CN112697848A - 一种汗液酒精浓度多参数监测贴片及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汗液酒精浓度多参数监测贴片及制备方法，包括以下步骤，提供柔性可延展基底；结合粘接层，具有第一面以及与第一面相对应的第二面，将所述粘接层的第一面与柔性可延展基底结合；制备多个传感芯片，具有第一面以及与第一面相对应的第二面；转印多个传感芯片，所述多个传感芯片的第一面通过转印方式与粘接层的第二面结合；粘结汗液收集器件，所述汗液收集器件通过与粘接层结合的方式，将所述汗液收集器件设置在多个传感芯片的第二面。本发明的汗液酒精浓度多参数监测贴片，可实时动态监测使用者血液中的酒精浓度，汗液中的氯离子浓度、钠离子浓度和葡萄糖浓度，具有实用性。

Description

一种汗液酒精浓度多参数监测贴片及制备方法

技术领域

本发明涉及汗液检测技术领域，尤其涉及一种汗液酒精浓度多参数监测贴片及制备方法。

背景技术

随着科技的飞速发展和生活水平的提高，对生理监测的需求也越来越多。为提高监测质量和效果，中国专利公开号为CN109374713A的专利公开了一款新的汗液监测贴片。

然而上述专利中的贴片无法实现对汗液内酒精浓度的检测，因此，本发明提出一种汗液酒精浓度多参数监测贴片及制备方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种汗液酒精浓度多参数监测贴片及制备方法，以解决现有技术中汗液检测贴片无法检测酒精的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种汗液酒精浓度多参数监测贴片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供柔性可延展基底；

结合粘接层，具有第一面以及与第一面相对应的第二面，将所述粘接层的第一面与柔性可延展基底结合；

制备多个传感芯片，具有第一面以及与第一面相对应的第二面，所述多个传感芯片包括酒精传感器；

转印多个传感芯片，所述多个传感芯片的第一面通过转印方式与粘接层的第二面结合；

粘结汗液收集器件，所述汗液收集器件通过与粘接层结合的方式，将所述汗液收集器件设置在多个传感芯片的第二面。

进一步，所述多个传感芯片还包括：氯离子传感器、钠离子传感器和葡萄糖传感器。

进一步，制备所述多个传感芯片包括以下步骤：

制备输出接口、曲形线、金电极、工作电极、参比电极和辅助电极；

对所述工作电极修饰得到所述氯离子传感器、所述钠离子传感器和所述葡萄糖传感器，对所述金电极修饰得到酒精传感器。

进一步，所述酒精传感器的金电极修饰包括：

清洗所述金电极表面，用二硫代双(琥珀酰亚胺基丙酸酯)修饰所述金电极表面，再分别用二甲基亚砜和PBS清洗修饰后的所述金电极表面，形成修饰连接层；

在所述修饰连接层表面修饰乙基葡萄糖醛酸苷单克隆抗体，用封闭液清洗，得到酒精传感器。

根据本发明的另一方面，提供一种汗液酒精浓度多参数监测贴片，包括：

柔性可延展基底；

粘接层，用于连接所述柔性可延展基底、所述多个传感芯片和所述汗液收集器件，所述粘接层设置在柔性可延展基底表面；

多个传感芯片，所述多个传感芯片设置在所述粘接层表面，多个传感芯片包括酒精传感器、氯离子传感器、钠离子传感器和葡萄糖传感器，所述酒精传感器、所述氯离子传感器、所述钠离子传感器和所述葡萄糖传感器都设置有输出接口和曲形线，所述酒精传感器设置有经过修饰的金电极，所述金电极与所述输出接口通过所述曲形线连接，所述金电极上表面设置有修饰连接层，所述修饰连接层上表面涂覆有抗体层，所述氯离子传感器和所述钠离子传感器都设置有参比电极和经过修饰的工作电极，所述葡萄糖传感器都设置有参比电极和辅助电极和经过修饰的工作电极，所述工作电极与所述输出接口通过所述曲形线连接，所述参比电极与所述输出接口通过所述曲形线连接，所述辅助电极与所述输出接口通过所述曲形线连接。

