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Digital printing of selective and reversible ion optodes on fabrics: toward smart clothes for epidermal chemical sensing
Analyst ( IF 3.6 ) Pub Date : 2021-09-08 , DOI: 10.1039/d1an01349a Brock Brady 1 , Renjie Wang 1 , Rosemary Cheong 1 , Xuewei Wang 1
Analyst ( IF 3.6 ) Pub Date : 2021-09-08 , DOI: 10.1039/d1an01349a Brock Brady 1 , Renjie Wang 1 , Rosemary Cheong 1 , Xuewei Wang 1
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While wearable chemical sensors often rely on electrochemical techniques, optical chemical sensors coupled with a smartphone or a miniaturized camera represent an attractive approach to the monitoring of sweat composition. In this paper, we modify real sports fabrics such as polyester–spandex fabrics with rational combinations of sensing chemicals including a pH indicator, an ion exchanger, and an ionophore via one-step inkjet printing. Highly selective and fully reversible pH optodes as well as Na+- and K+-selective optodes are obtained only when the most hydrophobic sensing chemicals are used (e.g., sodium ionophore VIII vs. sodium ionophore VI). These sensors exhibit large color-based responses that can be readily identified by naked eye or analyzed via an iPhone app. Their dynamic ranges well cover the physiological sweat concentrations of the analytes. Compared to most other sensors created on garments, our fabric-based optodes are cost-effective, mass-reproducible by the digital printing technology currently used in the textile industry, and do not significantly compromise the essential properties of fabrics such as flexibility, stretchability, wickability, and breathability.
中文翻译：
织物上选择性和可逆离子光极的数字印刷：面向表皮化学传感的智能服装
虽然可穿戴化学传感器通常依赖于电化学技术，但结合智能手机或微型相机的光学化学传感器代表了监测汗液成分的一种有吸引力的方法。在本文中，我们通过一步喷墨打印，通过合理组合传感化学物质（包括 pH 指示剂、离子交换剂和离子载体）对涤纶-氨纶面料等真正的运动面料进行改性。高度选择性和完全可逆的pH值光极，以及以Na + -和K +，当使用最疏水的化学物质的感测体选择性光极仅获得（例如，钠离子载体VIII与钠离子载体 VI)。这些传感器表现出较大的基于颜色的响应，可以很容易地通过肉眼识别或通过iPhone 应用程序进行分析。它们的动态范围很好地涵盖了分析物的生理汗液浓度。与在服装上创建的大多数其他传感器相比，我们基于织物的光极具有成本效益，可通过目前纺织行业使用的数字印刷技术进行大规模复制，并且不会显着损害织物的基本特性，例如柔韧性、拉伸性、吸湿性和透气性。
更新日期：2021-09-15
中文翻译：
织物上选择性和可逆离子光极的数字印刷：面向表皮化学传感的智能服装
虽然可穿戴化学传感器通常依赖于电化学技术，但结合智能手机或微型相机的光学化学传感器代表了监测汗液成分的一种有吸引力的方法。在本文中，我们通过一步喷墨打印，通过合理组合传感化学物质（包括 pH 指示剂、离子交换剂和离子载体）对涤纶-氨纶面料等真正的运动面料进行改性。高度选择性和完全可逆的pH值光极，以及以Na + -和K +，当使用最疏水的化学物质的感测体选择性光极仅获得（例如，钠离子载体VIII与钠离子载体 VI)。这些传感器表现出较大的基于颜色的响应，可以很容易地通过肉眼识别或通过iPhone 应用程序进行分析。它们的动态范围很好地涵盖了分析物的生理汗液浓度。与在服装上创建的大多数其他传感器相比，我们基于织物的光极具有成本效益，可通过目前纺织行业使用的数字印刷技术进行大规模复制，并且不会显着损害织物的基本特性，例如柔韧性、拉伸性、吸湿性和透气性。
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