一種生物檢測儀制造技術

一種生物檢測儀，由酶電極模塊、微處理模塊、酶電極檢測電路、電流測量電路、電源和顯示模塊及輸入輸出模塊組成；所述酶電極檢測電路由前端信號濾波電路、隔離電路、控制信號調理電路和信號放大模塊組成，所述電流測量電路中設有檢測電路和程控放大器，所述檢測電路將對工作電極輸出的電流信號轉化為電壓檢測信號，輸出至程控放大器，微處理器控制程控放大器中的模擬開關進行放大檔位的選擇，輸出放大后電壓檢測信號至微處理器模塊；經A/D轉換模塊至微處理器；微處理器模塊，控制D/A轉換電路輸出控制電壓信號，控制程控放大器的模擬開關選擇放大檔位。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及ー種生物檢測儀，所制備的檢測儀可以應用在化工、食品安全或者醫藥衛生中過氧化氫、葡萄糖、血糖、膽固醇、氨基酸和こ醇等檢測。
技術介紹
隨著科技的飛速發展，人們對生理物質的檢測越來越關注。這類物質，諸如葡萄糖，乳酸，氨基酸等含量不僅僅在醫藥領域作為人體生理指標正常的判斷依據，并且在化工發酵等行業也作為重要的產品指標。因此，設計和制備出滿足市場需求的高靈敏度的生物檢測儀具有堅實的實用依據以及廣泛的市場前景。生物含量的電生物化學檢測，以血糖檢測為例，血糖測量的電生物化學原理是當施加一定電壓于經酶反應后的血液產生的電流會隨著血液中的血糖濃度的增加而增加。通 過精確測量出這些微弱電流，并根據電流值和血糖濃度的關系，反算出相應的濃度。血糖測量通常采用電化學分析中的三電極體系，三電極體系包括，工作電極(WE)、參比電極(RE)和對電極(CE)，參比電極用來定點位零點，工作電極和參比電極構成ー個不通或基本少通電的體系，利用參比電極電位的穩定性來測量工作電極的電極電勢。工作電極和輔助電極構成ー個通電的體系，用來測量工作電極通過的電流。但是，傳統的市面上能夠買到的用于檢測生理指標的儀器，如血糖儀，都普遍僅僅能測量單一的物質含量。但往往人體出現不良癥狀或者慢性疾病的時候都不單單是ー種指標趨于非正常狀態，多指標的檢測以及比對對于疾病的控制、藥物的采用以及劑量的調整都具有明顯的幫助。然而，人體內各個生理物質都具有各自的檢測極限以及濃度范圍，有的可能會相差幾個數量級。這很難在一種電子模塊中進行統一，并且對于檢測極限低的生理物質，電路的高靈敏度也是很難解決的方面。所以，目前制備出高靈敏度，多生理指標測試功能復合的生物檢測儀還未有開發。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的缺陷，提供ー種結構簡單、精度高的生物檢測儀。軟件程序部分主要控制各個硬件模塊協調工作、完成部分算法的工作。實現本專利技術目的的技術方案是ー種生物檢測儀，由酶電極模塊、微處理模塊、酶電極檢測電路、電流測量電路、電源和顯示模塊及輸入輸出模塊組成；其中，酶電極模塊由參比電扱、對電極和工作電極三電極組組成，微處理模塊包括微處理器、A/D轉換模塊和D/A轉換模塊；所述酶電極檢測電路由前端信號濾波電路、隔離電路、控制信號調理電路和信號放大模塊組成，所述前端信號濾波電路與三電極中的參比電極連接，對參比電極的電壓信號中的干擾信號和電源エ頻50HZ干擾信號進行濾波后，再與對參比電極輸出的電信號進行比較放大，輸出調整電壓信號V1至控制信號調理電路輸入端，微處理器控制