用于测量和分析体液的可穿戴系统、设备和方法与流程
对相关应用的交叉引用
本申请要求于2018年11月13日提交的标题为“wearablesystems，devices，andmethodsformeasureandanalysisofbodyfluids”的美国临时申请no.62/760,202的优先权和权益，其全部内容出于所有目的而通过引用明确并入。
本文描述的实施例涉及用于体液和其中包含的潜在分析物的近乎瞬时测量和分析的系统、设备和方法。本文描述的实施例还涉及在活动期间使用的实时水合检测系统和水合战略制定系统的实施方式。
技术实现要素：
本文针对用户穿戴的样本分析系统的各种实施例描述了系统、设备和方法，样本分析系统被配置为收集体液的样本，并测量和分析体液以确定体液的特性和/或用户的健康参数(例如，水合程度、电解质流失、出汗速率等)。
附图说明
图1是根据实施例的样本处置设备在用户皮肤表面上的示例使用的示意图。
图2a和2b是根据实施例的样本处置设备的示意图。样本处置设备可以与样本分析系统(“sa系统”)一起使用。
图3是根据实施例的包括图2a、2b的样本处置设备的示例样本分析系统(“sa系统”)的示意图。
图4是根据一个实施例的样本处置设备的结构组件的示意图。
图5a是根据实施例的示例样本处置设备的透视图的示意图。
图5b是图3a中的示例样本处置设备的顶视图的示意图。
图6是图5a的示例样本处置设备的分解视图的示意图，图示了样本处置设备的组件层。
图7a-7c示意性地图示了图5a、5b和6的样本处理设备的组件层。
图8是图5a、5b和6的样本处理设备的电极和通道层的一部分的示意图。
图9是图8的界面层中的电极的集合的示意图。
图10是根据实施例的sa系统的示例样本处理设备的透视图的示意图。
图11a-11c是根据实施例的sa系统的示例样本处理设备的顶视图、底视图和透视图的示意图。
图12是沿着线12-12截取的图11a的样本处理设备的横截面的示意图。
图13是沿着线13-13截取的图11a的样本处理设备的横截面的透视图的示意图。
图14是沿着线14-14截取的图11c的样本处理设备的横截面的透视图的示意图。
图15是根据实施例的可以与示例sa系统一起使用的样本处置设备的顶视图的示意图。
图16是图15的样本处置设备的分解图的示意图，示出了样本处置设备的组件层。
图17是根据实施例的图15-16的样本处置的电极和通道层的示意图。
图18图示了根据实施例的使用sa系统来测量和分析用户的水合程度的示例方法的示意性流程图。
图19是根据实施例的与示例可穿戴设备集成的示例sa系统的透视图的示意图。
图20是与图19的示例可穿戴设备集成的图19的sa系统的后部的透视图的示意图。
图21是根据实施例的可以与示例sa系统一起使用的样本处置设备的顶视图的示意图。
图22是根据实施方式的图21的样本处置设备的顶视图图像。
图23a是根据实施方式的图21的样本处置设备的透视分解视图的示意图，图示了样本处置设备的组件层。
图23b是根据实施方式的图21的样本处置设备的分解视图的示意图，图示了样本处置设备的组件层。
图24a是根据实施方式的图21的样本处置设备的透视侧视图的示意图。
图24b是图24a的方框区域的放大视图。
图24c是根据实施方式的图21的样本处置设备的一部分的顶视图的示意图，其中层被渲染为透明的以示出重叠。
图25a是根据实施方式的图21的样本处置设备的电极和通道层的底视图的示意图。
图25b-25d分别是根据实施方式的图21的样本处置设备的电极层的顶视图、侧视图和底视图的示意图。
图25e是示出根据实施方式的图25b-25d的电极层的一部分的放大视图的示意图，指示电极层的顶部和底部。
图26a是根据实施例的可以与示例sa系统一起使用的样本处置设备的顶视图的示意图。
图26b是根据实施方式的图26a的样本处置设备在去除界面层之后的底视图图像。
图26c是根据实施方式的安装在卡环界面上的图26a的样本的顶视图图像。
图27a是图26a的样本处置设备的透视侧视图的示意图。
图27b是根据实施方式的图26a的样本处置设备的分解图的示意图，图示了样本处置设备的组件层。
图28是根据实施方式的图26a的样本处置设备的分解视图的示意图，图示了样本处置设备的组件层。
图29a是根据实施方式的图26a的样本处置设备的透视顶视图的示意图，其中层被渲染为透明以示出重叠的特征。
图29b-29e是根据实施方式的图26a的样本处置设备的移除了通道层的电极层的顶视图、通道层的顶视图、通道层的侧视图以及包括电极层的间隔器部分的底视图的示意图。
图30是根据实施方式的图26a的样本处置设备的分解视图的示意图，该样本处置设备耦合到组装固定装置。
图31是根据实施例的可以与示例sa系统一起使用的样本处置设备的顶视图的示意图。
图32是根据实施例的图31的样本处置设备的顶视图的示意图，该样本处置设备安装在卡环界面上，要与示例sa系统一起使用。
图33a和33b是根据实施方式的图31的样本处置设备的透视顶视图和顶视图的示意图，包括用于包装的衬垫层。
图34是根据实施方式的图31的样本处置设备的分解视图的示意图，其耦合到安装界面。
图35a和35b分别是根据实施方式的图31的样本处置设备的顶视图和底视图的示意图。
图36a-36c是根据实施方式的图31的样本处置设备的电极层的顶视图、电极层的侧视图和包括电极层的间隔器部分的底视图的示意图。
图37是根据实施方式的安装在卡环界面上的图35a和35b的样本处置设备的透视侧分解视图的示意图，图示了样本处置设备的组件层。
图38是根据实施方式的安装在卡环界面上的图35a和35b的样本处置设备的透视分解侧视图的示意图，图示了样本处置设备的组件层。
图39是根据实施方式的图31的样本处置设备的分解视图的示意图，其耦合到安装界面。
图40a-40d是根据实施方式的样本处置设备的底视图、顶视图、侧视图和透视图的示意图。
图41是根据实施方式的图40a-40d的样本处置设备的分解视图的示意图。
图42是根据实施方式的图41的样本处置设备的顶视图的示意图，层被渲染为透明的以示出中间层中的下面的特征。
具体实施方式
所公开的实施例一般而言涉及用于体液和其中包含的潜在分析物的近瞬时测量和分析的系统、设备和方法。本文描述的实施例还涉及在活动期间使用的实时水合检测系统和水合战略制定系统的实施方式。
在一个实施例中，公开了一种方法，包括在可穿戴设备的样本收集区域中从体液的源收集体液的样本，并将体液的样本的一部分从样本收集区域引导至电极的集合。该电极的集合可以包括激发电极和感测电极。该方法包括通过体液的样本的该部分施加激发信号，并且感测响应于激发信号的响应信号。该方法还包括基于响应信号而测量与体液的样本的该部分相关联的阻抗，并基于阻抗确定体液的源的特性。
在一个实施例中，公开了一种可穿戴装置，其包括样本收集区域，该区域具有入口并且被配置为经由该入口接收体液的初始体积。可穿戴装置包括与样本收集区域流体连通的进入端口，以及与进入端口流体连通的流通道。流通道被配置为将初始体积的体液的一部分引导至电极的集合。该电极的集合包括激发电极和感测电极。激发电极被配置为将激发信号施加到体液的初始体积的该部分，并且感测电极被配置为响应于激发信号而从体液的初始体积的该部分接收响应信号。感测电极被配置为将响应信号传输到处理器以计算与体液的初始体积的该部分相关联的阻抗。
在一个实施例中，公开了一种系统，其包括存储指令集的存储器、耦合到该存储器并被配置为执行存储在该存储器中的指令的处理器，以及可穿戴设备。可穿戴设备包括被配置为接收初始体积的体液的样本收集区域、与样本收集区域流体连通的进入端口，以及与进入端口流体连通的流通道。流通道被配置为将初始体积的体液的一部分引导至电极的集合，包括激发电极和感测电极。激发电极被配置为将激发信号施加到体液的初始体积的该部分，并且感测电极被配置为从体液的初始体积的该部分并响应于激发信号而接收响应信号。
在一个实施例中，公开了一种用于测量体液的样本的生物物理特性的设备，其包括界面层、粘合层、进入端口层、通道层和电极层。界面层包括被配置为被释放以将设备固定在用户身体上的衬垫。粘合层具有预定义的厚度，包括要固定在用户身体上的粘合剂近侧表面，并且包括要固定到进入端口层的粘合剂远侧表面。粘合层定义开口，经由该开口接收体液的样本。进入端口层包括被配置为固定到粘合层的远侧表面的近侧表面、共同定义样本收集区域的粘合层和进入端口层，以及远侧表面。进入端口层定义进入端口以促使体液从样本收集区域流动。通道层定义流通道，该流通道被配置为引导体液从样本收集区域的流。流通道包括测试区域，该测试区域被配置为测试体液的样本的一部分的体液特性。电极层被配置为定义电极的集合并且在测试区域处与流通道交界。该电极的集合包括(i)激发电极，被配置为将激发信号施加到测试区域处的体液样本的一部分，以及(ii)感测电极，被配置为响应于在测试区域施加激发信号而从体液的该部分接收响应信号。该电极的集合还包括终端连接，以提供电极的集合与将要处理的响应信号发送到的处理器之间的电通信。
本文描述的实施例涉及用于使用测量和分析的可穿戴系统来测量和分析体液的系统、设备和方法。样本分析系统可以被配置为收集体液的样本，并测量和分析体液以确定体液的特性(例如，渗透压)和/或用户的健康参数(例如，水合程度、电解质损失、出汗速率等)。例如，如本文所述的系统和设备可以收集体液(例如，汗液)的样本并测量体液的阻抗。然后可以使用阻抗测量来确定和/或预测汗液的特性(例如，渗透压)。不希望受任何特定理论的束缚，据信汗液的电解质含量是汗液渗透压的主要贡献者；因此，所确定的渗透压可以被用于估计汗液的电解质含量。然后可以使用汗液数据来确定或预测用户的健康参数(例如，水合程度、电解质流失、出汗速率等)。
虽然上述系统被描述为用于基于阻抗测量确定汗液的电解质含量，但该系统也可以用于确定其它体液和/或分泌物的渗透压，包括例如唾液、眼泪、尿液、母乳等，这可以提供关于用户的水合或其它健康参数的见解。此外，不希望受任何特定理论的束缚，一些科学证据表明母乳的渗透压可以被用于确定母乳的营养成分。因此，与上述分析类似，该系统可以被用于测量母乳的阻抗，该阻抗可以与母乳的渗透压相关，以提供关于其营养成分的见解。
如本文所述，使用健康状态的合适指标，诸如运动员、军人、劳动者、儿童、老人、重症监护患者和普通人群之类的个人可以从及时监视他们的健康和福祉中获益，并基于监视及时干预或校正。健康和福祉的一些示例次要指标包括水合程度、身体水分流失和电解质流失的迹象，这可以是电解质平衡/失衡的指标。
研究表明，高达87％的耐力运动员在他们的锻炼和比赛期间由于脱水而身体受损，虽然有充足的液体可用。脱水会造成血压降低、心率加快、呼吸频率加快以及流向四肢的血流量减少。这些生理改变会导致心肺压力、体温调节受损和疲劳——所有这些都会对患者的健康或运动表现产生重大影响。因为轻度脱水的症状是微妙的——常常是难以察觉的——个人在不知不觉中遭受后果。
脱水会造成运动表现在体重仅减轻1％之后恶化，并且随着体重减轻1％呈指数级恶化。运动员在失去大约5％的身体水分(按体重计算)时会显著丧失运动能力并且功能受损。除了身体损伤之外，脱水还会导致认知障碍。研究表明，脱水还会增加其它损伤的风险，诸如软组织损伤和创伤性脑损伤。如果运动员的脱水程度达到临界水平，那么需要医疗干预以防止永久性副作用或主要身体系统关闭。在极端情况下，甚至会发生死亡。因为运动员没有办法在锻炼期间有效监视他们的水合状况，所以他们常常误解它会多么容易和快速地发生。脱水对儿童、老人和重症监护患者的影响可能更加严重和/或具有破坏性。
