一種非介入檢測(cè)汗腺汗液離子狀況的傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生化傳感器領(lǐng)域，具體地涉及一種非介入檢測(cè)汗腺汗液離子狀況的傳 感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 自主神經(jīng)是完整神經(jīng)的一個(gè)不可缺少的組成部分，其分布到皮膚上的纖維與感覺(jué) 纖維分布相同，感覺(jué)消失區(qū)與無(wú)汗區(qū)相符合。支配汗腺的自主神經(jīng)纖維主要為膽堿能神經(jīng) 纖維。神經(jīng)纖維損傷后感覺(jué)喪失區(qū)內(nèi)的皮膚干燥無(wú)汗，隨著神經(jīng)的再生，出汗逐漸增多。因 此檢查泌汗功能，能判斷神經(jīng)損傷及再生的程度。
[0003] 目前臨床中關(guān)于泌汗功能的檢查主要包括泌汗軸突反射定量試驗(yàn)、汗印試驗(yàn)、溫 控排汗試驗(yàn)等，但大多由于較復(fù)雜、方法操作繁瑣、設(shè)備昂貴不易實(shí)施；或受周?chē)h(huán)境、溫度 影響，難以客觀(guān)定量，而不適用于臨床研宄。中國(guó)專(zhuān)利（申請(qǐng)?zhí)枮?01120399122. 4) -種汗 腺活動(dòng)傳感器及心理測(cè)試儀，包括電源單元、保護(hù)電阻單元、平行板電容單元和電壓信號(hào)輸 出單元，平行板電容單元的兩極板間用于承載被檢測(cè)部位，電壓信號(hào)輸出單元用于根據(jù)平 行板電容電源輸出電壓信號(hào)。
[0004] 交感神經(jīng)皮膚電反應(yīng)（SSR)是人體接受刺激后出現(xiàn)的皮膚反射性電位，它來(lái)源于 交感神經(jīng)傳出纖維釋放沖動(dòng)誘發(fā)汗腺的同步活動(dòng)，屬于催汗運(yùn)動(dòng)。臨床發(fā)現(xiàn)很多糖尿病患 者下肢SSR異常率高于上肢，糖尿病自主神經(jīng)病的特點(diǎn)為起病隱匿，進(jìn)展緩慢，下肢的癥 狀重于上肢，且先于上肢出現(xiàn)，感覺(jué)障礙重于運(yùn)動(dòng)障礙，下肢神經(jīng)傳導(dǎo)速度的異常率高于上 肢。自主神經(jīng)功能損害可能與感覺(jué)神經(jīng)損害的特點(diǎn)相似，或者由于下肢傳導(dǎo)路長(zhǎng)、易衰減有 關(guān)。糖尿病患者的SSR與病程呈正相關(guān)，即發(fā)病時(shí)間越長(zhǎng)，合并有自主神經(jīng)功能障礙的發(fā)病 率也越高，SSR異常也越明顯。所以SSR是一種敏感的定量檢查自主神經(jīng)功能的方法，對(duì)早 期診斷糖尿病患者自主神經(jīng)功能損害是一個(gè)較為敏感的非創(chuàng)傷性手段。然而其受環(huán)境和受 試者的狀態(tài)影響很大，降低了測(cè)試結(jié)果的可靠程度。
[0005] 因此需要提供一種簡(jiǎn)單、無(wú)創(chuàng)傷且能快速檢測(cè)汗腺排汗性問(wèn)題的技術(shù)手段和設(shè) 備。
[0006] 汗腺遍布全身皮膚，汗腺分泌汗液，經(jīng)導(dǎo)管部排泄到皮膚表面，能濕潤(rùn)皮膚，排出 部分水和離子，有助于調(diào)節(jié)體溫和水鹽平衡。汗腺又分為大汗腺和小汗腺，小汗腺的分布極 廣，遍及全身各處，總數(shù)共約有160?400萬(wàn)個(gè)，不同人種和個(gè)體差異很大。小汗腺有活動(dòng) 性汗腺和非活動(dòng)性汗腺之分，分泌活動(dòng)受氣溫和濕度的影響，分泌液以水分為主。小汗腺的 分泌密度因部位而異，手掌，腳掌密度最大，其次為額部，手背，再次為四肢，軀干最少。
[0007] 汗液可分為無(wú)機(jī)成分和有機(jī)成分兩類(lèi)，無(wú)機(jī)成分主要是氯化鈉、碳酸鈣等鹽類(lèi)。維 持體內(nèi)的鹽平衡和電平衡，還有傳導(dǎo)神經(jīng)沖動(dòng)。汗液中，鈣離子濃度約為2. 25?2. 58mmol/ 1，鉀離子濃度約為3. 5?5. 5 mmol/1，鈉離子濃度約為135?145mmol/l，氯離子濃度約為 95 ?105mmo1/1〇
[0008] 氯離子起著各種生理學(xué)作用。許多細(xì)胞中都有氯離子通道，它主要負(fù)責(zé)控制靜 止期細(xì)胞的膜電位以及細(xì)胞體積；在膜系統(tǒng)中，特殊神經(jīng)元里的氯離子可以調(diào)控甘氨酸和 γ -氨基丁酸的作用，氯離子還與維持血液中的酸堿平衡有關(guān)。體液中的氯離子和氫離子濃 度不會(huì)因年齡的增長(zhǎng)而改變。通常，人在2〇歲以后體液氯化物濃度基本保持平穩(wěn)，從而可 以保證電化學(xué)檢測(cè)汗液離子狀況時(shí)檢測(cè)不受年齡的限制。
