[0002] 本发明属于微流控芯片生物芯片设计技术领域，具体涉及一种身体失水监测装置。

[0003] 微流控(Microfluidics)技术指的是使用微管道处理或操纵微小流体，涉及了化学、流体物理、新材料、生物学和生物医学工程等交叉学科，广泛应用于生物医学、生化分析、药物监测、生物传感器等领域。

[0004] 身体大量出汗后如果不及时补水，会导致脱水程度进一步加深，造成运动能力下降和身体健康受损，严重时甚至危及生命；而过度补水，同样会对身体造成负面影响，可能引发低钠血症及一系列严重症状，准确地评估身体失水才能科学补水。比较运动前后的体重差来评估身体脱水程度是一种传统的方法，但其明显的滞后性无法满足实时监测的需求，此外也有产品通过传感器和信号传输装置，将监测结果呈现到可视化设备中，但其高昂的费用并不适用于大众消费者，致使该类产品至今未在市场中广泛流行。

[0028] 结合参见图1至图6所示，根据本发明的实施例，提供一种身体失水监测装置，包括：微流控芯片1，所述微流控芯片1内构造有汗液微管道11，所述微流控芯片1具有相对设置的第一端面及第二端面，其中，所述第一端面上具有固定结构2，所述固定结构2用于将所述微流控芯片固定连接于用户皮肤的目标位置(例如人体的颈部、胸部、腹部、手臂、大腿等位置)，所述汗液微管道11具有开口于所述第一端面上的进汗口111以及开口于所述第二端面上的排气口112，所述排气口112内设有透气不透水薄膜3，且所述第二端面为透光面，以能够通过该透光面观察由前述进汗口111进入汗液微管道11内的汗液所处位置，进而能够实时判断失水量。前述透气不透水薄膜3具体可以为PTFE材质的薄膜，其能够确保随着汗液流入前述汗液微管道11内后管道前端的气体能够流畅、及时地排出，保持管道内外气压的动态平衡，同时可以防止外部液体流入，因此，本发明的身体失水监测装置可用于水下出汗监测。

[0029] 该技术方案中，通过将微流控芯片固定于用户皮肤的目标位置可以实现对用户汗液的自动化实时收集，用户可经由透光面观察汗液微管道11内收集的汗液量，极为方便快捷且及时地获知身体脱水程度，无需过多人为操作，因此更加适合在注意力高度集中而无暇顾忌身体失水的场景下使用，也更适用于对复杂操作有困难的人群；同时，本发明中的监测装置无需配置传感器等电气化元件，能够显著降低装置使用成本；另外，本发明的微流控芯片结构简单、体积小、重量轻，贴在皮肤表面不会给使用者带来异物感和不适感。

[0030] 在一些实施方式中，所述汗液微管道11由所述进汗口111至排气口112的方向弯折盘曲延伸设置，具体参见图1及图2所示，汗液微管道11的进汗口111处于微流控芯片1的中央区域，汗液微管道11在第二端面上盘旋多圈，以提升该汗液微管道11的汗液收集空间，进而能够满足较长时间的失水量的实时监测目的。

[0031] 在一个具体的实施例中，所述固定结构2为双面胶，且所述双面胶的中央区域形成镂孔21，所述进汗口111处于所述镂孔21内，此时，所述镂孔21所对应的位置也即为汗液的收集区域，该镂孔21对应的区域的皮肤出汗将经由进汗口111进入汗液微管道11内被收集。能够理解的是，双面胶的一端面用于与微流控芯片1的第一端面形成可靠粘结，双面胶的另一端面则用于与用户的皮肤形成可靠粘结。

[0032] 需要说明的是，前述镂孔21所对应的皮肤位置即为汗液的收集区域，在该区域内，皮肤分泌的汗液在压力作用下不断经由前述进汗口111进入汗液微管道11内。

[0033] 在一个具体的实施例中，微流控芯片1的基质材料为PMMA或PDMS中的一种，根据不同使用场景及加工方法，可以选择不同的材料。

[0034] 在一些实施方式中，

[0035] 邻近所述进汗口111的所述汗液微管道11上具有汗液染色腔113，所述汗液染色腔113内容置有染色剂，以能够对所述进汗口111进入的汗液染色，前述染色剂通常为食品级染色剂，不会对用户构成不利。在一个具体的实施例中，所述汗液染色腔113为圆柱形腔，所述圆柱形腔的直径为800‑1200微米。

