本发明涉及医学检测技术领域，尤其涉及一种反应人体疲劳程度的尿液检测试纸及其制备方法。
背景技术：
疲劳是劳动过程中劳动者由于生理和心理状态的变化，产生某一个或某些器官乃至整个机体力量的自然衰竭状态。疲劳是一种生理现象，也是一种心理现象，从本质上讲是机体的一种正常生理保护机制。从生物医学理论上讲，劳动是能量消耗的过程，这个过程持续到一定程度，中枢神经系统将产生抑制作用，继中枢神经系统疲劳后，就是反射运动神经系统的疲劳，反映出动作的灵敏性降低，作业效率下降。疲劳感是人对于疲劳的主观体验，而作业效率下降是疲劳的客观反应。无论脑力作业、体力作业、技能作业、还是人机系统中人的效能和健康都会因疲劳而受到影响。
尿内出现蛋白称为蛋白尿，也称为尿蛋白。正常人在安静时尿中蛋白质含量甚微(日排出量＜150mg)，常规检验方法不能检出，故通常称为阴性；而运动能使尿中蛋白质排出量增加，易检测出呈阳性，称为运动性尿蛋白，运动性尿蛋白属于功能性尿蛋白，一般在24h内可自行消失。运动后尿中蛋白质的排泄量因机体机能状态、运动负荷的不同而不同，因此可根据运动后尿蛋白排泄量和组成成分来评定运动员身体机能状态或其适应情况。
为了清楚、及时、方便地了解运动员的疲劳程度，进而能够进行科学训练，一般取运动后和次日晨尿做检验来评定其疲劳和恢复程度。如果晨尿中蛋白质含量较高，超过正常值，可能是过度疲劳或过度训练的表现。目前，尿蛋白的检测方法分为多种，包括磺基水杨酸法、加热乙酸法、干化学试带法、浊度法、染料结合法、化学比色法。这些方法中多数需要医院检验科、专科实验室、第三方检测中心等专业资质机构才能操作完成，这样检测效率太低。其中的干化学试带法操作最为简便，可以利用肉眼观察试带颜色的变化，再与标准板对比得出相应的数值，是快速检测尿蛋白含量的有效方法。但是，现有尿液中尿蛋白检测试纸的检测灵敏度较低，尤其是尿蛋白在尿液中含量甚微时，变色不明显，严重影响检测结果的准确性。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提供一种反应人体疲劳程度的尿液检测试纸及其制备方法，该制备方法制备得到的尿液检测试纸具有较强的亲水性，对尿蛋白具有较强的吸附、渗透作用，操作简便，检测灵敏度较高。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
一种反应人体疲劳程度的尿液检测试纸，所述尿液检测试纸中含有巯基蛋白酶、磷酸二氢钠、水溶性聚噻吩、四水氯金酸、氢氧化钠和聚乙烯醇，所述尿液检测试纸表面包覆有壳聚糖/二氧化钛复合膜。
进一步，所述尿液检测试纸呈浅黄色，所述尿液检测试纸表面覆有30μm～100μm厚的壳聚糖/二氧化钛复合膜。
本发明还公开了一种反应人体疲劳程度的尿液检测试纸的制备方法，所述制备方法是将滤纸浸入体积比为3:1的溶液a、溶液b的混合溶液中，再在滤纸表面覆上一层壳聚糖/二氧化钛复合膜，所述每升溶液a中含有0.35g～0.85g水溶性聚噻吩、0.35g～0.85g四水氯金酸、16g～26g磷酸二氢钠、2g～5g氢氧化钠，所述每升溶液b中含有30g～45g聚乙烯醇、6.5g～13g巯基蛋白酶。
进一步，所述制备方法包括以下步骤：
配置溶液a：称取水溶性聚噻吩、四水氯金酸、磷酸二氢钠和氢氧化钠溶于去离子水中搅拌，超声波混匀，即得到溶液a。
配置溶液b：将称量好的聚乙烯醇加入去离子水中，加热使聚乙烯醇完全溶解，冷却至常温后，再加入巯基蛋白酶，搅拌混匀，即得到溶液b。
浸入滤纸：将溶液a与溶液b按3:1的体积比混合均匀得到混合溶液，将裁成长方形条状的滤纸全部浸入混合溶液中，浸泡10min后取出得到浸吸溶液的滤纸，置于40℃～48℃的烘箱中烘干。
