专利名称：一种离体皮肤经皮电阻测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种化学性试验替代方法的测量装置，尤其涉及一种离体皮肤经皮电阻测量装置。
背景技术：
随着科学技术的进步，社会动物福利和动物保护意识的提高，“3R”原则(减少 Reduction，优化Refinement，替代R印lacement)的不断深入人心，国际上多个实验室先后研究建立了各种皮肤刺激性/腐蚀性试验的替代方法，以替代传统的动物试验。近年，欧盟等也通过立法禁止市场销售做过动物试验的产品和原料，其中在化妆品规程的第7次修正案(2003/15/EEC)中强调“从2009年起在欧盟范围内禁止使用动物进行化妆品毒性和过敏实验”，“从2013年起不允许成员国从外国进口和销售进行过动物实验的化妆品”。研究表明，检测皮肤腐蚀性的“大鼠经皮电阻(rat transcutaneous electrical resistance, TER)试验”和检测皮肤刺激性的“小鼠皮肤功能完整性试验(mouse skin integrity function test, SIFT)”两种离体皮肤模型作为皮肤刺激性/腐蚀性试验的替代方法具有较好的应用前景。这两种试验方法都需要将离体皮肤固定并测量经皮电阻值，其原理是利用受试物作用于皮肤表面后对皮肤角质层完整性和屏障功能的影响程度来区分受试物的皮肤刺激性/腐蚀性，而经皮电阻值是反映皮肤角质层屏障功能的重要指标。目前，市场上没有用于固定离体皮肤并测量经皮电阻值的装置，国外大多数实验室均根据试验要求自行研制，但结构简单，未能形成标准化检测系统，而国内离体皮肤替代方法的研究尚处于起步阶段。电阻检测方法很多，有万用表、直流电桥和交流电桥等，但对于经皮电阻的检测，因为实验系统是利用电解质溶液作为介质，为避免极化现象及电容效应的影响，应采用交流电桥法。目前只有数字交流电桥能测量电解质溶液的电阻，但该仪器未有实验所需的一些功能，且在测量溶液电阻时数值一直处于不稳定状态，不利于读数。 因此，为了推广大鼠经皮电阻试验和小鼠皮肤功能完整性试验，研制一种能固定离体皮肤和稳定测量经皮电阻值的离体皮肤经皮电阻测量装置是必要的。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种操作简便的离体皮肤经皮电阻测量装置。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种离体皮肤经皮电阻测量装置， 包括支架，所述的支架内设有一个或多个离体皮肤固定装置，所述的离体皮肤固定装置包括接收池和设在接收池内的供给池，所述的供给池的一端设有固定环，接收池和供给池内均设有一个电极，这两个电极之间连接有用于测量电阻值的测量仪。进一步，所述电极包括外部电极和内部电极，这两个电极之间连接的测量仪为经皮电阻测量仪。进一步，所述的经皮电阻测量仪包括交流电桥电路、旋转三联八位开关、双联三位开关、双联同步电位器和信号发生�？椋龅慕涣鞯缜诺缏钒角疟壑罚磺疟壑酚刹慰嫉缱韬痛饫胩迤し舻缱璐钩桑硪磺疟壑酚杀曜嫉缱韬退降缥黄鞔钩桑角疟壑分淇缃佑惺纸涣鞯缪贡恚龅男宋豢刂械牧搅拥讲慰嫉缱璧牧蕉耍硪涣佑杏糜诓饬克降缥黄髯柚档氖值缱璞恚龅乃降缥黄鞑⒘斜曜嫉缛荩鏊豢氐囊涣拥奖曜嫉缛荩硪涣拥叫藕欧⑸？榈钠德适涑鲅≡穸耍龅男藕欧⑸？槲涣鞯缜诺缏诽峁┱也ń涣鞯缪�。进一步，所述双联三位开关还包括用于校准经皮电阻测量仪的校准档。进一步，所述的信号发生�？槭荄DS信号发生�？椋龅腄DS信号发生�？