[发明专利]柔性可穿戴电化学生物传感器

说明书

本发明提供了一种柔性可穿戴电化学生物传感器，包括通过编织或复捻复合在一起的工作电极、参比电极和辅助电极。工作电极、参比电极和辅助电极均由导电纤维和包覆在导电纤维表面的绝缘外包纤维组成，工作电极的导电纤维的表面固定有生物敏感活性物质。工作电极、参比电极和辅助电极的一端通过电路电性连接，当汗液由所述绝缘外包纤维渗透至所述导电纤维时，所述工作电极、参比电极和辅助电极形成三电极导电通路，通过工作电极的生物敏感活性物质的信号变化，实现电化学传感。本发明将包芯结构的工作电极、参比电极和辅助电极复合在一起，制备出一体化的柔性可穿戴电化学生物传感器，可快速、灵敏、准确的检测汗液成份。

技术领域

本发明涉及电化学传感技术领域，尤其涉及一种柔性可穿戴电化学生物传感器。

背景技术

汗液是人体新陈代谢的产物，主要由水组成，还包含少量的氯化钠、氯化钾、碳酸钙、乳酸、尿酸、葡萄糖、酪氨酸等物质。研究表明，汗液的组成成份及含量可以提供大量与人体生理状态相关的信息，实现汗液的传感检测对临床医疗、个人健康监护、慢性疾病预防、医疗成本的降低以及社会医疗资源的缓解等具有重要意义。非侵入式智能可穿戴电子设备因具有便携、灵敏、灵活、可连续工作等特点，能够满足当前医疗健康技术的发展和人民群众健康防护的需求，成为目前国内外的研究热点。

三电极体系的电化学传感器是由工作电极、参比电极、辅助电极三个电极组成。基于三电极体系的柔性可穿戴电化学传感器通常采用柔性电极，专利公布号CN205538801U，专利名称为一种可穿戴电化学传感器电极及可穿戴电化学传感器，将导电材料和敏感材料添加至可拉伸的塑料基底中，制备出可拉伸传感器，虽然其机械性能良好，但是透气性、舒适性欠佳。

专利公布号CN110453260A，专利名称为一种用于汗液检测的可穿戴传感器及其制备方法，以蛋白质薄膜为柔性基底，工作电极、参比电极形成于基底之上。虽然蛋白质薄膜具有很好的生物相容性，可与皮肤直接接触，但是其结构单一，不具备收集、储存汗液的功能。

有鉴于此，有必要设计一种改进的柔性可穿戴电化学生物传感器，以解决上述问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种柔性可穿戴电化学生物传感器。本发明将包芯结构的工作电极、参比电极和辅助电极复合在一起，制备出一体化的柔性可穿戴电化学生物传感器，可快速、灵敏、准确的检测汗液成份。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种柔性可穿戴电化学生物传感器，包括通过编织或复捻复合在一起的工作电极、参比电极和辅助电极；所述工作电极、参比电极和辅助电极均由导电纤维和包覆在所述导电纤维表面的绝缘外包纤维组成，所述工作电极的导电纤维的表面固定有生物敏感活性物质；所述工作电极、参比电极和辅助电极的一端通过电路电性连接，当汗液由所述绝缘外包纤维渗透至所述导电纤维时，所述工作电极、参比电极和辅助电极形成三电极导电通路，实现电化学传感。

作为本发明的进一步改进，所述绝缘外包纤维以螺旋状缠绕在所述导电纤维的表面。

作为本发明的进一步改进，若干根所述绝缘外包纤维平行包覆于所述导电纤维的表面。

作为本发明的进一步改进，若干根所述绝缘外包纤维呈纵横交错结构包覆于所述导电纤维的表面。

作为本发明的进一步改进，所述工作电极、参比电极和辅助电极的复捻捻度范围为0-1000捻/米。

作为本发明的进一步改进，所述生物敏感活性物质为牛血清蛋白、辣根过氧化物酶、漆酶、葡萄糖氧化酶、淀粉酶中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，所述绝缘外包纤维为棉线、麻、羊毛、蚕丝、涤纶、尼龙、腈纶、氨纶中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，所述工作电极的导电纤维通过以下方法制备：

S1.在纤维基材表面制备一层金属层；