[發明專利]折紙結構的體表汗液電化學傳感器及監測方法

有效

• 申請號: 201810949363.8
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN109060923B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 梁波;曹慶朋;屠婷婷;葉學松
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N27/416
• 分類號: G01N27/416;G01N27/327;G01N27/30;A61B5/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開了一種折紙結構的體表汗液電化學傳感器及監測方法，屬于電化學領域。該傳感器中紙基底折疊形成5層紙結構，每層紙結構均由疏水層和親水層組成；在折疊狀態下，汗液收集層上的第一親水層、汗液導流層上的第二親水層、汗液分析層上的第三親水層、電極承載層上的第四親水層和汗液蒸發層上的第五親水層逐層接觸，形成供汗液從汗液收集層底部開始向汗液蒸發層頂面擴散的豎直通道；電極承載層朝向汗液分析層折疊的一面上設有電化學電極系統，且電極檢測端與汗液分析層上的第三親水層接觸。本發明能夠將汗液收集、檢測和蒸發分開，減少相互之間的干擾；并能夠實現汗液的流動，提高檢測實時性、準確性的同時，減少對使用者帶來的不適。

技術領域

本發明屬于電化學領域，具體涉及一種折紙結構的體表汗液電化學傳感器。

背景技術

人體汗液中含有多種代謝產物，如乳酸、葡萄糖、鈉離子、鉀離子等。這些代謝物質能夠很好的反應人體的生理狀態。例如在汗液中乳酸的含量能夠很好的反應氧代謝的狀況，當汗液中乳酸含量增高時表示細胞氧含量偏低；汗液中葡萄糖的含量可以反應人體血糖的濃度，這對糖尿病病人的健康監護非常重要。

可穿戴設備能夠實時連續的監測人體的身體狀態，并且已經受到健康監護領域的廣泛關注。對生理電信號監測的物理傳感器例如心跳、血樣和心電設備已經出現很多成熟的產品。而由于穿戴式電化學傳感器復雜的運行原理和組裝結構，可穿戴式電化學傳感器的發展一直緩慢，尤其是在對汗液分析監測領域，更是缺少相關產品。

現有技術的研究集中在傳感器的柔性或者可拉伸，而忽視了汗液的流動過程。如PVC或PET基底上，通過氣相沉積的方式制作電化學電極，PVC和PET為不透水材料，電化學電極直接接觸皮膚，而且會使得汗液沉積，給人體帶來過敏等不適反應。在汗液監測分析的過程中，汗液的收集、汗液的導流以及汗液的及時蒸發對汗液傳感器的結構有一定要求。這有利于體表汗液分析過程的連續性、長時間監測以及佩戴的舒適性。

發明內容

針對汗液監測的重要性、汗液監測的復雜和難點以及當下汗液監測傳感器的不足，本發明的目的是提出一種折紙結構的體表汗液電化學傳感器。這種結構的傳感器適用于對人體體表汗液的電化學監測分析，實現對汗液收集、導流、蒸發，保證電化學傳感器所檢測汗液的實時更新，對體表汗液監測具有重要意義。

為實現上述目的，本發明所采取的技術手段是：

一種折紙結構的體表汗液電化學傳感器，其包括紙基底，所述紙基底從一端至另一端分為連續的5段且來回折疊，形成5層紙結構，從下至上依次為汗液收集層、汗液導流層、汗液分析層、電極承載層和汗液蒸發層；每層紙結構均由處于同一平面上的疏水層和親水層組成，親水層在水平方向由疏水層周向環繞，在豎直方向貫通本層紙結構；在紙基底折疊狀態下，汗液收集層上的第一親水層、汗液導流層上的第二親水層、汗液分析層上的第三親水層、電極承載層上的第四親水層和汗液蒸發層上的第五親水層逐層接觸，形成供汗液從汗液收集層底部開始向汗液蒸發層頂面滲透擴散的豎直通道；電極承載層朝向汗液分析層折疊的一面上鋪設有電化學電極系統，且在紙基底折疊狀態下，電化學電極系統的電極檢測端與汗液分析層上的第三親水層接觸。

本發明中，水平方向是指紙基底的紙面方向，豎直方向是指紙基底的厚度方向。

進一步的，所述的電化學電極系統為兩極式電極系統，至少包括一個工作電極和一個參考電極。

進一步的，所述的電化學電極系統為三極式電極系統，至少包括一個工作電極、一個參考電極和一個輔助電極。

進一步的，所述的紙基底材料為濾紙、層析紙、PVDF膜、NC膜、吸墨紙和Kleenex紙巾中的至少一種。

進一步的，所述的電化學電極系統中的各電極均連接至電化學檢測儀。