一种非介入检测汗腺汗液离子状况的传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生化传感器领域，具体地涉及一种非介入检测汗腺汗液离子状况的传 感器。
【背景技术】
[0002] 自主神经是完整神经的一个不可缺少的组成部分，其分布到皮肤上的纤维与感觉 纤维分布相同，感觉消失区与无汗区相符合。支配汗腺的自主神经纤维主要为胆碱能神经 纤维。神经纤维损伤后感觉丧失区内的皮肤干燥无汗，随着神经的再生，出汗逐渐增多。因 此检查泌汗功能，能判断神经损伤及再生的程度。
[0003] 目前临床中关于泌汗功能的检查主要包括泌汗轴突反射定量试验、汗印试验、温 控排汗试验等，但大多由于较复杂、方法操作繁琐、设备昂贵不易实施；或受周围环境、温度 影响，难以客观定量，而不适用于临床研究。中国专利（申请号为201120399122. 4) -种汗 腺活动传感器及心理测试仪，包括电源单元、保护电阻单元、平行板电容单元和电压信号输 出单元，平行板电容单元的两极板间用于承载被检测部位，电压信号输出单元用于根据平 行板电容电源输出电压信号。
[0004] 交感神经皮肤电反应（SSR)是人体接受刺激后出现的皮肤反射性电位，它来源于 交感神经传出纤维释放冲动诱发汗腺的同步活动，属于催汗运动。临床发现很多糖尿病患 者下肢SSR异常率高于上肢，糖尿病自主神经病的特点为起病隐匿，进展缓慢，下肢的症 状重于上肢，且先于上肢出现，感觉障碍重于运动障碍，下肢神经传导速度的异常率高于上 肢。自主神经功能损害可能与感觉神经损害的特点相似，或者由于下肢传导路长、易衰减有 关。糖尿病患者的SSR与病程呈正相关，S卩发病时间越长，合并有自主神经功能障碍的发病 率也越高，SSR异常也越明显。所以SSR是一种敏感的定量检查自主神经功能的方法，对早 期诊断糖尿病患者自主神经功能损害是一个较为敏感的非创伤性手段。然而其受环境和受 试者的状态影响很大，降低了测试结果的可靠程度。
[0005] 因此需要提供一种简单、无创伤且能快速检测汗腺排汗性问题的技术手段和设 备。
[0006] 汗腺遍布全身皮肤，汗腺分泌汗液，经导管部排泄到皮肤表面，能湿润皮肤，排出 部分水和离子，有助于调节体温和水盐平衡。汗腺又分为大汗腺和小汗腺，小汗腺的分布极 广，遍及全身各处，总数共约有160~400万个，不同人种和个体差异很大。小汗腺有活动 性汗腺和非活动性汗腺之分，分泌活动受气温和湿度的影响，分泌液以水分为主。小汗腺的 分泌密度因部位而异，手掌，脚掌密度最大，其次为额部，手背，再次为四肢，躯干最少。
[0007] 汗液可分为无机成分和有机成分两类，无机成分主要是氯化钠、碳酸钙等盐类。维 持体内的盐平衡和电平衡，还有传导神经冲动。汗液中，钙离子浓度约为2. 25~2. 58_〇1/ 1，钾离子浓度约为3. 5~5. 5mmol/1，钠离子浓度约为135~145mmol/l，氯离子浓度约为 95 ~105mmol/l〇
[0008] 氯离子起着各种生理学作用。许多细胞中都有氯离子通道，它主要负责控制静 止期细胞的膜电位以及细胞体积；在膜系统中，特殊神经元里的氯离子可以调控甘氨酸和Y-氨基丁酸的作用，氯离子还与维持血液中的酸碱平衡有关。体液中的氯离子和氢离子浓 度不会因年龄的增长而改变。通常，人在20岁以后体液氯化物浓度基本保持平稳，从而可 以保证电化学检测汗液离子状况时检测不受年龄的限制。
[0009] 用电化学测试汗腺汗液离子状况，是通过施加在皮表的电化学装置，在特定的电 压下，产生电化学反应。在置于皮表上的电化学装置施加一个电压，阳离子被吸附到阴极、 阴离子被吸附到阳极。
[0010] 在低直流电压下，脂肪层具有很高的电容，通常汗液中的离子不能穿过组织角质 层。汗液中的离子在此电场中，唯一移动的途径就是汗腺的汗管，因而在电化学测试汗液离 子的时候，测试结果不会随外界环境的改变而变化，因而可以保证检测的可行性和一致性。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的在于提供一种非介入检测汗腺汗液离子状况的传感器，运用反向离 子法和电化学法原理，在施加特定电压（0. 5~12V)条件下，通过测试汗液氯离子或氢离子 状况来精确地反应生理状况或健康状况。
