[发明专利]一种微流体电化学织物及其制备方法

说明书

本发明公开一种微流体电化学织物及其制备方法，属于可穿戴传感技术领域。针对现有技术中存在的汗液捕获效率低、动态信号不稳定的问题，本发明以在超疏水织物衬底上刺绣多种芯鞘传感纱线来开发可穿戴微流体电化学织物传感器，通过构建由多层棉鞘和碳纳米管传感纤维芯组成的芯鞘传感纱线，形成集汗液捕获/输送、收集/分析的微流体通道。利用芯鞘传感纱线与超疏水织物衬底之间存在的明显亲疏水差异，使汗液在芯鞘传感纱线之间富集，减少无效扩散，从而显著提高汗捕获效率和动态测试稳定性。本发明可在用户剧烈运动和相对温和的运动状态下实时监测汗液的多种化学信息，并为开发高性能的可穿戴式汗液传感器开辟了新的方向。

技术领域

本发明涉及可穿戴传感技术领域，更具体地说，涉及一种微流体电化学织物及其制备方法。

背景技术

可穿戴传感技术因其在健康监测条件下的便捷性和连续性，在个性化护理和临床诊断方面受到了广泛关注。汗液作为一种生物液体，由于其具有无创收集且含有丰富的生物标志物而备受关注。其中通过可穿戴电化学传感器对人体汗液进行定量分析，可以获得实时的分子层面的健康信息，这对于及时的预防和医疗至关重要。

为此，许多研究已经开发出用于实时汗液监测的可穿戴电化学传感器。这些装置通常由柔性基材构成，如塑料薄膜、金属箔、弹性体聚合物和织物，赋予了它们具有在身体表面穿戴的特性。其中，基于织物的电化学传感器因其具有较高的机械强度和良好的柔韧性，能够适应穿戴过程中的复杂变形而备受关注。此外，它们具有重量轻，透气，不刺激皮肤的特性，即使长期穿戴也不会产生不适感；同时，工业化的织物制备工艺非常成熟，成本低廉，具有大规模应用的潜力。

尽管近年来已经取得了显著的进展，但这些基于织物的电化学传感器在实际应用中仍然面临着巨大挑战。首先，为了激活电化学传感反应，需要有足够体积的汗液渗透到反应区，以实现电路的稳定连接。但是，由于汗液缺乏定向传递，只有一小部分被吸收的汗液能够渗透到传感区域，导致汗液捕获效率低。因此，目前基于织物的电化学传感器通常需在大量出汗的条件下工作，例如剧烈运动时，这严重限制了它们在现实生活中的实际应用。

申请号为202110623917.7的中国专利申请一种单向导流织物基可穿戴汗液传感器及其制备方法，公开一种单向导流织物基可穿戴汗液传感器及其制备方法，单向导流织物基可穿戴汗液传感器包括基底均为织物的汗液单向导流层和汗液蒸发层；汗液单向导流层与汗液蒸发层贴合的一面为亲水面，另一面为疏水面；汗液单向导流层的疏水面嵌入有由导电纤维编织成的电极系统；制备方法为：先将疏水试剂均匀喷涂在织物的一侧并烘干，再将亲水试剂均匀喷涂在织物的另一侧，并进行UV光固化，即得汗液单向导流层；制备电极系统；将电极系统编织嵌入到汗液单向导流层的疏水面，同时将亲水性织物与汗液单向导流层的亲水面紧贴缝合，制得单向导流织物基可穿戴汗液传感器，该发明的汗液传感器结合汗液单向导流技术，实现对汗液原位实时的监测，降低检测误差，但是该方法的传感器仍容易出现无效扩散，汗液捕获效率不高，且传感器在形变状态下的稳定性不高。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有基于织物的电化学传感器在实际应用中对汗液量有一定限制和要求，动态信号不稳定的问题，本发明公开了一种微流体电化学织物及制备方法，基于超疏水织物衬底和多种芯鞘传感纱线制备可穿戴微流体电化学织物系统，对于汗液量要求低且性能稳定，应用范围广。

2.技术方案

本发明的目的通过以下技术方案实现。

第一方面，本发明公开一种微流体电化学织物，在超疏水衬底上设置芯鞘传感纱线，所述芯鞘传感纱线包括棉纱线构成的多层棉鞘和碳纳米管传感纤维芯，所述碳纳米管传感纤维芯为汗液捕获或输送的微流体通道和汗液收集分析的微储层。设置的方式没有限制，可以为刺绣、编制或缠绕等。