CN113877642A - 一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构及其制备方法，其中涉及的一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构的制备方法，包括：S1.预设皮肤粘合层、防汗层、刻度层；S2.预设微通道模具，并采用打印技术将预设的微通道模具进行打印；S3.将石蜡放置于载玻片上，并对石蜡进行加热，使石蜡完全融化，得到石蜡液；S4.将打印出的微通道模具浸入得到的石蜡液中，经过预设时间后取出微通道模具，并将取出的微通道模具按压于滤纸上，得到微通道模具形状的石蜡线；S5.使用移液器将氯化钴溶液填充至石蜡线所形成的封闭区域内，并放入真空干燥箱进行烘干，得到汗敏层；S6.依次将皮肤粘合层、防汗层、汗敏层和刻度层粘合，得到纸基式微通道汗液流量监测芯片结构。
Description
技术领域
本发明涉及微流控芯片声技术领域，尤其涉及一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构及其制备方法。
背景技术
人体汗腺分泌的汗液在一定程度可以反映人体的健康状况。例如出汗量的多少可以评价在特殊环境中的消防员、运动员和健身者在工作或者运动过程中的水分流失状况。此外，研究表明，类似于唾液和泪液，汗液中含有Na+、K+和Ca+等微量元素离子、大分子蛋白质、葡萄糖、乳酸和乙醇等代谢产物。这些物质可以用为评估人体的生理状况和健康水平提供重要信息。因此，汗液的成分分析将有可能代替血液检测测成为一种意义重大的无创检测手段。
汗液的流量监测是进行汗液成分检测必不可少的基础环节。人体汗液的流量检测方法主要有全身衣物重量差法和吸汗贴片法。全身衣物重量差法必须在密闭的实验室环境中进行、流程复杂且无法获得人体局部出汗量的分布。吸汗贴片法是利用吸水或者多孔材料将局部汗液收集出来，再将汗液从吸汗材料上清理出来称重，该方法只能获得局部平均的出汗量，而且汗液的蒸发也会使测量结果误差较大。
纸基微流控芯片(Paper-based microfluidic analytical devices，μPADs)是一种新兴的微流控分析技术平台，具有成本低、加工简易、使用和携带方便等优点，在临床诊断、食品质量控制和环境监测等应用领域具有很大的应用前景。本发明将设计一种以普通滤纸为基底的低成本纸基微流控芯片，贴在人体任意部位，实时监测汗液的流量。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构及其制备方法，具有成本低、尺寸小、制作工艺简单等优点。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构的制备方法，包括：
S1.预设皮肤粘合层、防汗层、刻度层；
S2.预设微通道模具，并采用打印技术将预设的微通道模具进行打印；
S3.将石蜡放置于载玻片上，并对石蜡进行加热，使石蜡完全融化，得到石蜡液；
S4.将打印出的微通道模具浸入得到的石蜡液中，经过预设时间后取出微通道模具，并将取出的微通道模具按压于滤纸上，得到微通道模具形状的石蜡线；
S5.使用移液器将氯化钴溶液填充至石蜡线所形成的封闭区域内，并放入真空干燥箱进行烘干，得到汗敏层；
S6.依次将皮肤粘合层、防汗层、汗敏层和刻度层粘合，得到纸基式微通道汗液流量监测芯片结构。
进一步的，所述步骤S5中放入真空干燥箱进行烘干后还包括：封闭区域由红色变为蓝色。
进一步的，所述步骤S2中打印技术中的打印材料为聚乳酸。
进一步的，所述步骤S2中的微通道模具为双螺旋结构；螺旋结构的高为2.5mm，宽为0.7mm，螺距为4mm，槽宽为1.2mm。
进一步的，所述步骤S4中石蜡线的宽大于等于0.7mm。
进一步的，所述步骤S5中放入真空干燥箱进行烘干，其中烘干的温度为45℃，烘干的时间为90min。
进一步的，所述步骤S1中皮肤粘合层、防汗层的中间均设有直径为4mm的圆孔。
进一步的，所述皮肤粘合层为医用胶带；所述防汗层为单面透明胶带；所述刻度层为透明胶带。
进一步的，所述刻度层的刻度间距为1mm，刻度范围为1-90mm。
相应的，还提供一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构，由一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构的制备方法制得。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明的芯片使用不受限于实验室环境、复杂的步骤和单一的运动测试模式，随时可进行监测使用；
2.本发明巧妙利用毛细现象和遇水显色原理，从而监测出汗液的量，并保证汗水在芯片中不会由于蒸发而导致读数有误差情况，且可以实时读数。
