CN113125537B - 一种可穿戴式汗液监测传感器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可穿戴式汗液监测传感器及其制备方法，该汗液监控传感器包括粘结层、电化学传感器电极层和微流控结构层；该粘结层的顶部与该电化学传感器电极层连接，该粘结层的底部与皮肤粘结，该粘结层上设有第一通孔，该电化学传感器电极层包括电极，该电极用于检测汗液中分析物；该电化学传感器电极层上设有该微流控结构层，该微流控结构层包括连通的检测结构和第二通孔，该第二通孔与该第一通孔对应，该检测结构用于收集由该第一通孔和该第二通孔输送来的汗液，并暴露该电极于该汗液中；粘结层和微流控结构层的材料为高分子材料。本申请提供的汗液监控传感器具有结构简单和成本低的特点。

Description

一种可穿戴式汗液监测传感器及其制备方法

技术领域

本发明涉及汗液检测技术领域，特别涉及一种可穿戴式汗液监测传感器及其制备方法。

背景技术

随着可穿戴市场的发展，无创、连续性的健康监测已成为一个新趋势，以实时监测眼泪、尿液、唾液和汗液等易获取的生物流体中生物标志物水平为目标，人体的外分泌体液可穿戴式传感设备的开发已成为重要研究方向。其中，汗液是一种非常重要体液，汗腺广泛分布人体，具有可持续的采样性，含丰富的生物化学成分(如葡萄糖、乳酸、乙醇、K⁺、Na⁺等)，与人体的健康息息相关(例如乙醇浓度与血液高度相关)，汗液传感通常被视为长期和半连续健康监测的理想选择，用来预测血液中的生物标志物水平，或直接推断疾病。

然而现有技术中的汗液传感器结构复杂，需要具备多种传感器才能实现对汗液较为全面的监控，成本较高，不利于汗液传感器的推广和应用。

发明内容

本发明能够解决上述背景技术中汗液传感器结构复杂和成本高的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请在一方面公开了一种可穿戴式汗液监测传感器，其包括粘结层、电化学传感器电极层和微流控结构层；

该粘结层的顶部与该电化学传感器电极层连接，该粘结层的底部与皮肤粘结，该粘结层上设有第一通孔，该电化学传感器电极层包括电极，该电极用于检测汗液中分析物；

该电化学传感器电极层上设有该微流控结构层，该微流控结构层包括连通的检测结构和第二通孔，该第二通孔与该第一通孔对应，该检测结构用于收集由该第一通孔和该第二通孔输送来的汗液，并暴露该电极于该汗液中；

粘结层和微流控结构层的材料为高分子材料。

可选的，该检测结构包括连接通道和检测孔；

该连接通道的一端与该第二通孔连通，该连接通道的另一端与该检测孔连通；

该检测孔用于收集由该连接通道输送来的汗液，并暴露该电极于该汗液中。

可选的，该检测孔的直径大于该第二通孔的直径；

该连接通道的宽度小于该第二通孔的直径。

可选的，该微流控结构层还包括出液结构；

该出液结构与该检测孔连通，该出液结构用于引导该检测孔内的汗液流出。

可选的，该电化学传感器电极层还包括第三通孔；

该第二通孔与该第一通孔对应。

可选的，该第二通孔的内壁，连接通道的内壁和该第三通孔的内壁为进行亲水性处理后的内壁。

可选的，还包括覆盖层；

该覆盖层设于该微流控结构层的顶部。

可选的，该电极上固定有与目标物反应的材料或者特异性捕获目标物的材料。

可选的，该分析汗液包括对对汗液中的葡萄糖、乳酸和钙离子的含量进行分析。

本申请在另一方面还公开了一种可穿戴式汗液监测传感器的制备方法，其包括如下步骤：

利用激光在粘结层上雕刻出第一通孔，在微流控结构层上雕刻出检测结构和第二通孔；

利用喷墨打印或者丝网印刷技术在电化学传感器电极层上制备电极，所述电极用于检测汗液中分析物；

将所述电化学传感器电极层的底部与所述粘结层的顶部连接，所述粘结层的底部与皮肤粘结；

将所述微流控结构层的底部与所述电化学传感器电极层的顶部连接，所述第二通孔与所述第一通孔对应，所述检测结构用于收集由所述第一通孔和所述第二通孔输送来的汗液，并暴露所述电极于所述汗液中；