槭涑� 1. 5V的IKHz和IOOHz两种频率的正弦波交流电压。进一步，所述的经皮电阻测量仪还包括一个控制面板，所述的控制面板上设有开关、旋钮和显示屏，所述的开关包括用于控制双联三位开关的频率选择开关，所述的旋钮包括用于控制旋转三联八位开关的量程选择旋钮和用于通过双联同步电位器调节电桥平衡的电位器调节旋钮，所述的显示屏包括用于显示信号发生�？槭涑銎德实钠德蔐CD显示屏、用于显示交流电桥电路电压的数字交流电压表LED显示屏和用于显示待测离体皮肤电阻阻值的数字电阻表LED显示屏。进一步，所述的参考电阻取值为0. 1 Ω、1 Ω、10Ω、100Ω、1ΚΩ、10ΚΩ、100ΚΩ或
IM Ω。进一步，所述的标准电容的电容值分别为60yF和100 μ F。进一步，所述的供给池通过带有圆孔的有机玻璃盖固定在接收池内，所述的供给池的一端设有用于固定内部电极的盖，所述的支架为有机玻璃支架，所述的固定环是用于固定离体皮肤的橡胶“0”形环。进一步，所述的外部电极一端和内部电极一端通过鳄鱼夹与所述的经皮电阻测量仪相连接。本发明的有益效果是本发明的一种离体皮肤经皮电阻测量装置可批量检测多样品的离体皮片经皮电阻值，不仅能满足皮肤刺激性/腐蚀性试验离体皮肤替代方法的实验要求，还能用于其他有关药物的释放和透皮吸收试验的体外方法，以及测量经皮电阻值的相关试验方法，并能有效提高检测效率，具有较高的实用价值。另外，所述经皮电阻测量仪采用数字技术的�？樽槌桑啾却车哪Ｄ獾缏芳际酰� 大大简化了电路结构，提高了测量精度，操作简单，测量数据直观，并且造价低廉。
图1是本发明的结构示意图2是本发明接收池及供给池的结构示意图3是本发明经皮电阻测量仪的电路原理图4是本发明经皮电阻测量仪交流电桥等效简化电路图5是正常wistar大鼠离体皮肤不同时间经皮电阻值的变化曲线图6是置于离体皮肤固定装置前后的wistar大鼠离体皮肤病理组织切片图。
具体实施例方式
4
由图1至图2可知，一种离体皮肤经皮电阻测量装置，包括有机玻璃支架18，所述的有机玻璃支架18内设有一个或多个离体皮肤固定装置，所述的离体皮肤固定装置包括接收池2和设在接收池2内的供给池1，且两者均装有电解质溶液，所述的供给池1的一端设有用于固定离体皮肤的橡胶“0”形环3，所述的供给池1上固定的离体皮肤将电解质溶液分隔成外电解质溶液6和内电解质溶液7两个部分，每部分电解质溶液内均设有一个电极， 这两个电极之间连接有用于测量电阻值的测量仪，所述的电极包括外部电极8和内部电极 9，这两个电极之间连接的测量仪为经皮电阻测量仪17。所述的离体皮肤是属于wistar大鼠皮，所述的电极为铜电极。进一步，所述的供给池1通过带有圆孔的有机玻璃盖固定在接收池2内，所述的供给池1的一端设有用于固定内部电极9的盖，所述的外部电极8 —端和内部电极9 一端通过鳄鱼夹10与所述的经皮电阻测量仪17相连接。由图1至图4可知，所述的经皮电阻测量仪17包括交流电桥电路和DDS信号发生�？椋龅慕涣鞯缜诺缏钒角疟壑罚磺疟壑酚刹慰嫉缱鑂a和待测离体皮肤电阻&串联构成，另一桥臂支路由标准电阻&和双联同步电位器Rpi串联构成，两桥臂支路之间跨接有数字交流电压表V，从而构成一个惠斯顿交流电桥。所述的DDS信号发生�？槲涣鞯缜诺缏诽峁┱也ń涣鞯缪�。所述的数字交流电压表V替代传统的检流计，用于测量交流电桥电路两端的电压，从而判断电桥是否达到平衡，当电压等于“0”时或最小时，则电桥达到平衡状态，由分压原理可得到平衡公式为RX= Ra · Rpi /Rc,又Re=IOOQ，即&=0.011^
R