3.本发明成本极低，工艺简单，尺寸小，佩戴舒适等，可用于运动员、消防员及患者等人员进行汗液流失情况监测及身体健康状况监测报警。
附图说明
图1是实施例一提供的一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构的制备方法流程图；
图2是实施例二提供的一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构示意图；
图3是实施例二提供的汗敏层制作工艺流程图；
图4是实施例二提供的汗敏层结构图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构及其制备方法。
实施例一
本实施例提供一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构的制备方法，如图1所示，包括：
S1.预设皮肤粘合层、防汗层、刻度层；
S2.预设微通道模具，并采用打印技术将预设的微通道模具进行打印；
S3.将石蜡放置于载玻片上，并对石蜡进行加热，使石蜡完全融化，得到石蜡液；
S4.将打印出的微通道模具浸入得到的石蜡液中，经过预设时间后取出微通道模具，并将取出的微通道模具按压于滤纸上，得到微通道模具形状的石蜡线；
S5.使用移液器将氯化钴溶液填充至石蜡线所形成的封闭区域内，并放入真空干燥箱进行烘干，得到汗敏层；
S6.依次将皮肤粘合层、防汗层、汗敏层和刻度层粘合，得到纸基式微通道汗液流量监测芯片结构。
在步骤S1中，预设皮肤粘合层、防汗层、刻度层。
皮肤粘合层、防汗层、刻度层均是通过激光切割机切割而成；且皮肤粘合层和防汗层中间均设有直径4mm的圆孔，其目的是为了让汗水进入芯片；刻度层在汗敏层微通道的末端对应位置设有直径2mm的圆孔，目的是加速汗水蒸发。
在本实施例中，皮肤粘合层为医用胶带，两面皆粘，且保证佩戴者的舒适性；防汗层为单面透明胶带，目的是防止汗水的渗透；刻度层则为透明胶带，包装芯片且防水；刻度层采用定制印章在透明胶带有胶面的一侧印制，刻度线平行于蜡槽的外边缘，其表示汗液沿蜡槽移动的距离，刻度间距1mm，范围为1-90mm。
在步骤S2中，预设微通道模具，并采用打印技术将预设的微通道模具进行打印。
使用3D打印技术打印出预设的微通道模具；其中打印微通道模具的3D打印材料为聚乳酸(PLA)，材料PLA偏硬，可以保证微通道模具坚硬且平整，继而能尽量均匀地在滤纸上印制石蜡微通道。
在本实施例中，微通道模具为双螺旋结构，两头皆封口，中心封口处为汗液入口，螺旋结构高为2.5mm，宽为0.7mm，螺距为4mm，槽宽1.2mm；步骤S4中的石蜡线的高、款、间距等数据与微通道模具的数据相同。
在步骤S3中，将石蜡放置于载玻片上，并对石蜡进行加热，使石蜡完全融化，得到石蜡液。
当石蜡液为完全融化状态时，在载玻片上用钢片类的工具将石蜡液刮成薄薄的一层，使得微通道模具在浸入石蜡液时，石蜡液均匀附着于微通道模具。
在步骤S4中，将打印出的微通道模具浸入得到的石蜡液中，经过预设时间后取出微通道模具，并将取出的微通道模具按压于滤纸上，得到微通道模具形状的石蜡线。
将预先打印好的微通道模具浸入石蜡液后并取出，然后迅速将沾有石蜡液的微通道模具按压在滤纸上，使得滤纸上形成微通道模具形状的石蜡线。
在本实施例中，微通道模具在滤纸上印制的石蜡线，即双螺旋线所夹形成的通道为芯片所需的驱使汗液流动的微通道。
滤纸上的石蜡线即双螺旋线的线距为1.2mm，以保证汗液在微通道内形成毛细现象继而在其内部流动迅速。
本实施例中的经过预设时间后取出微通道模具，其中预设时间没有限制，只要微通道模具最外一层能沾上石蜡液即可，且石蜡液为薄薄的一层，微通道模具沾完石蜡液后要迅速压到滤纸上。
在步骤S5中，使用移液器将氯化钴溶液填充至石蜡线所形成的封闭区域内，并放入真空干燥箱进行烘干，得到汗敏层。
使用移液器将氯化钴溶液填充满石蜡线所形成的封闭区域内，然后放入真空干燥箱进行烘干，使得该封闭区域由红色变为蓝色，最终得到汗敏层，其中设计的滤纸为汗敏层制作过程中涉及的纸。
在本实施例中，滤纸上形成的石蜡线宽不小于0.7mm，因此本实施例采用的微通道模的线宽为0.7mm，以保证汗液不会渗透出石蜡线。
真空干燥箱设定温度为45℃，干燥时间为90min，其中氯化钴无水状态为蓝色，遇水则变为红色。
在步骤S6中，依次将皮肤粘合层、防汗层、汗敏层和刻度层层层粘合，且将相应的孔位对准，每层边缘都用石蜡封住做防水处理，得到纸基式微通道汗液流量监测芯片结构。
与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：
1.本实施例的芯片使用不受限于实验室环境、复杂的步骤和单一的运动测试模式，随时可进行监测使用；
