CN107567302A - 动态汗液传感器管理 - Google Patents

Abstract

本申请提供了：一种汗液感测装置和使用者之间的双向通信方法；激活、去激活、控制采样率、以及对施加在特定汗液传感器或传感器组的功率进行控制的至少一种方法；在需要前将汗液传感器与汗液隔离的方法；为特定汗液传感器或传感器组选择性地刺激汗液，以管理汗液流速或出汗率的方法；对传感器装置、独立传感器或传感器组的功率消耗进行监控的方法；监控独立汗液传感器或传感器组以获得最优性能的方法；监控汗液感测贴片是否与穿戴者皮肤充分接触以允许装置运行的方法；以及利用与外部信息相关联的汇总的汗液传感器数据以提高所述装置的管理性能的能力。

Description

动态汗液传感器管理

联邦资助研究或开发的声明

本发明的开发没有使用联邦资金。

相关申请的交叉引用

本申请涉及于2015年2月24日提交的美国临时申请62/120,342，本申请的说明书基于2014年10月17日提交的申请PCT/US14/061098、以及2015年10月15日提交的申请PCT/US15/55756；这些专利申请的公开内容通过引用而整体并入本文。

背景技术

汗液感测技术在诸如竞技、新生儿学、劳动力安全、药理监控及个人数字健康等应用中具有巨大的潜力。汗液中包含有多种生物标记物、化学物质或者溶质，与血液中承载的相同，这些物质能够先于其他体征提供明显的信息，使得人们能够对疾病、健康状况、毒素暴露、性能以及其他生理属性进行诊断。进一步地，可以测量汗液本身、出汗的行为以及皮肤表面、皮肤附近或者皮肤下的其他参数、属性、溶剂或者特点，以进一步揭示生理信息。

在所有用于生物监控的其他生理液体(例如血液、尿液、唾液、眼泪)中，汗液的采样率可以说具有最大的可变性，这是由于其采集方法和可变的产生速率均导致有效采样率的较大变动。汗液中还含有随时间而高度可变的溶质浓度，其不仅取决于这些溶质在血液中的浓度，还取决于外泌汗腺的功能。进一步地，汗液传感器还可能在与皮肤或汗液样本的适宜接触水平上存在明显的变动，这可能引起能够破坏有用数据的变动。汗液样本独有的这些因素对于准确可靠的汗液读数(特别是在连续监控应用中)构成了巨大的挑战。

汗液作为传感范本具有巨大的潜力，但是，汗液作为传感范本仅仅出现在几十年前在针对囊肿性纤维化进行的婴幼儿氯化物检测(例如Wescor Macroduct系统)以及非法药物监控贴片(例如由Pharm Chem生产的Pharm Check药物滥用贴片)的使用中。虽然医学文献公开有汗液刺激和采集、将汗液样本运输至实验室、之后由受过训练的专家通过台式机对该样本进行分析的过程，但这些过程大多数是缓慢且不便的。上述过程劳动强度大、复杂、且成本较高，以致在大多数情况下，人们宁愿实施抽血，因为血液是对绝大多数形式的高性能生物标志物检测而言的黄金标准。因此，汗液感测尚未发挥其在生物感测方面，特别是在连续或重复的生物感测或监控方面的最大潜力。进一步地，利用汗液来感测例如葡萄糖等“圣杯”(holy grails)的尝试没能够生产可行的商业产品，这削弱了汗液感测为公众所认知的能力，减小了机会空间。最近在由Castro提供的题为“汗液：一种在代谢物组学中同时具有当前应用局限和光明前景的样本”(Sweat:A sample with limited presentapplications and promising future in metabolomics)的实质2014评论(substantial2014review)中得出了类似的结论，其中记载道：“汗液作为临床样本的主要局限在于：难以产生足够量的汗液以用于分析，样本蒸发，缺少合适的采样装置，需要受过训练的运行人员，以及由于匹鲁卡品的存在而造成结果中存在错误。在进行定量测量时，主要缺陷在于取样体积的标准化。”。

以一种随汗液生成而实惠有效、方便智能或可靠地将汗液感测技术密切地应用于汗液的方式，通过创制化学品、材料、传感器、电子装置、微流体、算法、运算、软件、系统以及其他特征或设计的新颖而先进的相互作用，能够解决上述多种缺陷。

人们尤其感兴趣的是，实时地动态控制地汗液传感器以降低由汗液感测装置产生的能耗，优化传感器的寿命和性能，允许有限寿命传感器的使用，以及应对皮肤或汗液接触问题的能力。

发明内容

本发明以在同一台装置中单次、连续、或者重复的方式对汗液实现有效的刺激和分析为前提。本发明通过使汗液传感器能够被实时地动态控制，以降低由汗液感测装置产生的能耗、优化传感器的寿命和性能、允许有限寿命传感器的使用、以及管理皮肤或汗液接触事宜，来解决包含上述分析的种种困难。具体地，本发明提供：至少一个部件，其能够方便汗液感测装置与装置使用者之间的双向通信；激活、去激活、控制采样率、以及对施加在装置上的特定汗液传感器或传感器组上的电功率进行控制的至少一个方法；一种在需要利用汗液传感器的功能之前将汗液传感器与汗液或电能隔离的方法；一种选择性地刺激汗液以用于特定汗液传感器或传感器组，以管理汗液流量或出汗率的方法；一种对汗液传感器装置、独立传感器或传感器组的功率消耗进行监控的方法；一种对独立汗液传感器或传感器组进行监控以实现最优性能的方法；一种对汗液感测贴片是否与穿戴者的皮肤充分接触或接近进行监控以允许装置启动和运行的方法；以及使用可以与汗液感测装置的外部信息相关联的汇总的汗液感测信息以提高装置的动态管理能力的能力。

附图说明

以下具体描述和附图将帮助进一步理解本发明的目的和优点，其中：

图1是本发明的通用表示，其包括以单次、连续、或者重复的方式刺激并分析汗液传感器数据的机构；

图2是本发明的装置的至少一部分的示例性实施例，其包括用于产生汗液传感器数据的机构，这些数据可用于实现一个或多个汗液传感器的动态控制；

图3是本发明的至少一部分的示例性实施例，其包括用于将一次性或有限使用汗液传感器与汗液样本隔离开的机构；

图4是本发明的装置的至少一部分的示例性实施例，其包括用于确定装置与穿戴者之间的充分皮肤接触的机构；

图5是本发明的装置的至少一部分的示例性实施例，其包括用于当装置与穿戴者之间具备充分皮肤接触时开始装置的启动和运行的机构。

发明内容

定义

汗液传感器数据是指由汗液感测装置传感器收集，并通过该装置传输给使用者或数据汇总位置的所有信息。

相关汇总数据是指被收集到数据汇集位置中，并与诸如时间、环境温度、天气、位置、使用者概况、其他汗液传感器数据、其他可穿戴装置数据、或者任何其他相关数据等外部信息相关的汗液传感器数据。

时效保证是指使用汗液传感器装置来测量汗液分析物，以使该测量值反映出新鲜汗液样本在由皮肤排出时其中的分析物浓度。相反地，缺乏时效保证的汗液分析物测量值所反映的可能是分析物在由混有陈旧汗液的新鲜汗液组成的汗液样本中的浓度。