所述粘结层和所述微流控结构层的材料为高分子材料。

采用上述技术方案，本申请提供的可穿戴式汗液监测传感器具有如下有益效果：

1)通过将电化学传感器与微流控结构集成，从而实现采集汗液，进而对汗液进行检测，通过分析汗液进而了解人体健康状况。

2)由于本申请提供的该汗液监测传感器能够直接贴附于表皮，从而能够实现实时定量监测分析物浓度变化信息。

3)而且该汗液监测传感器，结构简单便于批量化生产，且尺寸小，便于携带；

4)由于所述粘结层和所述微流控结构层的材料为高分子材料，具有成本低和使用寿命长的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种可选的汗液监测传感器的结构示意图；

图2为一种可选的离子电渗电极的结构简图；

图3为另一种可选的粘结层和离子电渗电极的结构示意图；

图4为一种可选的微流控结构层的结构示意图；

图5为一种可选的电化学传感器电极层的结构示意图；

图6为另一种可选的汗液监测传感器的截面图；

图7为一种可选的覆盖层的结构示意图；

图8为一种可选的电极的结构示意图；

图9为一种可选的第一电极的结构示意图；

图10为另一种可选的第一电极的结构示意图；

图11为一种可选的第二电极的结构示意图；

图12为一种可选的第三电极的结构示意图；

图13为一种可选的传感器的应用场景图；

图14为本申请一种可选的传感器对不同钙离子浓度的响应曲线；

图15为本申请一种可选的传感器对不同乳酸浓度的响应曲线。

以下对附图作补充说明：

1-粘结层；101-第一通孔；102-离子电渗电极放置结构；2-电化学传感器电极层；201-电极；202-第三通孔；203-衬底；3-微流控结构层；301-第二通孔；302-检测结构；3021-连接通道；3022-检测孔；303-出液结构；4-离子电渗电极；401-正极片；402-负极片；5-水凝胶；6-汗液；7-皮肤；8-引流通道；9-覆盖层；10-第一电极；11-第二电极；12-第三电极；13-导电层；14-碳层；15-代谢物检测层；151-电子交换中介层；152-催化层；153-第一保护层；154-电位稳定层；155-钙离子选择膜；16-参比电位层；17-第二保护层；18-柔性电路板；19-通信单元；20-终端。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本申请提供了一种可穿戴式汗液监测传感器，如图1所示，图1为一种可选的汗液监测传感器的结构示意图。该传感器包括粘结层1、电化学传感器电极层2和微流控结构层3；该粘结层1的顶部与该电化学传感器电极层2连接，该粘结层1的底部与皮肤粘结，该粘结层1上设有第一通孔101，该电化学传感器电极层2包括电极201，该电极201用于检测汗液中分析物；该电化学传感器电极层2上设有该微流控结构层3，该微流控结构层3包括连通的检测结构302和第二通孔301，该第二通孔301与该第一通孔101对应，该检测结构302用于收集由该第一通孔101和该第二通孔301输送来的汗液，并暴露电极201于汗液中，粘结层1和微流控结构层3的材料为高分子材料。

从而使得该汗液监测传感器具有能够直接与皮肤粘结，能够实时定量监测分析物浓度变化信息，进而实时了解人体的健康状况，且由三层结构构成，具有结构简单，易成型加工，便于推广和应用。

而且现有技术中的微流控技术主要集中在纸基和聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)制备的微流控芯片，虽然其具有能够通过毛细效应将汗液收集到微流控芯片中检测，很好的解决了汗液采集过程中遇到蒸发与污染的问题，但该纸基微流控芯片容易褶皱和破损，难以长久使用，PDMS的微流控芯片制作费时，人工操作较多，难以批量制备。

本申请的微流控结构层3的材料为高分子材料，从而具有成本低和使用寿命长的优点。

需要说明的是，本申请提供的该可穿戴式汗液监测传感器的各层的衬底材料均可以为高分子材料，优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，便于成型加工和降低成本，由于该PET是一种柔性材料，从而使得利用其制备的传感器具有柔性，能够更好地与皮肤进行贴附，且还能够是该传感器具有疏水性和热稳定性、寿命长；PET薄膜又是一种热塑性聚酯，适合进行激光切割和雕刻，PET薄膜的激光切割和雕刻使用9.3或10.6微米波长的二氧化碳激光都可完成预设的图案化。从而降低加工成本，现有技术中的PDMS因为宽波长范围内的高透明度限制了激光图案化的应用。

