通过特殊结构设计的可穿戴微流控芯片,具有特定的收集和检测功能,在人体生理医疗等领域具有广泛的用途。如通过微流控芯片与人体器官接触,可实时收集唾液、汗液和泪液等体液,并对其进行快速检测和分析,再将数据传送到终端得出人体生理指示,从而为生命体征和疾病诊断的提供了实时监测等重要手段。目前可穿戴微流控芯片研究还停留在实验室前沿探索中,并且在低成本、简易制备、多功能集样及标定等方面还存在许多问题待解决。本文拟将医用人体硅橡胶的优异性能(固化温度及成本低,化学稳定性及生物相容性好、复制均匀性好等)与微流控芯片相结合,为可穿戴汗液微流控器件的应用提供新途径,本文主要的工作如下:(1)采用普通医用硅橡胶制备出微流控芯片,解决微流控芯片制备成本高的问题。采用激光和机械雕刻法制备模板,解决模板的损耗问题,并对微流控盖板的厚度进行了分析,确定最佳盖板厚度为0.12 mm,对应盖板匀胶速度为2500rpm/s。分析盖板过薄导致腔体塌陷,盖板过厚则使得微流芯片柔性差的原因。对医用硅橡胶的固化温度进行了详细的分析,发现确定固化温度为60℃时,硅橡胶中没有气泡出现,且固化时间最短。通过体外模拟测试,对具有疏水表面的微流通道进行亲水改性,使得进行了体外模拟检测的样品不影响实际使用。同时,本文对体外模拟成功的样品进行了室外人体汗液收集测试。(2)通过加入水凝胶显色剂,提高微流腔内汗液颜色识别精度。具体表现为汗液进入微流通道时,能进行颜色反应,容易被APP识别,解决汗液视觉效果不明显的问题。水凝胶显色剂是利用油浴锅进行反应制得的,其工艺简单易操作,成本低廉。本文对水凝胶的各参数进行了优化,使颜色响应时间尽量缩短,其中,在引发剂和交联剂的质量分数分别为0.3%、0.8%,中合度为90%,反应温度为70℃时的条件下制得的水凝胶响应时间最短,最短时间为20 s。(3)设计一种“带有封闭侧微流腔+带尾滤纸结构”的柔性微流控芯片,从而实现液体即时收集。将该结构与已报道的用于即时收集的微流控进行了性能对比显示,本芯片具有良好的密闭性,能有效地避免已收集液体发生蒸发。进一步对不同硅胶材料进行对比实验,发现普通医用人体硅胶比较道康宁PDMS具有更少的液体渗透性。最后将该结构应用于双氧水浓度的检测和尿液成分检测上,将双氧水浓度检测做了其浓度校准曲线,验证其有效性。