[发明专利]一种用于液体速率检测的可穿戴传感器及制备方法

说明书

本发明涉及一种用于液体速率检测的可穿戴传感器及制备方法，可穿戴传感器包括：传感器层，包括基底、设置于所述基底一侧表面上的流速传感器以及电解质传感器，所述流速传感器具有悬臂梁结构，悬臂梁结构凸出于所述传感器层一侧的表面外；流道层，流道层与所述传感器层的一侧紧密贴合，所述流速传感器的悬臂梁结构在所述流道层的流道内部；粘附层，粘附层与所述流道层的另一侧紧密贴合。本发明的一种用于液体速率检测的可穿戴传感器及制备方法该能够有效避免电解质浓度对出汗速率检测造成的干扰，并且能够普适性地集成嵌入在基于微流道设计的传感器内，实现对流入微流道内液体速率的实时检测，解决了现有技术中存在的检测准确性问题。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种用于液体速率检测的可穿戴传感器及制备方法。

背景技术

人在高温环境工作和进行体育运动时，会由于体温调节性出汗导致大量体液流失(脱水)，如不及时进行合理水合补充，工作和运动的耐久性将受损，并伴随着多种生理功能的改变，严重时或长期脱水状态会对人的生命健康造成威胁。随着全球变暖的加剧，热浪(温度上升)使弱势人群处于热相关疾病的高风险中，尤其是病人、儿童、老人、户外劳动者(建筑工人、交通警察)、消防员、士兵、运动员和参加体育运动的人。出汗速率和电解质浓度可以作为水合状态和热应激相关病状况的有效指标。开发可穿戴出汗速率和电解质浓度的传感器，在运动健康、健康管理和医疗诊断领域具有重要的研究和应用意义。

目前报道的出汗速率传感器大部分基于微流道的柔性微流控器件设计，汗液通过器件与皮肤的接触，流入微流道内部进行出汗速率的检测。基于微流道的柔性微流控器件设计面临几个关键的问题：一是进入微流道内的汗液，其被测量的阻抗/电导值受汗液电解质浓度和汗液体积的同时影响，因此会影响出汗速率检测的准确性；二是目前较长的微流道设计会造成多次使用排汗不方便、流体阻力等影响。因此，出汗速率的准确检测是目前可穿戴传感器面临的关键挑战之一。

发明内容

本发明提供的一种具有仿鱼侧线等生物结构和功能的、用于微流道内液体速率检测的可穿戴传感器。

具体技术方案如下：一种用于液体速率检测的可穿戴传感器，包括：传感器层，包括基底、设置于所述基底一侧表面上的流速传感器以及电解质传感器，所述流速传感器具有悬臂梁结构，悬臂梁结构凸出于所述传感器层一侧的表面外；流道层，流道层与所述传感器层的一侧紧密贴合，所述流速传感器的悬臂梁结构在所述流道层的流道内部；粘附层，粘附层与所述流道层的另一侧紧密贴合。

在一些实施例中，所述电解质传感器暴露于所述流道内，所述流道层内设有液体入口以及排液出口，液体入口与流道层的流道连通。

在一些实施例中，所述粘结层具有液体收集腔，液体收集腔的中心轴线与所述液体入口的中心轴线重合。

在一些实施例中，所述流速传感器为具有仿鱼侧线的表神经丘悬臂梁结构的弯曲应变传感器，液体流过流速传感器，即引起所述流速传感器的悬臂梁结构发生不同挠度的弯曲应变，弯曲应变的大小与流速大小呈正相关性，所述电解质传感器为插指电极。

在一些实施例中，流速传感器的插指电极表面区域涂布纳米敏感材料。

在一些实施例中，纳米敏感材料上涂布绝缘防水材料。

在一些实施例中，流速传感器的插指电极区域的三边边缘切开且一端翘起，形成悬臂梁结构。

在一些实施例中，所述流道层与传感器层的传感器一侧通过化学共价交联的方法紧密贴合。