可选的，该粘结层1上具有医用双面胶，实现将该传感器贴附与皮肤表面的同时，还具有生物亲和性好的优点。

可选的，该可穿戴式汗液监测传感器还包括离子电渗电极4，如图2所示，该图2为一种可选的离子电渗电极的结构简图。离子电渗电极4位于粘结层1的底部，该离子电渗电极4包括正极片401和负极片402，正极片401和负极片402分别与外部电路连接，且上述两种电极片下方涂有水凝胶5，当其与皮肤7接触时，能够通过局部微弱电流作用于上述正负电极片上，从而使得水凝胶5中的促汗药物(乙酰胆碱、甲胆碱和匹罗卡品等)被驱动到皮肤7的表皮下，进而触发表皮附近的腺体分泌汗液6，产生的局部汗液6通过上述第一通孔101和第二通孔301输送到微流控结构层3的检测结构302，以使电极201与汗液6接触。

可选的，如图3所示，图3为另一种可选的粘结层和离子电渗电极的结构示意图；该粘结层1上设有与该离子电渗电极4相匹配的离子电渗电极放置结构102，该离子电渗电极放置结构102设置在第一通孔101的外围，可选的，离子电渗电极放置结构102为以粘结层的中轴线为轴线左右对称的两个凹槽结构，分别对应上述正极片401和负极片402，便于离子电渗法刺激电极之间皮肤分泌汗液，而由第一通孔101流入第二通孔301，当然根据需要，该离子电渗电极放置结构102还可以是不对称结构，在此不做限定。

在一种可选的实施方式中，如图4所示，图4为一种可选的微流控结构层的结构示意图。该检测结构302包括连接通道3021和检测孔3022；该连接通道3021的一端与该第二通孔301连通，该连接通道3021的另一端与该检测孔3022连通；该检测孔3022用于收集由该连接通道3021输送来的汗液，并暴露该电极201于该汗液中。便于形成毛细效应，也有利于在检测孔3022收集更多的汗液，保证反应所需的样本量同时，进而提高测量准确度。

在一种可选的实施方式中，该检测孔3022的直径大于该第二通孔301的直径；该连接通道3021的宽度小于该第二通孔301的直径，从而有利于形成毛细效应，并与汗液流入检测孔3022内。

在一种可选的实施方式中，从图4可以看出，该微流控结构层3还包括出液结构303；该出液结构303与该检测孔3022连通，该出液结构303用于引导该检测孔3022内的汗液流出，从而能够保证该检测孔3022内的汗液是新的汗液，能够实现实时监控人体的汗液状况，可选的，该出液结构303包括至少一个出液通道，该出液通道的宽度小于检测孔3022的直径，根据需要，该出液通道的个数可以是2个、3个或者4个等。

在一种可选的实施方式中，如图5所，图5为一种可选的电化学传感器电极层的结构示意图。该电化学传感器电极层2还包括第三通孔202；该第二通孔301与该第一通孔101对应，当该电化学传感器电极层2的尺寸与粘结层1相等或者至少覆盖了粘结层1的第一通孔101的情况下，则本实施例中的结构能够实现将第一通孔101的汗液经第三通孔202引流道第二通孔301；可选的，所述第三通孔202的直径小于所述第一通孔101的直径。

在一种可选的实施方式中，该第二通孔301的内壁，连接通道3021的内壁和该第三通孔202的内壁为进行亲水性处理后的内壁，这使得该内壁具有更高的表面能，汗液更加容易流到上述检测结构302内。

可选的，如图6所示，图6为另一种可选的汗液监测传感器的截面图。该第一通孔101、第二通孔301、第三通孔202、连接通道3021和检测孔3022连接形成引流通道8。

可选的，该引流通道8由激光雕刻成型，具有加工效率高和成本低的优点，且便于形成高集成度的结构。

需要说明的是，上述第一通孔101、第二通孔301和第三通孔202的数量可以是多个，例如2个、3个、4个或者5个等，优选的，当该通孔的数量大于1个时，同一结构层上的通孔对称分布，有利于增加汗液采样范围，提高监测准确度；且该第一通孔101、第二通孔301和第三通孔202的数量相同。

