基于有機(jī)電化學(xué)晶體管的柔性可穿戴汗液監(jiān)測(cè)分析儀系統(tǒng)研究

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1000-2367（2025）05-0045-07

隨著全民健身風(fēng)潮的興起，健康成為人們關(guān)注的重點(diǎn).以往的檢測(cè)技術(shù)需要通過(guò)采集人體血液來(lái)完成取樣且設(shè)備笨重龐大不易攜帶，還會(huì)對(duì)人體有創(chuàng)傷，而汗液不僅是由汗腺分泌的生物流體，還包含反映身體功能的代謝信息，如葡萄糖、乳酸、無(wú)機(jī)鹽離子、氨基酸、激素和蛋白質(zhì)等[1J.汗液監(jiān)測(cè)技術(shù)旨在通過(guò)監(jiān)測(cè)汗液中的生物標(biāo)志物來(lái)獲取健康信息，通過(guò)微信小程序界面提醒用戶及時(shí)補(bǔ)充水分和葡萄糖[2.相比血液和尿液分析，汗液分析具備無(wú)創(chuàng)性和實(shí)時(shí)性的優(yōu)勢(shì)，設(shè)備小巧方便攜帶，通過(guò)皮膚表面的監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)健康監(jiān)測(cè)和疾病診斷[3.國(guó)外對(duì)此技術(shù)研究較早，技術(shù)較成熟;國(guó)內(nèi)起步較晚，目前市場(chǎng)產(chǎn)品稀缺且價(jià)格較高，尚無(wú)法滿足需求.基于有機(jī)電化學(xué)晶體管（organic electrochemical transistor，OECT）的柔性可穿戴傳感設(shè)備可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)皮膚上的生物標(biāo)志物，提升健康監(jiān)測(cè)的便利性與舒適性.通過(guò)汗液分析，可提示早期疾病風(fēng)險(xiǎn)，如糖尿病和心血管疾病，并支持運(yùn)動(dòng)健康管理.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)汗液中的葡萄糖、乳酸、電解質(zhì)及代謝產(chǎn)物，能夠評(píng)估運(yùn)動(dòng)水平、疲勞程度和脫水風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)化運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)并預(yù)防傷害，

1汗液監(jiān)測(cè)分析儀結(jié)合OECT的技術(shù)

本設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)電子采集電路、放大電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中加入電壓控制算法，精確控制激勵(lì)電壓.利用汗液中離子濃度變化所帶來(lái)的電流改變來(lái)驅(qū)動(dòng)整個(gè)電路運(yùn)作，通過(guò)算法對(duì)電流數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)汗液監(jiān)測(cè)與分析功能.選擇葡萄糖作為檢測(cè)指標(biāo)是因?yàn)槠湓诖x監(jiān)測(cè)和疾病風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的重要性.在此基礎(chǔ)上還增加了微信小程序監(jiān)視和記憶功能.本設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：首先，采用具有高導(dǎo)電性、柔韌性和生物相容性的鈷 mof 材料作為OECT傳感器材料，通過(guò)摻雜調(diào)控其導(dǎo)電性能，使其更適合生物傳感器的應(yīng)用.其次，設(shè)備設(shè)計(jì)輕便、符合人體工學(xué)的可穿戴形式，使用戶能夠在日常生活和運(yùn)動(dòng)中方便佩戴，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)汗液中的生物標(biāo)志物，實(shí)現(xiàn)無(wú)干擾的便捷體驗(yàn)[4].最后，設(shè)備采用無(wú)創(chuàng)檢測(cè)技術(shù)[5]，本研究的重點(diǎn)在于評(píng)估系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)的靈敏度和響應(yīng)特性.

2 OECT的工作原理

OECT源于有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（OFET）技術(shù)，與需要高電場(chǎng)注入電子的傳統(tǒng)OFET不同，OECT通過(guò)液態(tài)電介質(zhì)與導(dǎo)電聚合物的結(jié)合，在低電壓下實(shí)現(xiàn)電子輸運(yùn)，適用于靈敏生物傳感器、可穿戴設(shè)備及高性能電子器件的制備.