汗液收集器件，用于收集和传输汗液，所述汗液收集器件设置在所述多个传感芯片表面。

进一步，所述汗液收集器件设置有多个吸汗口、储液腔和排汗口，所述吸汗口与储液腔通过通道连接，所述储液腔与所述排汗口通过通道连接。

进一步，所述储液腔与经过修饰的金电极连接，所述储液腔与所述氯离子传感器、所述钠离子传感器和所述葡萄糖传感器的经过修饰的工作电极连接。

进一步，所述胶粘层是医用的双面胶或硅胶。

进一步，所述汗液收集器件的面积大于所述多个传感芯片的面积。

进一步，所述多个传感芯片的厚度是10至50微米。

本发明中的有益效果为：

通过酒精传感器的设置，使得贴片利用酒精传感器完成了对血液内酒精浓度的监测，从而实现了对使用者体内酒精浓度的监控，当使用者为驾驶员时，可定性判断驾驶员是否为酒驾。

附图说明

图1为本发明的酒精浓度监测贴片制备方法的流程示意图；

图2为本发明的传感芯片示意图；

图3为本发明的汗液收集器件示意图；

图4为本发明的金电极修饰示意图；

图5为本发明的酒精浓度监测贴片工作示意图。

图中：1-输出接口，2-曲形线，3-金电极，4-参比电极，5-辅助电极，6-工作电极，7-修饰连接层，8-酒精传感器，9-葡萄糖传感器，10-氯离子传感器，11-钠离子传感器，12-传感芯片，13-汗液收集器件，14-吸汗口，15-储液腔，16-排汗口，17-柔性可延展基底。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-4所示，根据本发明的实施例，提供了一种汗液酒精浓度多参数监测贴片的制备方法，本实施例中的一种汗液酒精浓度多参数监测贴片的制备方法，包括如下步骤：

S1：提供柔性可延展基底17；

其中，柔性可延展基底17可以是柔性可延展薄膜结构，柔性可延展基底17可以由柔性的且延伸率大于30％的材料构成，该柔性可延展基底17可以同人体皮肤变形延展，不会与皮肤产生相对位移，提高监测准确率。可选的，柔性可延展基底17可以是氨纶布和硅胶膜等。

S2：结合粘接层16，具有第一面以及与第一面相对应的第二面，将所述粘接层16的第一面与柔性可延展基底17结合；

可选的，粘接层16是柔性可延展且双面都有粘性的医用双面胶，也可以是医用粘性硅凝胶，将柔性可延展基底17放置在水平面上，粘接层16与柔性可延展基底17的表面粘合，为医用双面胶时，将医用双面胶的一面与柔性可延展基底17粘结贴合，为医用粘性硅凝胶，将医用粘性硅凝胶涂覆在柔性可延展基底17表面，抹平晾干。

S3：制备多个传感芯片12，具有第一面以及与第一面相对应的第二面，多个传感芯片12包括酒精传感器8，多个传感芯片12还包括：氯离子传感器10、钠离子传感器11和葡萄糖传感器9；

其中制备多个传感芯片12包括以下步骤：

S31：制备输出接口1、曲形线2、金电极3、参比电极4和辅助电极5；

用70％异丙醇和去离子水分别清洗玻璃板，晾干后在玻璃板表面旋涂一层聚二甲基硅氧烷，再烤干，得到聚二甲基硅氧烷层。取一块清洗后的玻璃板，在表面贴敷一层铜箔并用胶带固定，铜箔表面旋涂一层聚酰亚胺，再烤干后得到聚酰亚胺基板。将聚酰亚胺基板与聚二甲基硅氧烷层紧贴，两者通过范德华力粘结在一起，移除铜箔表面的玻璃板，将铜箔面漏出。

铜箔表面使用磁控溅射仪溅射一层钛层，再溅射一层金层，再旋涂一层光刻胶，使用光刻机，曝光显影后，使用丙酮洗去部分光刻胶，将参比电极4的位置显露出来，进行电镀银，再对镀上的银进行氯化操作得到参比电极4；用丙酮洗去全部的光刻胶，用气枪吹干后，再旋涂一层光刻胶，使用光刻机，曝光显影后，使用丙酮洗去部分光刻胶，按顺序使用金刻蚀液、钛刻蚀液和铜刻蚀液得到裸露的输出接口1、曲形线2、金电极3、工作电极6和辅助电极5。

输出接口1、曲形线2、金电极3、工作电极6、参比电极4和辅助电极5的表面旋涂一层聚酰亚胺，烤干后再旋涂一层光刻胶，使用光刻机进行光刻，再用RIE刻蚀机进行刻蚀，得到工作电极6未经修饰的多个传感芯片12。