在一种可选的实施方式中，如图7所示，图7为一种可选的覆盖层的结构示意图。该传感器还包括覆盖层9；该覆盖层9设于该微流控结构层3的顶部，从而能够防止周围汗液的流入，也避免了汗液的蒸发和污染的问题，保证了汗液中多种分析物检测的准确性和稳定性。

在另一种可选的实施方式中，覆盖层9上设有通孔，该通孔与出液结构303相对应，汗液可以从该覆盖层9上的通孔溢流出。

可选的，该电极201的制备方法为喷墨打印或者丝网印刷，具有成型加工效率高和制作成本低的优点。

在一种可选的实施方式中，该电极201上固定有与目标物反应的材料或者特异性捕获目标物的材料，从而能够实现对汗液中多种参数进行检测，提高了检测的灵敏度、稳定性和使用寿命。

在一种可选的实施方式中，该分析汗液包括对对汗液中的葡萄糖、乳酸和钙离子的含量进行分析。

可选的，如图5所示，该电化学传感器电极层2还包括衬底203，该衬底203上设有电极201，如图8所示，图8为一种可选的电极的结构示意图。该电极201包括第一电极10、第二电极11和第三电极12，可选的，第一电极10上修饰固定有与目标物反应的材料或者特异性捕获目标物的材料，当该第一电极10与汗液接触时，能够产生电流、电压或阻抗的响应，从而可以定量反应分析物的浓度变化；第二电极11用于提供参比电位，起到提供溶液中恒定电位标定作用；理想状态下，该第二电极11上基本没电流；第三电极12的作用是与第一电极10形成回路，保证电流畅通稳定。

可选的，从图8可以看出，上述三种电极分别通过导线与下文中的柔性电路板18连接。

可选的，如图9所示，图9为一种可选的第一电极的结构示意图。该第一电极10的结构从下至上依次为导电层13、碳层14、代谢物检测层15，可选地，该导电层13的材料包括银，该代谢物检测层15用来检测汗液中的乳酸、葡萄糖和钙离子，从而使得该第一电极10能够实现对乳酸、葡萄糖和钙离子进行定量分析。

在一种可选的实施方式中，从图9可以看出，该第一电极10用于检测汗液中的乳酸，该代谢物检测层15的包括电子交换中介层151、催化层152和第一保护层153，该代谢检测层15的结构由下至上依次为电子交换中介层151、催化层152和第一保护层153，在一个可选的实施例中，该电子交换中介层151包括普鲁士蓝涂层和铂纳米结构，催化层152包括乳酸氧化酶混合液或者乳酸脱氢酶，该酶混合液包含壳聚糖、碳纳米管和乳酸氧化酶或乳酸脱氢酶，该第一保护层153包括Nafion树脂。可选的，如果该第一电极10用于检测汗液中的葡萄糖，则该催化层152包括葡萄糖氧化酶或者乙醇氧化酶，第一保护层153包括PVC溶液或者BSA溶液。

在另一个可选的实施例中，为了解决酶稳定性差和储存困难等问题，还可以将上述电子交换中介层151和代谢检测层15替换成其它化学修饰电极材料，可选的，该材料包括金属及其氧化物、聚合物和碳材料三类，其中大部分是纳米材料，纳米材料具有特殊的物理化学性质，如大的比表面积、增强电子传输能力、强吸附力和良好的生物相容性，可以提高电催化目标物的活性；可选的，该贵金属如金、银、铂、钯等；过渡金属钼、钴、钨及其硫化物纳米材料；金属氧化物包括氧化镍、氧化铜和氧化锌；聚合物包括聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩和聚普鲁士蓝等；碳纳米材料包括碳纳米管、石墨烯、碳纳米角、碳量子点、碳纳米纤维和碳纳米球等碳材料。

在另一种可选的实施方式中，如图10所示，图10为另一种可选的第一电极的结构示意图。该第一电极10用于检测汗液中的钙离子，该代谢物检测层15包括电位稳定层154、钙离子选择膜155，该代谢检测层15的结构由下至上依次为电位稳定层154和钙离子选择膜155，可选的，该电位稳定层154包括聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)膜，可以增加电导率，该钙离子选择膜155包括ETH1001和ETH129。