[0036] 该技术方案中，通过在临近进汗口111的位置处设置汗液染色腔113，进而可以对进入汗液微管道11内的汗液染成鲜明的颜色，这样能够便于用户对收集汗液量的便捷观察。前述染色剂的具体颜色应与微流控芯片1的颜色具有较大反差，例如，微流控芯片1的颜色为白色，染色剂的颜色可以为黑色、红色等较为明显的色彩，具体根据实际情况选择即可。

[0037] 在一些实施方式中，所述汗液微管道11包括开口槽段，所述开口槽段处于所述第二端面上，且所述第二端面上密封连接有透明密封膜4，所述排气口112形成于所述透明密封膜4的对应位置处，具体参见图1所示，前述开口槽段也即除了前述进汗口111的位置，其他位置皆未构造于第二端面上的开口槽，如此，可以采用透明密封膜4将管道的开口部分密封，例如采用热封的方式将前述透明密封膜4连接于该第二端面上，如此设计能够降低前述汗液微管道11在微流控芯片1的制造难度。在一个具体的实施例中，透明密封膜4单面覆胶，具有良好的防水性能，用于密封微流控管道(也即前述的汗液微管道11)，同时通过管道末端设置通气孔(也即前述的排气口112)，确保了微流控管道在使用过程中，其内部能与外部保持通气，这种通气孔与透气不透水膜的组合，减少了汗液采集时存在的空气阻力，提高了采集效率，保证了汗液量监测的实时性。

[0038] 具体参见图3所示，在一些实施方式中，所述透明密封膜4上具有汗液量刻度线41，所述汗液量刻度线41沿所述汗液微管道11的延伸方向与所述汗液微管道11对应设置。如此可以通过对汗液量刻度线41的观察能够准确判断程度脱水。进一步的，在一个较优的实施例中，所述透明密封膜4上形成有低程度脱水指示区42、中程度脱水指示区43及高程度脱水指示区44，低程度脱水指示区42、中程度脱水指示区43及高程度脱水指示区44沿所述汗液微管道11由所述进汗口111至所述排气口112依次排布设置，不同的指示区具有不同的指示颜色，例如低程度脱水指示区42的颜色为绿色、中程度脱水指示区43的颜色为黄色、高程度脱水指示区44的颜色则为红色，对应的汗液量刻度线41在不同的指示区内的颜色也相应不同，能够理解的是，前述各指示区、汗液量刻度线41及汗液染色腔113内染色剂的颜色应根据具体的反差需求合理统筹选择。前述透明密封膜4的材质具体可以为PVC材质。

[0039] 该技术方案中，通过对透明密封膜4上不同区域、不同区域的汗液量刻度线41的不同颜色的配置能够显著提高微流控芯片的监测直观性。

[0040] 图4中示出了汗液量处于低程度脱水指示区：当微管道中汗液充盈至此区域时，表示当前身体程度脱水较轻，对身体机能无显著影响，无脱水风险，暂时不需要补水；图5中示出了汗液量处于中程度脱水指示区：当微管道中汗液充盈至此区域时，表示当前身体失水量增加，但仍未对身体机能造成显著影响，此时可少量补水，预防身体程度脱水的进一步加深；图6中示出了汗液量处于高程度脱水指示区：当微管道中汗液充盈至此区域时，表示此时身体失水量较大，约达到体重的1％，已经对身体机能水平造成影响，提示此时应尽快补水，否则会出现机能严重下降或健康受损的状况。

[0041] 需要说明的是，前述各指示区从一定范围上给出普适性的身体失水监测指示，二各指示区内分别设置的汗液量刻度线41则可以将微流控芯片中采集的汗液量进行量化，其中每一格表示预设量(例如1微升汗液)，根据每个人不同的身材参数，可以计算出更加具体的身体失水和补水提示标准。

