一种锁定单根汗腺的方法和装置

本发明属于汗液检测，具体涉及一种锁定单根汗腺的方法和装置。

背景技术：

1、汗液中含有与血液相当的电解质、代谢物、氨基酸、蛋白质和激素等有关人体健康状况的多种生物标记物，通过检测汗液可达到无创、实时、持续地线上采集与分析人体健康状况的目的，汗液传感在运动监测、疾病诊断、远程医疗等方面展现极高价值。

2、除受人体健康状况影响之外，同等状态下个体排出的汗液组分和含量受单根汗腺的出汗速率显著影响。例如人体汗液中的钠离子和氯离子浓度随着出汗率的增加而增加，钾离子和钙离子浓度随着出汗率的增加而降低，ph在低出汗速率下呈酸性(ph 3.5～6.0)，在高汗率下汗液ph为微碱性(ph 7.0～8.5)，乳酸和尿素浓度在低排汗率下较高，随着排汗率的增加逐渐下降等等。因此检测分析汗液中生物标记物的浓度时，需要同步测量人体出汗速率，并用其对标志物浓度的测量结果进行修正，使测量结果具有可对比性，进而实现利用汗液测量结果诊断人体健康的目的。

3、然而现有的汗液传感系统(包括可穿戴汗液传感系统及线下测量系统等)分析的汗液是区域内多根汗腺排出汗液的混合物，然而鉴于汗腺间歇性活跃出汗的本性，单位面积内不同汗腺活跃出汗的时刻和速率不一致，以及单位面积内活跃出汗汗腺的总数量随出汗速率呈非线性变化等特点；基于多根汗腺平均值的出汗速率和标志物浓度测量结果不能准确反映单根汗腺的出汗情况，给基于汗液分析的准确健康诊断带来困难。测量单根汗腺分泌的汗液势在必行。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种锁定单根汗腺的方法和装置。本发明利用身体特定部位的汗腺密度数值，基于泊松分布的分布律设计可穿戴贴片上的汗液收集腔数量及每个收集腔接触皮肤处的开口面积，据此设计的可穿戴贴片，随机佩戴于测量汗腺密度的身体特定部位，能够有效的保证贴片上存在仅含单根汗腺的收集腔，通过光学传感器鉴定出含有单根汗腺的单元并进行单根汗腺出汗特性的分析。本发明解决了单独的可穿戴贴片随机佩戴无法分离锁定单根汗腺的问题，助力适用于分析单根汗腺分泌的汗液的装置及可穿戴传感产品。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种锁定单根汗腺的方法，包括以下步骤：

4、步骤1，拍摄目标皮肤区域图像，识别出图像中目标皮肤区域可排汗的汗腺，计算出目标皮肤区域的汗腺密度；

5、步骤2，根据步骤得到的目标皮肤区域的汗腺密度，基于泊松分布原理，确定可穿戴贴片上的汗液收集腔的数量及汗液收集腔接触皮肤处的开口面积；

6、步骤3，根据步骤2确定的可穿戴贴片上的汗液收集腔的数量及汗液收集腔接触皮肤处的开口面积，制作可穿戴贴片；

7、步骤4，制作完可穿戴贴片后，将其贴在待检测的目标皮肤区域处，即能够实现可穿戴贴片上极大的概率存在仅含单根汗腺的汗液收集腔。

8、在上述技术方案中，步骤2中，设单个汗液收集腔中含有n根汗腺的泊松分布的分布律pn是其中所真实含有的汗腺数量n及含有的平均汗腺根数<n>的函数：

9、

10、设定汗液收集腔与皮肤接触处的开口面积s，基于步骤2得到的目标皮肤区域的汗腺密度a计算得到单个汗液收集腔内汗腺的平均数量<n>，<n>＝a.s，应用公式(1)所示的泊松分布原理，计算获得汗液收集腔中含有n根汗腺的概率pn，n为0根、1根或2根，依据设定的可穿戴贴片中全部n个汗液收集腔均含0根汗腺的概率为r，即p0n＝r，可计算得到所需的汗液收集腔的数量；其中，全部n个汗液收集腔均含有0根汗腺的概率r可设定为极小概率值；据此汗液收集腔的开口面积和数量设计的可穿戴贴片，全部汗液收集腔均不含汗腺的概率将仅为所设定的极小概率值，其中具有含单根汗腺的汗液收集腔的概率将极大，从而有效的保证可穿戴贴片上存在仅含单根汗腺的汗液收集腔。

