案例分享人工汗液测试研究(课堂)课件

人工汗液測試解析1人工汗液測試解析1人體內的體液成份2人體內的體液成份2人體內的體液成份汗液中大部分是水,固體只含很小一部份,它們是鈉、氯、鉀、尿素、蛋白質、脂質、氨基酸、鈣、磷和鐵等。汗液中物質濃度可隨出汗的速度而變化。當出汗速度快時，鈉和氯化物濃度將明顯增加。汗液分泌時比重是1.001~1.006，正常為低滲透壓，PH一般是在4.5~5.5之間，但若持續出汗可增加到7.4核細胞內液細胞外液Na+Cl-、HCO3-K+HPO42-蛋白質人體中的體液除少量的養分和代謝物外，大部分為電解質3人體內的體液成份汗液中大部分是水,固體只含很小一部份,它們是人工汗液標準的爭議4人工汗液標準的爭議4人工汗液的標準規範第一類第二類混用類目前人工汗液的配方依據國際標準可以分為三大類：Dell的配方:SimulatedSweat-Basic(8.8pH)5gNaCl+5gdi-sodium-phosphateNaOHuntilpH=8.8(approximately0.5g)SimulatedSweat-Acidic(5.0pH)BasicSolution80%AceticaciduntilpH=5.0(approximately2ml)Pega的配方:(須以醋酸鹽霧為關鍵字另行調查)純水:200~400mlNa2HPO4*12H2O(帶水磷酸氫二鈉):18.8克NaCl(氯化鈉):8克CH3COOH(醋酸):5克稀釋至1000mlM的配方:0.75gNaCl+0.12gKCl(PotassiumChloride)0.27mlpurelacticacid+0.1gurea+100mlH2O5人工汗液的標準規範第一類第二類混用類目前人工汗液的配方依據國在不考慮溫度與溼度的條件下,一般都認為磷酸氫二鈉是較嚴苛的配方。甚至有爭議關於身體怎會分泌磷酸氫二鈉那…先不看國際標準的設定,磷酸氫二鈉是怎樣出現的呢?答案是…腎臟…目的是…為了維持體內的酸鹼平衡…NH3+H+→NH4+NH4++NaCl→Na++NH4Cl再吸收尿液排出Na2HPO4

+H+→Na++NaH2PO4人工汗液標準的爭議我們身體吸收了阻燃劑..排出了洗滌劑~!!!.....@@其實是將Na2HPO4留在細胞內液裡..而排掉了NaH2PO4來將H+排出,以維持體內的酸鹼平衡6在不考慮溫度與溼度的條件下,一般都認為磷酸氫二鈉是較嚴苛的配腎小管管壁細胞細胞間液腎小管管腔濾液Na+H+Na+H+NaHPO4-

+HPO42-CO2+H2OH2CO3HCO3-

Na+HCO3-

CO2K+K+H2PO4-CA主動運輸主動運輸使用磷酸鹽是腎臟排出H+的其中一種方式

另一種如上頁列出的,是用氨(NH4)人工汗液標準的爭議7腎小管管壁細胞細胞間液腎小管管腔濾液Na+H+Na+H+Na另一件有趣的事情是:-ISO105-E04:Textiles-ColourfastnesstoperspirationScopeThispartofISO105specifiesamethodfordeterminingtheresistanceofthecolouroftextilesofallkindsandinallformstotheactionofhumanperspiration.-AATCCTestMethod15-2007:ColourfastnesstoperspirationPurposeandScopeThistestmethodisusedtodeterminethefastnessofcoloredtextilestotheeffectsofacidperspiration.Itisapplicabletodyed,printedorotherwisecoloredtextilefibers,yarnsandfabricsofallkindsandtothetestingofdyestuffsasappliedtotextiles.-ISO3160-2:Watch-casesandaccessories-Goldalloycoverings--Part2ISO3160-2:2003specifiesmethodstodeterminefineness,thickness,corrosionresistanceandadhesionforgoldalloycoveringsonwatch-casesandaccessories,includingbraceletswhentheyarepermanentlyattachedtothecase

