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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201580073808.5 (22)申请日 2015.12.08 (30)优先权数据 14198810.5 2014.12.18 EP (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2017.07.18 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/EP2015/078908 2015.12.08 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2016/096520 EN 2016.06.23 (71)申请人 皇家飞利浦有限公司 地址 荷兰艾恩德霍芬 (72)发明人 N兰贝特 D马修 MC迪克斯 。
2、R拜泽梅尔 (74)专利代理机构 永新专利商标代理有限公司 72002 代理人 蔡洪贵 (51)Int.Cl. A61B 5/00(2006.01) A61B 5/053(2006.01) (54)发明名称 水合状态指示器 (57)摘要 本发明提供了一种水合状态指示器。 该水合 状态指示器包括水密性壳体； 半透膜， 所述半透 膜被构造成允许水分子通过且阻挡至少一种溶 质的分子通过； 吸水指示器层， 所述吸水指示器 层由所述壳体和所述膜包裹住； 以及输出装置， 所述输出装置被构造成提供输出。 所述吸水指示 器层具有预定的渗透强度。 所述指示器层的所述 至少一部分的体积能够根据所述指示器层的含 水。
3、量变化。 所述输出能够根据所述指示器层的所 述至少一部分的体积变化。 权利要求书2页 说明书10页 附图2页 CN 107205648 A 2017.09.26 CN 107205648 A 1.一种水合状态指示器， 包括： 水密性壳体； 半透膜， 所述半透膜被构造成允许水分子通过且阻挡至少一种溶质的分子通过； 吸水指示器层， 所述吸水指示器层由所述壳体和所述膜包裹住， 其中所述吸水指示器 层具有预定的渗透强度， 且所述指示器层的至少一部分的体积能够根据所述指示器层的含 水量变化； 输出装置， 所述输出装置被构造成提供能够根据所述指示器层的所述至少一部分的体 积变化的输出。 2.根据权利要求1。
4、所述的水合状态指示器， 其中， 所述指示器层的光学特性能够根据所 述指示器层的所述至少一部分的体积变化； 且所述输出装置包括设置于所述壳体中的透明 窗。 3.根据权利要求2所述的水合状态指示器， 其中， 所述指示器层包括： 吸水材料层， 所述吸水材料层具有第一折射率， 其中所述吸水材料层的厚度能够根据 其含水量变化； 在所述吸水材料层和第一邻近材料之间的第一界面； 以及 在所述吸水材料层和第二邻近材料之间的第二界面； 其中， 所述第一邻近材料和所述第二邻近材料各自具有与所述第一折射率不同的折射 率， 使得所述指示器层用作二向色滤光片。 4.根据权利要求3所述的水合状态指示器， 其中， 所述第一。
5、邻近材料和/或所述第二邻 近材料包括另一吸水材料层， 所述另一吸水材料层的厚度能够根据其含水量变化。 5.根据权利要求2所述的水合状态指示器， 其中， 所述指示器层包括胶体光子晶体， 在 所述胶体光子晶体中， 由第一材料形成的颗粒悬浮于第二材料中， 所述第二材料是吸水的， 且由所述第一材料形成的颗粒之间的间隔能够根据所述第二材料的含水量变化。 6.根据权利要求2所述的水合状态指示器， 其中， 所述指示器层包括胆甾相液晶材料， 所述材料包括各自具有导轴的多个胆甾相液晶， 其中所述材料中的所述胆甾相液晶的导轴 的变化周期能够根据所述胆甾相液晶材料的含水量变化。 7.根据权利要求2-6中的任一项所述。
6、的水合状态指示器， 其中， 所述水合状态指示器包 括光漫射材料， 其中所述光漫射材料被包括在所述壳体中； 和/或被包括在设置于所述指示 器层和所述壳体之间的光漫射层中； 和/或被包括在设置于所述壳体的外表面上的光漫射 层中。 8.根据权利要求1所述的水合状态指示器， 其中， 所述指示器层的电气特性能够根据所 述指示器层的所述至少一部分的体积变化； 且所述输出装置包括下面中的一个或多个： 以电气方式连接至所述指示器层的显示器； 以电气方式连接至所述指示器层的振动器； 以电气方式连接至所述指示器层的扬声器； 和 以电气方式连接至所述指示器层的无线通信发射器。 9.根据权利要求8所述的水合状态指示器。