S32：对工作电极6修饰得到氯离子传感器10、钠离子传感器11和葡萄糖传感器9，对金电极3修饰得到酒精传感器8。

酒精传感器8：金电极3表面用70％异丙醇清洗，洗涤三次。用二硫代双(琥珀酰亚胺基丙酸酯)修饰金电极表面。具体的是，将二硫代双(琥珀酰亚胺基丙酸酯)溶解在二甲基亚砜中以配制浓度为10mM的溶液，把配制好的溶液滴加在金电极33表面，温育30分钟，再分别用二甲基亚砜和PBS清洗修饰后的金电极3表面，形成修饰连接层7，将浓度为10mg/L的乙基葡萄糖醛酸苷单克隆抗体滴加在修饰连接层，温育30分钟，用封闭液清洗三次。两个输出接口1、两个曲形线2和修饰后的金电极3组成酒精传感器8。

其中，当酒精传感器8与汗液接触时，汗液中的乙基葡萄糖醛酸苷单与酒精传感器的乙基葡萄糖醛酸苷单克隆抗体结合引起阻抗的变化，阻抗的大小可反映汗液中的乙基葡萄糖醛酸苷浓度，由于乙基葡萄糖醛酸苷是酒精的直接代谢物，汗液中的乙基葡萄糖醛酸苷浓度可以直接反映血液中的酒精浓度。

氯离子传感器10的工作电极6表面修饰包括以下步骤：在工作电极6表面修饰氯离子选择性薄膜，氯离子选择性薄膜的配置比例为：每100mg阴离子选择性薄膜中含有2mg离子选择性载体、33mg膜基质、64.5mg增塑剂和0.5mg阴离子交换剂，离子选择性载体为四苯基卟吩氯化锰。膜基质为聚氯乙烯。增塑剂为癸二酸二异辛酯，用来增加离子选择性薄膜的柔性。阴离子交换剂为四(4-氯苯基)硼酸四(十二烷基)铵，两个输出接口1、两个曲形线2、一个参比电极4和氯离子选择性薄膜修饰后的工作电极6组成氯离子传感器10。

其中，当氯离子传感器10与汗液接触时，氯离子选择性薄膜只允许氯离子由膜水界面进入氯离子传感器10内部，该过程引起的电荷在膜水界面的不均匀分布产生了相间电位。工作电极和参比电极间的电极电位可反映出含有氯离子的溶液中离子的浓度。

钠离子传感器11的工作电极6表面修饰包括以下步骤：在工作电极6修饰钠离子选择性薄膜，钠离子选择性薄膜配置比例为：每100mg阳离子选择性薄膜中含有2mg离子选择性载体、33mg膜基质、64.5mg增塑剂和0.5mg阳离子交换剂。离子选择性载体为ETH2120。膜基质为聚氯乙烯。增塑剂为癸二酸二异辛酯，用来增加离子选择性薄膜的柔性。阳离子交换剂为四[3,5-二(三氟甲基)苯基]硼酸钠，两个输出接口1、两个曲形线2、一个参比电极4和钠离子选择性薄膜修饰后的工作电极6组成钠离子传感器11。

其中，当钠离子传感器与汗液接触时，钠离子选择性薄膜只允许钠离子由膜水界面进入钠离子传感芯片内部，该过程引起的电荷在膜水界面的不均匀分布产生了相间电位。工作电极和参比电极间的电极电位可反映出含有钠离子的溶液中离子的浓度。

钠离子传感器11和氯离子传感器10会共用一个输出接口1和曲形线2。

葡萄糖传感器9的工作电极6表面修饰包括以下步骤：在工作电极6表面电镀纳米多孔金，再电镀普鲁士蓝，在普鲁士蓝表面修饰电子转移层，制备石墨烯和碳纳米管的1：1混合液，将混合液滴涂在普鲁士蓝表面，静置晾干形成电子转移层，在电子转移层上滴涂氧化酶溶液，静置晾干，形成氧化酶层，在氧化酶层表面修饰保护层，壳聚糖溶解于2％乙酸，磁力搅拌1个小时，加入阳离子交换剂，再静置晾干形成护层。三个输出接口1、三个曲形线2、参比电极4和辅助电极5和经过一系列修饰后的工作电极组6成葡萄糖传感器9。

其中，氧化酶与汗液中的葡萄糖发生酶催化反应，在葡萄糖传感器9的工作电极产生电子转移，葡萄糖传感器9的工作电极与葡萄糖传感器9的参比电极提供一个偏置电压，工作电极与辅助电极之间的电流随着葡萄糖的浓度的增加而增加

S4：转印多个传感芯片12，多个传感芯片12的第一面通过转印方式与粘接层的第二面结合；

可选的多个传感器片12转印到粘接层的第二面，且抚平。酒精传感器8的金电极3修饰面，氯离子传感器10、钠离子传感器11和葡萄糖传感器9的工作电极6修饰面是多个传感芯片12的第二面。

