用于汗液中抗体检测的可穿戴实时监测装置

文档序号:40165679发布日期:2024-11-29 16:52阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于汗液中抗体检测的可穿戴实时监测装置,其特征在于包括主控系统、电容式生化传感器和汗液收集贴片,所述的汗液收集贴片用于与人体接触收集并储存人体产生的汗液以及将其储存的汗液进行释放,所述的电容式生化传感器用于与所述的汗液收集贴片收集到的汗液中抗体接触产生生化反应现象,使其与汗液之间的界面电容发生改变,产生与界面电容对应的阻抗信号反馈至所述的主控系统,所述的主控系统处预存有界面电容变化值与抗体含量之间的线性关系,所述的主控系统一方面用于输出交流电信号激励所述的电容式生化传感器,使所述的电容式生化传感器与所述的汗液收集贴片收集到的汗液中抗体接触产生的生化反应加速,另一方面用于基于反馈至其处的阻抗信号得到对应的界面电容变化值,再根据界面电容变化值与抗体含量之间的线性关系得到对应抗体含量。

2.根据权利要求1所述的用于汗液中抗体检测的可穿戴实时监测装置,其特征在于所述的电容式生化传感器包括底部补强层、两个金属圆片、介质层、一个叉指电极和顶部补强层;所述的底部补强层、所述的介质层和所述的顶部补强层均为绝缘材料,所述的底部补强层为长条状,沿其长度方向的两端分别设置有一个上下贯穿的圆形孔,两个金属圆片一一对应嵌设固定在两个圆形孔内,将圆形孔填满,每个金属圆片的下端面上均焊接有用于根据磁吸原理与所述的主控系统连接的导电磁珠,两个金属圆片上导电磁珠实现所述的电容式生化传感器与所述的主控系统的连接,接入所述的主控系统输出的交流电信号以及向所述的主控系统反馈阻抗信号,所述的主控系统也能过克服两个金属圆片上导电磁珠的吸引,与所述的电容式生化传感器分离,以便所述的电容式生化传感器能够实现可装卸;所述的介质层覆盖在所述的底部补强层上,所述的介质层上设置有两个导电孔,两个导电孔与两个金属圆片一一对应,相对应的一个导电孔与一个金属圆片中,该导电孔位于该金属圆片正上方,且该导电孔与该金属圆片连接,所述的叉指电极设置在所述的介质层的上表面,所述的叉指电极的两端与两个导电孔一一对应连接,所述的顶部补强层覆盖在所述的叉指电极上方,所述的顶部补强层上开设有与所述的汗液收集贴片尺寸匹配的通孔,所述的叉指电极的一部分在所述的通孔处暴露出来,且所述的叉指电极的该部分表面修饰有能够与汗液中抗体特异性结合的抗原探针。

3.根据权利要求2所述的用于汗液中抗体检测的可穿戴实时监测装置,其特征在于所述的底部补强层、所述的介质层和所述的顶部补强层的材质均为聚酰亚胺材料;所述的叉指电极的分为三层,从下至上三层材料依次为铜、镍和金。

4.根据权利要求2所述的用于汗液中抗体检测的可穿戴实时监测装置,其特征在于所述的叉指电极的叉指宽度及叉指间间距均为50μm、叉指长度为4mm、总面积为90mm2。

5.根据权利要求2所述的用于汗液中抗体检测的可穿戴实时监测装置,其特征在于所述的通孔为矩形通孔。

6.根据权利要求2所述的用于汗液中抗体检测的可穿戴实时监测装置,其特征在于所述的电容式生化传感器采用双层fpcb工艺制备而成,具体包括以下步骤:

7.根据权利要求6所述的用于汗液中抗体检测的可穿戴实时监测装置,其特征在于所述的步骤6中在暴露在所述的顶部补强层的矩形通孔处的叉指电极的一部分表面修饰能够与汗液中抗体特异性结合的抗原探针的具体过程为:

8.根据权利要求7所述的用于汗液中抗体检测的可穿戴实时监测装置,其特征在于所述的步骤1中使用化学沉积方法在两个圆柱形通孔的孔壁圆柱面上镀的铜箔层的厚度为0.025mm,所述的步骤2中用压板制造方法在所述的介质层的上表面覆的铜箔的厚度为9.2202μm,叉指电极的叉指宽度及叉指间间距均为50μm,叉指长度为4mm,总面积为90mm2,其中镍层厚度为3.048μm,金层厚度为0.0254μm。

