可穿戴的出汗速率检测装置及检测方法

1.本发明特别涉及一种可穿戴的出汗速率检测装置及检测方法，属于传感器技术领域。


背景技术：

2.汗液信息中出汗速率、出汗量是反映人体出汗水平的重要指标。例如，出汗量和出汗速率可以反映人体的健康状况，包括心血管疾病、神经损伤、对身体和情绪的刺激的反应，以及涉及各种职业群体(在高强度运动中的运动员、执行战斗的士兵、暴露在极端条件下的工人等)在高体力要求活动中的身体脱水状况。
3.目前报道的出汗速率传感器大部分基于微流道的柔性微流控器件设计，汗液通过器件与皮肤的接触，流入微流道内部进行出汗速率的检测。然基于微流道的柔性微流控器件设计面临几个关键的问题是：(1)微流控器件大部分采用聚二甲基硅氧烷(pdms)等材质，覆盖区域的透气透汗性能很差，使用过程中会改变皮肤表面的微环境，不仅影响人体的正常出汗，进而影响出汗速率所反映的人体健康状态，同时在长期佩戴过程会产生不舒适甚至皮肤炎症等；(2)目前较长的微流道设计会造成多次使用排汗不方便、流体阻力等影响，且微流控器件无法与衣物兼容。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种可穿戴的出汗速率检测装置及检测方法，从而克服现有技术中的不足。
5.为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
6.本发明一方面提供了一种可穿戴的出汗速率检测装置，包括：
7.第一电极阵列，包括电连接的多个第一透汗电极；
8.第二电极阵列，包括电连接的多个第二透汗电极；
9.绝缘层阵列，包括多个透汗绝缘层；
10.多个第一透汗电极和多个第二透汗电极沿选定方向依次交替设置，所述透汗绝缘层层叠设置在所述第一透汗电极和所述第二透汗电极之间，并将相邻的所述第一透汗电极和所述第二透汗电极电性隔离；
11.多个所述第一透汗电极、多个所述透汗绝缘层和多个所述第二透汗电极内形成可供汗液沿所述选定方向逐层连续渗透通过的透汗通道，所述第一电极阵列、所述第二电极阵列与位于所述透汗通道内的汗液共同形成电容器，当汗液沿所述透汗通道透过位于不同位置的所述第一透汗电极或所述第二透汗电极时，所述电容器的电容值会发生变化。
12.本发明另一方面还提供了一种出汗速率的检测方法，包括：
13.提供所述的出汗速率检测装置，使出汗速率检测装置沿所述选定方向与皮肤接触；
14.测量所述电容器在多个时间的电容值，并获得所述电容值随时间变化的电容曲
线，由所述电容曲线斜率发生突变的数量来获得汗液于所述透汗通道内通过的第一透汗电极或第二透汗电极的位置信息，根据在选定时间内汗液通过的第一透汗电极、第二透汗电极和透汗绝缘层的数量、汗液通过的第一透汗电极、第二透汗电极和透汗绝缘层的体积获得出汗量和出汗速率。
15.与现有技术相比，本发明的优点包括：
16.1)本发明提供的汗液检测装置为柔性的多孔网络结构，不仅具有良好的透气透汗属性，不会造成皮肤局部微环境改变，而且可以方便地嵌入在织物/衣物里，穿戴舒适，排汗方便，可水洗；
17.2)本发明提供的汗液检测装置可以实时连续地获得汗液与叉指电极形成的电容器的电容随时间变化的电容曲线，并由电容曲线发生斜率突变信号获得汗液流过垂直纵向叉指电极的位置信息，进而结合每层透汗织物层的体积等数据计算出汗量和平均出汗速率等信息，进而实现对平均出汗速率、出汗量、脱水程度的实时监测。
附图说明
18.图1是本发明一典型实施案例中提供的一种可穿戴的出汗速率检测装置的纵向剖面结构示意图；
19.图2是本发明一典型实施案例中提供的一种可穿戴的出汗速率检测装置的横向截面结构示意图；
20.图3是本发明一典型实施案例中提供的一种可穿戴的出汗速率检测装置贴附在人体皮肤上进行汗液检测的原理示意图；
21.图4a是本发明一典型实施案例中提供的一种可穿戴的出汗速率检测装置获得的电容随时间变化的电容曲线；
