[發明專利]柔性可穿戴電化學生物傳感器

在審

• 申請號: 202110702379.0
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113533474A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 王棟;羅夢穎;李沐芳;陸瑩;趙青華;蔣海青
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327
• 代理公司: 武漢卓越志誠知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42266
• 代理人: 胡婷婷

本發明提供了一種柔性可穿戴電化學生物傳感器，包括通過編織或復捻復合在一起的工作電極、參比電極和輔助電極。工作電極、參比電極和輔助電極均由導電纖維和包覆在導電纖維表面的絕緣外包纖維組成，工作電極的導電纖維的表面固定有生物敏感活性物質。工作電極、參比電極和輔助電極的一端通過電路電性連接，當汗液由所述絕緣外包纖維滲透至所述導電纖維時，所述工作電極、參比電極和輔助電極形成三電極導電通路，通過工作電極的生物敏感活性物質的信號變化，實現電化學傳感。本發明將包芯結構的工作電極、參比電極和輔助電極復合在一起，制備出一體化的柔性可穿戴電化學生物傳感器，可快速、靈敏、準確的檢測汗液成份。

技術領域

本發明涉及電化學傳感技術領域，尤其涉及一種柔性可穿戴電化學生物傳感器。

背景技術

汗液是人體新陳代謝的產物，主要由水組成，還包含少量的氯化鈉、氯化鉀、碳酸鈣、乳酸、尿酸、葡萄糖、酪氨酸等物質。研究表明，汗液的組成成份及含量可以提供大量與人體生理狀態相關的信息，實現汗液的傳感檢測對臨床醫療、個人健康監護、慢性疾病預防、醫療成本的降低以及社會醫療資源的緩解等具有重要意義。非侵入式智能可穿戴電子設備因具有便攜、靈敏、靈活、可連續工作等特點，能夠滿足當前醫療健康技術的發展和人民群眾健康防護的需求，成為目前國內外的研究熱點。

三電極體系的電化學傳感器是由工作電極、參比電極、輔助電極三個電極組成。基于三電極體系的柔性可穿戴電化學傳感器通常采用柔性電極，專利公布號CN205538801U，專利名稱為一種可穿戴電化學傳感器電極及可穿戴電化學傳感器，將導電材料和敏感材料添加至可拉伸的塑料基底中，制備出可拉伸傳感器，雖然其機械性能良好，但是透氣性、舒適性欠佳。

專利公布號CN110453260A，專利名稱為一種用于汗液檢測的可穿戴傳感器及其制備方法，以蛋白質薄膜為柔性基底，工作電極、參比電極形成于基底之上。雖然蛋白質薄膜具有很好的生物相容性，可與皮膚直接接觸，但是其結構單一，不具備收集、儲存汗液的功能。

有鑒于此，有必要設計一種改進的柔性可穿戴電化學生物傳感器，以解決上述問題。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種柔性可穿戴電化學生物傳感器。本發明將包芯結構的工作電極、參比電極和輔助電極復合在一起，制備出一體化的柔性可穿戴電化學生物傳感器，可快速、靈敏、準確的檢測汗液成份。

為實現上述發明目的，本發明提供了一種柔性可穿戴電化學生物傳感器，包括通過編織或復捻復合在一起的工作電極、參比電極和輔助電極；所述工作電極、參比電極和輔助電極均由導電纖維和包覆在所述導電纖維表面的絕緣外包纖維組成，所述工作電極的導電纖維的表面固定有生物敏感活性物質；所述工作電極、參比電極和輔助電極的一端通過電路電性連接，當汗液由所述絕緣外包纖維滲透至所述導電纖維時，所述工作電極、參比電極和輔助電極形成三電極導電通路，實現電化學傳感。

作為本發明的進一步改進，所述絕緣外包纖維以螺旋狀纏繞在所述導電纖維的表面。

作為本發明的進一步改進，若干根所述絕緣外包纖維平行包覆于所述導電纖維的表面。

作為本發明的進一步改進，若干根所述絕緣外包纖維呈縱橫交錯結構包覆于所述導電纖維的表面。

作為本發明的進一步改進，所述工作電極、參比電極和輔助電極的復捻捻度范圍為0-1000捻/米。

作為本發明的進一步改進，所述生物敏感活性物質為牛血清蛋白、辣根過氧化物酶、漆酶、葡萄糖氧化酶、淀粉酶中的一種或多種。

作為本發明的進一步改進，所述絕緣外包纖維為棉線、麻、羊毛、蠶絲、滌綸、尼龍、腈綸、氨綸中的一種或多種。

作為本發明的進一步改進，所述工作電極的導電纖維通過以下方法制備：

S1.在纖維基材表面制備一層金屬層；