【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于汗液成分檢測領域，具體涉及一種按壓式汗液成分檢測傳感器及其使用方法，其可以用于皮質醇檢測。
技術介紹
1、皮質醇是一種重要的類固醇激素，在人體生理學中，皮質醇在調節多種生理機制中發揮重要作用，包括碳水化合物代謝、優化葡萄糖濃度、維持血壓等。體內皮質醇的分泌也與免疫、心血管、骨骼、腎臟以及內分泌穩態相關。皮質醇濃度在一天中的波動被稱為晝夜節律。皮質醇水平在早晨較高，夜間逐漸降低。除了晝夜節律外，體力活動和長期壓力等多個因素也可以影響體內皮質醇的分泌。體內皮質醇水平異常可能會抑制免疫系統，抑制炎癥并降低脂肪和氨基酸濃度。生理上高皮質醇濃度與庫欣病相關，可能導致疲勞、骨質疏松和肥胖等癥狀。皮質醇水平降低可能導致艾迪生病。體內缺乏皮質醇可能引起體重下降、降低血壓、疲勞、腹痛和肌肉虛弱，導致心臟病發作、腦疾病和慢性抑郁等嚴重疾病。所以，皮質醇指標，對于在日常生活、運動、體力作業和工作等多種場景下，人體身體健康的監控具有重大意義。
2、因此，快速、可靠且非侵入性地檢測皮質醇水平對于全面的自我監測、健康管理和個性化醫療具有重要意義。為了量化皮質醇水平，常用方法包括心理學評估、行為學觀察、生理學監控和生物指標檢測。其中，心理學依靠自我評估填寫問卷或進行訪談，而行為學則研究日常習慣或行為變化，具有結論主觀性和需長時觀察的缺點。而生理學則監控身體的物理和生物指標變化，客觀且具有實時性，因此得到了廣泛關注。物理指標的監測包括皮膚溫度、皮膚電導、肌肉活動、心肺呼吸率和心率變異性、眼神接觸和血壓，可以作為實時評估壓力、情緒或疲勞
3、現有技術主要應用人體血液樣本，針對血液皮質醇含量進行檢測，為有創侵入式方式，不利于皮質醇這種在日常生活和不同使用場景下需要多次測量或實時監控的應用。并且，現有方法大多依賴醫院或實驗室大型設備，包括酶標儀、氣相色譜或液相色譜儀等方法，設備昂貴，操作復雜；需要專業技術人員；樣品處理時間長，無法實現即時檢測。此外，現有的可穿戴皮質醇傳感器通常基于緩慢且復雜的檢測方法，難以滿足日常健康監測和壓力管理的需求。
4、可穿戴的電化學傳感器可以檢測血液、間質液(interstitial?fluid,isf)、汗液和唾液中的皮質醇水平。
5、其中，血液和isf為有創或微創檢測，這不適合可穿戴設備用于皮質醇水平的日常監測。而汗液和唾液作為無創檢測樣本在近年來備受關注。但是，唾液采樣的準確性可能受食物、飲料和口腔衛生等因素的影響。此外，唾液中皮質醇的濃度波動性較大，傳感器需要精確校準。
6、汗液是非侵入性獲取的體液，適合可穿戴設備的應用。另外，人體汗液是由表皮的小汗腺排出的一種生物流體，在人體的體表就可以完成提取、樣本含量豐富、檢測容易被受試者接受。因此基于汗液的可穿戴皮質醇傳感器具有很大潛力。
7、傳統的血液皮質醇檢測方法通常需要復雜的樣品處理和分析步驟，這些方法不僅耗時，而且成本高，不適合實時監測和現場檢測。而已有的無創汗液皮質醇檢測技術，在非運動或環境溫度較低時，則需要通過長時間佩戴才可以獲取足量汗液。而汗液中皮質醇濃度較低，需要通過多次測量才可以得到準確結果。但是，汗液的產生會受到多種因素影響，如環境溫度、運動等，長時間佩戴才可以獲得汗液往往導致結果不夠準確。
8、因此，如何高效地收集汗液，以用于皮質醇等汗液成分的水平的快速、準確測量，是現有技術所面臨的挑戰。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種按壓式汗液成分檢測傳感器及其使用方法，以高效地收集汗液，提高汗液檢測的準確性。
2、為了實現上述目的，本專利技術提供一種按壓式汗液成分檢測傳感器，包括自下而上依次設置的絲網印刷傳感層、圖案化粘合層、水凝膠裝載井與手掌按壓外框，所述絲網印刷傳感層包括與指尖的位置對應的檢測電極，所述水凝膠裝載井在與所述檢測電極對齊的位置設有裝載開口，所述裝載開口填充有水凝膠，所述檢測電極用于在檢測時形成與汗液中的待測成分的含量相關的電化學信號。
3、所述檢測電極的數量為多組，每一組檢測電極對應于一個指尖的位置。
4、所述檢測電極包括參比電極、工作電極和對電極。
5、所述工作電極上修飾有待測成分的抗體，用于在檢測時形成與汗液中的待測成分的含量相關的電化學信號；所述參比電極的電位是穩定的；所述對電極用于與所述工作電極組成回路。
6、所述待測成分的抗體包括皮質醇抗體，所述皮質醇抗體用于先與汗液中的皮質醇，再與酶修飾的人工皮質醇結合，再通過底物反應產生與汗液中的皮質醇的含量相關的電化學信號。
7、所述待測成分的抗體通過以下方式在修飾工作電極上修飾得到：
8、a1：進行羧基功能化吡咯單體的循環伏安沉積，以進行電聚合；
9、a2：通過edc和nhs的混合溶液對工作電極進行活化；
10、a2：將待測成分的抗體修飾到工作電極上。
11、所述絲網印刷傳感層還包括襯底、電極導線、以及覆蓋所述電極導線的絕緣封裝層，所述檢測電極通過電極導線連接后端分析裝置。
