之间变化，这取决于每腺体汗液速率)。
[0362]
在相应汗腺108同时表现汗液爆发并且同时检测到所产生的汗液液滴112的情况下，在0.2nl/min/腺体的最低平均汗液速率下的聚结的(半球形)汗液液滴112体积可以具有约97μm的直径。乍一看，这可能归因于单个汗腺108以2.5nl/min/腺体的平均汗液速率排泄汗液。然而，由于可以每6秒检测到在低汗液速率(0.2nl/min/腺体)下的聚结的汗液液滴112，而可以每秒检测到在更高汗液速率(2.5nl/min/腺体)下的单个液滴112，因此可以实现汗液液滴112聚结和相对高的汗液速率之间的区分。该信息被包括在上述算法中。
[0363]
已知的是，汗腺108的排泄周期可以变化。例如，这可以意味着休息时段的持续时间可以变化。因此，考虑到休息时段的这种可变性，算法可以评估传感器信号模式，并且特别是传感器信号之间的间隔。
[0364]
还应注意，随着汗液速率增加，更多的汗腺108可能变得活跃。所述算法可以考虑这样的汗腺108激活。在这方面，例如，可以在每cm2存在一百个活动汗腺的假设下来配置该系统。这种相对高的估计可以考虑另外的汗腺108以升高的汗液速率激活。
[0365]
即使当汗液速率相对高(例如5nl/min/腺体)时，图6所示的示例性装置100也可以提供明确限定的汗液液滴112的分开。通过每秒引发电润湿波，汗液液滴112将每秒输送到传感器，并且在持续30秒的汗液爆发内，将形成30个汗液液滴112。在随后的休息时段期间，例如在随后的150秒时段期间，不会形成汗液滴112。由于电润湿波的每个增量步骤可以持续0.1秒，因此汗液液滴112可以彼此清楚地分开，如前所述。因此，可以应用与汗液速率相对低时的相同的分析方法。图25示出了当汗液速率相对高时汗液速率传感器信号随时间变化的曲线图。
[0366]
在图25所示的示例中，平均汗液速率为5nl/min/腺体，汗液爆发时段持续30秒，并且休息时段持续150秒。爆发开始和第一传感器信号之间的延迟归因于形成汗液液滴112所花费的时间(在这种情况下，在汗液爆发期间为1秒)和将汗液液滴112输送到传感器166所花费的时间(在这种情况下为7秒，因为迁移速度为700μm每秒，并且腔室102和传感器166之间的距离为5mm)。如上所述，在30秒汗液爆发期间形成30个汗液液滴112。在这种情况下，每个传感器信号的宽度为0.26秒(半球形汗液液滴112具有124μm的直径；传感器166的宽度为60μm；将组合长度184μm除以700μm每秒的迁移速度)。
[0367]
如上面关于示例1所示，两个汗腺108将汗液排泄到同一腔室102中的概率可以是1/200。尽管腔室102与从单个汗腺108接收汗液相比更不可能，但是两个汗腺108将汗液排泄到同一腔室102中的不太可能的情况仍然可能对每个腺体的平均汗液速率的确定具有一定影响。预期了用于根据传感器信号模式来确定两个汗腺108(或更多个)是否正在排泄到公共腔室102中的两种方法。
[0368]
作为第一示例，系统包括四个装置100，其中每个装置100具有二十五个腔室102。为四个装置100中的每个提供汗液速率传感器166。因此，系统具有总共一百个腔室102。在
每个入口104的面积为0.1mm2的情况下，没有汗腺108排泄到腔室102中的概率(p0)为90.5％，一个汗腺108排泄到腔室102中的概率(p1)为9％，并且两个或更多个汗腺108排泄到腔室102中的概率(p≥2)为0.5％(参见上表1)。因此，相对于单个腺体发生，两个或更多个腺体的发生将是1/18。
[0369]
如果设置了对于一百个腔室102来说不超过四个腔室102可以从两个汗腺108或更多个接收汗液的要求，则，使用概率理论，违反该要求的风险约为10000分之3。另外，如果设置了至少四个腔室102从单个汗腺108接收汗液的要求，则违反该要求的风险约为1000分之3。因此，这样的边界要求可以帮助确保提供足够数量的单个汗腺108事件，以便建立基线传感器信号模式，即对应于排泄到单个腔室102中的单个汗腺108。在建立了该基线的情况下，然后可以识别由两个汗腺108排泄到一个腔室102中产生的传感器信号模式。
[0370]
原则上，四个腔室102从单个汗腺108接收汗液的要求可以例如放宽到两个腔室102从单个汗腺108接收汗液。在这种情况下，违反该要求的几率将是10000分之9。
[0371]
图26示出了当汗液液滴112源自每个腔室102的一个汗腺108(上窗格)时以及当汗液液滴112源自每个腔室102的两个汗腺108(下窗格)时汗液速率传感器信号随时间变化的曲线图。应当注意，后一种情况与图19-21中描绘的情况明显不同，在图19-21中，汗液液滴112源自将汗液排泄到相应腔室102中的两个汗腺108。
[0372]
关于图26的下窗格中的情况，如果一个汗腺108的汗液速率对应于图26的上窗格中的传感器信号模式，则排泄到同一腔室102中的两个汗腺108中的一个可以位于排泄到单个腔室102中的汗腺108附近。这是在彼此局部的汗腺108可以以相似或相同的速率排泄汗液的假设下。乍一看，如在下窗格中描绘的传感器信号模式可以归因于单个腺体以0.4nl/min/腺体的汗液速率将汗液排泄到腔室102中。然而，已经建立了上述单个腺体基线，可以排除这种解释。
[0373]
应当注意，如图26的下窗格中描绘的排泄到公共腔室102中的两个汗腺108被示出为同时进行汗液爆发。这可能是合理的，因为相应汗腺108可以彼此相对靠近，并且神经脉冲可以同时且以相同的强度到达两个汗腺108。然而，当两个汗腺108的相应汗液爆发不同步时，汗液液滴112模式可以导致例如在汗液爆发开始和结束的时候，传感器信号间隔6秒，并且在汗液爆发期间，传感器信号间隔3秒(参见例如图22)。这将立即指向两个不同步的排泄汗腺，并且可以直接识别。
[0374]
可以通过图24所示的算法分析两个汗腺108排泄到公共腔室102中的液滴模式事件，除了在框246中，算法最初基于单个汗腺108排泄到腔室102中(“最低的汗腺液滴112计数”)将数据模式拟合到模型模板，并且然后基于两个汗腺108排泄到腔室102中(“两倍高的汗腺液滴112计数”)将数据模式拟合到第二模板模型。
[0375]
可以感测汗液液滴112，并且可以使用例如电容和/或电导率传感器来确定其与传感器166的接触时间，如前所述。特别地，电导率传感器可以帮助确定每腺体汗液速率。
[0376]
汗液液滴112的这种电导率可以部分地由汗液液滴112中的离子浓度确定。汗液中的钠离子浓度可以根据从0.06至0.76g/100ml的汗液速率而变化。所测量的汗液液滴112的电导率可以用作钠离子浓度的代表。替代地，可以采用用于钠的特定电化学传感器，只要传感器的响应速度足够快以感测经过的汗液液滴112的钠浓度。
[0377]
可以考虑以下三种情况：一个汗腺108以5nl/min/腺体的汗液速率排泄到腔室102
中；两个汗腺108例如同步地排泄到腔室102中，其中每个汗腺108以2.5nl/min/腺体的速率排泄；以及三个汗腺108例如同步地排泄到腔室102中，其中每个汗腺108以1.67nl/min/腺体的速率排泄。
[0378]
仅依赖于对汗液液滴112进行计数并确定每个汗液液滴112经过传感器166所花费的时间的汗液速率传感器可能无法在这些情况之间进行区分，因为在每种所述情况下传感器信号模式都将是相同的。为了确定每腺体汗液速率，可以采用上述类型的算法，或者替代地，可以采用用于检测与浓度根据汗液速率而变化的分析物的浓度有关的参数的感测设备。例如，电导率传感器可以用于此目的，在此情况下，参数是电导率，并且分析物是钠离子。