D/A轉換電路輸出第一控制電壓信號Vtl至隔離電路輸入端，隔離電路對第一控制電壓信號Vtl進行比例放大，輸出第二控制電壓信號V2至控制信號調理電路輸入端與所述調整電壓信號V1進行疊カロ，控制信號調理電路對輸入信號進行傳輸阻抗匹配和功率放大，輸出第三控制電壓信號V3至對電極；所述電流測量電路中設有檢測電路和程控放大器，所述檢測電路將對工作電極輸出的電流信號轉化為電壓檢測信號，輸出至程控放大器，微處理器控制程控放大器中的模擬開關進行放大檔位的選擇，輸出放大后電壓檢測信號至微處理器模塊；經A/D轉換模塊至微處理器；微處理器模塊,控制D/A轉換電路輸出控制電壓信號,控制程控放大器的模擬開關選擇放大檔位，將接收到的電壓檢測信號經A/D轉換電路轉換后，輸入至微處理器，微處理器根據物質濃度與電壓檢測信號之間的關系式，進行物質濃度的擬合，得到測量結果，送至顯示及輸入輸出模塊；顯示及輸入輸出模塊顯示操作界面和測量結果、供用戶進行輸入操作； 路、顯示及輸入輸出模塊進行供電。作為本專利技術進ー步改進，所述微處理器控制D/A輸出的第一控制電壓信號Vtl的大小和該電極上的電壓變化増量變化速率A相關，控制電壓信號F= Γん々，カロ載該式的控制電壓信號能夠達到對電極的最大敏感電流，從而能夠提高測量精度。作為本專利技術進ー步改進，所述微處理器對輸入的反應物質濃度的電壓檢測信號，進行連續采樣5次，在這5次的采集數據中找到中間值作為本次采集的有效值進行數據擬合，通過這樣的數據篩選將隨機干擾降低，同時兼顧電極反應速度。作為本專利技術進ー步改進，所述微處理器采用分斜率函數擬合方式，按照y =knx+4. 0665進行數據擬合，其中I為濃度，X為檢測電壓值，kn為第η種物質酶所對應的斜率，η為正整數，常數4. 0665為本電極的修正值。數據擬合根據電極特性，采用修正值的辦法，從而是使擬合數據與電壓成線性關系，避免了復雜函數運算造成的計算誤差。作為本專利技術進ー步改進，所述酶電極模塊中設有若干個三電極組和模擬切換開關，所述微處理器還用于控制切換開關切換三電極組，控制D/A轉換電路輸出相應的控制電壓信號，同時控制程控放大模擬開關選擇相應的放大檔位，實現對ー種以上物質的檢測。本專利技術的有益效果在于1、針對生物酶在反應中產生雙充電電流干擾物質的測量問題，目前的生物檢測儀中采用降低掃描頻率的辦法，本設計在不降低掃描頻率的前提下，所采用濾波抑制電路主要針對電源的エ頻干擾信號進行處理和補償雙充電層電容的辦法，提高了測量精度，具體電路體現在R12、R13、C2、C1構成的濾波、補償網絡中；2、多物質的檢測。目前的生物測試儀中只能完成某ー種的物質測量。在本專利技術中通過微處理器控制模擬開關，切換反應酶電極組的投入和與該酶電極組相應的放大檔位，配合與各酶電極對應的擬合算法控制實現多物質的檢測。附圖說明圖I是本專利技術實施例I的結構框圖；圖2是本專利技術實施例I具體電路結構圖3是本專利技術實施例I的微處理器電路圖；圖4是本專利技術實施例I的D/A轉換模塊；圖5是本專利技術實施例I的電源電路圖； 圖6是本專利技術實施例I中多物質檢測的流程圖；圖7是本專利技術實施例I中數據篩選流程圖。具體實施例方式下面結合附圖和實施例做進ー步說明。