[0009] 用電化學(xué)測(cè)試汗腺汗液離子狀況，是通過(guò)施加在皮表的電化學(xué)裝置，在特定的電 壓下，產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)。在置于皮表上的電化學(xué)裝置施加一個(gè)電壓，陽(yáng)離子被吸附到陰極、 陰離子被吸附到陽(yáng)極。
[0010] 在低直流電壓下，脂肪層具有很高的電容，通常汗液中的離子不能穿過(guò)組織角質(zhì) 層。汗液中的離子在此電場(chǎng)中，唯一移動(dòng)的途徑就是汗腺的汗管，因而在電化學(xué)測(cè)試汗液離 子的時(shí)候，測(cè)試結(jié)果不會(huì)隨外界環(huán)境的改變而變化，因而可以保證檢測(cè)的可行性和一致性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的在于提供一種非介入檢測(cè)汗腺汗液離子狀況的傳感器，運(yùn)用反向離 子法和電化學(xué)法原理，在施加特定電壓（0. 5?12V)條件下，通過(guò)測(cè)試汗液氯離子或氫離子 狀況來(lái)精確地反應(yīng)生理狀況或健康狀況。
[0012] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是發(fā)明一種非介入檢測(cè)汗腺汗液離子狀況的 傳感器，具體如下： 本發(fā)明的第一方面提供了一種用來(lái)檢測(cè)皮膚汗腺離子狀況變化的傳感器，包括一對(duì)用 來(lái)測(cè)試汗腺汗液離子的電化學(xué)反應(yīng)狀況活性電極對(duì)，以及一對(duì)用來(lái)對(duì)活性電極對(duì)測(cè)試出來(lái) 的電化學(xué)信號(hào)進(jìn)行自身校正的惰性電極對(duì)，活性電極對(duì)和惰性電極對(duì)是以并聯(lián)的方式接到 外部的測(cè)量電路中。傳感器的陽(yáng)極是由同側(cè)的一個(gè)活性電極和一個(gè)惰性電極組成，陰極是 由另一側(cè)的一個(gè)活性電極和另外一個(gè)惰性電極組成。傳感器的在外部施加特定電壓的條件 下，活性電極能與汗腺汗液中的氯離子或氫離子產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，而惰性電極不能與汗腺 汗液任何離子產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)。傳感器的活性電極感知的信號(hào)是包括電化學(xué)反應(yīng)信號(hào)在內(nèi) 的多種信號(hào)的混合信號(hào)，該信號(hào)受測(cè)試者自身的狀態(tài)的影響；為消除影響，采用惰性電極信 號(hào)對(duì)其進(jìn)行自身校正。
[0013] 優(yōu)選地，傳感器放置部位是受試者小汗腺發(fā)達(dá)的部位，如背部、額頭、四肢等部位 的皮表，更優(yōu)選地部位是下肢腳掌或上肢手掌。
[0014] 優(yōu)選地，活性電極是鎳電極或銀/氯化銀電極等，更優(yōu)選地是鎳電極，用來(lái)感知電 化學(xué)反應(yīng)。
[0015] 優(yōu)選地，惰性電極是銅電極或鈦電極等，更優(yōu)選地是用來(lái)作為自身校正電極。
[0016] 本發(fā)明的第二方面提供了一種用來(lái)檢測(cè)皮膚汗腺離子狀況變化的傳感器的制備 方法，包括活性電極的治制備方法以及惰性電極的制備方法。
[0017] 優(yōu)選地，鎳電極和銅電極的加工方法可以是電化學(xué)拋光、研磨拋光、磁變流體拋光 的一種。
[0018] 進(jìn)一步地，鎳電極表面電化學(xué)拋光加工流程為：超聲波化學(xué)除油一水洗一酸洗一 水洗一電化學(xué)除油一水洗一酸洗一水洗一電化學(xué)拋光一水洗一水洗一水洗一烘干。電化學(xué) 拋光的工藝參數(shù)如下表1。
[0019] 表1鎳電極電化學(xué)拋光工藝參數(shù)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種非介入檢測(cè)汗腺汗液離子狀況的傳感器，其特征在于，傳感器由一對(duì)活性電極 和一對(duì)惰性電極構(gòu)成；活性電極對(duì)用來(lái)測(cè)試汗腺汗液離子的電化學(xué)反應(yīng)狀況，惰性電極對(duì) 用來(lái)對(duì)活性電極測(cè)試出來(lái)的電化學(xué)信號(hào)進(jìn)行自身校正。