-EN1811:

Referencetestmethodforreleaseofnickelfromproductsintendedtocomeinto

directandprolongedcontactwiththeskin這四項國際標準中,有包含磷酸氫二鈉的是前兩項,但是前兩項規範的測試目的是:紡織物色牢度,而前頁表中其他有使用磷酸氫二鈉類的規範,也都是用在紡織物上的但尿素乳酸類的ISO及EN測試標準的標的物是:手錶錶殼及配件,另外則是為了要測試鎳金屬因汗液而會析出的量人工汗液標準的爭議8另一件有趣的事情是:人工汗液標準的爭議8是因為紡織品會長期浸潤在汗水跟尿液中(哈哈哈哈…)?而眼鏡或是手錶類卻只會單純”接觸”到汗水,因此配方才會有所不同?其實…第二類不是一樣有尿素嗎….(^_^)目前只能推測應該是在浸潤跟接觸的不同:浸潤是指待測物常被汗液浸濕且會遭遇較長時間的包覆,例如運動時口袋中 放置的MP3隨身聽,或是有時會放置在長褲後口袋的薄型手機接觸則是只有短暫且少量的殘留汗液,如手錶,眼鏡,或是Desktop的機殼問題來了:NBB件上Keyboard跟Touchpad旁,通常手腕會枕在上方方便打字.這裡是要用哪個標準測試呢?NB的其他部分也跟DT一樣,能跟汗液接觸的機會不多…所以?一台NB是否需要用到不同的人工汗液測試標準呢?但是..因為目前並沒有足夠的證據來判斷這兩種測試方法的分別是否在此,且電子設備與織物的最大不同是:不會吸附及長期浸潤在汗液中,所以用設計給手錶眼鏡類測試用的人工汗液應該是比用織物類的要更接近電子產品的使用狀況~!人工汗液標準的爭議9是因為紡織品會長期浸潤在汗水跟尿液中(哈哈哈哈…)?而眼鏡緩衝溶液

在人工汗液中的作用10緩衝溶液

在人工汗液中的作用10緩衝溶液在人工汗液中的作用現在需要解釋一下何謂緩衝溶液0.10mol·L-1NaCl溶液內:NaCl溶液中加入HCL到0.010mol·L-1溶液的pH值會由7變成2,改變了5的單位,變化太大也太快...0.10mol·L-1HAc-0.10mol·L-1NaAc溶液內:0.10mol·L-1HAc-0.10mol·L-1NaAc溶液中加入HCl到0.010mol·L-1,溶液的pH僅會由4.75變為4.74，只有改變0.01pH這就是緩衝劑的功用…在我們調製人工汗液的過程中,我們需要將汗液的pH值精準到±0.1,所以人工汗液中就需要有pH緩衝溶液的成分存在,那我們目前的配方中是用哪些成分做為緩衝液呢???常見的緩衝液,有三種類型:弱酸及其共軛鹼:如HAc

/

NaAc,H2CO3/NaHCO3弱鹼及其共軛酸:如NH3·H2O/NH4Cl,CH3NH2/CH3NH3+Cl-多元酸酸式鹽及其共軛鹼:如NaHCO3/Na2CO3,NaH2PO4/Na2HPO4有看出端倪了嗎….^^?11緩衝溶液在人工汗液中的作用現在需要解釋一下何謂緩衝溶液0.1L-組氨酸鹽酸鹽-水合物(氨基酸)C6H9N3O2·H2O·HClNaCl(氯化鈉)NaClNH4Cl(氯化銨)

磷酸二氫鈉二水合物NaH2PO4·2H2O磷酸氫二鈉及水合物Na2HPO4Na2HPO4·2H2ONa2HPO4·12H2ONH2CONH2(尿素)

CH3COOH(醋酸)

