一种基于毛细微流泵的汗液收集与检测贴片制造技术

本发明专利技术涉及一种基于毛细微流泵的汗液收集与检测贴片，PET薄膜和PDMS薄膜的周缘密封连接，传感器组件包括汗液标志物检测传感器和流速传感器，PET薄膜上形成有由工作电极、参比电极和对电极共同提供的汗液标志物检测传感器，PET薄膜上还形成有由插指电极提供的流速传感器，PDMS薄膜上形成有进样腔室，汗液标志物检测传感器正对进样腔室中以对汗液的标志物进行测量，PDMS薄膜上形成有蛇形微柱阵列通道，流速传感器正对蛇形微柱阵列通道以对汗液的流速进行测量。根据本发明专利技术的基于毛细微流泵的汗液收集与检测贴片，集成了汗液代谢物检测和流速检测的传感器实现多目标检测，可以有效地同时检测汗液中标志物乳酸和汗液流速。地同时检测汗液中标志物乳酸和汗液流速。地同时检测汗液中标志物乳酸和汗液流速。

【技术实现步骤摘要】
一种基于毛细微流泵的汗液收集与检测贴片


[0001]本专利技术涉及汗液的检测，更具体地涉及一种基于毛细微流泵的汗液收集与检测贴片。

技术介绍

[0002]可穿戴式汗液传感器因其在无创连续监测生理参数方面的巨大潜力而迅速发展。在快速发展的同时，一些重大挑战仍有待解决。可穿戴式汗液传感器大多与皮肤表面直接接触，如果不能形成紧密的接触，分泌的汗液在皮肤表面容易蒸发或污染。为有效收集和检测汗液，目前大多数将微流体芯片与可穿戴式传感器集成，这也引出了汗液如何高效的从微流体通道腔室进入和排出的问题。
[0003]有的提出了一种手指驱动的微流控系统，通过手指按压将汗液从表皮引取到微腔室内。然而，这些设备需要额外的按压动作，这阻碍了使用中的实时监控。
[0004]另外有的在进出样口上安装吸附性聚合物或水凝胶，毛细作用和渗透原理自发驱动汗液流动，而微流体内部汗液流量由聚合物材料的孔隙度和水凝胶的亲水性决定，难以控制。
[0005]汗液速率很大程度上影响了传感器的检测准确性，也是重要的检测指标之一。目前缺乏有效控制汗液流速大小的同时检测汗液中标志物和流速的一体化自驱动贴片。

