一种可穿戴式汗液监测传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可穿戴式汗液监测传感器及其制备方法，该汗液监控传感器包括粘结层、电化学传感器电极层和微流控结构层；该粘结层的顶部与该电化学传感器电极层连接，该粘结层的底部与皮肤粘结，该粘结层上设有第一通孔，该电化学传感器电极层包括电极，该电极用于检测汗液中分析物；该电化学传感器电极层上设有该微流控结构层，该微流控结构层包括连通的检测结构和第二通孔，该第二通孔与该第一通孔对应，该检测结构用于收集由该第一通孔和该第二通孔输送来的汗液，并暴露该电极于该汗液中；粘结层和微流控结构层的材料为高分子材料。本申请提供的汗液监控传感器具有结构简单和成本低的特点。和成本低的特点。和成本低的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种可穿戴式汗液监测传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及汗液检测
，特别涉及一种可穿戴式汗液监测传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着可穿戴市场的发展，无创、连续性的健康监测已成为一个新趋势，以实时监测眼泪、尿液、唾液和汗液等易获取的生物流体中生物标志物水平为目标，人体的外分泌体液可穿戴式传感设备的开发已成为重要研究方向。其中，汗液是一种非常重要体液，汗腺广泛分布人体，具有可持续的采样性，含丰富的生物化学成分(如葡萄糖、乳酸、乙醇、K
+
、Na
+
等)，与人体的健康息息相关(例如乙醇浓度与血液高度相关)，汗液传感通常被视为长期和半连续健康监测的理想选择，用来预测血液中的生物标志物水平，或直接推断疾病。
[0003]然而现有技术中的汗液传感器结构复杂，需要具备多种传感器才能实现对汗液较为全面的监控，成本较高，不利于汗液传感器的推广和应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术能够解决上述
技术介绍
中汗液传感器结构复杂和成本高的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本申请在一方面公开了一种可穿戴式汗液监测传感器，其包括粘结层、电化学传感器电极层和微流控结构层；
[0006]该粘结层的顶部与该电化学传感器电极层连接，该粘结层的底部与皮肤粘结，该粘结层上设有第一通孔，该电化学传感器电极层包括电极，该电极用于检测汗液中分析物；
[0007]该电化学传感器电极层上设有该微流控结构层，该微流控结构层包括连通的检测结构和第二通孔，该第二通孔与该第一通孔对应，该检测结构用于收集由该第一通孔和该第二通孔输送来的汗液，并暴露该电极于该汗液中；
[0008]粘结层和微流控结构层的材料为高分子材料。
[0009]可选的，该检测结构包括连接通道和检测孔；
[0010]该连接通道的一端与该第二通孔连通，该连接通道的另一端与该检测孔连通；
[0011]该检测孔用于收集由该连接通道输送来的汗液，并暴露该电极于该汗液中。
[0012]可选的，该检测孔的直径大于该第二通孔的直径；
[0013]该连接通道的宽度小于该第二通孔的直径。
[0014]可选的，该微流控结构层还包括出液结构；
[0015]该出液结构与该检测孔连通，该出液结构用于引导该检测孔内的汗液流出。
[0016]可选的，该电化学传感器电极层还包括第三通孔；
[0017]该第二通孔与该第一通孔对应。
[0018]可选的，该第二通孔的内壁，连接通道的内壁和该第三通孔的内壁为进行亲水性处理后的内壁。
[0019]可选的，还包括覆盖层；
[0020]该覆盖层设于该微流控结构层的顶部。
[0021]可选的，该电极上固定有与目标物反应的材料或者特异性捕获目标物的材料。
[0022]可选的，该分析汗液包括对对汗液中的葡萄糖、乳酸和钙离子的含量进行分析。
[0023]本申请在另一方面还公开了一种可穿戴式汗液监测传感器的制备方法，其包括如下步骤：
[0024]利用激光在粘结层上雕刻出第一通孔，在微流控结构层上雕刻出检测结构和第二通孔；
[0025]利用喷墨打印或者丝网印刷技术在电化学传感器电极层上制备电极，所述电极用于检测汗液中分析物；
[0026]将所述电化学传感器电极层的底部与所述粘结层的顶部连接，所述粘结层的底部与皮肤粘结；
[0027]将所述微流控结构层的底部与所述电化学传感器电极层的顶部连接，所述第二通孔与所述第一通孔对应，所述检测结构用于收集由所述第一通孔和所述第二通孔输送来的汗液，并暴露所述电极于所述汗液中；