OECT通常由源極、漏極和柵極組成.源極和漏極通過(guò)導(dǎo)電聚合物薄膜連接，柵極由電解質(zhì)和有機(jī)半導(dǎo)體薄膜組成，調(diào)節(jié)源極和漏極間的電流，柵極可由金屬電極、有機(jī)半導(dǎo)體和電解質(zhì)構(gòu)成，使用納米結(jié)構(gòu)以增加表面積和提高載流子擴(kuò)散速度.關(guān)鍵部分包括導(dǎo)電聚合物、液態(tài)電介質(zhì)和金屬電極.

OECT通過(guò)在柵極和源漏極之間施加電壓來(lái)控制電流，其工作原理基于電解質(zhì)門控晶體管的概念.OECT 的柵極是電解質(zhì)，當(dāng)施加電壓時(shí)，柵極中的離子會(huì)與OS層中的載流子相互作用，從而調(diào)節(jié)載流子濃度和流動(dòng)性，如圖1所示.

圖1OECT的工作原理圖

Fig.1Workingprinciplediagramof OECT

OECT的工作原理基于液態(tài)電介質(zhì)與導(dǎo)電聚合物的相互作用，通過(guò)調(diào)節(jié)柵極電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的精確控制.通常情況下，基于PEDOT：PSS薄膜的OECT在耗盡模式下工作.當(dāng)未施加?xùn)艠O電壓時(shí)，空穴可自由通過(guò)通道，從而產(chǎn)生漏電流[6].當(dāng)施加正柵極電壓時(shí)，陽(yáng)離子注人通道減少空穴濃度，降低漏電流，逐漸關(guān)閉器件；施加負(fù)柵極電壓則注入負(fù)離子，增加空穴濃度，使器件逐漸打開，這種特性使OECT能夠靈敏調(diào)控電流，且廣泛應(yīng)用于傳感器與電子器件.

在汗液葡萄糖檢測(cè)中，OECT電極表面的四氧化三鈷催化葡萄糖發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生的法拉第感應(yīng)電流改變柵極電壓，有效調(diào)控通道電流.由于電流信號(hào)強(qiáng)度與汗液葡萄糖水平成正比，可通過(guò)電流變化實(shí)現(xiàn)對(duì)葡萄糖濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為健康管理和疾病檢測(cè)提供重要支持.

3 硬軟件原理分析及電路圖

本文所設(shè)計(jì)的汗液監(jiān)測(cè)儀具有測(cè)量OECT的特性曲線和汗液監(jiān)測(cè)的功能.該監(jiān)測(cè)儀通過(guò)電路復(fù)用，和預(yù)留接口的方式，通過(guò)調(diào)節(jié)監(jiān)測(cè)儀內(nèi)部程序的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)兼容OECT類型與三電極類型傳感器的測(cè)量.本文重點(diǎn)對(duì)OECT類型傳感器的監(jiān)測(cè)原理進(jìn)行分析.ESP32微控制器作為監(jiān)測(cè)儀的核心模塊，負(fù)責(zé)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)[7]、接收和處理采集數(shù)據(jù)，同時(shí)發(fā)送控制命令以調(diào)度系統(tǒng)功能模塊.信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊將 ESP32的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)為OECT驅(qū)動(dòng)電壓，并將OECT的工作電壓和電流轉(zhuǎn)換回?cái)?shù)字信號(hào)供ESP32 處理.狀態(tài)指示電路則通過(guò)燈光顯示監(jiān)測(cè)儀的充放電狀態(tài)、連接狀態(tài)和電量信息，結(jié)構(gòu)如圖2所示.

圖2汗液監(jiān)測(cè)儀結(jié)構(gòu)框圖

根據(jù)晶體管的工作原理，設(shè)計(jì)了各模塊的電路.OECT 測(cè)量部分通過(guò) ESP32 微控制器提供柵極驅(qū)動(dòng)電壓[8]和漏極控制電壓，同時(shí)采集漏極電流以獲得場(chǎng)效應(yīng)管的輸人、輸出特性曲線及參數(shù).汗液監(jiān)測(cè)儀硬件包括ESP32微控制器、OECT測(cè)量電路、DAC、ADC和按鍵控制電路.模塊化設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了硬件開發(fā)和調(diào)試.整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)采用嘉立創(chuàng)EDA軟件進(jìn)行原理圖繪制和PCB設(shè)計(jì).

