用于多离子监测的微针阵列的制备方法及可穿戴监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于多离子监测的微针阵列的制备方法及可穿戴监测系统，制备方法包括：提供片状基底材料，将片状基底材料切割成若干个带有导电导线的微针片，并在若干个微针片表面制备导电层；在多个制备有导电层的微针片表面制备第一电极膜，并在制备有第一电极膜的多个微针片表面分别制备不同的离子选择性膜，以制备多个不同离子传感微针；在制备有导电层的微针片表面制备第二电极膜及修饰膜，以制备参比电极微针；将参比电极微针及多个离子传感微针的导电导线折弯到预设角度，并按预设要求组合成多离子监测的微针阵列。本发明专利技术实施例能够降低制备多离子监测的微针阵列的难度，提高可穿戴监测系统的准确性，可广泛应用于生物信号监测技术领域。物信号监测技术领域。物信号监测技术领域。

【技术实现步骤摘要】
用于多离子监测的微针阵列的制备方法及可穿戴监测系统


[0001]本专利技术涉及生物信号监测
，尤其涉及一种用于多离子监测的微针阵列的制备方法及可穿戴监测系统。

技术介绍

[0002]人类健康的监测和疾病的早期发现是现代医学的重要目标。监测人类健康的长期变化，使许多疾病的早期预警和干预成为可能，可能为疾病的个体化治疗提供重要的参考依据。可穿戴式健康传感器可以舒适地附着在人体上，也可以适形地直接佩戴在皮肤表面，从而能够记录一系列健康信息，如脉搏率、血压和血糖。然后，这些数据可以传输到智能设备，用于提取和分析疾病概况。随着微纳米技术和先进电子材料技术的发展，可穿戴传感系统的性能和功能逐步提高。
[0003]微针透皮是一种前沿的无痛透皮技术，微针具有微创透皮的特性，能较好地避免透皮后引起的疼痛感、出血、炎症反应和组织纤维化等问题。由于微针阵列传感器具有三维结构，且在距离较近的微针尖端上添加不同的功能化涂层会对相邻的微针尖端产生干扰，三维微针传感器制备困难，基于微针阵列的离子监测可穿戴设备缺乏，特别是难以同时监测不同类型的离子。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例的目的是提供一种用于多离子监测的微针阵列的制备方法及可穿戴监测系统，能够降低制备多离子监测的微针阵列的难度，提高可穿戴监测系统的准确性。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种用于多离子监测的微针阵列的制备方法，包括：
[0006]提供片状基底材料，将片状基底材料切割成若干个带有导电导线的微针片，并在若干个微针片表面制备导电层；
[0007]在多个制备有导电层的微针片表面制备第一电极膜，并在制备有第一电极膜的多个微针片表面分别制备不同的离子选择性膜，以制备多个不同离子传感微针；
[0008]在制备有导电层的微针片表面制备第二电极膜及修饰膜，以制备参比电极微针；
[0009]将参比电极微针及多个离子传感微针的导电导线折弯到预设角度，并按预设要求组合成多离子监测的微针阵列。
[0010]可选地，所述导电层包括金层，在微针片表面制备导电层，具体包括：
[0011]以微针片作为工作电极，并提供对电极和参比电极；
[0012]将工作电极、对电极和参比电极置入含金离子溶液中，采用多步恒流法对微针片进行电化学沉积金层；
[0013]沉积完成后，进行超声清洗和干燥。
[0014]可选地，在制备有导电层的微针片表面制备第一电极膜，具体包括：
[0015]制备聚合物溶液，所述聚合物溶液具有高导电率；
[0016]采用恒电流电化学法对制备有导电层的微针片表面沉积聚合物溶液，以制备第一电极膜。
[0017]可选地，在制备有第一电极膜的微针片表面制备离子选择性膜，具体包括：
[0018]制备离子选择性膜混合物；
[0019]将离子选择性膜混合物涂覆在制备有第一电极膜的微针片表面，并干燥，以制备离子选择性膜。
[0020]可选地，按预设要求组合成多离子监测的微针阵列，具体包括：
[0021]提供绝缘基底材料，采用激光加工对绝缘基底材料进行雕刻形成离子传感微针阵列模具，模具中安装微针的位置按照预设间隔平行排布；
[0022]将参比电极微针及多个离子传感微针安装在模具的预设位置，并进行绝缘处理，以制备多离子监测的微针阵列。
[0023]第二方面，本专利技术实施例提供了一种可穿戴监测系统，包括若干个信号处理模块、处理器、传输模块、电源模块及采用上述方法制备的微针阵列，微针阵列中的每个离子传感微针连接一个信号处理模块；其中，
[0024]所述微针阵列，用于监测皮下多离子浓度信号，并将多离子浓度信号转换成模拟电信号；
[0025]所述信号处理模块，用于将模拟电信号进行第一预处理，所述第一预处理包括信号增强和降噪处理；
[0026]所述处理器，用于将第一预处理后的模拟电信号转换成数字信号，并对数字信号进行第二预处理，所述第二预处理包括数字滤波处理；