出汗率是指汗液传感器装置下方或附近的汗腺在每单位时间内产生的汗量。

汗液流速是指每单位时间内流过汗液传感器的汗量。

传感器寿命是指汗液传感器在特定应用中能够完成的有用读数的次数，或者是指汗液传感器在特定应用中能够在皮肤上运行的时间量。

有限使用传感器是指仅支持相对较少次有用汗液读数的传感器，因此，这种传感器必须用于仅需要完成特定的汗液感测装置应用的场合。例如，仅支持一次、或仅支持少数几次有用汗液读数的传感器。

最优传感器性能是指示汗液传感器对于特定应用而言的最优运行的一组参数。这些参数包括例如精度、一致性、灵敏度、寿命、特异性、选择性、摩尔检出限以及可重复性。

最低传感器性能是指示汗液传感器对于特定应用而言的最低可接受底线运行的一组参数。

充分的皮肤接触是指由基于阻抗的皮肤接触传感器所测量的、允许实现最低传感器性能的汗液传感器装置与穿戴者的皮肤之间的接触程度。

充分的皮肤接近是指由电容式皮肤接触传感器所测量的、允许实现最低传感器性能的汗液传感器装置与穿戴者的皮肤之间的距离。

最优皮肤接触或接近是指汗液传感器装置与穿戴者的皮肤之间的距离或接触较为适宜，允许实现最优传感器性能。

功率管理是指对装置功率进行分配，以实现下述功能的能力：(1)通过管理总体功率消耗来实现特定的装置应用；或者(2)通过管理实时功率需求来实现装置运行。

具体实施方式

本发明的详细说明将主要限于但不完全限于包括专门用于汗液感测的装置的可穿戴感测装置的子部件、子系统以及子方法。因此，尽管这里未作详细说明，但能够由本发明容易地解释或与本发明容易地合并的其他基本特征均应作为本发明的一部分而包含在内。本发明的说明书提供具体示例以描述具有创新性的步骤，但其将不一定涵盖本领域技术人员通常已知的所有可能的实施例。例如，所公开的本发明不一定包括操作所需的所有明显特征，例如驱动电子器件所需的电池或电源，或者例如在施用粘合贴片之前被去除的蜡纸背衬，或者例如允许与特定外部计算和信息显示装置进行无线通信的特定天线设计。可以提供如下几个具体的非限制性示例。本发明包括引用正在印刷中以用于在杂志IEEETransactions on Biomedical Engineering(《IEEE生物医学工程汇刊》)上刊登的题为“用于监控汗液电解质的粘合RFID传感器贴片”(Adhesive RFID Sensor Patch forMonitoring of Sweat Electrolytes)的文章、PCT/US2013/035092、PCT/US14/061083、以及PCT/US14/061098，其全部内容通过引用而包含在本文中。本发明适用于测量汗液、出汗率、汗液时效保证、汗液的溶质、或者从皮肤转移到汗液中的溶质的任何类型的汗液传感器装置。本发明适用于不同形式的汗液感测装置，其中包括贴片式、绷带式、皮带式、衣物的一部分、可穿戴式、或者任何适于在汗液产生时经济实惠地、方便有效地、智能地或者可靠地将汗液刺激、汗液收集和/或汗液感测技术紧密地应用于汗液的机制。在本文公开的一些实施例中，该装置需要与皮肤粘合，但该装置也可以由可将该装置紧密贴合在皮肤上的其他机构保持，例如皮带或被植入头盔或其他头戴用品上。如电子、生物传感器、贴片、诊断、临床工具、可穿戴传感器、运算、以及产品设计领域的技术人员所公知的，本发明可以受益于化学品、材料、传感器、电子装置、微流体、算法、运算、软件、系统、以及其他特点或设计。所公开的本发明适用于对汗液或出汗率、汗液中的溶质、从皮肤转移到汗液中的溶质、皮肤表面的属性或物质、或者皮肤下的属性或物质进行测量的任何类型的装置。本发明包括汗液刺激的所有直接或间接机制，包括但不限于通过热量、压力、电能、离子电渗透或化学汗液刺激剂的扩散、口服或注射的可刺激汗液的药物、身体外部的刺激、认知活动或体力活动所引起的汗液刺激，或者对外部刺激的其他汗液反应。本发明包括用于判断装置与皮肤接触或接近的所有机构，例如阻抗电极或电容传感器。用于测量汗液率的任何适宜的技术均应包括在本发明中，其中，本发明的实施例中提及了汗液率的测量。本发明可以包括生物传感器的所有已知变型，并且，本文的描述将传感器表示为简单的独立元件。应当理解，许多传感器需要本文描述未涉及的两个或更多个电极、参比电极、或者附加的支持技术或特征。传感器本质上优选为电传感器，但也可以包括光学、化学、机械、或其他已知的生物传感机构。可以采用两个、三个、或更多个相同的传感器以得到更优的数据和读数。该装置的这些辅助特征中的许多可能同样需要或也可能不需要本发明的方面。

请参照图1，汗液感测装置100放置在皮肤140上或皮肤140的附近，或者，在替代实施例中通过微流体或其他适宜的技术简单地流体连接至皮肤或皮肤附近的区域(未示出)。Rose和Heikenfeld在正在印刷中以用于在杂志IEEE Transactions on BiomedicalEngineering(《IEEE生物医学工程汇刊》)上刊登的题为“用于监控汗液电解质的粘合RFID传感器贴片”(Adhesive RFID Sensor Patch for Monitoring of Sweat Electrolytes)的文章中描述了这种装置的一个完整的实现方式。本发明至少适用于对汗液、汗液中的溶质、从皮肤转移到汗液中的溶质、皮肤表面的属性或物质、或者皮肤下的属性或物质进行刺激和/或测量、或者对包括湿度、温度、运行、或其他外部因素的待测量的周围环境进行相关测量的任何类型的汗液感测装置。本申请的某些实施例将传感器表示为简单的独立元件。本申请的某些实施例显示了对于不同应用而言可能需要明显的额外子部件(例如电池或用于离子电渗透的对电极)的汗液感测装置的子部件。这些额外的子部件对于本申请的创造性步骤而言不是关键的，出于简洁和将重点放在创造性方面的目的，这些额外的子部件并未在图中明确示出，也并未在本申请的实施例中描述。

进一步参照图1，上述装置的布置和描述仅为示例性实施例，其它明显的构造和应用也包括在本申请的精神内。该装置100与由交流电或电池供电的读取器装置130保持无线通信110或有线通信120，并放置在皮肤140上。在本申请的一个实施例中，读取器装置130可以是智能手机或其他便携式电子装置。在另一个实施例中，上述读取器装置是放置在床边、安装在商用或军用车辆内、或广泛分散在有电能供应的场所中的配套收发器。在另一个实施例中，上述读取器装置是便携式电子装置或配套收发器，其能够与传感器保持双向通信，并与例如局域网或经由无线路由器和/或蜂窝数据网络得到的因特网等计算机网络保持双向通信。在替代实施例中，上述装置100和装置130可以合并(未示出)。

该装置可以包括RFID或诸如蓝牙TM等无线协议，或者，该装置可以利用交替通信或电源策略来与该装置附近的读取装置进行通信。上述传感器可以包括薄层电池并为其自身提供电源，因此不依赖于RFID。RFID和蓝牙都可以结合使用，其中，当RFID被提供适宜的近场通信时，RFID可以对电池充电。该装置还可以包括信号放大单元，以提高传输给上述读取器装置的信号的质量，并增加与读取器装置的传输距离。该装置可以包括其他生物标志物感测方法和汗液输送方法，只要这些方法能够提供与汗液生物标志物的连续或半连续监控相同的能力即可。