7、， 其中， 所述电气特性是导电性， 且所述指示 器层包括悬浮于第二材料中的由第一材料形成的颗粒， 所述第二材料是吸水的且由所述第 一材料形成的颗粒之间的间隔能够根据所述第二材料的含水量变化， 且所述第一材料和所 权 利 要 求 书 1/2 页 2 CN 107205648 A 2 述第二材料中的一个具有相对低的导电性或没有导电性， 并且所述第一材料和所述第二材 料中的另一个具有相对高的导电性。 10.根据权利要求8所述的水合状态指示器， 其中， 所述电气特性是导电性， 且所述指示 器层包括在吸水的基质材料中的盐离子。 11.根据权利要求8所述的水合状态指示器， 其中， 所述电气特性是电容， 且。
8、所述指示器 层包括第一导电板和第二导电板以及介于所述第一导电板和所述第二导电板之间的非导 电材料的层， 所述非导电材料是吸水的且所述非导电材料的厚度能够根据其含水量变化。 12.根据前述权利要求中的任一项所述的水合状态指示器， 其中， 所述输出装置被布置 成响应于所述指示器层的所述至少一部分的体积变化而显示图像和/或文本。 13.根据权利要求12在引用权利要求2时所述的水合状态指示器， 其中， 所述指示器层 包括第一区域和相邻的第二区域， 所述第一区域的光学特性响应于所述指示器层的所述至 少一部分的给定体积变化而变化第一量， 且所述第二区域的光学特性响应于所述给定体积 变化而变化不同的第二量。。
9、 14.根据前述权利要求中的任一项所述的水合状态指示器， 其中， 所述预定的渗透强度 基本等于健康人体组织的渗透强度。 15.一种被布置成用在根据前述权利要求中的任一项所述的水合状态指示器中的指示 器层， 其中， 所述指示器层包括具有预定的渗透强度的吸水材料， 且所述指示器层的至少一 部分的体积能够根据所述指示器层的含水量变化。 权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 107205648 A 3 水合状态指示器 技术领域 0001 本发明涉及一种用于视觉上指示物质的水合状态的水合状态指示器， 尤其涉及用 于视觉上指示受试者身体部位的水合状态的水合状态指示器。 背景技术 0002 当人们的失水。
10、量超过他们的水摄入时， 他们将经历脱水。 这通常是由锻炼或疾病 造成的。 例如， 一些老年人患有慢性衰减的口渴反射。 比百分之三至四的体液减少更严重的 脱水会导致疲劳、 头昏、 严重头痛、 体力和精神衰退、 以及甚至导致慢性患者的器官衰竭。 超 过百分之十五至二十五的体液减少是肯定致命的。 体液过量也是危险的。 它通常发生在医 院中由静脉内治疗造成， 并会导致危险的水肿和永久性肾损伤。 0003 身体的水合状态通常不容易获得。 脱水和体液过量对应于身体中正常渗透平衡的 偏离。 存在各种类型的用于测量渗透状态的实验室设备； 然而这些系统通常笨重且需要液 体样本(即， 血液样本)。 因此， 使用常。
11、规技术难以在一段时间上和/或在诊所外监测受试者 身体的渗透状态。 0004 L.A.L.Fernandes等人的 “用于与脱水和水中毒相关的事件检测的渗透传感器的 设计和特征” ( “Design and Characterization of an Osmotic Sensor for the Detection of Events Associated With Dehydration and Overhydration” ； IEEE JTEHM 1:2700309)描述了一种用于身体测量应用的渗透传感器。 该传感器包括小型刚性结构(基 准室)， 其填充有恒定渗透强度的基准液。 水分子能。
12、够穿过半透膜流入或流出该基准室。 因 此， 该结构内的渗透压取决于基准液和半透膜所接触的外侧液体的相对渗透强度。 在该装 置植入到受试者体内或接触他们的皮肤时， 基准室内的渗透压因此随着受试者的水合水平 而变化。 通过具有电子读出的压力换能器来测量基准室内的渗透压。 0005 这种装置存在一些缺点。 在植入时， 它是侵入性的并且因此不适于广泛使用。 然 而， 该装置的刚性属性(所采用的压力感测技术所必需的)意味着它在外部使用期间难以实 现与受试者皮肤的良好密封。 另外， 在暴露至基准液一段时间后， 膜不再正常地工作， 而限 制该装置的运行寿命小于两周。 此外， 该装置的复杂结构及其对电子部件的。
