本技术涉及一种柔性汗液传感器,采用表面增强拉曼技术,由柔性基底和SERS基底构成。柔性基底设计有粘附层、凝胶层和柔性层,垂直堆叠以实现汗液的高效检测。
背景技术
近年来,随着个性化医疗的发展,柔性传感器在生命体征监测等方面展现出了巨大潜力,受到越来越广泛的关注。柔性传感器是一种可佩戴在人体或与皮肤紧密结合的设备,能够连续监控个人活动,可以为健康监测和初步医学诊断提供充足的信息,已经成为提升医疗保健效率和效果的关键。
目前,市面上的柔性传感器主要集中于监测心率、体温和湿度等物理信号,无法提供更深层次的分子水平检测信息。当下,检测体液中生化物质(如葡萄糖,尿素等)大多数通过血液和间质液进行分析,并需要侵入式设备。一方面,侵入式设备成本高昂,增加了患者经济负担;另一方面,侵入式设备会给患者带来生理创伤和心理压力,甚至引起继发感染。相较于血液,汗液是一种未被充分关注的生物液体,在人体健康状态监测方面具有巨大潜力。汗腺在人体内广泛分布,特别是汗液中与人体生理状态相关的生物化学物质(如钾,钙,钠,氯、葡萄糖,氨基酸,尿素等)使汗液成为一种可行的、理想的非侵入式生物传感介质。
但目前适用于人体穿戴的柔性汗液传感器的研究仍然面临很多问题,主要集中在以下几个方面:
首先,人体汗液中部分生物分子的浓度极低,如葡萄糖浓度可能低至微摩尔级别,而现有传感器的检测下限难以精确测量这些生化物质,限制了其对微量生物标志物的有效检测,影响了健康监测和疾病预警的精确性。因此,提升传感器的灵敏度并降低其检测下限是提高其实际应用价值的关键。
其次,目前的柔性汗液传感器通常只能检测单一生化物质,而汗液中含有多种生化物质,为了全面监测这些生化物质,监测者需要佩戴多个传感器,这不仅增加了负担,还显著降低了检测的效率和便捷性,使全面了解生理状态变得复杂且繁琐。因此,开发能够同时检测多种生化物质的传感器,将极大地提升监测的综合能力和监测者的舒适度。
此外,在生理样品原位分析时,传感器会受到多种环境因素影响,对检测结果的稳定性、重现性和灵敏度产生负面影响。特别是,汗液中生物分子浓度会随着环境,如温度、湿度和汗液分泌速率的变化而波动,传感器需要在这些复杂的动态微环境中保持稳定性能。因此,开发高环境适应性和抗污染能力的传感器材料,提升传感器在复杂环境下的稳定性和可靠性,延长使用寿命是解决这些挑战的关键。
实现思路