一种可拉伸汗液流速原位传感贴片及其制备方法

本发明涉及汗液监测，特别是一种可拉伸汗液流速原位传感贴片及其制备方法。

背景技术：

1、汗液流速对于汗液的实时动态分析同样有着重要意义，例如，汗液流速与汗液主要成分(钠离子、氯离子、乳酸、尿素等)浓度之间存在密切的联系；在长时间运动过程中，持续的高出汗速度会导致人体脱水，进而影响运动能力；静息状态下，出汗量的升高或降低与人体的神经功能失调、糖尿病、脑血管疾病和帕金森病，以及慢性心理压力、焦虑或疼痛等病症存在关联。针对汗液流速的原位实时检测需求，可穿戴检测器件需要满足贴合人体皮肤所需的生物相容性和一定的拉伸能力，也需要合理的集汗贴片设计，在汗液采集、检测过程需要保证汗液的有效传输，减少汗液污染、浪费及蒸发损失，提高汗液检测的准确性。微流结构可利用毛细效应引导汗液沿特定通道连续采集、取样，常通过与传感电极间的交错式设计，及时捕捉、处理汗液，同时连续、准确地量化汗液流速。

2、传统的可穿戴汗液传感器常利用低模量弹性体(聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷及其衍生物等)构建毛细管道，其中的微流贴片采用的是柔性薄膜结构。目前这类贴片都只能收集皮肤在贴片覆盖区域中某些特定位置的汗液，易导致汗液在皮肤表面的堆积，难以有效、及时的收集；且汗液在收集后还需要经过额外的流道设计引导至检测区域，易产生汗液浪费；毛细管道的制备工艺限制了汗液流速贴片的测量精度，所测量获得的往往是大量汗液的流速均值；薄膜材料的穿戴舒适程度也有待提升，缺乏可观的拉伸能力。

3、相比之下，纤维织物透气性良好，可以促进人体的自然排汗过程，具有高弹性、柔软性和舒适性等优点，适用于各类运动场景。其独特的多孔结构可直接用作汗液传输的通道，与传感元件充分接触，有助于提高电学传感器的灵敏度。但目前利用纤维织物获得的流速检测贴片，常利用亲/疏水层式设计实现汗液的单向导流，构建舒适干燥的皮肤表面，但汗液需求量大，不能满足汗液流速检测贴片层内高精度图案化的集汗流道搭建需求，微量汗液难以及时收集，其中的电学传感体系多受织物编织工艺的限制，检测精度受限。

4、总的来说，目前的汗液流速检测贴片仍存在诸多缺陷，汗液收集效率低、汗液需求量大、浪费严重，贴片的拉伸性能缺失，制备工艺复杂，难以满足汗液检测贴片微型化、高精度的检测需求。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术中存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明的第一个目的是提供一种可拉伸汗液流速原位传感贴片，其能够解决现有汗液监测贴片汗液收集效率低、汗液需求量大、浪费严重，贴片的拉伸性能缺失，制备工艺复杂的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种可拉伸汗液流速原位传感贴片，其包括，集汗织物层，其包括疏水层，以及分别设置于所述疏水层上下表面的微流测试区和采集区，所述微流测试区与所述采集区连通；导电传感层，其设置于所述微流测试区的上表面，用于收集所述微流测试区阻抗的跃迁信号；封装层，其设置于所述集汗织物层的上表面并将所述导电传感层包覆。

4、作为本发明所述可拉伸汗液流速原位传感贴片的一种优选方案，其中：所述采集区在所述疏水层的下表面呈点状阵列分布，与皮肤直接接触，用于收集汗液。

5、作为本发明所述可拉伸汗液流速原位传感贴片的一种优选方案，其中：所述微流测试区在所述疏水层的上表面呈蛇形阵列排布且数量与所述采集区的数量一一对应。

6、作为本发明所述可拉伸汗液流速原位传感贴片的一种优选方案，其中：所述微流测试区和采集区的材料均为超亲水多孔纤维，所述疏水层的材料为超疏水多孔纤维。

7、作为本发明所述可拉伸汗液流速原位传感贴片的一种优选方案，其中：所述导电传感层包括第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极与所述微流测试区的重合区域为检测区，所述第一电极和所述第二电极在所述检测区内的结构互相交叉且具有间隙。

8、作为本发明所述可拉伸汗液流速原位传感贴片的一种优选方案，其中：所述导电传感层包括依次设置在所述微流测试区上表面的第一金属层、第二金属层以及第三金属层，所述第三金属层为液态金属，其具有在拉伸状态下的电学稳定性。