2.本实施例巧妙利用毛细现象和遇水显色原理，从而监测出汗液的量，并保证汗水在芯片中不会由于蒸发而导致读数有误差情况，且可以实时读数。
3.本实施例成本极低，工艺简单，尺寸小，佩戴舒适等，可用于运动员、消防员及患者等人员进行汗液流失情况监测及身体健康状况监测报警。
实施例二
本实施例提供一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构，如图2-4所示，由实施例一的一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构的制备方法制得。
如图2所示为一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构示意图，其中自下而上依次为皮肤粘合层4、防汗层3、汗敏层2和刻度层1，芯片结构均为圆形，与现有的监测装置相比，其具有成本低、尺寸小、制作工艺简单等优点。
如图3所示为汗敏层制作工艺流程图；其中预设的微通道模具6首先经过步骤S3，即图3中的①，将石蜡放置于载玻片8上，并对石蜡进行加热，使石蜡完全融化，得到石蜡液7；然后经过步骤S4，即图3中的②，将微通道模具6浸入到石蜡液7中，得到浸如石蜡液的微通道模具5，当浸润一段时间后，最后得到微通道模具形状的石蜡线。
如图4所示为汗敏层结构图，其中图4中包括氯化钴9、石蜡线1、集液口11、出气端12。
与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：
1.本实施例的芯片使用不受限于实验室环境、复杂的步骤和单一的运动测试模式，随时可进行监测使用；
2.本实施例巧妙利用毛细现象和遇水显色原理，从而监测出汗液的量，并保证汗水在芯片中不会由于蒸发而导致读数有误差情况，且可以实时读数。
3.本实施例成本极低，工艺简单，尺寸小，佩戴舒适等，可用于运动员、消防员及患者等人员进行汗液流失情况监测及身体健康状况监测报警。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构的制备方法，其特征在于，包括：
S1.预设皮肤粘合层、防汗层、刻度层；
S2.预设微通道模具，并采用打印技术将预设的微通道模具进行打印；
S3.将石蜡放置于载玻片上，并对石蜡进行加热，使石蜡完全融化，得到石蜡液；
S4.将打印出的微通道模具浸入得到的石蜡液中，经过预设时间后取出微通道模具，并将取出的微通道模具按压于滤纸上，得到微通道模具形状的石蜡线；
S5.使用移液器将氯化钴溶液填充至石蜡线所形成的封闭区域内，并放入真空干燥箱进行烘干，得到汗敏层；
S6.依次将皮肤粘合层、防汗层、汗敏层和刻度层粘合，得到纸基式微通道汗液流量监测芯片结构。
2.根据权利要求1所述的一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中放入真空干燥箱进行烘干后还包括：封闭区域由红色变为蓝色。
3.根据权利要求1所述的一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中打印技术中的打印材料为聚乳酸。
4.根据权利要求1所述的一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的微通道模具为双螺旋结构；螺旋结构的高为2.5mm，宽为0.7mm，螺距为4mm，槽宽为1.2mm。
5.根据权利要求1所述的一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中石蜡线的宽大于等于0.7mm。
6.根据权利要求1所述的一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中放入真空干燥箱进行烘干，其中烘干的温度为45℃，烘干的时间为90min。
7.根据权利要求1所述的一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中皮肤粘合层、防汗层的中间均设有直径为4mm的圆孔。
8.根据权利要求7所述的一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构的制备方法，其特征在于，所述皮肤粘合层为医用胶带；所述防汗层为单面透明胶带；所述刻度层为透明胶带。
9.根据权利要求8所述的一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构的制备方法，其特征在于，所述刻度层的刻度间距为1mm，刻度范围为1-90mm。
10.一种纸基式微通道汗液流量监测芯片结构，其特征在于，由权利要求1-9任一项所述的一种纸基式微通道汗液流量监测制备方法制得。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220104 |