[0012] 为实现上述目的，本发明的解决方案是发明一种非介入检测汗腺汗液离子状况的 传感器，具体如下：
[0013] 本发明的第一方面提供了一种用来检测皮肤汗腺离子状况变化的传感器，包括一 对用来测试汗腺汗液离子的电化学反应状况活性电极对，以及一对用来对活性电极对测试 出来的电化学信号进行自身校正的惰性电极对，活性电极对和惰性电极对是以并联的方式 接到外部的测量电路中。传感器的阳极是由同侧的一个活性电极和一个惰性电极组成，阴 极是由另一侧的一个活性电极和另外一个惰性电极组成。传感器的在外部施加特定电压的 条件下，活性电极能与汗腺汗液中的氯离子或氢离子产生电化学反应，而惰性电极不能与 汗腺汗液任何离子产生电化学反应。传感器的活性电极感知的信号是包括电化学反应信号 在内的多种信号的混合信号，该信号受测试者自身的状态的影响；为消除影响，采用惰性电 极信号对其进行自身校正。
[0014] 优选地，传感器放置部位是受试者小汗腺发达的部位，如背部、额头、四肢等部位 的皮表，更优选地部位是下肢脚掌或上肢手掌。
[0015] 优选地，活性电极是镍电极或银/氯化银电极等，更优选地是镍电极，用来感知电 化学反应。
[0016] 优选地，惰性电极是铜电极或钛电极等，更优选地是用来作为自身校正电极。
[0017] 本发明的第二方面提供了一种用来检测皮肤汗腺离子状况变化的传感器的制备 方法，包括活性电极的治制备方法以及惰性电极的制备方法。
[0018] 优选地，镍电极和铜电极的加工方法可以是电化学抛光、研磨抛光、磁变流体抛光 的一种。
[0019] 进一步地，镍电极表面电化学抛光加工流程为：超声波化学除油一水洗一酸洗一 水洗一电化学除油一水洗一酸洗一水洗一电化学抛光一水洗一水洗一水洗一烘干。电化学 抛光的工艺参数如下表1。
[0020] 表1镍电极电化学抛光工艺参数
[0021]
[0022] 经过电化学抛光加工后，表面粗糙度达到0. 003微米。
[0023]进一步地，铜电极表面电化学抛光工艺流程为：除油一铜抛光一清洗一蒸馏水或 去离子水清洗一浸RT防铜变色剂一蒸馏水或去离子水清洗一离心干燥或压缩空气吹干或 烘干（温度70~90°C)。电化学抛光的工艺参数如下表2。
[0024] 表2电极电化学抛光工艺参数
[0025]
[0026]进一步地，镍电极表面研磨抛光工序为粗磨、精磨、粗抛、精抛。研磨液为金刚砂研 磨液，研磨时间分别为40分钟、40分钟、30分钟、40分钟。研磨后进行超声清洗，烘干，密封 包装。
[0027]经上述研磨抛光后，镍电极表面粗糙度为0. 004微米。
[0028]进一步地，铜电极表面加工研磨抛光工序为粗磨、精磨、粗抛、精抛。研磨液为金刚 砂研磨液，研磨时间分别为30分钟、20分钟、20分钟、40分钟。研磨后进行超声清洗，烘干， 密封包装。
[0029]铜电极经过抛光之后必须经过钝化处理才能保证抛光后的产品不会被氧化。钝化 工艺如下表3。
[0030] 表3铜电极钝化工艺参数
[0031]
[0032]优选地，加工后的镍电极和铜电极表面不能有除电极本身材质外的任何残留材 质。
[0033] 优选地，选取纯度为99. 5%以上的镍为制备镍电极的原材料。
[0034] 进一步地，镍电极原材料镍的形态为硬态，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] 优选地，选取纯度为99. 5%以上的铜作为制备铜电极的原材料。
[0036] 进一步地，铜电极原材料铜的形态为硬态，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] 优选地，镍电极和铜电极的形状可以是片（块）状，也可以是圆柱状，或半圆柱状 等。
[0038] 优选地，镍电极和铜电极的有效测试面积均不小于0. 1cm2,镍电极与铜电极相互 不接触，且镍电极和铜电极的面积成倍数关系，更优选地，面积相等。
[0039] 优选地，与皮表部位接触的镍/铜电极表面加工成镜面，镜面粗糙度Ra值小于 0. 006微米，Rz值小于0. 01微米。
[0040] 本发明运用反向离子法和电化学法原理，采用惰性电极进行活性电极信号的自身 校正，可以将环境干扰信号消除