[0028]所述粘结层和所述微流控结构层的材料为高分子材料。
[0029]采用上述技术方案，本申请提供的可穿戴式汗液监测传感器具有如下有益效果：
[0030]1)通过将电化学传感器与微流控结构集成，从而实现采集汗液，进而对汗液进行检测，通过分析汗液进而了解人体健康状况。
[0031]2)由于本申请提供的该汗液监测传感器能够直接贴附于表皮，从而能够实现实时定量监测分析物浓度变化信息。
[0032]3)而且该汗液监测传感器，结构简单便于批量化生产，且尺寸小，便于携带；
[0033]4)由于所述粘结层和所述微流控结构层的材料为高分子材料，具有成本低和使用寿命长的优点。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1为一种可选的汗液监测传感器的结构示意图；
[0036]图2为一种可选的离子电渗电极的结构简图；
[0037]图3为另一种可选的粘结层和离子电渗电极的结构示意图；
[0038]图4为一种可选的微流控结构层的结构示意图；
[0039]图5为一种可选的电化学传感器电极层的结构示意图；
[0040]图6为另一种可选的汗液监测传感器的截面图；
[0041]图7为一种可选的覆盖层的结构示意图；
[0042]图8为一种可选的电极的结构示意图；
[0043]图9为一种可选的第一电极的结构示意图；
[0044]图10为另一种可选的第一电极的结构示意图；
[0045]图11为一种可选的第二电极的结构示意图；
[0046]图12为一种可选的第三电极的结构示意图；
[0047]图13为一种可选的传感器的应用场景图；
[0048]图14为本申请一种可选的传感器对不同钙离子浓度的响应曲线；
[0049]图15为本申请一种可选的传感器对不同乳酸浓度的响应曲线。
[0050]以下对附图作补充说明：
[0051]1‑
粘结层；101
‑
第一通孔；102
‑
离子电渗电极放置结构；2
‑
电化学传感器电极层；201
‑
电极；202
‑
第三通孔；203
‑
衬底；3
‑
微流控结构层；301
‑
第二通孔；302
‑
检测结构；3021
‑
连接通道；3022
‑
检测孔；303
‑
出液结构；4
‑
离子电渗电极；401
‑
正极片；402
‑
负极片；5
‑
水凝胶；6
‑
汗液；7
‑
皮肤；8
‑
引流通道；9
‑
覆盖层；10
‑
第一电极；11
‑
第二电极；12
‑
第三电极；13...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴式汗液监测传感器，其特征在于，包括粘结层(1)、电化学传感器电极层(2)和微流控结构层(3)；所述粘结层(1)的顶部与所述电化学传感器电极层(2)连接，所述粘结层(1)的底部与皮肤粘结，所述粘结层(1)上设有第一通孔(101)，所述电化学传感器电极层(2)包括电极(201)，所述电极(201)用于检测汗液中分析物；所述电化学传感器电极层(2)上设有所述微流控结构层(3)，所述微流控结构层(3)包括连通的检测结构(302)和第二通孔(301)，所述第二通孔(301)与所述第一通孔(101)对应，所述检测结构(302)用于收集由所述第一通孔(101)和所述第二通孔(301)输送来的汗液，并暴露所述电极(201)于所述汗液中；所述粘结层(1)和所述微流控结构层(3)的材料为高分子材料。2.根据权利要求1所述的可穿戴式汗液监测传感器，其特征在于，所述检测结构(302)包括连接通道(3021)和检测孔(3022)；所述连接通道(3021)的一端与所述第二通孔(301)连通，所述连接通道(3021)的另一端与所述检测孔(3022)连通；所述检测孔(3022)用于收集由所述连接通道(3021)输送来的汗液，并暴露所述电极(201)于所述汗液中。3.根据权利要求2所述的可穿戴式汗液监测传感器，其特征在于，所述检测孔(3022)的直径大于所述第二通孔(301)的直径；所述连接通道(3021)的宽度小于所述第二通孔(301)的直径。4.根据权利要求2所述的可穿戴式汗液监测传感器，其特征在于，所述微流控结构层(3)还包括出液结构(303)；所述出液结构(303)与所述检测孔(3022)连通，所述出液结构(303)用于引导所述检测孔(3022)内的汗液流出。...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛红菊，孙腾，恢嘉楠，周麟，赵建龙，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：