13、使用使其制造 相对昂贵。 0006 因此， 期望一种检测受试者水合状态的使用简单、 非侵入性且有成本效益的装置。 优选地， 该装置将适于水合状态的长期监测， 并且能够由具有脱水或体液过量风险的任何 人使用。 发明内容 0007 根据本发明的第一方面， 提供了一种水合状态指示器。 所述水合状态指示器包括 水密性壳体； 半透膜， 所述半透膜被构造成允许水分子通过且阻挡至少一种溶质的分子通 过； 吸水指示器层， 所述吸水指示器层由所述壳体和所述膜包裹住； 输出装置， 所述输出装 置被构造成提供输出。 所述吸水指示器层具有预定的渗透强度。 所述指示器层的至少一部 说 明 书 1/10 页 4 CN 1。
14、07205648 A 4 分的体积能够根据所述指示器层的含水量变化。 所述输出能够根据所述指示器层的所述至 少一部分的体积变化。 0008 在一些实施方式中， 所述指示器层的光学特性能够根据所述指示器层的所述至少 一部分的体积变化。 在一些这样的实施方式中， 所述输出装置包括设置于所述壳体中的透 明窗。 0009 在一些实施方式中， 所述指示器层包括具有第一折射率的吸水材料层； 在所述吸 水材料层和第一邻近材料之间的第一界面； 以及所述吸水材料层和第二邻近材料之间的第 二界面。 在一些这样的实施方式中， 所述吸水材料层的厚度能够根据其含水量变化。 在一些 这样的实施方式中， 所述第一邻近材料和。
15、所述第二邻近材料各自具有与所述第一折射率不 同的折射率， 使得所述指示器层用作二向色滤光片。 在一些这样实施方式中， 所述第一邻近 材料和/或所述第二邻近材料包括另一吸水材料层， 其中所述另一吸水材料层的厚度能够 根据其含水量变化。 在一些实施方式中， 所述第一邻近材料被包括在所述壳体中。 在一些实 施方式中， 所述第二邻近材料被包括在所述半透膜中。 0010 在一些实施方式中， 所述指示器层包括胶体光子晶体， 在所述胶体光子晶体中， 由 第一材料形成的颗粒悬浮于第二材料中。 在一些这样的实施方式中， 所述第二材料是吸水 的。 在一些这样的实施方式中， 由所述第一材料形成的颗粒之间的间隔能够根。
16、据所述第二 材料的含水量变化。 0011 在一些实施方式中， 所述指示器层包括胆甾相液晶材料， 所述材料包括各自具有 导轴的多个胆甾相液晶。 在一些这样实施方式中， 所述材料中的胆甾相液晶的导轴的变化 周期能够根据所述胆甾相液晶材料的含水量变化。 0012 在一些实施方式中， 所述水合状态指示器包括光漫射材料。 在一些这样实施方式 中， 所述光漫射材料被包括在所述壳体中。 在一些实施方式中， 所述光漫射材料被包括在设 置于所述指示器层和所述壳体之间的光漫射层中。 在一些实施方式中， 所述光漫射材料被 包括在设置于所述壳体的外表面上的光漫射层中。 0013 在一些实施方式中， 所述指示器层的电气。
17、特性能够根据所述指示器层的至少一部 分的体积变化。 在一些这样实施方式中， 所述输出装置包括以电气方式连接至所述指示器 层的显示器。 在一些这样的实施方式中， 所述输出装置替代性地或另外地包括以电气方式 连接至所述指示器层的振动器。 在一些这样的实施方式中， 所述输出装置替代性地或另外 地包括以电气方式连接至所述指示器层的扬声器。 在一些这样的实施方式中， 所述输出装 置替代性地或另外地包括以电气方式连接至所述指示器层的无线通信发射器。 0014 在所述指示器层的电气特性能够根据所述指示器层的所述至少一部分的体积变 化的一些实施方式中， 所述电气特性是导电性。 在一些这样的实施方式中， 所述指。
18、示器层包 括悬浮于第二材料中的由第一材料形成的颗粒。 在一些实施方式中， 所述第二材料是吸水 的且由所述第一材料形成的颗粒之间的间隔能够根据所述第二材料的含水量变化。 在一些 实施方式中， 所述第一材料和所述第二材料中的一个具有相对低的导电性或没有导电性， 且所述第一材料和所述第二材料中的另一个具有相对高的导电性。 在一些实施方式中， 所 述指示器层包括在吸水的基质材料中的盐离子。 0015 在所述指示器层的电气特性能够根据所述指示器层的所述至少一部分的体积变 化的其他实施方式中， 所述电气特性是电容。 在一些这样的实施方式中， 所述指示器层包括 说 明 书 2/10 页 5 CN 10720。