3.1 ESP32微控制器介紹

ESP32是一款集雙核處理器、低功耗功能、無(wú)線通信和豐富外設(shè)于一體的高度集成低功耗系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC），廣泛用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用.主核采用TensilicaXtensaLX6架構(gòu)，主頻達(dá) 240MHz ，可執(zhí)行大多數(shù)應(yīng)用程序任務(wù)[9];副處理器核心提供輔助計(jì)算和多任務(wù)能力.雙核支持FreeRTOS，具備出色的并行處理和任務(wù)管理性能，可靈活控制各功能模塊.

3.2 OECT測(cè)量電路

OECT 測(cè)量電路由柵極驅(qū)動(dòng)電路、漏極電壓控制電路和電流采集電路構(gòu)成.采用DAC芯片即原理圖 3～ 4中的 U₁ 與 U₃ ，其中 U₁ 輸出電壓信號(hào)通過(guò)柵極驅(qū)動(dòng)電路以驅(qū)動(dòng)OECT柵極， U₃ 輸出穩(wěn)定可控的電壓信號(hào)通過(guò)漏極電壓控制電路以驅(qū)動(dòng)OECT漏極.漏極電流采集電路通過(guò)采樣電阻將漏極微弱電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)送人ADC芯片的通道1.ADC芯片通過(guò) I²C 協(xié)議將電壓信息發(fā)送給ESP32微控制器

3.2.1 柵極驅(qū)動(dòng)電路

OECT的柵極驅(qū)動(dòng)電壓較高， U₁ 的驅(qū)動(dòng)能力較弱，所以需要對(duì) U₁ 的驅(qū)動(dòng)能力進(jìn)行增強(qiáng)，因此采用運(yùn)算放大器組成差分放大電路對(duì)其驅(qū)動(dòng)能力進(jìn)行增強(qiáng).運(yùn)算放大器采用TL082芯片，該芯片是一種雙運(yùn)算放大器，具有輸出短路保護(hù)功能和低噪聲特性，和寬電源電壓工作范圍[10].在本系統(tǒng)中芯片采用的工作電壓范圍為 ±3.3V ，其柵極驅(qū)動(dòng)電路如圖3所示.

圖3OECT柵極驅(qū)動(dòng)電路Fig.3OECT gate drive circuitry

3.2.2 漏極電壓控制電路

漏極電壓控制電路基本原理與柵極驅(qū)動(dòng)電路基本相同，區(qū)別在于在運(yùn)放輸出電壓對(duì)互補(bǔ)對(duì)稱式乙類功率放大電路有增強(qiáng)功效，且能提高電路的帶負(fù)載能力.OECT漏極電壓控制電路如圖4所示.

圖4OECT漏極電壓控制電路

3.2.3 漏極電流采集電路

由于OECT的漏極電流變化范圍大，無(wú)法直接通過(guò)ADC采集，需要將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)并經(jīng)過(guò)電平平移和放大處理，再通過(guò)ADC 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)發(fā)送給ESP32 微控制器.由于采集到的信號(hào)屬于微弱信號(hào)，且該信號(hào)存在共模噪聲，因此需要儀表放大器來(lái)用于抑制共模噪聲，同時(shí)轉(zhuǎn)換和放大電流信號(hào)，并保持采集電路與OECT工作電路的獨(dú)立.具體設(shè)計(jì)是在OECT漏極電路中串聯(lián)一個(gè)精度為 0.1% 的 10Ω 采樣電阻，因?yàn)閮x表放大器INA128的共模抑制比最高可達(dá)到 120dB^[11] ，所以采用該儀表放大器對(duì)采樣電阻兩端電壓進(jìn)行平移和放大，然后使用ADC芯片對(duì)儀表放大器的輸出信號(hào)進(jìn)行采集，最終發(fā)送給ESP32（如圖5所示），其中穩(wěn)壓二極管用于保護(hù)ADC通道，防止電壓過(guò)高導(dǎo)致?lián)p壞.

