基于微流控技术的汗液收集和检测的柔性传感器贴片

本发明涉及柔性电子器件，具体为一种基于微流控技术的汗液收集和检测的柔性传感器贴片。

背景技术：

1、随着人们对健康监测的重视，利用可穿戴设备进行生理数据监测成为一个热门研究领域。在当前的健康监测技术领域，可穿戴设备因其便携性、实时性和高效性，成为健康数据监测的重要工具。传统的健康监测方式通常依赖于医院和医疗机构的专业设备，这些设备虽然精度高，但操作复杂、价格昂贵且不便于日常使用。而可穿戴设备的出现，使得个人健康监测变得更加便捷和普及。具体地，可穿戴设备可以测量脉搏、呼吸率、体温和其他健康状态指标。

2、在众多的可穿戴设备中，汗液传感器是一种备受关注的可穿戴生物电子传感器，因为汗液中含有多种关键的生物标志物，如电解质、代谢物、氨基酸、激素和药物水平等。然而，目前的汗液传感器存在几个关键问题。首先，现有的传感器缺乏有效的连续监测方法。它们通常仅依赖于离子选择性和酶电极或电活性分子的直接氧化，从而只能测量有限的一组生物标志物，例如电解质、葡萄糖和乳酸。此外，现有的汗液传感器往往只针对一种生物标志物进行检测，而这些标志物单独使用时，无法提供足够全面的健康状态信息，因此难以充当有效的预防工具。与此同时，许多现有设备未能优化汗液采集和传输通道，导致汗液采集速度慢，影响检测精度。并且现有的设备通常采用刚性材料制作，难以与皮肤紧密贴合，影响佩戴舒适度。此外汗液传感器还面临其他挑战，包括制造过程复杂、难以经济地大规模生产以及设备易碎等问题，这使得它们不适合作为长期可穿戴设备使用。

3、目前，汗液传感器的汗液采集方法主要有吸附材料法、微针法和电动抽吸法等方法。吸附材料法利用纱布或纸巾吸收汗液，但存在效率低、分布不均、样品污染和处理复杂等问题；微针法通过微针刺破皮肤收集汗液或间质液，虽然精确但侵入性强，采集量有限且制造成本高；电动抽吸法利用微型泵负压抽取汗液，设备复杂、舒适度差且能耗高。这些方法在效率、用户体验和制造成本方面都有明显的不足。

4、因此，如何提供一种基于微流控技术的汗液收集和检测的柔性传感器贴片，成为了本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决背景技术中的至少一个技术问题，本发明提供了一种基于微流控技术的汗液收集和检测的柔性传感器贴片，能够亲和地贴在皮肤表面实现人体汗液的高效收集和采样，通过阻抗分析计算出汗液分泌的流速，并且通过电化学分析快速和准确地识别存在于生物流体样本中的关键代谢物的浓度，并指示某些健康状况。

2、为达上述目的，本发明提供了一种基于微流控技术的汗液收集和检测的柔性传感器贴片，包括：柔性微流控通道贴片和传感电极；所述传感电极粘接在所述柔性微流控通道贴片的底端；

3、所述柔性微流控通道贴片上设置有圆弧形集汗区和蛇形流道，所述蛇形流道位于所述圆弧形集汗区的上侧；

4、所述传感电极上设置有多个圆形电极、蛇形导线和多个引脚；所述蛇形导线在圆形电极的上侧，引脚设置在传感电极的底部，圆形电极与蛇形导线分别通过金属线与引脚相连；且多个圆形电极位置对应圆弧形集汗区，蛇形导线位置对应蛇形流道。

5、进一步地，所述圆弧形集汗区通过流道连通有第一排汗孔和若干个第一进汗孔，所述第一排汗孔为槽状结构，所述第一进汗孔为通孔状结构。

6、进一步地，所述蛇形流道的一端连通第二进汗孔，另一端连通第二排汗孔，所述第二排汗孔为槽状结构，所述第二进汗孔为通孔状结构。

7、进一步地，所述第二进汗孔的截面积与多个第一进汗孔的面积总和相等。

8、进一步地，所述圆形电极设置有三个，包括一个参比电极和两个工作电极，两个工作电极位于参比电极的两侧，两个工作电极共用一个参比电极，构成两个二电极的电化学检测系统。