lvPl °进一步作为优选的实施方式，所述的DDS信号发生�？榭晌涣鞯缜诺缏诽峁� 1. 5V的IKHz和IOOHz两种频率的正弦波交流电压，通过频率选择开关12，实验者可选择实验所需的频率。所述的DDS信号发生�？椴捎枚懒⒌�+5V直流电源。所述的经皮电阻测量仪17还包括旋转三联八位开关(S》、双联三位开关(S2)、高精度双联同步电位器αΡ)以及标准电容c。所述旋转三联八位开关S1包括开关Sh、开关 S1^2和开关Si_3，双联三位开关&包括开关和开关，高精度双联同步电位器&包括电位器Rp1和电位器Rp2，两个电位器调节同步，所述的标准电容C包括标准电容C1和标准电各C2 o所述的旋转三联八位开关S1中的两联开关Sh和开关S"连接到参考电阻&的两端，另一联开关Sh连接有用于测量电位器Rp2阻值的数字电阻表Ω。所述的数字电阻表Ω采用独立的+12V直流电源。所述的参考电阻& 取值为 0. 1 Ω ,1 Ω ,10 Ω ,100 Ω UK Ω UOK Ω , 100Κ Ω 或 1ΜΩ，
参考电阻&通过开关Sh和开关S"选择其电阻值。所述的数字电阻表Ω有显示数值小数点设定功能，通过开关Sh选择显示数值的小数点。所述的旋转三联八位开关S1的一联开关S^跟参考电阻&的0. 1 Ω、100 Ω、IOOK Ω对应的位连接到数字电阻表Ω的小数点个位数位置，开关Sm跟参考电阻Ι Α&1Ω、1ΚΩ、1ΜΩ对应的位连接到数字电阻表Ω的十位数位置，开关Sm跟参考电阻Ι α&10Ω、10ΚΩ对应的位连接到数字电阻表Ω的百位数位置。 所述的参考电阻Ra的阻值可取值为0. 1 Ω、1 Ω、10 Ω、100 Ω、IK Ω、IOK Ω、100Κ Ω或IM Ω， 其与经皮电阻测量仪17面板上量程选择开关13所指示的1Ω、10Ω、100Ω、1ΚΩ、10ΚΩ、 100Κ Ω、IM Ω、IOM Ω的量程相对应，参考电阻&、量程选择、小数点位置三者的对应关系见表1。例如测量时，假设量程选择旋钮13选择了 10 ΚΩ的量程，电桥平衡时电位器Rpi和电位器Rp2的电阻值为750Ω，因为10 ΚΩ的量程对应的参考电阻&电阻为1ΚΩ，理论电阻值为Rx=O. 01 · Rpi=O. 01 X 1000 X 750=7500 Ω,参考电阻1^桥臂中的1 ΚΩ的电阻对应的显示小数点为个位数，所以数字电阻表LED显示屏16显示为7. 5，量程单位为K Ω，该经皮电阻显示值为7. 5Κ Ω，理论值等于显示值。所述双联三位开关&的一联开关连接有标准电容C，另一联开关^V1连接到 DDS信号发生�？榈钠德适涑鲅≡穸�。频率选择跟标准电容C1和标准电容C2的选择联动， 当开关S”选择输出IKHz频率的频率输出选择端时，开关S2_2选择标准电容C1,当开关S” 选择输出IOOHz频率的频率输出选择端时，开关S2_2选择标准电容C2,还有一个校准档用于测量固体电阻，该档主要用于经皮电阻测量仪17的校准，判断信号发生模块及电桥是否正
堂
巾ο进一步作为优选的实施方式，标准电容C1取值60 μ F，标准电容C2取值100 μ F。进一步作为优选的实施方式，所述的标准电容C与电位器Rpi并联。由于溶液的电路等效为电阻与电容的并联，因此，经皮电阻测量仪17的电位器Rpi并联了标准电容C，其可以消除溶液中的电容产生的电压，使电桥平衡时交流电压表的读数能在“0”或附近，使电桥平衡判定更准确。所述的双联同步电位器&的一联电位器Rpi用于交流电桥的平衡调节， 另一联电位器&2用于数字电阻表Ω测量电阻，其两联的相关电路分别独立，避免信号的干扰，因此进行电阻测量时，更加稳定，其测量结果更加准确。