System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种通过离子浓度定量体液分泌体积的方法及监测系统技术方案_技高网

一种通过离子浓度定量体液分泌体积的方法及监测系统技术方案

技术编号:43135849 阅读:13 留言:0更新日期:2024-10-29 17:41
本发明专利技术公开了一种通过离子浓度定量体液分泌体积的方法及监测系统,涉及体液检测技术领域,包括:在皮肤待检测区域覆盖水凝胶,所述水凝胶能够存储分泌出的体液;检测电路通过传感电极进行采样,测量水凝胶中的开路电压;基于能斯特方程,根据开路电压计算体液分泌过程中的离子浓度;在预设时间周期内,完成离子浓度的测量;建立体液分泌简化模型,建立体液分泌体积与离子通量、离子浓度之间的定量关系;计算得到体液分泌体积。本发明专利技术能够实现无创体液分泌体积的定量监测,推进基于体液检测的生物电子传感器在生理检测传感领域的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及体液检测,更具体的说是涉及一种通过离子浓度定量体液分泌体积的方法及监测系统


技术介绍

1、体液由人体中的水及溶解在水中的无机盐、有机物一起构成,它包含极其丰富的生理信息。体液检测是一项关键的医学技术,旨在通过分析人体内的生理液体,如间质液、尿液、唾液等来评估个体的健康状况和疾病风险。体液中包含着丰富的信息,包括代谢产物、蛋白质、dna等,这些信息可以反映人体的生理状态和疾病变化。

2、相较于其他检测方法,体液检测具有独特的优势。首先,收集体液样本相对简便,无需侵入性手术,因此更容易被接受和应用。其次,体液中携带的信息多样化,可以综合评估个体的整体健康状况,具有较高的全面性和准确性。此外,随着现代生物技术的发展,体液检测技术不断创新,为疾病的早期发现、治疗方案的个体化以及健康管理提供了有力支持。目前,体液检测技术包括传统的体液生理检测方法和现代生物检测技术。传统方法主要包括血液、尿液、唾液等的化学分析,以及特定体液中的细胞学检测。而现代生物技术手段则涵盖了基因组学、蛋白质组学、代谢组学和微生物组学等领域,通过高通量测序、质谱技术等先进手段,深度挖掘体液中的信息,为疾病诊断和治疗提供更为精准的指导。

3、体液检测的实现过程通常包括样本收集、前处理、分析和结果解读等环节。样本收集可以通过简单的采血、采尿或采汗液等方式完成,然后进行前处理以去除干扰物质,接着利用各种分析技术对体液样本中的成分进行定量或定性分析,最终通过数据分析和解读,得出对个体健康状况的评估和诊断。

4、目前,基于汗液、唾液、间质液的便携式体液检测装置为新一代生理监测传感提供了全新的解决方案。然而,在体液检测的样本收集阶段,现有的体液监测装置存在体液分泌量难以确定的技术壁垒。针对此问题,曾有报道试图通过微流控装置进行体液收集与定量分析,但是其存在可监测体积量极小、样本制作复杂等难以克服的缺陷。

5、因此,如何提供一种简单高效的定量体液分泌体积的方法对于减小生理监测传感误差、寻求最优体液分析条件是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现思路

1、有鉴于此,本专利技术提供了一种通过离子浓度定量体液分泌体积的方法及监测系统,基于体液中含有丰富的离子成分这一生理基础,通过离子浓度传感实现体液分泌体积的定量。以确保体液检测技术能够克服因为季节变化、个体皮肤角质层厚度、皮肤含水量等诸多差异带来的体液分泌量差异,进一步推进体液采样与分析在生理监测传感领域的应用。

2、为了实现上述目的,本专利技术采用如下技术方案:一种通过离子浓度定量体液分泌体积的方法,包括:

3、在皮肤待检测区域覆盖水凝胶,所述水凝胶能够存储分泌出的体液;

4、检测电路通过传感电极进行采样,测量水凝胶中的开路电压;

5、基于能斯特方程,根据开路电压计算体液分泌过程中的离子浓度;

6、在预设时间周期内,完成离子浓度的测量;

7、建立体液分泌简化模型,建立体液分泌体积与离子通量、离子浓度之间的定量关系;

8、计算得到体液分泌体积。

9、优选的,还包括:在检测之前,通过上位机控制端对微处理器进行初始化,微处理器通过解码上位机发送的指令串将电气参数应用于检测电路。

10、优选的,所述离子浓度为钠离子浓度。

11、优选的,所述传感电极包括覆盖有钠离子选择性膜的碳基工作电极以及由银/氯化银喷印制作的参比电极;

12、体液中的离子在覆盖有钠离子选择性膜的传感电极表面形成双电层。

13、优选的,体液分泌体积表示为:

14、

15、其中,t1表示测量的时间周期;ci(t1)表示t1时间内的离子浓度;mi表示离子i物质的量。

16、优选的,离子i物质的量表示为:

17、

18、其中,vi表示体液分泌速度;q表示体液体积流速,由人体不同部位汗腺密度及其分泌速率得到;