由于出汗速率的高度可变性，管理水合变得复杂。基于如性别、体重和健康水平等个人因素，每个个人可以以不同的速率出汗。对于任何个体运动员来说，有许多附加的变量会影响出汗速率，这些变量来自天气条件、锻炼强度、穿着的衣服或装备的数量和类型等。同一个运动员在任何给定的一天进行相同的活动可以具有不同的出汗速率。
用于测量运动员的水合程度的一种方法是记录活动之前和之后的裸体质量。测量之前与之后的差异被转换成体重减轻的百分比。由于用于测量脱水的这种方法只能在活动之前和之后进行测量执行，因此运动员目前无法确定他们在进行活动期间的水合状况。
用于测量水合状况的其它方法包括在活动期间定期收集血液样本并用渗透压计测量血浆的渗透压。由于目前的血液样本收集方法无法在活动期间执行，因此这种方法具有一些与裸体质量测量方法相同的问题。它提供活动之前或之后的水合状况信息，但不提供活动期间的信息。与为血浆渗透压测量收集血液类似，也使用用于渗透压测量的其它体液收集方法作为确定水合状况的方法，但结果不太成功。收集的其它液体包括唾液、尿液、汗液和眼泪。这些流体中的每一种都对收集和渗透压测量提出了挑战。
一些设备用贴附到皮肤的贴片收集汗液。汗液可以或者收集到吸水贴片中或者储液器中。然后从运动员身上取下贴片，并用台式设备测量贴片中汗液的电导。这种方法要求大量的汗水；运动员必须大汗淋漓15至20分钟才能收集到这一最低量。这种方法不能为运动员提供实况、即时的水合监视。此外，这些贴片需要每15到20分钟更换一次，以便能够在所研究的整个活动期间收集准确的水合状况。因此，需要用于体液的近瞬时测量和分析的系统、设备和方法。
样本分析系统
本文描述的实施例涉及用于体液(诸如汗液和其中包含的潜在分析物)的近乎瞬时测量和分析的系统、设备和方法。系统和设备的所公开的实施例本质上是轻量级的，因此可以在任何形式的活动期间由个人穿戴。所公开的系统、设备和方法允许通过其独立的、实时的样本收集和分析性质对体液进行近乎瞬时的测量和分析。所公开的系统和方法的实施例还支持对体液的样本的重复瞬时测量，这在个人从事活动的同时执行一段时间。
如本文所使用的，术语“分析物”和/或“目标分析物”是指待检测和/或可以结合到结合物质(例如，检测分子或试剂)的任何离子、分子或化合物，如本文所述。合适的分析物可以包括但不限于金属和非金属离子(例如，na+、cl-、ca2+、k+或mg2+离子)、含氮化合物(诸如氨基酸和尿素)、代谢物(例如，乳酸盐和丙酮酸盐)、异生素(诸如药物分子酶、代谢副产物、疾病相关生物标志物)、小化学分子(诸如例如环境分子、临床分子、化学品、污染物和/或生物分子)。更具体而言，此类化学分子可以包括但不限于杀虫剂、杀虫剂、毒素、治疗和/或滥用药物、激素、抗生素、抗体、有机材料、蛋白质(例如，酶、免疫球蛋白和/或糖蛋白)、核酸(例如，dna和/或rna)、脂质、凝集素、碳水化合物、全细胞(例如，原核细胞(诸如致病细菌)和/或真核细胞(诸如哺乳动物肿瘤细胞))、病毒、孢子、多糖、糖蛋白、代谢物、辅因子、核苷酸、多核苷酸、过渡态类似物、抑制剂、营养物、电解质、生长因子和其它生物分子和/或非生物分子，以及它们的片段和组合。本文所述的一些分析物可以是蛋白质，诸如酶、药物、细胞、抗体、抗原、细胞膜抗原和/或受体或其配体(例如，神经受体或其配体、激素受体或其配体、营养物受体或其配体，和/或细胞表面受体或其配体)。
如本文所使用的，术语“样本”是指包含待检测的一种或多种分析物的组合物。样本可以是异质的，包含多种成分(例如，不同的蛋白质)，或均质的，包含一种成分。在一些情况下，样本可以是天然存在的生物材料，和/或人造材料。此外，样本可以是天然的或变性的形式。在一些情况下，可以在检测分析物之前对样本进行处理。例如，样本可以经历裂解步骤、变性步骤、加热步骤、纯化步骤、沉淀步骤、免疫沉淀步骤、柱层析步骤、离心等。在一些情况下，样本的分离和/或固定(经由电泳)可以对天然底物和/或感兴趣的分析物(例如，蛋白质)执行。在其它情况下，样本可以经历变性以暴露其内部疏水基团以固定在流体路径中。
如在本说明书和权利要求书中使用的，除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数所指对象。因此，例如，术语“构件”旨在表示单个构件或构件的组合，“材料”旨在表示一种或多种材料，或其组合。
如在本说明书中使用的，除非另有说明，否则在本公开中使用的术语“和/或”表示“和”或“或”。
如本文所使用的，“体液”可以包括从个人(例如，运动员、患者等)的身体获得的任何流体。例如，“体液”包括但不限于汗液、眼泪、血液、尿液、母乳、唾液、皮脂液、粘液、玻璃体等，或其任何组合。
如在本申请中使用的，术语“大约”和“近似”用作等同物。本申请中使用的带有或不带有大约/近似的任何数字都旨在覆盖相关领域的普通技术人员所认识到的任何正常波动。在某些实施例中，除非另有说明或从上下文中明显看出，否则术语“近似”或“大约”是指在所述参考值的任一方向(大于或小于)上落在10％或以下的值范围(除非这种数字会超过可能值的100％或低于可能值的0％)。
如本文所使用的，术语“刚度”与物体对由施加的力产生的偏转、变形和/或位移的抵抗力相关，并且一般被理解为与物体的“柔韧性”相反。例如，当受到力时，具有较大刚度的壁比具有较低刚度的壁更能抵抗偏转、变形和/或位移。类似地说，具有较高刚度的物体可以被表征为比具有较低刚度的物体更刚硬。刚度可以根据施加到物体的力的量和由此产生的物体的第一部分相对于物体的第二部分偏转、变形和/或位移的距离来表征。当表征物体的刚度时，偏转距离可以被测量为物体的与直接施加力的物体的部分不同的部分的偏转。换句话说，在一些物体中，偏转点与施加力的点不同。
如本文所使用的，词语“近侧”和“远侧”分别是指靠近和远离将靠着他们的身体放置设备或系统的用户的方向。因此，例如，首先接触用户身体的设备的一端将是近端，而设备的另一端(例如，设备远离用户身体的一端)将是设备的远端。
如本文进一步详细描述的，任何系统、设备和方法可以被用于以重复的方式收集和分析体液样本，例如通过收集体液的第一样本或第一体积、测试体液的第一体积或样本，排出体液的第一体积或样本，并在给定的持续时间之后收集体液的后续体积或样本。术语“第一”、“后续”和/或“初始”中的每一个可以互换使用，以描述和/或指代在使用本文所述的样本分析系统期间被收集、传送、转移、引导和/或排出的体液的量、部分或体积。在一些实施例中，术语“第一”、“后续”和/或“初始”可以指体液的预定的、定义的、期望的或给定的体积、部分或量，其可以取决于若干参数，包括设备配置、用户需求等。
本文描述的实施例和/或其部分可以由一种或多种生物相容性材料形成或构造。在一些实施例中，生物相容性材料可以基于组成材料的一种或多种特性(诸如例如刚度、韧性、硬度、生物反应性等)来选择。合适的生物相容性材料的示例包括金属、玻璃、陶瓷，或聚合物。合适的金属的示例包括医药级不锈钢、金、钛、镍、铁、铂、锡、铬、铜，和/或它们的合金。
本文描述的实施例和/或其部分可以包括由一个或多个零件(part)、特征、结构等形成的组件。当提及此类组件时，应当理解的是，组件可以由具有任何数量的区段、层、区域、部分和/或特点的单个零件形成，或者可以由多个零件或特征形成。例如，当提及诸如壁或腔室之类的结构时，该结构可以被认为是具有多个部分或多个不同子结构等的单个结构，这些子结构被耦合以形成该结构。因此，整体结构可以包括例如子结构的集合。子结构的这种集合可以包括彼此或者连续或者不连续的多个部分。子结构的集合也可以由分开生产并随后接合在一起(例如，经由焊接、粘合剂或任何合适的方法)的多个物品或组件制成。
根据一些实施例，样本分析系统(本文也称为“sa系统”)包括一次性使用的样本处置设备和连接到样本处置设备的耐用样本处置设备。在一些实施方式中，根据一些实施例，样本分析系统可以包括一次性样本处置设备和连接到样本处置设备的一次性样本处理设备。样本处置设备被配置为收集体液的样本，将样本引导至测试和测量界面，并允许用测试刺激测试样本并测量来自样本响应于测试刺激的响应信号。在对收集的样本进行测试之后，样本处置设备被配置为引导样本被排出。然后可以分析响应信号以确定样本的定量特性，诸如溶质浓度、溶剂含量、分析物浓度等。
样本处置设备
图1示出了用户皮肤的区段的示意图，并图示了定位在用户皮肤上的示例样本处置设备。皮肤区段的示意图示出了导致释放体液(例如，汗液)的孔的分泌腺(例如，汗腺)的密度。样本处置设备(在本文中也称为“sh设备”)由盘表示并且被示为定位在用户皮肤的表面上。如图所示，盘覆盖释放体液的孔的子集并且被配置为当用户参与活动(即，近实时地)时从用户收集可以被测量和分析的样本体液(例如，汗液)。虽然样本处置设备被示为在用户的皮肤上用于收集和分析汗液，但是应当理解的是，包括样本处置设备的本文描述的样本分析系统可以在不附接到用户的情况下被使用并且可以被用于分析任何数量的其它体液。
图2a和2b是根据实施例的示例样本处置设备110的示意图，指示样本处置设备110中包括的一些组件。图2b中的示意图包括样本处置设备110的各种组件的示例配置的图示，以及由虚线箭头指示的为体液的样本的流定义的流路径。在一些实施例中，样本处置设备110可以整体构造。在一些其它实施例中，样本处置设备110可以通过部分或层的集合的组装来构造，如本文进一步详细描述的。如图2a和2b中所示，样本处置设备110包括样本收集区域112、进入端口114、流通道116、(一个或多个)测试区域118、电极120的集合，以及可选地温度传感器140。
样本收集区域112是样本处置设备110的一部分，其被配置为当用户穿戴样本处置设备110时从用户的身体接收和收集体液样本，例如汗液。样本收集装置112包括开口122，如图2b中所指示，当用户穿戴样本处置设备110时，该开口允许接近体液的源。样本收集区域112还定义空间或体积，该空间或体积被配置为流体耦合到开口122并被配置为当用户穿戴样本处置设备110时保持或收集体液的样本。虽然在图2a和2b中未示出，但是样本处置设备110可以包括在用户身体和样本处置设备110的样本收集区域112之间的一个或多个接口结构。此类接口结构可以被配置为在使用样本处置设备110时易于使用或增加舒适度。例如，在使用样本处置设备110期间，可以使用一个或多个衬垫来提供与用户身体更好的接口，并增加舒适度。此外，接口结构可以被用于在样本处置设备110和用户身体之间提供密封，使得由汗腺生成的压力促使汗液通过流通道116。
在一些实施例中，样本收集区域112可以由样本处置设备110的一个或多个部分定义。例如，在一些实施例中，样本收集区域112可以通过组装结构的两个或更多个部分或层来形成以包括用于收集体液的开口122，并且定义特定体积以临时保持所收集的体液的样本。可以选择或制作两个或更多个部分或层，使得一旦组装，样本收集区域112就包括合适的开口122，并且样本处置设备110的组装的部分的主体定义样本收集区域112中的体积，该体积可以保持适量收集的体液。例如，可以选择两个或更多个部分的厚度以确定样本收集区域112的体积或流体容量。两个或更多个部分可以使用任何合适的方法组装，诸如摩擦配合、使用粘合剂材料(例如，转移粘合剂)胶合、使用紧固件等。在一些其它实施例中，样本收集区域112可以由单个整体部分或结构整体地形成，以包括开口122，该开口122被适当地配置为收集体液样本，并限定容纳收集的体液样本的体积。
