近年來,隨著材料、設(shè)計、工藝、電子等領(lǐng)域的長足進步,柔性電子器件取得了飛速發(fā)展,并廣泛應(yīng)用于穿戴式或植入式傳感等新興領(lǐng)域。相對于傳統(tǒng)的穿戴式或植入式器件來說,這類器件具有超薄、柔性、可拉伸的特點,可與皮膚、臟器等表面完美貼合,提供精準(zhǔn)檢測的同時,可減低對機體的傷害,從而實現(xiàn)更加舒適的穿戴體驗。在柔性電子發(fā)展的早期,監(jiān)測目標(biāo)主要是溫度、壓力、心電等生理參數(shù)。近年來,隨著電化學(xué)傳感技術(shù)的發(fā)展,誕生了一系列穿戴式或植入式柔性電化學(xué)傳感器件,從而實現(xiàn)了唾液、淚液、汗液、組織液、血液中的各種生化目標(biāo)物質(zhì)的檢測,大大拓寬了柔性電子的應(yīng)用范圍。對于柔性電化學(xué)傳感系統(tǒng)來說,電路是不可或缺的部分。然而,大部分的柔性電化學(xué)傳感系統(tǒng)都缺少電路部分,需要連接外部電化學(xué)工作站來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理,大大制約了系統(tǒng)在穿戴式和植入式方面的實際應(yīng)用。近年來,隨著電化學(xué)傳感電路的集成化發(fā)展,出現(xiàn)了很多同時集成電路和電極的混合系統(tǒng),可以實現(xiàn)完整的電化學(xué)傳感功能。但是,它們大都需要鋰電池供電,無法實現(xiàn)系統(tǒng)的完全柔性化和集成化。近場通訊(NFC)技術(shù)作為一種短距離無線電技術(shù),可以同時實現(xiàn)無線的能量和數(shù)據(jù)傳輸。將NFC模塊、電化...

【文章頁數(shù)】：166 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 柔性電子技術(shù)
        1.2.1 柔性電子器件的力學(xué)特性
        1.2.2 柔性電子器件的電學(xué)特性
        1.2.3 柔性電子器件的封裝方法
        1.2.4 柔性電子器件的人體集成
        1.2.5 柔性電子器件的應(yīng)用
    1.3 電化學(xué)傳感技術(shù)
        1.3.1 電化學(xué)電極
        1.3.2 電化學(xué)方法
        1.3.3 基于智能手機的便攜式電化學(xué)傳感系統(tǒng)
    1.4 柔性可穿戴電化學(xué)傳感器件
        1.4.1 用于汗液成分分析的柔性可穿戴電化學(xué)傳感系統(tǒng)
        1.4.2 用于唾液成分分析的柔性可穿戴電化學(xué)傳感系統(tǒng)
        1.4.3 用于淚液成分分析的柔性可穿戴電化學(xué)傳感系統(tǒng)
        1.4.4 用于組織液成分分析的柔性可穿戴電化學(xué)傳感系統(tǒng)
        1.4.5 用于傷口監(jiān)測與治療的柔性可穿戴電化學(xué)傳感系統(tǒng)
    1.5 基于NFC技術(shù)的無線無源生化傳感技術(shù)
        1.5.1 NFC技術(shù)
        1.5.2 基于NFC的柔性電子器件在氣體傳感方面的應(yīng)用
        1.5.3 基于NFC的柔性電子器件在穿戴傳感方面的應(yīng)用
        1.5.4 基于NFC的柔性電子器件在植入傳感方面的應(yīng)用
    1.6 本文主要研究內(nèi)容
第二章 用于汗液成分分析的無線無源柔性電子貼片
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 無線供電測試
        2.2.2 電路設(shè)計方案
        2.2.3 數(shù)據(jù)傳輸過程及軟件APP設(shè)計
        2.2.4 電極全印刷流程
        2.2.5 電極機械和力學(xué)性能測試
        2.2.6 電極表面的生化修飾
        2.2.7 傳感器基本特性測試
        2.2.8 柔性電子貼片的整體穩(wěn)定性測試
        2.2.9 在體汗液成分分析
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 柔性電子貼片的系統(tǒng)整體設(shè)計
        2.3.2 柔性電路的電磁性能測試