[0379]
当采用电导率传感器时，由于离子浓度(和钠离子浓度)的汗液速率依赖性，测量的离子浓度从第一情况到第二情况到第三情况逐步减小。可以直接检测相应情况之间的离子浓度的这种差异。由于仅单个汗腺108排泄到腔室102中的情况的上述主导性，不需要先验地精确地知道离子浓度和汗液速率之间的关系。该主导性可以用于确定单个汗腺108的基线离子浓度，使得上面概述的各种情况可以彼此区分。
[0380]
因此，并且更一般地，识别238一个或多个汗腺108的步骤也可以基于分析物的测量浓度，例如经由电导率测量。
[0381]
还可以考虑以下另外的一对情况：一个汗腺108以5nl/min/腺体的汗液速率排泄到腔室102中；并且两个汗腺108例如同步地排泄到腔室102中，其中每个汗腺108以5nl/min/腺体的速率排泄。
[0382]
对于这对情况中的第一情况，汗液速率传感器可以每秒感测汗液液滴112，并且在第二情况中，汗液速率传感器可以每半秒感测汗液液滴112。
[0383]
这可能导致传感器信号模式被解释为指示在第一种情况下，只有一个汗腺108排泄到腔室102中，并且在第二种情况下，有两个汗腺108排泄到相同的收集腔室102中。然而，替代的解释将是，在第一种情况下，仅一个汗腺108排泄到腔室102中，并且在第二种情况下，也有一个汗腺108排泄到腔室102中，但是以相对于第一种情况的两倍的汗液速率。
[0384]
尽管第二种情况似乎不太可能，但是由于局部汗腺108从生理角度来看不倾向于表现出这种显著不同的汗液速率，通过检测与其浓度根据汗液速率而变化的分析物的浓度相关的参数(例如电导率)，可以获得明确的解释。在该具体图示性示例中，第一解释将导致在相应情况下测量的离子浓度相等，而第二解释将导致测量到不同的离子浓度，因此这些解释中只有一个可以与测量的参数一致。
[0385]
还可以考虑以下另一对情况：一个汗腺108以5nl/min/腺体的汗液速率排泄到腔室102中；并且两个汗腺108非同步地排泄到同一腔室102中，每个汗腺108以2.5nl/min/腺体的汗液速率排泄。
[0386]
当两个汗腺108排泄到相应腔室102中时，来自两个腔室102的汗液液滴112的意外聚结将导致聚结的汗液液滴112经过传感器166所花费的时间增加(在半球形汗液液滴112的情况下长约1.14倍；在束形汗液液滴112的情况下长约2倍，如前所述)，并且测量的参数(例如离子浓度)将与单个汗液液滴112相同。这意味着可以直接识别来自相应腔室102的汗液液滴112的这种意外聚结。
[0387]
当两个汗腺108非同步地排泄到同一腔室102中时，考虑因素是不同的。在相应传
感器信号模式彼此不交叠的情况下，可以直接识别单独的汗腺108排泄，并且汗液液滴112可以都具有相似的离子浓度。
[0388]
另一方面，当排泄到同一腔室102中的两个腺体108的汗液爆发彼此交叠时，传感器信号模式可能导致汗液爆发开始和结束时候的信号比汗液爆发期间的信号更宽地间隔开(参见例如图22)。这将立即指向两个不同步的排泄汗腺，并且可以直接识别。作为存在两个汗腺108而不是一个排泄到腔室102中的额外证据，还可以考虑参数测量，例如离子浓度的测量，如前所述。
[0389]
当经由电润湿实现汗液液滴112的输送时，电润湿波的开始可能与汗液爆发的开始不同步。该问题在图17所示的示例的情况下具有重要性，其中电润湿瓦片124被提供在界定腔室102的板110的上表面上。可以检测在汗液爆发的坡升和坡降阶段具有与在汗液爆发的居间时段期间不同的尺寸/体积的汗液液滴112。如前所述，可以每秒启动电润湿波。汗液爆发可以在该秒期间的某个点开始，使得输送到传感器166的第一汗液液滴112的尺寸/体积可以小于在连续电润湿波之间的整个秒期间形成的后续汗液液滴112。后者可以被认为是“完全形成的”汗液液滴112，而在汗液爆发的坡升或坡降期间产生的更小汗液液滴112可以被认为是“部分形成的”。
[0390]
重申的是，在图17所示的示例中，在低汗液速率下，汗液液滴112可能太小以致于不能与部分地界定出口114的两个电润湿瓦片124交叠。因此，所述汗液液滴112不能被输送到传感器166。但是在六个电润湿波之后，并且假设0.2nl/min/腺体的平均汗液速率，汗液液滴112可能已经变得足够大以与这两个电润湿瓦片124部分地交叠。
[0391]
然而，如果在第一电润湿循环期间仅0.5秒针对汗液液滴112形成可提供，则汗液液滴112生长的总时间可以为5.5秒，并且这样的汗液液滴112可以对应地小于在整个6秒期间形成的汗液液滴112。在平均汗液速率为5nl/min/腺体的另一示例中，形成的汗液液滴112可以在约0.2秒之后开始与部分地界定出口114的电润湿瓦片124交叠。
[0392]
因此，迁移到传感器的部分形成的汗液液滴112可以实质上小于完全形成的汗液液滴112。
[0393]
图27示出了示意性地描绘当电润湿波260与汗液液滴112形成不同步时的电润湿波260的频率的汗液速率随时间变化的曲线图(上窗格)和相关联的汗液速率传感器信号随时间变化的曲线图(下窗格)。在所描绘的示例中，平均汗液速率为5nl/min/腺体，并且汗液爆发192a的开始在电润湿波260之前0.2秒，使得第一汗液液滴112在被输送到传感器166之前仅有0.2秒形成。这反映在第一汗液液滴112经过传感器166所花费的时间(0.19秒)与在连续电润湿波260之间的整个秒(0.26秒)期间形成的汗液液滴112相比更短。
[0394]
最后的汗液液滴112有0.8秒形成，并且这反映在该汗液液滴112经过传感器166所花费的时间(0.25秒)比在电润湿波260之间的整个秒期间形成的汗液液滴112(0.26秒)更短。
[0395]
图28示出了与图27所示的那些类似的曲线图，但是分别在汗液爆发的开始和结束处具有更明显的坡升和坡降。到目前为止，假设斜坡相对于电润湿布置144的1秒周期是快速的。然而，这里我们认为坡升和坡降花费约5秒。在这种情况下，坡升和坡降期间的汗液速率比在汗液爆发的中间更小。
[0396]
出于与上面关于图27所讨论的类似的原因，在坡升/坡降期间形成的汗液液滴112
相对于在爆发中间形成的汗液液滴112具有更小的尺寸。然而，这导致产生独特的传感器信号模式，如图28的下部窗格中所示。上面讨论的算法可以识别这样的模式，或忽略这样的启动效果。后者可以涉及仅考虑具有满足或超过预定阈值脉冲宽度的脉冲宽度的脉冲。
[0397]
从图28可以看出，在汗液爆发开始和结束的时候存在缺失的传感器信号，如箭头所示。分别在坡升阶段和坡降阶段的这些极端开始点和结束点处，汗液速率可以如此小以致于所形成的汗液液滴112不与部分地界定出口114的两个电润湿瓦片124部分地交叠。对应地不存在部分形成的汗液液滴112的迁移，并且因此不记录传感器信号。
[0398]
在汗液爆发开始的时候，汗液液滴112可以足够大以仅在电润湿波的第二次经过之后被输送。在该示例中，第一和第二感测的汗液液滴112花费相同的时间经过传感器166(0.2秒)。从汗液液滴112经过传感器166所花费的增加时间可以看出，在坡升期间由传感器166感测到的后续汗液液滴112越来越大。在爆发中期，汗液液滴112经过传感器166所花费的时间是恒定的(0.26秒)。
[0399]
在坡降时，汗液速率降低，并且汗液液滴112尺寸对应地减小，如从汗液液滴112经过传感器166所花费的更短时间可以看出的。