形成样本处置设备110和/或样本收集区域112的部分可以具有合适的柔性以提供使用者穿戴的便利性，并提供接近体液源的便利性。例如，在一些实施例中，形成样本处置设备110和/或样本收集区域112的部分或层可以具有柔性性质，使得样本处置设备110可以穿戴在用户皮肤的表面上，并且样本收集区域112的近侧部分可以最优地与用户的皮肤对接并且符合用户身体的轮廓，即使当用户参与活动时也是如此。在一些实施例中，样本处置设备110和/或样本收集区域112可以具有相对刚性的构造，使得刚度允许更好地与用户身体的表面对接并防止在剧烈活动期间样本处置设备110错位或从用户身上脱落。在一些实施例中，样本处置设备110的一个或多个部分或组件可以被制成刚性的以实现局部刚性的构造。可以设计局部刚性的构造的部分以避免样本分析和/或测试区域118的变形。例如，局部刚性的部分可以被构造为使得测试区域118在大约1-10牛顿的负载下变形不超过百分之几(例如，0-10％)。在一些实施方式中，样本处置设备110可以被配置为使得除设备的局部刚性的部分和/或样本收集区域112之外的部分一般是柔性的并且符合用户的皮肤和/或身体。
在图2b中所示的样本收集区域112中定义的开口122可以使体液样本的源(例如，含有汗孔的皮肤)可接近，并且流体连接到被配置为暂时包含从源收集的体液的样本。样本收集区域112可以被形成为使得体积和开口122被定义在样本处置设备110的主体或样本处置设备110的主体的一部分中。在一些实施例中，例如，样本收集区域112可以被配置为使得，当样本处置设备110定位在用户的身体上时，样本收集区域112位于用户皮肤表面的近侧并且覆盖合适的皮肤区域，以在合适的时间段内收集合适体积的体液(诸如汗液)。例如，如图1中的示意图中所示，用户的人体皮肤的区段可以具有特定密度的释放汗液的汗孔，每个孔以特定距离与其它孔隔开。样本收集区域112可以被构造为使得开口122在被放置在用户的皮肤上时它可以覆盖包含特定最小数量的汗孔的特定皮肤区域。这样的定位可以允许在期望的时间段内收集从那些毛孔释放的初始量的汗液。换句话说，开口122可以足够大以从足够多的汗腺收集汗液以在相对短的时间内基本填充样本收集区域112，因此可以在用户开始出汗之后不久分析汗液。
在一些实施例中，sa系统可以要求最少量的体液以进行准确的测试和分析。开口122和/或样本收集区域112的体积可以被配置为确定初始样本中收集的体液的体积，并确保收集的初始样本满足用于准确测试和分析的最小体液量的要求。在一些实施方式中，样本收集区域112可以包括一个或多个结构(图2a和2b中未示出)，其被构造为占据和/或占用样本收集区域112中的体积，使得与由样本收集区域112定义的总体积相比，要经由进入端口114收集和引导的体液的初始样本的体积可以更小。
(一个或多个)空间占用结构可以以任何合适的方式定义在样本收集区域112中。在一些实施例中，(一个或多个)空间占用结构可以固体地形成，例如在样本收集区域112的表面上使用间隔器膜的一个或多个间隔器部分被组装和/或沉积作为材料，诸如间隔器墨水(例如，通过uv光固化的墨水)等。例如，空间占用结构可以包括(例如，沉积)在用于形成样本收集区域112的壁的层或部分上。在一些实施例中，空间占用结构可以由一个或多个间隔器层或部分与一个或多个其它部分组装以形成样本收集区域112来实现。在一些实施例中，(一个或多个)空间占用结构可以包括外覆盖物，该外覆盖物在外覆盖物内定义中空部分和/或封装了外覆盖物内定义的体积。在一些实施例中，空间占用结构的外覆盖物可以被模制和/或轮廓化以定义可以与由样本收集区域112定义的体积排除或隔离的空间。
在一些实施例中，初始样本的体积也可以确定收集的容易程度、待测试的流体流的方向和排出，从而确定可以收集和测试或分析样本的速率。换句话说，在样本处置设备110的一些实施例中，可以收集体液(例如，汗液)的初始样本，初始样本的体积由样本收集区域112的体积确定。收集到的初始样本可以通过进入端口114被引导到流通道116中以进行测试并在体液的连续流中排出，从而为连续收集随后由用户在使用期间分泌的体液留出空间。样本收集、样本测试和样本排出的过程可以以连续方式执行，所收集的身体样本以合适的速率连续流动通过收集区域112、进入端口114、流通道116和(一个或多个)测试区域118。在此类实施例中，样本收集区域112的体积和样本收集区域112中定义的开口122的尺寸可以确定收集样本的初始量的速率。样本收集区域112的体积和开口122的尺寸可以部分地确定样本在被排出之前被引导通过进入端口114、流动通道116和(一个或多个)测试区域118的线性流速(即，体积流速除以流动通道116的横截面区域)。
在一些实施例中，作为示例，样本收集区域112可以具有介于约0.01毫升(ml)和大约5.0ml之间的体积和/或流体容量。在一些实施例中，样本收集区域112可以具有大约0.02ml和大约1ml之间、大约0.03ml和大约0.5ml之间、大约0.04ml和大约0.3ml之间、大约0.06ml和大约0.1ml之间的流体容量，包括其间的所有范围或子范围。在一些实施例中，样本收集区域112可以具有足以容纳以小至微升或更少体液的体积(例如，小至20滴体液、10滴体液、5滴体液、1滴体液，或它们之间的任何合适体积)。在其它实施例中，样本收集区域112可以具有高达例如大约5.0ml、10.0ml、15ml或更多的体积。在一些实施例中，样本收集区域112可以具有基于由一个或多个空间占用结构定义的体积和/或基于由空间占用结构隔离和/或移除的体积的流体容量，如先前所述。
如图2a和2b中所示，样本处置设备110的进入端口114流体耦合到样本收集区域112。进入端口114可以是开口、通孔、导管、流体流路径等，在样本处置设备110的主体中定义，以将样本收集区域112流体连接到流通道116，下面进一步详细描述。在一些实施例中，样本收集区域112可以通过组装两个或更多个部分或结构而形成，如本文所述。在一些实施例中，部分中的一个可以被配置为包括和/或定义开口122，而另一个部分可以被配置为包括和/或定义进入端口114。组装的部分中的一个或多个可以被配置为在组装时形成样本收集区域112的一个或多个壁。在样本收集区域112被定义为整体结构的实施例中，进入端口114可以是在样本处置设备110的主体中定义的孔口、导管和/或流路径以流体耦合样本收集区域112与流通道116。
进入端口114可以位于相对于样本收集区域112的任何合适位置，以介导样本收集区域112和流通道116之间的流体连接。例如，在一些实施例中，进入端口112可以是定义在样本收集区域112的内表面上的孔口。在一些实施例中，进入端口114可以定义在样本收集区域112的远侧部分上(即，在使用样本处置设备110时远离用户的身体)。在一些实施例中，例如，进入端口114可以相对于开口122和/或由样本收集区域112的一个或多个壁定义的体积定义在中心部分处以容纳收集的体液。在一些其它实施例中，例如，进入端口114可以被定义在相对于开口122和/或由样本收集区域112的壁定义的体积的偏心位置，以保持收集的体液。在一些实施例中，进入端口114可以位于相对于样本收集区域112、开口122和/或流通道116的任何合适位置，以防止和/或冲洗收集的体液的样本中气泡的形成。在一些实施例中，进入端口114可以位于这样的位置，使得样本收集区域112适于形成以例如经由一个或多个结构的变窄、导管、轮廓引导流体等流向进入端口114。
进入端口114可以是任何合适的尺寸以允许将收集的体液样本从样本收集区域112运输到样本处置设备110的其它部分(例如，(一个或多个)测试区域118，等等)。在实施例中，进入端口114的尺寸可以在几百微米到几毫米的范围内。例如，进入端口114可以具有在大约0.05毫米(mm)和大约5.0毫米(mm)之间的内部横截面直径。在一些实施例中，进入端口114可以具有足以允许收集的体液样本连续流到流动通道116的横截面面积。
在一些实施例中，进入端口114可以被配置为一旦体液的初始样本达到最小体积量就允许收集的体液样本连续流动。在一些实施例中，进入端口114可以被配置为使得在样本收集区域112从收集大量或最小体积的体液(例如，小至20滴体液、10滴体液、5滴体液、1滴体液、20μl、15μl、10μl、5μl或它们之间的任何合适体积)而达到最小量的正压力之后允许收集的体液样本连续流动。
进入端口114可以使用带有样本处置设备110的sa系统来确定要测试的收集的体液的流速。在一些实施例中，进入端口114可以具有芯吸特性以将收集的流体样本从样本收集区域112吸入流通道116。在一些实施例中，样本收集区域112中收集的样本可以通过压差被引导到进入端口114中并且超出。例如，与样本收集区域112相比，进入端口114和流通道116中的较低压力可以通过进入端口114和流通道116抽取所收集的体液样本。类似地，随着样本收集区域112越来越多地充满所收集的体液，样本收集区域112中压力的增加(即，由汗腺生成)可以推动所收集的体液样本通过进入端口114进入流通道116。换句话说，样本处置设备110和用户身体之间的密封足够不透流体，使得汗腺生成的压力促使汗液通过流通道116。在一些其它实施例中，进入端口114可以被配置为使得样本收集区域112中的流体通过毛细作用被抽出。
流通道116可以具有任何合适的宽度、高度、直径或横截面区域，以通过进入端口114从样本收集区域112接收收集的体液样本并适当地将体液样本输送到样本处置设备110的其它部分，诸如(一个或多个)测试区域118。例如，流通道116可以具有具有合适直径的圆形横截面，或者具有合适宽度和高度的流通道116的矩形横截面。流通道116的宽度、高度或直径可以在几百微米到几毫米的范围内。例如，流通道116的一个或多个部分的宽度、高度和/或直径可以介于大约0.05毫米(mm)和大约5.0mm之间。流通道116可以延伸任何合适的长度，从几毫米到几厘米，并且被配置为沿着长度呈现任何合适的形状。例如，流通道116可以在5毫米(mm)和大约15.0厘米(cm)之间的长度上延伸。流通道116可以被配置为遵循任何合适的路径，诸如线性、直线、曲线或蛇形路径。
在一些实施例中，流通道116可以被定义在整体构建的整体结构内，使得流通道116的直径至少部分地由定义流通道116的整体结构的厚度确定。在一些其它实施例中，流通道116可以通过组装结构的两个或更多个部分或层来构造，共同定义流通道116。在一些实施例中，流通道116可以由组装在一起的若干层或部分形成以引导流体经由一个或多个通道、通孔、孔等流动。流通道116可以被配置为使得在使用期间的外部影响(诸如由重力、用户身体的运动等产生的力)不干扰流通道116内的流体流动，和/或不显著改变正在使用的流通道116的物理形状或尺寸。