19、ji(t)为离子i的通量,表示为离子i物质的量对时间的微分:

20、

21、其中,c(z)表示离子浓度,r为体液分泌通道的半径。

22、优选的,当人体处于稳态时,体液中的离子在体液中均匀分布,所述体液分泌简化模型设定体液分泌的通道为等截面刚体,体积表示为:

23、dv=πr2dz;

24、其中,dz表示通道高度;

25、单位体积中离子i物质的量表示为:

26、dm=ci(z)πr2dz;

27、两端同时除以微元单位时间dt,得到:

28、

29、优选的,一种通过离子浓度定量体液分泌体积的监测系统,包括:下位机、上位机、传感电极和水凝胶;

30、所述下位机和所述上位机之间进行数据传输;

31、所述下位机与所述传感电极连接;

32、所述传感电极与所述水凝胶连接;

33、所述水凝胶覆盖在皮肤待检测区域。

34、优选的,所述下位机包括:供电模块,用于提供电能;

35、开路电位测量模块,用于通过传感电极测量水凝胶中的开路电压;

36、通信模块,用于与上位机之间进行数据传输;

37、显示模块,用于实时显示测量结果。

38、经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本专利技术公开提供了一种通过离子浓度定量体液分泌体积的方法及监测系统,包括:在皮肤待检测区域覆盖水凝胶,所述水凝胶能够存储分泌出的体液;检测电路通过传感电极进行采样,测量水凝胶中的开路电压;基于能斯特方程,根据开路电压计算体液分泌过程中的离子浓度;在预设时间周期内,完成离子浓度的测量;建立体液分泌简化模型,建立体液分泌体积与离子通量、离子浓度之间的定量关系;计算得到体液分泌体积。本专利技术具有如下有益效果:1.实现无创体液收集与监测:本专利技术通过离子浓度传感的方式实现无创定量体液分泌体积,大大降低患者的不适和一系列并发症风险。

39、2.实现快速体液检测:基于离子浓度的测量方法可以快速获取结果,这对于需要即时监测体液状态的情况(如运动员运动期间的水分和电解质管理)存在重要意义。

40、3.简化体液检测流程:本专利技术通过检测体液中的离子浓度而无需进行复杂的体积测量来估算体液的分泌体积,简化了体液检测流程,降低了操作难度,使其更易于在临床或现场环境中实施。

41、4.减少体液检测技术的成本效益:开发一种基于离子浓度测量体液分泌体积的方法会减少对昂贵设备的需求,使得这种方法具有更高的成本效益,从而能够在更广泛的地区和情境中得到应用。

42、5.实现体液连续监测:本专利技术有助于长期连续监测个体的体液分泌情况,特别是对于需要管理慢性疾病的患者,消除了频繁更换装置带来的不便。

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【技术保护点】

1.一种通过离子浓度定量体液分泌体积的方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种通过离子浓度定量体液分泌体积的方法,其特征在于,还包括:

3.根据权利要求1所述的一种通过离子浓度定量体液分泌体积的方法,其特征在于,所述离子浓度为钠离子浓度。

4.根据权利要求1所述的一种通过离子浓度定量体液分泌体积的方法,其特征在于,所述传感电极包括覆盖有钠离子选择性膜的碳基工作电极以及由银/氯化银喷印制作的参比电极;

5.根据权利要求1所述的一种通过离子浓度定量体液分泌体积的方法,其特征在于,体液分泌体积表示为:

6.根据权利要求5所述的一种通过离子浓度定量体液分泌体积的方法,其特征在于,离子i物质的量表示为:

7.根据权利要求6所述的一种通过离子浓度定量体液分泌体积的方法,其特征在于,当人体处于稳态时,体液中的离子在体液中均匀分布,所述体液分泌简化模型设定体液分泌的通道为等截面刚体,体积表示为:

8.一种通过离子浓度定量体液分泌体积的监测系统,应用权利要求1-7任一项所述的一种通过离子浓度定量体液分泌体积的方法,其特征在于,包括:下位机、上位机、传感电极和水凝胶;

9.根据权利要求8所述的一种通过离子浓度定量体液分泌体积的监测系统,其特征在于,所述下位机包括:供电模块,用于提供电能;

...

【技术特征摘要】

1.一种通过离子浓度定量体液分泌体积的方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种通过离子浓度定量体液分泌体积的方法,其特征在于,还包括:

3.根据权利要求1所述的一种通过离子浓度定量体液分泌体积的方法,其特征在于,所述离子浓度为钠离子浓度。

4.根据权利要求1所述的一种通过离子浓度定量体液分泌体积的方法,其特征在于,所述传感电极包括覆盖有钠离子选择性膜的碳基工作电极以及由银/氯化银喷印制作的参比电极;

5.根据权利要求1所述的一种通过离子浓度定量体液分泌体积的方法,其特征在于,体液分泌体积表示为:

6.根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈靖容刘仁材刘禹宸
申请(专利权)人:中国科学院大学
类型:发明
国别省市:

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