本文公开的汗液感测装置还包括足以操纵该装置的运算及数据存储能力，其包括在部件之间进行通信、执行数据汇总和传感器校准、将原始数据转换成生理学上有意义的信息、以及实时或近乎实时地控制汗液传感器和诸如离子电渗电极等汗液刺激手段的能力。该装置还可以具有在精度、灵敏度、一致性或其他相关因素如预期或已知的百分误差等方面监控和调节传感器性能的能力。该装置还可以包括跟踪或报告实际或预期的传感器性能下降的能力。该装置还可以包括对整体汗液传感器装置、或独立传感器、传感器组、通信单元、以及其它独立部件所产生的功率消耗进行监控的能力。该装置还可以监控装置的可用功率，并将该可用功率与功率消耗速率进行比较，以确定对特定应用而言的预估运行持续时间。本发明还可以监控实时及预期运行功率需求，该装置可以利用该功率需求来分配功率资源，以实现期望的性能。这一计算能力可以完全或部分地处于汗液感测贴片上、读取装置上、或者已连接的计算机网络(包括云计算)上。

图2是能够进行动态传感器管理的本发明的装置的至少一部分的示例性实施例。如图2所示，汗液感测装置2通过与流体不渗透基底210粘合的粘合层200放置在皮肤240上。基底210上保持有电子装置270(272)、一个或多个传感器220(仅示出一个)、以及与一个或多个衬垫282、284、286耦合的微流体部件230。每个衬垫均具有化学汗液刺激源，例如匹鲁卡品，以及独立控制的离子电渗电极252、254、256。还具有一个或多个对电极260。汗液传感器220可以是每一生物标志物具有三个或更多个相同化学FET(Field Effect Transistor，场效应晶体管)的栅极裸露的SiCMOS(Si Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)芯片。亚微米SiCMOS能够实现MHz阻抗谱。传感器可以在空间上分离成相同传感器的子组，或者可以利用诸如光引发化学布局等技术形成大型传感器阵列。这种生物标志物特异性传感器的阵列可以允许对多种生理状况进行连续监控(未示出)。因此，在运行中，电子装置270(272)将激活一个或多个离子电渗电极252、254、256。这将导致皮肤产生汗液，产生的汗液将通过微流体结构230输送并被引导至传感器220。汗液传感器220与汗液刺激电极252、254、256相配合，允许对多种汗液分析物进行单次、间歇、或连续监控。在其他实施例中，汗液刺激可以通过除离子电渗透之外的方式来实现，例如将汗液刺激的化学物质扩散到皮肤中、通过增加装置穿戴者的心理或身体活动、使用放热化学反应、或基于光的热源，例如LED(未示出)。

独立的传感器220或传感器阵列可以经由功率控制器270被选择性地激活和控制，功率控制器270被配置为操纵传感器的激活功率。这种控制将允许传感器被保留以用于单次或有限次数的使用。例如，在一事件发生(例如穿戴者从整晚的睡眠中醒来，或检测到了表明需要使用有限使用传感器的汗液分析物)后经过了设定时间之后，功率控制器270将不会向有限使用传感器提供激活功率，直至例如自装置激活已经过一定时间。上述功率控制器也可用于改变采样率。例如，如果时效保证的测量结果表明出汗率已经减缓，需要以更低的频率进行汗液测量以确保新鲜汗液的测量，则功率控制器270可以基于由新的出汗率计算出的汗液更新时间来调节激活时机。

类似地，功率控制器可以调节对传感器的激活功率，以提供对于给定应用或特定感测条件而言的最优或最小传感器性能。作为说明性示例，某些类型的传感器220(例如基于适体的传感器)对驱动电能的波形是敏感的。因此，对于驱动电能的周期、频率和/或振幅的调节可以改变这些传感器的性能(即灵敏度、选择性、检测限、增益、精度、一致性及其他性能测量值)。例如，如果适体传感器使用氧化还原对或其他pH敏感检测技术(即传感器的峰值电压响应随pH变化而变化)，则该装置可以采用离子载体传感器连续测量汗液样本中的pH。然后，随着pH变化，功率控制器可以相应地调节用于测量传感器的检测电流或阻抗的峰值电压。作为另一示例，配置有适体传感器以测量皮质醇的汗液传感器装置(例如在美国专利7,803,542中描述的汗液传感器装置)可以基于其灵敏度范围来调节对传感器的激活功率。假设汗液感测装置配置有两个皮质醇适体传感器，第一传感器可以具有1nM至100nM的灵敏度范围，而第二传感器可以具有100nM至10μM的灵敏度范围。为使传感器运行，功率控制器将为每个传感器提供不同的电能模型。适体传感器的波形调节也可以引起汗液pH值、汗液盐度、出汗率、以及传感器温度方面的差异，所有这些都将对性能产生影响。功率控制器还可以考虑影响性能的其他因素，例如皮肤接触程度、传感器劣化、甚至特定传感器的性能特性。这样，可以基于感测条件来优化传感器的性能。

进一步地，由于这种适体传感器的运行可能需要大量的功率消耗，从而，功率控制器也可以仅激活相关传感器或者调节采样时机以保存装置电能。例如，如果汗液感测装置配置有3组5个为一组的适体传感器，并且每组均被配置为在不同的非重叠浓度范围内检测皮质醇，则功率控制器可以通过仅驱动与所检测浓度范围对应的一组传感器来保存装置电能，并且可以将采样频率从每5分钟一次降低到每20分钟一次。

与上述装置的传感器相同地，功率控制器也可以通过操控激活功率来选择性地激活和控制离子电渗电极252、254、256。例如，功率控制器可以激活电极252、254、256以在期望的时刻下刺激汗液而使其流向单个传感器或传感器阵列。为了说明这一点，用于促黄体激素(LH)的一次性免疫分析传感器在装置运行期间可以保持与汗液隔离，直至检测出的雌二醇水平表明LH能够使装置使用者得知自己是否正处在排卵期间。这时，功率控制器将激活LH传感器附近的离子电渗电极，刺激汗液，并将汗液样本送入通往LH传感器的微流体通道内。当足够体积的汗液进入该通道后，屏障溶解，从而使汗液能够到达LH传感器。

或者，功率控制器可以调节电极激活功率以实现对特定传感器或传感器组而言的最优或最小出汗率。例如，假设能够检测皮质醇的汗液传感器仅能够以较低的出汗率将汗液皮质醇与皮质醇的血液浓度相关联。汗液感测装置的任务是测量用于皮质醇觉醒反应的皮质醇，皮质醇觉醒反应大约发生在一个人从整晚的睡眠中醒来之后30分钟左右。在测量皮质醇的时间窗口之前，该装置测量皮质醇传感器附近的出汗率，如果出汗率不足以实现有意义的测量，则功率控制器将激活离子电渗电极。之后，计算激活功率时刻和电压，以在需要的时刻向皮质醇传感器提供所需的出汗率，以使得能够在用于捕捉皮质醇觉醒反应的窗口期间将汗液皮质醇测量与血液皮质醇浓度相关联。

