Development of a Multichannel Portable Electrochemical Measurement Device

MA Ying-ming; BAO Yu; LIU Zhen-bang; NIU Li

doi:10.12452/j.fxcsxb.25061005

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Development of a Multichannel Portable Electrochemical Measurement Device

Scientific Papers | 更新时间：2025-11-06

- Development of a Multichannel Portable Electrochemical Measurement Device
- Journal of Instrumental Analysis Vol. 44, Issue 9, Pages: 1951-1958(2025)
- 作者机构：
  
  1.广州大学土木与交通工程学院，广东广州 510006
  2.广州大学化学化工学院，广东广州 510006
  3.广州大学计算机科学与网络工程学院，广东广州 510006
  4.中山大学化学工程与技术学院，广东珠海 519082
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.12452/j.fxcsxb.25061005
  CLC： O657.1;R318.6
- Received：10 June 2025，
  
  Revised：2025-07-15，
  
  Accepted：01 August 2025，
  
  Published：15 September 2025
- 稿件说明：
移动端阅览
马英明,包宇,刘振邦,牛利.多通道便携式电化学测量装置研制[J].分析测试学报,2025,44(09):1951-1958.

MA Ying-ming,BAO Yu,LIU Zhen-bang,NIU Li.Development of a Multichannel Portable Electrochemical Measurement Device[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(09):1951-1958.
马英明,包宇,刘振邦,牛利.多通道便携式电化学测量装置研制[J].分析测试学报,2025,44(09):1951-1958. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.25061005.

MA Ying-ming,BAO Yu,LIU Zhen-bang,NIU Li.Development of a Multichannel Portable Electrochemical Measurement Device[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(09):1951-1958. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.25061005.

摘要

该文研制了一种微型多通道便携电化学测量装置，可实现人体汗液中多组分物质含量的实时在线检测，该装置具有多通道、低成本、便携等优点，能够同时进行两通道电流时间曲线及三通道开路电位时间曲线测试，文中详细阐述了装置的设计思路及微型化电化学测量装置设计时需注意的问题。该文所研究的装置通过调节电流电压转换（Current-to-Voltage Converter，

）电阻可得到4种不同增益，电流测量范围为10 pA~100 μA，施加电位范围为±1.25 V之间，施加电位精度小于1 mV，开路电位测量范围为±1.25 V之间，电位分辨率可达0.1 mV，满足绝大多数丝网印刷电极在线检测需求。对电路的激励信号输出精度，模拟信号采样精度进行了测试验证。采用课题组成员合成的GC/rGO-MoO

、rGO作为转导层制备固态钾离子选择性电极测量开路电位功能，制备葡萄糖及乳酸传感器，用于验证装置电流时间曲线测试效果。同时通过该装置对人体运动过程中汗液成分（葡萄糖、乳酸、K

、Na

、pH值）的含量变化进行实际验证，结果表明该微型多通道便携电化学测量装置不仅在技术参数上达到了实用化水平，其在传感器适配性和人体汗液检测中的成功应用，充分证明了其在生理指标实时监测领域的巨大潜力，为后续开发更先进的可穿戴健康监测设备、推动个性化健康管理发展提供了坚实的技术支撑。

Abstract

This paper has developed a miniature multi-channel portable electrochemical measurement device，which can realize real-time online content detection of multi-component substances in human sweat. This device has the advantages of multi-channel，low cost and portability，and can simultaneously perform two-channel current-time curve and three-channel open-circuit potential-time curve tests. The paper elaborates on the design idea of the device and the issues that need attention in the design of miniaturized electrochemical measurement devices.This device can obtain four different gains by adjusting the Current-to-Voltage Converter（