乳酸USP85%

乳酸USP90%

DL-天冬酰氨酸

D-泛酸鈉

葡萄糖

pH緩衝液所以磷酸鹽類跟NH4Cl基本上並不是測試時產生作用的主要成分,而是為了精準的調出需要的pH值用的”緩衝液”!且這些成分也是人體本來就會產生的所以..主要的作用成分不是在磷酸鹽類跟NH4Cl,那會是哪些呢?緩衝溶液在人工汗液中的作用12L-組氨酸鹽酸鹽-水合物(氨基酸)C6H9N3O2·H2人工汗液的作用機制13人工汗液的作用機制13人工汗液的作用機制根據中國科學院金屬研究所的論文-AZ91D鎂合金手汗腐蝕機理研究-手汗模擬液中AZ91D鎂合金腐蝕的動力學規律:因為鎂合金在水溶液中主要發生如下反應:Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2,即每一molMg溶解,就會有1molH2析出,鎂合金的溶解速度等於H2的析出速度,因此可以通過測量氫的析出速度來評價鎂合金的腐蝕速度,並藉由此方式來測量由尿素,NaCl及乳酸調製出的七種介質及純水對鎂合金的腐蝕狀況,結果可以在下圖中看出由圖中可以發現,八種溶液卻出現了兩種腐蝕曲線:水和尿素:鎂金屬溶解量隨著時間的延續逐步衰減,最後穩定在某個固定值,停止的原因是因為腐蝕產物氧化鎂的覆蓋作用,而尿素的弱鹼性更有利於膜的生成,在NaCl單獨存在時,Cl-離子會與OH-離子競爭而降低這種作用,但尿素的加入可以協助阻止Cl-乳酸和NaCl:鎂金屬溶解量隨著時間的延續增加,不會形成保護性膜,但尿素依然可以降低合金的溶解速度14人工汗液的作用機制根據中國科學院金屬研究所的論文-由圖中可以鎂合金腐蝕的動力學規律尿素的緩蝕機制乳酸的腐蝕機制中國科學院金屬研究所的論文:鎂合金手汗腐蝕機理研究人工汗液作用機制那胺基酸類呢?(點擊可開啟)15鎂合金腐蝕的動力學規律尿素的緩蝕機制乳酸的腐蝕機制中國科學院在論文的第二頁有提到:由於人體的差異,大多數人的汗液pH值為酸性,只有少數人的汗液pH值呈鹼性。以上幾種標準人工汗液的組分、含量和pH值各不相同,但其中都含有胺基酸,會對金屬絡合染料中的金屬離子產生作用,降低染料對光的抵抗力,進而降低其色牢度。但近年來,用於棉織物染色的金屬絡合染料用量已大為減少,JIS和GB標準人工汗液中單有胺基酸組分以不能反映實際情況。由表2知,ATTS標準的和AATCC標準的人工汗液中含有乳酸,且前者的乳酸含量要遠遠大於後者。此外,ATTS標準的人工汗液中還含有葡萄糖和D2泛酸鈉組分。D2泛酸鈉作為一種輔助酶,起到促進葡萄糖分解的作用。而乳酸和葡萄糖都是人體汗液的組成部分,是弱還原劑,在日光照射下,由於光致還原作用,使偶氮類活性染料斷鍵,從而使織物褪色東華大學與上海入出境檢驗局的論文:紡織品耐光汗複合色牢度測試方法人工汗液作用機制16在論文的第二頁有提到:東華大學與上海入出境檢驗局的論文:紡織C6H9N3O2·H2O·HClL-組氨酸鹽酸鹽-水合物氨基酸腐蝕NaCl(氯化鈉)汗液的主成分強腐蝕NH4Cl(氯化銨)

pH緩衝劑磷酸二氫鈉二水合物NaH2PO4·2H2O磷酸氫二鈉及水合物Na2HPO4Na2HPO4·2H2ONa2HPO4·12H2ONH2CONH2(尿素)(弱鹼性)汗液成份緩蝕CH3COOH(醋酸)ph調節劑腐蝕乳酸USP85%汗液成份腐蝕乳酸USP90%汗液成份腐蝕DL-天冬酰氨酸氨基酸腐蝕D-泛酸鈉輔助酶腐蝕葡萄糖汗液成份腐蝕乳酸化學式:C3H6O3