图3可应用于图1-2中的任何装置。特定的传感器可能需要在需要使用它之前与汗液隔离。例如，如果传感器是一次性或其他有限使用传感器，或者在装置应用时不需要来自特定传感器或传感器组的读数，或者传感器的使用无论如何(例如在所消耗的电能或化学物质的测量中)均占用大量资源，则可以在直至需要之前均使传感器保持与汗水隔离。上述的隔离可以通过选择性多孔膜，门控微流体通道或其他适宜的方法来实现。举前面的例子来说，用于促黄体激素(LH)的一次性免疫分析传感器即可以是这样一种被保留以用于单次或有限次使用的传感器。汗液传感器装置3由粘合层300定位在皮肤340上，粘合层300承载有三个门部件390、391、392以及不具有门部件的传感器323，其中，每个门部件分别具有至少一个传感器320、321、322。电极350用于将悬浮在凝胶380中的化学汗液通过离子电渗透法导入皮肤340中，其中电极352具有不包含汗液刺激化学物质的凝胶382。通过如美国临时申请62/115,851中公开的催汗轴突反射出汗，在传感器320、321、322下间接地催生出汗液。门部件390、391、392可以是微流体领域的技术人员已知的许多门控部件中的任何一种，包括例如压力致动门、电浸润法、以及通过熔化聚合物或蜡以及其他适宜的技术形成的门。功率控制器370设置在流体不渗透基底310上。

诸如390等门部件也可以是选择性多孔膜材料，其可以是不溶于汗液或对汗液中的溶质可渗透的材料，除非由电流、电压、压力或其他刺激激活。例如，选择性多孔膜可以是疏水性的，并且表现出众所周知的起泡点压力效应，当汗液试图通过膜中的孔隙时，需要能够克服初始拉普拉斯压力的压力。因此，诸如传感器320这种传感器可能无法接收到汗液，除非出汗率足够高以使压力能够渗透门部件390。上述的膜也可以为电致动。例如，膜材料可以用纳米孔构造并与为膜提供表面电荷的电极连接。然后，上述的膜使用德拜静电筛选，响应特定的电荷极性和/或电荷量以增加或降低纳米孔的渗透性。作为另一个示例，诸如径迹蚀刻膜等的纳米多孔膜可以在溶液中呈现出表面电荷，其会电屏蔽(耗尽)同极性电荷的表面电荷。这种筛选将阻止一些类型的带电离子、分子、蛋白质或其他带电结构通过上述膜。通过在膜上施加电压，可以克服使带电结构通过膜的传输屏障。这种膜可以替代性地由电极本身构成或包含电极，并且通过孔表面处电荷的耗尽或积累来电调节孔内的电荷屏蔽层的深度。诸如390等门部件可以是门控微流体通道或其他适宜的结构，例如电浸润门控通道。本发明中可以使用具有与本发明实施例中所描述的相同的效果或目标的任何适宜的门控机制。

请进一步参照图3，传感器323可以通过阻抗或钠浓度测量出汗率，从而例如确定出汗率何时处于允许汗液传感器获取精确的分析物测量值的目标水平(例如，如果对皮肤污染或溶质反向扩散问题尤为关注，则确保足够高的出汗率以对抗这些问题；或者，如果所测量的分析物是非常缓慢地分离进入汗水的溶质，例如蛋白质，则确保足够低的出汗率)。当出汗率达到其期望的目标或目标范围时，诸如390等门部件可以激活、开启、或以其他方式允许汗液传输至传感器320。

图4可应用于图1-3中的任何装置。如果电极/衬垫与皮肤的接触不充分或变得不充分，则可以通过阻抗的增加而检测出来，这时，上述装置可以调节对装置或装置部件的供电和/或向使用者报警。通过粘合到流体不渗透基底410上的粘合层400而附在皮肤440上的汗液感测装置4，对电极450(具有化学刺激源430和微流体部件420)与皮肤440的接触阻抗或者电极460与皮肤440的接触阻抗进行感测，其中，“接触”是指保持与皮肤的充分和/或均匀的电传导的直接接触、紧密贴近、或者间接接触。不充分接触可表明贴片从皮肤上部分或完全地脱落。电阻抗的测量值包括电压或电流等明显相关测量值，它们同时也给出了阻抗的测量值。如果阻抗超出了由电路472测量的预设极限，则该装置确定其不再与皮肤充分接触。该预设极限可以与最低传感器运行指标相关联，以提供充分皮肤接触测量值或最优传感器运行指标，从而提供最优的皮肤接触测量值。该装置可以包括记录和跟踪汗液传感器与皮肤接触的时间以及汗液传感器不再与皮肤接触的时间的能力。汗液感测装置可以被编程为连续或周期地、或者在某些相关事件发生时，例如在标志身体活动增加的自然出汗率增加时感测皮肤接触阻抗。

在其他实施例中，如电生理学领域的技术人员已知的，装置4可以配置有专用于确定皮肤和/或身体阻抗的两个或更多个面向皮肤的电极(未示出)。类似地，在其他实施例中，也如在电生理学领域已知的，可以将至少一个电容传感器电极(未示出)放置在装置面向皮肤侧的选定位置，上述至少一个电容传感器电极将传达电容传感器与皮肤之间的距离的有关信息。由电极产生的皮肤接近测量值可以是与最低传感器性能相关联的充分皮肤接近指标，或是与最优传感器性能相关联的最优皮肤接近指标。因此，由电容传感器执行的皮肤接近读数将表明该装置是否与穿戴者的皮肤处于最优接近状态、充分接近状态、或者不充分接近状态。

该装置可以将上述皮肤接触读数用于多种目的。例如，该装置可以被配置为执行启动程序，由此，在将贴片施加于穿戴者之前，该装置周期性地检查皮肤接触，直至贴片被施加到皮肤上并检测到皮肤接触，或者，该装置可以在去除保护膜或其他这种适宜手段时发起启动程序。一旦与皮肤良好地接触后，该装置将执行某些初始化功能，例如建立部件之间的通信、启动安全性或合规性检查、评估装置运行、进行传感器校准、配置装置以用于运行、在使用前将汗液刺激到湿度传感器或者其他功能。在运行过程中，皮肤接触测量值可用于调节对传感器和离子电渗电极的功率分配，以管理功率消耗及装置性能。例如，配置有电容传感器的汗液传感器装置可以在从面向皮肤的粘合剂上移除保护背衬时激活这些传感器。当将该装置施用于皮肤且电容传感器检测到与穿戴者皮肤的接近时(例如在100μm内)，该装置执行初始化协议以准备该装置以供使用。功率控制器周期性地(例如每5分钟、每2小时)激活电容式传感器以使其进入装置运行状态，电容传感器测量装置与皮肤的接近，例如可能为

～1000μm。此时，受到影响的汗液传感器将不再执行有意义的测量，即无法再达到最低性能。然后，功率控制器可以对受到影响的传感器和离子电渗电极去激活。

图5可应用于图1-4中的任何装置。在另一个实施例中，装置功率控制器570可以通过电线或通信总线574集成到电路中，该电路需要皮肤接触来启动或维持运行。如图5所示，通过粘合剂500固定在皮肤540上的汗液感测装置5由连接到功率控制器570的电源，例如电池供电(未示出)。功率控制器570通过导线574连接在具有两个电极560、562的电路中。功率控制器570在电极560和562之间几乎没有或没有电流流动，直至电极560和562通过粘合剂500与皮肤充分接触。一旦电极560和562与皮肤接触后，功率控制器570激励其他装置部件，包括为额外的控制器或电子装置572以及一个或多个传感器520、521、522供电以使装置上电，使系统进行初始化并运行。功率控制器可以被配置为在初始化之后绕过启动电路，以允许系统在不具备完整启动电路的情况下运行。替代性地，仅仅在启动电路保持完整时，功率控制器可能才进行供电。可以通过许多与汗液传感器装置5在皮肤540上的施用相对应的传感器和手段发起启动过程，包括从其包装(未示出)中取出汗液感测装置5，该包装在放置于皮肤540上时或在接近放置于皮肤540上时仍有效。