19、5648 A 5 第一导电板和第二导电板。 在一些实施方式中， 所述指示器层包括在所述第一导电板和所 述第二导电板之间的非导电材料层。 在一些实施方式中， 所述非导电材料是吸水的且所述 非导电材料的厚度能够根据其含水量变化。 0016 在一些实施方式中， 所述输出装置被布置成响应于所述指示器层的所述至少一部 分的体积变化显示图像和/或文本。 在所述指示器层的电气特性能够根据所述指示器层的 所述至少一部分的体积变化的一些实施方式中， 所述指示器层包括第一区域和相邻的第二 区域。 在一些这样的实施方式中， 所述第一区域的光学特性响应于所述指示器层的所述至 少一部分的给定体积变化而变化第一量， 且所。
20、述第二区域的光学特性响应于所述给定体积 变化而变化不同的第二量。 0017 在一些实施方式中， 所述壳体、 所述半透膜、 和所述指示器层中的一个或多个是柔 性的。 0018 在一些实施方式中， 所述水和状态指示器还包括附接装置。 在一些实施方式中， 所 述附接装置包括设置在所述半透膜和/或所述壳体的表面上的胶粘层。 在一些这样的实施 方式中， 所述附接装置替代性地或另外地包括附接至所述壳体的条带。 在一些这样的实施 方式中， 所述附接装置替代性地或另外地包括附接至所述壳体的衣着用品。 0019 在一些实施方式中， 预定的渗透强度基本等于健康人体组织的渗透强度。 0020 根据本发明的第二方面，。
21、 还提供了一种被布置成用在根据第一方面的水合状态指 示器中的指示器层， 其中所述指示器层包括具有预定的渗透强度的吸水材料， 且所述指示 器层的至少一部分的体积能够根据所述指示器层的含水量变化。 在一些实施方式中， 所述 指示器层被布置成包裹在所述水密性壳体和所述半透膜之间。 在一些实施方式中， 所述指 示器层被布置成与所述输出装置协作以提供输出。 附图说明 0021 为了更好地理解本发明， 以及更加清楚地示出它如何实施， 将仅通过示例的方式 参照附图， 其中： 0022 图1是根据本发明第一实施方式的用在受试者身上的水合状态指示器的透视剖视 图； 0023 图2是图1的水合状态指示器的放大剖视。
22、图； 0024 图3是根据本发明第二实施方式的用在受试者身上的水合状态指示器的透视剖视 图； 以及 0025 图4是根据本发明第三实施方式的用在受试者身上的水合状态指示器的透视剖视 图。 具体实施方式 0026 图1示出了根据本发明的第一示例性实施方式的、 应用至受试者的皮肤2的水合状 态指示器1。 图2是穿过水合状态指示器1的放大剖视图， 该图更加清楚地示出了指示器1的 分层结构。 在该示例中， 水合状态指示器1是视觉上指示它所施加至的皮肤2的渗透状态(其 与底层组织的渗透状态相关， 并因此与受试者的水合状态相关)的粘性皮肤贴片。 0027 水合状态指示器1包括基本水密性的壳体11， 该壳体。
23、覆盖指示器层12的外表面。 指 说 明 书 3/10 页 6 CN 107205648 A 6 示器层的内表面(即邻近受试者皮肤的表面)由半透膜13覆盖。 指示器层12由壳体11和半透 膜13完全包裹住。 水合状态指示器1还包括输出装置15， 该输出装置在图1的具体示例中包 括壳体11中的透明窗(替代性地， 整个壳体11可以是透明的)。 在使用时， 水合状态指示器1 通过胶粘层14(图1中不可见)附接至皮肤2。 由水合状态指示器覆盖的面积大约是2cm2， 然 而其他尺寸同样适合。 优选地， 由水合状态指示器覆盖的面积大约介于5mm2和1000mm2之间。 应理解的是， 较大面积能够有利地使其对。
24、于受试者来说更容易观察水合状态指示器1， 并还 能够使得水合状态指示器1更加精确(由于对更大面积的组织进行采样)。 然而， 如果水合状 态指示器太大， 将难以实现与受试者皮肤的良好顺应性， 且将难以避免水合状态指示器的 显著弯曲， 这会消极地影响其输出(根据所使用的指示器层的具体特性)。 0028 壳体11包括产生与皮肤2基本气密封的层。 (应注意的是， 壳体并非必须是完全水 密性的或对于密封来说并非必须是完全密封的。 而是， 只要壳体阻挡的水分传输远大于皮 肤和水合状态指示器1的其他部件就足够了。 )基本气密封确保了指示器层12不会变干并且 维持指示器层12和受试者组织之间的渗透平衡。 壳体。
25、11包括透明窗15。 窗15允许入射光穿 过它到达指示器层12， 并且它还使得在水合状态指示器1被使用时， 指示器层12对于受试者 来说是可见的。 在与根据其含水量而改变外观的指示器层组合使用时， 窗15因此用作水合 状态指示器1的输出装置。 在一些实施方式中， 壳体的尺寸和/或材料被选择成允许指示器 层12在厚度上增加。 在优选实施方式中， 允许指示器层12增加其厚度至少20。 在优选实施 方式中， 指示器层非常薄， 这意味着需要很小柔性的壳体材料以便适应指示器层的厚度的 预期增加(其将通常不超过30)。 在优选实施方式中， 壳体11是柔性的。 在一些实施方式 中， 壳体包括弹性材料。 这有。