結構簡式:CH3-CH(OH)-COOH尿素磷酸氫二鈉人工汗液作用機制Mg（s）+2CH3COOH（aq）→(CH3COO)2Mg(aq)+H2（g）NaHCO3（s）+CH3COOH(aq)→CH3COONa(aq)+CO2(g)+H2O（l）17C6H9N3O2·H2O·HCl氨基酸腐蝕NaCl(氯化結論18結論18結論氨基酸及NaCl為第一類人工汗液中主要的作用成分乳酸及NaCl為第二類人工汗液中主要的作用成分,但其中的尿素能減緩侵蝕作用氨基酸與乳酸及NaCl混用的第三類人工汗液為最嚴苛的配方日本標準ATTS為目前已知最嚴苛的人工汗液配方第一類及第三類人工汗液標準是定義給紡織類產品使用,某些規範並會搭配做光照褪色測試第二類人工汗液標準則是定義給金屬類產品使用,驗證眼鏡、手錶錶殼等接觸汗液後表面的腐蝕狀況,或是用人工汗液分析鎳金屬因腐蝕而析出的量,來防止產品因汗液而溶出過多的鎳,造成人體對鎳的過敏反應紡織類產品因較會有長期浸泡於汗液中的情況發生,故用於紡織類產品的人工汗液規格,可推論其應為較嚴苛的規範,且在相關的論文中也有類似的發現在目前並無專為電腦設備所定義的國際摽準下,採用為手錶及眼鏡定義的人工汗液規範,應為較合理的選擇19結論氨基酸及NaCl為第一類人工汗液中主要的作用成分19人工汗液測試解析20人工汗液測試解析1人體內的體液成份21人體內的體液成份2人體內的體液成份汗液中大部分是水,固體只含很小一部份,它們是鈉、氯、鉀、尿素、蛋白質、脂質、氨基酸、鈣、磷和鐵等。汗液中物質濃度可隨出汗的速度而變化。當出汗速度快時，鈉和氯化物濃度將明顯增加。汗液分泌時比重是1.001~1.006，正常為低滲透壓，PH一般是在4.5~5.5之間，但若持續出汗可增加到7.4核細胞內液細胞外液Na+Cl-、HCO3-K+HPO42-蛋白質人體中的體液除少量的養分和代謝物外，大部分為電解質22人體內的體液成份汗液中大部分是水,固體只含很小一部份,它們是人工汗液標準的爭議23人工汗液標準的爭議4人工汗液的標準規範第一類第二類混用類目前人工汗液的配方依據國際標準可以分為三大類：Dell的配方:SimulatedSweat-Basic(8.8pH)5gNaCl+5gdi-sodium-phosphateNaOHuntilpH=8.8(approximately0.5g)SimulatedSweat-Acidic(5.0pH)BasicSolution80%AceticaciduntilpH=5.0(approximately2ml)Pega的配方:(須以醋酸鹽霧為關鍵字另行調查)純水:200~400mlNa2HPO4*12H2O(帶水磷酸氫二鈉):18.8克NaCl(氯化鈉):8克CH3COOH(醋酸):5克稀釋至1000mlM的配方:0.75gNaCl+0.12gKCl(PotassiumChloride)0.27mlpurelacticacid+0.1gurea+100mlH2O24人工汗液的標準規範第一類第二類混用類目前人工汗液的配方依據國在不考慮溫度與溼度的條件下,一般都認為磷酸氫二鈉是較嚴苛的配方。甚至有爭議關於身體怎會分泌磷酸氫二鈉那…先不看國際標準的設定,磷酸氫二鈉是怎樣出現的呢?答案是…腎臟…目的是…為了維持體內的酸鹼平衡…NH3+H+→NH4+NH4++NaCl→Na++NH4Cl再吸收尿液排出Na2HPO4