由使用者监控的汗液传感器数据可以包括实时分析物浓度、汗液pH、传感器温度、汗液流速、分析物与分析物的比率、分析物浓度或比率趋势数据、或者也可以包括从数据库中提取的与特定使用者、使用者概况(例如年龄、性别、健康水平)、天气状况、活动、组合分析物概况或其他相关指标相关联的汇总后的汗液传感器数据。上述数据汇总可以包括对汗液传感器性能数据、出汗率、传感器功率消耗、皮肤接触/接近、或由装置产生的其他相关信息进行采集和整合。汗水传感器数据也可以与外部信息相关联，外部信息包括例如时间、日期、天气状况、个体进行的活动、个体在数据采集期间的心理和生理性能、与个体经历的重大健康事件的接近、个体的年龄或性别、个体的健康史、可穿戴装置或传感器的数据(例如测量皮电反应、脉搏血氧饱和度、心率等数据)或其他相关信息。特别是对于传感器管理能力而言，外部信息还可以包括生理事件与从汗水中反映出这一事件之间的预期时间间隔、特定类型装置的平均功率需求、特定传感器类型的平均寿命、特定传感器在不同情况下的最优电能水平、传感器校准因素(例如性能、离子电渗电极的可用剩余汗液刺激剂的量、废弃汗液储液器中的剩余容量、或者装置穿戴者所参加的倾向于将贴片从皮肤接触状态移开的活动等等)。

相关的汇总数据允许使用者将实时汗液传感器性能或功率消耗与该传感器或相应传感器或传感器类型的外部数据配置文件进行比较。例如，为适体皮质醇传感器汇编的外部数据配置文件可能包括用于传感器校准和优化的配置文件。例如，每个传感器都可以用性能和校准数据进行编码，以使装置可以确定传感器的最优波形和校准。此外，功率控制器可以将实时汗液传感器性能或功率消耗与类似条件下的相应传感器或传感器类型的历史性能数据进行比较。例如，在被配置为通过基于适体的雌二醇传感器监控排卵的装置上，功率控制器可以通过考虑相似雌二醇传感器在类似的汗液流速、汗液pH、传感器温度或其他指标下的性能数据来预测最优性能电能水平或错误检查性能指标。汇总数据的上述公开的用途仅用于说明的目的，对处于本申请的精神范围内的可用于这些数据的其他潜在来源或应用不构成限制。

本发明可以被配置为管理汗液传感器装置上的传感器的寿命。由于各种原因(包括其检测的分析物的类型、检测方法、或汗液中的物质带来的污染)，对汗液传感器的使用可能会降低其性能。因此，在充分执行传感器的期望功能的同时将特定传感器的使用最小化是有利的。例如，汗液传感器装置可以对特定传感器执行定期的传感器质量评估。如果一个传感器表明其正接近自身使用寿命的终点，则装置可以降低该传感器的采样率以最大限度地延长寿命，或者保留该传感器以将其用于更为关键的时刻。回到前面皮质醇适体传感器的示例中，功率控制器将不再基于历史性能配给测量值，而是确定传感器输出正朝着设定的可接受范围的外部界限移动，并相应地减少或停止其使用以使其能够维持到关键感测期间(如日间皮质醇通道窗口期间)结束。类似地，可以将传感器电激活或将其微流体连接，以使其自感测开始时起即以降低的周期(例如以延长其寿命或减少数据输出)对汗液进行采样，之后，如果需要更高的分辨率(更短的测量间隔时间)，则更频繁地利用该传感器。对于上述皮质醇的示例，功率控制器可以被编程为在白天仅执行最少次数的皮质醇读数，同时以峰谷窗口的最大时效保证速率进行采样，即使历史数据表明上述传感器具有更多的可用用途，且实时性能仍然最优时亦是如此。

多个一次性使用传感器可以与具有多个确切用途的单个传感器类似地使用。例如，被配置为预测排卵的装置可以具有4个LH光学免疫分析传感器，每个传感器仅能供单次使用。每当需要一个传感器进行特定应用时，功率控制器可以激活上述传感器中的一个，该传感器最多可以使用四次。

对大多数应用来说，该装置很可能需要进行至少一次测量，测量过程允许装置或使用者接近并控制使用一次性或有限次使用传感器的频率。这一需求对于那些使用感测技术(例如化学发光、电阻抗谱、抗体、以及基于适体的传感器)检测超低浓度生物标志物(nM至pM)的一次性传感器来说特别重要。

为了延长传感器的使用寿命，或为了所需情况而保留有限使用传感器，防止特定的传感器经由各种方式与汗液接触也同样是有利的。例如，当将汗液传感器装置施加到使用者的皮肤上后，有限使用传感器可以通过膜与汗液隔离。如本申请前面所述的，膜可以通过例如施加电流而被电激活，以允许汗液在需要的时刻流至传感器。也可以通过微流控操纵被采样汗液的流动，例如通过使用门控微流体通道或部件而使传感器远离汗液。

另一个实施例可以被配置为管理汗液传感器装置的功率消耗。传感器或其他消耗电能的部件的使用降低了电池寿命(若使用了电池)，并耗费了原本可被用于其他功能的运行功率。因此，功率管理是在性能需求范围内使传感器和其他部件的使用最小化是有利的的另一个原因。具有时效保证能力的汗液传感器装置可以确定最大有意义汗液采样率，并相应地仅当可以得到有意义读数时才激活传感器或传感器组。例如，如果最大时效保证的汗液采样率是每10分钟一次，则该装置可以以10分钟或更长的间隔激活所选择的传感器，以减少功率使用，并仍可获得有意义的数据。类似地，当选择采样间隔时，汗液传感器装置可以考虑传感器或传感器组的相对功率需求。例如，如果特定传感器(例如基于适体的传感器)的运行需要相对较多的功率，则汗液感测装置可以较少地激活该传感器。同样地，如果装置检测到故障传感器或已用尽的有限使用传感器，则装置可以阻止通往该传感器的激活电流。

除了有效地管理总体功率消耗，对装置运行期间的实时功率需求进行管理也是有利的。在任一给定时刻，汗液感测装置都仅拥有有限的功率资源用以分配给各种功能，这些功能可以包括但不限于汗液感测、汗液刺激、以及该装置与外部的双向通信。因此，汗液感测装置可以考虑实时功率需求，以管理时机或对施加在传感器上的激活功率、汗液刺激、或者通信进行调节。例如，汗液感测装置可以检测出表明肌肉损伤的K+水平升高，之后，对该数据进行解释的算法将相应地指示一组能够检测横纹肌溶解生物标志物的传感器以及与这些传感器对应的离子电渗电极以将它们激活。之后，横纹肌溶解传感器和电极的上述增加的功率需求将促使装置延迟预定的数据上传，直至上述专用传感器完成其读数，从而能够不超过可用于装置运行的电能。在另一个示例中，采用驱动波形的适体传感器和其他传感器比电位传感器(例如ISE)需要高出几个数量级的更多的功率来运行。因此，与激活低功率的ISE传感器相比，该装置可以较少激活适体传感器。在另一个示例性实施例中，汗液传感器装置可以采用多个执行相同或相似功能的传感器组。在运行过程中，汗液传感器装置可以比较来自上述传感器组的数据。如果其中一组传感器产生了异常值，例如由于该组传感器发生了故障或未与汗液接触，则功率控制器可以停止激活该异常组，以保存功率。