圖5OECT漏極電流采集電路

Fig.5 OECT drain current acquisition circuit

3.3 電路封裝

在系統(tǒng)投入實(shí)際運(yùn)行前，需要將調(diào)試階段所有模塊集成封裝到一起，通過(guò)繪制PCB 電路制作PCB 電路板，這樣不僅可以對(duì)電路起到保護(hù)作用，也防止產(chǎn)生元件虛接的風(fēng)險(xiǎn)，能延長(zhǎng)設(shè)備壽命.主控電路的PCB 電路和最終焊接實(shí)物見附錄圖S1所示.

4軟件設(shè)計(jì)與流程

4.1 軟件設(shè)計(jì)總體方案

本章主要介紹了柔性可穿戴OECT多參數(shù)汗液監(jiān)測(cè)分析儀的軟件功能設(shè)計(jì)，分為下位機(jī)（基于ESP32單片機(jī)構(gòu)成的監(jiān)測(cè)電路以及程序）部分和上位機(jī)部分（使用微信小程序設(shè)計(jì)藍(lán)牙通信和控制界面）2個(gè)部分.主要流程框圖如附錄圖 S2所示.主要實(shí)現(xiàn)功能如下：1）搜尋藍(lán)牙設(shè)備并與其建立連接;2）實(shí)現(xiàn)上位機(jī)指令的發(fā)送與下位機(jī)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收功能[12]；3）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的跨頁(yè)面?zhèn)鬏?

上位機(jī)部分，主要是借用低功耗藍(lán)牙通訊實(shí)現(xiàn)的微信小程序設(shè)計(jì).相比于經(jīng)典藍(lán)牙，其最大特點(diǎn)是擁有超低的運(yùn)行功耗和待機(jī)功耗功能[13].該程序可調(diào)用藍(lán)牙服務(wù)，與監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行藍(lán)牙連接和數(shù)據(jù)傳輸.同時(shí)實(shí)時(shí)繪制監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線并提供數(shù)據(jù)保存功能.通過(guò)這些軟件功能的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)裝置與移動(dòng)終端之間的數(shù)據(jù)采集、傳輸、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和后續(xù)分析的有機(jī)結(jié)合.

下位機(jī)部分，OECT產(chǎn)生的電信號(hào)需要經(jīng)過(guò)電信號(hào)采集電路和AD轉(zhuǎn)換芯片處理.ESP32通過(guò)GPIO模擬 I²C 配置AD芯片工作模式，并讀取其輸出的數(shù)字量最終通過(guò)計(jì)算得到模擬電壓值[14].整個(gè)系統(tǒng)采用 I²C 總線連接，通過(guò)GPIO口模擬 I²C 總線對(duì)ADS1115的寄存器進(jìn)行配置和讀寫控制.AD轉(zhuǎn)換模塊流程圖如附錄圖S3所示.

在OECT測(cè)量過(guò)程中需要的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為穩(wěn)定電壓.為了實(shí)現(xiàn)這一操作，需要通過(guò)DA轉(zhuǎn)換模塊相關(guān)寄存器的讀寫函數(shù)編寫來(lái)實(shí)現(xiàn)[15]，以根據(jù)DA 轉(zhuǎn)換芯片的相關(guān)寄存器配置 DA轉(zhuǎn)換芯片工作模式來(lái)生成激勵(lì)信號(hào).DA轉(zhuǎn)換模塊流程圖如附錄圖S4所示.

通過(guò)以上軟件功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，可使得監(jiān)測(cè)裝置采集的數(shù)據(jù)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地傳輸至移動(dòng)終端，為用戶提供一個(gè)全面、高效的監(jiān)測(cè)方案.同時(shí)，本系統(tǒng)還具有操作簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)顯示直觀等特點(diǎn).

4.2 下位機(jī)軟件算法

OECT柵源極電壓的波動(dòng)會(huì)嚴(yán)重影響電流檢測(cè)結(jié)果，因此本設(shè)計(jì)引入了增量式PID算法對(duì)柵源極電壓進(jìn)行閉環(huán)控制.PID控制器可以顯著提高電路中源極和漏極電壓的穩(wěn)定性[16].這種算法通過(guò)計(jì)算控制輸出的增量 來(lái)避免累積誤差引起的不穩(wěn)定問(wèn)題.

