專利名稱：生化傳感器數(shù)據(jù)測試分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種對(duì)電信號(hào)進(jìn)行測量和分析的儀器，特別是涉及對(duì)生化傳感器輸出的電信號(hào)進(jìn)行測量和分析的數(shù)據(jù)測試分析儀。
現(xiàn)國內(nèi)生化傳感器數(shù)據(jù)測試分析儀比較少見，一般只有大型試驗(yàn)室和大型研究所才有，而且設(shè)計(jì)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。對(duì)于需要此類儀器的醫(yī)院、工廠，由于沒有普及型的儀器，很多工作而無法開展。
本實(shí)用新型的發(fā)明目的是設(shè)計(jì)一種智能化生物化學(xué)傳感器數(shù)據(jù)測試儀器，配以計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和誤差分析，記錄測試分析結(jié)果。并具有通用性，能夠?qū)O譜型傳感器，膜電位型傳感器，以及光電化學(xué)換能器的輸出進(jìn)行智能化的數(shù)據(jù)采集，取代一般專用的分析測試儀器，特別適合于工廠進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集分析和控制，以及醫(yī)療單位大批量的樣品分析檢測。能夠達(dá)到高精度、高速度、低成本、智能化的測試分析要求。
本實(shí)用新型采用先進(jìn)的單片機(jī)配以必要的外部設(shè)備組成，可以自動(dòng)完成對(duì)各種生化傳感器的數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，以及結(jié)果的屏幕顯示和打印，該儀器還可通過單片機(jī)的串行口將數(shù)據(jù)傳送到PC／XT計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)多級(jí)控制。
附

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2是電流／電壓(I／V)變換器示意圖。
附圖3是電位／電壓(V／V)變換器示意圖。
附圖4是阻抗／電壓(X／V)變換器示意圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
U1為單片機(jī)，U2為地址鎖存器，U3為可擦除只讀程序存貯器(EPROM)，U4為隨機(jī)存貯器(RAM)，U5為帶有擴(kuò)展器的接口，U6為A／D轉(zhuǎn)換器，U7為D／A轉(zhuǎn)換器，U8、U9為電子開關(guān)，U10為附圖2、附圖3、附圖4所表示的電流／電壓、電位／電壓、阻抗／電壓變換器，U11為鍵盤，U12為打印機(jī)。
不同類型的生化傳感器通過U10，也即電壓／電壓、電流／電壓、阻抗／電壓變換器，將較小的電壓、電流和阻抗變化轉(zhuǎn)換并放大成較大的電壓信號(hào)，經(jīng)電子開關(guān)的控制順序進(jìn)入A／D轉(zhuǎn)換器(U6)，將電信號(hào)變換數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)(U1)，單片機(jī)U1將此信號(hào)進(jìn)行分析、比較、修正得出正確的結(jié)果，由P1口經(jīng)U5擴(kuò)展24條I／O，聯(lián)接鍵盤，顯示器和打印機(jī)，由顯示器顯示數(shù)據(jù)或打印機(jī)打印其結(jié)果。用戶還可以將各種控制命令和各種不同的設(shè)定通過鍵盤經(jīng)U5送入單片機(jī)。這些命令經(jīng)單片機(jī)處理后由D／A轉(zhuǎn)換器送到生化傳感器以提供合適的工作電壓和工作電流，單片機(jī)的所有數(shù)據(jù)均可通過串行口送給PC／XT計(jì)算機(jī)，也就是說明本發(fā)明還可以做為多級(jí)控制的下位機(jī)使用。
V／V、I／V、X／V變換器也稱本實(shí)用新型的模擬信號(hào)輸入預(yù)處理電路，模擬信號(hào)輸入預(yù)處理電路是由高精度低漂移的運(yùn)算放大器構(gòu)成的三種變換器高輸入阻抗到低輸出阻抗的電壓／電壓變換器(V／V)，輸入電流到輸出電壓的電流／電壓變換器(I／V)和平衡阻抗電橋差值信號(hào)變?yōu)殡妷盒盘?hào)的阻抗／電壓變換器(X／V)。預(yù)處理電路可以接受電壓信號(hào)，電流信號(hào)，阻抗變化信號(hào)，以適合不同的生化傳感器輸出信號(hào)的要求。
A／D變換器以高速度掃描變換各個(gè)傳感器信號(hào)預(yù)處理電路輸出的模擬信號(hào)。記錄下各個(gè)信號(hào)的瞬時(shí)數(shù)字化的值。掃描速度從0.01Hz的極低速度到100KHz可調(diào)，以適應(yīng)不同反應(yīng)速度的生化傳感器的響應(yīng)要求。
