16年Nature文章：开创性的一种柔性汗液传感器
论文：《Fully integrated wearable sensor arrays for
multiplexed in situ perspiration analysis》
期刊：《Nature》(Impact Factor:49.962)
作者：Gao W1,2,3, Emaminejad S1, 2, 3, 4, Nyein HYY1, 2, 3, Challa S4, Chen KV1, 2, 3, Peck A5, Fahad HM1, 2, 3, Ota H1, 2, 3, Shiraki H1, 2, 3, Kiriya D1, 2, 3, Lien DH1, 2, 3, Brooks GA5, Davis RW4, Javey A1, 2, 3
单位：1.加州大学伯克利分校工程与管理科学系；2.加州大学伯克利分校，伯克利传感器和执行器中心；3.美国加州大学伯克利分校劳伦斯伯克利Natl实验室；4.斯坦福基因组技术中心，斯坦福医学院；5.加州大学伯克利分校，集成生物实验室
日期：2016.01.27
关键字：SWEAT COMPOSITION, SKIN, LACTATE, EXERCISE, ELECTRONICS, POLYMER, DEVICES, DEHYDRATION, BIOSENSORS, PRESSURE
大致内容
和上一篇介绍的方向类似，本文研发了一种穿戴式的柔性多路汗液传感器。但是这个研究应该算是较为开创性的在16年开展的。对汗液中葡萄糖、乳酸盐、钠钾离子和体表温度的测量，来实现一段时间的实时监控，并且配合小型的柔性集成电路实现实时的数据采集、处理、无线传递。值得一提的是，在文章后半部分中，有对疾病、症状预测等的分析比对。
This approach decouples the stringent mechanical requirements at the sensor level and electrical requirements at the signal conditioning, processing and transmission levels, and at the same time exploits the strengths of the underlying technologies.
可穿戴柔性集成传感阵列(FISA)加上FPCB，将传感器级别的严格机械要求和信号调理、处理和传输级别的电气要求解耦，同时利用底层技术的优势。
信息
A Ag/AgCl electrode serves as a shared reference electrode and counter electrode for both sensors. The use of Prussian blue dye as a mediator minimizes the reduction potentials to approximately 0 V (versus Ag/AgCl) (Extended Data Fig. 2a), and thus eliminates the need for an external power source to activate the sensors.
Ag/AgCl电极作为两个酶促传感器的共享参考电极和对电极。使用普鲁士蓝染料作为介质可将还原电位降至约0 V（相对于Ag/AgCl，判断的依据是循环伏安法的CV图），因此无需外部电源来激活传感器。
The measurement of Na+ and K+ levels is facilitated through the use of ion-selective electrodes (ISEs), coupled with a polyvinyl butyral (PVB)coated reference electrode to maintain a stable potential in solutions with different ionic strengths (Extended Data Fig. 2b–d).
文中提到使用PVB包裹的Ag/AgCl参考电极，相比单独的Ag/AgCl电极而言，在不同的离子浓度下能够保持较为稳定电位，故能因此用于长期连续测量，忽略电压漂移。
通过制备Cr/Au金属微丝，实现了一种基于电阻的温度传感器。Parylene（[高分子] 聚对二甲苯）作为绝缘层，防止金属线与皮肤和汗水的电接触，以确保可靠的传感器读数。
在测试传感器组互相干扰的实验中，测试了代谢物乳酸盐和葡萄糖之间的互相干扰、钠钾离子之间的互相干扰（前图），但是没有像上一篇文章中对于每种物质测量的干扰都进行测试（后图）。我认为还是需要全部测试更有说服力。
我认为很好的一点就是，对于温度的补偿，我猜测这也是测量体表温度的很大一个原因，这是上一篇文章中忽视的一个问题，根据本文的图表来观察，其实温度变化对ISE输出电位影响不大，我不清楚人体表皮温度的变化是否很大，这个温度补偿是否需要做，这个问题值得考虑一下。
最后，该系统被测试用来监测人体水合作用状态，即通过监测测试运动者汗液中钠钾离子的浓度来判断。
制备方法
文章对于传感阵列和采样调理电路设计步骤都解释得比较详解，故贴图在此以便复习
- 总览图，图中清晰标注了六个电极和一个电阻丝，电路设计框图中包含互阻抗放大器、反相器、跟随器、差分放大器、以及各路一致的低通滤波电路。
电极阵列的制作流程
1. 采用丙酮、异丙醇和O2等离子体刻蚀(O2 plasma etching)对PET基底进行清洗
2. 用光刻(photolithography)、电子束蒸发(electronbeam evaporation)和丙酮升腾技术(lift-off in acetone)刻划Cr/Au电极（30 nm Cr/50 nm Au）。
3. 使用聚苯乙烯(Parylene)进行绝缘层沉积
4. 光刻和O2等离子体在电极区对二甲苯的蚀刻
5. 电子束沉积银层，然后丙酮升腾
6. 在Au工作电极上蚀刻Ag（180-nm Ag），在参比电极上蚀刻AgCl
- 具体电路图，滤波电路的基础知识需要回顾
- 本文能够测量低至1nA的电流水平
- 前端有互阻抗放大器时，安培传感器的Ag/AgCl参考电极/对电极需要接地。在不同浓度的氯离子存在下，Ag/AgCl参比电极与PVB电极之间的电位差发生变化，故PVB参考电极不能接地。
- 差分传感有助于减少不需要的共模干扰
- 使用高输入阻抗的电压跟随器：确保准确的开路电压测量。
- 每个模拟信号调理电路都经过了线性验证
想法😅
- 目前还是需要研究一下柔性PCB的制备方法和相关设计的要求
- 滤波电路现在应该算是完全忘了，需要赶紧复习一下（包括运放的基本电路设计思想）
- 电路设计后需要进行输入输出是否线性（相关性）的测试