[发明专利]皮质醇联合皮肤电导精神压力监测装置及实验范式方法

权利要求书

1.一种皮质醇联合皮肤电导精神压力监测装置，其特征在于，所述装置包括：

微控制器模块，实现功能模块的开启和关闭、激励电压的输出和信号的采集与传输；

皮质醇检测模块，用于工作电极和参比电极之间的激励电压的控制；

皮肤电导检测模块，由PWM驱动电路构成，通过检测流经皮肤的微弱电流信号，实现皮肤电导的实时监测；

TIA模块，使用双电源放大器芯片实现皮质醇响应电流和皮肤电导响应电流的检测；

温度校正模块，采用桥式分压电路，检测温度变化导致的热敏电阻阻值变化，反向推导温度的大小，辅助校正皮肤电导的检测结果；

心率检测模块，由血氧心率芯片MAX30102芯片构建完成，应用光学检测原理，实现脉搏波的实时监测，提取出心率信息；

信号传输模块，采用串口通信模式，设置通信接口，连接有线的USB转TTL模块实现数据传输，连接无线蓝牙模块实现数据的无线传输。

2.根据权利要求1所述的一种皮质醇联合皮肤电导精神压力监测装置，其特征在于，所述装置还包括：

电源管理模块，使用±5V电压作为输入电压，给皮质醇检测模块、皮肤电导检测模块、TIA模块中用到的双电源放大器供电。

3.根据权利要求1所述的一种皮质醇联合皮肤电导精神压力监测装置，其特征在于，所述装置基于朗伯-比尔定律的光学血氧心率检测原理实现血氧和心率的检测。

4.根据权利要求1所述的一种皮质醇联合皮肤电导精神压力监测装置，其特征在于，所述装置还包括：

设置心率校正标志位，当心率数据在短时间内增幅较大时，且皮肤电导数据出现异常时，心率校正标志位设置为1；

基于热敏电阻对于温度的敏感性，设计惠斯通电桥电路，实现温度的实时检测；接着通过实验建立平静状态下温度与皮肤电导的线性关系，并通过拟合得到线性公式进行皮肤电导的校正。

5.根据权利要求1所述的一种皮质醇联合皮肤电导精神压力监测装置，其特征在于，通过所述皮质醇检测模块实现皮质醇的电化学检测，包括：

(1)金纳米颗粒修饰步骤为：向裸电极的有效区域滴加100μL 1％的氯金酸溶液，使用电化学工作站仪器，设置方波伏安法，具体参数为扫描范围-0.2V～2V，增量10mV，振幅25mV，频率30Hz，扫描5遍，扫描完成后用超纯水冲洗掉剩余的溶液；

(2)普鲁士蓝的修饰步骤为：配制新鲜的普鲁士蓝溶液，溶液中包含2.5mM FeCl₃、2.5mMK₃[Fe(CN)₆]、0.1M KCl、0.01M HCl，接着滴加100μL新配制的普鲁士蓝溶液到经金纳米颗粒修饰电极的有效区域，使用电化学工作站仪器，设置计时电压法，具体参数为恒电流50μA，时长120s；在金纳米颗粒/普鲁士蓝修饰电极基础上，经过电聚合的方法修饰一层包裹着皮质醇的聚吡咯，形成金纳米颗粒/普鲁士蓝/聚吡咯电极，经过电溶解的方法将皮质醇分子从聚吡咯中去除掉，形成金纳米颗粒/普鲁士蓝/聚吡咯电极，即最终的金纳米颗粒和普鲁士蓝修饰的皮质醇分子印迹检测电极；

(3)聚吡咯的电聚合为：配制包含20mM吡咯、100μg/mL皮质醇的混合溶液，向电极上滴加50μL的混合溶液，再滴加50μL的PBS溶液，混和均匀后使用电化学工作站仪器，设置循环伏安法，电聚合吡咯与皮质醇，生成以皮质醇为模板分子的聚吡咯膜，参数为电压范围0V～1.2V，扫描速率50mV/s，循环扫描10遍；扫描完成后用超纯水冲洗掉剩余的溶液；

(4)皮质醇分子的电溶解为：向修饰了金纳米颗粒、普鲁士蓝以及包含皮质醇分子的聚吡咯膜的电极上面滴加100μL的PBS溶液，使用电化学工作站仪器，使用循环伏安法，设置电压范围-1V～1V，扫描速率50mV/s，循环扫描10遍。