DA變換器是為生化傳感器提供合適的工作電壓或電流，該工作電壓或電流具有極高的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度。利用工作電壓或參比電流可實(shí)現(xiàn)定電壓、定電流、電壓掃描極譜測試和大范圍電位精確測試。測量控制電路是完成測量范圍選擇，環(huán)境溫度的測試和控制，可使測試結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠，并能使生化傳感器工作于合適的溫度環(huán)境。
以上四種電路均在內(nèi)部單片機(jī)的控制之下按照操作者的指令和既定測試規(guī)程工作。單片機(jī)記錄下AD變換器采集的數(shù)字?jǐn)?shù)值結(jié)果、DA變換器輸出的參比數(shù)據(jù)、測量控制電路所選取的量程和測試到的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，然后對(duì)此數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行平滑濾波、微分等計(jì)算機(jī)數(shù)字信號(hào)分析，校正參比信號(hào)，修正環(huán)境影響，并依據(jù)傳感器的類型和多個(gè)傳感器的交叉數(shù)據(jù)分析，計(jì)算出對(duì)應(yīng)傳感器信號(hào)有意義的結(jié)果數(shù)據(jù)。
本裝置具有多個(gè)輸入傳感器信號(hào)接口，一般是四個(gè)以上，可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)傳感器信號(hào)的處理，這樣就可以進(jìn)行相關(guān)的或不相關(guān)的傳感器信號(hào)處理，相關(guān)的信號(hào)可以進(jìn)行組合處理，以便得出其相關(guān)的對(duì)比量，實(shí)例用蔗糖電極測試蔗糖含量，需同時(shí)用葡萄糖電級(jí)測試葡萄糖含量，以便得出準(zhǔn)確的蔗糖含量；不相關(guān)的信號(hào)的分析含意是對(duì)多處不同或相同的傳感器的信號(hào)進(jìn)行同時(shí)并列處理，實(shí)例用個(gè)多電級(jí)或組合電級(jí)同時(shí)測試K＋、Na＋、PH，葡萄糖，膽固醇等物質(zhì)的含量。
本裝置可以裝入計(jì)算機(jī)處理軟件，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊、存檔、記錄，并可進(jìn)行測試數(shù)據(jù)的誤差分析，以及進(jìn)行長期的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，監(jiān)督分析測試的誤差狀況。
U1可是8031電路，U2可以是74LS373電路，U3可以是2764電路，U5可以是8155電路，U6可以是MC14433電路，U7可以是0832電路，U8、U9可以是74LS138電路。
本實(shí)用新型外殼可以做成各種形狀，其材料可以是金屬或塑料。本實(shí)用新型可以廣泛應(yīng)用于大小醫(yī)院，生化實(shí)驗(yàn)室，防疫部門等地方，可以對(duì)工業(yè)、食品、醫(yī)療等行業(yè)中的生化小分子、離子含量的進(jìn)行定量檢測，如蔗糖、葡萄糖、膽固醇、以及PH值、Na＋，K＋等。由于結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用，計(jì)算準(zhǔn)確、快速，而且造價(jià)低廉，而受到廣大用戶的歡迎。
權(quán)利要求1.一種生化傳感器數(shù)據(jù)測試分析儀，它含有鍵盤U11單片機(jī)電路U1，外殼，其特征在于它還具有二個(gè)以上的電壓/電壓、電流/電壓、阻抗/電壓變換器，變換器通過電子開關(guān)電路(U8、U9)接單片機(jī)電路U1。
2.一種如權(quán)利要求所述的生化傳感器數(shù)據(jù)測試分析儀，其特征在于電壓／電壓、電流／電壓、阻抗／電壓變換器由高精度低漂移運(yùn)算放大器構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型是用于對(duì)生化傳感器輸出的電信號(hào)進(jìn)行測量和分析的專用儀器。該儀器采用先進(jìn)的單片機(jī)配以必要的外部設(shè)備組成，可以自動(dòng)完成對(duì)各種生化傳感器的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理以及結(jié)果的屏幕顯示和打印。本實(shí)用新型主要用于工業(yè)、食品、醫(yī)療等行業(yè)中的生化小分子、離子含量的定量檢測，如蔗糖、葡萄糖、膽固醇、以及pH值、Na
文檔編號(hào)G01N27/00GK2107020SQ9122349
公開日1992年6月10日 申請(qǐng)日期1991年8月23日 優(yōu)先權(quán)日1991年8月23日
發(fā)明者趙春雨, 蔡云濤, 尤連榮, 梁麗 申請(qǐng)人:蔡云濤