[0042] 在一些实施方式中，所述进汗口111的流通面积大于所述汗液微管道11的流通面积，较大流通面积的进汗口111能够保障汗液顺畅流入，同时较小流通面积的汗液微管道11则可以适当增加液体流动的压力，维持汗液流动的稳定性，在保持管道容积不变的前提下缩窄管道宽度，可以加大管道长度，更加便于观察汗液量的变化。

[0043] 在一个具体的实施例中，所述进汗口111为圆形口，且直径为800‑1000微米；所述汗液微管道11的横截面为正方形，且所述正方形的边长为400‑600微米；相邻两个所述汗液量刻度线41之间的距离为3000‑6000微米，在前述正方形边长为400‑600微米的汗液微管道11的前提下，能够标示约1微升的汗液量，该情况下，以15‑17微升刻度线区分低程度脱水指示区42与中程度脱水指示区43；以25‑27微升刻度线区分中程度脱水指示区43和高程度脱水指示区44。

[0044] 在一些实施方式中，所述镂孔21的面积为25‑35平方毫米，以满足汗液收集量量化准确性的需求。

[0045] 通过本发明的监测装置，使用者可以更好地了解自己在身体活动过程中的水分流失，从而优化补水策略，这对于保障运动员的运动能力、提高高温环境作业人员的工作安全意义重大，对于本身患有水代谢异常的患者更为重要。同时，该装置也有望在医学研究领域中发挥作用，身体活动过程中收集到的汗液暂时储存在微流控管道中，之后可取出做进一步成分分析，为某些疾病的早期诊断和治疗提供新的途径。综合而言，基于微流控技术的身体失水监测装置对于运动健康和医学研究领域都有着重要的应用价值。

[0046] 本装置由于体积小、重量轻、佩戴无感、无需其他设备等优点，可以在多个应用场景中实现身体失水监测功能，以下列举为常见应用场景：

[0047] 1、长时间体育竞赛中出汗量监测

[0048] 在长时间进行的体育竞赛中(例如马拉松、竞走、自行车等)，出汗量大、持续时间长，如不及时补水则很容易发生身体严重失水，影响运动成绩和运动员健康，而过频或过量补水，不仅会因补水过程影响运动进程，过多的饮水量也会导致运动中的不适，甚至造成“水中毒”现象。在此场景下，可将失水监测装置粘贴于前臂或大腿前侧等便于观察又不影响动作的区域，使用者可实时观测失水监测结果，并根据结果合理安排比赛进程中的补水时间、次数及补水量，这对于提高运动成绩、保障运动健康有着重要作用。

[0049] 2、特殊人群的出汗量监测

[0050] 儿童和老年人对身体失水的感知能力较差，在身体活动中仅凭主观判断容易造成补水不足，降低预期的运动效益，甚至带来负面影响，特别是患有甲亢或肾脏疾病的患者，因疾病原因，其自身存在水分代谢过快或过慢的情况，在参加身体活动时需格外注意根据水分流失程度适时、适量进行补充。上述人群进行身体运动时，可将失水监测装置粘贴在前臂等便于自己监测的区域，也可贴于颈部等便于监护人观测的区域。根据监测结果安排补水，可提高补水的科学性，降低因补水不当造成的安全风险，保障参与体育运动带来的良好效果。

[0051] 3、特殊工作环境下的出汗量监测

[0052] 除了身体活动的产热效应，高温、封闭、干燥的环境也会导致身体排汗量的增加，在此类环境中工作时也要重视及时补充因出汗流失的水分。例如消防员、冶炼工人等，其工作环境不仅高温，而且工作需要精神高度集中，此时操作复杂或者需匹配外部设备的检测装置显然难以满足工作需求，相比之下，简便、直观的监测装置则更加适合。另外，有些工作需长时间、全身穿着相对封闭的工作服(例如医护人员长时间穿着防护服)，此时虽不能实时读取监测结果和及时补水，但失水监测装置的重要价值在于可以根据监测结果指导工作结束后的科学补水，避免出现因单次补水过量而造成的不良影响。

[0053] 本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

[0054] 以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。