[0400]
虽然可以预期第一个和最后一个汗液液滴112经过传感器166花费相同的时间，但是在坡升期间，第一个汗液液滴112在2秒内形成，并且在坡降期间，最后一个汗液液滴112在1秒内形成。因此，第一汗液液滴112的接触时间大于最后一个汗液液滴的接触时间。在坡降时形成的部分汗液液滴112太小以致于不能输送到传感器166，并且可能在后续汗液爆发中迁移。该部分汗液液滴112可以与在后续汗液爆发期间接收的新形成的汗液组合，这意味着在该后续汗液爆发期间在坡升时没有丢失的传感器信号。
[0401]
上述考虑可以与图6所示的装置100的情况形成对比，其中汗液液滴112输送的开始不是由电润湿波的施加的频率确定的，并且因此汗液液滴112可以都具有相似的(预定的)尺寸。在坡升或坡降阶段期间，汗液液滴112可以更缓慢地出现，并且相继的汗液液滴112之间的间隔可以在爆发中期产生的连续的汗液液滴112之间更大。如果感测到更大的汗液液滴112，则这些将是由源自排泄到相应腔室102中的不同汗腺108的汗液液滴112的聚结引起的。
[0402]
作为第二示例，系统包括三个装置100，每个装置100具有三个腔室102。针对三个装置100中的每个提供汗液速率传感器166。因此，系统具有总共九个腔室102。每个腔室102具有直径为1130μm的圆形入口104和直径为33μm的圆形出口114(参见上面的示例2)。
[0403]
在每个入口104的面积为1mm2的情况下，没有汗腺108排泄到腔室102中的概率(p0)为36.8％，一个汗腺108排泄到腔室102中的概率(p1)为36.8％，两个汗腺108排泄到腔室102中的概率(p2)为18.4％，三个汗腺108排泄到腔室102中的概率(p3)为6.1％，并且四个或更多个汗腺108排泄到腔室102中的概率(p≥4)为1.9％(参见上表1)。
[0404]
在由具有三个腔室102的一个装置100服务的收集区域的情况下，通常将存在不由汗腺108供应汗液的一个腔室102、从一个汗腺108供应汗液的一个腔室102和从两个或更多个汗腺108供应汗液的一个腔室102。
[0405]
如前所述，可以适当地区分由一个或多个汗腺108产生的传感器信号模式，使得可以确定每个汗腺的平均汗液速率。然而，在这种情况下，与上述示例相比，两个或更多个汗腺108排泄到同一腔室102中的发生率可能更多。潜在的缺点是，在非常少量的情况下，可能
有四个或五个汗腺108将汗液排泄到同一腔室102中。这可能导致特别复杂的交叠数据模式，但是在算法中的合适标准的帮助下，结果可以被声明是无效的，并且可以相应地替换贴片。
[0406]
更一般地，每个入口104的面积可以例如在0.05mm2至2mm2的范围内，诸如0.75mm2至1.5mm2。这可以确保(一个或多个)腔室102接收来自汗腺108的汗液，但不会每个腔室102接收来自如此多的汗腺108的汗液使得解释传感器信号模式变得过于复杂。
[0407]
在存在九个腔室102(每个腔室具有1130μm的入口直径)的示例中，可以使用如前所述的算法，但是系统的物理设计可以比例如具有一百个腔室102的系统更简单。
[0408]
在存在一百个腔室102(每个腔室具有360μm的入口直径)的示例中，系统的物理设计可能更复杂，但是可以通过聚焦于对应于由单个汗腺108供应给定腔室102的数据模式来简化算法。可以丢弃不太可能的数据模式。
[0409]
从制造的角度来看，为每个腔室102提供其自己的汗液速率传感器166(例如电容或电导率传感器)可能是现实的，因为这种传感器的设计相对简单。在这种情况下，所述算法可以仅用于在排泄到特定腔室102中的一个或多个腺体108进行区分的目的。
[0410]
本领域技术人员将理解，可以采用更多的腔室102以便处理感测数据的变化。在本示例中使用的一百汗腺每cm2的汗腺密度应当被视为仅用于解释的目的。对于不同的平均汗腺108密度，腔室102的尺寸和数量可以适于优化结果的目的。例如，当装置100应用于存在相对少的活动汗腺108的皮肤位置时，可以对应地增加用于采样的皮肤表面积，以便获得足够有意义的数据。
[0411]
乳酸是一种重要的生物标志物，因为它是在发生缺氧的情况下由细胞产生的。血液中乳酸水平升高是休克的指征。休克有四种类型：低血容量性休克、阻塞性休克、心源性休克和分布性休克。分布性休克的原因之一是败血症。休克和脓毒症是危及生命的严重疾病。
[0412]
因此，汗液中的乳酸浓度的不引人注意的测量是非常期望的。然而，在将汗液中的乳酸浓度与血液中的乳酸浓度相关联时存在两个复杂因素：(i)汗液中的乳酸浓度是汗液速率依赖性的，以及(ii)乳酸由汗腺细胞本身分泌。此外，众所周知，生物标志物从血液到汗液的转移在人体中可能花费多达约10分钟，但是从临床观点来看这是可接受的延迟。
[0413]
到目前为止，本公开提供了对第一复杂情况(i)的解决方案。关于第二复杂情况(ii)，进一步注意到在汗液中排泄到皮肤上的大部分(90-95％)乳酸可能源自汗腺本身，其余(5-10％)源自血液。源自汗腺细胞本身和源自血液的乳酸应当以某种方式进行区分。
[0414]
汗腺细胞由神经支配，并且神经脉冲激活汗腺。在激活期间，新陈代谢引起间质液被泵送到汗腺的盘绕管状部分中。新陈代谢需要能量，并且因此消耗氧气。当神经活动相对高时，产生的汗液速率增加并且需要更大量的氧气。可以想到，氧气消耗可以引起汗腺转换到替代(厌氧)途径，从而产生乳酸。
[0415]
然而，由于意识到汗腺在汗液爆发(持续约30秒)中产生汗液，每次汗液爆发之后是休息时段(持续约150秒)，因此可以合理地假设汗腺细胞以具有大约180秒的时段的类似周期性方式产生乳酸。
[0416]
此外，血液中的乳酸浓度的临床相关增加可能具有大约几小时(例如1-3小时)的显著不同的时间尺度。与分泌到皮肤上的汗液中放入乳酸浓度的汗腺相关和血液相关的变
化相关联的不同时间尺度可以用于将前者的乳酸来源和后者区分开。因此，测量随时间变化的汗液中的乳酸浓度可以导致源自汗腺的乳酸浓度变化和源自血液的乳酸浓度变化的合适区分。
[0417]
为此目的，上述装置、系统和方法可以有效地应用于测量随时间变化的汗液中的乳酸浓度。通过上述实施例的简要概述，由汗腺108产生的汗液通过腔室102(由板110界定)转变为个体汗液液滴112。接下来，这些汗液液滴112通过流体输送组件例如使用界面张力方法(采用拓扑和/或化学梯度或电润湿技术)或压力方法朝向传感器166迁移。
[0418]
在这种特定情况下，传感器166可以包括乳酸传感器(但是如果感兴趣的是随时间变化的另一种生物标志物的浓度，则传感器166中可以包括特异于该特定生物标志物的生物标志物传感器)。当每个汗液液滴112接触(例如穿过)乳酸传感器的检测表面时，可以检测汗液液滴112中的乳酸浓度。
[0419]
如果乳酸传感器的响应足够快，乳酸传感器可以进一步感测汗液液滴112穿过其检测表面所花费的时间。如果乳酸传感器的响应时间不够快，则可以采用另外的传感器，例如电容、阻抗、电导率和/或光学检测器，如前所述。
[0420]
在上面详细描述的各种示例中，流体输送组件被布置为以700μm每秒的速度输送汗液液滴。在乳酸传感器在汗液液滴112的输送方向上的长度例如为约60μm的情况下，当汗液液滴112为半球形时，每个汗液液滴112穿过乳酸传感器所花费的时间可以为约0.19秒至0.29秒，并且当汗液液滴112由传感器166的通道168成形为束形汗液液滴112时，每个汗液液滴112穿过乳酸传感器所花费的时间可以为0.15秒至0.57秒，如先前参考图15所述。