11、本发明还提供了一种实现上述锁定单根汗腺方法的装置，该装置包括：光学传感系统和可穿戴贴，所述可穿戴贴片上含有多个汗液收集腔，汗液收集腔的数量及汗液收集腔接触皮肤处的开口面积根据待检测的目标皮肤区域内的汗腺密度并基于泊松分布的分布律确定；其中，目标皮肤区域内的汗腺密度通过光学传感系统测得。

12、在上述技术方案中，光学传感系统包括红外微距相机和图像处理器，光学传感系统整体设置于腔体内。

13、在上述技术方案中，可穿戴贴片上的汗液收集腔的排布形式并不限定，可以是呈矩形点阵排布，也可以是呈无规形式排布。

14、在上述技术方案中，可穿戴贴片上的所有汗液收集腔的开口形状也并不限定，优选为圆形开口。

15、在上述技术方案中，可穿戴贴片的厚度应尽量小，优选1mm以内、甚至500μm以内、100μm以内等。

16、在上述技术方案中，汗液收集腔的内径可以是等直径的。

17、在上述技术方案中，汗液收集腔的内径是自下而上逐渐缩小的结构，这种逐渐缩小的结构能有效地减少收集腔的容积，加快汗液充满收集腔及随之的测量分析过程。

18、在上述技术方案中，在可穿戴贴片的底面上在每个汗液收集腔的底部开口外围分别设置一圈凸起，使不同的汗液收集腔之间互相孤立。

19、本发明的优点和有益效果为：

20、本发明利用身体特定部位的汗腺密度数值，基于泊松分布的分布律设计可穿戴贴片上的汗液收集腔数量及每个收集腔接触皮肤处的开口面积，据此设计的可穿戴贴片，随机佩戴于测量汗腺密度的身体特定部位，能够有效的保证贴片上存在仅含单根汗腺的收集腔，通过光学传感器鉴定出含有单根汗腺的单元并进行单根汗腺出汗特性的分析。本发明解决了单独的可穿戴贴片随机佩戴无法分离锁定单根汗腺的问题，助力适用于分析单根汗腺分泌的汗液的装置及可穿戴传感产品。

技术特征：

1.一种锁定单根汗腺的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的锁定单根汗腺的方法，其特征在于：步骤2中，设单个汗液收集腔中含有n根汗腺的泊松分布的分布律pn是其中所真实含有的汗腺数量n及含有的平均汗腺根数<n>的函数：

3.一种用于实现权利要求1所述的锁定单根汗腺方法的装置，其特征在于：该装置包括光学传感系统和可穿戴贴，所述可穿戴贴片上含有多个汗液收集腔，汗液收集腔的数量及汗液收集腔接触皮肤处的开口面积根据待检测的目标皮肤区域内的汗腺密度并基于泊松分布的分布律确定；其中，目标皮肤区域内的汗腺密度通过光学传感系统测得。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：光学传感系统包括红外微距相机和图像处理器，光学传感系统整体设置于腔体内。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：可穿戴贴片上的汗液收集腔的排布形式并不限定，可以是呈矩形点阵排布，或者是呈无规形式排布。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：可穿戴贴片上的所有汗液收集腔的开口形状并不限定，优选为圆形开口。

7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：可穿戴贴片的厚度为10μm-1mm。

8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：汗液收集腔的内径是等直径的。

9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：汗液收集腔的内径是自下而上逐渐缩小的结构。

10.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：在可穿戴贴片的底面上在每个汗液收集腔的底部开口外围分别设置一圈凸起，使不同的汗液收集腔之间互相孤立。

技术总结
本发明公开了一种锁定单根汗腺的方法和装置，其利用身体目标部位的汗腺密度数值，基于泊松分布的分布律设计可穿戴贴片上的汗液收集腔数量及每个收集腔接触皮肤处的开口面积，据此设计的可穿戴贴片，随机佩戴于测量汗腺密度的身体目标部位，能够有效的保证贴片上存在仅含单根汗腺的收集腔，通过光学传感器鉴定出含有单根汗腺的单元并进行单根汗腺出汗特性的分析。本发明解决了单独的可穿戴贴片随机佩戴无法分离锁定单根汗腺的问题，助力适用于分析单根汗腺分泌的汗液的装置及可穿戴传感产品。

技术研发人员：牛鹏飞,马永全
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16