一種非介入檢測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)的一個不可缺少的組成部分，其分布到皮膚上的纖維與感覺 纖維分布相同，感覺消失區(qū)與無汗區(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)纖維損傷后感覺喪失區(qū)內(nèi)的皮膚干燥無汗，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、汗印試驗、溫 控排汗試驗等，但大多由于較復(fù)雜、方法操作繁瑣、設(shè)備昂貴不易實施；或受周圍環(huán)境、溫度 影響，難以客觀定量，而不適用于臨床研究。中國專利（申請?zhí)枮?01120399122. 4) -種汗 腺活動傳感器及心理測試儀，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輸 出單元，平行板電容單元的兩極板間用于承載被檢測部位，電壓信號輸出單元用于根據(jù)平 行板電容電源輸出電壓信號。
[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，它來源于 交感神經(jīng)傳出纖維釋放沖動誘發(fā)汗腺的同步活動，屬于催汗運動。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)，感覺障礙重于運動障礙，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神經(jīng)損害的特點相似，或者由于下肢傳導(dǎo)路長、易衰減有 關(guān)。糖尿病患者的SSR與病程呈正相關(guān)，S卩發(fā)病時間越長，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，對早 期診斷糖尿病患者自主神經(jīng)功能損害是一個較為敏感的非創(chuàng)傷性手段。然而其受環(huán)境和受 試者的狀態(tài)影響很大，降低了測試結(jié)果的可靠程度。
[0005] 因此需要提供一種簡單、無創(chuàng)傷且能快速檢測汗腺排汗性問題的技術(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160~400萬個，不同人種和個體差異很大。小汗腺有活動 性汗腺和非活動性汗腺之分，分泌活動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] 汗液可分為無機(jī)成分和有機(jī)成分兩類，無機(jī)成分主要是氯化鈉、碳酸鈣等鹽類。維 持體內(nèi)的鹽平衡和電平衡，還有傳導(dǎo)神經(jīng)沖動。汗液中，鈣離子濃度約為2. 25~2. 58_〇1/ 1，鉀離子濃度約為3. 5~5. 5mmol/1，鈉離子濃度約為135~145mmol/l，氯離子濃度約為 95 ~105mmol/l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Y-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 度不會因年齡的增長而改變。通常，人在20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)檢測汗液離子狀況時檢測不受年齡的限制。
[0009] 用電化學(xué)測試汗腺汗液離子狀況，是通過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)裝置施加一個電壓，陽離子被吸附到陰極、 陰離子被吸附到陽極。
[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組織角質(zhì) 層。汗液中的離子在此電場中，唯一移動的途徑就是汗腺的汗管，因而在電化學(xué)測試汗液離 子的時候，測試結(jié)果不會隨外界環(huán)境的改變而變化，因而可以保證檢測的可行性和一致性。

【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汗腺汗液離子狀況的傳感器，運用反向離 子法和電化學(xué)法原理，在施加特定電壓（0. 5~12V)條件下，通過測試汗液氯離子或氫離子 狀況來精確地反應(yīng)生理狀況或健康狀況。
[0012] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是發(fā)明一種非介入檢測汗腺汗液離子狀況的 傳感器，具體如下：
[0013] 本發(fā)明的第一方面提供了一種用來檢測皮膚汗腺離子狀況變化的傳感器，包括一 對用來測試汗腺汗液離子的電化學(xué)反應(yīng)狀況活性電極對，以及一對用來對活性電極對測試 出來的電化學(xué)信號進(jìn)行自身校正的惰性電極對，活性電極對和惰性電極對是以并聯(lián)的方式 接到外部的測量電路中。傳感器的陽極是由同側(cè)的一個活性電極和一個惰性電極組成，陰 極是由另一側(cè)的一個活性電極和另外一個惰性電極組成。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是包括電化學(xué)反應(yīng)信號 在內(nèi)的多種信號的混合信號，該信號受測試者自身的狀態(tài)的影響；為消除影響，采用惰性電 極信號對其進(jìn)行自身校正。
[0014] 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。
[0015] 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，用來感知電 化學(xué)反應(yīng)。
[0016] 優(yōu)選地，惰性電極是銅電極或鈦電極等，更優(yōu)選地是用來作為自身校正電極。
[0017] 本發(fā)明的第二方面提供了一種用來檢測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。
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 表1鎳電極電化學(xué)拋光工藝參數(shù)
[0021]
[0022] 經(jīng)過電化學(xué)拋光加工后，表面粗糙度達(dá)到0. 003微米。
[0023]進(jìn)一步地，銅電極表面電化學(xué)拋光工藝流程為：除油一銅拋光一清洗一蒸餾水或 去離子水清洗一浸RT防銅變色劑一蒸餾水或去離子水清洗一離心干燥或壓縮空氣吹干或 烘干（溫度70~90°C)。電化學(xué)拋光的工藝參數(shù)如下表2。
[0024] 表2電極電化學(xué)拋光工藝參數(shù)
[0025]
[0026]進(jìn)一步地，鎳電極表面研磨拋光工序為粗磨、精磨、粗拋、精拋。研磨液為金剛砂研 磨液，研磨時間分別為40分鐘、40分鐘、30分鐘、40分鐘。研磨后進(jìn)行超聲清洗，烘干，密封 包裝。
[0027]經(jīng)上述研磨拋光后，鎳電極表面粗糙度為0. 004微米。
[0028]進(jìn)一步地，銅電極表面加工研磨拋光工序為粗磨、精磨、粗拋、精拋。研磨液為金剛 砂研磨液，研磨時間分別為30分鐘、20分鐘、20分鐘、40分鐘。研磨后進(jìn)行超聲清洗，烘干， 密封包裝。
[0029]銅電極經(jīng)過拋光之后必須經(jīng)過鈍化處理才能保證拋光后的產(chǎn)品不會被氧化。鈍化 工藝如下表3。
[0030] 表3銅電極鈍化工藝參數(shù)
[0031]
[0032]優(yōu)選地，加工后的鎳電極和銅電極表面不能有除電極本身材質(zhì)外的任何殘留材 質(zhì)。
[0033] 優(yōu)選地，選取純度為99. 5%以上的鎳為制備鎳電極的原材料。
[0034] 進(jìn)一步地，鎳電極原材料鎳的形態(tài)為硬態(tài)，硬度HV大于180;表面粗糙度小于0. 01 微米，板材平整度小于〇. 05微米，厚度公差尺寸小于0. 05微米。
[0035] 優(yōu)選地，選取純度為99. 5%以上的銅作為制備銅電極的原材料。
[0036] 進(jìn)一步地，銅電極原材料銅的形態(tài)為硬態(tài)，硬度HV大于180;表面粗糙度小于0. 01 微米，板材平整度小于〇. 05微米，板材厚度公差尺寸小于0. 05微米。
[0037] 優(yōu)選地，鎳電極和銅電極的形狀可以是片（塊）狀，也可以是圓柱狀，或半圓柱狀 等。
[0038] 優(yōu)選地，鎳電極和銅電極的有效測試面積均不小于0. 1cm2,鎳電極與銅電極相互 不接觸，且鎳電極和銅電極的面積成倍數(shù)關(guān)系，更優(yōu)選地，面積相等。
[0039] 優(yōu)選地，與皮表部位接觸的鎳/銅電極表面加工成鏡面，鏡面粗糙度Ra值小于 0. 006微米，Rz值小于0. 01微米。
[0040] 本發(fā)明運用反向離子法和電化學(xué)法原理，采用惰性電極進(jìn)行活性電極信號的自身 校正，可以將環(huán)境干擾信號消除