[0421]
由于常规电化学乳酸传感器的响应时间最快可以是1秒至2秒，并且通常可以在1秒和90秒之间变化，因此可以采取以下措施来降低汗液液滴112在传感器166的检测表面上迁移的速度。然而，应当注意的是，汗液液滴112的输送速度不能降低到源自同一腔室102的汗液液滴112的发生的程度。
[0422]
在第一示例中，汗液液滴112可以经由化学梯度输送穿过乳酸传感器的检测表面。当汗液液滴112被输送通过乳酸传感器时，可以通过采用比乳酸传感器上游(并且在一些情况下下游)的流体输送组件所采用的化学梯度“更低功率的”化学梯度来降低迁移速度。这可以通过在与乳酸传感器一致的迁移方向上提供每单位长度更小的局部亲水-疏水变化来实现。
[0423]
在第二实施例中，可以通过使用电润湿装置144将汗液液滴112输送穿过乳酸传感器的检测表面。图29示出了示例性电润湿布置144的部分。电润湿驱动的汗液液滴112迁移可以通过对一系列电润湿瓦片124进行充电和放电来实现，如前所述。在图29所示的示例中，在编号为1至8的电润湿瓦片124上产生电润湿波。图29的上窗格所示的连接方案可以导致每八个瓦片产生新的电润湿波。
[0424]
因此，可以使用以下连接方案，以便以恒定速度将汗液液滴112输送穿过标记为1至32的一系列电润湿瓦片124。如图29的上窗格所示(连接方案a)，瓦片1被连接到瓦片9、17、25；瓦片2被连接到瓦片10、18、26；瓦片3被连接到瓦片11、19、27；瓦片4被连接到瓦片12、20、28；瓦片5被连接到瓦片13、21、29；瓦片6被连接到瓦片14、22、30；瓦片7被连接到瓦片15、23、31；并且瓦片8连接到瓦片16、24、32。
[0425]
可以通过例如实施以下顺序的发电机来产生电润湿波：对瓦片1(和所有连接的瓦
片)充电；等待0.1秒；对瓦片1(和所有连接的瓦片)放电并同时对瓦片2(和所有连接的瓦片)充电；等待0.1秒；对瓦片2(和所有连接的瓦片)放电并同时对瓦片3(和所有连接的瓦片)充电；等待0.1秒；对瓦片3(和所有连接的瓦片)放电并同时对瓦片4(和所有连接的瓦片)充电；等待0.1秒；对瓦片4(和所有连接的瓦片)放电并同时对瓦片5(和所有连接的瓦片)充电；等待0.1秒；对瓦片5(和所有连接的瓦片)放电并同时对瓦片6(和所有连接的瓦片)充电；等待0.1秒；对瓦片6(和所有连接的瓦片)放电并同时对瓦片7(和所有连接的瓦片)充电；等待0.1秒；对瓦片7(和所有连接的瓦片)放电并同时对瓦片8(和所有连接的瓦片)充电；等待0.1秒；对瓦8(和所有连接的瓦)放电；等待1秒并重复该循环。
[0426]
利用这种连接方案，每八个瓦片产生一个新的电润湿波。此外，电润湿波都具有每0.1秒一个瓦片的相同速度。电润湿瓦片124可以例如均具有在输送方向上的60μm的长度，并且每对相邻的电润湿瓦片124可以在输送方向上彼此分开10μm。因此，每个汗液液滴112可以每0.1秒行进70μm，这对应于700μm每秒的汗液液滴112速度。由于1秒时间段将连续循环分开，因此在该具体示例中，电润湿波的出现频率为1hz。
[0427]
在图29的上窗格所示的连接方案的情况下，每八个瓦片产生的相应电润湿波有效地组合以在一系列电润湿瓦片124的整个长度上形成一个电润湿波。为了清楚起见，以二维的方式绘制连接，但是实际上可以以三维的方式使用via以便产生连接。后者也适用于图11所示的电润湿布置144。
[0428]
在图29的下窗格中示出了不同的连接方案(连接方案b)，其被设计成提供与电润湿装置144的上游和下游部分相比更慢的通过乳酸传感器的汗液液滴112迁移速度。这是为了适应乳酸传感器(例如电化学乳酸传感器)的相对慢的响应，如上所述。
[0429]
图29的下窗格所示的连接方案b类似于上窗格所示的连接方案，但是瓦片1也被连接到标记为a的瓦片，瓦片4也被连接到标记为b的瓦片，并且瓦片8也被连接到标记为c的瓦片。瓦片a、b和c对于乳酸传感器是局部的。注意，黑点274表示电连接，但是没有黑点的交叉点276意味着不存在电连接。
[0430]
瓦片1(与连接的瓦片(包括瓦片a)一起)被充电，存在0.1秒的延迟，并且瓦片1(与连接的瓦片一起)被放电并且瓦片2同时被充电，等等。由于局部连接方案，瓦片b在瓦片a之后0.4秒充电，并且瓦片c在瓦片b之后0.4秒充电。因此，乳酸传感器的局部性的迁移速度相对于图29的上窗格所示的连接方案a以四的因子降低。
[0431]
因此，通过乳酸传感器的局部速度为每0.4秒一个瓦片，而不是每0.1秒一个瓦片。因此，在该示例中，汗液液滴112通过乳酸传感器的局部平均速度为每秒175μm。施加电润湿波的频率仍然可以是1hz，使得汗液液滴112在乳酸传感器的区域中不受控制碰撞(即，由于汗液液滴112彼此赶上)的风险可以被最小化。应当注意，小于0.4秒间隔的汗液液滴112将聚结在瓦片a上，但是这不会造成困难，因为一秒的分辨率通常可能就足够了。此外，如果乳酸传感器的检测表面跨越与瓦片a-c相同的区域，例如通过乳酸传感器的检测表面与电润湿瓦片a-c相对，则可以增加与乳酸传感器的接触时间。
[0432]
如上所述，当迁移速度为700μm每秒时，当汗液液滴112为半球形时，每个汗液液滴112穿过乳酸传感器所花费的时间可以为约0.19秒至0.29秒，并且当汗液液滴112为束形汗液液滴112时，每个汗液液滴112穿过乳酸传感器所花费的时间可以为0.15秒至0.57秒。然而，当使用输送汗液液滴112慢四倍的电润湿波(例如，连接方案b)时，汗液液滴112经过乳
酸传感器的最短时间可以延长到0.60秒。此外，在检测表面跨越三个电润湿瓦片124的情况下，汗液液滴112与传感器的总接触时间可以是1.80秒。这比常规乳酸传感器的最短响应时间更长。
[0433]
应注意的是，连接方案可以为使得传感器166的局部性的步进持续时间不等于或大于一秒，因为这可能有该局部性中的汗液液滴112被周期时间为1秒的电润湿波输送的汗液液滴112捕获的风险，并且从而导致不受控制的汗液液滴112碰撞发生。
[0434]
三个局部区块(a、b和c)的重复可以进一步延长汗液液滴112经过传感器166所花费的时间。例如，连接配置b中的这三个瓦片的四个连续组(a b c ab c a b c a b c)可以将汗液液滴112经过传感器166所花费的时间增加到2.40秒。如果同时增加检测表面的面积以跨越这12个瓦片，则接触时间可以增加到9.60秒。注意，在通过传感器166的这种局部减速之后，可以通过应用第一连接方案a而在传感器166的下游再次增加速度。当然，通过进一步重复三个局部瓦片(a、b和c)，可以进一步增加与传感器166的接触时间。例如，在10次重复并确保传感器166的检测表面跨越这些瓦片的情况下，可以实现约60秒的接触时间。虽然将电润湿波的周期时间从1秒增加到2秒，但乍一看似乎提供了用于增加与传感器166的接触时间的手段，这也将引起汗液滴112的生长，需要使用更大的瓦片，这会抵消接触时间的增加。
[0435]
已经建立每个汗液液滴112与乳酸传感器的接触时间可以与乳酸传感器的响应时间相匹配，所述系统可以对应地用于测量每个汗液液滴112的乳酸浓度。取决于汗液速率，汗腺108的每次汗液爆发的通常5至30个汗液液滴可以输送到乳酸传感器。因此，可以确定随时间变化的乳酸浓度。
[0436]