在一些实施例中，流通道116可以包括各种部分，这些部分被适当地构造成以合适的流速或流量引导体液的流动。例如，在一些实施例中，流通道116可以包括构造有不同横截面形状和/或尺寸的部分。例如，流通道116的一些部分可以是圆形或矩形，而其它部分不是。类似地，与流通道116的其它部分相比，流通道116的一些部分可以具有更窄或更宽的横截面区域。在一些实施例中，流通道116可以包括流入部分和流出部分。流通道116的流入部分可以被构造为将在样本收集区域112中收集的体液经由进入端口114输送到下文描述的测试区域118。流通道116的流出部分可以被构造为在测试区域118处测试之后移除体液样本，以将其从样本处置设备110排出，例如排到环境中。例如，在一些实施例中，流路径116可以被构造为在由一个或多个测试区域118定义的一些部分处是线性的并且流通道116的流出部分可以包括曲折的排出路径以减少和/或避免空气进入。在一些实施例中，曲折路径可以被构造为减少和/或避免由于重力、加速度、用户运动等引起的不期望的流体/空气流动。
流通道116的流入和流出部分可以适当地成形以允许体液样本的最优流动、以最优方式接近用于测试的体液样本、以及在测试之后最优地排出样本。在一些实施例中，流通道116的部分还可以包括结构和/或功能调整以克服或允许对物理力(诸如在用户从事激烈的活动时使用样本处置设备110时可能遇到的应力和/或应变)。例如，在一些实施例中，流通道116可以被构造为包括合适的线性、角形和/或弯曲部分或蛇形部分以更好地耐受不同类型的物理力，包括在样本处置设备110由用户在高强度或接触性运动活动中穿戴时遇到的应力和/或应变。在一些实施例中，流通道116可以被构造为包括一个或多个弯曲部分或蛇形部分以充当局部捕集器以防止来自样本处置设备110外部的空气进入流通道116。
如图2b中的示意图所指示的，流通道116可以包括出口124以排出收集和测试的体液样本。在一些实施例中，体液样本可以通过流通道116的流出部分并经由出口124借助一系列压差被引导。在一些其它实施例中，在(一个或多个)测试区域118处测试之后，体液样本可以通过一种或多种合适的物理力被朝着出口124引导。例如，体液样本可以通过重力、毛细作用、用户的运动等经由出口124排出。
如图2a和2b中所示，样本处置设备110包括(一个或多个)测试区域118。(一个或多个)测试区域118可以包括沿着流通道116定义的任何合适数量的测试区域。例如，在一些实施方式中，样本处置设备110可以包括在流通道116的指定部分处定义的两个、三个或更多个测试区域，使得在样本收集区域112处收集的体液可以经由进入端口114被引导并且通过一个或多个测试区域以进行顺序或并行处理，如本文所述。在一些实施例中，(一个或多个)测试区域118可以与流通道116分开但流体耦合。在一些实施例中，(一个或多个)测试区域118可以被定义为流通道116的一部分。例如，流通道116可以包括由作为第三部分的(一个或多个)测试区域118分开的流入部分和流出部分。(一个或多个)测试区域118可以被构造为与流通道116中的体液流相交。在一些实施例中，(一个或多个)测试区域118可以被构造为定义在被测试时足以容纳体液样本的一部分的体积。
样本处置设备110的(一个或多个)测试区域118可以包括电极120的集合的样本端的集合，该电极120的集合被配置为与流过测试区域118的体液样本接口。电极120的集合可以包括任何合适数量的电极并且每个电极的样本端可以被配置为向待测试的体液样本递送激发信号(例如，作为电流递送电极)，或者感测来自用激发信号测试的体液样本的响应信号(例如，作为电压感测电极)。在一些实施例中，电极120可以包括被配置为向样本处置设备110中包括的一个或多个组件(例如，一个或多个传感器，诸如温度传感器等)供电和/或将来自一个或多个组件的信号携带到样本处理设备(例如，通过温度传感器报告温度测量值的信号)的电极。可以考虑参数(诸如有效递送激发信号所需的电极数量、在从体液的测试样本获得的响应信号中预定信噪比所需的电极数量、适合满足预定形状因子或结构和/或功能限制的电极数量等)在样本处置设备的不同实施例中适当地优化电极的数量。例如，在一些实施例中，电极的集合可以包括四个电极，其中两个被配置为以测试电流信号的形式递送激发信号，并且其中两个被分配用于在施加测试电流信号之后记录来自体液样本的响应电压。作为示例，电极120可以被配置为四极阻抗单元格。作为另一个示例，在一些其它实施例中，电极的集合可以包括两个电极，一个被配置为递送激发信号，另一个被配置为从被测试的体液样本读取电压和/或电流。例如，电极120可以被配置为双极阻抗单元。
电极的集合可以在(一个或多个)测试区域118处具有测试端，被配置为与(一个或多个)测试区域118中的体液样本交互。电极的集合可以包括激发电极和感测电极。在一些实施例中，电极120的集合中的每个电极可以被配置为用作或者激发电极或者感测电极。在一些实施例中，电极120的集合可以包括指定为将激发信号递送到(一个或多个)测试区域118处的体液样本的一部分的激发电极，以及指定为响应于激发信号的施加而感测来自体液样本的响应信号的感测电极。电极的集合可以包括被配置为与本文所述的样本处理设备的一部分交互的终端(未示出)和被配置为与一个或多个测试区域118处的样本流体的一部分交互的样本端。在一些实施例中，例如，激发电极可以被配置为在终端接收来自电源的激发信号并且在样本端将激发信号递送至用流通道引导并引导至测试区域118的体液样本的部分。再举一个示例。感测电极可以被配置为在与测试区域118处的体液样本的一部分接口的样本端处接收从测试区域118处的体液样本部分发射的响应信号并且将接收到的响应信号递送到与样本处理设备的一部分接口的终端，使得响应信号可由处理器适当地处理和/或分析，和/或存储在与样本处理设备相关联的存储器中。在一些实施例中，样本处理设备可以被配置为接收来自与两个或更多个测试区域118相关联的电极120的响应信号，使得可以比较来自两个或更多个测试区域118中的每一个的响应信号以确定样本体液的特性。
在一些情况下，与两个或更多个测试区域118相关联的电极118之间的距离可以被用于确定样本体液的特性。例如，与来自每个测试区域118的响应信号相关联的阻抗可以被用于评估样本体液的流速和/或体积流速。在一些实施方式中，连接(一个或多个)测试区域118的流路径的已知几何形状可以被用于计算体积流速。
从样本体液的体积流速可以估计或推断样本体液的分泌速率(例如，出汗的速率)。在一些实施方式中，可以使用用户的已知属性(身高、体重等)来计算用户的出汗速率。在一些实施方式中，出汗速率可以被用于估计随时间的累积体液损失和/或随时间的累积电解质损失。
在一些实施例中，激发信号可以是测试电流信号。在一些实施例中，电极120被配置为使得测试电流信号为直流电流的形式。在一些实施例中，电极被配置为使得施加的测试电流信号是交流电流(ac)的形式。在使用交流电流的实施例中，电极120可以被配置为使得电极经历的测试电流信号的交替极性允许体液样本的盐度对电极的影响的部分逆转。因此，使用ac进行激发可以帮助防止测试区域中电极的电界面的快速腐蚀和/或电离，否则这可以是直流激发信号的结果。在一些实施例中，电极120中的一个或多个可以具有带有一种或多种合适材料(例如，碳)的涂层以减少被测试体液的腐蚀作用。在一些实施例中，电极可以电容耦合或ac耦合到电子器件，使得没有dc可以流过样本，从而降低腐蚀或电离的风险。
在一些实施例中，电极120可以被配置为检测体液样本中一种或多种离子的存在。例如，在一些实施例中，电极120可以被配置为检测初始体液体积的一部分中na+、cl-、ca2+、k+或mg2+离子中的一种或多种的存在和/或量化其量。
虽然参考检测离子的存在进行描述，但本文所述的系统、设备和方法可以同样适合和/或用于检测和/或量化体液样本中分析物的存在。例如，可以检测和/或量化乳糖、葡萄糖等的存在。
在一些实施例中，样本处置设备110可以可选地包括一个或多个温度传感器140。温度传感器140可以适当地位于一个或多个测试区域118处或附近并且被配置为使得温度传感器140可以记录在一个或多个测试区域118处被测试的体液样本的温度。在一些实施方式中，温度传感器140可以被定位成在一个或多个测试区域118中的测试期间监视和测量体液样本的温度。温度传感器140可以是任何合适的温度感测设备，其可以适当地邻近测试区域118适当地定位并且用于测量体液样本的温度。例如，温度传感器140可以是热敏电阻或热敏电阻组件。在一些实施例中，样本处置设备110可以包括附加的传感器(未示出)以记录环境条件。例如，样本处置设备110可以包括温度传感器以测量用户的皮肤温度和/或环境空气温度。在一些实施例中，样本处置设备110和/或与其耦合的样本处理设备可以包括任何数量的附加传感器以感测压力、湿度等。在一些实施例中，温度传感器140可以被用于计算体液样本的温度，从中可以计算用户的核心体温估计。在一些实施方式中，核心体温可以被用于估计用户的水合和/或电解质的损失和/或累积损失率和/或估计水合和/或电解质损失的影响。
在使用中，样本处置设备110被定位在用户的身体表面上以收集和引导体液用于测试和分析，以确定用户的健康状况。例如，样本处置设备110可以定位在参加体育赛事的运动员的手臂上以收集和测试用户的汗水并分析收集的汗水的盐度，从中可以确定用户的水合状态、电解质损失和出汗速率。汗液被收集在样本处置设备110的样本收集区域112中并且被连续地引导通过进入端口114到达流通道116。在一些情况下，样本收集区域112中包括的间隔器部分可以占据样本收集区域112内的空间并减少需要收集的体液样本量以促使或开始体液经由流通道116流动。流通道116的部分被构造为将收集的汗液以连续的流速引导至(一个或多个)测试区域118，在测试区域118中汗液与电极120的集合交互。经由电极120的集合中的一个或多个电极(电流输送电极)将激发或测试电流信号递送到测试区域118中的样本汗液。由汗液样本响应于激发或测试电流信号而生成的响应电压由一个或多个电极(电压感测电极，不同于电流递送电极)从电极120的集合读取。在一些情况下，可以递送激发或测试电流信号，并且可以以连续的方式读取响应电压。从汗液样本读取的电压被用于计算与汗液样本相关联的阻抗，并且阻抗可以与汗液盐度的量化或测量以及用户的其它生理信息相关联。因此，可以在一段时间内连续测试用户的汗液，并且可以将用户汗液的盐度测量与当用户从事一项活动时一段时间内水合电解质损失程度和用户的出汗速率的连续测量相关联。
示例样本分析系统
图3是根据实施例的样本分析系统100的示意图。sa系统包括如上所述的样本处置设备110和样本处理设备130，它们经由连接器125彼此耦合。在一些实施例中，连接器125可以与样本处置设备110和/或样本处理设备130永久连接或可移除。在一些情况下，样本分析系统100可以被配置为集成到可穿戴设备145(例如，手表、里程计、活动跟踪器、心率监视器等)中、集成到可穿戴设备145或与可穿戴设备145集成。虽然图3中图示的sa系统100包括样本处理设备130并耦合到可穿戴设备145，但在一些情况下，样本处置设备110可以直接与可穿戴装置145集成而不需要样本处理设备130.