9.根据权利要求2所述的用于汗液中抗体检测的可穿戴实时监测装置,其特征在于所述的汗液收集贴片包括贴片本体和pet膜,所述的贴片本体和所述的pet膜均为矩形结构,所述的贴片本体的材质为水凝胶材料,所述的pet膜覆盖在所述的贴片本体的正面,将所述的贴片本体的正面完全覆盖住,所述的贴片本体的正面中心处设置贯穿至其背面中心处的汗液收集腔,所述的汗液收集腔的尺寸与所述的顶部补强层上开设的通孔尺寸匹配,所述的贴片本体上还设置有多个汗液收集点和多个冗余汗液排出点,多个汗液收集点间隔分布在所述的汗液收集凹腔的周围,多个冗余汗液排出点也间隔分布在所述的汗液收集凹腔的周围;每个汗液收集点和所述的贴片本体之间设置有一个将两者连通的通道,该通道通过在所述的贴片本体的正面开设向其背面凹陷的凹槽来实现;每个冗余汗液排出点和所述的贴片本体之间设置有一个将两者连通的通道,该通道通过在所述的贴片本体的正面开设向其背面凹陷的凹槽来实现,每个汗液收集点均为从所述的贴片本体正面开始向其背面凹陷的圆柱形凹孔,每个冗余汗液排出点均为从所述的贴片本体正面开始贯穿其背面的圆柱形通孔,每个汗液收集点均用于收集人体汗液,并通过其与所述的液收集腔连通的通道将收集的人体汗液输送至所述的汗液收集腔中,当所述的汗液收集腔中的汗液超过其容量时,多出的汗液通过其与每个冗余汗液排出点之间的通道输送至每个冗余汗液排出点处进行排出,从而维持所述的汗液收集腔中汗液容量的稳定,所述的pet膜正对所述的汗液收集腔处开设有与所述的汗液收集腔尺寸匹配的矩形开口,所述的pet膜正对每个汗液收集点处分别开设有与每个汗液收集点尺寸匹配的圆形开口,每个通道和每个冗余汗液排出点位于所述的贴片本体的正面的一端被所述的pet膜封闭,所述的pet膜能够与人体粘贴固定,当检测汗液中与形成所述的抗原探针的抗原相对应的抗体时,所述的汗液收集贴片通过所述的pet膜粘贴在人体皮肤表面,所述的电容式生化传感器固定在所述的汗液收集贴片背面,使所述的顶部补强层上开设的通孔与所述的汗液收集腔对接形成一个长方体形状空腔,人体皮肤上产生的汗液一方面通过每个圆形开口进入每个汗液收集点处,再经由每个汗液收集点流入所述的汗液收集腔中,另一方面直接通过矩形开口进入所述的汗液收集腔中,当所述的汗液收集腔被汗液充满后通过所述的冗余汗液排出点排出汗液时,所述的汗液收集腔内的汗液开始接触并浸泡所述的抗原探针,汗液中的抗体与所述的抗原探针处的抗原结合,产生生化反应,所述的汗液收集腔被汗液充满构成中,汗液由于自然沉降,其内干扰物会在沉积在汗液收集腔底部,使得与所述的抗原探针接触产生生化反应的汗液为洁净汗液,从而在无需附加促凝、离心等分离操作下,实现全汗液检测;此时将所述的电容式生化传感器与所述的主控系统连接,所述的主控系统输出交流电信号激励所述的叉指电极,促进汗液中的抗体与所述的抗原探针处的抗原的结合,使汗液中的抗体与所述的抗原探针处的抗原结合产生的生化反应加速,所述的叉指电极产生与界面电容对应的阻抗信号反馈至所述的主控系统处,主控系统先基于反馈至其处的阻抗信号得到对应的界面电容变化值,再根据界面电容变化值与抗体含量之间的线性关系得到对应抗体含量。

10.根据权利要求9所述的用于汗液中抗体检测的可穿戴实时监测装置,其特征在于所述的汗液收集贴片通过以下方法制备得到,具体制备过程为:


技术总结
本发明公开了一种用于汗液中抗体检测的可穿戴实时监测装置,包括主控系统、电容式生化传感器和汗液收集贴片,汗液收集贴片收集并储存汗液以及将汗液进行释放,电容式生化传感器与汗液中抗体接触产生生化反应,使其与汗液之间的界面电容发生改变,产生与界面电容对应的阻抗信号反馈至主控系统,主控系统处预存有界面电容变化值与抗体含量之间的线性关系,主控系统一方面输出交流电信号激励电容式生化传感器,另一方面基于反馈至其处的阻抗信号得到对应的界面电容变化值,再根据界面电容变化值与抗体含量之间的线性关系得到对应抗体含量;优点是灵敏度较高,能够完成汗液中含量为阿摩尔/阿克级至飞摩尔/飞克级的抗体检测。

技术研发人员:张鉴,陈炯铭,戚昊琛,黄静,王天麒,姚雯,陈艳红
受保护的技术使用者:温州大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/28
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