） resistor，with a current measurement range of 10 pA-100 μA，an applied potential range of ±1.25 V，an applied potential accuracy of less than 1 mV，an open-circuit potential measurement range of ±1.25 V，and a potential resolution of up to 0.1 mV，which meets the online detection needs of most screen-printed electrodes. The output accuracy of the excitation signal and the sampling accuracy of the analog signal of the circuit have been tested and verified .Solid-state potassium ion-selective electrodes were prepared using GC/rGO-MoO₃ and rGO synthesized by members of the research group as transduction layers to measure the open-circuit potential function，and glucose and lactic acid sensors were fabricated to verify the current-time curve test effect of the device. At the same time，the device was used to actually verify the changes in the content of sweat components（glucose，lactate，K

，Na

，pH value） during human exercise. The results show that the miniature multi-channel portable electrochemical measurement device not only reaches the practical level in technical parameters，but also its successful application in sensor adaptability and actual detection of human sweat fully proves its great potential in the field of real-time monitoring of physiological indicators，providing a solid

technical support for the subsequent development of more advanced wearable health monitoring equipment and the promotion of personalized health management.

关键词

Keywords

references

Wang W F ， Jin Y K ， Huang Y D ， Zhao Z H ， Li M ， Mao H Y ， Li R R ， Xiong J J . Sens. Actuators B ， 2024 ， 414 ： 135920 .

Zhao G Y ， Li Z Y ， Huang X C ， Zhagn Q ， Liu Y M ， Yu X E . Soft Sci. ， 2024 ， 4 ： 18 .

Liu C ， Sun X ， Wang Q F ， Wang S Q ， Wang Q Q ， Zhang S . Microchem. J. ， 2025 ， 209 ： 112847 .

Yu Q ， Wu J ， Li L L ， Ju H X . J. Instrum. Anal. （于倩，吴洁，李乐乐，鞠熀先. 分析测试学报）， 2023 ， 41 （ 9 ）： 1286 - 1300 .

Chen M Q ， Song Z Q ， Li W Y ， Kong H J ， Niu L . J. Instrum. Anal. （陈敏祺，宋忠乾，李伟燕，孔惠君，牛利.分析测试学报）， 2022 ， 41 （ 9 ）： 1314 - 1321 .

Li S Q ， Luo Y L ， Wan J W ， Hu Q ， Han D X ， Niu L . J. Instrum. Anal. （李诗琪，骆怡琳，万建文，胡琼，韩冬雪，牛利. 分析测试学报）， 2024 ， 43 （ 2 ）： 328 - 337 .

Kulkarni M B ， Rajagopal S ， Prieto-Simón B ， Pogue B W . Talanta ， 2024 ， 272 ： 125817 .

Gao F P ， Liu C X ， Zhang L C ， Liu T Z ， Wang Z ， Song Z X ， Cai H Y ， Fang Z ， Chen J M ， Wang J B ， Han M D ， Wang J ， Lin K ， Wang R Y ， Li M X ， Mei Q ， Ma X B ， Liang S L ， Gou G Y ， Xue N . Microsyst. Nanoeng. ， 2023 ， 9 （ 1 ）： 1 .

Gao J H ， Zhao J ， Deng Y H ， Yuan J Y ， Cui G F . J. Instrum. Anal. （高鋆函，赵杰，邓宇珩，袁剑英，崔国峰. 分析测试学报）， 2023 ， 42 （ 9 ）： 1096 - 1103 .

Ning Q H ， Feng S Q ， Sun Q W ， Yu R Y ， Li T G ， Xu H ， Cui D X ， Wang K . Nano Res. ， 2024 ， 17 （ 4 ）： 3096 - 3106 .

Fu D L ， Dong Y Y ， Yin J P ， Zhang B W ， Zhang S B ， Deng J J ， Shui H ， Liu X H . Adv. Healthcare Mater. ， 2025 ， 14 （ 3 ）： 2403454 .

UMW . UMW 78L06 - 300 . ［ 2025-07-16 ］. https：//www.umw-ic.com/zh-CN/product_details/UMW+78L06-300 https://www.umw-ic.com/zh-CN/product_details/UMW+78L06-300 .