技术实现思路

[0006]为了解决上述现有技术中的无法同时检测汗液中标志物和流速的问题，本专利技术提供一种基于毛细微流泵的汗液收集与检测贴片。
[0007]根据本专利技术的基于毛细微流泵的汗液收集与检测贴片，其包括PET薄膜、PDMS薄膜、传感器组件和蛇形微柱阵列通道，其中，PET薄膜和PDMS薄膜的周缘密封连接，传感器组件包括汗液标志物检测传感器和流速传感器，PET薄膜上形成有由工作电极、参比电极和对电极共同提供的汗液标志物检测传感器，PET薄膜上还形成有由插指电极提供的流速传感器，PDMS薄膜上形成有进样腔室，汗液标志物检测传感器正对进样腔室中以对汗液的标志物进行测量，PDMS薄膜上形成有蛇形微柱阵列通道，流速传感器正对蛇形微柱阵列通道以对汗液的流速进行测量。
[0008]优选地，PDMS薄膜上形成有毛细止回阀，其位于进样腔室和蛇形微柱阵列通道之间以阻止汗液回流。
[0009]优选地，蛇形微柱阵列通道中的微柱具有相同或不同的长度和宽度。
[0010]优选地，蛇形微柱阵列通道中的相邻微柱之间具有相同或不同的距离。
[0011]优选地，工作电极通过TTF/CNT作为中介层修饰。
[0012]优选地，PDMS薄膜上形成有汗液的进样口，工作电极直接对应于进样口设置。
[0013]优选地，PET薄膜上形成有汗液的出样口，其正对PDMS薄膜上的出液腔室设置。
[0014]优选地，进样口和/或出样口具有水凝胶和亲水性聚合物材料以增加吸取汗液的
效率。
[0015]优选地，进样腔室和/或出液腔室内设置有若干起支撑作用的腔室微柱。
[0016]优选地，汗液标志物检测传感器和流速传感器通过PET薄膜上的电极连接处接到电化学工作站。
[0017]根据本专利技术的基于毛细微流泵的汗液收集与检测贴片，是一种结合了微流控技术制备成的简单易制的贴片，集成了汗液代谢物检测和流速检测的传感器实现多目标检测，可以有效地同时检测汗液中标志物乳酸和汗液流速，汗液标志物检测传感器展现了很好的检测灵敏度(7.36μA/mM
·
cm2，R2＝0.996)，而流速传感器可以检测0
‑
60μL/min的检测范围。
附图说明
[0018]图1是根据本专利技术的一个优选实施例的基于毛细微流泵的汗液收集与检测贴片的剖面结构示意图；
[0019]图2是图1的透视图；
[0020]图3示出形成在PET薄膜上的传感器组件；
[0021]图4示出了汗液标志物检测传感器的工作电极的修饰；
[0022]图5示出了汗液标志物检测传感器的参比电极的修饰；
[0023]图6示出形成在PDMS薄膜上的蛇形微柱阵列通道；
[0024]图7是蛇形微柱阵列通道的局部放大图；
[0025]图8示出三种通道；
[0026]图9示出三种通道的仿真效果对比；
[0027]图10示出两种通道的实验结果对比；
[0028]图11是流速传感器的标定结果图；
[0029]图12是汗液标志物检测传感器的电流响应结果图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图，给出本专利技术的较佳实施例，并予以详细描述。
[0031]如图1所示，根据本专利技术的一个优选实施例的基于毛细微流泵的汗液收集与检测贴片包括周缘密封连接的PET薄膜10和PDMS薄膜20，密封区域如图2的阴影部分所示。这里的PET薄膜10和PDMS薄膜20其实就是两层塑料薄膜，PDMS薄膜20即图2的阴影部分区域。这里的密封的方法包括化学键合，热压、焊接等。另外，汗液收集与检测贴片还包括形成在PET薄膜10上的传感器组件30和形成在PDMS薄膜20上的蛇形微柱阵列通道40，传感器组件30包括汗液标志物检测传感器和流速传感器。
[0032]如图3所示，PET薄膜10上形成有工作电极2，参比电极3和对电极4，这三个电极共同提供电化学的汗液标志物检测传感器。另外，PET薄膜10上还形成有插指电极5，其提供流速传感器。这两个传感器通过PET薄膜10上的电极连接处1接到电化学工作站。另外，PET薄膜10上还形成有出样口11。这里的电极2，3，4，5可以通过光刻镀金的工艺进行制备，例如通过在100um的PET薄膜10上沉积金属，溅射30nmCr/50nmAu，通过光刻和lift
‑
off工艺(通常光刻在镀金前，lift
‑
off工艺在镀金后)进行金属电极的图案化。应该理解，电极2，3，4，5也可以通过丝网印刷和喷墨打印等工艺进行制备。
[0033]特别地，汗液标志物检测传感器的电极2，3还需要进行修饰。
[0034]具体地，如图4所示，在金电极21上滴铸四硫富瓦烯和碳纳米管的混合试剂TTF/CNT 22作为电子传输中介层，减低乳酸氧化的电压值，减小干扰；在上层滴铸乳酸氧化酶、碳纳米管、壳聚糖的混合液23催化乳酸的氧化，产生电子转移；另外在最上层滴铸Nafion试剂24作为保护层，由此得到工作电极2。
[0035]具体地，如图5所示，在金电极31上旋涂层均匀的Ag/AgCl墨水32，再加热干燥后滴加PVB/NaCl混合液33作为保护层，由此得到参比电极3。
[0036]如图6所示，PDMS薄膜20上形成有汗液进样口6，进样腔室8和出样腔室12，分别在两个腔室8，12中的三个腔室微柱7起支撑作用，确保PET薄膜10和PDMS薄膜20保持间隔开。结合图2，PET薄膜10上的工作电极2直接对应于PDMS薄膜20上的进样口6，PET薄膜10上的参比电极3和对电极4都位于进样腔室8内以在此处对汗液的标志物乳酸进行测量。另外，PDMS薄膜20上形成有毛细止回阀9，可以阻止汗液流回。蛇形微柱阵列通道40设置在毛细止回阀9和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于毛细微流泵的汗液收集与检测贴片，其特征在于，该汗液收集与检测贴片包括PET薄膜、PDMS薄膜、传感器组件和蛇形微柱阵列通道，其中，PET薄膜和PDMS薄膜的周缘密封连接，传感器组件包括汗液标志物检测传感器和流速传感器，PET薄膜上形成有由工作电极、参比电极和对电极共同提供的汗液标志物检测传感器，PET薄膜上还形成有由插指电极提供的流速传感器，PDMS薄膜上形成有进样腔室，汗液标志物检测传感器正对进样腔室中以对汗液的标志物进行测量，PDMS薄膜上形成有蛇形微柱阵列通道，流速传感器正对蛇形微柱阵列通道以对汗液的流速进行测量。2.根据权利要求1所述的汗液收集与检测贴片，其特征在于，PDMS薄膜上形成有毛细止回阀，其位于进样腔室和蛇形微柱阵列通道之间以阻止汗液回流。3.根据权利要求1所述的汗液收集与检测贴片，其特征在于，蛇形微柱阵列通道中的微柱具有相同或不同的长度和宽度。4.根据权利要求1所述的汗...

【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：