9、进一步地，所述传感电极上设置有第三排汗孔和第四排汗孔，所述第三排汗孔位置与第二排汗孔对应，第四排汗孔位置与第一排汗孔对应，且第三排汗孔和第四排汗孔均为通孔状结构。

10、进一步地，所述蛇形导线设置有两条，分别为第一蛇形导线和第二蛇形导线，所述第一蛇形导线和第二蛇形导线的形状均与柔性微流控通道贴片的蛇形流道的形状一致，确保了第一蛇形导线和第二蛇形导线的边沿刚好与蛇形流道的边缘相重合。

11、本发明的有益效果在于：

12、本发明提供了一种基于微流控技术的柔性汗液传感器贴片，能够亲和地贴在皮肤表面实现人体汗液的高效收集和采样，通过阻抗分析计算出汗液分泌的流速，并且通过电化学分析快速和准确地识别存在于生物流体样本中的关键代谢物的浓度，并指示某些健康状况。

技术特征：

1.一种基于微流控技术的汗液收集和检测的柔性传感器贴片，其特征在于，包括：柔性微流控通道贴片和传感电极；所述传感电极粘接在所述柔性微流控通道贴片的底端；

2.如权利要求1所述的一种基于微流控技术的汗液收集和检测的柔性传感器贴片，其特征在于，所述圆弧形集汗区通过流道连通有第一排汗孔和若干个第一进汗孔，所述第一排汗孔为槽状结构，所述第一进汗孔为通孔状结构。

3.如权利要求2所述的一种基于微流控技术的汗液收集和检测的柔性传感器贴片，其特征在于，所述蛇形流道的一端连通第二进汗孔，另一端连通第二排汗孔，所述第二排汗孔为槽状结构，所述第二进汗孔为通孔状结构。

4.如权利要求3所述的一种基于微流控技术的汗液收集和检测的柔性传感器贴片，其特征在于，所述第二进汗孔的截面积与多个第一进汗孔的面积总和相等。

5.如权利要求4所述的一种基于微流控技术的汗液收集和检测的柔性传感器贴片，其特征在于，所述圆形电极设置有三个，包括一个参比电极和两个工作电极，两个工作电极位于参比电极的两侧，两个工作电极共用一个参比电极，构成两个二电极的电化学检测系统。

6.如权利要求5所述的一种基于微流控技术的汗液收集和检测的柔性传感器贴片，其特征在于，所述传感电极上设置有第三排汗孔和第四排汗孔，所述第三排汗孔位置与第二排汗孔对应，第四排汗孔位置与第一排汗孔对应，且第三排汗孔和第四排汗孔均为通孔状结构。

7.如权利要求6所述的一种基于微流控技术的汗液收集和检测的柔性传感器贴片，其特征在于，所述蛇形导线设置有两条，分别为第一蛇形导线和第二蛇形导线，所述第一蛇形导线和第二蛇形导线的形状均与柔性微流控通道贴片的蛇形流道的形状一致，确保了第一蛇形导线和第二蛇形导线的边沿刚好与蛇形流道的边缘相重合。

技术总结
本发明关于一种基于微流控技术的汗液收集和检测的柔性传感器贴片，涉及柔性电子器件技术领域。包括柔性微流控通道贴片和传感电极；传感电极粘接在柔性微流控通道贴片的底端；柔性微流控通道上设置有圆弧形集汗区和蛇形流道；传感电极上设置有多个圆形电极、蛇形导线和多个引脚；蛇形导线设在圆形电极上侧，引脚设在传感电极底部，圆形电极与蛇形导线分别通过金属线与引脚相连；且多个圆形电极位置对应圆弧形集汗区，蛇形导线位置对应蛇形流道。本发明能够亲和地贴在皮肤表面实现人体汗液的高效收集和采样，通过阻抗分析计算出汗液分泌的流速，并且通过电化学分析快速和准确地识别存在于生物流体样本中的关键代谢物的浓度，并指示某些健康状况。

技术研发人员：朱桂贤,薛天昊,沈佳宁
受保护的技术使用者：北京信息科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5