9、本发明的另一个目的是提供一种可拉伸汗液流速原位传感贴片的制备方法，其适用于制备上述的可拉伸汗液流速原位传感贴片且制备工艺简单，贴片检测精度高。

10、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种可拉伸汗液流速原位传感贴片的制备方法，包括，配置超疏水颗粒溶液；提供集汗织物层并对所述集汗织物层进行疏水处理获得疏水层；于所述疏水层上下表面分别形成微流测试区和采集区；于所述微流测试区的上表面形成导电传感层；于所述集汗织物层的上表面形成封装层并将所述导电传感层包覆。

11、作为本发明所述可拉伸汗液流速原位传感贴片的制备方法的一种优选方案，其中：所述采集区在所述疏水层的下表面呈点状阵列排布，所述微流测试区在所述疏水层的上表面呈蛇形阵列排布且数量与所述采集区一一对应，所述采集区与所述微流测试区连通。

12、作为本发明所述可拉伸汗液流速原位传感贴片的制备方法的一种优选方案，其中：所述导电传感层包括依次形成在所述微流测试区上表面的第一金属层、第二金属层以及第三金属层，所述第三金属层为液态金属，其具有在拉伸状态下的电学稳定性。

13、作为本发明所述可拉伸汗液流速原位传感贴片的制备方法的一种优选方案，其中：对所述导电传感层进行图案化处理，并与电化学工作站相连。

14、本发明有益效果为：本发明的贴片在接触皮肤面的多模块同步收集结构，以及集汗贴片的垂直方向的定点集中引流，在保证皮肤表面干燥舒适的同时，最大程度减少汗液的浪费，实现了皮肤表面汗液的高效收集，提升了汗液流速监测的准确性。

技术特征：

1.一种可拉伸汗液流速原位传感贴片，其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的可拉伸汗液流速原位传感贴片，其特征在于：所述采集区(103)在所述疏水层(101)的下表面呈点状阵列分布，与皮肤直接接触，用于收集汗液。

3.如权利要求1或2所述的可拉伸汗液流速原位传感贴片，其特征在于：所述微流测试区(102)在所述疏水层(101)的上表面呈蛇形阵列排布且数量与所述采集区(103)的数量一一对应。

4.如权利要求1所述的可拉伸汗液流速原位传感贴片，其特征在于：所述微流测试区(102)和采集区(103)的材料均为超亲水多孔纤维，所述疏水层(101)的材料为超疏水多孔纤维。

5.如权利要求1、2或4所述的可拉伸汗液流速原位传感贴片，其特征在于：所述导电传感层(200)包括第一电极(201)和第二电极(202)，所述第一电极(201)和所述第二电极(202)与所述微流测试区(102)的重合区域为检测区(203)，所述第一电极(201)和所述第二电极(202)在所述检测区(203)内的结构互相交叉且具有间隙。

6.如权利要求5所述的可拉伸汗液流速原位传感贴片，其特征在于：所述导电传感层(200)包括依次设置在所述微流测试区(102)上表面的第一金属层(204)、第二金属层(205)以及第三金属层(206)，所述第三金属层(206)为液态金属，其具有在拉伸状态下的电学稳定性。

7.一种可拉伸汗液流速原位传感贴片的制备方法，其特征在于：适用于制备如权利要求1～6任一所述的可拉伸汗液流速原位传感贴片，包括，

8.如权利要求7所述的可拉伸汗液流速原位传感贴片的制备方法，其特征在于：所述采集区(103)在所述疏水层(101)的下表面呈点状阵列排布，所述微流测试区(102)在所述疏水层(101)的上表面呈蛇形阵列排布且数量与所述采集区(103)一一对应，所述采集区(103)与所述微流测试区(102)连通。

9.如权利要求8所述的可拉伸汗液流速原位传感贴片的制备方法，其特征在于：所述导电传感层(200)包括依次形成在所述微流测试区(102)上表面的第一金属层(204)、第二金属层(205)以及第三金属层(206)，所述第三金属层(206)为液态金属，其具有在拉伸状态下的电学稳定性。

10.如权利要求9所述的可拉伸汗液流速原位传感贴片的制备方法，其特征在于：对所述导电传感层(200)进行图案化处理，并与电化学工作站相连。

技术总结本发明公开了一种可拉伸汗液流速原位传感贴片及其制备方法，涉及汗液监测领域，可拉伸汗液流速原位传感贴片包括集汗织物层，其包括疏水层，以及分别设置于所述疏水层上下表面的微流测试区和采集区，所述微流测试区与所述采集区连通；导电传感层，其设置于所述微流测试区的上表面，用于收集所述微流测试区阻抗的跃迁信号；封装层，其设置于所述集汗织物层的上表面并将所述导电传感层包覆。本发明的贴片在接触皮肤面的多模块同步收集结构，以及集汗贴片的垂直方向的定点集中引流，在保证皮肤表面干燥舒适的同时，最大程度减少汗液的浪费，实现了皮肤表面汗液的高效收集，提升了汗液流速监测的准确性。技术研发人员：孔德圣,王健晖受保护的技术使用者：南京大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13