连接器125可以是定义在样本处理设备130上的机械连接器，被配置为与样本处置设备110的部分接合，使得样本处置设备110可以在被用户穿戴之前安装在样本处理设备130上。在一些实施例中，样本处理设备130可以被构造为耐用的多次使用设备，并且样本处置设备110可以被构造为一次性设备，其可以安装和/或连接到样本处理设备以用于使用期(例如，活动期)并丢弃以便被另一个样本处置设备110更换。连接器125可以被配置为使得它允许容易地移除和更换样本处置设备110。除了物理连接之外，连接器125还可以包括合适的电连接的集合以将样本处置设备110电耦合到样本处理设备130。例如，连接器可以是弹簧针和/或柔性触点的形式，它们可以被接合以在样本处置设备110机械耦合到样本处理设备130时提供电连接，例如使用卡环界面。
样本处置设备130可以具有合适的形状因数以在进行剧烈的活动时由用户容易地穿戴，使得样本处置设备110可以与用户的身体(例如，用户皮肤的一部分)适当地对接。样本处理设备130可以包括处理器132、存储器136、通信器138和显示器142。
处理器132可以是例如基于硬件的集成电路(ic)或被配置为运行和/或执行指令集或代码的任何其它合适的处理设备。例如，处理器132可以是通用处理器、中央处理单元(cpu)、微控制器、加速处理单元(apu)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、可编程逻辑阵列(pla)、复杂可编程逻辑器件(cpld)、可编程逻辑控制器(plc)等。处理器132通过系统总线(例如，地址总线、数据总线和/或控制总线)可操作地耦合到存储器136。处理器132可以被配置为执行功能的集合以近乎瞬时地或实时地测试、测量和分析由样本处置设备收集的样本体液的特性。例如，处理器132可以被配置为生成激发信号的集合以探测体液样本、提供关于经由样本处置设备110中的电极递送激发信号的指令、接收从由样本处置设备110中的电极读取的体液样本获得的响应信号，并解释响应信号以确定样本体液的特性，进而指示用户的健康状态。在一些实施例中，处理器132还可以被配置为执行附加功能，诸如经由显示器142(例如，图形显示器)向用户指示关于所分析的样本体液的特性和/或测试时用户的状态的相关信息。在一些实施例中，处理器132还可以被配置为将信号的集合、解释和/或分析结果传输到远程计算设备以供进一步处理，如本文所述。
样本处理设备130的存储器136可以是例如随机存取存储器(ram)、存储器缓冲器、便携式硬盘驱动器、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)等。存储器136可以存储例如用户数据以供以后使用/分析和/或一个或多个软件模块和/或代码，其可以包括使处理器132执行本文描述的一个或多个处理、功能等(例如，激发信号的生成、测试信号的递送、响应信号的读取和分析等)的指令。在一些实施方式中，存储器136可以是可以可操作地耦合到处理器132的便携式存储器(例如，闪存驱动器、便携式硬盘等)。在其它情况下，存储器的至少一部分可以与样本处理设备130远程操作耦合。例如，远程数据库服务器可以经由样本处理设备130可操作地耦合到样本分析系统100。
通信器138可以是可操作地耦合到处理器132和存储器136的硬件设备和/或由处理器132执行的存储在存储器136中的软件。通信器138可以是例如紧凑型网络接口卡(nic)、wi-fi模块、蓝牙
显示器142可以是低功率模块，其被配置为指示来自由样本分析系统100收集和测试的体液样本的分析的一个或多个结果。例如，显示器142可以被配置为具有背光图标的集合，其指示用户的水合状态，或者用户的水合增加的指示等。在一些实施例中，显示器142还可以被配置为包括与样本处理设备130或样本处置设备110相关的状况指示器。例如，显示器142可以被配置为提醒用户样本处置设备110需要更换或样本处理设备130需要充电。例如，样本处理设备130可以被配置为由一次性或可再充电电池电源单元供电。在包括可再充电电源的实施例中，样本处理设备130可以包括用于在插入电源插座时对电源单元再充电的适配。在一些实施例中，样本处理设备130可以包括指示充电状态的设备。
图4图示了根据实施例的样本处置设备210的示例构造。样本处置设备210在形式和/或功能上可以与上文参考图2a和2b描述的样本处置设备110基本相似。例如，样本处置设备210可以包括样本收集区域、进入端口、流通道、测试区域和电极的集合，如参考样本处置设备110所描述的。因而，本文不再进一步详细描述此类相似部分和/或方面。
如上文参考样本处置设备110所述，构建样本处置设备210的一种方法包括以特定配置组装特定形状的元件或部分或层，以形成样本处置设备210的各种组件或元件。图4图示了可以被用于组装本文所述的样本处置设备210的结构层的示例集合。样本处置设备210的层可以由合适的材料制成以在使用期间确认样本处置设备210的要求。例如，一层或多层可以是刚性的，而一层或多层可以是柔性的。这些层可以由生物相容性材料(例如，生物相容性聚合物)制成。在一些实施例中，这些层可以由合适材料的切割片制成以确认包括特定特征的特定形状。
如图4中所示，样本处置设备210可以是由层的集合构成的贴片的形式，这些层包括界面层211、粘合层213、进入端口层215，以及电极和通道层217(或者单层或者两个离散层)。在一些实施例中，样本处置设备210可以包括附加层219以提供与用户或与样本处理设备的接口优势，或在样本处置设备210的使用期间提供附加支撑等。在一些实施例中，如前所述，样本处置设备210可以被配置为与适当兼容的耐用、多次使用的样本处理设备一起使用的一次性设备。
界面层211可以是在近侧和/或远侧具有一个或多个粘合部分的衬垫层(例如，剥离衬垫)。界面层211可以被构造为放置在用户身体的表面上，近侧面向用户的身体。在一些实施例中，近侧的粘合特性可以被用于将样本处置设备210固定到用户的身体上。在一些实施例中，界面层的远侧的粘合特性可以被用于将界面层211固定到层的组装中的后续层，粘合层213，以形成样本处置设备210。在一些实施例中，界面层211可以包括适配以允许用户在将样本处置设备210安装到样本处理设备上或用户上的同时操纵样本处置设备210。例如，界面层211可以包括突出或延伸超出样本处置设备210的其它层的轮廓的突片，其可以用于保持样本处置设备210。
粘合层213被构造为定位或组装在界面层211上并且在其近侧和/或远侧具有粘合特性。粘合层213可以利用远端侧的粘合特性组装在界面层211上。粘合层213被构造为形成样本处置设备210的样本收集区域的开口和边界壁。粘合层213可以包括和/或定义与样本处置设备210的样本收集区域的开口对应的合适尺寸的开口。粘合层中的开口可以是从粘合层切出并且没有任何粘合特性的部分(例如，位于中心的切口部分)。粘合层213的厚度可以形成样本收集启用的边界壁并决定样本处置设备210的样本收集区的体积或流体容量。例如，可以选择粘合层213的厚度，使得在粘合层213中定义的开口和开口的厚度一起定义体积或空间，在该体积或空间中可以收集体液样本以形成样本收集区域。虽然图4指示单个粘合层213，但在一些实施例中，可以组装两个或更多粘合层以共同形成具有所有粘合层的共同厚度的样本收集区域。在样本处置设备210的组装中，粘合层213的远侧(背离用户身体)的粘合特性可以被用于将粘合层213固定到后续层，进入端口层215。
进入端口层215可以在其面向粘合层213的近侧上具有粘合特性，其可以被用于将进入端口层215组装在粘合层213上。靠近粘合层215的切口部分的进入端口层215的部分形成由粘合层213的开口和厚度定义的样本收集区域的底部或壁部分。进入端口层215包括在样本收集区域的底部或壁部分中定义的开口以用作样本处置设备210的进入端口。进入端口层215中的开口可以定位在任何合适的位置，使得它提供对样本收集区域的访问。形成样本处置设备210的进入端口的开口可以具有合适的尺寸以形成穿过进入端口层215的导管并且将样本收集区域流体地连接到进入端口层的另一侧或近侧以用于收集的体液样本的流。进入端口层215的厚度可以确定由进入端口定义的导管的长度。在一些实施例中，进入端口层215可以由诸如具有合适厚度的聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)之类的柔性材料制成，例如3密耳pet。在一些实施例中，任何合适的材料(诸如聚二甲基硅氧烷(pet)、硅、聚氨酯、玻璃或任何其它合适的材料)可以被用于形成样本处置设备210的一层或多层。在一些实施例中，可以基于一种或多种特性(诸如刚度、顺应性、厚度、薄度、透明度、与各种粘合剂接口的接受性、丝网印刷一个或多个导电迹线的接受性，(例如，使用导电墨水形成电极)等)来选择材料。
电极和通道层217包括近侧和远侧，近侧和远侧都可以包括具有粘合特性的表面部分以帮助组装样本处置设备210。电极层的近侧可以包括和/或定义流通道，而电极和通道层217的远侧包括电极的集合。电极和通道层217可以被构造为通过在电极和通道层217的厚度中定义一个或多个沟槽而在近侧形成流通道，使得在进入端口层215上组装时，沟槽的深度确定样本处置设备210的流通道的横截面区域。与进入端口层215接触的电极和通道层217的近侧的剩余部分可以具有粘附特性以附接到进入端口层215的远侧。在这样的配置中，流通道形成为使得沿着长度的流通道的壁的一部分由在电极和通道层217中定义的沟槽形成，而流通道的壁的另一部分由远端层215层的进入端口形成。流通道可以被形成为包括测试区域。
电极和通道层217的远侧可以包括由蚀刻、印刷、涂覆或施加的导电墨水制成的导电部分，以形成电极的集合。例如，电极可以通过印刷包含80％银和20％氯化银的墨水来形成。电极的集合可以包括激发或测试电流信号递送电极和电压感测电极。电极层217包括围绕电极部分的非导电部分以形成用于电极的定义路径或迹线。在一些情况下，电极和通道层217的包含远侧电极的部分的近侧可以涂覆或施加有介电材料以保护远侧中的电极迹线。电极包括位于流通道路径附近或在流通道路径中、在测试区域处的测试端，允许接近可流过流通道的样本体液的一部分。在其它实施例中，可以根据感测方法为电极墨水选择另一种类型的材料。
在使用中，类似于样本处置设备110，样本处置设备210的一些实施例可以被配置为从用户皮肤上的小面积汗腺在样本收集区域中并以合适的流速引导收集的汗液进行测试。收集的汗液可以经由流通道连续引导通过进入端口到达测试区域并穿过测试区域中的导电电极的集合。在测试区域处，经由电极的一个集合(例如，电流输送电极)施加激发信号，并且通过电极的集合(例如，电压感测电极)读取响应。使用感测到的电压获取所得阻抗读数，并与收集的汗液的盐度测量值相关联。在经过电极之后，汗液被连续引导进一步通过流通道的流出部分并以合适的流速排出到环境中。这允许连续读取用户汗液的盐度测量值，这可以被用于推断用户在剧烈活动期间的水合程度。样本处置设备210可以应用于身体的任何足够大以适合设备210尺寸的部分。
样本处置设备210可以经由机械连接器连接到可重复使用的电子样本处理设备。这允许样本处置设备210被断开并被丢弃，同时保留耐用的电子样本处理设备以在将来与不同的样本处置设备210一起使用。机械连接还允许耐用电子设备和具有防止汗水污染组件之间的电连接的特征的贴片之间的电连接。如前所述，耐用的电子样本处理设备可以经由一次性或可充电电池供电。耐用的样本处理设备经由或者led或者小屏幕具有简单的显示和通信方式。耐用的电子样本处理设备还可以具有与智能电话或基站无线通信的能力，这允许实时监视多于一个用户(例如，参加活动的运动员或运动队等)。
图5a和5b图示了根据实施例的示例样本处置设备310。样本处置设备310在形式和/或功能上可以与上文分别参考图2a-2b和4描述的样本处置设备110和210基本相似。例如，样本处置设备310可以包括样本收集区域、进入端口、流通道、测试区域和电极的集合，如参考样本处置设备110所描述的。样本处置设备310可以与样本处置设备210类似地构造，使得它包括界面层311、粘合层313、进入端口层315以及电极和通道层317，如参考样本处置设备210所描述的。因而，本文不再进一步详细描述此类相似部分和/或方面。
图5a图示了组装好的样本处置设备310的透视图，示出了使用时样本处置设备310的远侧(远离用户的身体)。图5b图示了样本处置设备310的远侧的顶视图，并且还示出了样本处置设备310的更近侧层中的特征的轮廓。图6图示了样本处置设备310的分解图，指示各个层以及它们的次序和构造。这些层包括最近或最底部的界面层311，其中粘合层313、进入端口层315以及电极和通道层317形成连续的远侧层。
用于组装和形成本文所述的样本处置设备的层可以通过从合适的片材沿着预定轮廓切割预定形状或轮廓来生成。图7a、7b和7c分别图示了样本处置设备310的界面层311、粘合层313和进入端口层315，其由沿着每一层的预定轮廓切出的材料生成。例如，用于生成粘合层313的切割轮廓包括定义样本收集区域312的开口和体积的切割部分。用于生成进入端口层315的切割轮廓包括定义进入端口314的开口。