需要说明的是，根据检测的汗液中的离子的需要，上述第一电极10中的钙离子选择膜155还可以替换成相对应的离子选择膜，上述与目标物反应的材料包括催化层152中的酶类以及金属、金属氧化物，特异性捕获目标物的材料包括离子选择膜(例如，钙离子选择膜)、高分子聚合物(例如，PEDOT)和碳材料(例如，碳纳米管、石墨烯和碳纳米纤维等)。

可选的，如图11所示，图11为一种可选的第二电极的结构示意图。该第二电极11的结构从下至上依次为导电层和参比电位层，可选地，该导电层的材料包括银，参比电位层包括Ag/AgCl，还可以根据需要在参比电位层上设一层第二保护层，用于对参比电位层进行绝缘保护，从而使得第二电极11提供稳定的参比电位，该第二保护层的材料包括PVB/NaCl。

可选的，如图12所示，图12为一种可选的第三电极的结构示意图。第三电极12的结构从下至上依次为导电层13和碳层14，可选地，该导电层13的材料包括银墨水和Ag浆，该第三电极12用于与第一电极10形成回路，保证电流畅通稳定。

需要说明的是，上述中的电化学传感器电极层2和微流控结构层3根据需要可以是镂空的结构，即电化学传感器电极层2除上述电极201区域和第三通孔202对应的区域外，其余部分为镂空结构；微流控结构层3除上述第二通孔301、检测结构302以及出液结构303对应的区域外，其余部分为镂空结构。

且根据需要，如果需要同时对多个参数进行检测，则该第一电极10可以是多个，每个第一电极10对应一种待检测参数。

可选的，如图13所示，图13为一种可选的传感器的应用场景图。该可穿戴式汗液监测传感器还包括柔性电路板18。

可选的，该柔性电路板18上还设多种元器件，能够实现对采集到的电压和电流信号进行放大、滤波、反向、数模转换和控制处理，从而实现对电学信号的采集、调制、处理，实现实时连续监测提供个性化的精准服务。

可选的，该柔性电路板18上设有通信单元19，该通信单元19与上述元器件连接；该通信单元19还用于将信号处理结果打包发送给终端20进行分析和显示；利用可插拔式的可穿戴式汗液监测传感器，对人体汗液指标长期监测，具备良好的便携性和生物亲和性，可根据特定的应用环境定制相应的传感器，同时可以无创诊断，提供个性化的用户服务。

可选的，该终端20包括移动终端和PC端。

在一个可选的实施例中，将图13中的传感器贴附于人体皮肤表面能够得到如图14和15的检测结果，图14为本申请一种可选的传感器对不同钙离子浓度响应曲线；图15为本申请一种可选的传感器对不同乳酸浓度响应曲线。该实施例中的电极201采用丝网印刷制备，从而图14中可以看出，传感器在0.25mM-2mM浓度范围，电势随着钙离子浓度实时变化，最大灵敏度为70mV/decade，其表示当离子浓度每十倍变化时，其引起的电压的变化为70mV。从图15可以看出，传感器在1-20mM浓度范围的灵敏度为0.38uA/mM，R²为0.994，可见，本申请提供的该汗液监控传感器能够有效监控汗液中的钙离子和乳酸含量情况，且具有灵敏度高和稳定性好的优点。

本申请在另一方面还提供了一种可穿戴式汗液监测传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：利用激光在粘结层1上雕刻出第一通孔101，在微流控结构层3上雕刻出检测结构302和第二通孔301；利用喷墨打印或者丝网印刷技术在电化学传感器电极层2上制备电极201，所述电极201用于检测汗液中分析物；将所述电化学传感器电极层2的底部与所述粘结层1的顶部连接，所述粘结层1的底部与皮肤粘结；将所述微流控结构层3的底部与所述电化学传感器电极层2的顶部连接，所述第二通孔301与所述第一通孔101对应，所述检测结构302用于收集由所述第一通孔101和所述第二通孔301输送来的汗液，并暴露所述电极201于所述汗液中；所述粘结层1和所述微流控结构层3的材料为高分子材料。