26、利地适应指示器层12的膨胀并改进了贴片与受试者皮肤表面 的顺应性， 尤其是在运动期间。 在一些实施方式中， 壳体11包括透明塑料薄片。 原理上能够 使用任意透明且水密性的生物兼容薄膜， 包括生物兼容或食品级聚丙烯、 聚对苯二甲酸乙 二醇酯(PET)、 聚乙烯(PE)、 聚醋酸乙烯酯(PVA)、 聚乙烯醇缩丁醛(PVB)等。 0029 半透膜13的结构使其允许水分子通过但阻止特定溶质的分子。 在图1的示例中， 半 透膜是全氟磺酸(nafion)膜， 其阻止盐离子通过。 然而， 应理解的是， 替代性地可使用本领 域公知的各种其他膜， 例如包括由纳米多孔ePTFE、 纳米多孔纤维素酯、 或纳米多孔氧。
27、化铝 制成的膜。 不同的膜阻止不同的溶质， 从而预料到的是膜材料将根据水合状态指示器的具 体目的应用来选择。 例如， 允许水分子和盐离子通过但阻止蛋白质通过的膜能够用于水合 状态指示器中， 该膜被构造成监测受试者血液的蛋白质浓度(即， 胶体渗透压)。 在一些实施 方式中， 半透膜13包括穿透皮肤表面的微针(在本领域公知用于与药物释放皮肤贴片一起 使用)。 有利地， 提供这种微针能够改进受试者组织和指示器层12之间的水交换， 并因此能 够缩短水合状态指示器的响应时间。 在一些实施方式中， 半透膜13的尺寸和/或材料被选择 成允许指示器层12增加其厚度至少20。 在优选实施方式中， 半透膜13是柔。
28、性的。 在一些实 施方式中， 半透膜13包括弹性材料。 这有利地适应指示器层12的膨胀并改进贴片与受试者 皮肤表面的顺应性， 尤其是在运动期间。 0030 胶粘层14可包括本领域公知的任意合适的胶粘剂。 在图1的实施方式中， 胶粘层14 包括一层水凝胶胶粘剂。 胶粘剂应该能够应对非常潮湿的局部环境， 使其即使受试者皮肤 变得湿润时也能够保持粘性。 在优选实施方式中， 胶粘层是柔性的。 在一些替代性实施方式 中， 不存在胶粘层而是提供可替代手段来将水合状态指示器附接至受试者皮肤。 在一些这 说 明 书 4/10 页 7 CN 107205648 A 7 样实施方式中， 提供条带(或腕带、 或胸带。
29、)， 该条带固定至壳体。 在其他实施方式中， 水合状 态指示器并入衣着用品中， 诸如紧身背心。 0031 指示器层12是吸水的并且被构造成使得其体积取决于其含水量。 此外， 指示器层 的成分是定制的(例如， 通过将一定量的具体溶质在该示例中为盐并入到指示器 层的材料中)， 使得指示器层12的渗透强度基本等于健康人体组织(即， 未脱水或经受体液 过量的组织)的渗透强度。 在优选实施方式中， 指示器层12是柔性的， 以利于水合状态指示 器1与受试者皮肤表面的顺应性。 柔性的指示器层能够在其弯曲时改变厚度， 这(取决于指 示器层12使用的用以指示含水量的具体机制)能够影响指示器层的输出。 在优选实施。
30、方式 中， 指示器层与预期的弯曲半径相比较薄， 从而使该影响最小化。 使用较薄的指示器层还能 够有利地减少水合状态指示器12的响应时间。 0032 在图1的示例中， 指示器层被构造成表现为二向色滤光片。 在一些实施方式中， 这 通过包括具有与壳体11的材料以及与半透膜13的材料不同的折射率的单层材料的指示器 层来实现。 在该实施方式中， 入射光被指示器层12和壳体11之间的界面部分反射(且因此部 分透射)， 且入射光的透射部分然后被指示器层12和半透膜13之间的界面部分反射(且因此 部分透射)。 这两个反射部分彼此干涉且这种干涉的程度取决于(除了其他因素之外)两个 界面之间的距离， 且因此取决。
31、于指示器层12的厚度。 反射光的颜色取决于干涉的程度， 且因 此指示器层的颜色(由受试者观察到的)将根据指示器层的厚度而变化。 由于指示器层材料 的体积(且因此其厚度)根据其含水量而变化， 所以由受试者观察到的颜色变化与指示器层 的含水量相关。 用于该实施方式中的指示器层的合适材料包括吸水凝胶、 橡胶和塑料材料。 这些材料的合适示例例如包括丙烯酸水凝胶、 亲水性聚醚嵌段酰胺和聚乙烯醇。 为了实现 上述的二向色行为， 包括在指示器层12中的每层需要具有光线波长左右的厚度。 为了实现 这种薄的薄膜， 可以在以壳体11或膜13作为基底的情况下利用如旋涂、 喷涂、 气相沉积涂覆 的技术。 0033 指。