+H+→Na++NaH2PO4人工汗液標準的爭議我們身體吸收了阻燃劑..排出了洗滌劑~!!!.....@@其實是將Na2HPO4留在細胞內液裡..而排掉了NaH2PO4來將H+排出,以維持體內的酸鹼平衡25在不考慮溫度與溼度的條件下,一般都認為磷酸氫二鈉是較嚴苛的配腎小管管壁細胞細胞間液腎小管管腔濾液Na+H+Na+H+NaHPO4-

+HPO42-CO2+H2OH2CO3HCO3-

Na+HCO3-

CO2K+K+H2PO4-CA主動運輸主動運輸使用磷酸鹽是腎臟排出H+的其中一種方式

另一種如上頁列出的,是用氨(NH4)人工汗液標準的爭議26腎小管管壁細胞細胞間液腎小管管腔濾液Na+H+Na+H+Na另一件有趣的事情是:-ISO105-E04:Textiles-ColourfastnesstoperspirationScopeThispartofISO105specifiesamethodfordeterminingtheresistanceofthecolouroftextilesofallkindsandinallformstotheactionofhumanperspiration.-AATCCTestMethod15-2007:ColourfastnesstoperspirationPurposeandScopeThistestmethodisusedtodeterminethefastnessofcoloredtextilestotheeffectsofacidperspiration.Itisapplicabletodyed,printedorotherwisecoloredtextilefibers,yarnsandfabricsofallkindsandtothetestingofdyestuffsasappliedtotextiles.-ISO3160-2:Watch-casesandaccessories-Goldalloycoverings--Part2ISO3160-2:2003specifiesmethodstodeterminefineness,thickness,corrosionresistanceandadhesionforgoldalloycoveringsonwatch-casesandaccessories,includingbraceletswhentheyarepermanentlyattachedtothecase

-EN1811:

Referencetestmethodforreleaseofnickelfromproductsintendedtocomeinto

directandprolongedcontactwiththeskin這四項國際標準中,有包含磷酸氫二鈉的是前兩項,但是前兩項規範的測試目的是:紡織物色牢度,而前頁表中其他有使用磷酸氫二鈉類的規範,也都是用在紡織物上的但尿素乳酸類的ISO及EN測試標準的標的物是:手錶錶殼及配件,另外則是為了要測試鎳金屬因汗液而會析出的量人工汗液標準的爭議27另一件有趣的事情是:人工汗液標準的爭議8是因為紡織品會長期浸潤在汗水跟尿液中(哈哈哈哈…)?而眼鏡或是手錶類卻只會單純”接觸”到汗水,因此配方才會有所不同?其實…第二類不是一樣有尿素嗎….(^_^)目前只能推測應該是在浸潤跟接觸的不同:浸潤是指待測物常被汗液浸濕且會遭遇較長時間的包覆,例如運動時口袋中 放置的MP3隨身聽,或是有時會放置在長褲後口袋的薄型手機接觸則是只有短暫且少量的殘留汗液,如手錶,眼鏡,或是Desktop的機殼問題來了:NBB件上Keyboard跟Touchpad旁,通常手腕會枕在上方方便打字.這裡是要用哪個標準測試呢?NB的其他部分也跟DT一樣,能跟汗液接觸的機會不多…所以?一台NB是否需要用到不同的人工汗液測試標準呢?但是..因為目前並沒有足夠的證據來判斷這兩種測試方法的分別是否在此,且電子設備與織物的最大不同是:不會吸附及長期浸潤在汗液中,所以用設計給手錶眼鏡類測試用的人工汗液應該是比用織物類的要更接近電子產品的使用狀況~!人工汗液標準的爭議28是因為紡織品會長期浸潤在汗水跟尿液中(哈哈哈哈…)?而眼鏡緩衝溶液