如圖I所示，ー種生物檢測儀，由酶電極模塊、微處理模塊、酶電極檢測電路、電流測量電路、電源和顯示模塊及輸入輸出模塊組成；其中，酶電極模塊由η個三電極組和模擬切換開關組成，其中，三電極組由參比電極、對電極和工作電極組成，微處理模塊包括微處理器、A/D轉換模塊和D/A轉換模塊。酶電極檢測電路由前端信號濾波電路、隔離電路、控制信號調理電路和信號放大模塊組成，所述前端信號濾波電路與三電極中的參比電極連接，對參比電極輸出的電壓信號中的干擾信號和電源エ頻50ΗΖ干擾信號進行濾波后，與對參比電極輸出的電信號進行比較放大，輸出調整電壓信號V1至控制信號調理電路輸入端，微處理器控制D/A轉換電路輸出第一控制電壓信號Vtl至隔離電路輸入端，隔離電路對第一控制電壓信號Vtl進行比例放大，輸出第二控制電壓信號V2至控制信號調理電路輸入端與所述調整電壓信號V1進行疊カロ，控制信號調理電路對輸入信號進行傳輸阻抗匹配和功率放大，輸出第三控制電壓信號V3至工作電極，V3=VfV2t5電流測量電路中設有檢測電路和程控放大器,檢測電路將工作電極輸出的電流檢測信號放大、濾除干擾信號并轉化為電壓檢測信號，輸出至程控放大器，微處理器控制程控放大器中的模擬開關進行放大檔位的選擇，輸出放大后電壓檢測信號至微處理器模塊；經A/D轉換模塊至微處理器。微處理器模塊,控制D/A轉換電路輸出控制電壓信號,控制程控放大器的模擬開關選擇放大檔位，將本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種生物檢測儀，由酶電極模塊、微處理模塊、酶電極檢測電路、電流測量電路、電源和顯示模塊及輸入輸出模塊組成；其中，酶電極模塊由參比電極、對電極和工作電極三電極組組成，微處理模塊包括微處理器、A/D轉換模塊和D/A轉換模塊；所述酶電極檢測電路由前端信號濾波電路、隔離電路、控制信號調理電路和信號放大模塊組成，所述前端信號濾波電路與三電極中的參比電極連接，對參比電極的電壓信號中的干擾信號和電源工頻50HZ干擾信號進行濾波后，再與對參比電極輸出的電信號進行比較放大，輸出調整電壓信號V1至控制信號調理電路輸入端，微處理器控制D/A轉換電路輸出第一控制電壓信號V0至隔離電路輸入端，隔離電路對第一控制電壓信號V0進行比例放大，輸出第二控制電壓信號V2至控制信號調理電路輸入端與所述調整電壓信號V1進行疊加，控制信號調理電路對輸入信號進行傳輸阻抗匹配和功率放大，輸出第三控制電壓信號V3至對電極；所述電流測量電路中設有檢測電路和程控放大器，所述檢測電路將對工作電極輸出的電流信號轉化為電壓檢測信號，輸出至程控放大器，微處理器控制程控放大器中的模擬開關進行放大檔位的選擇，輸出放大后電壓檢測信號至微處理器模塊；經A/D轉換模塊至微處理器；微處理器模塊，控制D/A轉換電路輸出控制電壓信號，控制程控放大器的模擬開關選擇放大檔位，將接收到的電壓檢測信號經A/D轉換電路轉換后，輸入至微處理器，微處理器根據物質濃度與電壓檢測信號之間的關系式，進行物質濃度的擬合，得到測量結果，送至顯示及輸入輸出模塊；顯示及輸入輸出模塊顯示操作界面和測量結果、供用戶進行輸入操作；電源采用單電源轉成雙電源結構，對微處理模塊、酶電極檢測電路、電流測量電路、顯示及輸入輸出模塊進行供電。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：金萬勤，嚴奎，儲震宇，張艷男，薛加彬，
申請(專利權)人：南京工業大學，
類型：發明
國別省市：