汗液感测装置也可以被配置为通过一个或一组传感器来提供最优或最低性能。感测环境内部和外侧的许多情况都可能会影响传感器性能，功率控制器可能必须对此进行处理以实现最优或最低可接受的传感器性能。

例如，出汗率将影响汗液中的溶质浓度，引起一些分析物例如Cl-随着出汗率的增加而浓度增加，并引起其他分析物例如蛋白质随着出汗率的增加而浓度减小。汗液pH将显著影响离子载体传感器的性能，大大影响这种传感器对其目标分析物的亲和力，并因此影响传感器灵敏度。如可用于表征ISE相对于汗液中目标离子浓度变化的响应斜率的能斯特方程中描述的那样，传感器的温度也会通过影响系统的热力平衡而影响传感器性能。进一步地，传感器易受制造易变性的影响，这将导致它们对相似感测环境产生与其他传感器不同的反应。汗液中目标分析物的典型尺寸或浓度也可能影响传感器性能。汗液传感器装置可能由于被放置于穿戴者身体上或由于皮肤接触的充分性而表现不同。进一步地，在运行期间，汗液传感器性能可能由于长期接触汗液样本所造成的传感器结垢而下降。除了算法数据校正之外，还可以通过对传感器本身进行电能调节来应对上述性能问题中的一部分，而其他可变因素则可以通过调节出汗率来应对。

诸如离子载体传感器、电流分析传感器、或者适体传感器等不同种类的传感器具有不同的理想及最低性能环境。例如，功率控制器将调节对阻抗传感器的激活功率，以在较高出汗率期间提高其性能。汗液样本的传导率通常随着出汗率增加，而这将使例如在电阻抗谱中使用的阻抗型传感器的分流电阻减小。因此，为了提高阻抗传感器的性能，可以增加采样频率以使被感测的阻抗信号(例如电容层析)相对于背景阻抗信号(至少部分地由分流电阻引起)增强。考虑到制造差异，例如，功率控制器将基于初始装置或传感器校准来调节传感器的激活功率。作为另一个示例，对于电流分析传感器或其他在测量过程中消耗分析物的传感器，可以将汗液采样率与出汗率相关联。对于更高的出汗率(>1nL/min/腺)，应使电流分析传感器在更强的电能下或在更高的采样率下运行，而当处于更低的出汗率下(<0.5nL/min/腺)，应使这些传感器在更弱的功率下或以更低的频率进行采样。该技术将确保传感器所测量的分析物浓度比影响传感器的背景噪声具有更强的信号。列举另一个示例，基于适体的传感器可能仅在分析物浓度的一个有限范围内是敏感的。因此，汗液传感器装置可能被配置有多个具有对应于不同汗液样本浓度的不同灵敏度范围的适体传感器。因此，功率控制器可以仅激活那些具有与汗液样本浓度对应的灵敏度范围的适体传感器，从而能够限制功率消耗，延长传感器寿命，并提高传感器性能。

除了调节对装置传感器的激活功率以提供最优或最低传感器性能之外，或者取而代之地，功率控制器可以被配置为调节出汗率。可以采用通过离子电渗透或电渗来刺激出汗，以通过积极影响该传感器的汗液流速来管理特定传感器或传感器组的使用。例如，运行在某一条件下的传感器可能需要更高的出汗率以达到最优灵敏度或精度，则该装置将增加汗液刺激以提供所需的出汗率。类似地，已经通过刺激而被提供有汗液的传感器可能需要更低的出汗率以达到最优运行。因此，功率控制器将降低供给至离子电渗电极的电能，以引起出汗率降低。在另一个示例中，可能需要专用传感器或有限使用传感器检测某一分析物。当表明该分析物可能存在于汗液中的触发事件发生并经过经计算的一段时间间隔后，该装置将发起出汗刺激，以在期望的时间将汗液流引导至上述专用传感器。作为另一个示例，被配置为检测汗液中较大分子(例如蛋白质、肽、或荷尔蒙)的传感器可能需要较低的出汗率以确保这些分析物的汗液浓度与血液浓度相关联(这种分子缓慢地从血液扩散到汗水中，因此容易在出汗率增加时降低其汗液浓度，从而与血液浓度脱钩)。因此，功率控制器可以降低该专用传感器附近的出汗刺激电能，以确保汗液浓度和血液浓度保持相关联。

通过调节激活功率和/或出汗率，汗液传感器装置还可以对传感器进行清洁、去污、或以其他方式再生以提高性能。例如，如果离子载体传感器在运行期间由于离子粘附到传感器上而性能下降，那么功率控制器可以将循环伏安法调制的电流驱动到传感器中以驱除附着的离子。一旦清洁结束，功率控制器将继续为传感器提供正常的运行功率。对离子载体传感器去污可用的另一种方法是通过局部改变汗液样本的pH值。例如，可以通过激活特定汗液传感器上游的离子电渗电极来改变pH。通过将离子驱离电极并使其进入汗液样本，可以改变汗液样本中的H+浓度水平，从而导致附着在下游传感器上的离子回到溶液中。例如，如果被配置为检测汗液Cl-的AgCl离子载体传感器被粘附的Cl-离子污染，则功率控制器可以将激活电流送至传感器上游的离子电渗电极。电流会导致H+与电极分离并进入汗液样本，从而降低pH值。随着汗液样本继续通过AgCl传感器，它将Cl-驱离传感器并使其进入样本而与H+离子结合。

也可以通过将生物识别传感器暴露于较高出汗率下产生的汗液样本中以进行清洁。由于在汗液中的分散相对较慢，蛋白质、肽和核酸酶等较大分子在出汗率较高时将在汗液中被稀释。通过使用免疫化验技术、适体传感器、电阻抗光谱仪或其他基于生物识别的传感器来检测这些类型的分析物。降低这些分析物在汗液中的浓度将导致与传感器生物识别元件结合的分析物解离并返回到溶液中。因此，如果较大的分析传感器被分析物污染，则将这些传感器暴露于较高出汗率下将有利于冲洗或清洁传感器。可以通过公开的汗液刺激方法在传感器或传感器组附近实现较高的出汗率，以增加局部汗液产生。一旦装置洗净了传感器，之后，例如在延后设定时间段之后，或在被测量的出汗率已经恢复到预刺激水平之后便可以恢复汗液的测量。

本文公开的另一实施例可以被配置为执行动态分析物检测。可以配置一种汗液传感器装置，其携带有用于检测不同分析物的经过优化的不同类型的传感器。由于许多因素(包括传感器寿命、功耗需求、数据量控制、数据安全、或穿戴者的身体状况)，能够仅在需要时才激活专用传感器或传感器组将是有利的。使用这种专用传感器取得测量值的需要可以基于特定事件的发生或者所定义的条件的存在。例如，第一传感器可以连续地监控某些分析物，而装置的其余的传感器保持去激活。如果通过第一个传感器得到的读数表明某一状况正在发生或可能将很快发生，但是单凭这些读数不足以得出确定的结论，那么该装置可以激活额外的传感器或传感器组以更直接地或定量地监控这一状况。例如，装置使用一组长寿命传感器连续监控氨。在监控期间，氨水平达到一个阈值，表明可能正处于心脏病发作中。然后，该装置可以激活专用有限寿命传感器以检测与心区不适相关的生物标志物，例如利钠肽、肌钙蛋白或肌酸激酶-MB。在另一个示例中，装置可能会连续监控表明肌肉损伤的标志K+，如果K+读数达到阈值，则该装置可以激活能够检测横纹肌溶解生物标志物的传感器，以确认是否发生了肌肉损伤。类似地，对于被配置为检测穿戴者何时脱水的汗液传感器装置，该装置可以通过使用皮电反应传感器或通过测量汗液样本中Cl-与K+的浓度比来连续测量出汗率。当装置测量值表明出汗率急剧增加或出汗率持续升高时，功率控制器可激活用于检测血管后叶加压素的有限使用传感器。后叶加压素水平升高加上失水将表明穿戴者已进入脱水状态。