覆膜干燥：将烘干的滤纸完全浸入壳聚糖/二氧化钛复合溶液中，浸泡30s后取出，用压缩空气将滤纸表面吹干，再完全浸入壳聚糖/二氧化钛复合溶液中60s取出，用压缩空气将滤纸表面吹干，再浸入壳聚糖/二氧化钛复合溶液中180s后取出，用压缩空气将滤纸表面吹干，并置于40℃～48℃的烘箱中烘干，即得到表面有壳聚糖/二氧化钛复合膜的尿液检测试纸。
进一步，所述壳聚糖/二氧化钛复合溶液的制备方法如下：
将壳聚糖溶于1.00％的冰醋酸溶液中，开启超声波溶解，加入n-羟基琥珀酰亚胺，继续开启超声波混匀，再加入edc搅拌至完全溶解，加入精氨酸，继续搅拌20h～24h得到反应液，将反应液进行透析处理，冷冻干燥得到经精氨酸改性后的壳聚糖，称取纳米二氧化钛粉粒溶于去离子水中，超声20min得到二氧化钛乳状液，再加入改性后的壳聚糖，继续开启超声波超声，制得壳聚糖/二氧化钛复合溶液。
进一步，所述透析处理是将透析袋浸入蒸馏水中充分吸水，将反应液装入透析袋中用蒸馏水透析2天，期间每间隔8小时换一次蒸馏水，最后将透析袋放入16％的聚乙二醇溶液中浓缩24h。
进一步，所述纳米二氧化钛的晶型结构为锐钛矿型，粒径尺寸为20nm～50nm。
进一步，所述二氧化钛乳状液的质量浓度为45％～55％。
进一步，所述二氧化钛与改性后的壳聚糖的质量比为3:1。
进一步，所述壳聚糖/二氧化钛复合溶液制备方法中加入改性壳聚糖后的超声参数为频率25khz～35khz,功率110w～150w，超声时间为20min～30min。
本发明的尿液检测试纸上因含有水溶性聚噻吩、四水氯金酸和巯基蛋白酶，未使用状态下呈浅黄色，其与尿蛋白接触会出现颜色变化，随着尿液中蛋白质浓度的增加颜色逐渐加深，由最原始的浅黄色变为浅粉色，最后变成红色，将其与标准色卡相比较，即可判断出被测尿液中尿蛋白的浓度。该尿液检测试纸用于尿蛋白的检测操作简便、快速、直观。
壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的产物，是一类生物相容性好、可降解、天然无毒的线性多糖生物高分子。壳聚糖中含有自由的氨基和多个羟基，容易进行羟基化、醚化、酰基化、烷基化及季铵化改性。通过接枝改性的方法，在壳聚糖大分子骨架上选择性地接枝于加工强度高的、亲水性强的、具有特殊功能的小分子，能够改善壳聚糖的性能。经精氨酸改性后的壳聚糖具有多孔结构，且对尿蛋白具有吸附作用，用于尿液检测时，能够使尿液中的尿蛋白快速吸附在壳聚糖/二氧化钛复合膜上，在内部滤纸的作用下发生显色反应，具有较高的检测灵敏度。
本发明的尿液检测试纸上覆盖有一层壳聚糖/二氧化钛复合膜，该壳聚糖/二氧化钛复合膜具有有序介孔结构和较大的比表面积，在改性后的壳聚糖和二氧化钛的亲水性作用下，能够快速吸附、渗透尿液中的尿蛋白，并将尿液中的其它杂质截留在膜外，从而提高了尿蛋白检测的灵敏度。尿蛋白通过壳聚糖/二氧化钛复合膜渗透至内部滤纸上，与滤纸上的水溶性聚噻吩结合后能够引起聚噻吩结构变化，从而使聚噻吩的光学性质发生变化，输出可以检测的光学信号，表现为颜色发生明显变化，易于观察。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明：
壳聚糖/二氧化钛复合溶液制备实施例一
称取50g壳聚糖溶于4.0l质量浓度为1.00％的冰醋酸溶液中，开启超声波使壳聚糖完全溶解，加入36gn-羟基琥珀酰亚胺，继续开启超声波混匀，再加入45g1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺搅拌至完全溶解，加入50g精氨酸，继续搅拌20h得到反应液，将反应液进行透析处理，透析处理前先将透析袋浸入蒸馏水中充分吸水，再将反应液装入透析袋中用蒸馏水透析2天，期间每间隔8小时换一次蒸馏水，最后将透析袋放入16％的聚乙二醇溶液中浓缩24h后，在-6℃～-3℃的温度条件下预冷冻半个小时，再转入冷冻干燥机中冷冻干燥得到经精氨酸改性后的壳聚糖。