ADI . ADR421ARMZ，Ultraprecision，Low Noise，2.500V XFET® Voltage References . ［ 2025-07-16 ］. https：//www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADR420_421_423_425.pdf https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADR420_421_423_425.pdf .

ADI . ADR127BUJZ，Precision，Micropower LDO Voltage References in TSOT . ［ 2025-07-16 ］. https：//www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADR121_125_127.pdf https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADR121_125_127.pdf .

ST . STM32F 373 C 8 T 6， ARM®Cortex®-M4 32b MCU+FPU，up to 256KB Flash+32KB SRAM，timers，4ADCs（16-bit Sig. Delta/12-bit SAR），3DACs，2comp.，2. 0 - 3 .6V. ［ 2025-07-16 ］. https：//www.stmcu.com.cn/Designresource/detail/document/696211 https://www.stmcu.com.cn/Designresource/detail/document/696211 .

Harris A R ， Grayden D B ， John S E . Micromachines ， 2023 ， 14 （ 4 ）： 722 .

Ni N ， Xiao X F ， Ge L Q ， Gao F ， Zhang L . Nucl. Electron. Detect. Technol. （倪宁，肖雪夫，葛良全，张力. 核电子学与探测技术）， 2013 ， 33 （ 6 ）： 665 - 669 .

Ebyte . E104-BT52X，10*10mm，BLE5.0 . ［ 2025-07-16 ］. https：//www.ebyte.com/product/1940.html https://www.ebyte.com/product/1940.html .

Qiu S P . Research on Solid State Ion Selective Electrode Based on Graphene/Metal Oxide Composite Material . Guangzhou ： Guangzhou University （邱世平. 基于石墨烯/金属氧化物复合材料的全固态离子选择性电极的研究. 广州：广州大学）， 2021 .

Yu M K . Flexible Wearable Electrochemical Sensor for Detecting Glucose and Lactate in Sweat . Wuhan ： Hubei University of Chinese Medicine （余梦珂. 柔性可穿戴电化学传感器检测汗液中的葡萄糖和乳酸. 武汉：湖北中医药大学）， 2021 .

Liao C C ， Li S Y ， Yang C H ， Du C Y ， Yao H C ， Han Z W ， Urszula S ， Liu Y . Talanta ， 2025 ： 127683 .

Tang C L ， Zhou K ， Wang R J ， Li M Y ， Liu W L ， Li C P ， Chen X Y ， Lu Q W ， Chang Y J . Anal. Bioanal. Chem. ， 2024 ， 416 （ 6 ）： 1407 - 1415 .

Views

112

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Determination of Migration Amounts of Seven Organic Phosphate Esters in Polylactic Acid Products by Gas Chromatography-Mass Spectrometry

pH Sensing Based on Internal Standard Petal-like Gap-enhanced Raman Particles

Related Author

NIU Li

WANG Jian-feng

LIU Jia

DU Cheng

GAO Xia

LIU Yan

FENG Yue-chao

DING Ya-lun

Related Institution

School of Biomedine，Beijing City University

Department of Food and Pharmaceutical Sciences，College of Biochemical Engineering，Beijing Union University

Beijing Engineering Research Center for Food Safety Analysis and Testing，Institute of Analytical Testing，Beijing Academy of Science and Technology（Beijing Physical and Chemical Analysis and Testing Center）

College of Optical and Electronic Technology，China Jiliang University

College of Chemistry and Chemical Engineering， Xiamen University

Address：100 Xianlie Middle Road, Guangzhou Postal code：510070
Tel：020-87684776,37656606 Fax：020-87684776 Email：fxcsxb@china.com
Technical support is provided by Beijing Founder electronics co., LTD 粤ICP备12017312号-3 京公网安备11010802024621
It is recommended to read the content of this site in Chrome&IE9+. Please switch to extreme mode in browser 360.
Cookies We use cookies to help provide and enhance our service and tailor content. By continuing, you agree to the use of cookies.
Total Visits：750907 Visits Today：196

⁰