如上面简要描述的，在汗液爆发的时间尺度上，可以存在源自血液的乳酸的几乎恒定的贡献，并且可以存在由汗腺细胞产生的乳酸的变化的贡献。例如，源自血液的乳酸可以在3分钟的时间段内保持几乎不变，而由汗腺产生的乳酸可以根据汗腺的3分钟周期时间而改变。
[0437]
本公开的装置、系统和方法可以使得能够密切监测汗液中的乳酸浓度随时间的变化。换句话说，本公开可以使得能够以相对高程度的细节/分辨率观察汗腺中的乳酸产生的动力学。在汗液爆发期间汗腺中的乳酸产生的动力学可能不同于汗液中仅源自血液中的乳酸的几乎恒定的乳酸浓度。
[0438]
因此，通过使用例如合适的过滤技术，可以确定相应的时间尺度，并且可以确定源自血液中的乳酸的汗液中的乳酸浓度。以这种方式，可以建立乳酸血液值与汗液中的乳酸值之间的可靠相关性。可能证明没有必要找到精确的相关性，但是乳酸浓度随时间增加或减少的趋势应当在血液和汗液之间相关。至少，本公开可以使得能够探询乳酸动力学，这是用于验证源自汗腺的和源自血液的乳酸浓度变化的基于时间尺度的区分是可能的先决条件。
[0439]
图30的上窗格提供了在30秒汗液爆发期间汗液速率传感器信号随时间变化的曲线图。在该示例中，存在以0.4nl/min/腺体的平均汗液速率排泄的一个汗腺。图30的左下窗格和右下窗格提供了用于根据汗腺新陈代谢改变乳酸浓度的两个似乎合理的模型。在左下窗格和右下窗格两者中指示了源自血液的汗液中的基准水平乳酸浓度278。在30秒的时段期间，所述基准水平实际上是恒定的，但是当例如存在即将发生的感染时可以增加。
[0440]
图30的左下窗格所示的模型显示，在汗腺爆发期间，汗腺细胞产生越来越大的乳酸浓度直到某个最大值，并且随后该浓度再次降低。
[0441]
图30的右下窗格所示的模型显示，在每次汗液爆发时，乳酸浓度增加，并且在后续休息时段期间，乳酸浓度由于反向扩散到组织中而仅缓慢降低。在每次后续汗液爆发时，乳酸浓度进一步增加，并且最终在多次汗液爆发后达到最终最大值，并且尽管进一步的神经刺激，汗腺也变得在更长时间内不活动。
[0442]
值得注意的是，基准水平乳酸浓度仅在数小时内缓慢变化，并且该基准水平乳酸浓度可被认为在10次汗液爆发(相当于约30分钟的时间段)内几乎恒定。因此，汗液爆发之间的随机偏差可以归因于乳酸传感器响应的变化而不是真正的浓度变化。因此，这样的观察结果可以用于指示应当何时校准乳酸传感器，例如触发乳酸传感器的在线校准，如下文将参考图31进一步描述的。
[0443]
更一般地，传感器166可以包括用于确定存在于汗液中的生物标志物的浓度的生物标志物传感器。如前所述，装置100可以向生物标志物传感器供应汗液液滴112。在这方面，作为其目的是用作汗液速率传感器的电容、阻抗、电导率和/或光学传感器的替代选择、或除了这样的汗液速率传感器之外，可以提供生物标志物传感器。当除了这样的汗液速率传感器之外还提供生物标志物传感器时，生物标志物传感器可以与汗液速率传感器串联或在并联的独立微流体回路中。
[0444]
重申的是，生物标志物传感器本身可以用于感测每个汗液液滴112，并且测量汗液液滴穿过生物标志物传感器的检测表面所花费的时间。这是由于生物标志物传感器的相对高的灵敏度，因为倾向于需要这样的生物标志物传感器来感测相对低(例如亚毫摩尔)浓度的生物标志物(例如葡萄糖)。因此，生物标志物传感器可以足够灵敏以用于对汗液液滴112进行计数，并测量每个汗液液滴112与传感器166的接触时间。因此，在一些示例中，系统可以仅利用生物标记传感器来实施，如前所述。省略额外的汗液流速传感器可以有利地降低系统的复杂性，并且还可以节省能量，从而延长包括系统或系统的至少一部分的汗液贴片的操作寿命。
[0445]
生物标志物传感器应当足够快速地对生物标志物浓度的变化作出响应，以便在离散的汗液液滴112经过生物标志物传感器期间以连续的方式测量生物标志物浓度。通常，用于半连续监测的电化学传感器基于可能涉及每酶每秒多于一百次转化的酶转化步骤。已经报道了一秒的响应时间(参见例如上述乳酸感测示例)。因此，电化学传感器可以足够快地响应以应用于本系统中。
[0446]
然而，生物标志物传感器可能需要频繁的校准和/或灌注。这有几个原因，包括：生物标志物传感器的逐渐化学劣化、与电子部件相关的漂移、环境条件的变化(诸如更高或更低的温度和湿度、大气压力的变化、暴露于相对高浓度的感兴趣目标分析物)、恶劣的储存和操作条件(诸如当生物标志物传感器掉落或碰撞到硬表面上或浸没在液体中时)、以及从一个传感器到另一个传感器的制造变化。
[0447]
当该系统用于监测对象时，生物标记传感器的离线校准可能具有负面的工作流程影响。因此，所述系统可以被配置为允许在线校准，如现在将描述的。
[0448]
在示例中，所述系统包括用于存储用于生物标志物传感器的校准流体的储存器、以及用于将校准流体逐滴供应到生物标志物传感器的定剂量装置。
[0449]
可以预期用于实现将校准流体逐滴供应到生物标志物传感器(电化学生物标志物传感器)的各种方法。校准流体含有已知浓度的校准生物标志物传感器所需的溶解的校准组分。贮存器可以例如在首次使用之前通过不可逆地打开阀来灌注，从而将贮存器流体连接到系统的其余部分。这种“破坏器”通常在输注技术中用作不可逆地打开这种密封的流体容器的装置。
[0450]
除了含有校准组分之外，校准流体还可以包括例如用于稳定所得到的生物标志物传感器读数的额外组分。这些额外组分可以例如包括也存在于汗液中的蛋白质。虽然在汗液中，这样的蛋白质可以以不同的浓度存在，并且因此在不同程度上影响传感器测量，但是在校准流体中，这样的蛋白质可以以恒定且相对高的浓度存在。这可以引起额外组分使生物标志物传感器的吸收和相互作用饱和，从而产生基本上或仅由感兴趣的(一个或多个)生物标志物的浓度控制的更稳定传感器输出。
[0451]
如图31所示，定剂量装置278可以被配置为将校准流体液滴注入到导管280中，所述导管280将校准流体液滴传递到生物标志物传感器(不可见)。上面关于流体输送组件讨论的类型的化学和/或拓扑(即被动)梯度可以例如用于将校准流体液滴输送到生物标志物传感器。
[0452]
定剂量装置278可以例如包括用于控制校准流体液滴从贮存器282到导管280中的注入的阀。阀可以控制校准流体液滴的注入，每当向生物标志物传感器供应校准流体液滴时，所述阀就从关闭状态切换到打开状态并返回。然后可以经由导管280将校准流体液滴输送到生物标志物传感器。
[0453]
如图31中所示，导管280与通路284相遇，通路284将汗液液滴112输送到传感器166。如前所述，通路284可以例如被提供在板110和另一板128之间。在这方面，导管可以被认为是流体输送组件的部分。类似于汗液液滴112，校准流体液滴可以沿着由箭头126a和126b表示的化学和/或拓扑梯度输送到生物标志物传感器。
[0454]
替代地，校准流体液滴可以经由电润湿布置144的电润湿瓦片124输送到生物标志物传感器。在这样的示例中，定剂量装置278包括用于将校准流体液滴从贮存器282注入导管280中的阀。然而，在替代示例中，定剂量装置还包括电润湿瓦片124，并且电润湿波可以引起校准流体液滴经由电润湿瓦片124从贮存器282朝向生物标志物传感器迁移。
[0455]
导管280中的电润湿瓦片124可以与流体输送组件的电润湿瓦片124相遇。例如，电场生成器可以在用于输送汗液液滴112的电润湿波之间向导管280的电润湿瓦片124提供电润湿波。以这种方式，校准流体液滴可以在通过沿着通路284的一系列电润湿瓦片124提供的另一电润湿波被输送到生物标志物传感器之前到达流体输送组件的导管280和通路284两者共用的电润湿瓦片124。
