基于离子驱动光学信号转导的无电池可拉伸无线汗液传感器：芯片级分立元件实现超低功耗穿戴监测

本文报道了一种创新型无电池可拉伸汗液传感器，通过离子驱动光学信号转导机制（利用离子选择性电极-ISE和结型场效应晶体管-JFET），将汗液中K+、Na+和pH的浓度变化转换为发光二极管（LED）亮度变化。该传感器集成微流控芯片与近场通信（NFC）供电天线，峰值功耗仅24.5~31.5 mW，结合自研图像算法实现精准检测，为家庭健康管理提供了超低功耗、可穿戴的解决方案。

　　

亮点

本研究开发了一种基于光学信号转导、可通过摄像头读取的无电池传感器，其核心为芯片级分立元件构成的可拉伸电路。该传感器主要由微流控芯片、检测电路、电极阵列和可拉伸天线组成。可拉伸天线由银纳米线（AgNWs）制成，能通过智能手机的近场通信（NFC）信号为传感器供电。微流控芯片用于收集皮肤表面的汗液。检测电路将离子选择性电极（ISE）的输出电位变化转换为结型场效应晶体管（JFET）的沟道电流变化，进而驱动发光二极管（LED）的亮度变化，实现光学信号输出。

结论

本研究构建了一种基于光学信号转导、采用芯片级分立元件的可拉伸无电池传感器，用于实时检测汗液中的三种离子。通过将离子选择性电极（ISE）集成到结型场效应晶体管（JFET）电路中，将ISE的电位变化转换为LED的发光强度变化。开发了相应的图像处理算法，并通过电路优化实现了与传统电位检测方法相媲美的性能。