[0027]所述传输模块，用于将第二预处理后的数字信号传输给上位机；
[0028]所述电源模块，用于为可穿戴监测系统提供电能。
[0029]可选地，所述信号处理模块包括增强电路和降噪电路；其中，
[0030]所述增强电路，用于对模拟信号进行放大处理；
[0031]所述降噪电路，用于对放大处理后的模拟信号进行降噪。
[0032]可选地，所述传输模块包括蓝牙模块，所述蓝牙模块用于与上位机进行无线通信。
[0033]可选地，所述传输模块包括串口通信模块，所述串口通信模块用于上位机进行有线通信。
[0034]可选地，所述处理器包括芯片STM32F103及其外围电路。
[0035]实施本专利技术实施例包括以下有益效果：本实施例通过片状基底材料制备平面微针，并在多个平面微针表面分别制备电极膜和离子选择性膜以制备多个不同离子传感微针，以及在平面微针表面制备电极膜和修饰膜以制备参比电极微针，然后将多个不同离子传感微针及参比电极微针进行组装，得到多离子监测的微针阵列，通过制备多个平面微针并组装得到三维结构的微针阵列传感器，从而降低制备多离子监测的微针阵列的难度，减少不同微针之间的干扰，提高基于微针阵列的可穿戴监测系统的准确性。可穿戴监测系统通过上述微针阵列监测多离子浓度信号，并将多离子浓度信号进行多种预处理操作并上传给上位机，从而实时监测皮下多离子的浓度信息，为健康提供相关反馈信息。
附图说明
[0036]图1是本专利技术实施例提供的一种用于多离子监测的微针阵列的制备方法的步骤流程示意图；
[0037]图2是本专利技术实施例提供的另一种用于多离子监测的微针阵列的制备方法的步骤流程示意图；
[0038]图3是本专利技术实施例提供的一种片状微针及其镀膜的SEM图；
[0039]图4是本专利技术实施例提供的一种片状微针镀不同离子选择性膜的SEM图；
[0040]图5是本专利技术实施例提供的一种多离子监测的微针阵列的实物图；
[0041]图6是本专利技术实施例提供的一种微针阵列的多离子浓度响应测试图；
[0042]图7是本专利技术实施例提供的一种微针阵列的多离子灵敏度测试图；
[0043]图8是本专利技术实施例提供的一种微针阵列的多离子抗干扰测试图；
[0044]图9是本专利技术实施例提供的一种可穿戴监测系统的结构框图；
[0045]图10是本专利技术实施例提供的一种信号处理模块的电路图；
[0046]图11是本专利技术实施例提供的一种处理器的电路图；
[0047]图12是本专利技术实施例提供的一种蓝牙模块的电路图；
[0048]图13是本专利技术实施例提供的一种串口模块的电路图。
具体实施方式
[0049]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于多离子监测的微针阵列的制备方法，其特征在于，包括：提供片状基底材料，将片状基底材料切割成若干个带有导电导线的微针片，并在若干个微针片表面制备导电层；在多个制备有导电层的微针片表面制备第一电极膜，并在制备有第一电极膜的多个微针片表面分别制备不同的离子选择性膜，以制备多个不同离子传感微针；在制备有导电层的微针片表面制备第二电极膜及修饰膜，以制备参比电极微针；将参比电极微针及多个离子传感微针的导电导线折弯到预设角度，并按预设要求组合成多离子监测的微针阵列。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述导电层包括金层，在微针片表面制备导电层，具体包括：以微针片作为工作电极，并提供对电极和参比电极；将工作电极、对电极和参比电极置入含金离子溶液中，采用多步恒流法对微针片进行电化学沉积金层；沉积完成后，进行超声清洗和干燥。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在制备有导电层的微针片表面制备第一电极膜，具体包括：制备聚合物溶液，所述聚合物溶液具有高导电率；采用恒电流电化学法对制备有导电层的微针片表面沉积聚合物溶液，以制备第一电极膜。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在制备有第一电极膜的微针片表面制备离子选择性膜，具体包括：制备离子选择性膜混合物；将离子选择性膜混合物涂覆在制备有第一电极膜的微针片表面，并干燥，以制备离子选择性膜。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按预设要求组合成多离子监测的微针阵列，具体包括：提供绝缘基底材料，采用激光加工对绝缘基底材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈惠琄，郑善涛，谢曦，黄新烁，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：