32、示器层12的默认颜色(即， 在与下面的组织处于渗透平衡时它的颜色， 因此指示 健康的水合状态)能够通过选择指示器层的厚度来设定。 在一些实施方式中， 颜色变化在指 示器层12的整个可见区域上是均匀的。 然而， 在一些实施方式中， 指示器层12被构造成使得 一个或多个区域不改变颜色， 或改变颜色至与相邻区域不同的程度。 在一些这样的实施方 式中， 不同颜色变化行为的区域被构造成使得可见信息或图标出现在具体水合状态处。 例 如， 在水合状态指示器1检测到受试者的组织脱水时(即， 在指示器层12的含水量高于默认 水平时)， 将出现杯子象形图。 例如通过阻止水被指示器层12的一个或多个区域吸收、 通过。
33、 在指示器层材料的一个或多个区域上执行附加的聚合步骤(例如， 通过局部暴露至高温或 化学药剂)、 或通过在指示器层12、 膜13或壳体11的一个或多个区域上简单地打印出参考颜 色， 能够实现不同颜色变化行为的区域。 0034 在一些替代性实施方式中， 通过提供多层的指示器层12来实现二向色效应。 在这 样的实施方式中， 指示器层12包括两个或多个子层， 其中每个子层具有与紧邻的子层不同 的折射率。 在这样的实施方式中， 在指示器层12和壳体11之间、 或在指示器层12和半透膜13 之间无需具有(尽管可以具有)不同的折射率。 在这样的实施方式中， 指示器层12的所有子 层并非必须全部是吸水的。 。
34、而是， 可以使用吸水材料和不吸水材料形成的交替子层。 然而， 对于布置在吸水子层和半透膜之间的任意子层来说， 必须允许水分子从中通过。 用于非吸 说 明 书 5/10 页 8 CN 107205648 A 8 水子层的合适材料包括聚酰胺、 全氟磺酸、 离子交换材料、 质子交换材料、 和硅树脂。 许多其 他塑料在一定程度上是透水的， 尤其是在非常薄时， 并因此潜在地可以使用(如上所提及 的， 指示器层12的所有子层需要非常薄以实现二向色效应)。 能够例如使用旋涂、 喷涂、 气相 沉积涂覆来施加非吸水子层。 替代性地， 一个或多个非吸水子层可包括自组装膜， 诸如脂质 双层。 0035 常规的二向色。
35、滤光片通常期望是高度稳定的， 且因此由具有极低水吸收性的材料 构成。 用于制造二向色滤光片的常规方法因此适于制造吸水的指示器层12。 然而， 具有明确 限定厚度的一个或多个子层可以由如上所述的那些柔性吸水材料通过使用公知的多层涂 覆和层压技术来形成。 优选的指示器层材料的柔性指的是层的厚度能够通过拉伸来微调。 0036 在一些替代性实施方式中， 指示器层12包括胶体光子晶体。 胶体光子晶体由悬浮 于第二物质中的第一物质形成的不溶性颗粒组成。 第一物质可以例如是单分散二氧化硅或 聚合物。 胶体光子晶体的光学特性除了其他因素之外取决于第一物质形成的颗粒填充紧密 程度。 第二物质是吸水材料， 其根据。
36、其含水量而改变体积。 这意味着颗粒的紧密度以及晶体 的光学特性根据第二物质的含水量变化。 因此， 指示器层的颜色(由受试者观察到的)将根 据第二物质的含水量变化。 在优选实施方式中， 第二物质是柔性的。 用于第二物质的合适材 料包括吸水凝胶、 橡胶和塑料材料， 诸如， 举例来说， 丙烯酸水凝胶、 亲水性聚醚嵌段酰胺、 或聚乙烯醇。 胶体光子晶体指示器层的默认颜色可以在制造期间通过设置第一物质颗粒的 填充紧密度来设置。 0037 在一些替代性实施方式中， 指示器层12包括胆甾相液晶材料。 合适的材料例如包 括羟丙基纤维素或胆甾醇苯甲酸酯。 胆甾相液晶(也称作为旋光向列型液晶)是具有螺旋结 构的液。
37、晶， 因此其是手性的。 胆甾相液晶按照层来组织。 在各层内不具有位置顺序， 但每层 具有导轴， 该导轴在各层之间周期性变化。 这种变化的周期(即， 完成360 的完整旋转的距 离)决定了由胆甾相液晶材料反射的光波长。 这种变化的周期可取决于晶体材料内的含水 量。 在一些实施方式中， 胆甾相液晶被稳定为分散在聚合物基质内的微滴。 在该实施方式 中， 聚合物基质需要是透明的和透水的。 用于聚合物基质的合适材料例如包括聚酰胺、 全氟 磺酸、 离子交换材料、 质子交换材料、 和硅树脂。 0038 在一些实施方式中(未具体例示)， 水合状态指示器1另外包括用于灌注增强剂(诸 如烟酸盐、 或辣椒素)缓慢释。