称取15g纳米二氧化钛粉粒溶于去离子水中，得到质量浓度为45％的二氧化钛溶液，常温下超声20min得到二氧化钛乳状液，再加入5g改性后的壳聚糖，在温度为45℃，频率为25khz，功率为110w的条件下超声分散20min，制得壳聚糖/二氧化钛复合溶液。
壳聚糖/二氧化钛复合溶液制备实施例二
称取70g壳聚糖溶于6.5l质量浓度为1.00％的冰醋酸溶液中，开启超声波使壳聚糖完全溶解，加入50gn-羟基琥珀酰亚胺，继续开启超声波混匀，再加入60g1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺搅拌至完全溶解，加入38g精氨酸，继续搅拌24h得到反应液，将反应液进行透析处理，透析处理前先将透析袋浸入蒸馏水中充分吸水，再将反应液装入透析袋中用蒸馏水透析2天，期间每间隔8小时换一次蒸馏水，最后将透析袋放入16％的聚乙二醇溶液中浓缩24h后，在-6℃～-3℃的温度条件下预冷冻半个小时，再转入冷冻干燥机中冷冻干燥得到经精氨酸改性后的壳聚糖。
称取15g纳米二氧化钛粉粒溶于去离子水中，得到质量浓度为55％的二氧化钛溶液，常温下超声20min得到二氧化钛乳状液，再加入5g改性后的壳聚糖，在温度为40℃，频率为30khz，功率为150w的条件下超声分散25min，制得壳聚糖/二氧化钛复合溶液。
壳聚糖/二氧化钛复合溶液制备实施例三
称取60g壳聚糖溶于5.0l质量浓度为1.00％的冰醋酸溶液中，开启超声波使壳聚糖完全溶解，加入40gn-羟基琥珀酰亚胺，继续开启超声波混匀，再加入46g1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺搅拌至完全溶解，加入25g精氨酸，继续搅拌22h得到反应液，将反应液进行透析处理，透析处理前先将透析袋浸入蒸馏水中充分吸水，再将反应液装入透析袋中用蒸馏水透析2天，期间每间隔8小时换一次蒸馏水，最后将透析袋放入16％的聚乙二醇溶液中浓缩24h后，在-6℃～-3℃的温度条件下预冷冻半个小时，再转入冷冻干燥机中冷冻干燥得到经精氨酸改性后的壳聚糖。
称取15g纳米二氧化钛粉粒溶于去离子水中，得到质量浓度为50％的二氧化钛溶液，常温下超声20min得到二氧化钛乳状液，再加入5g改性后的壳聚糖，在温度为40℃，频率为35khz，功率为130w的条件下超声分散30min，制得壳聚糖/二氧化钛复合溶液。
实施例一、实施例二和实施例三中使用的纳米二氧化钛的晶型结构为锐钛矿型，粒径尺寸为20nm～50nm，该纳米二氧化钛的制备方法如下：将四氯化钛加入无水乙醇中于60℃搅拌8h，制备得到前驱体溶液，将前驱体溶液和盐酸、锌盐混合，得到的混合溶液中h+/ti＝4、zn/ti＝0.45，将混合溶液于100℃下回流20h，得到沉淀物，过滤，用乙醇洗涤后，干燥粉碎，转入马弗炉中以每分钟5℃的升温速度升温至650℃下保存3h后，冷却得到锐钛矿型纳米二氧化钛。
尿液检测试纸制备实施例四
称取0.35g水溶性聚噻吩、0.45g四水氯金酸、16g磷酸二氢钠和2g氢氧化钠溶于1l去离子水中搅拌，开启超声波混匀得到溶液a；称取30g聚乙烯醇加入1l去离子水中，加热使聚乙烯醇完全溶解，冷却至常温后，再加入6.5g巯基蛋白酶，搅拌混匀得到溶液b；取600ml溶液a和200ml溶液b混合均匀得到混合溶液，将裁成长方形条状的滤纸全部浸入混合溶液中，浸泡10min后取出得到浸吸溶液的滤纸，置于48℃的烘箱中烘干；将烘干的滤纸完全浸入实施例一制备的壳聚糖/二氧化钛复合溶液中，浸泡30s后取出，用压缩空气将滤纸表面吹干，再完全浸入壳聚糖/二氧化钛复合溶液中60s取出，用压缩空气将滤纸表面吹干，再浸入壳聚糖/二氧化钛复合溶液中180s后取出，用压缩空气将滤纸表面吹干，并置于48℃的烘箱中烘干，即得到表面有壳聚糖/二氧化钛复合膜的尿液检测试纸。经检测本实施例的尿液检测试纸上的壳聚糖/二氧化钛复合膜厚度为50μm～100μm。
尿液检测试纸制备实施例五
