[發(fā)明專利]一種柔性汗液傳感器及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810663005.0
• 申請(qǐng)日: 2018-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN108828043A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張國(guó)軍;李玉桃;丁帆;唐麗娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北中醫(yī)藥大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/327
• 分類號(hào): G01N27/327;G01N27/26;G01N27/48
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 劉奇

本發(fā)明提供了一種柔性汗液傳感器，包括柔性基底和設(shè)置于所述柔性基底表面的葡萄糖工作電極、乳酸工作電極和參比電極，本發(fā)明利用電極上的葡萄糖氧化酶(或乳酸氧化酶)對(duì)汗液中的葡萄糖(或乳酸)進(jìn)行氧化，生成過氧化氫，過氧化氫可直接在電極上發(fā)生還原反應(yīng)，通過電化學(xué)工作站檢測(cè)還原電流，再根據(jù)電流大小和標(biāo)準(zhǔn)曲線即可得到汗液中的葡萄糖和乳酸的濃度，本發(fā)明利用普魯斯藍(lán)層加快過氧化氫的分解，提高響應(yīng)電流水平。本發(fā)明的傳感器靈敏度高，對(duì)葡萄糖的最低檢出限達(dá)到10nM，對(duì)乳酸的最低檢出限達(dá)到1μM。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳感器的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種柔性汗液傳感器及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

柔性電子技術(shù)是將電子器件制作在柔性基板上的新興電子技術(shù)，因其獨(dú)特的柔性、延展性以及高效、低成本等優(yōu)點(diǎn)，在信息、能源、醫(yī)療、國(guó)防等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。

智能材料和柔性電子學(xué)的迅速發(fā)展，為人體內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測(cè)與預(yù)警，便攜式醫(yī)療以及人機(jī)交互等智能穿戴應(yīng)用開辟了全新的道路。雖然目前可穿戴設(shè)備研究的比較火熱，但是其大部分功能仍集中在運(yùn)動(dòng)測(cè)試、健身輔助等方面，多數(shù)可穿戴設(shè)備的醫(yī)學(xué)應(yīng)用價(jià)值不高，和疾病監(jiān)測(cè)所需指標(biāo)匹配不上。

人體汗液中富含大量潛在的與健康和疾病相關(guān)的標(biāo)志物，相比較常規(guī)的血液和尿液檢測(cè)，汗液檢測(cè)具有非侵入和實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)等優(yōu)勢(shì)，因此可穿戴柔性汗液傳感器的研究成為可穿戴健康電子設(shè)備領(lǐng)域發(fā)展的重點(diǎn)之一。相比較目前采集人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(速度、距離、步頻等)和體征物理數(shù)據(jù)(心率、血壓、體溫等)的可穿戴健康設(shè)備，可穿戴的汗液檢測(cè)設(shè)備具有更為直接和準(zhǔn)確判定人體健康狀態(tài)的意義。據(jù)報(bào)道汗液葡萄糖水平和血糖水平有聯(lián)系；汗液乳酸是壓力局部貧血一個(gè)潛在的敏感標(biāo)志物，皮膚溫度蘊(yùn)含一系列疾病以及皮膚損傷的臨床信息，汗液樣品還可以實(shí)現(xiàn)非侵入式的實(shí)時(shí)跟蹤。因此研究柔性汗液傳感器已是時(shí)代所需。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明目的在于提供一種柔性汗液傳感器及其制備方法和應(yīng)用；本發(fā)明提供的柔性汗液傳感器可實(shí)現(xiàn)汗液葡萄糖和乳酸水平的實(shí)時(shí)跟蹤，且對(duì)汗液葡萄糖和乳酸的檢出限低，響應(yīng)靈敏度高。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種柔性汗液傳感器，包括柔性基底和設(shè)置于所述柔性基底表面的葡萄糖工作電極、乳酸工作電極和參比電極；

所述葡萄糖工作電極依次包括設(shè)置在所述柔性基底表面第一金電極，設(shè)置在所述第一金電極表面的第一普魯斯藍(lán)層和設(shè)置在所述第一普魯斯藍(lán)層表面的殼聚糖-碳納米管-葡萄糖氧化酶復(fù)合凝膠層；

所述乳酸工作電極依次包括設(shè)置在所述柔性基底表面第二金電極，設(shè)置在所述第二金電極表面的第二普魯斯藍(lán)層和設(shè)置在所述第二普魯斯藍(lán)層表面的殼聚糖-碳納米管-乳酸氧化酶復(fù)合凝膠層。

優(yōu)選的，所述第一金電極和第二金電極的直徑獨(dú)立地為1～3mm；所述第一金電極和第二金電極的厚度獨(dú)立地為40～60nm。

優(yōu)選的，所述殼聚糖-碳納米管-葡萄糖氧化酶復(fù)合凝膠層中殼聚糖、碳納米管和葡萄糖氧化酶的質(zhì)量比為(5～50):(1～2):(5～10)。

優(yōu)選的，所述殼聚糖-碳納米管-乳酸氧化酶復(fù)合凝膠層中殼聚糖、碳納米管和乳酸氧化酶的質(zhì)量比為(5～50):(1～2):(20～40)。

優(yōu)選的，所述參比電極為Ag/AgCl參比電極；所述參比電極的直徑為0.5～2mm，厚度為40～60nm。

本發(fā)明提供了上述方案所述柔性汗液傳感器的制備方法，包括以下步驟：

在柔性基底表面制備第一金電極、第二金電極和參比電極；

采用電化學(xué)循環(huán)伏安法在第一金電極和第二金電極表面分別沉積第一普魯斯藍(lán)層和第二普魯斯藍(lán)層；