使用汇总的相关汗液传感器数据，汗液感测装置可以计算出事件发生后分析物预期出现在小汗腺汗中的期望的时间间隔。当经过该时间间隔后，预期出现目标分析物，则该装置可以激活专用传感器。例如，在传感器检测到汗液中K+水平升高之后，从发生事件之后直到横纹肌溶解生物标志物出现并在汗液中变得可被最优地检测之间存在可测量的延迟。该装置可以分析汇总的相关汗液传感器的数据，以根据相关因素(如年龄、健康情况、体重、个体病史或其他相关因素)计算个体的预期时间间隔。基于上述计算，装置可以在计算出的时间间隔经过之前保存能够检测横纹肌溶解生物标志物的专用传感器，从而提高装置获取有意义读数的能力。

在另一示例中，汗液感测装置可以确定特定传感器或传感器组附近的出汗率，并且仅当出汗率允许有意义读数时激活这些传感器。因此，如果出汗率太高而不能使蛋白质的汗液浓度与血液浓度相关联，则汗液感测装置可以将传感器激活延后，直至达到较低的出汗率。

最后，特定传感器或传感器组可能具有某种功能，该功能使得它们生成的信息对于特定应用而言将是多余的或不必要的，或者仅在生理事件发生时才有意义。在这些情况下，该装置在直到需要它们的时候才会激活这些传感器。例如，汗液传感器可以使用来自加速度计的输入来确定何时进行汗液测量。例如，如果汗液传感器用于监控易于跌倒的老年穿戴者，则汗液传感器可以从加速度计接收到表明穿戴者正在走动的数据，从而致使汗液传感器被激活并进行测量。对于运动员来说，加速度计可以指示长时间的身体活动，这促使汗液感测装置激活传感器以确定水合水平。类似地，可以使用汗液感测装置来监控穿戴者的酒精使用情况，当加速度计输入表明协调性下降，或者当GPS装置表明车辆操纵能力下降时激活乙醇传感器。

在本发明的另一个实施例中，汗液感测装置将被配置为应对皮肤接触问题。如果传感器开始从皮肤上松动，其与皮肤或汗液的接触将更少，因此会发生运行性能的改变。通过感测传感器与皮肤之间的电阻抗(较少的接触＝较高的电阻抗)，可以确定传感器与皮肤的接触量。或者，可以使用电容式传感器来提供皮肤接近测量。然后，该装置可以相应地调节施加到传感器的驱动频率、振幅或其他波形特征，以使其能够运行或在给定的皮肤接触程度下提高精度/灵敏度。如果皮肤接触的下降程度足够大以至于阻碍了装置功能的精确性，则该装置可以对受到影响的汗液传感器和汗液刺激电极去激活，从而降低功耗。随后，功率控制器可以将电能转移至其他可以运行或可以更充分地运行的传感器和电极。

以下示例仅用以帮助说明本申请，它们在任何意义下都并非是全面的、限制性的。这些示例用于说明：尽管本文说明书并未列出所有可能装置特征或布置或用于所有可能应用的方法，但是本发明是广泛的，并且可以包括其他有用的方法以及材料、装置或系统的方面或者其他实施例，它们对于本申请的广泛应用而言是容易理解且显而易见的。

示例1：患者正在接受新型肿瘤药物的临床试验。基于为试验开发的测试概况，该装置已被配置为近似连续地监控一组三种分析物，其在汗液中的相对浓度和浓度趋势可合理确定患者是否正在服用药物。汗液中第四种分析物的存在将证实患者已服用过药物，但是，检测上述分析物所需的专用传感器为一次性传感器。因此，该装置还包括有限数量的一次性传感器。每个一次性传感器通过选择性渗透膜与汗液隔离。当多次使用传感器指示患者已服用药物时，该装置等待一段预先计算好的时间间隔，之后激活未使用过的一次性传感器附近的电极，致使膜开启并将汗液引流至传感器。随后，该装置激活一次性传感器，该一次性传感器对确认分析物进行检测。记录读数后，装置停止对一次性传感器及其离子电渗电极的提供激活电流。

示例2：自行车运动员在多阶段赛的多时段进行竞赛。预计汗液传感器装置的电池预估寿命可供完成整个比赛日。在初次应用汗液传感器装置时，该装置进行校准程序，该程序用于确定该装置与皮肤接触良好以供正常运行，并计算被配置为检测K+的主要类型的传感器的最优及最小激活电流和电压。在比赛期间，该装置进行常规功耗测量并确定功耗大于预期，预计装置电池电量无法持续整个阶段。该装置还进行了时效保证读数，发现有把握的汗液读数的最短时间间隔为10分钟。因此，该装置确保K+采样间隔大于10分钟这一最小值，停止对K+传感器组的一部分提供激活电流，而对于其余的K+传感器，将激活电流降低到最小运行电流和电压。此时，该装置的电池电量将预计可以持续整个阶段。

示例3：示例3中继续上述场景，在自行车赛段中，装置进行许多次读数，包括皮肤接触读数，以评估装置电池寿命为何比预期的短。该装置发现一组3个传感器不再与皮肤充分接触且正在使用额外的功率。因此，该装置停止对松动了的传感器提供激活电流和与其对应的离子电渗激活电流(如果适用)。之后在赛段中，装置检测到K+水平升高，此时，覆盖功率保留测量值，而将操作K+传感器的激活电流暂时提高到最优水平，刺激汗液以供确认读数。通过使用汇总的相关汗液传感器数据，该装置确认K+水平已经超过表明穿戴者肌肉损伤的阈值。该装置还使用汇总的相关汗液传感器数据来计算在当前条件下横纹肌溶解生物标志物将期望于何时出现在该穿戴者的小汗腺汗中。当经过预先计算出的间隔时间后，装置将激活一组被配置为检测横纹肌溶解生物标志物的一次性传感器。该装置将原本被隔离的横纹肌溶解传感器暴露于汗液中，进行读数以确认肌肉损伤。完成读数后，装置重新评估电池寿命，然后重新配置装置以节省电量。

实施例4：I型糖尿病患儿遵照医嘱在夜间穿戴汗液检测装置。该汗液感测系统由一套包含许多装置的套件组成，这些装置被配置为通过葡萄糖和至少一种在汗液中检测到的其它相关分析物(例如皮质醇)的量和比例来监控低血糖状况。该套件还包含一个床头收发器，通过互联网与患儿父母的智能手机进行无线通信。在睡觉时，将一个装置放在患儿的皮肤上。在使用时，装置执行启动程序和初始校准，并与床头收发器建立通信，床头收发器将系统已经开始全面运行的状态消息发送至父母的智能手机。当进行了初始低血糖读数并检测其正常后，装置将初始测试间隔设定为15分钟。3小时后，装置进行了一次常规低血糖读数，该读数表明葡萄糖的下降趋势及皮质醇的上升趋势超过预设阈值。该系统还指示出汗率略有增加。系统进入第一阶段升级，其中提高汗液采样率以确定是否即将出现低血糖状态。在以提高后的速率进行另外10分钟的采样之后，系统确定患儿正进入低血糖状态，并向父母的智能手机发送警报信息。父母被唤醒并使患儿服用口服葡萄糖片以恢复患儿的血糖水平。