[0456]
更一般地，所述系统被配置为控制将校准流体液滴输送到生物标志物传感器的定时，使得校准流体液滴与迁移的汗液液滴112不重合。因此，所述系统借助于校准流体液滴相对于汗液液滴112的输送的配量的定时而在校准流体液滴和汗液液滴112之间进行区分。
[0457]
在另一示例中，校准流体液滴可以通过压力梯度输送到生物标志物传感器。压力梯度可以通过在高于大气压的压力下(例如在约3-4巴下)将校准流体存储在储存器282中来提供。因此，定剂量装置278的阀的传感器166侧处的压力可以低于储存器282中的压力，例如，大约大气压。这种加压可以例如使用加压空气来实现。
[0458]
当阀打开时，校准液滴可以通过压力被迫进入通向生物标志物传感器的通路284(经由导管280)。
[0459]
图32示意性地描绘了汗液感测系统300的非限制性示例。汗液由各种腔室102收集，但是为了清楚起见仅示出了单个腔室102。在该示例中，汗液经由入口104进入腔室102，并且半球形汗液液滴112形成并从出口114突出。汗液液滴112可以在生长到特定尺寸/体积后接触与出口114相对的另一板128，并被分离到另一板128上。在该示例中，另一板128被提供有用于将汗液液滴112输送到传感器166的一系列电润湿瓦片124，如先前参考图6描述的。
[0460]
在这种情况下，流体输送组件包括上面关于图12描述的分支结构，但是为了清楚起见，图32仅示出了将腔室102流体连接到传感器166的路径。还应注意，为了简化表示，对于图32的系统中采用的电润湿布置144，仅示出了有限数量的电润湿瓦片124。
[0461]
图32所示的系统300的流体输送组件包括另一板128和侧壁，其至少部分地限定用于使汗液液滴112在其迁移到传感器166期间的蒸发最小化的封闭通路。
[0462]
在该示例中，出口114和另一板128的下表面之间的距离130通常为150μm。该距离130可以限定汗液液滴112的尺寸/体积，如前所述。在电润湿波在瓦片1处开始之后，汗液液滴112在传感器166的方向上输送。
[0463]
传感器166包括通道168，通道168被定尺寸为使得每个汗液液滴112在汗液液滴112的头部和尾部处形成跨越通道168的横截面的弯月面，如前所述。在这方面，在该示例中，通道的高度(约30μm)相对于通路的高度(约150μm)减小。
[0464]
多个电润湿路径188(分别包括标记为a1、b1、c1；a2、b2、c2；a3、b3、c3；以及a4、b4、c4的电润湿瓦片)被提供在通道168中。传感器166包括多个传感器模块190；传感器模块190中的每个被布置为感测由相应的一个或多个电润湿路径188输送的汗液。
[0465]
相应传感器模块190中的每个传感器模块可以例如包括汗液速率传感器和/或生物标记传感器。为此目的，通道168可以被提供有例如安装在通道168的一个或多个表面上的电极和/或生物标记感测表面。汗液速率传感器使得能够对经过通道168的汗液液滴112的数量进行计数，以及感测每个汗液液滴112经过传感器166所花费的时间。汗液速率传感器可以例如包括电容传感器、阻抗传感器、电导率传感器和/或光学传感器。(一个或多个)生物标志物传感器确定每个汗液液滴112的生物标志物浓度，但是生物标志物传感器本身也可以使得能够对汗液液滴112的数量进行计数和/或感测每个汗液液滴112经过传感器166所花费的时间，如前所述。
[0466]
替代地，系统300可以包括在图31所示的传感器166下游的另一传感器166(在图31中不可见)。在这方面，汗液速率传感器和生物标志物传感器可以例如沿着汗液液滴112的迁移路径被提供在彼此不同的位置处。标记为17至24的电润湿瓦片124可以将汗液液滴112输送到这样的额外下游传感器和/或废弃物容器。
[0467]
在由瓦片a1-4、b1-4和c1-4限定的区域中，汗液液滴的迁移速度可以经由上面关于图28描述的电连接方案减慢。
[0468]
以规则的间隔，标记为i至iv的电润湿瓦片124在沿着标记为1至24的电润湿瓦片经过的电润湿波之间被激活，从而引起校准流体的液滴被输送到标记为13的电润湿瓦片124。校准流体液滴可以随后经由沿着标记为1至24的电润湿瓦片经过的后续电润湿波迁移
到传感器166，例如生物标志物传感器。然后可以测量校准流体液滴中的已知生物标志物浓度，并且如果需要，可以对应地应用对汗液液滴112中的测量的生物标志物浓度的校正。
[0469]
虽然图12所示的装置100可以帮助防止完全发展的汗液液滴112与未完全发展的汗液液滴112的碰撞，但是提出了可以增加接近皮肤106的收集腔室102的密度的替代装置100。
[0470]
对于处于久坐状态的人来说，填充具有例如25μm的高度的腔室102可能花费数小时。但是，提供具有更小体积的更多腔室102的装置100可以有助于减少填充腔室102所需的时间。为此目的，图33示出了具有增加的腔室102密度的装置100的部分。
[0471]
装置100包括至少一个第一轨道；至少一个第一轨道中的一个轨道406a在图33中可见。至少一个第一轨道中的每个第一轨道包括从皮肤106的表面接收汗液的多个腔室102。至少一个第一轨道中的每个第一轨道被流体地耦合到第二轨道408。
[0472]
在该示例中，腔室102可以是圆柱形的，因为这可以增加腔室102密度。
[0473]
在图33所示的示例中，第一轨道406a的腔室102均由板110界定。在用汗液填充一个或多个腔室102之后，一个或多个汗液液滴112可以从一个或多个相应出口114突出，如前所述。
[0474]
第一轨道中的至少一些(例如，每个)可以垂直于第二轨道408延伸。在图33所示的示例中，第一轨道均平行于y轴延伸，并且第二轨道408平行于x轴延伸。
[0475]
在图33所示的示例中，汗液液滴112经由包括电极124b的电润湿组件在传感器的方向上沿着第一轨道406a和第二轨道408输送，这将在下文中更详细地解释。还可以预期流体输送组件的替代设计，例如使用上述载体流体。
[0476]
在图33中所示的非限制性示例中，每个第一轨道406a包括六个圆柱形腔室102，但是可以预期替代的腔室102数量(和形状)，例如两个、三个、四个、五个、七个、八个或更多个。
[0477]
如图33所示，腔室102中的每个平行于z轴取向，并且由板110界定。
[0478]
板110抵靠皮肤106定位，并且圆柱形腔室102的入口104被设置在皮肤106采样部位上。如图所示，每个圆柱形腔室102的出口114离开到第一轨道406a上。
[0479]
第一轨道406a和第二轨道408均可以包括两个物理边界：(i)界定出口114的板110，以及(ii)另一板128。第一和第二轨道不一定具有侧壁。间隔件可以例如限定收集板110和另一板128之间的距离。
[0480]
装置100可以包括设置在与第一轨道406a直接接触的疏水层404下方的导电层402，例如氧化铟锡层。导电层402可以用作接地电极。
[0481]
另一板128可以包括与第一轨道406a直接接触的疏水层124a。与该疏水层124a相邻的是至少一个介电层124c，例如一个、两个或更多个介电层124c。电润湿组件的电极124b邻近至少一个介电层124c定位。因此，至少一个介电层124c被设置在电极124b和疏水层124a之间。
[0482]
在第一轨道406a中，每个出口114与电润湿组件的电极124b对齐，除了最远离第二轨道408的出口114没有对齐的电极。
