[發明專利]一種尿液檢測電化學傳感器、紙尿褲及制備方法

有效

• 申請號: 201910911902.3
• 申請日: 2019-09-25
• 公開（公告）號: CN110736776B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 劉劍;蘇杭;魯子鵬
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/327;A61F13/496;A61F13/42
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種尿液檢測電化學傳感器，其特征在于，包括基底層、反應層和覆蓋層，所述基底層用于支撐反應層和覆蓋層；所述反應層依次包括進樣單元、隔離單元和電極單元，所述進樣單元用于將尿液進行富集并通過隔離單元上的第一開口傳遞到電極單元，所述電極單元上固定有反應材料，用于實現尿液中一種或多種代謝物的檢測；所述覆蓋層用于包裹基底層和反應層，并通過覆蓋層上的第二開口將尿液傳遞到進樣單元；

所述進樣單元中部為進樣區，通過多個通道利用虹吸作用將尿液從進樣區輸送到各個通道末端，所述通道末端形狀為90度～270度扇形；

還包括第一通道、微控制器、相互平行的第二通道和第三通道，所述第二通道的末端與通道扇形末端連接，第三通道的末端連接到紙尿褲的吸水區域，所述第一通道的首端與進樣區連接，第一通道的末端設有用防水材料包裹的磁性觸點，所述第三通道遠離第二通道的一側設有線圈，所述第一通道的首末端之間設有尿液檢測元件，所述微控制器根據尿液檢測元件檢測到的尿液流過量控制線圈中電流的大小和方向，檢測時，第一通道的末端與第二通道的首端接觸構成檢測通道，當尿液流過量大于設定值時，第一通道的末端與第三通道的首端接觸構成排出通道，將多余的尿液排出。

2.一種尿液檢測電化學傳感器，其特征在于，包括基底層、反應層和覆蓋層，所述基底層用于支撐反應層和覆蓋層；所述反應層依次包括進樣單元、隔離單元和電極單元，所述進樣單元用于將尿液進行富集并通過隔離單元上的第一開口傳遞到電極單元，所述電極單元上固定有反應材料，用于實現尿液中一種或多種代謝物的檢測；所述覆蓋層用于包裹基底層和反應層，并通過覆蓋層上的第二開口將尿液傳遞到進樣單元；

所述進樣單元中部為進樣區，通過多個通道利用虹吸作用將尿液從進樣區輸送到各個通道末端，所述通道末端形狀為90度～270度扇形；

還包括第四通道、第五通道、相互平行的第六通道和第七通道，所述第六通道的末端與通道扇形末端連接，第七通道的末端連接到紙尿褲的吸水區域，第四通道和第五通道的首端均與進樣區連接，所述第四通道的末端置于第六通道和第七通道之間，所述第五通道的末端與一個吸水膨脹的執行器連接，所述第五通道的直徑小于第四通道且長度大于第四通道，檢測時，第四通道的末端與第六通道的首端接觸構成檢測通道，此時執行器與第四通道的末端的底部接觸，檢測完畢時，第五通道內的尿液到達執行器，執行器吸水膨脹，使得第四通道的末端與第七通道接觸構成排出通道，將多余的尿液排出。

3.如權利要求1或2所述的尿液檢測電化學傳感器，其特征在于，所述隔離單元為不透水的薄膜，其上有與進樣單元的通道末端相對應的第一開口；

進一步的，所述第一開口的形狀與通道末端的形狀相同。

4.如權利要求1或2所述的尿液檢測電化學傳感器，其特征在于，所述電極單元包括工作電極、參比電極和對電極，所述工作電極的觸點通過隔離單元的第一開口與進樣單元通道末端緊緊貼合在一起；

進一步的，工作電極觸點的數量、形狀與進樣單元通道末端相同；

進一步的，所述多個通道為六個通道，每個通道對應一個工作電極觸點，每個工作電極觸點與參比電極、對電極以及尿液形成電化學反應池。

5.如權利要求4所述的尿液檢測電化學傳感器，其特征在于，所述電極單元還包括輸水屏障，所述工作電極被疏水屏障分為六個區域，每個區域內包括一個工作電極觸點，形成了六個電化學反應池，六個電化學反應池復用參比電極和對電極。

6.如權利要求4所述的尿液檢測電化學傳感器，其特征在于，所述工作電極的頭部利用增敏材料進行修飾；

進一步的，所述增敏材料包括殼聚糖、納米金/銀、碳納米管或各種具有催化作用的酶中的一種或多種。

7.如權利要求1或2所述的尿液檢測電化學傳感器，其特征在于，所述第二開口為圓形；

進一步的，進樣單元中部的進樣區與第二開口的形狀相同，且第二開口與進樣區同心；

進一步的，所述進樣區的面積大于或等于第二開口的面積。

8.一種紙尿褲，其特征在于，包括權利要求1-7任一項所述的尿液檢測電化學傳感器。

9.一種尿液檢測電化學傳感器的制備方法，其特征在于，步驟如下：

在膠粘紙上利用裁剪機裁剪出所需要的電極圖案，將其粘附到基底材料上，采用絲網印刷的方式制備出所需要的電極；

利用修飾材料對工作電極進行修飾，同時將反應物固定在工作電極區域；

將隔離單元的不透水薄膜置于電極單元上方，所述隔離單元上的第一開口與工作電極觸點相對應設置，進樣單元的進樣通道末端于隔離單元的第一開口相對應設置；

在基底層的背面和反應層的表面覆蓋一層留有第二開口的具有親水性的封裝材料，所述第二開口與進樣單元的進樣區相對應設置；

將上述各部件組合封裝后得到用于尿液檢測的電化學傳感器；

所述進樣單元中部為進樣區，通過多個通道利用虹吸作用將尿液從進樣區輸送到各個通道末端，所述通道末端形狀為90度～270度扇形；

還包括第一通道、微控制器、相互平行的第二通道和第三通道，所述第二通道的末端與通道扇形末端連接，第三通道的末端連接到紙尿褲的吸水區域，所述第一通道的首端與進樣區連接，第一通道的末端設有用防水材料包裹的磁性觸點，所述第三通道遠離第二通道的一側設有線圈，所述第一通道的首末端之間設有尿液檢測元件，所述微控制器根據尿液檢測元件檢測到的尿液流過量控制線圈中電流的大小和方向，檢測時，第一通道的末端與第二通道的首端接觸構成檢測通道，當尿液流過量大于設定值時，第一通道的末端與第三通道的首端接觸構成排出通道，將多余的尿液排出。