S5：粘结汗液收集器件:13，汗液收集器件13通过与粘接层16结合的方式，将汗液收集器件13设置在多个传感芯片12的第二面。

可选的，汗液收集器件13通过粘接层的第二面粘结，与多个传感芯片12的第二面接触，将汗液收集器件固定在多个传感芯片12第二面的表面。

根据本发明的另一方面，提供一种汗液酒精浓度多参数监测贴片，包括：柔性可延展基底17、粘接层16、多个传感芯片11、汗液收集器件13。

粘接层16，用于连接柔性可延展基底17、多个传感芯片11和汗液收集器件13，粘接层16设置在柔性可延展基底17表面；

多个传感芯片11，多个传感芯片11设置在所述粘接层表面，多个传感芯片11包括酒精传感器8、氯离子传感器10、钠离子传感器11和葡萄糖传感器9，酒精传感器8、氯离子传感器10、钠离子传感器11和所述葡萄糖传感器9都设置有输出接口1和曲形线2，酒精传感器8设置有经过修饰的金电极3，金电极3与所述输出接口1通过曲形线2连接，金电极2上表面设置有修饰连接层7，修饰连接层上表面涂覆有抗体层，氯离子传感器10和钠离子传感器11都设置有参比电极4和经过修饰的工作电极6，葡萄糖传感器9都设置有参比电极4和辅助电极5和经过修饰的工作电极6，工作电极6与输出接口1通过所述曲形线2连接，参比电极4与输出接口1通过所述曲形线2连接，辅助电极5与输出接口1通过所述曲形线2连接。

汗液收集器件13，用于收集和传输汗液，汗液收集器件13设置在所述多个传感芯片12表面。

汗液酒精浓度多参数监测贴片同时设置有酒精传感器8、氯离子传感器10、钠离子传感器11和葡萄糖传感器9，可同时监测汗液中的乙基葡萄糖醛酸苷浓度、氯离子浓度、钠离子浓度和葡萄糖浓度，可定性反映人体血液中的酒精浓度和葡萄糖浓度，体内的氯离子浓度和钠离子浓度，从而实现了对使用者体内酒精浓度的监控，当使用者为驾驶员时，可知道驾驶员是否为酒驾，监测汗液中氯离子浓度和钠离子浓度，可知使用者体内是否需要补水，监测汗液中葡萄糖浓度，可知使用者是否出现低血糖或高血糖风险。

可选的，汗液收集器件13设置有多个吸汗口14、储液腔15和排汗口16，吸汗口14与储液腔15通过通道连接，储液腔15与排汗口16通过通道连接。吸汗口14通过毛细力吸收汗液由通道传输给储液腔15，汗液在储液腔15内累计直至达到可监测的汗液量，检测后的汗液通过排汗口16排出，解决了少汗量无法监测的问题，都达到了实时监测的目的。

可选的，储液腔15与金电极3连接，储液腔15与氯离子传感器10、钠离子传感器11和葡萄糖传感器9的经过修饰的工作电极连接6，便于监测汗液中的各项指标。

可选的，汗液收集器件13的面积大于多个传感芯片12的面积，便于与胶粘层16的第二面粘结，将汗液收集器13件固定在多个传感芯片12第二面的表面。

可选的，胶粘层16是医用的双面胶或硅胶，对人体无毒，且不会发生过敏反应，达到了粘结的目的。

可选的，多个传感芯片12的厚度是10至50微米，传感芯片12很薄，实现柔性，穿戴身上无明显异物感。

如图5所示，酒精浓度监测贴片通过粘接层16紧贴在人体皮肤表面，当人体皮肤出汗时，汗液收集器件13的多个吸汗口14吸汗口14通过毛细力吸收汗液由通道传输给储液腔15，汗液在储液腔15内累计直至达到可监测的汗液量。储液腔15与酒精传感器8的经过修饰的金电极3连接，储液腔15与氯离子传感器10、钠离子传感器11和葡萄糖传感器9的经过修饰的工作电极连接6。因此，储液腔15内收集的汗液都会酒精传感器8、氯离子传感器10、钠离子传感器11和葡萄糖传感器9监测，监测后的汗液经过排汗口16排出汗液收集器件13外侧。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汗液酒精浓度多参数监测贴片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供柔性可延展基底(17)；