        2.3.3 可拉伸電極陣列構(gòu)建及測試
        2.3.4 傳感電極的生化修飾
        2.3.5 傳感器性能測試
        2.3.6 在體汗液成分分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 用于多種生物液體成分分析的無線無源柔性電子貼片
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 柔性電子貼片的系統(tǒng)設(shè)計
        3.2.2 可拉伸電極陣列構(gòu)建
        3.2.3 離子選擇電極表面修飾
        3.2.4 柔性電子貼片的機械和電學(xué)性能測試
        3.2.5 離子選擇電極的傳感性能測試
        3.2.6 利用柔性電子貼片進行實際樣本測試
    3.3 結(jié)果和討論
        3.3.1 柔性電子貼片的力學(xué)和電學(xué)性能測試
        3.3.2 Ca²⁺傳感器的傳感特性測試
        3.3.3 Cl^-傳感器的傳感特性測試
        3.3.4 利用柔性電子貼片進行實際樣本檢測
    3.4 本章小結(jié)
第四章 用于溶液中重金屬檢測的無源柔性標(biāo)簽
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 試劑和儀器
        4.2.2 無源柔性標(biāo)簽的電路設(shè)計
        4.2.3 用于重金屬離子檢測的電極陣列構(gòu)建
        4.2.4 用于重金屬離子檢測的電極修飾
        4.2.5 用于重金屬離子檢測的電極表征
        4.2.6 不同容器中重金屬離子的原位檢測
        4.2.7 方波脈沖伏安法中的峰值電流計算
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 全集成、無線、無源的柔性電化學(xué)標(biāo)簽
        4.3.2 無源SWASV電路的驗證
        4.3.3 柔性電極陣列的修飾和表征
        4.3.4 利用該標(biāo)簽進行鉛和鎘的電化學(xué)分析
        4.3.5 不同容器中鉛和鎘的無線原位檢測
        4.3.6 未來應(yīng)用
    4.4 本章小結(jié)
第五章 用于半定量氣體傳感的無線無源NFC標(biāo)簽
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 NFC標(biāo)簽傳感器構(gòu)建
        5.2.2 NFC標(biāo)簽傳感器陣列設(shè)計
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 單一濃度乙醇?xì)怏w檢測
        5.3.2 乙醇?xì)怏w半定量檢測
        5.3.3 討論
    5.4 本章小結(jié)
第六章 用于感染監(jiān)測和電控給藥的閉環(huán)智能傷口敷料
    6.1 引言
    6.2 實驗部分
        6.2.1 智能傷口敷料的柔性電路設(shè)計
        6.2.2 智能傷口敷料的電極陣列構(gòu)建
        6.2.3 智能傷口敷料的電極修飾方法
        6.2.4 溫度、pH和尿酸傳感器特性測試
        6.2.5 藥物控釋電極的體外表征和測試
        6.2.6 利用智能傷口敷料進行體外抗菌實驗
        6.2.7 利用智能傷口敷料進行動物實驗
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 智能傷口敷料的系統(tǒng)整體設(shè)計
        6.3.2 可拉伸電極陣列的制作和修飾
        6.3.3 尿酸、pH和溫度傳感器特性測試
        6.3.4 電控藥物釋放模塊的表征和測試
        6.3.5 利用智能傷口敷料進行體外抗菌實驗
        6.3.6 利用智能傷口敷料進行動物實驗
    6.4 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 研究總結(jié)
    7.2 研究展望
參考文獻
作者簡介
攻讀博士學(xué)位期間取得的科研成果



本文編號：3874643