图8图示了电极和通道层317的远侧或表面的顶视图。轮廓指示通过用80％的银和20％的氯化银印刷导电墨水蚀刻或标记的电极迹线。电极迹线遵循包括蛇形形状的路径。这种构造可以被用于使电极具有更高的应力耐受性并结合灵活的电气和电子耦合。图8中所指示的示例电极迹线包括四个电极，四个终端位于圆形触针处，四个测试端位于测试区域中。四个电极包括被配置为递送激发信号的两个电流递送电极320a和被配置为响应于所施加的激发信号而读取样本体液(例如，汗液)两端的电压或测试电流并将响应信号携带到样本处理设备的两个响应携带或电压感测电极320b。样本处理设备可以经由图8中所示的电极迹线上的圆形端子触针电耦合到样本处置设备510。
图9图示了电极和通道层317的近侧或表面，指示流通道316、测试区域318、电流递送电极320a和电压感测电极320b的集合的测试端，以及在测试之后排出样本的出口324。图9中的示意图还图示了电极和通道层317的粘合部分323，用于将电极和通道层317固定到相邻的近侧层，即，进入端口层315。在一些实施例中，部分323可以在施加粘合层之前用大约0.9mm厚的增稠墨水印刷。这些层可以被组装成使得进入端口层315中的进入端口直接覆盖电极和通道层317中的测试区域。在一些实施例中，进入端口可以覆盖在除测试区域之外但在测试区域上游的流通道的接收部分上。接收部分可以将收集的样本流引导至位于下游的测试区域。流通道遵循包括蛇形形状的路径。这种构造可以被用于增加对应力的耐受性以及包括局部捕集器以防止来自样本处置设备310外部的空气进入流通道。
图10图示了可以与上述样本处置设备310一起使用的示例样本处理设备330的透视图。例如，样本处置设备310可以经由机械连接器连接到耐用电子样本处理设备330。在使用之后，样本处置设备310可以被断开和处置，同时保留耐用的电子样本处理设备330以与不同的样本处置设备310一起使用。机械连接器可以包括用于在耐用电子设备和样本处置设备之间提供电连接的合适的适配。电连接可以包括防止汗水污染组件之间的电连接的特征。如前所述，耐用的电子样本处理设备可以经由一次性或可充电电池供电。耐用的样本处理设备经由或者led或者小屏幕具有简单的显示和通信方式。耐用的电子样本处理设备还可以具有与智能电话或基站无线通信的能力，这允许实时监视多于一个用户(例如，参加活动的运动员或运动队等)。
图11a图示了样本处理设备330的顶视图，示出了在使用期间远离用户身体的远侧表面。图11b图示了底视图，其示出了样本处理设备330的近侧表面，其被构造为在被用户穿戴之前与样本处置设备310对接。图11c图示了样本处理设备330的透视图。图12、13和14分别图示了样本处理设备330的截面图，截面分别沿着图11a中的12-12和13-13线以及图11c中的14-14线截取。截面图示出了样本处理设备330的内部组件。
图15图示了根据实施例的示例样本处置设备510的顶视图，同时还示出了样本处置设备510的中间层中的特征的轮廓。样本处置设备510在形式和/或功能上可以与上述样本处置设备110、210和310基本相似。例如，样本处置设备510可以包括样本收集区域、进入端口、流通道、测试区域和电极的集合，如参考样本处置设备110所描述的。样本处置设备510可以与样本处置设备210和/或样本处置设备310类似地构造，使得它包括界面层511、粘合层513、进入端口层515，以及电极和通道层517，如参考样本处置设备210和310所描述的。因而，本文不再进一步详细描述此类相似部分和/或方面。
图16图示了样本处置设备510的分解图，指示了各个层以及它们的顺序和配置。这些层包括最近或最底部的界面层511，其中粘合层513、进入端口层515以及电极和通道层517形成连续的远侧层。
图17图示了电极和通道层517的底视图，示出了层517的近侧表面，该层被构造为与样本处置设备510的相邻层(即，进入端口层515)接口。如参考样本处置设备310的电极和通道层317所描述的，电极和通道层517包括具有被构造为更好地承受应力的蛇形部分的电极迹线或轨道。
现在参考图18，示出了图示使用样本分析系统的方法450的流程图，该系统包括样本处置设备和样本处理设备，诸如本文描述的那些。样本分析系统可以被用于以近乎瞬时的实时速率收集、测试和分析体液样本(例如，汗液)。在一些实施例中，样本处置设备可以与本文所述的样本处置设备110、210、310和/或510中的任一个相似和/或基本相同。
方法450包括在451处经由样本分析系统的样本处置设备收集体液的样本。在一些情况下，例如，体液源可以是汗液。随着样本处置设备的样本收集区域被填满或当大量样本体液已被收集时，在453处所收集的样本被引导与电化学界面接触。在一些情况下，所收集的样本被连续引导至电化学界面、进行测试并随着新样本的不断收集而排出。例如，样本流体经由流通道被引导通过进入端口到达测试区域，在该测试区域使样本体液与电极的集合的测试端接触。
样本分析系统被配置为在455处经由电界面在与电界面接触的样本体液上施加激发信号。例如，经由电流递送电极的集合的测试端递送激发信号。样本分析系统被配置为在455处施加激发信号之后，在457处从样本体液接收响应信号。例如，经由电压感测电极的集合的测试端读取响应电压。
在459处，样本分析系统经由样本处理设备基于在455施加的激发信号和在457接收的响应信号计算阻抗测量。然后在461处分析阻抗测量，以获得与用户的水合程度、电解质损失和/或出汗速率相关的信息。基于分析，样本分析系统用与用户在463处的水合程度相关的信息更新与样本处理设备相关联的显示器或外围设备。例如，阻抗测量与用户汗液的盐度测量相关，并且盐度测量被用于推断用户的水合程度、电解质损失和出汗速率。在一些情况下，在455处施加激发信号、在457处读取响应、在459处计算阻抗测量以及在463处推断水合程度、电解质损失和/或出汗速率可以以连续方式执行，样本汗液以合适的流速被引导流动。在对体液样本进行测试后，在465处样本被连续引导至出口或离开端口，以排放到环境中。
在一些实施例中，如前所述，样本分析系统的样本处置设备可以被配置为连续地收集体液的样本或体积并将其引导至测试区域、测试样本并排出样本以便为下一个样本留出空间。因此，方法450可以针对多个样本重复执行，从而提供来自测试和分析的间歇或连续结果。样本分析系统可以被配置为使得收集足以进行测试的体液样本所花费的时间、将流体引导至测试区域并测试样本所花费的时间、以及分析测试结果和排出样本所花费的时间可以根据需要减少以适合用户的需要。在一些情况下，可以对样本处置设备的一个或多个部分进行调整以形成一系列具有不同响应率的样本处置设备，使得不同的用户可以获得具有个性化的样本处置设备或个性化的样本处理设备的定制的或个性化的样本分析系统。在一些实施例中，可以存储、保留和/或显示来自不同用户(例如，团队)的数据以监视多个用户的水合程度、电解质损失和/或出汗速率。在一连续的些情况下，用户可以根据他们可能从事的活动类型或他们可能需要的样本分析量或速率来选择合适的样本分析系统。
例如，与由具有很少出汗的用户使用的样本处置设备相比，具有较高出汗史的用户可以使用包括具有适当较小的开口的样本收集区域的样本处置设备，该样本收集区域具有适当较小的开口以覆盖汗腺的较小部分。在一些情况下，需要更高样本分析速率的高表现运动员可以使用具有较小流体容量的样本收集区域域的样本处置设备，使得当高表现运动员用户从事活动时使用样本分析系统时更频繁地测试较少量的汗液。
在一些情况下，样本处理设备可以被个性化以存储和保留来自用户健康状况分析的结果的历史以供样本分析系统的未来使用。在一些实施例中，样本分析系统可以被配置为在预定的间歇期之后从样本处理设备的存储器向远程设备输出收集的数据和/或分析的集合。例如，在一些实施方式中，样本分析系统可以在样本处置设备的每次改变或更换时将数据和/或分析结果导出至可穿戴设备或智能电话。在一些实施例中，导出的数据可以被保留和记录，并且与标记给用户的合适标识符相关联。然后，与用户相关联的数据可以被用于绘制用户健康、表现等的进展情况，并在一些情况下用于在个人用户进行计划活动之前预测他们的健康状态。在一些实施方式中，样本分析系统可以包括在远程服务器或计算设备上运行的远程应用以向用户提供计划，例如当计划进行重要的体育赛事时可能最适合用户(诸如表演运动员)的水合策略。远程应用可以包括预测算法，这些算法可以被用于制定战略计划以补充水分、维持电解质平衡等。
如前所述，本文所述的样本分析系统和/或样本处置设备可以与诸如智能手表、里程表、gps系统等的可穿戴设备集成。图19和20图示了样本分析系统600的示例实施例，包括样本处置设备610，其与可穿戴智能手表设备645集成。在一些情况下，当包括样本处理设备的样本分析系统与可穿戴设备集成时，样本处理设备可以包括接口元件以与样本处置设备物理和电连接。样本处理设备可以执行诸如提供关于激发信号的传递的指令、以测试电流的形式向电极的端子提供激发信号、接收经由电极从待测试的样本获得的响应信号之类的功能。样本处理设备可以包括分析响应信号和/或将数据传送到远程计算设备等所需的电子器件。例如，电子器件可以用唯一的分析代码编程以解释所收集的读数。经解释的读数可以被输出到样本处理设备的显示器，以向穿戴者提供关于出汗速率和整体水合状况的信息。在样本处置设备可以直接与可穿戴设备接口的情况下，可穿戴设备可以被配置为直接与样本处置设备物理和电接合并执行如提供指令、提供激发信号、接收和分析响应信号等功能。可穿戴设备中包括的电子器件可以被用于执行具有独特分析代码的程序，以解释所收集的读数。经解释的读数可以被输出到可穿戴设备的显示器或与远程计算设备(例如，智能电话)相关联的显示器，以向穿戴者提供关于出汗速率和整体水合状况的信息。
图21是根据实施例的样本处置设备710的顶视图的示意图，这些层被渲染为透明以示出样本处置设备710的中间层中的下面的特征。图22是图21的样本处置设备710的示例实施方式的顶视图图像。图23a是根据示例实施方式的样本处置设备710的分解图的示意图。图23b是根据另一个示例实施方式的样本处置设备710的分解图的示意图。图24a示出了设备710的透视图，并且24b示出了图24a的由虚线方框所指示的一部分的放大视图。该部分还在图24c的顶视图中示出，这些层被渲染为透明使得下面的特征是可见的。
样本处置设备710在结构和/或功能上可以与本文所述的样本处置设备110、210、310和/或510基本相似。例如，样本处置设备710可以包括样本收集区域712、进入端口714、流通道716、测试区域718、电极720的集合和温度传感器740，它们可以与参考样本处置设备110所描述的基本相似。样本处置设备710可以与样本处置设备210和/或样本处置设备310类似地构造，使得它包括可以是剥离衬垫的界面层711、包括样本收集区域712的开口722的粘合层713、定义进入端口714的进入端口层715，以及电极和通道层717，如参考样本处置设备210和310所描述的。因而，本文不再进一步详细描述此类相似部分和/或方面。
在一些实施例中，流通道716可以由如图21所示的曲折形状定义，以减少和/或防止空气进入和/或不期望的流体移动，例如在流通道中的回流或“混合”。在一些实施例中，流通道716的曲折形状可以被构造为使得被测试的体液样本的流速由体液的供应速率(例如，出汗速率)确定并且不受其它横向效应(如重力、用户的身体运动等)影响。样本处置设备710可以包括加强层727a，该加强层727a被构造为向电极和通道层717的一部分提供结构支撑，例如，在将被样本处理设备(例如，样本处理设备130、330等)接触的部分处。在一些实施例中，如图所示，样本处置设备710可以包括加强层727b，该加强层727b被构造为向覆盖区域的单元格部分提供支撑，该区域包括进入端口714、测试区域718等。如图23a和23b中可见，加强层727b可以包括孔，该孔被定义为在组装层时允许用于温度传感器740的空间。在一些实施方式中和/或在一些实施例中，样本处置设备710可以包括一个或多个间隔器部分729，其被包括以占据样本收集区域712中的空间，使得与没有间隔器层729的实施方式相比，推动流体流过流路径716所需的体液的初始体积可以减少。在一些实施例中，间隔器部分729可以包括在进入端口层715中。例如，进入端口层715可以由指定厚度(例如，3密耳(75微米))的透明聚酯(pet)材料(例如，melinex454或等效材料)制成。进入端口层715可以包括由经由印刷的间隔墨水(例如，4密耳(0.10mm)间隔器墨水的厚度)增加的厚度定义的间隔部分729。如图所示，间隔器部分729可以定义与进入端口714对准的通孔，使得样本收集区域的流体容量减少(例如，减少间隔器部分727的体积)并且收集到样本收集区域712的可用部分中的流体可以经由孔和进入端口714被推向定义在电极和通道层717上的测试区域718。