结合粘接层(16)，具有第一面以及与第一面相对应的第二面，将所述粘接层(16)的第一面与柔性可延展基底(17)结合；

制备多个传感芯片(12)，具有第一面以及与第一面相对应的第二面，所述多个传感芯片(12)包括酒精传感器(8)；

转印多个传感芯片(12)，所述多个传感芯片(12)的第一面通过转印方式与粘接层的第二面结合；

粘结汗液收集器件(13)，所述汗液收集器件(13)通过与粘接层(16)结合的方式，将所述汗液收集器件(13)设置在多个传感芯片(12)的第二面。

2.根据权利要求1所述的一种汗液酒精浓度多参数监测贴片的制备方法，其特征在于，所述多个传感芯片(12)还包括：氯离子传感器(10)、钠离子传感器(11)和葡萄糖传感器(9)。

3.根据权利要求1所述的一种汗液皮质醇监测贴片的制备方法，其特征在于，制备所述多个传感芯片(12)包括以下步骤：

制备输出接口(1)、曲形线(2)、金电极(3)、工作电极(6)、参比电极(4)和辅助电极(5)；

对所述工作电极(6)修饰得到所述氯离子传感器(10)、所述钠离子传感器(11)和所述葡萄糖传感器(9)，对所述金电极(3)修饰得到酒精传感器(8)。

4.根据权利要求3所述的一种汗液酒精浓度多参数监测贴片的制备方法，其特征在于，所述酒精传感器(8)的金电极(3)修饰包括：

清洗所述金电极(3)表面，用二硫代双(琥珀酰亚胺基丙酸酯)修饰所述金电极(3)表面，再分别用二甲基亚砜和PBS清洗修饰后的所述金电极(3)表面，形成修饰连接层(7)；

在所述修饰连接层表面修饰乙基葡萄糖醛酸苷单克隆抗体，用封闭液清洗，得到酒精传感器(8)。

5.一种汗液酒精浓度多参数监测贴片，其特征在于，包括

柔性可延展基底(17)；

粘接层(16)，用于连接所述柔性可延展基底(17)、所述多个传感芯片(11)和所述汗液收集器件(13)，所述粘接层(16)设置在柔性可延展基底(17)表面；

多个传感芯片(11)，所述多个传感芯片(11)设置在所述粘接层表面，多个传感芯片(11)包括酒精传感器(8)、氯离子传感器(10)、钠离子传感器(11)和葡萄糖传感器(9)，所述酒精传感器(8)、所述氯离子传感器(10)、所述钠离子传感器(11)和所述葡萄糖传感器(9)都设置有输出接口(1)和曲形线(2)，所述酒精传感器(8)设置有经过修饰的金电极(3)，所述金电极(3)与所述输出接口(1)通过所述曲形线(2)连接，所述金电极(2)上表面设置有修饰连接层(7)，所述修饰连接层上表面涂覆有抗体层，所述氯离子传感器(10)和所述钠离子传感器(11)都设置有参比电极(4)和经过修饰的工作电极(6)，所述葡萄糖传感器(9)都设置有参比电极(4)和辅助电极(5)和经过修饰的工作电极(6)，所述工作电极(6)与所述输出接口(1)通过所述曲形线(2)连接，所述参比电极(4)与所述输出接口(1)通过所述曲形线(2)连接，所述辅助电极(5)与所述输出接口(1)通过所述曲形线(2)连接。

汗液收集器件(13)，用于收集和传输汗液，所述汗液收集器件(13)设置在所述多个传感芯片(12)表面。

6.根据权利要求5所述的一种汗液酒精浓度多参数监测贴片，其特征在于，所述汗液收集器件(13)设置有多个吸汗口(14)、储液腔(15)和排汗口(16)，所述吸汗口(14)与储液腔(15)通过通道连接，所述储液腔(15)与所述排汗口(16)通过通道连接。

7.根据权利要求5所述的一种汗液酒精浓度多参数监测贴片，其特征在于，所述储液腔(15)与经过修饰的金电极(3)连接，所述储液腔(15)与所述氯离子传感器(10)、所述钠离子传感器(11)和所述葡萄糖传感器(9)的经过修饰的工作电极(6)连接。

8.根据权利要求5所述的一种汗液酒精浓度多参数监测贴片，其特征在于，所述胶粘层(16)是医用的双面胶或硅胶。

9.根据权利要求5所述的一种汗液酒精浓度多参数监测贴片，其特征在于，所述汗液收集器件(13)的面积大于所述多个传感芯片(12)的面积。

10.根据权利要求5所述的一种汗液酒精浓度多参数监测贴片，其特征在于，所述多个传感芯片(12)的厚度是10至50微米。

Images