22.图4b是本发明一典型实施案例中提供的一种可穿戴的出汗速率检测装置在不同汗液渗透速度下获得的电容随时间变化的电容曲线；
23.图4c是对图4b中的电容曲线求导后获得的曲线。
具体实施方式
24.鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
25.本发明一方面提供了一种可穿戴的出汗速率检测装置，包括：
26.第一电极阵列，包括电连接的多个第一透汗电极；
27.第二电极阵列，包括电连接的多个第二透汗电极；
28.绝缘层阵列，包括多个透汗绝缘层；
29.多个第一透汗电极和多个第二透汗电极沿选定方向依次交替设置，所述透汗绝缘层层叠设置在所述第一透汗电极和所述第二透汗电极之间，并将相邻的所述第一透汗电极和所述第二透汗电极电性隔离；
30.多个所述第一透汗电极、多个所述透汗绝缘层和多个所述第二透汗电极内形成可供汗液沿所述选定方向逐层连续渗透通过的透汗通道，所述第一电极阵列、所述第二电极阵列与位于所述透汗通道内的汗液共同形成电容器，当汗液沿所述透汗通道透过位于不同
位置的所述第一透汗电极或所述第二透汗电极时，所述电容器的电容值会发生变化。
31.进一步的，所述第一透汗电极具有第一孔隙结构，所述透汗绝缘层具有第二孔隙结构，所述第二透汗电极具有第三孔隙结构，在所述选定方向上，所述第二孔隙结构与所述第一孔隙结构、第三孔隙结构连通并形成所述透汗通道。
32.进一步的，所述第一透汗电极具有第一透汗区域，所述第一孔隙结构设置在所述第一透汗区域，所述透汗绝缘层具有第二透汗区域，所述第二孔隙结构设置在所述第二透汗区域，所述第二透汗电极具有第三透汗区域，所述第三孔隙结构设置在所述第三透汗区域，所述第一透汗区域、所述第二透汗区域、所述第三透汗区域沿所述选定方向形成的正投影的至少部分重叠。
33.进一步的，所述第一透汗区域、所述第二透汗区域、所述第三透汗区域沿所述选定方向形成的正投影的完全重叠。
34.进一步的，所述第一孔隙结构包括多个相互连通的第一孔隙，所述第二孔隙结构包括多个相互连通的第二孔隙，所述第三孔隙结构包括多个相互连通的第三孔隙，所述第二孔隙的孔径大于所述第一孔隙的孔径、所述第三孔隙的孔径。
35.进一步的，所述第一孔隙的孔径为0.001-0.1mm。
36.进一步的，所述第二孔隙的孔径为0.01-0.5mm。
37.进一步的，所述第三孔隙的孔径为0.001-0.1mm。
38.进一步的，所述第一透汗电极和/或所述第二透汗电极是由导电纤维交织形成的多孔网络薄膜，或者，所述第一透汗电极和/或所述第二透汗电极是包括非导电纤维交织形成的多孔网络薄膜和形成在所述多孔网络薄膜表面的导电材料。
39.进一步的，所述第一透汗电极和/或所述第二透汗电极的厚度为0.001-0.05mm。
40.进一步的，所述透汗绝缘层是由绝缘纤维交织形成的多孔织物。
41.进一步的，所述透汗绝缘层的厚度为0.01-1mm。
42.进一步的，所述第一透汗电极、所述第二透汗电极以及所述透汗绝缘层均是柔性的，需要说明的是，该柔性是指可以在外力作用下进行塑形，当然也可以采用刚性材质。
43.进一步的，所述的出汗速率检测装置还包括：封装层，所述封装层具有由自身围合形成的透汗窗口，所述封装层层叠设置在所述透汗绝缘层与所述第一透汗电极、所述第二透汗电极之间，并经所述封装层与所述第一透汗电极、所述第二透汗电极密封结合，所述透汗窗口与所述第一透汗电极、所述透汗绝缘层、所述第二透汗电极对应的区域分别形成第一透汗区域、所述第二透汗区域、所述第三透汗区域，需要说明的是，汗液无法渗透通过封装层，因此，汗液只能自汗液通道内的渗透通过。
44.进一步的，所述封装层通过粘合的方式与所述透汗绝缘层、所述第一透汗电极、所述第二透汗电极密封结合。
45.进一步的，所述封装层的厚度为0.001-0.05mm。
46.进一步的，所述透汗窗口的径向直径为3-40mm。
47.本发明另一方面还提供了一种出汗速率的检测方法，包括：
48.提供所述的出汗速率检测装置，使出汗速率检测装置沿所述选定方向与皮肤接触；