以上为对于本发明的描述及实施本发明的优选方法，但本发明本身应仅由所附权利要求限定。

Claims (42)

1.一种汗液传感器装置，其配置为执行动态传感器管理，该汗液传感器装置包括：

至少一个汗液传感器，用于提供一个或多个汗液测量值；

至少一个皮肤接近传感器；

通信单元；以及

功率控制器。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括至少一个汗液刺激衬垫。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，至少一个传感器测量出汗率。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述功率控制器基于由所述至少一个皮肤接近传感器得到的至少一个测量值，允许电源将电能供应至所述至少一个汗液传感器和所述至少一个汗液刺激衬垫，所述至少一个测量值表明所述装置与皮肤之间的充分接近。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置通过不全的启动电路连接至电源，当所述启动电路由皮肤接触补全时，所述功率控制器允许所述电源向所述装置供应电能。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，一旦所述装置开始运行，则所述功率控制器能够绕过所述启动电路。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率控制器能够控制所述至少一个汗液传感器的激活功率，以调节汗液采样率。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述功率控制器能够控制所述至少一个汗液刺激衬垫的激活功率，以调节出汗率。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率控制器能够基于所述传感器的使用寿命来控制所述至少一个汗液传感器的激活功率。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述功率控制器进行定期评估，以确定所述至少一个汗液传感器的剩余使用寿命。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述功率控制器能够控制多个传感器的激活功率，以管理剩余传感器寿命。

12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率控制器进行周期性评估，以确定所述至少一个汗液传感器的运行功能。

13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率控制器为所述至少一个汗液传感器确定最优激活率和最低激活率。

14.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述功率控制器为所述至少一个汗液传感器确定最优出汗率和最低出汗率。

15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率控制器能够控制所述至少一个汗液传感器的激活功率，以调节汗液传感器数据生成。

16.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述功率控制器能够控制所述至少一个汗液刺激衬垫的激活功率，以提高多个汗液传感器附近的出汗率。

17.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述功率控制器能够控制下述装置部件中至少一个装置部件的激活功率，以管理装置功率消耗：汗液传感器、汗液刺激衬垫、以及通信单元。

18.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述功率控制器能够控制下述装置部件中至少一个装置部件的激活功率，以管理运行功率使用：汗液传感器、汗液刺激衬垫、以及通信单元。

19.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述功率控制器能够控制至少一个装置部件的激活功率，以管理以下中的至少一个：装置功率消耗、运行功率使用、装置运行持续时长、以及数据输出量。

20.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，只有当至少一个有限使用汗液传感器的数据为装置使用者所需时，所述功率控制器才激活所述至少一个有限使用汗液传感器。

21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述有限使用汗液传感器通过以下中的一个与汗液隔离：选择性可操作门、以及选择性可操作膜。

22.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述功率控制器基于来自所述至少一个汗液传感器的至少一个测量值，确定所述有限使用传感器的数据为所述使用者所需。

23.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，在事件发生之后且在所述传感器的目标分析物将在汗液中可检出之后，所述功率控制器激活所述有限使用传感器。

24.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，将所述至少一个汗液测量值同其他汗液传感器数据汇总和与所述汗液传感器装置外部的相关数据相关联，并且用以增强所述功率控制器对装置运行的管理。

25.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，至少一个汗液测量值被安全地传输至计算机网络。

26.一种方法，其基于汗液传感器装置与穿戴者皮肤的接近，来控制至少一个第一汗液传感器装置部件的功率，该方法包括：

利用皮肤接近传感器采集至少一个测量值；

将所述测量值与表明与皮肤的充分接近的阈值进行比较；

若所述测量值表明与皮肤的充分接近，则向所述第一装置部件提供功率；以及

若所述测量值表明与皮肤的不充分接近，则移除向所述装置部件提供的功率。

27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述阈值为皮肤与所述装置之间小于1000μm。

28.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述测量值与表明与皮肤的次优接近的阈值进行比较；以及

若所述测量值表明与皮肤的次优接近，则调节向所述第一装置部件提供的功率。

29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述方法包括：若第二装置部件处于与皮肤的充分接近，则调节向所述第二装置部件提供的功率。

30.一种用于汗液传感器装置的运行功率管理方法，包括：

评估至少一个汗液传感器装置部件的短期电功率需求；

将所述部件的短期功率需求与所述装置的可用短期功率进行比较；

与所述装置的其他功能相关地对所述部件的功率需求进行优先度排序；以及

调节向所述部件提供的功率。

31.一种用于汗液传感器装置的功率消耗管理方法，包括：

确定为实现装置使用者的目的所需的汗液传感器装置的剩余运行时间；

确定实现所述目的所需的多个装置部件的总电功率需求；

确定所述汗液传感器装置的可用总功率需求；

将所述部件的功率需求与可用功率进行比较；以及

调节向所述部件提供的功率，以允许所述剩余所需运行时间的运行。

32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，对至少一个汗液传感器的汗液采样率进行调节。

33.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，利用与所述汗液传感器装置外部的相关数据相关联的汗液传感器汇总数据，确定至少一个部件的功率需求。

34.一种优化汗液传感器的性能的方法，包括：

利用包括精度、灵敏度和一致性的多个指标，评估所述传感器的性能；

调节向所述汗液传感器提供的功率，以调节汗液采样率；以及

调节所述汗液传感器附近的出汗率，以允许实现最优传感器性能。

35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，利用与所述汗液传感器装置外部的相关数据相关联的汗液传感器汇总数据，确定所述传感器的性能。

36.一种通过汗液传感器进行动态分析物检测的方法，包括：

使用至少一个汗液传感器，以采集汗液中的第一分析物的至少一个测量值；以及

利用所述至少一个测量值，以确定装置使用者的应用需要至少一种第二分析物的测量值；以及

激活至少一个有限使用传感器，以检测所述第二分析物。

37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，所述装置将所述有限使用传感器的激活延后，直至所述第二分析物可能出现在汗液样本中。

38.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，所述装置将所述有限使用传感器与汗液隔离，直至所述有限使用传感器被激活。

39.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，所述装置通过控制所述有限使用传感器附近的出汗率，来控制流向所述有限使用传感器的汗液流速。

40.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，所述装置利用与所述汗液传感器装置外部的相关数据相关联的汗液传感器汇总数据，进行动态分析物检测。

41.一种方法，其基于汗液传感器装置与穿戴者皮肤的接近来对汗液传感器装置运行进行初始化，该方法包括：

利用皮肤接近传感器采集至少一个测量值；

将所述测量值与表明与皮肤的充分接近的阈值进行比较；

若所述测量值表明与皮肤的充分接近，则向装置部件提供功率；以及

执行多个汗液传感器装置的初始化功能。

42.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，所述初始化功能包括以下中的至少一个：在第一装置部件和第二装置部件之间建立通信；进行至少一次检查以确定穿戴者合规；评估至少一个装置部件的运行质量；校准至少一个汗液传感器；以及，在汗液传感器的使用之前，刺激出汗，以使汗液样本润湿所述汗液传感器。