所述数字电阻表Ω用于检测电位器Rp2的电阻，结合量程单位即可得到待测离体皮肤电阻&的电阻值，结果通过数字电阻表LED显示屏16直接显示出来。另外，所述的经皮电阻测量仪17还包括一个控制面板，所述的控制面板上设有开关、旋钮和显示屏，所述的开关包括用于控制开关^V1的频率选择开关12，所述的旋钮包括用于控制开关Sh、开关S"和开关Sn的量程选择旋钮13和用于通过电位器Rpi和电位器 Rp2调节电桥平衡的电位器调节旋钮14，所述的显示屏包括用于显示DDS信号发生�？槭涑銎德实钠德蔐CD显示屏11、用于显示交流电桥电路电压的数字交流电压表LED显示屏15 和用于显示待测离体皮肤电阻&阻值的数字电阻表LED显示屏16。通过量程选择旋钮13 和电位器调节旋钮14对交流电桥进行平衡调节。所述的数字交流电压表LED显示屏15是三位半的数字电压显示屏，因为有足够的精度，无需前置选频及放大电路。频率LCD显示屏 11显示DDS信号发生模块输出的频率，在离体皮肤经皮电阻测量中可将两种不同频率的测量结果进行比对。具体实施例1，当需要测量离体皮肤的电阻值时，其电解质溶液可选用154mmol/L 的硫酸镁溶液或0. 85%生理盐水，其经皮电阻测量步骤为
1、通过手术获得直径约20mm的离体皮肤，用橡皮“0”型环3使其固定于供给池1末端， 离体皮肤的皮肤表皮侧4朝向供给池1内，所述的皮肤真皮侧5朝向供给池1外；
2、注入供给池1内的内电解质溶液7的容量为3毫升，注入接收池2内的外电解质溶液6的容量为10毫升，固定内部电极9和外部电极8 ；
3、将测量导线鳄鱼夹10夹住内部电极9和外部电极8，打开经皮电阻测量仪17，通过频率选择开关12选择测量频率，如IOOHz或IKHz ；
4、选择量程，通过拨动量程选择开关13，当数字交流电压表显示屏15显示的数值为最小值时，该量程即为最合适的量程，一般选择1 IOkQ ；
5、测量电阻值，旋动电桥平衡调节电位器旋钮14，使数字交流电压表显示屏15显示的数值趋�。彼允镜牡缪怪滴�0”或最小时，即电桥达到平衡，此时数字电阻表LED显示屏16显示的数值即为待测离体皮肤电阻&的电阻值；
6、测量结束后，取下鳄鱼夹10，关闭经皮电阻测量仪17。具体实施例2，本系统所涉及的经皮电阻测量仪17是自行设计制作的，为确保测试结果的真实性，选用TH2816B精密LCR数字电桥(常州市同惠电子有限公司)的测试结果作同步对照。选用同一只wistar大鼠的8块正常皮片固定于离体皮肤固定装置中，分别用LCR 数字电桥和经皮电阻测量仪17对离体皮肤的电阻值进行测量，结果如表2所示
权利要求
1.一种离体皮肤经皮电阻测量装置，其特征在于包括支架，所述的支架内设有一个或多个离体皮肤固定装置，所述的离体皮肤固定装置包括接收池(2)和设在接收池(2)内的供给池(1 )，所述的供给池(1)的一端设有固定环，接收池(2)和供给池(1)内均设有一个电极，这两个电极之间连接有用于测量电阻值的测量仪。
2.根据权利要求1所述的一种离体皮肤经皮电阻测量装置，其特征在于所述电极包括外部电极(8)和内部电极(9)，这两个电极之间连接的测量仪为经皮电阻测量仪(17)。