[0483]
在第二轨道408中，可以没有腔室102，并且因此没有出口114。因此，在这样的示例中，第二轨道408可以仅用于将汗液液滴112输送到至少一个传感器(在图33中不可见)。
[0484]
图34示出了收集板110的部分的平面图。图35示出了另一板128的部分，具体地示出了电润湿组件的电极124b。
[0485]
图36示出了图34和35中提供的平面图的叠加。图38示出了图36的覆盖图，但是其中两个汗液液滴112沿着第一轨道406a和406c输送。
[0486]
图37a示出了图34-36所示的出口114设计的替代腔室出口114的平面图。在该示例中，减小出口114的半径，以便最小化汗液液滴112和出口114之间的接触线的长度。因此，可以降低完全发展的汗液滴112在其他收集腔室102的出口114中夹住的风险。
[0487]
这可以替代地或额外地通过利用相对于相应的相对电极124b偏心定位的出口114来实现，如图37b所示。
[0488]
更一般地，对于该示例的装置100，可以在很大程度上防止完全发展的汗液液滴112与未完全发展的汗液液滴112的碰撞，否则会产生不正确定义的汗液液滴112体积。
[0489]
如前所述，电极124b可以用于通过顺序地对电极124b充电/放电来产生电润湿波。电极124b可以彼此电耦合，如图39所示，并且因此在该示例中，可能仅需要五个电连接410来对电极124b充电/放电，以便在第一和第二轨道406a-d；408上连续地移动电润湿波。因此，例如相对于其中每个电极124b被单独充电/放电的电润湿组件，可以降低电润湿组件的复杂性。
[0490]
可以采用多个via 412，例如导电通孔，以便提供图39所示的相对简单的组件，其中，针对接口连接器制作五个电连接410。替代地，为了减少via 412的数量，每个电极124b可以例如被适配有被动电带宽滤波器；对于用相同数字(在图39所示的示例中为“1”、“2”、“3”、“4”或“5”)编号的所有电极124b，带宽是相同的。在后一种情况下，可以在一条电力线上使用五个不同的ac频率来顺序地激活电极124b以创建电润湿波。
[0491]
虽然方形电极124b在图35、36、38和39所示的示例中是明显的，但这不旨在是限制性的。图40和41示出了采用六边形电极124b的替代示例的平面图。以这种方式，可以增加腔室102/出口114的密度。
[0492]
在图40和41所示的示例中，通过对第一轨道406a-j中编号为1至5的电极124b进行充电/放电来感应电润湿波。通过顺序地对编号为1至4的电极124b充电/放电来感应第二轨道408中的第二电润湿波。
[0493]
图42示出了使用图40和41所示的装置100输送的汗液液滴112。图43示出了图41和42所示的电极124b的电连接。类似于上面参考图39描述的示例，图43所示的示例的电极124b(例如电极124b中的大多数)可以使用via 412来连接。
[0494]
图43所示的装置100的部分可以被称为“收集单元”。所述示例中的收集单元包括十个第一轨道406a-j，具有总共六十个出口114。二十个电极124b和十五个via 412(所描绘的电极124b中的三个和所描绘的via 412中的两个来自后续收集单元)在第一轨道408中。
[0495]
图44描绘了示例性装置100，其可以被认为是“蛇形路线和收集单元”，其包括三个收集单元，例如图43所示的收集单元中的三个。箭头416指向(一个或多个)传感器(在图44中不可见)，并且箭头418指向第二轨道408的开始点。
[0496]
可以预期各种替代的“蛇形路线和收集单元”组件，例如通过将五个收集单元组合成一排并且将四个收集单元组合成一列。可以自由选择收集单元的数量和布置。
[0497]
注意，用于逐步电润湿的瓦片可以非常适合于产生“蛇形路线和收集单元”，使得
该示例性装置100在实践中实施起来是简单的，例如使用相对少量的via 412，如前所述。
[0498]
图45示出了具有替代电连接设计的装置100。通过相对于轨道406a-l、408以对角方式将电极124b与导电路径连接，可以显著减少via的数量。例如，以顶部到底部的z字形方式连接若干单元(通过将对角线取向切换90度)意味着在装置100的顶部和底部上可能仅需要几个过孔。在该示例中，第一轨道406和第二轨道408可以电连接，而在图39、43和44所示的示例中，第一轨道406和第二轨道408采用不同的电连接。
[0499]
值得注意的是汗液液滴112从距离传感器最远的出口114到传感器所花费的时间。对于该计算，可以假设传感器被放置在图44所示的蛇形件的端部处，总计为约240个电极124b。在电润湿波在0.5秒内从电极步进到后续电极的情况下，行进时间可以是约2分钟。当使用0.1秒的步进时间时，行进时间可以是24秒。
[0500]
在非限制性示例中，每个第一轨道包含六个出口114，并且每个出口114可以对应于将汗液排泄到腔室102中的汗腺108。因此，可以存在或不存在与给定出口114相关联的汗腺108。假设直径为30μm的圆柱形腔室102，并且假设汗腺108离开到直径为40μm的皮肤106(其可以与腔室102精确对齐或几乎不接触腔室102)上，腔室102可以访问直径为110μm的近似圆形的皮肤表面。这构成约9.5
×
103μm2的皮肤表面积。对于具有六个腔室102的第一轨道，这相当于约5.7
×
104μm2的用于收集汗液的总可接近皮肤表面。在人(例如患者)处于久坐状态的情况下，每cm2皮肤106可以有约7至10个活动腺体。这可以被认为是针对获得每个腺体足够可靠的平均汗液速率要监测的活动汗腺108的最小数量。因此，要评估以用于汗液监测的最小皮肤表面可以被设置为1cm2。然而，处于高度活动状态的人或试图冷却其身体的患者通常可以具有高达一百个活动腺体每cm2。腺体108越活跃，完全发展和未完全发展的液滴之间可能发生的液滴碰撞越多。因此，为了确定完全发展的汗液液滴112和未完全发展的汗液液滴112之间的碰撞次数，使用100个活动腺体每cm2进行进一步解释。
[0501]
因此，可能需要1754个第一轨道来接近1cm2的皮肤表面以便进行汗液收集。活动腺体的数量可以在身体位置之间变化，并且甚至可以因人而异。这些数字将在下文中用于进一步解释，然而，本领域技术人员可以理解，例如，取决于身体位置，也可以采用其他数字，并且因此可以相应地适配装置100和方法。
[0502]
考虑到有一百个活动腺体每cm2和用于通过每个第一轨道六个腔室102收集汗液的可接近皮肤表面，5.7x104μm2，在所表示的可接近皮肤表面区域中平均可以有0.057个活动腺体。利用泊松分布公式：
[0503]
px＝[《x》x/x！]*exp(-《x》)
[0504]
其中，px是x个活动汗腺存在于第一轨道可接近的皮肤表面区域中存在的概率，《x》是特定皮肤表面区域中的活动汗腺的平均数量，并且x！因子是x的阶乘值，可以确定以下概率：
[0505]
p0＝0.9446
[0506]
p1＝0.0538
[0507]
p2＝0.0015
[0508]
这些是分别发生没有活动汗腺、一个活动汗腺和两个活动汗腺将汗液喷射到第一轨道上的几率。这些数字是四舍五入的，但是在随后的计算中使用小数点之后的八位小数。可能有两个或更多个活动汗腺有助于第一轨道中的汗液液滴形成，并且可能存在完全发展
的汗液液滴撞击未完全发展的汗液液滴的相当大的几率。为了进一步计算，可以假设最坏的情况是两个或更多个活动汗腺的发生概率等于完全发展的汗液液滴和未完全发展的汗液液滴之间的碰撞概率。
