面向汗液检测的可穿戴pH值自适应无酶葡萄糖传感器研究

基本信息
批准号:61901186
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.50
负责人:赵振廷
学科分类:
依托单位:惠州学院
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
pH值自适应汗液无酶葡萄糖传感器微纳柔性传感器穿戴式传感器系统
结项摘要

Wearable sweat glucose sensors have some drawbacks, such as, difficult to collect sweat quickly, the deactivation rate of catalytic materials is fast, and the performance is greatly affected by environment, which results in the decrease of sensor accuracy and reliability. To solve the above problems, the applicant proposed a wearable pH adaptive enzyme-free glucose sensor for sweat detection based on the previous in-depth study of nano-catalytic materials and electrochemical sensors. This proposal plans to design a flexible wearable device based on micro/nano-fabrication technology, which is easy to collect sweat quickly. Then, use plant fibers as templates to prepare biochar-coated copper/cuprous oxide nanocatalytic materials by thermal decomposition. Biochar was used to protect the copper/cuprous oxide, improve the corrosion resistance of nano-catalytic materials in sweat, and effectively improve the activity duration of catalytic materials. Finally, without the aid of pH sensor, and based on the principle that the peak oxidation potential of glucose is affected by pH value, hardware circuit and algorithm programming are used to realize the sensor's self-adaptation to pH value and improve the pH robustness of sweat enzyme-free glucose sensor. The implementation of the project will effectively prolong the service life of the enzyme-free glucose sensor, reduce the influence of sweat acidity and alkalinity changes on the detection results, provide a new solution for blood sugar concentration management, and provide theoretical guidance for improving the performance of wearable sweat sensor.

可穿戴汗液葡萄糖传感器因存在汗液快速收集难、催化材料失活快、精度易受环境影响等问题,从而导致传感器精度和可靠性下降。针对上述问题,申请人在前期对纳米催化材料和电化学传感器深入研究的基础上,提出一种面向汗液检测的可穿戴pH值自适应无酶葡萄糖传感器。项目拟基于微纳加工技术设计一种易于汗液快速收集的柔性可穿戴器件,实现汗液快速收集;再以植物纤维为模板,采用热分解法制备生物炭包覆的铜/氧化亚铜纳米催化材料,利用生物炭对催化材料进行保护并提高其抗腐蚀性,有效提升催化材料的活性期限;最后在不借助pH值传感器条件下,基于葡萄糖氧化峰值电位受pH值影响的原理,通过硬件电路及算法编程实现传感器对pH值的自适应,提高汗液无酶葡萄糖传感器的pH值鲁棒性。项目的实施将有效延长无酶葡萄糖传感器的使用寿命,减小汗液酸碱度变化对检测结果的影响,为血糖浓度管理提供新的解决方案,为提高可穿戴汗液传感器性能提供理论指导。

项目摘要

可穿戴汗液葡萄糖传感器因存在汗液快速收集难、催化材料失活快、精度易受环境影响等问题,从而导致传感器精度和可靠性下降。针对上述问题,申请人在前期对纳米催化材料和电化学传感器深入研究的基础上,提出了一种面向汗液检测的可穿戴pH值自适应无酶葡萄糖传感器。项目基于微纳加工技术设计了一种易于汗液快速收集的柔性可穿戴器件,实现了汗液快速收集;再以植物纤维为模板,采用热分解法制备出了生物炭包覆的铜/氧化亚铜纳米催化材料,利用生物炭对催化材料进行保护有效提高了其抗腐蚀性和活性期限;最后在不借助pH值传感器条件下,基于葡萄糖氧化峰值电位受pH值影响的原理,通过硬件电路及算法编程实现了传感器对pH值的自适应,有效提高了汗液无酶葡萄糖传感器的pH值鲁棒性。项目在执行过程中,相关成果主要以论文形式在国际期刊上公开发表,以第一作者身份发表SCI论文9篇,其中在Sensor. Actuat. B-Chem.和Appl. Sur. Sci.等中科院一区期刊发表论文4篇,以非第一作者合作发表SCI论文11篇。同时与本项目相关的部分关键技术已经申请专利,共申请发明专利2项。此外,在项目实施过程中,基于与本项目相关的关键技术申报广东省普通高校重点项目1项——电化学可穿戴系统构建及其在汗液检测中的应用研究,获批科研经费25万元;与武汉介观生物科技有限公司签订横向科研项目——基于微流控芯片的电化学检测系统研发,到账经费3万元。项目的实施有效延长无酶葡萄糖传感器的使用寿命,减小汗液酸碱度变化对检测结果的影响,为血糖浓度管理提供新的解决方案,为提高可穿戴汗液传感器性能提供理论指导。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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