一个完全集成的可穿戴微流体电化学传感器,具有超声波连接和热压粘合多层结构,用于汗水生物标志物分析
Guodong Liu1,2, Xianyang Guan1, Pingna Zhang3
1School of Mechanical Engineering, Beijing Institute of Technology, 5 South Zhongguancun Street, Haidian District, Beijing 100081, China.
Analytical chemistry
|October 7, 2025
概括
这项研究引入了一种可穿戴式传感器,用于对葡萄糖和电解质的持续,非侵入性汗水分析. 该设备可确保对慢性疾病的管理进行准确的监测.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 分析化学 分析化学
- 可穿戴技术可穿戴技术
背景情况:
- 对人类生物标志物的持续监测对于健康管理至关重要.
- 现有的可穿戴传感器面临的挑战包括样品泄漏和有限的生物标志物检测.
- 非常希望在汗水中对葡萄糖和电解质进行非侵入性监测.
研究的目的:
- 开发一个完全集成的可穿戴微流体电化学传感器 (FIWMES),用于同时,非侵入性地监测人类汗水中的葡萄糖,Na+,K+和Ca2+.
- 解决结构整合,样本泄漏和可穿戴传感器中多种生物标志物检测方面的挑战.
- 为跟踪动态代谢变化提供稳定可靠的平台.
主要方法:
- 在FIWMES的结构整合中,使用了结合超声波连接和热压的混合粘合工艺.
- 传感器集成了树突性汗水收集模块,微流体室和3D排列的传感单元.
- 电化学传感被用来检测葡萄糖,Na+,K+和Ca2+.
主要成果:
- 混合粘合过程确保了高的界面粘合强度 (>65N),优良的密封性 (在200个曲后没有泄漏),以及精确的温度控制 (<51°C).
- FIWMES证明了有效的汗水捕获,样本操纵和同时检测生物标志物.
- 葡萄糖传感器显示灵敏度为6.4μA/mM,具有抗干扰能力. Na+,K+和Ca2+传感器显示出接近纳尔斯蒂安的响应 (分别为65.3,64.3和38.2mV/十年).
结论:
- 在人体上的试验证实了FIWMES在跟踪食后葡萄糖增加和电解质变化等代谢变化的实际可穿戴性和准确性.
- 开发的FIWMES通过持续的汗水生物标志物监测,为有效的慢性疾病管理提供了稳定和强大的技术平台.
- 这项研究推进了用于非侵入性健康诊断的可穿戴传感器技术.
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