多通道便携式电化学测量装置研制

马英明; 包宇; 刘振邦; 牛利

doi:10.12452/j.fxcsxb.25061005

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多通道便携式电化学测量装置研制

研究报告 | 更新时间：2025-08-28

- 多通道便携式电化学测量装置研制
- Development of a Multichannel Portable Electrochemical Measurement Device
- 分析测试学报 2025年44卷第9期页码：1951-1958
- 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：
  
  牛利，博士，教授，研究方向：分析化学传感与应用，E-mail：lniu@gzhu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划(2023YFB3210103);国家自然科学基金资助项目(22404034)
- DOI：10.12452/j.fxcsxb.25061005
  中图分类号： O657.1;R318.6
- 收稿日期：2025-06-10，
  
  修回日期：2025-07-15，
  
  录用日期：2025-08-01，
  
  纸质出版日期：2025-09-15
- 稿件说明：
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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

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