增量式PID算法根據(jù)當(dāng)前誤差和控制系數(shù)計(jì)算輸出增量，更新控制輸出.傳感器測(cè)量電壓誤差，調(diào)整電源輸出，使電壓穩(wěn)定[17].此過(guò)程在負(fù)載變化或干擾下保持高精度和穩(wěn)定性.

4.3 數(shù)據(jù)平滑處理

數(shù)據(jù)平滑處理旨在減少數(shù)據(jù)中的噪聲并提取重要的趨勢(shì)和特征.Savitzky-Golay 濾波器通過(guò)局部多項(xiàng)式擬合來(lái)平滑數(shù)據(jù)，能減少噪聲同時(shí)保留數(shù)據(jù)的趨勢(shì)和特征.相比于滑動(dòng)平均濾波器，它更能保持信號(hào)的原始形態(tài)，并有效減少隨機(jī)噪聲的影響.關(guān)鍵參數(shù)包括窗口大小和多項(xiàng)式階數(shù)，窗口大小須為奇數(shù)且大于多項(xiàng)式階數(shù)，決定擬合的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)，多項(xiàng)式階數(shù)則決定擬合的復(fù)雜度.盡管在數(shù)據(jù)邊界處可能產(chǎn)生邊界效應(yīng)，但通過(guò)適當(dāng)處理可以減小這種影響.Savitzky-Golay 濾波器在數(shù)據(jù)平滑和特征保留之間取得良好平衡，廣泛應(yīng)用于各類信號(hào)和數(shù)據(jù)分析任務(wù).

5 系統(tǒng)測(cè)試與分析

5.1 OECT有效性和靈敏度測(cè)試

主要測(cè)試在單片機(jī)電路是否正常工作，上位機(jī)與下位機(jī)連接是否無(wú)誤，用戶在使用過(guò)程中，客戶端能否及時(shí)且準(zhǔn)確檢測(cè)出汗液中葡萄糖含量的變化，生成曲線圖并與電化學(xué)工作站中檢測(cè)出的含量進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證.

為驗(yàn)證所使用OECT對(duì)葡萄糖監(jiān)測(cè)的有效性和靈敏度，使用電化學(xué)工作站對(duì)OECT葡萄傳感器進(jìn)行有效性和靈敏度檢測(cè)，設(shè)置其柵極電壓 U_g=0.6V ，源極電壓 U_s=-0.2V ，將OECT放人仿生汗液中，分別依次滴加汗液中的生物標(biāo)志物，實(shí)驗(yàn)中采用的是 100μmol 鈉離子、鉀離子、尿素、尿酸、多巴胺、花生四烯酸、葡萄糖溶液觀察溶液中電流值的變化，從圖6可以看出，當(dāng)加入鈉離子、鉀離子、尿素、尿酸、多巴胺、花生四烯酸時(shí)，電流均無(wú)明顯變化；當(dāng)?shù)渭悠咸烟侨芤簳r(shí)，電流有了明顯變化.由此可見OECT對(duì)葡萄糖檢測(cè)的有效性.

為驗(yàn)證設(shè)備對(duì)葡萄糖檢測(cè)的靈敏度，設(shè)置了對(duì)比試驗(yàn)，分別使用電化學(xué)工作站和該設(shè)備對(duì)葡萄糖進(jìn)行靈敏度驗(yàn)證.OECT葡萄糖傳感器可通過(guò)源漏電流值的變化來(lái)反映溶液中葡萄糖濃度的改變，設(shè)置其柵極電壓（20號(hào) U_g=0.6V ，源極電壓 U_s=-0.2V ，將OECT放入仿生汗液中，不斷加人純凈水進(jìn)行稀釋，由圖7可知，在0～300 s期間，隨著稀釋的不斷進(jìn)行，源漏電流值不斷降低，在其運(yùn)行310s時(shí)加入 100μmol 的葡糖糖溶液，從圖7中可以看到隨著葡糖糖溶液的加入， I_d 逐漸增大.在運(yùn)行460s后再次加入 100μmol 的葡糖糖溶液，可以觀察到 I_d 再次增大.在同等條件環(huán)境下，改用該設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，在08：04：59，溶液中電流絕對(duì)值為0.04mA ，隨著310s時(shí)加入 100μmol 的葡糖糖溶液，電流值開始上升，同理，在08：08：04，電流絕對(duì)值上升至 0.0786mA ，符合運(yùn)行460s后再次加入 100μmol 的葡糖糖溶液這一情況.