图25a是电极和通道层717的底视图的示意图，示出了通道层717b。图25b和25c分别是移除了通道层的电极层的底视图和侧视图的示意图。图25b示出了电极层717a，其包括在电极层717a的底表面上的电极轨道717c和电通孔717d。图25d是电极层717a的顶视图，示出了电极层717a的顶表面上的电极轨迹717c。图25e是电极层717a的单元格部分的放大图的示意图，指示电极层717a和电通孔717d的顶表面和底表面上的电极轨道717c。
电极和通道层717可以由电极层717a和通道层717b制成，如图23b中所示。电极层717a和/或通道层717b可以由具有合适厚度的任何合适材料制成。例如，电极和通道层717可以使用透明的5milpet形成。通道层717b可以定义在电极和通道层717的底部或近侧表面，在使用时更靠近用户的身体，并且包括单元格部分和电极轨道部分。通道层717b的单元格部分可以使用间隔器墨水形成，使得流通道7176的轮廓定义形成流通道716的沟槽。间隔器墨水可以具有任何合适的厚度，其可以至少部分地确定流通道的横截面厚度。间隔器墨水厚度可以是例如2密耳(0.05mm)。在一些实施方式中，间隔器墨水可以被施加到通道层717b，然后在合适的指定最大厚度(例如，最大1密耳(0.025mm))内喷涂粘合剂。通道层717b可以包括电极轨道部分717e，其以指定厚度(例如，1密耳(0.025mm))的介电墨水印刷在近端或底表面(朝着用户的身体)上。在一些实施例中，电极轨道部分可以是基本上笔直的以避免在使用期间与用户的衣服等缠结。电极层717a可以被定义在电极和通道层717的顶部或远侧部分上，如图25b-25d所示。电极层的电极轨道部分717a可以包括在底部或近侧表面(在使用时更靠近用户的身体)上定义的电极轨道717c以形成电极720的样本端，该样本端可以在测试区域718的集合处与流通道716的至少一部分流体连通，使得可以测试在测试区域718处流过流通道716的体液。电极轨道可以被配置为在电极720的集合的样本端与其相应的被配置为与样本处理设备(例如，样本处理设备130、330等)的一部分连接的终端之间提供电连接。在一些实施例中，样本处置设备710可以包括温度传感器740并且电极层717a可以包括电通孔或通孔717d和定义在顶部或远侧表面(在使用期间远离用户的身体)中的电极轨道，以与电通孔717d连通，如图25d中所示。在远侧表面上并与电通孔717d连通的电极轨迹可以被配置为提供到温度传感器740的电连接以向温度传感器740发送和/或从温度传感器740接收信号。图25e示出了根据一些实施例的电极层717a的单元格部分的顶部(远侧)和底部(近侧)表面的放大视图。
电极720可以包括被定位成定义测试区域718的激发电极720a和感测电极720b。在使用中，体液样本可以在样本收集区域712处被收集并且被引导经由进入端口714流过流通道716并经过测试区域718。温度传感器740可以适当地定位以测量测试区域718处的流体温度。可以经由激发电极720a施加激发信号(例如，电流)并且可以由感测电极720b接收响应信号(例如，电压响应)以计算与在测试区域处的体液样本相关联的阻抗。与体液样本相关联的温度可以由温度传感器740测量。在每个测试时间点，响应信号和测得的温度可以经由电极轨道被发送到样本处理设备。随着体液以连续方式在出口724处被收集、测试和喷射，可以在多个时间点上测试多个体液样本。样本处理设备可以在一段时间内接收与体液样本相关联的响应信号和/或温度测量值，并分析信号和/或测量值，或存储/传输信号用于进一步处理。
图26a是根据实施例的样本处置设备810的顶视图的示意图，其中层被渲染为透明的以示出下面的特征。样本处置设备810在结构和/或功能上可以与本文描述的样本处置设备110、210、310、510和/或710基本相似。例如，样本处置设备810可以包括样本收集区域812、进入端口814、流通道816、测试区域818和电极820的集合，其可以与参考上述样本处置设备所描述的基本相似。在一些实施例中，样本处置设备810可以包括温度传感器(未示出)。在一些实施例中，温度传感器可以包括在样本处理设备中以耦合到样本处置设备810。
样本处置设备810可以与样本处置设备210、310和/或样本处置设备710类似地构造。例如，样本处置设备810包括可以是剥离衬垫的界面层811、被构造为被剥离并粘附到用户皮肤的粘合层813。粘合层813包括样本收集区域812的开口822。样本处置设备810包括定义进入端口814的进入端口层以及电极和通道层817，如参考样本处置设备210、310和/或710所述。在一些实施例中，进入端口层可以与电极和通道层组合以形成中间层817。因而，本文不再进一步详细描述此类相似部分和/或方面。
样本处置设备810的一层或多层可以包括对准辅助件，诸如对准孔837。图26b是移除形成界面层811的剥离衬垫之后的样本处置设备810的底视图的示意图。图26c图示了根据实施例的安装在安装界面835(例如，卡环界面)上的样本处置设备810的顶视图。图27a是图26a-26c的样本处置设备810的示例实施例的透视顶视图。图27b是根据示例实施方式的图27a的样本处置设备810的分解图的示意图。图28是根据实施例的样本处置设备810的分解图的示意图。图29示出了设备810的透视顶视图。图30示出了根据一个实施方式的安装在安装结构上的样本处置设备810的分解图。
界面层811和/或粘合层813可以与本文所述的界面层和/或粘合层(例如，界面层211、711等和粘合层213、713等)基本相似。在一些实施例中，进入端口814可以在进入端口层817上并且相对于样本收集区域812及其开口822的适当定义的位置处形成，如图26和29中所示。例如，进入端口814可以定位在相对于样本收集区域812的开口822偏离中心的位置处，以减少和/或防止在收集的体液样本中形成气泡。开口822可以适当地成形以适应进入端口814的偏心定位，如图26和29中的凹口所示。
在一些实施例中，中间层817定义被定义为通孔的进入端口814，并且包括定义在远侧表面上的流通道和定义在近侧表面上的电极轨道和测试区域。在一些实施例中，中间层817可以由合适的材料制成，诸如聚酯(pet)、pdms等。在一些实施例中，中间层817可以由适当涂覆的材料制成，使得一个或两个表面具有亲水性。例如，中间层817可以由
在一些实施例中，亲水涂层可以施加在远侧表面上并且通道层817b可以印刷在亲水表面上。亲水涂层可以以任何合适的形状施加。例如，在一些实施方式中，亲水涂层可以优先施加到定义流通道816的内表面的部分以帮助体液样本的流动。
样本处置设备810可以包括三个测试区域818a、818b和818c，如图26a和29中所示。每个测试区域分别包括电极820a、820b和820c的集合。测试区域818a、818b和818c在体液样本在824处喷射之前被定位在离进入端口814越来越远的距离处并且沿着流动路径816。样本处置设备810可以包括加强层827a，其被配置为向电极和通道层817的一部分提供结构支撑，例如，加强层827a可以被配置为提供流动路径816的壁和对单元部分覆盖区域的支撑，所述单元部分覆盖区域包括进入端口814、测试区域818a、818b、818c等。
电极层817a可以包括电极820a、820b和820c的集合以及将电极连接到终端的电极轨道。在一些实施例中，电极820的集合可以被配置为使得每个测试区域被分配一个或多个激发电极以施加激发信号和一个或多个感测电极以从被测试的流体样本接收响应信号。在一些实施例中，电极820可以被配置为使得每个测试区域配备有双极电极以激发和感测来自被测试的样本体液的响应。电极820和电极轨道可以使用任何合适的导电和/或电极墨水印刷。例如，可以使用ercon(80/20银/氯化银墨水)或任何其它电极材料以任何合适的厚度(例如，0.015mm)印刷电极和/或电极轨道。电极的终端可以是任何合适的配置以电连接到样本处理设备的一部分。例如，终端可以被构造为经由弹簧针、弹簧加载的针等连接。
在一些实施例中，流通道816可以由如图26a中所示的环形状定义以减少和/或防止空气进入。通道层817b可以通过在预定区域印刷增稠墨水以形成流路径816来形成。例如，通道层817b可以通过印刷0.05mm厚度的nazdarnfx52墨水来形成。流动路径816可在中间层817和加强层827a组装时共同形成，加强层827a形成流动路径816的远侧壁。通道层817b可以包括沿着流路径816在指定部分处定义的测试区域818a、818b和818c。测试区域818a、818b和818c以及流路径816可以被定义在中间层817的远侧表面上，并且电极轨道和电极820a、820b和820c的样本端可以被定义在中间层的近侧表面上。测试区域可以被构造为包括一个或多个通孔，该通孔在定义流路径816的中间层817的远侧表面和定义电极的中间层817的近侧表面之间提供电连接，使得当体液流过流路径816并流过每个测试区域时，由激发电极施加的激发信号可以被递送到测试区域处的流体样本并且可以引起来自体液样本的响应，该响应可以由位于那个测试区域处的感测电极感测。在一些实施例中，温度传感器可以被配置为容纳在样本处理设备中并且测量在通道层817b上定义的一个或多个测试区域处被测试的流体样本的温度。
图29b是移除了通道层的顶视图的示意图，并且示出了包括电极层817a的中间层817的近侧。图29c图示了包括通道层817b的中间层817的顶部或远侧。图29d是侧视图并且图29e示出了将被覆盖在包括电极层817a的中间层817的近侧表面上的间隔器部分829的底视图。
在一些实施方式中，样本处置设备810可以包括间隔器部分829，如之前参考间隔器部分729所描述的那样，该间隔器部分829被结合以占据样本收集区域812中的空间。间隔器区域829可以通过印刷增稠墨水(例如，0.10mmnazdarnfx52)来形成。在一些实施方式中，设备810可以包括附加的粘合层833，以帮助粘附到对准和/或安装界面(例如，卡环界面)。
图30图示了根据示例实施方式的安装到卡环界面835上的样本处置设备810和使用与对准辅助件接口的对准结构869的组装夹具871的集合的分解图。图30还图示了电界面组装872，其在一些实施方式中可以被用于测试和/或优化样本处置设备810的功能。
图31是根据实施例的样本处置设备910的顶视图的示意图，其中层被渲染为透明的以示出下面的特征。图32是示例实施方式中安装到界面967(例如，卡环界面)上的样本处置设备910的顶视图的示意图。样本处置设备910在结构和/或功能上可以与本文所述的样本处置设备110、210、310、510、710和/或810基本相似。例如，样本处置设备910可以包括样本收集区域912、进入端口914、流通道916、测试区域918a和918b，以及电极的集合920，它们在结构和/或功能上可以与参考上述样本处置设备所描述的基本相似。在一些实施例中，样本处置设备910可以包括温度传感器(未示出)。在一些实施例中，温度传感器可以被包括在样本处理设备中以与样本处置设备910耦合，并且温度传感器可以被配置为使得在一个或多个测试区域918处被测试的样本流体的温度可以被测量。图33a和33b是根据一个实施方式的样本处置设备910的透视顶视图和顶视图的示意图，示出了用于包装的层。
图34是根据一个实施方式的图33a、33b的样本处置设备910的分解图的示意图。图35a和35b是根据一个实施例的样本处置设备910的底视图和顶视图的示意图。图36和37是根据一个实施方式的安装在安装结构上的样本处置设备910的两个透视图的分解图。图38是根据另一个实施方式的安装到安装结构上的样本处置设备910的分解图。
在一些实施方式中，样本处置设备910可以与样本处置设备210、310，710和/或样本处置设备810类似地构造。例如，样本处置设备910包括可以是剥离衬垫的界面层911和被配置为被剥落并粘附到用户皮肤的粘合层913。粘合层913包括样本收集区域912的开口922。样本处置设备910包括定义与电极和通道层817组合的进入端口914的进入端口层，如参考样本处置设备210、310、710和/或810所述。因而，本文不再进一步详细描述此类相似部分和/或方面。
样本处置设备910的一层或多层可以包括对准辅助件937。界面层911和/或粘合层913可以与本文描述的界面层和/或粘合层(例如，界面层211、711、811等和粘合层213、713、813等)基本上相似。在一些实施例中，进入端口914可以在电极层917a(也用作进入端口层)上并且相对于样本收集区域812的开口922的适当定义的位置处形成，如图35a和35b中所示。例如，进入端口914可以定位在相对于样本收集区域912的开口922偏离中心的位置处，以减少、冲洗和/或防止在收集的体液样本中形成气泡和/或在使用过程中准备好体液的流动。
在一些实施例中，电极层917a定义被定义为通过开口的进入端口914。在一些实施例中，电极层917a可由合适的材料制成，诸如透明聚酯(pet)、pdms等。在一些实施例中，中间层817可以由适当涂覆的材料制成，使得一个或两个表面具有亲水性。例如，电极层917a可以由
