柔性集成传感器与放大电路协同实现汗液pH-温度双参数高精度监测及其在健康管理中的应用

本文创新性地将聚苯胺(PANI)膜pH传感器与NTC热敏电阻集成于柔性印刷电路板(FPCB)，采用LT1462低偏置电流放大器实现汗液弱信号(55.32 mV/pH)的超灵敏检测(76.41 mV/pH)，突破能斯特理论值(59.16 mV/pH@25°C)，并通过食品/人工汗液验证其与商用pH计的等效性，最终构建含水凝胶贴片的可穿戴系统，为运动生理监测提供新范式。

　　

Highlight

针对汗液离子浓度低、生物电信号微弱的核心挑战，本研究通过聚苯胺(PANI)膜pH传感器与负温度系数(NTC)热敏电阻的协同设计，结合柔性印刷电路板(FPCB)集成技术，构建了具有临床转化潜力的双参数实时监测系统。

Materials

实验采用盐酸(HCl)、氢氧化钠(NaOH)等试剂（购自阿拉丁公司），以磷酸盐缓冲液(PBS, 0.1 mM, pH=7.0)作为支持电解质，通过电化学工作站系统评估传感器性能。

Electrochemical properties of pH sensor

如图4(a)所示，pH传感器在4-10范围内展现优异线性(R²=0.9958)和55.32 mV/pH灵敏度。突破性的是，经LT1462放大器优化后实测斜率高达76.41 mV/pH，远超25℃下能斯特理论值59.16 mV/pH，这为微弱汗液信号检测提供了新思路。

Conclusion

本研究成功开发出集成PANI-pH传感器和NTC热敏电阻的可穿戴系统，其76.41 mV/pH的超灵敏响应、优异的机械柔性和实际样本验证结果，标志着柔性电子在健康监测领域的重要突破。