圖6電流選擇性變化 Fig.6 Changes of current density

圖7源漏電流隨葡萄糖質(zhì)量濃度變化圖

Fig.7 Variation of source leakage current with glucose concentratior

5.2 整體測(cè)試

將OECT傳感器與本文設(shè)計(jì)的便攜式汗液檢測(cè)儀進(jìn)行連接，并將其佩戴（附錄圖S5）.即可通過(guò)該儀器對(duì)汗液中的葡萄糖質(zhì)量濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè).為使用戶清晰得知汗液中葡萄糖的變化，在用戶界面將電流值替換成葡萄糖質(zhì)量濃度.在運(yùn)動(dòng) 10min 后，汗液采集貼片收集到一定的汗液后，開啟檢測(cè)，小程序界面上的葡萄糖質(zhì)量濃度隨著運(yùn)動(dòng)的不斷進(jìn)行緩慢下降，在運(yùn)動(dòng)開始后的 15min 補(bǔ)充葡萄糖，在運(yùn)動(dòng)開始后的 25min 時(shí)汗液監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)到葡萄糖含量有明顯的上升，由此可以判斷，該監(jiān)測(cè)儀能夠監(jiān)測(cè)到汗液中的葡萄糖質(zhì)量濃度的變化.

6結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一款基于OECT的柔性可穿戴汗液監(jiān)測(cè)分析儀，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)汗液中葡萄糖的含量變化，可以在用戶進(jìn)行體育活動(dòng)時(shí)，實(shí)時(shí)記錄和反饋汗液中的葡萄糖質(zhì)量濃度，還能夠通過(guò)無(wú)線傳輸技術(shù)，將這些數(shù)據(jù)即時(shí)發(fā)送到用戶的手機(jī)端，提醒用戶及時(shí)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以維持身體的最佳狀態(tài)，避免因低血糖或營(yíng)養(yǎng)不足引起的不適和健康問(wèn)題.此產(chǎn)品可應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)健康管理、臨床醫(yī)學(xué)等方面.后續(xù)會(huì)讓監(jiān)測(cè)功能更加多元化.

附錄見電子版（DOI：10.16366/j.cnki.1000-2367.2024.11.12.0001）.

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Study of a flexible wearable sweat monitoring analyser system based on OECT

Wang Changqing，Ma Xueru，Chen Jingyu，Han Yang，Shi Junxi （College of Electronic and Electrical Engineering，Henan Normal University，Xinxiang 453o07，China）

Abstract：Flexible wearable sensor devices，due to their ability to closely conform to the body，comfortable wearing experience，and numerous otheradvantages，havebecomeafocus of research.Sweat，asoneof the body's primary metabolic products，reflects physicalconditions throughitscompositionalchanges.Thedesigned wearablesweat monitoringanalyzercollects sweatfromhumanskinusingamicrofluidic sweatcolectiondeviceandutilizesanOECTtonon-invasively，inreal-time， andcontinuously monitor physiological biomarkers in sweat.This study employs the ESP32 as the main controlertoachieve low-power Bluetoothcommunication and controlof system operating parameters.Aditionally，an application wasdeveloped for smart mobile devices to enable bidirectional communication with the hardware circuit.

Keywords：sweat monitoring；ESP32；electrochemical sensor; OECT； flexible；low power bluetooth；wearable

圖S1PCB封裝圖Fig.S1 PCB package diagram

圖S2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖Fig.S2 System software design flowchart

圖S3AD轉(zhuǎn)換模塊流程圖

圖S4DA轉(zhuǎn)換模塊流程圖

圖S5設(shè)備展示圖Fig.S5Equipment display