过去十年,可穿戴传感器因其在监测佩戴者的健康、健身和周围环境方面的巨大潜力而备受关注。柔固结合的可穿戴电化学传感器衬底具有柔软轻薄,可形变的优势,能与人体的皮肤曲面进行有效的贴合。而衬底上小型的固体传感器具有灵敏度好,选择性高,简单方便,检测快速等特点。近年来,这样的传感器在人体体征信号(如血压、心率、体温等)实时监测和体液代谢物连续快速分析方面展现出了巨大的应用前景,而且这样的传感器可以在分子水平为表皮生理信息传感和汗液代谢物分析提供丰富的化学信息。但是目前为止报道的一些可穿戴设备中,离子选择性电极(ISE)和场效应晶体管(ISFET)占大多数,因为它们提供了快速,廉价的并行传感和超灵敏的无标记检测。然而,不能进行长期的可重复检测,并且Ag/Ag Cl参比电极的设计复杂,以及体积过大,这阻碍了ISE和ISFET生物传感器成为真正的可穿戴健康监测平台。本文提出一种基于AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的新型可穿戴检测平台。利用微机械(MEMS)加工技术加工出来的AlGaN/GaNHEMT,作为一种小型化,具有可重复性,超灵敏监测的生物传感器,在柔固结合的可穿戴汗液监测传感器中尚未见报道。在该平台上,利用防汗带连续收集汗水,通过修饰不同的敏感膜形成p H检测单元和钾离子检测单元,实现对p H和钾离子的长期稳定且可重复的检测。具体的研究内容包括:1.首先本文对可穿戴汗液监测的传感器进行了简单介绍,可穿戴汗液监测传感器一般需要有灵敏度好,检测限低,化学稳定性好,生物相容性好,重复性好,小型化,能够进行集成等优点,从而引出AlGaN/GaN HEMT生物传感器。2.根据AlGaN/GaN HEMT生物传感器的工作原理,设计了汗液监测平台的具体结构,包括AlGaN/GaN HEMT生物传感器的尺寸,两个传感单元的设计,聚酰亚胺膜的连接,汗液带的设计等,对可穿戴的传感器进行了工艺开发,具体包括光刻、刻蚀、镀膜、退火、封装等相关工艺。3.设计了一个柔性的传感器衬底,利用聚酰亚胺膜为材料,作为连接电路连接传感器与交互设备。还设计了一个汗液带用于收集和传输汗液。4.完成了AlGaN/GaN HEMT生物传感器的表面修饰,利用原子层沉积(ALD)了一层氧化铝作为H~+敏感膜用于连续监测H~+。制作了一层5μm厚的K~+离子选择性膜用于连续监测K~+。5.对可穿戴汗液监测平台进行性能测试,主要包括灵敏度,稳定性和重复性。并且利用汗液进行实时监测,实验数据表明,基于AlGaN/GaN HEMT的可穿戴检测平台具有良好的灵敏度(p H 3-7灵敏度为45.72μA/p H;p H7.4-9灵敏度为51.073μA/p H;K~+灵敏度为4.94μA/lgαK~+),稳定性(28天)和可重复性(p H3-7灵敏度的相对标准偏差(RSD)为2.6%,p H 7.4-9灵敏度的RSD为2.1%,K~+灵敏度的RSD为7.3%)。本文最新提出的可穿戴平台在预测分析和个性化医疗方面具有巨大的潜力。