38、放的装置。 在一些这样的实施方式中， 水合状态指示器1包括含 有灌注增强剂的附加层。 在替代性实施方式中， 灌注增强剂包括在胶粘层中。 在一些实施方 式中， 水合状态指示器1例如被化学加热或电加热。 用于将灌注增强剂加热和/或结合到水 合状态指示器1的合适技术在本领域中是公知的， 例如用于与加热贴一起使用(诸如 ABC加热贴)。 有利地， 通过使用加热或灌注增强剂增加水合状态指示器1所附 着的皮肤的灌注水平， 能够增强水合状态指示器1的输出和受试者的血液的渗透(或肿胀) 状态之间的相关性。 0039 在一些实施方式中(未具体例示)， 水合状态指示器1另外包括在使用者观察水合 状态指示器1时用于。
39、减少受试者看到的颜色的角度依赖性的装置。 在一些这样实施方式中， 在指示器层12和壳体11的窗15部分之间包括光漫射层以混合反射光的角度。 在一些实施方 式中， 光漫射层包括漫射塑料层。 替代性地， 壳体11的窗15部分、 和/或指示器层12可具有光 漫射性质。 在一些这样的实施方式中， 壳体11的外表面是粗糙的， 从而产生光漫射效果。 在 说 明 书 6/10 页 9 CN 107205648 A 9 一些实施方式中， 在指示器层12和壳体11之间包括具有高折射率的层， 从而减少角度变化。 替代性地或另外地， 壳体11的窗15部分、 和/或指示器层12可具有高折射率。 有利地， 在指示 器层。
40、12的颜色随着观察角度不显著变化时， 对于受试者(或医护专业人员)来说可以较简单 地精确确定是否已经发生颜色变化。 0040 图3示出了根据本发明的第二具体实施方式的水合状态指示器3。 半透膜33和胶粘 层34与第一具体实施方式相同。 然而， 在第二实施方式中与第一实施方式不同的是， 指示器 层32被构造成使得其电气特性根据其体积变化。 指示器层32的光学特性无需根据其体积变 化， 且因此壳体31不包括透明窗。 而是， 在该实施方式中， 输出装置包括在水合状态指示器3 的顶部表面上的显示器35， 其以电气方式(例如通过穿过壳体31的导线36)连接至指示器层 32。 水合状态指示器3还包括电源3。
41、7， 其以电气方式连接至显示器35。 在一些实施方式中， 电 源37是纽扣电池。 显示器35被构造成响应于指示器层32的电气特性(在图3的具体示例中是 导电性， 但应理解的是可使用其他电气特性)的变化来改变外观。 在一些实施方式中， 显示 器35是LCD显示器。 在一些实施方式中， 显示器是OLED显示器。 在一些实施方式中， 显示器包 括光源， 诸如一个或多个LED。 在一些这样的实施方式中， 光源被构造成响应于指示器层32 的电气特性的变化而闪烁。 在一些这样的实施方式中， 光源被构造成使得闪烁频率取决于 指示器层32的电气特性的当前值。 在一些实施方式中， 显示器35被构造成响应于指示器。
42、层 32的电气特性的变化来改变颜色。 在一些实施方式中， 显示器35被构造成根据指示器层32 的电气特性的当前值来显示包括图像和/或文本的预定信息。 0041 指示器层32包括导电材料颗粒(例如， 石墨、 金球体等)， 其悬浮于具有低的导电性 或没有导电性的吸水基质材料中。 在一些实施方式中， 基质材料的体积根据其含水量而变 化。 用于这些实施方式的指示器层的合适材料包括吸水凝胶、 橡胶和塑料材料， 例如包括丙 烯酸水凝胶、 亲水性聚醚嵌段酰胺和聚乙烯醇。 在这些实施方式中， 基质材料的体积变化改 变了导电微粒之间的距离， 这继而改变了指示器层32的导电性。 在一些替代性实施方式中， 指示器层。
43、32包括含水基质中的盐离子。 在这些实施方式中， 指示器层内的水吸收减少了该 层的盐浓度， 这继而减小其导电性。 也设想到替代性实施方式， 其中指示器层32包括在吸水 导电基质(例如， 盐的水凝胶)中的低导电性材料颗粒(例如， 二氧化硅或聚合物)。 有利地， 根据这些实施方式的水合状态指示器的灵敏度高于根据仅使用盐溶液用于指示器层的实 施方式的水合状态指示器的灵敏度。 0042 指示器层32的导电性通过连接至显示器的电路(未示出)来检测， 该电路被构造成 响应于指示器层的导电性的变化而致使显示器的外观变化。 例如， 考虑到随其含水量的增 加而膨胀的基质材料， 在受试者经历体液过量时， 由于水被。