49.测量所述电容器在多个时间的电容值，并获得所述电容值随时间变化的电容曲
线，由所述电容曲线斜率发生突变的数量来获得汗液于所述透汗通道内通过的第一透汗电极或第二透汗电极的位置信息，根据在选定时间内汗液通过的第一透汗电极、第二透汗电极和透汗绝缘层的数量、汗液通过的第一透汗电极、第二透汗电极和透汗绝缘层的体积获得出汗量和出汗速率。
50.如下将结合附图以及具体实施案例对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明，然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。除非特别限定的之外，本发明实施例所采用的双面胶、环氧树脂胶、无纺布、导电布、聚酯纤维等均是本领域技术人员已知的，其均可以通过市购获得。
51.如本文中使用的，术语“包括”及其变型表示开放的术语，含义是“包括但不限于”。术语“基于”、“根据”等表示“至少部分地基于”、“至少部分地根据”。术语“一个实施例”和“一实施例”表示“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”表示“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指代不同的或相同的对象。下面可以包括其他的定义，无论是明确的还是隐含的。除非上下文中明确地指明，否则一个术语的定义在整个说明书中是一致的。
52.请参阅图1，一种可穿戴的出汗速率检测装置，包括叉指电极和绝缘层阵列，所述叉指电极包括第一电极阵列110和第二电极阵列120，第一电极阵列110包括电连接的多个第一透汗电极111，第二电极阵列120包括电连接的多个第二透汗电极121，绝缘层阵列包括多个透汗绝缘层211；多个第一透汗电极111和多个第二透汗电极121沿选定方向依次交替设置，所述透汗绝缘层211层叠设置在所述第一透汗电极111和所述第二透汗电极121之间，并将相邻的所述第一透汗电极111和所述第二透汗电极121电性隔离，多个所述第一透汗电极111、多个所述透汗绝缘层211和多个所述第二透汗电极121内形成可供汗液沿所述选定方向连续渗透通过的透汗通道，所述第一电极阵列、所述第二电极阵列与位于所述透汗通道内的汗液共同形成电容器，当汗液沿所述透汗通道透过位于不同位置的所述第一透汗电极111或所述第二透汗电极121时，所述电容器的电容值会发生变化。
53.可以理解的，第一透汗电极111、透汗绝缘层211、第二透汗电极121在选定方向上是层叠接触的。
54.在本实施例中，第一透汗电极111、透汗绝缘层211、第二透汗电极121均能够被汗液渗透通过，更具体的，所述第一透汗电极111具有第一孔隙结构，所述透汗绝缘层211具有第二孔隙结构，所述第二透汗电极121具有第三孔隙结构，在所述选定方向上，所述第二孔隙结构与所述第一孔隙结构、第三孔隙结构连通并形成所述透汗通道。
55.在本实施例中，所述第一孔隙结构包括多个相互连通的第一孔隙，所述第二孔隙结构包括多个相互连通的第二孔隙，所述第三孔隙结构包括多个相互连通的第三孔隙，所述第二孔隙的孔径大于所述第一孔隙的孔径、所述第三孔隙的孔径。更具体的，所述第一孔隙的孔径为0.001-0.1mm，所述第二孔隙的孔径为0.01-0.5mm，所述第三孔隙的孔径为0.001-0.1mm。
56.在本实施例中，所述第一透汗电极111和所述第二透汗电极121均是由导电纤维交织形成的具有透汗性质的多孔网络薄膜；具体的，所述导电纤维可以是在聚合物中混入导电介质所纺制成的化学纤维或金属纤维、碳纤维等，导电纤维的直径等在此不做具体的限
定，作为一种典型的实施案例，该导电纤维是表面沉积有铜和镍的聚酯纤维。
