[发明专利]与纸尿裤结合的可穿戴集成式生物传感器及其制备方法

说明书

本发明提出一种与纸尿裤结合的可穿戴集成式生物传感器及其制备方法，包括集成设置的：4个工作电极WE1、WE2、WE3、WE4，对电极CE，以及参比电极RE；4个所述工作电极上分别修饰有pH敏感膜、葡萄糖氧化酶GOx敏感膜、钠离子敏感膜和钾离子敏感膜。以纸尿裤作为尿液的天然载体，与生物传感器结合，形成一种可穿戴集成式生物传感器，实现尿液的实时和连续监测。这种可穿戴集成式生物传感器集成有4种生物传感器，分别检测尿液酸碱度、尿糖、尿钠、尿钾，将纸尿裤发展成为一种无创检测、实时监测糖尿病及其并发症的综合性健康监测平台。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，尤其涉及一种与纸尿裤结合的可穿戴集成式生物传感器及其制备方法。

背景技术

现有的带有传感器的纸尿裤，是将尿糖传感器集成在纸尿裤上，并采用生物燃料电池供能，能够检测1mmol/L的尿糖。

该设计存在的主要缺陷包括：（1）只有酶反应才能产生电能，此款纸尿裤传感器检测物质的种类有限。无法检测离子、pH等信息。（2）尿糖的检测限太高。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种与纸尿裤结合的可穿戴集成式生物传感器及其制备方法，以纸尿裤作为尿液的天然载体，与生物传感器结合，形成一种可穿戴集成式生物传感器，实现尿液的实时和连续监测。这种可穿戴集成式生物传感器集成有4种生物传感器，分别检测尿液酸碱度、尿糖、尿钠、尿钾，将纸尿裤发展成为一种无创检测、实时监测糖尿病及其并发症的综合性健康监测平台。

本发明具体采用以下技术方案：

一种与纸尿裤结合的可穿戴集成式生物传感器，其特征在于，包括集成设置的：4个工作电极WE1、WE2、WE3、WE4，对电极CE，以及参比电极RE；4个所述工作电极上分别修饰有pH敏感膜、葡萄糖氧化酶GOx敏感膜、钠离子敏感膜和钾离子敏感膜。

进一步地，电极结构由下至上依次为：胶粘层、纸质基底、导电浆料层和设置在所述工作电极上的敏感膜。

进一步地，所述纸质基底为滤纸、层析纸及硝酸纤维素膜中的一种。

进一步地，所述胶粘层用于将生物传感器固定在纸尿裤的无纺布表层。

进一步地，所述纸尿裤分为4层，包括：无纺布表层、无纺布导流层、高分子吸水树脂材料、透气微孔膜和复合底膜。

以及，一种与纸尿裤结合的可穿戴集成式生物传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：将滤纸固定在丝网印刷机的印刷区域，在滤纸上印刷绝缘层；

步骤S2：在滤纸上印刷工作电极、参比电极和对电极，印刷电极的浆料均为导电浆料；

步骤S3：印刷绝缘层，除工作电极、对电极、参比电极及电气连接点外，其他区域均被绝缘层覆盖；

步骤S4：进行工作电极的修饰，在4个工作电极上分别修饰pH敏感膜、葡萄糖氧化酶GOx敏感膜、钠离子敏感膜和钾离子敏感膜。

进一步地，步骤S4中，所述工作电极的修饰，具体包括：（1）在工作电极上原位修饰氧化铱、聚苯胺作为pH的敏感膜；（2）在工作电极上修饰GOx作为葡萄糖的敏感膜：首先在工作电极上修饰普鲁士蓝、亚甲基蓝作为电中介物，然后在其表面固定GOx；（3）在工作电极上修饰Na ionophore X作为钠离子选择性薄膜；（4）在工作电极上修饰缬氨霉素作为钾离子选择性薄膜。

与现有技术相比，本发明及其优选方案提供了一种与纸尿裤结合的可穿戴集成式生物传感器的设计，可连续、实时监测尿液酸碱度，尿糖，尿钾，尿钠。

其主要优势包括：

（1）与纸尿裤结合，形成一种生产制备过程与纸尿裤分离的可穿戴集成式生物传感器，实现尿液的实时和连续监测。