[发明专利]一种检测微传感器的结构及其检测方法

权利要求书

1.一种可穿戴无创检测微传感器，包括：至少一个检测单元(1)及NFC模块(2)；所述检测单元(1)包括抽取电极(3)、微流道(4)和三电极阵列(5)；所述抽取电极(3)刺激皮肤产生含有待检测物质的汗液，并将所述含有待检测物质的汗液通过所述微流道(4)传输至所述三电极阵列(5)进行检测，得到所述待检测物质对应的响应电流；其中，所述微流道(4)设置在所述抽取电极(3)的上方，所述微流道(4)包覆所述三电极阵列(5)；NFC模块(2)用于将所述响应电流转化为调制信号；

所述抽取电极(3)的制备包括以下步骤：

S401、在玻璃片上旋涂聚二甲基硅氧烷(PDMS)；

S402、采用异丙醇以及氧等离子刻蚀清洁聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)材料表面，将PET/PEN膜粘接至旋涂有聚二甲基硅氧烷的玻璃片上；

S403、在PET/PEN膜上旋涂厚度为2-3μm的光刻胶EPI680并光刻图形；

S404、在PET/PEN膜片上溅射厚度分别为20nm和150nm的Cr/Au；

S405、最后进入丙酮中30分钟并超声，剥离光刻胶，得到抽取电极(3)；

所述汗液收集微流道(4)的制备包括以下步骤：

S601、采用酒精或去离子水超声处理PET/PEN膜片，并在PET/PEN膜片上旋涂厚度为15μm的AZ4620光刻胶；

S602、采用光刻工艺光刻AZ4620光刻胶得到微流道(4)，将PET/PEN膜从玻璃片上剥离。

2.根据权利要求1所述的微传感器，其中，所述抽取电极(3)的数量为一对，其外半径(12)预设值范围为1000-5000μm，一对所述抽取电极(3)之间的间距(13)的预设值范围为100-500μm。

3.根据权利要求1所述的微传感器，其中，每一所述微流道(4)包括一个及以上的入口腔(7)、出口腔(8)和连接通道(6)，所述入口腔(7)和所述出口腔(8)的形状可以为圆形或n边形，其中n≥3。

4.根据权利要求3所述的微传感器，其中，所述入口腔(7)的尺寸(19)预设值范围为1000-4000μm；所述出口腔(8)的尺寸(20)预设值范围为1000-2000μm，所述连接通道(6)的宽度(14)预设值范围为100-200μm。

5.根据权利要求1所述的微传感器，其中，所述三电极阵列(5)包括工作电极(9)、参比电极(10)和对电极(11)，所述参比电极(10)和所述对电极(11)设置在所述工作电极(9)的两侧。

6.根据权利要求5所述的微传感器，其中，所述工作电极(9)上涂有与待检测物质相对应的检测酶。

7.根据权利要求5或6所述的微传感器，其中，所述工作电极(9)半径(15)的预设值范围为30-300μm，所述参比电极(10)与所述对电极(11)的半径(16)预设值范围为300-600μm，所述参比电极(10)与所述对电极(11)之间的间距(17)的预设值范围为50-200μm，所述参比电极(10)与所述对电极(11)的电极宽度(18)预设值范围为50-200μm。

8.一种检测方法，采用权利要求1-7任一项所述的可穿戴无创检测微传感器进行检测，包括：S1：利用表面粘贴有汗液刺激兴奋剂水凝胶的抽取电极(3)刺激皮肤，产生汗液；同时，所述抽取电极(3)获得皮下组织液中待检测物质；S2：通过微流道(4)将含有待检测物质的汗液传输至三电极阵列(5)进行检测，得到待检测物质对应的响应电流；S3：采用电化学检测算法，根据所述响应电流计算血液中所述待检测物质的浓度。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其中，所述电化学检测算法表示如下：

i(t)表示待检测物质对应的响应电流，表示皮下组织液中的待检测分子的浓度，κ1，κ2表示效应影响因子，Dm表示总传质扩散系数，t表示时间，l表示厚度，n为电子传递个数，F为法拉第常数，Am是工作电极的几何面积。