样本处置设备910可以包括通道层917b，其具有精确的预定义厚度并且确定流通道916的一部分的横截面尺寸和体积。在一些实施例中，通道层917b可以包括可以被构造为附接到样本处理设备(例如，样本处理设备130、330等)的一部分的粘合表面。在一些实施方式中，样本处置设备910可以是与耐用部分一起使用的一次性部分，其中通道层917b的粘合表面用于将样本处置设备910附接到耐用部分(例如，附接到塑料部分)。在一些实施方式中，样本处置设备910可以通过通道层917b的粘合表面与一次性样本处理设备的塑料部分或表面一起使用并附接到塑料部分或表面。在一些实施例中，通道层917b的粘合表面可以被构造为附接到加强层927a。加强层927a可以由任何合适的塑料材料制成。在一些实施例中，流通道916可以由通道层917b中的线性部分定义，该线性部分经由加强层927a中的通孔并且经由由界面(例如，图37和38中所示的卡环界面924)定义的流路径延伸。出口924可以在卡环界面935中定义以喷射被测试的流体样本。流路径916可以在粘合层912、电极层917a、通道层917b、加强层927a和卡扣界面935的组装上共同形成。通道层917b可以包括在沿着流路径816的指定部分处定义的测试区域918a和918b。电极轨道以及电极920a、920b和920b的样本端920c可以在电极层917a以及测试区域918a和918b的近侧上定义，并且流路径916可以在电极层917a和通道层917b的远侧表面上定义，使得当体液样本流过流路径916并流过每个测试区域时，由激发电极920b施加的激发信号可以被递送到测试区域处的流体样本并且可以引起来自体液样本的响应，该响应可以被分别位于那个测试区域918a、918b处的感测电极920a、920c感测到。在一些实施例中，温度传感器可以被构造为容纳在样本处理设备中并且测量在通道层917b上定义的测试区域918a和918b中的一个或多个处被测试的流体样本的温度。
在样本处置设备的一些实施例中，电极920可以被配置为使得多个电极对可以共享一个或多个电极。多个电极对可以被引导至多个测试区域，使得共享电极可以具有共用终端和位于多个测试区域处或附近的多个样本端。例如，电极920可以被配置为使得两个或更多个电极对共享激发电极而不是每对电极一个激发电极。样本处置设备910可以包括两个预定义的测试区域918a和918b，如图35a中所示。测试区域918a包括电极920a和920b的集合，测试区域918b分别包括电极920b和920c，其中电极920b为两个测试区域服务。测试区域918a和918b在体液样本在924处喷射之前被定位在距进入端口914越来越远的距离处并且沿着流路径916在彼此之间的已知距离处。样本处置设备910可以包括加强层927a，其被构造为形成流路径916的远侧壁(在使用时远离用户的身体)，电极层917a的远侧表面形成流路径916的近侧壁。加强层927a还被构造为向电极和通道层917a和917b的一部分提供结构支撑，例如覆盖包括进入端口914、测试区域918a和918b的区域的单元格部分。
在一些实施例中，电极920b可以是服务于测试区域918a和918b两者的共用激发电极，并且电极920a和920c可以被配置为与电极920b组合操作的感测电极。可以经由电极920b施加激发信号，并且电极920a和920c可以从在每个测试区域处被测试的流体样本接收响应信号。在一些实施例中，电极可以被配置为作为双极电极操作以激发和感测来自被测试的样本体液的响应。电极920a、920b和920c以及电极轨道可以使用任何合适的导电和/或电极墨水印刷。例如，电极和/或电极轨道可以使用ercon(80/20银/氯化银墨水)或任何其它适合厚度的电极材料印刷。电极的终端可以是任何合适的构造以电连接到样本处理设备的一部分。例如，终端可以被构造为通过弹簧针、弹簧针等连接。
图36a是电极层917a的顶部或远侧的示意图。图36b是侧视图并且图36c图示了电极层917b的底部或近侧并且示出了将被覆盖在电极层917a的近侧表面上的间隔器部分929的底视图。如图所示，通道层917b包括通孔，其允许在附接在样本处置设备910的远侧的样本处理设备与电极层917a的远侧上的电极920a、920b和920c的连接点之间的电通路。
在一些实施方式中，样本处置设备910可以包括间隔器部分929，如先前参考间隔器部分729和/或829所描述的，该间隔器部分929被结合以占据样本收集区域912中的空间。间隔器区域929可以通过印刷增稠墨水(例如，100μm或近似0.004”nazdarnfx52)来形成。在一些实施方式中，设备910可以包括附加的粘合层(未示出)以帮助粘附到对准和/或安装界面(例如，卡环界面)。
图37和38图示了根据一个实施方式的安装到卡环界面935上的样本处置设备910的两个透视分解视图。图39示出了根据示例实施方式的安装到卡环界面和使用与对准辅助件935接口的对准结构969的安装结构971的集合上的样本处置设备910的分解图。
图40a-40d分别是根据实施例的样本处置设备1010的底视图、顶视图、侧视图和透视侧视图的示意图。图41是根据示例实施方式的样本处置设备1010的分解图的示意图。图42是根据实施方式的样本处置设备1010的顶视图的示意图，层被渲染为透明的以示出中间层中的下面的特征。
样本处置设备1010在结构和/或功能上可以与本文所述的样本处置设备110、210、310、510、710、810和/或910基本相似。例如，样本处置设备1010可以包括样本收集区域1012、进入端口1014、流通道1016、测试区域1018a和1018b，以及电极的集合1020，在结构和/或功能上可以与参考上述样本处置设备所描述的基本相似。在一些实施例中，样本处置设备1010可以包括温度传感器(未示出)。在一些实施例中，温度传感器可以包括在样本处理设备中以与样本处置设备1010耦合，并且温度传感器可以被配置为使得在一个或多个测试区域1018a、1018b处被测试的样本流体的温度可以被测量。
图41是根据一个实施方式的样本处置设备1010的分解视图的示意图。在一些实施方式中，样本处置设备1010可以类似于样本处置设备210、310、710、810和/或样本处置设备910构造。例如，样本处置设备1010包括可以是剥离衬垫的界面层1011，以及界面和粘合层1013a和1013b。粘合层1013a可以被构造为被剥离并粘附到用户的皮肤。粘合层1013a和1013b包括样本收集区域1012的开口1022。样本处置设备1010包括附加电极层粘合剂1019a以将电极层1017a附接到远端层(例如，界面层1011、粘合层1013a、1013b等)。样本处置设备1010包括定义与电极层1017a组合的进入端口1014的进入端口层，如参考样本处置设备210、310、710、810和/或910所述。因而，本文不再进一步详细描述此类相似部分和/或方面。
界面层1011和/或粘合层1013a、1013b可以与本文描述的界面层和/或粘合层(例如，界面层211、711、811、911等和粘合层213、713、813、913等)基本上相似。在一些实施例中，进入端口1014可以在电极层1017a(也用作进入端口层)上并且相对于样本收集区域1012的开口1022的适当定义的位置处形成，如图41和42中所示。例如，进入端口1014可以定位在相对于样本收集区域1012的开口1022偏离中心的位置，以减少、冲洗和/或防止在收集的体液样本中形成气泡和/或在使用过程中准备好体液的流。
在一些实施例中，电极层1017a定义被定义为通孔的进入端口1014。在一些实施例中，电极层1017a在结构和/或功能上可以与本文描述的电极层(例如，电极层917a)基本相似。因此，不进一步详细描述电极层1017a的相似方面。
样本处置设备1·010可以包括通道层1017b，该通道层具有精确的预定义厚度并确定流通道1016的一部分的横截面尺寸和体积。在一些实施例中，样本处置设备1010可以包括被构造成定义排气孔1024的排气孔层1073。在一些实施方式中，排气孔层1073可以邻接排气孔层粘合剂1019b，该排气孔层粘合剂1019b也定义排气孔1024并且具有可以被构造为附接到样本处理设备(例如，样本处理设备130、330等)的一部分的粘合剂表面。在一些实施方式中，样本处置设备1010可以是与耐用部分一起使用的一次性部分，通道层1017b的粘合表面被用于将样本处置设备1010附接到耐用部分(例如，附接到塑料部分)。在一些实施方式中，样本处置设备1010可以通过通道层1017b的粘合表面与一次性样本处置设备的塑料部分或表面一起使用并附接到塑料部分或表面。
在一些实施例中，通道层1017b的粘合表面可以被构造为附接到剥离衬垫层1027a。剥离衬垫层1027a可以由在将样本处置设备1010附接到样本处理设备(例如，样本处理设备130、330等)之前要被剥离的任何合适的材料制成。在一些实施例中，流通道1016可以由通道层1017b中的曲线部分定义，该曲线部分延伸至由排气孔层1073定义的排气孔1024。
如之前参考设备910所描述的，通道层1017b可以包括在沿着流路径1016的指定部分处定义的测试区域1018a和1018b。电极轨道以及电极1020a、1020b和1020c的样本端可以在电极层1017a以及测试区域1018a和1018b的近侧定义。流路径1016可以由电极层1017a和通道层1017b的远侧表面定义，使得当体液样本流过流路径1016并流过每个测试区域时，由激发电极1020b施加的激发信号(在测试区域1018a和1018b之间共享)可以被递送到测试区域处的流体样本并且可以引起来自体液样本的响应，该响应可以被分别位于那个测试区域1018a、1018b处的感测电极1020a、1020c感测。在一些实施例中，温度传感器可以被构造为容纳在样本处理设备中并且测量在定义在通道层1017b上的测试区域1018a和1018b中的一个或多个处被测试的流体样本的温度。
在样本处置设备的一些实施例中，电极1020可以被配置为使得多个电极对可以共享一个或多个电极。多个电极对可以被引导至多个测试区域，使得共享电极可以具有共用终端和位于多个测试区域处或附近的多个样本端。例如，电极1020可以被配置为使得两个或更多个电极对共享一个激发电极而不是每对电极一个激发电极。样本处置设备1010可以包括两个预定义的测试区域1018a和1018b，如图35a中所示。测试区域1018a包括电极1020a和1020b的集合，测试区域1018b分别包括电极1020b和1020c，电极1020b同时服务于两个测试区域。测试区域1018a和1018b在体液样本在1024处喷射之前被定位在距进入端口1014越来越远的距离处并且沿着流路径1016在彼此之间的已知距离处。
样本处置设备1010可以包括顶部剥离衬垫层1027a，该顶部剥离衬垫层1027a被构造为在将设备附接到如本文所述的样本处理设备之前被剥离。
在一些实施例中，电极1020b可以是服务于测试区域1018a和1018b两者的共用激发电极，并且电极1020a和1020c可以被配置为与电极1020b组合操作的感测电极。激发信号可以经由电极1020b施加并且电极1020a和1020c可以从在每个测试区域处被测试的流体样本接收响应信号。在一些实施例中，电极可以被配置为作为双极电极操作以激发和感测来自被测试的样本体液的响应。电极1020a、1020b和1020c以及电极轨道可以使用任何合适的导电和/或电极墨水印刷，如前所述。电极的终端可以是任何合适的构造以电连接到样本处理设备的一部分。例如，终端可以被配置为通过弹簧针、弹簧加载的针、柔性电连接等连接。
在一些实施方式中，样本处置设备1010可以包括被结合以占据样本收集区域1012中的空间的间隔器部分1029，如先前参考间隔器部分729、829和/或929所述。间隔器区域1029可以通过如前所述的印刷增稠墨水来形成。在一些实施方式中，设备1010可以包括附加的粘合层(未示出)以帮助粘附到对准和/或安装界面(例如，卡环界面)。
结论
总之，本文描述的系统和方法用于体液样本的瞬时测量和分析以评估体液的特性和/或健康参数(例如，水合程度、电解质流失、出汗速率等)。
虽然上面已经描述了各种实施例，但是应当理解的是，它们仅通过示例而非限制的方式呈现。在上述示意图和/或实施例指示以某些朝向或位置布置的某些组件的情况下，可以修改组件的布置。虽然已经具体地示出和描述了实施例，但是应该理解的是，可以在形式和细节上进行各种改变。虽然各种实施例已被描述为具有特定特征和/或组件的组合，但具有来自上述任何实施例的任何特征和/或组件的组合的其它实施例也是可能的。除了相互排斥的组合之外，本文描述的装置和/或方法的任何部分可以以任何组合进行组合。本文描述的实施例可以包括所描述的不同实施例的功能、组件和/或特征的各种组合和/或子组合。
在上述方法指示以特定次序发生的特定事件的情况下，可以修改特定事件的排序。此外，某些事件可以在可能的情况下在并行过程中并发地执行，以及如上所述顺序地执行。
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