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非介入檢測(cè)汗腺汗液離子狀況的傳感器，其特征在于， 傳感器的陽(yáng)極是由同側(cè)的一個(gè)活性電極和一個(gè)惰性電極組成，陰極是由另一側(cè)的一個(gè)活性 電極和另外一個(gè)惰性電極組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非介入檢測(cè)汗腺汗液離子狀況的傳感器，其特征在于， 活性電極對(duì)和惰性電極對(duì)以并聯(lián)的方式連接到測(cè)量電路中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非介入檢測(cè)汗腺汗液離子狀況的傳感器，其特征在于， 在施加0. 5?12V直流電的條件下，活性電極對(duì)能與汗液中的氫離子或氯離子產(chǎn)生電化學(xué) 反應(yīng)，惰性電極不與汗液中任何離子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非介入檢測(cè)汗腺汗液離子狀況的傳感器，其特征在于， 活性電極是鎳電極或銀/氯化銀電極，優(yōu)選鎳電極。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非介入檢測(cè)汗腺汗液離子狀況的傳感器，其特征在于， 惰性電極是銅電極或鈦電極，優(yōu)選銅電極。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非介入檢測(cè)汗腺汗液離子狀況的傳感器，其特征在于， 活性電極和惰性電極的有效測(cè)試面積均不小于〇. lcm2,鎳電極與銅電極相互不接觸，且活 性電極和惰性電極的面積成倍數(shù)關(guān)系。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1?7所述的電極，其特征在于，電極的形狀是片(塊)狀，也可以是圓 柱狀、半圓柱狀、弧狀或半弧狀。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非介入檢測(cè)汗腺汗液離子狀況的傳感器，其特征在于， 電極與測(cè)試部位接觸的一面為鏡面，鏡面粗糙度要求Ra值小于0. 006微米，Rz值小于0. 01 微米。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電極拋光，其特征在于，加工方法可以是研磨拋光、電化學(xué) 拋光、磁變流體拋光的一種；拋光加工后的電極表面不能有除電極本身材質(zhì)外的任何殘留 材質(zhì)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1和5所述的鎳電極，其特征在于，制備鎳電極的原材料為純度 99. 5%以上的鎳。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1、5和11所述的鎳電極，其特征在于，原材料鎳的形態(tài)是硬態(tài)，硬度 HV大于180 ;原材料鎳的表面粗糙度小于0. 01微米，板材平整度小于0. 05微米，厚度公差 尺寸小于0. 05微米。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1和6所述的銅電極，其特征在于，制備銅電極的原材料為純度 99. 5%以上的銅。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1、6和13所述的銅電極，其特征在于，原材料銅的形態(tài)為硬態(tài)，硬度 HV大于180 ;原材料銅的表面粗糙度小于0. 01微米，板材平整度小于0. 05微米，板材厚度 公差尺寸小于〇. 05微米。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種非介入檢測(cè)汗液離子狀況的傳感器，可簡(jiǎn)單、快速、無(wú)創(chuàng)傷的檢測(cè)出人體皮膚汗腺汗液離子狀況的變化。該傳感器由活性電極對(duì)和惰性電極對(duì)組成，在外部給予特定的直流電壓下，活性電極對(duì)用來(lái)測(cè)試汗腺汗液離子的電化學(xué)反應(yīng)狀況，惰性電極對(duì)用來(lái)進(jìn)行自身校正?；钚噪姌O和惰性電極的有效測(cè)試面積均不小于0.1cm2，且活性電極和惰性電極的面積成倍數(shù)關(guān)系。電極與測(cè)試部位接觸的一面為鏡面，鏡面粗糙度要求Ra值小于0.006微米，Rz值小于0.01微米。
【IPC分類(lèi)】A61B5-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104545817
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510046194
【發(fā)明人】高飛
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)沙一衛(wèi)醫(yī)療科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月29日