称取0.85g水溶性聚噻吩、0.85g四水氯金酸、26g磷酸二氢钠和5g氢氧化钠溶于1l去离子水中搅拌，开启超声波混匀得到溶液a；称取40g聚乙烯醇加入1l去离子水中，加热使聚乙烯醇完全溶解，冷却至常温后，再加入10g巯基蛋白酶，搅拌混匀得到溶液b；取300ml溶液a和100ml溶液b混合均匀得到混合溶液，将裁成长方形条状的滤纸全部浸入混合溶液中，浸泡10min后取出得到浸吸溶液的滤纸，置于44℃的烘箱中烘干；将烘干的滤纸完全浸入实施例一制备的壳聚糖/二氧化钛复合溶液中，浸泡30s后取出，用压缩空气将滤纸表面吹干，再完全浸入壳聚糖/二氧化钛复合溶液中60s取出，用压缩空气将滤纸表面吹干，再浸入壳聚糖/二氧化钛复合溶液中180s后取出，用压缩空气将滤纸表面吹干，并置于44℃的烘箱中烘干，即得到表面有壳聚糖/二氧化钛复合膜的尿液检测试纸。经检测本实施例的尿液检测试纸上的壳聚糖/二氧化钛复合膜厚度为30μm～100μm。
尿液检测试纸制备实施例六
称取0.5g水溶性聚噻吩、0.65g四水氯金酸、20g磷酸二氢钠和3g氢氧化钠溶于1l去离子水中搅拌，开启超声波混匀得到溶液a；称取45g聚乙烯醇加入1l去离子水中，加热使聚乙烯醇完全溶解，冷却至常温后，再加入13g巯基蛋白酶，搅拌混匀得到溶液b；取600ml溶液a和200ml溶液b混合均匀得到混合溶液，将裁成长方形条状的滤纸全部浸入混合溶液中，浸泡10min后取出得到浸吸溶液的滤纸，置于40℃的烘箱中烘干；将烘干的滤纸完全浸入实施例二制备的壳聚糖/二氧化钛复合溶液中，浸泡30s后取出，用压缩空气将滤纸表面吹干，再完全浸入壳聚糖/二氧化钛复合溶液中60s取出，用压缩空气将滤纸表面吹干，再浸入壳聚糖/二氧化钛复合溶液中180s后取出，用压缩空气将滤纸表面吹干，并置于40℃的烘箱中烘干，即得到表面有壳聚糖/二氧化钛复合膜的尿液检测试纸。经检测本实施例的尿液检测试纸上的壳聚糖/二氧化钛复合膜厚度为30μm～80μm。
尿液检测试纸制备实施例七
称取0.65g水溶性聚噻吩、0.70g四水氯金酸、22g磷酸二氢钠和3g氢氧化钠溶于1l去离子水中搅拌，开启超声波混匀得到溶液a；称取41g聚乙烯醇加入1l去离子水中，加热使聚乙烯醇完全溶解，冷却至常温后，再加入12g巯基蛋白酶，搅拌混匀得到溶液b；取600ml溶液a和200ml溶液b混合均匀得到混合溶液，将裁成长方形条状的滤纸全部浸入混合溶液中，浸泡10min后取出得到浸吸溶液的滤纸，置于48℃的烘箱中烘干；将烘干的滤纸完全浸入实施例三制备的壳聚糖/二氧化钛复合溶液中，浸泡30s后取出，用压缩空气将滤纸表面吹干，再完全浸入壳聚糖/二氧化钛复合溶液中60s取出，用压缩空气将滤纸表面吹干，再浸入壳聚糖/二氧化钛复合溶液中180s后取出，用压缩空气将滤纸表面吹干，并置于48℃的烘箱中烘干，即得到表面有壳聚糖/二氧化钛复合膜的尿液检测试纸。经检测本实施例的尿液检测试纸上的壳聚糖/二氧化钛复合膜厚度为40μm～70μm。
标准色卡的制作：精确称取牛血清蛋白溶于蒸馏水中，配置一系列精确浓度的含牛血清蛋白的溶液，牛血清蛋白的浓度从0到2.0mg/ml，选取实施例四至七制备得到的尿液检测试纸分别浸入各种浓度的牛血清蛋白溶液中，浸泡8s后取出，平放5min后用光谱光度计或光电积分测色仪测得色度，然后按浓度从小到大的顺序将对应的颜色涂与铜板纸上，得到标准色卡。
本发明的尿液检测试纸的使用方法为将试纸浸入新鲜尿液中，8s后取出，平放5min后，与相应的标准色卡相比较，即可判断出被测尿液中蛋白质的浓度。该尿液检测试纸用于尿蛋白的检测操作便捷，反应灵敏，可以根据检测的浓度变化用于人体疲劳程度的判定，如果尿液中尿蛋白浓度呈现较大的增长，已超过正常值，则判定为人体处于疲劳状态。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。