需要说明的是，上述的通孔的形成包括圆形、方形和不规则形状等，上述的每层的形状也包括圆形、方形和不规则形状等，在此不做限定。

可选的，该电化学传感器电极层2还包括衬底203，该衬底203上设有电极201，该电极201包括第一电极10、第二电极11和第三电极12，可选的，第一电极10上修饰固定有与目标物反应的材料或者特异性捕获目标物的材料，当该第一电极10与汗液接触时，能够响应电流、电压或阻抗，从而可以定量的反应分析物的浓度变化；第二电极11用于提供参比电位，起到提供溶液中恒定电位标定作用，理想状态下，该第二电极11上基本没电流；第三电极12的作用是与工作电极201形成回路，保证电流畅通稳定。

在一个可选的实施例中，该第一电极10的制备方法可以包括如下步骤：利用微电子打印机通过喷墨打印的方式在PET层上图案化出第一电极10的导电层13，加热固化后形成致密的银薄膜，再在其上喷印碳墨水形成碳层14，便于进行表面修饰，利用电化学工作站的循环伏安法沉积一层普鲁士蓝薄膜或旋涂普鲁士蓝油墨，之后滴涂适量乳酸氧化酶混合液，室温干燥后滴加适量的0.5wt％Nafion树脂，从而完成对第一电极10的制备。在另一个可选的实施例中，该第一电极10的制备方法可以包括如下步骤：利用微电子打印机通过喷墨打印的方式在PET层上图案化出第一电极10的导电层13，加热固化后形成致密导电的银薄膜，再在其上喷印碳墨水形成碳层14，便于进行表面修饰，以不同量的精氨酸为软模板，在碳层14的表面化学生长氧化镍纳米颗粒，制成的非酶乳酸电化学传感器表现出良好的线性响应和稳定性，有利于提高了电化学传感器的灵敏度、稳定性和使用寿命。

在另一个可选的实施例中，该第一电极10的制备方法可以包括如下步骤：采用上述喷墨打印的方式在PET层上形成导电层13，加热固化后形成致密的银薄膜，再在其上喷印碳墨水形成碳层14，便于进行表面修饰，在碳层14上滴加适量的PEDOT:PSS试剂，在碳层14的表面形成PEDOT膜，可以增加电导率并且稳定电位；之后在最上层滴铸一层钙离子选择膜155ETH1001。

需要说明的是，根据检测的汗液中的离子的需要，上述第一电极10中的钙离子选择膜155还可以替换成相对应的离子选择膜，如钠离子、钾离子、氢离子和氯离子等。

可选的，该第二电极11的制备方法可以包括如下步骤：采用上述喷墨打印的方式在PET层上形成导电层13，在该导电层13上沉积一层Ag/AgCl油墨，在热板上进行固化之后，在其上面需要滴加PVB/NaCl试剂，干燥后可以保护第二电极11，提供稳定的参比电位。

可选的，该第三电极12的制备方法可以包括如下步骤：利用微电子打印机通过喷墨打印的方式在PET层上图案化出第三电极12的导电层13，加热固化后形成致密的银薄膜，再在其上喷印碳墨水形成的碳层14。

需要说明的是，通过上述制备方法得到的传感器中的各层结构可以如上文中的涉及的结构，为了简化描述，在此不再赘述。

以上所述仅为本申请可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可穿戴式汗液监测传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

利用激光在粘结层（1）上雕刻出第一通孔（101），在微流控结构层 （3）上雕刻出检测结构（302）和第二通孔（301）； 所述粘结层（1）和所述微流控结构层 （3）的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯，所述激光为9.3或10.6微米波长的二氧化碳激光；

利用喷墨打印在电化学传感器电极层（2）上制备电极（201），所述电极（201）用于检测汗液中分析物；所述电极（201）包括第一电极（10）、第二电极（11）和第三电极（12）；所述第一电极（10）包括依次层叠的导电层（13）、碳层（14）和代谢物检测层（15）；所述第二电极（11）包括依次层叠的导电层（13）、参比电位层和第二保护层；所述第三电极（12）包括依次层叠的导电层（13）和碳层（14）；所述第三电极（12）用于与所述第一电极（10）形成回路；