12、所述水凝膠為pva水凝膠和/或多孔水凝膠。
13、所述絲網印刷傳感層和圖案化粘合層為可更換的；所述水凝膠裝載井與手掌按壓外框均采用聚甲基丙烯酸甲酯打印形成，并且通過加熱固化的環氧樹脂膠水鍵合在一起。
14、另一方面，本專利技術提供一種按壓式汗液成分檢測傳感器的使用方法，包括：
15、s1：將絲網印刷傳感層、圖案化粘合層、與彼此鍵合的水凝膠裝載井和手掌按壓外框依次對準并粘合，所述絲網印刷傳感層包括與指尖的位置對應的檢測電極，得到按壓式汗液成分檢測傳感器，所述水凝膠裝載井在與所述檢測電極對齊的位置設有裝載開口，所述裝載開口填充有水凝膠，所述檢測電極用于在檢測時形成與汗液中的待測成分的含量相關的電化學信號；將所述檢測電極通過電極導線與后端分析裝置相連；
16、s2：將手掌放置于手掌按壓外框中，其中將指尖與檢測電極所對應的區域接觸，使得汗液通過水凝膠裝載井的水凝膠引導至檢測電極的表面，汗液中的待測成分與工作電極結合；
17、s3：將絲網印刷傳感層拆下，以檢測檢測電極上形成的與汗液中的待測成分的含量相關的電化學信號。
18、本專利技術的按壓式汗液成分檢測傳感器具有快速、準確地檢測指尖汗液中的成分如皮質醇水平的能力，可以通過此傳感器進行在多種壓力場景和日常活動的晝夜節律下，皮質醇水平的測量。此外，本專利技術為非侵入性、實時壓力監測提供了一種有效的按壓式汗液成分檢測傳感器的使用方法。
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1.一種按壓式汗液成分檢測傳感器，其特征在于，包括自下而上依次設置的絲網印刷傳感層、圖案化粘合層、水凝膠裝載井與手掌按壓外框，所述絲網印刷傳感層包括與指尖的位置對應的檢測電極，所述水凝膠裝載井在與所述檢測電極對齊的位置設有裝載開口，所述裝載開口填充有水凝膠，所述檢測電極用于在檢測時形成與汗液中的待測成分的含量相關的電化學信號。
2.根據權利要求1所述的按壓式汗液成分檢測傳感器，其特征在于，所述檢測電極的數量為多組，每一組檢測電極對應于一個指尖的位置。
3.根據權利要求1所述的按壓式汗液成分檢測傳感器，其特征在于，所述檢測電極包括參比電極、工作電極和對電極。
4.根據權利要求3所述的按壓式汗液成分檢測傳感器，其特征在于，所述工作電極上修飾有待測成分的抗體，用于在檢測時形成與汗液中的待測成分的含量相關的電化學信號；所述參比電極的電位是穩定的；所述對電極用于與所述工作電極組成回路。
5.根據權利要求4所述的按壓式汗液成分檢測傳感器，其特征在于，所述待測成分的抗體包括皮質醇抗體，所述皮質醇抗體用于先與汗液中的皮質醇，再與酶修飾的人工皮質醇結
6.根據權利要求4所述的按壓式汗液成分檢測傳感器，其特征在于，所述待測成分的抗體通過以下方式在修飾工作電極上修飾得到：
7.根據權利要求3所述的按壓式汗液成分檢測傳感器，其特征在于，所述絲網印刷傳感層還包括襯底、電極導線、以及覆蓋所述電極導線的絕緣封裝層，所述檢測電極通過電極導線連接后端分析裝置。
8.根據權利要求1所述的按壓式汗液成分檢測傳感器，其特征在于，所述水凝膠為PVA水凝膠和/或多孔水凝膠。
9.根據權利要求1所述的按壓式汗液成分檢測傳感器，其特征在于，所述絲網印刷傳感層和圖案化粘合層為可更換的；所述水凝膠裝載井與手掌按壓外框均采用聚甲基丙烯酸甲酯打印形成，并且通過加熱固化的環氧樹脂膠水鍵合在一起。
10.一種按壓式汗液成分檢測傳感器的使用方法，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種按壓式汗液成分檢測傳感器，其特征在于，包括自下而上依次設置的絲網印刷傳感層、圖案化粘合層、水凝膠裝載井與手掌按壓外框，所述絲網印刷傳感層包括與指尖的位置對應的檢測電極，所述水凝膠裝載井在與所述檢測電極對齊的位置設有裝載開口，所述裝載開口填充有水凝膠，所述檢測電極用于在檢測時形成與汗液中的待測成分的含量相關的電化學信號。
2.根據權利要求1所述的按壓式汗液成分檢測傳感器，其特征在于，所述檢測電極的數量為多組，每一組檢測電極對應于一個指尖的位置。
3.根據權利要求1所述的按壓式汗液成分檢測傳感器，其特征在于，所述檢測電極包括參比電極、工作電極和對電極。
4.根據權利要求3所述的按壓式汗液成分檢測傳感器，其特征在于，所述工作電極上修飾有待測成分的抗體，用于在檢測時形成與汗液中的待測成分的含量相關的電化學信號；所述參比電極的電位是穩定的；所述對電極用于與所述工作電極組成回路。
5.根據權利要求4所述的按壓式汗液成分檢測傳感器，其特征在于，所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張陣陣，胡甜甜，王俐鈔，王偉，沈俊，段藹彧，
申請(專利權)人：中國人民解放軍海軍特色醫學中心，
類型：發明
國別省市：
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