57.在本实施例中，所述第一透汗电极111和所述第二透汗电极121的厚度为0.001-0.05mm，更具体的，第一透汗电极111和所述第二透汗电极121可以是长方形薄膜，第一透汗电极111和所述第二透汗电极121的长度、宽度为5-50mm，需要说明的是，第一透汗电极111和所述第二透汗电极121的一边需留出宽度为1-2mm，长度为5-20mm的电极接线引脚。
58.需要说明的是，多个第一透汗电极111的材质、形状、尺寸、孔隙率、孔隙尺寸等均可以是相同或不同的，优选设置为相同的；多个第二透汗电极121的材质、形状、尺寸、孔隙率、孔隙尺寸等均可以是相同或不同的，考虑对出汗速率以及出汗量的计算，优选设置为相同的；第一透汗电极111和第二透汗电极121的材质、形状、尺寸、孔隙率、孔隙尺寸等也可以是相同或不同的，考虑对出汗速率以及出汗量的计算，优选设置为相同的。
59.在本实施例中，所述透汗绝缘层211是由绝缘纤维交织形成的具有透汗性质的多孔织物薄膜；具体的，所述透汗绝缘层211可以是无纺布、多孔聚合物薄膜等织物层，作为一种典型的实施案例，透汗绝缘层211是尼龙纤维织物层。
60.在本实施例中，所述透汗绝缘层211的厚度为0.01-1mm，更具体的，透汗绝缘层211可以是长方形的片状结构，且透汗绝缘层211的长度、宽度大于第一透汗电极111和所述第二透汗电极121的长度、宽度，以透汗绝缘层211可以将位于自身两侧的第一透汗电极111、第二透汗电极12电性隔离，具体的，透汗绝缘层211的长度、宽度为5-50mm；示例性的，透汗绝缘层211的长度、宽度比第一透汗电极111和所述第二透汗电极121的长度、宽度大2mm左右。
61.需要说明的是，多个透汗绝缘层211的材质、形状、尺寸、孔隙率、孔隙尺寸等均可以是相同或不同的，考虑对出汗速率以及出汗量的计算，优选设置为相同的。
62.在本实施例中，所述第一透汗电极111具有第一透汗区域，所述第一孔隙结构设置在所述第一透汗区域，所述透汗绝缘层211具有第二透汗区域，所述第二孔隙结构设置在所述第二透汗区域，所述第二透汗电极121具有第三透汗区域，所述第三孔隙结构设置在所述第三透汗区域，所述第一透汗区域、所述第二透汗区域、所述第三透汗区域沿所述选定方向形成的正投影的至少部分重叠，三者重叠的部分对应形成所述透汗通道，作为一种优选的方案，所述第一透汗区域、所述第二透汗区域、所述第三透汗区域沿所述选定方向形成的正投影的完全重叠。
63.作为一种典型的实施案例，第一透汗电极111、透汗绝缘层211、第二透汗电极121的全部区域均作为透汗区域，即第一透汗电极111、透汗绝缘层211、第二透汗电极121的全部区域整体可以作为透汗通道，即透汗通道的径向截面的面积与第一透汗电极111、透汗绝缘层211、第二透汗电极121中径向截面面积最小的一者相同，示例性的，透汗通道的径向截面的面积与第一透汗电极111或第二透汗电极121的径向截面面积相同。
64.作为另一种典型的实施案例，请再次参阅图1和图2，所述的出汗速率检测装置还包括封装层阵列，封装层阵列包括多个不透汗的封装层311，封装层311沿选定方向层叠设置在透汗绝缘层211与第一透汗电极111、所述第二透汗电极121之间，并与透汗绝缘层211、第一透汗电极111、所述第二透汗电极121密封结合，并且，封装层311具有由自身围合形成的透汗窗口312，所述透汗窗口312与所述第一透汗电极111、所述透汗绝缘层211、所述第二透汗电极121对应的区域分别形成第一透汗区域、所述第二透汗区域、所述第三透汗区域，。
65.可以理解的，多个封装层311沿选定方向依次分布，且多个封装层311上的多个透汗窗口的形状、面积等尺寸是相同的，且多个封装层311上的多个透汗窗口沿选定方向形成的正投影完全重合；透汗通道的径向截面的形状、尺寸相同与透汗窗口的形状、尺寸相同，可以理解的，封装层311对应设置在透汗绝缘层211、第一透汗电极111、所述第二透汗电极121的边缘区域且只与透汗绝缘层211、第一透汗电极111、所述第二透汗电极121的边缘区域密封结合。