将所述电化学传感器电极层（2）的底部与所述粘结层（1）的顶部连接，所述粘结层（1）的底部与皮肤粘结；

将所述微流控结构层（3）的底部与所述电化学传感器电极层（2）的顶部连接，所述第二通孔（301）与所述第一通孔（101）对应，所述检测结构（302）用于收集由所述第一通孔（101）和所述第二通孔（301）输送来的汗液，并暴露所述电极（201）于所述汗液中；所述微流控结构层 （3）上设有多个所述第二通孔，且所述微流控结构层上的多个第二通孔对称分布；所述第一通孔的数量与所述第二通孔的数量相同；

制备所述第一电极（10）的方法包括：利用喷墨打印技术在所述电化学传感器电极层（2）上图案化导电层（13）；加热固化后，再在所述导电层（13）上喷印碳墨水形成碳层（14）；再在碳层（14）上制备所述代谢物检测层（15）。

2. 一种基于权利要求1所述的可穿戴式汗液监测传感器制备方法得到可穿戴式汗液监测传感器，其特征在于，包括粘结层（1）、 电化学传感器电极层（2）和微流控结构层（3）；

所述粘结层（1）的顶部与所述电化学传感器电极层（2）连接，所述 粘结层（1）的底部与皮肤粘结，所述粘结层（1）上设有第一通孔（101），所述电化学传感器电极层（2）包括电极（201），所述电极（201）用于检测汗液中分析物；所述粘结层（1）和所述微流控结构层 （3）的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述微流控结构层 （3）上设有多个所述第二通孔，且所述微流控结构层上的多个第二通孔对称分布；所述第一通孔的数量与所述第二通孔的数量相同；

所述电化学传感器电极层（2）上设有所述微流控结构层（3），所述微流控结构层（3）包括连通的检测结构（302）和第二通孔（301），所述第二通孔（301）与所述第一通孔（101）对应，所述检测结构（302）用于收集由所述第一通孔（101）和所述第二通孔（301）输送来的汗液，并暴露所述电极（201）于所述汗液中；

所述粘结层（1）和所述微流控结构层（3）的材料为高分子材料；

所述电极（201）包括第一电极（10）、第二电极（11）和第三电极（12）；

所述第一电极（10）包括依次层叠的导电层（13）、碳层（14）和代谢物检测层（15）；

所述第二电极（11）包括依次层叠的导电层（13）、参比电位层和第二保护层；

所述第三电极（12）包括依次层叠的导电层（13）和碳层（14）；所述第三电极（12）用于与所述第一电极（10）形成回路。

3. 根据权利要求2 所述的可穿戴式汗液监测传感器，其特征在于，所述检测结构（302）包括连接通道（3021）和检测孔（3022）；

所述连接通道（3021）的一端与所述第二通孔（301）连通，所述连接通道（3021）的另一端与所述检测孔（3022）连通；

所述检测孔（3022）用于收集由所述连接通道（3021）输送来的汗液，并暴露所述电极（201）于所述汗液中。

4. 根据权利要求3 所述的可穿戴式汗液监测传感器，其特征在于，所述检测孔（3022）的直径大于所述第二通孔（301）的直径；

所述连接通道（3021）的宽度小于所述第二通孔（301）的直径。

5. 根据权利要求 3所述的可穿戴式汗液监测传感器，其特征在于，所述微流控结构层（3）还包括出液结构（303）；

所述出液结构（303）与所述检测孔（3022）连通，所述出液结构（303）用于引导所述检测孔（3022）内的汗液流出。

6. 根据权利要求 3所述的可穿戴式汗液监测传感器，其特征在于，所述电化学传感器电极层（2）还包括第三通孔（202）；

所述第三通孔（202）与所述第一通孔（101）对应。

7. 根据权利要求 6 所述的可穿戴式汗液监测传感器，其特征在于，所述第二通孔（301）的内壁，所述连接通道（3021）的内壁和所述第三通孔（202）的内壁为进行亲水性处理后的内壁。

8. 根据权利要求 2 所述的可穿戴式汗液监测传感器，其特征在于，还包括覆盖层（9）；

所述覆盖层（9）设于所述微流控结构层（3）的顶部。

9. 根据权利要求 2所述的可穿戴式汗液监测传感器，其特征在于，所述电极（201）上固定有与目标物反应的材料或者特异性捕获目标物的材料。

10.根据权利要求9所述的可穿戴式汗液监测传感器，其特征在于，所述检测汗液中的分析物包括对汗液中的葡萄糖、乳酸和钙离子的含量进行分析。

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