[0509]
为了计算第一轨道上未碰撞液滴的几率与完全发展的汗液液滴与未完全发展的汗液液滴碰撞的几率之间的因子，评估以下几率：
[0510]
p》1＝1
–
(p0+p1)＝0.00156
[0511]
p》2＝1
–
(p0+p1+p2)＝0.00003
[0512]
这些是每个第一轨道分别出现多于一个汗腺和多于两个活动汗腺的几率。同样，这些数字是四舍舍入的，但是在随后的计算中使用小数点之后的八位小数。
[0513]
一个活动汗腺的发生几率与多于一个活动汗腺的发生几率之间的比为：
[0514]
p1/(1-(p0+p1)＝34.4
[0515]
因此，在34次测量中的约1次中，汗液液滴可能具有1至2个完全形成的汗液液滴的范围内变动的尺寸。这相当于2.9％的测量结果给出不确定的液滴尺寸。利用上述减法算法，2.9％的残差可以是可接受的。此外，更大的汗液液滴(合并的完全形成的汗液液滴加上未完全形成的汗液液滴)仍然可以被识别为一个完全形成的汗液液滴加上一些未识别的汗液液滴，因此减小了已经可接受的残差。
[0516]
在第一考虑因素中，具有完全发展的液滴尺寸的给定汗液液滴可以归因于：两个未完全发展的汗液液滴与完全发展的汗液液滴的尺寸合并；或三个未完全发展的汗液液滴与完全发展的汗液液滴的尺寸合并。然而，这可能是不可能的，因为未完全发展的液滴不能被第一轨道(的电润湿组件)输送。
[0517]
在进一步的考虑因素中，具有两个完全发展的汗液液滴的尺寸的给定汗液液滴可以归因于：两个合并的完全发展的汗液液滴；或完全发展的汗液液滴与总尺寸为完全发展的汗液液滴的两个液滴合并。后一种构造需要三个活动汗腺将汗液喷射到一个第一轨道上。一个活动汗腺的发生几率与多于两个活动汗腺的发生几率之间的比为：
[0518]
p1/(1-(p0+p1+p2)＝1820
[0519]
这可以构成甚至更小的残差。
[0520]
注意，完全发展的汗液液滴之间的尺寸可能存在一定变化，因为液滴可以刚好在经过电润湿波之前或刚好在经过电润湿波之后达到完全发展状态。由于汗液速率传感器不仅可以对汗液液滴的数量进行计数，还可以对经过时间(具有与汗液液滴尺寸的关系)进行计数，因此每个汗液液滴的精确汗液体积仍然可以是可确定的。根据上述分析，35次测量中的1次可能错误地识别汗液液滴尺寸。然而，大多数信号可以表示汗液液滴的正确尺寸，并且使用上述算法，可以达到可接受的残差。
[0521]
还应注意，完全发展的汗液液滴可以与第二轨道上的另一完全发展的汗液液滴碰撞，幸运的是，这可能几乎没有困难。例如，当两个完全发展的汗液液滴碰撞时，形成具有两倍大体积的聚结液滴，其可以容易地被汗液速率传感器识别，如前所述。这可以例如通过查看脉冲宽度来实现，所述脉冲宽度可以是针对两倍尺寸的汗液液滴先验明确定义的。实际上，由于大多数汗液液滴可以是单个/非合并的汗液液滴，因此可以建立这种汗液液滴的基线尺寸。
[0522]
腔室表面积的计算
[0523]
典型的表面积可以包括约0.1至1个活动腺体。这样可以帮助装置用于确定每个汗腺的汗液速率，如前所述。
[0524]
取决于身体位置，每cm2皮肤面积有50至600个腺体。
[0525]
在久坐状态下，这些汗腺中的约10％构成活动汗腺。对于参与剧烈运动和/或暴露于相对高的温度状况的人，活动汗腺可能接近100％。因此，活动腺体的数量以每cm2皮肤面积5至600个腺体的量级变化。这相当于每mm2皮肤面积0.05至6个活动腺体。
[0526]
以下提供了期望表面积的计算。
[0527]
活动腺体每mm20.050.16
ꢀꢀꢀꢀ
每表面积的腺体数量
ꢀꢀꢀ
0.12mm21mm20.0167mm2120mm210mm20.167mm2[0528]
表2.皮肤表面积
[0529]
在一些示例中，这些表面积可以被归属到一个腔室。
[0530]
腔室的填充时间可以例如另外具有大约一分钟但不超过30至60分钟的最大值。在后一种情况下，两次确定之间的时间可能太高，以致于临床相关性可能根据应用而有争议。优选地，为了覆盖所有应用，腔室的填充时间可以是大约几秒至几分钟。
[0531]
对于一个腺体，在休息状态下的汗液速率约为0.2nl/min，其等于3.3
×
103μm3每秒。对于进行锻炼的人，对于一个腺体，这可以达到5nl/min。在特殊情况下，汗液速率可能甚至更高，诸如5nl/min，其等于8.25
×
104μm3每秒。
[0532]
为了计算腔室的填充时间，我们引入10μm的示例性腔室高度。填充时间等于腔室体积除以汗液速率。
[0533][0534]
表3.腔室填充时间
[0535]
显然，处于久坐状态的人的腔室填充时间可能无法满足所有汗腺表面积密度的最大填充时间要求。因此，腔室体积应当更小，在下表中确定范围。
[0536][0537]
表4.小腔室的填充时间
[0538]
在这种情况下，最大填充时间约为最多一分钟。
[0539]
出于分析原因，可以测量至少5至10个活动腺体，因为每腺体汗液速率可能存在一定变化。
[0540]
例如，考虑到(i)0.1个活动腺体每mm2的活动腺体表面积密度和(ii)待测量的平均10个活动腺体需要采样100mm2(1cm2)的皮肤表面积。在下表中，示出了针对各种汗腺密度的计算。
[0541][0542][0543]
表5.待采样的皮肤表面积
[0544]
对于处于久坐状态的患者，在少量活动腺体的情况下，可能需要至少1cm2的皮肤面积。
[0545]
相对小的腔室的合适表面积可以是大约0.0078mm2，构成100μm的直径。合适的直径范围为在50和200μm之间。
[0546]
这种小腔室的数量可以是大约12800(100mm2/0.0078mm2)。合适的范围在3200与51200之间。
[0547]
在装置的设计中，可以具有都进入电润湿路径的个体小腔室，例如，如在图33至45所示的示例中。
[0548]
替代地，在装置的设计中，可以具有多个个体小腔室，并且汗液液滴朝向单个路径会聚，例如，如在图12所示的示例中。例如，100个小腔室都经由一个路径离开。因此，在概念上，可以将100个小腔室视为单个收集容器。
[0549]
最后，在另一替代选择中，腔室可以具有在0.0167mm2至20mm2范围内的表面积，例如，在图12所示的设计中，每个腔室构成一个腔室。在这种情况下，仅两个最小的腔室(参见表3)可以满足最大填充时间的标准，导致在0.0167和0.167mm2之间的表面积。
[0550]
对于仅以至少5nl/min/腺体进行锻炼的人，具有在1mm2和10mm2之间的表面积的腔室可以满足该标准。20mm2的最大腔室可能在填充标准之外，然而可能适合于出汗》5nl/min/腺体的人。
[0551]
本公开的装置、系统和方法可以应用于指示健康和幸福感的生物标志物的非侵入
性、半连续和延长监测，例如用于监测脱水、压力、睡眠、儿童健康和围手术期监测。除了一般适用于对象监测之外，本装置、系统和方法可以具体地应用于为普通病房和重症监护病房中的患者的突然恶化提供预警，或用于调查睡眠障碍。目前，当患者访问医生时，可以仅以抽查方式进行测量，但是应当注意，本公开也可以有用地应用于执行这种抽查测量。
[0552]
本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。可以有利地组合在相互不同的从属权利要求中记载的措施。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。