66.在本实施例中，封装层311可以是双面胶或环氧树脂胶水等，所述封装层的厚度为0.001-0.05mm，封装层311的整体为长方形的镂空结构，其长度和宽度为5-50mm，其中间区域的透汗窗口的直径为3-40mm，即透汗通道的径向截面的直径为3-40mm；示例性的，所述封装层311是3m双面胶薄膜。
67.具体的，由第一透汗电极111、封装层311、透汗绝缘层211、封装层311、所述第二透汗电极121、封装层311依次层叠形成的层叠结构可以视为是出汗速率检测装置的结构单元，该结构单元的数量可以是1-10个。
68.在本实施例中，所述封装层211可以通过粘合的方式与所述透汗绝缘层211、所述第一透汗电极111、所述第二透汗电极121密封结合，当然，在具有制作时，在形成多层的层叠结构后，还可以通过沿选定方向施加压力的方式使出汗速率检测装置中的各个结构层之间紧密结合。
69.在本实施例中，透汗绝缘层211、第一透汗电极111、所述第二透汗电极121均是柔性的，因此，该出汗速率检测装置的可以直接设置在穿戴的衣物内。
70.在本实施例中，一种可穿戴的出汗速率检测装置的制作方法，可以包括如下步骤：
71.1)提供由表面沉积有铜和镍的聚酯纤维网络薄膜制作形成的多个形状、尺寸均相同的透汗电极；
72.2)提供由尼龙纤维网络织物制作形成的多个形状、尺寸均相同的透汗绝缘层，透汗绝缘层的边长需大于透汗电极的边长；
73.3)在3m双面胶薄膜的中间裁出透汗窗口并作为封装层，在每个透汗电极、透汗绝缘层的表面均粘贴封装层；
74.4)形成(透汗电极、封装层、透汗绝缘层、封装层)*n的叠层结构，n≥2，并沿叠层的方向施加一定的压力，以使各个结构层之间固定结合。需要说明的是，封装层仅与透汗电极、透汗绝缘层的四周区域粘结结合，透汗电极、透汗绝缘层与封装层镂空的透汗窗口对应的部分作为透汗区域；且保证多个透汗电极、多个透汗绝缘层的多个透汗区域同轴设置，多个透汗电极、多个透汗绝缘层的多个透汗区域连通并形成透汗通道；
75.5)将所有奇数层的透汗电极电连接形成第一电极阵列，将所有偶数层的透汗电极电连接形成第二电极阵列。
76.请参阅图3，当利用该出汗速率检测装置检测汗液时，出汗速率检测装置与皮肤401接触，汗液402从与皮肤401接触的第一透汗电极的第一透汗区域进入透汗通道内，随着人体持续出汗，汗液持续地进入透汗通道，经由透汗通道依次逐层透过第一透汗电极阵列的第一层第一透汗电极、第一层透汗绝缘层、第二透汗电极阵列的第一层第二透汗电极、第二层透汗绝缘层、第一透汗电极阵列的第二层第一透汗电极、第三层透汗绝缘层、第二透汗电极阵列的第二层第二透汗电极
…
，且在透汗绝缘层内汇集，通过上述过程，第一电极阵
列、所述第二电极阵列与位于所述透汗通道内的汗液共同形成电容器，当汗液进入所述透汗通道内时，可以获得电容器的电容值与时间对应的电容曲线。如图4a、图4b、图4c所示，图4a是可穿戴的出汗速率检测装置获得的电容随时间变化的电容曲线；图4b是可穿戴的出汗速率检测装置在不同汗液渗透速度下对应的电容随时间变化的电容曲线，图4c是对图4b中的电容曲线求导后获得的曲线，图4c中每条线上突出的脉冲信号出现的时间跟图4b中对应的斜率突变点(三角形/五角星/方形)出现的时间是一样的，只不过基线拉平了，这样的曲线变换能更清楚表示汗液从第一层依次向上填充的时间。由图4a、图4b、图4c可以看出，在汗液每次透过一层第一透汗电极/第二透汗电极时，电容曲线都会发生一次斜率的突变，通过这一突变信号，即可以获得汗液在透汗通道内的位置信息，进而结合每层透汗绝缘层、第一透汗电极、第二透汗电极的体积等数据计算出汗量和平均出汗速率等信息。
77.本发明实施例提供的利用所述汗液检测装置检测汗液的检测原理为：汗液自皮肤分泌后，沿选定方向进入透汗通道并一层一层的填充、透过透汗电极和透汗绝缘层，通过层间突变信号检测出汗量和平均出汗速率。具体的，可以进一步通过对每一层的厚度、尺寸、材料等设计实现出汗速率精度、出汗容量的调控，通过本发明提供的汗液检测装置可实现对人体运动脱水程度的评估。