在人工汗液中的作用29緩衝溶液

在人工汗液中的作用10緩衝溶液在人工汗液中的作用現在需要解釋一下何謂緩衝溶液0.10mol·L-1NaCl溶液內:NaCl溶液中加入HCL到0.010mol·L-1溶液的pH值會由7變成2,改變了5的單位,變化太大也太快...0.10mol·L-1HAc-0.10mol·L-1NaAc溶液內:0.10mol·L-1HAc-0.10mol·L-1NaAc溶液中加入HCl到0.010mol·L-1,溶液的pH僅會由4.75變為4.74，只有改變0.01pH這就是緩衝劑的功用…在我們調製人工汗液的過程中,我們需要將汗液的pH值精準到±0.1,所以人工汗液中就需要有pH緩衝溶液的成分存在,那我們目前的配方中是用哪些成分做為緩衝液呢???常見的緩衝液,有三種類型:弱酸及其共軛鹼:如HAc

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NaAc,H2CO3/NaHCO3弱鹼及其共軛酸:如NH3·H2O/NH4Cl,CH3NH2/CH3NH3+Cl-多元酸酸式鹽及其共軛鹼:如NaHCO3/Na2CO3,NaH2PO4/Na2HPO4有看出端倪了嗎….^^?30緩衝溶液在人工汗液中的作用現在需要解釋一下何謂緩衝溶液0.1L-組氨酸鹽酸鹽-水合物(氨基酸)C6H9N3O2·H2O·HClNaCl(氯化鈉)NaClNH4Cl(氯化銨)

磷酸二氫鈉二水合物NaH2PO4·2H2O磷酸氫二鈉及水合物Na2HPO4Na2HPO4·2H2ONa2HPO4·12H2ONH2CONH2(尿素)

CH3COOH(醋酸)

乳酸USP85%

乳酸USP90%

DL-天冬酰氨酸

D-泛酸鈉

葡萄糖

pH緩衝液所以磷酸鹽類跟NH4Cl基本上並不是測試時產生作用的主要成分,而是為了精準的調出需要的pH值用的”緩衝液”!且這些成分也是人體本來就會產生的所以..主要的作用成分不是在磷酸鹽類跟NH4Cl,那會是哪些呢?緩衝溶液在人工汗液中的作用31L-組氨酸鹽酸鹽-水合物(氨基酸)C6H9N3O2·H2人工汗液的作用機制32人工汗液的作用機制13人工汗液的作用機制根據中國科學院金屬研究所的論文-AZ91D鎂合金手汗腐蝕機理研究-手汗模擬液中AZ91D鎂合金腐蝕的動力學規律:因為鎂合金在水溶液中主要發生如下反應:Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2,即每一molMg溶解,就會有1molH2析出,鎂合金的溶解速度等於H2的析出速度,因此可以通過測量氫的析出速度來評價鎂合金的腐蝕速度,並藉由此方式來測量由尿素,NaCl及乳酸調製出的七種介質及純水對鎂合金的腐蝕狀況,結果可以在下圖中看出由圖中可以發現,八種溶液卻出現了兩種腐蝕曲線:水和尿素:鎂金屬溶解量隨著時間的延續逐步衰減,最後穩定在某個固定值,停止的原因是因為腐蝕產物氧化鎂的覆蓋作用,而尿素的弱鹼性更有利於膜的生成,在NaCl單獨存在時,Cl-離子會與OH-離子競爭而降低這種作用,但尿素的加入可以協助阻止Cl-乳酸和NaCl:鎂金屬溶解量隨著時間的延續增加,不會形成保護性膜,但尿素依然可以降低合金的溶解速度33人工汗液的作用機制根據中國科學院金屬研究所的論文-由圖中可以鎂合金腐蝕的動力學規律尿素的緩蝕機制乳酸的腐蝕機制中國科學院金屬研究所的論文:鎂合金手汗腐蝕機理研究人工汗液作用機制那胺基酸類呢?(點擊可開啟)34鎂合金腐蝕的動力學規律尿素的緩蝕機制乳酸的腐蝕機制中國科學院在論文的第二頁有提到:由於人體的差異,大多數人的汗液pH值為酸性,只有少數人的汗液pH值呈鹼性。以上幾種標準人工汗液的組分、含量和pH值各不相同,但其中都含有胺基酸,會對金屬絡合染料中的金屬離子產生作用,降低染料對光的抵抗力,進而降低其色牢度。但近年來,用於棉織物染色的金屬絡合染料用