44、吸引到指示器层并且在导电颗 粒之间产生增大的间隔， 所以指示器层的导电性将降低(从默认水平， 这对应于健康的水合 状态)。 在该情形中， 电路的一些实施方式被构造成响应于指示器层的导电性降低而致使显 示器35显示警告受试者体液过量的指示。 相反， 响应于指示器层32的导电性的增加， 电路将 致使显示器35显示警告受试者脱水的指示。 0043 在一些替代性实施方式中， 输出装置被构造成以替代或除了提供视觉输出之外的 方式， 提供触觉和/或听觉输出。 触觉输出可例如通过经由电路以电气方式连接至指示器层 32的振动器来提供。 在这些实施方式中， 电路可被构造成致使振动器在指示器层的导电性 降低时根据。
45、第一模式和/或强度震动， 以及在指示器层的导电性增加时根据第二模式和/或 说 明 书 7/10 页 10 CN 107205648 A 10 强度震动。 听觉输出例如可通过经由电路以电气方式连接至指示器层32的扬声器来提供。 在这些实施方式中， 电路可被构造成致使扬声器在指示器层的导电性降低时发出第一声 音， 以及在指示器层的导电性增加时发出不同的第二声音。 有利地， 电路可被构造成使得听 觉和/或触觉输出的强度和/或重复频率随着受试者正在经历的脱水和体液过量的严重程 度而增加。 0044 在一些实施方式中， 以替代或除了提供视觉、 触觉和/或听觉输出之外的方式， 输 出装置被构造成使用本领域。
46、公知的任意合适的设备和技术而根据指示器层32的导电性变 化来发射无线通信信号。 无线通信信号可由例如属于受试者或医护专业人员的智能手机接 收， 或由电子医疗监控装置接收。 然后， 接收装置可有利地响应于受试者水合状态的变化而 生成警报。 0045 图4示出了根据本发明的第三具体实施方式的水合状态指示器4。 半透膜43和胶粘 层44与第一具体实施方式相同。 然而， 与第一实施方式不同的是， 指示器层42的光学特性无 需基于其体积而变化， 且因此壳体41不包括透明窗。 而是， 在该实施方式中， 输出装置包括 在水合状态指示器3的顶部表面上的显示器45， 其以电气方式(例如通过穿过壳体31的导线 3。
47、6)连接至指示器层42(应理解的是， 在其他实施方式中， 输出装置能够替代性地或另外地 包括上述关于第二实施方式描述的任意特征)。 显示器45以电气方式连接至电源47， 诸如纽 扣电池。 在该实施方式中， 指示器层42包括一对导电板48a、 48b， 它们靠近具有预定的渗透 强度的非导电吸水材料层的顶部表面和底部表面， 该非导电吸水材料层的体积可根据其含 水量变化。 水合状态指示器4的输出装置包括在水合状态指示器4的顶部表面处的显示器45 (例如， LCD显示器或OLED显示器)。 顶部导电板48a以电气方式连接(例如通过穿过壳体41的 导线46)至显示器45。 应理解的是， 导电板48a、 。
48、48b连同它们之间的吸水材料一起形成可变 电容器。 该可变电容器的电容取决于板48a、 48b之间的距离， 且因此取决于指示器层42的含 水量。 显示器45被构造成响应于电容器的电容变化而改变外观(例如， 以上面关于第二实施 方式所述的任意方式)。 0046 在指示器层的材料随其含水量的增加而膨胀的水合状态指示器4的实施方式中， 在受试者经历体液过量时， 由于水被吸引到指示器层并且在导电板48a、 48b之间产生增大 的间隔， 所以由板48a、 48b和指示器层42形成的电容器的电容将降低(从默认水平， 这对应 于健康的水合状态)。 在该情形中， 电路的一些实施方式被构造成响应于指示器层的导电。
49、性 的降低而致使显示器45显示警告受试者体液过量的指示。 相反， 在受试者经历脱水时， 水将 被吸出于指示器层42， 板48a、 48b之间的间隔将减小， 且因此电容将增加。 在一些实施方式 中， 电路因此被构造成响应于电容的增加而致使显示器35显示警告受试者脱水的指示。 0047 现在将解释使用根据本发明各实施方式的水合状态指示器的操作。 尽管该操作是 参照第一实施方式的水合状态指示器1进行解释， 但应理解的是， 该操作的许多方面通常可 应用于包括第二和第三实施方式的水合状态指示器。 在使用中， 水合状态指示器1通过胶粘 层14附接至受试者的皮肤。 优选地， 附接位置被选择成几乎不具有汗腺并且在受试者运动 时经受少量或没有表面形状变化。 在其所施加的皮肤被强力灌注时， 水合状态指示器1的输 出将更多地表示受试者的血液。 因此， 对于一些应用， 期望的是将水合状态指示器1定位到 具有许多毛细血管的皮肤区域上。 0048 如上所述， 指示器层12的渗透强度基本等于健康人体组织的渗透强度。 这意味着 说 明 书 8/10 页 11 CN 1072056。