78.本发明提供的汗液检测装置的封装层的区域很小(当然也可以不设置封装层，而直接通过诸如压合、超声波焊接等方式使透汗电极、透汗绝缘层形成的层叠结构结合)，透汗区域很大，具有良好的透气、透汗属性，相较于普通基于微流控的汗液检测装置来说，不会造成皮肤局部微环境改变；同时，本发明提供的汗液检测装置是柔性、多孔网络结构器件，可以方便地嵌入在织物/衣物里，穿戴舒适，排汗方便，且可水洗，从而实现对出汗速率、出汗量、脱水程度的实时监测，解决了现有技术中存在的问题。
79.本发明提供的汗液检测装置为柔性的多孔网络结构，不仅具有良好的透气透汗属性，不会造成皮肤局部微环境改变，而且可以方便地嵌入在织物/衣物里，穿戴舒适，排汗方便，可水洗。另外，本发明提供的汗液检测装置可以实时连续地获得汗液与叉指电极形成的电容器的电容随时间变化的电容曲线，并由电容曲线发生斜率突变信号获得汗液流过垂直纵向叉指电极的位置信息，进而结合每层透汗织物层的体积等数据计算出汗量和平均出汗速率等信息，进而实现对平均出汗速率、出汗量、脱水程度的实时监测。
80.应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。上述对本发明的特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。
81.在整个本说明书中使用的术语“示例性”、“示例”等意味着“用作示例、实例或例示”，并不意味着比其它实施例“优选”或“具有优势”。出于提供对所描述技术的理解的目的，具体实施方式包括具体细节。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实施这些技术。在一些实例中，为了避免对所描述的实施例的概念造成难以理解，公知的结构和装置以框图形式示出。
82.以上结合附图详细描述了本发明的实施例的可选实施方式，但是，本发明的实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的实施例的技术构思范围内，可以对本发明的实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的实施例的保护
范围。
83.本说明书内容的上述描述被提供来使得本领域任何普通技术人员能够实现或者使用本说明书内容。对于本领域普通技术人员来说，对本说明书内容进行的各种修改是显而易见的，并且，也可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，将本文所定义的一般性原理应用于其它变型。因此，本说明书内容并不限于本文所描述的示例和设计，而是与符合本文公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

技术特征：
1.一种可穿戴的出汗速率检测装置，其特征在于，包括：第一电极阵列，包括电连接的多个第一透汗电极；第二电极阵列，包括电连接的多个第二透汗电极；绝缘层阵列，包括多个透汗绝缘层；多个第一透汗电极和多个第二透汗电极沿选定方向依次交替设置，所述透汗绝缘层层叠设置在所述第一透汗电极和所述第二透汗电极之间，并将相邻的所述第一透汗电极和所述第二透汗电极电性隔离；多个所述第一透汗电极、多个所述透汗绝缘层和多个所述第二透汗电极内形成可供汗液沿所述选定方向逐层连续渗透通过的透汗通道，所述第一电极阵列、所述第二电极阵列与位于所述透汗通道内的汗液共同形成电容器，当汗液沿所述透汗通道透过位于不同位置的所述第一透汗电极或所述第二透汗电极时，所述电容器的电容值会发生变化。2.根据权利要求1所述的出汗速率检测装置，其特征在于：所述第一透汗电极具有第一孔隙结构，所述透汗绝缘层具有第二孔隙结构，所述第二透汗电极具有第三孔隙结构，在所述选定方向上，所述第二孔隙结构与所述第一孔隙结构、第三孔隙结构连通并形成所述透汗通道。