3.根据权利要求2所述的一种离体皮肤经皮电阻测量装置，其特征在于所述的经皮电阻测量仪(17)包括交流电桥电路、旋转三联八位开关(S》、双联三位开关(S2)、双联同步电位器αΡ)和信号发生�？�(A)，所述的交流电桥电路包括两桥臂支路，一桥臂支路由参考电阻αΑ)和待测离体皮肤电阻αχ)串联构成，另一桥臂支路由标准电阻( )和双联同步电位器αρ)串联构成，两桥臂支路之间跨接有数字交流电压表(v)，所述的旋转三联八位开关(51)中的两联连接到参考电阻αΑ)的两端，另一联连接有用于测量双联同步电位器αΡ)阻值的数字电阻表(ω )，所述的双联同步电位器αΡ)并联有标准电容(c)，所述双联三位开关(52)的一联连接到标准电容(c)，另一联连接到信号发生�？�(A)的频率输出选择端，所述的信号发生模块(A)为交流电桥电路提供正弦波交流电压。
4.根据权利要求3所述的一种离体皮肤经皮电阻测量装置，其特征在于所述双联三位开关(S2)还包括用于校准经皮电阻测量仪(17)的校准档。
5.根据权利要求3所述的一种离体皮肤经皮电阻测量装置，其特征在于所述的信号发生�？�(A)是DDS信号发生�？椋龅腄DS信号发生模块输出1. 5V的IKHz和IOOHz两种频率的正弦波交流电压。
6.根据权利要求3所述的一种离体皮肤经皮电阻测量装置，其特征在于所述的经皮电阻测量仪(17)还包括一个控制面板，所述的控制面板上设有开关、旋钮和显示屏，所述的开关包括用于控制双联三位开关(S2)的频率选择开关(12)，所述的旋钮包括用于控制旋转三联八位开关(S1)的量程选择旋钮(13)和用于通过双联同步电位器αΡ)调节电桥平衡的电位器调节旋钮(14)，所述的显示屏包括用于显示信号发生�？�(A)输出频率的频率LCD 显示屏(11)、用于显示交流电桥电路电压的数字交流电压表LED显示屏(15)和用于显示待测离体皮肤电阻( )阻值的数字电阻表LED显示屏(16)。
7.根据权利要求3所述的一种离体皮肤经皮电阻测量装置，其特征在于所述的参考电阻 αΑ)取值为 0. 1 Ω ,1 Ω ,10 Ω ,100 Ω UK Ω UOK Ω , 100Κ Ω 或 1ΜΩ。
8.根据权利要求3所述的一种离体皮肤经皮电阻测量装置，其特征在于所述的标准电容(C)的电容值分别为60 μ F禾口 100 μ F。
9.根据权利要求1所述的一种离体皮肤经皮电阻测量装置，其特征在于所述的供给池(1)通过带有圆孔的有机玻璃盖固定在接收池(2)内，所述的供给池(1)的一端设有用于固定内部电极(9)的盖，所述的支架为有机玻璃支架(18)，所述的固定环是用于固定离体皮肤的橡胶“0”形环(3)。
10.根据权利要求2所述的一种离体皮肤经皮电阻测量装置，其特征在于所述的外部电极(8) —端和内部电极(9) 一端通过鳄鱼夹(10)与所述的经皮电阻测量仪(17)相连接。
全文摘要
本发明公开了一种离体皮肤经皮电阻测量装置，包括支架，所述的支架内设有一个或多个离体皮肤固定装置，所述的离体皮肤固定装置包括接收池和设在接收池内的供给池，所述的供给池的一端设有固定环，接收池和供给池内均设有一个电极，这两个电极之间连接有用于测量电阻值的测量仪。这能满足皮肤刺激性/腐蚀性试验离体皮肤替代方法的实验要求，还能用于其他有关药物的释放和透皮吸收试验的体外方法，以及测量经皮电阻值的相关试验方法，并能有效提高检测效率，具有较高地实用价值。本发明作为一种离体皮肤经皮电阻测量装置广泛应用于皮肤刺激性/腐蚀性试验中。
文档编号G01R27/02GK102445602SQ20111029315
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者杨杏芬, 杨颖 , 梁志明, 熊习昆, 胡洁泉, 黄俊明 申请人:广东省疾病预防控制中心
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