3.根据权利要求2所述的出汗速率检测装置，其特征在于：所述第一透汗电极具有第一透汗区域，所述第一孔隙结构设置在所述第一透汗区域，所述透汗绝缘层具有第二透汗区域，所述第二孔隙结构设置在所述第二透汗区域，所述第二透汗电极具有第三透汗区域，所述第三孔隙结构设置在所述第三透汗区域，所述第一透汗区域、所述第二透汗区域、所述第三透汗区域沿所述选定方向形成的正投影的至少部分重叠；优选的，所述第一透汗区域、所述第二透汗区域、所述第三透汗区域沿所述选定方向形成的正投影的完全重叠。4.根据权利要求3所述的出汗速率检测装置，其特征在于：所述第一孔隙结构包括多个相互连通的第一孔隙，所述第一孔隙的孔径为0.001-0.1mm；和/或，所述第二孔隙结构包括多个相互连通的第二孔隙，所述第二孔隙的孔径为0.01-0.5mm；和/或，所述第三孔隙结构包括多个相互连通的第三孔隙，所述第三孔隙的孔径为0.001-0.1mm。5.根据权利要求3或4所述的出汗速率检测装置，其特征在于：所述第一透汗电极和/或所述第二透汗电极是由导电纤维交织形成的多孔网络薄膜，或者，所述第一透汗电极和/或所述第二透汗电极是包括非导电纤维交织形成的多孔网络薄膜和形成在所述多孔网络薄膜表面的导电材料；优选的，所述第一透汗电极和/或所述第二透汗电极的厚度为0.001-0.05mm。6.根据权利要求3或4所述的出汗速率检测装置，其特征在于：所述透汗绝缘层是由绝缘纤维交织形成的多孔织物；优选的，所述透汗绝缘层的厚度为0.01-1mm。7.根据权利要求3所述的出汗速率检测装置，其特征在于：所述第一透汗电极、所述第二透汗电极以及所述透汗绝缘层均是柔性的。8.根据权利要求3所述的出汗速率检测装置，其特征在于，还包括：封装层，所述封装层
具有由自身围合形成的透汗窗口，所述封装层层叠设置在所述透汗绝缘层与所述第一透汗电极、所述第二透汗电极之间，并经所述封装层与所述第一透汗电极、所述第二透汗电极密封结合，所述透汗窗口与所述第一透汗电极、所述透汗绝缘层、所述第二透汗电极对应的区域分别形成第一透汗区域、所述第二透汗区域、所述第三透汗区域。9.根据权利要求8所述的出汗速率检测装置，其特征在于，所述封装层通过粘合的方式与所述透汗绝缘层、所述第一透汗电极、所述第二透汗电极密封结合；优选的，所述封装层的厚度为0.001-0.05mm；优选的，所述透汗窗口的径向直径为3-40mm。10.一种出汗速率的检测方法，其特征在于包括：提供权利要求1-9中任一项所述的出汗速率检测装置，使出汗速率检测装置沿所述选定方向与皮肤接触；测量所述电容器在多个时间的电容值，并获得所述电容值随时间变化的电容曲线，由所述电容曲线斜率发生突变的数量来获得汗液于所述透汗通道内通过的第一透汗电极或第二透汗电极的位置信息，根据在选定时间内汗液通过的第一透汗电极、第二透汗电极和透汗绝缘层的数量、汗液通过的第一透汗电极、第二透汗电极和透汗绝缘层的体积获得出汗量和出汗速率。

技术总结
本发明公开了一种可穿戴的出汗速率检测装置及检测方法。可穿戴的出汗速率检测装置包括沿选定方向依次层叠交替设置的多个透汗电极和多个透汗绝缘层，多个透汗电极和多个透汗绝缘层内形成可供汗液沿所述选定方向连续渗透通过的透汗通道，其中，位于奇数层的多个透汗电极电连接形成第一电极阵列，位于偶数数层的多个透汗电极电连接形成第二电极阵列，所述第一电极阵列、所述第二电极阵列与位于所述透汗通道内的汗液共同形成电容器，当汗液沿所述透汗通道透过位于不同位置的所述第一透汗电极或所述第二透汗电极时，所述电容器的电容值会发生变化。本发明可以对平均出汗速率、出汗量、脱水程度进行实时监测。脱水程度进行实时监测。脱水程度进行实时监测。


技术研发人员：王书琪 张珽 刘梦愿 李连辉 王永峰 高强
受保护的技术使用者：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/9/12