[發(fā)明專利]一種數(shù)字直讀便攜式鈣離子濃度檢測裝置

在審

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• 申請日: 2019-03-25
• 公開（公告）號: CN109916975A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊憲園;楊雯雯;黃磊;宋衛(wèi)東;李景華
• 申請（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26
• 代理公司: 成都其高專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 51244
• 代理人: 廖曾

本發(fā)明公開了一種數(shù)字直讀便攜式鈣離子濃度檢測裝置，用來測量體液中鈣離子濃度，由鈣離子選擇電極、參比電極、雙高阻輸入放大單元、差分放大電路、反對數(shù)放大單元、數(shù)字顯示單元等幾部分組成。該鈣離子濃度檢測裝置具有斜率調(diào)節(jié)、定位等功能，可調(diào)節(jié)參比電極的直流電位，通過補償電位手段使得參比電極的電位得以差減。同時根據(jù)能斯特方程，通過反對數(shù)變換可以直接讀出濃度值。該直讀鈣離子計具有體積小、操作簡單、方便攜帶、工作穩(wěn)定等特點，適合于對骨質(zhì)疏松患者對體液中鈣離子濃度進行實時檢測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電化學(xué)的鈣離子濃度測量技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種對化學(xué)信號產(chǎn)生的弱電信號的檢測裝置。更具體的說，是涉及一種對離子敏感電極上敏感膜上產(chǎn)生的膜電位進行檢測，根據(jù)膜電位的大小計算離子活度的一種數(shù)字直讀便攜式鈣離子濃度檢測裝置。

背景技術(shù)

我們知道鈣是人體最重要的無機元素之一，其中99％的鈣存在于骨骼和牙齒中，因此骨是人體一個巨大的鈣儲存庫。骨質(zhì)疏松是由于長期骨質(zhì)流失引起的一種疾病，骨質(zhì)流失發(fā)生的機理是由于骨吸收和骨形成的代謝平衡被打破，骨吸收增加骨形成降低，從而導(dǎo)致鈣的缺失。

骨質(zhì)流失會使得骨質(zhì)疏松患者體液中鈣離子含量發(fā)生變化，因此檢測體液中鈣離子濃度的變化可間接反映骨質(zhì)疏松患者骨質(zhì)流失的情況。世界衛(wèi)生組織建立的地面人群骨質(zhì)疏松的評價方法主要是骨密度檢測的影像學(xué)方法，通過雙能X線吸收法(DXA)、定量計算機斷層掃描成像(QCT)、定量超聲成像(QUS)和核磁共振(MRI)等幾種成像手段檢測骨密度的減少和骨骼微觀結(jié)構(gòu)的變化情況，依此來判斷骨質(zhì)流失的發(fā)生以及發(fā)生的具體部位。但這些儀器存在其一定的缺點，比如操作較為復(fù)雜、費用較高、體積較大等，這些因素都使得骨質(zhì)酥松患者無法實現(xiàn)快速、方便、實時的對骨質(zhì)疏松進行檢測評價。

鈣離子計可用于檢測骨質(zhì)疏松患者體液中鈣離子的濃度。一般鈣離子計由三個部分組成，第一部分是鈣離子敏感電極，第二部分參比電極，第三部分為離子計，離子計通常是由阻抗轉(zhuǎn)換器、比例放大器和讀出顯示器組成。根據(jù)奈斯特方程，電極電位值對應(yīng)于一定濃度值，輸出一定的電位值來表示離子濃度。通常鈣離子敏感電極內(nèi)阻很高，一般可達109～1011歐姆，這就要求與其相配的阻抗轉(zhuǎn)換器具有高輸入阻抗(大于1014歐姆)和良好的絕緣和屏蔽性能。由于被測體液內(nèi)離子產(chǎn)生的電信號相當(dāng)微弱，因此需要對鈣離子敏感電極產(chǎn)生的信號放大。目前的離子計大多為雙通道高輸入阻抗離子計，前置都采用高輸入阻抗性能的運算放大器，要求兩個運放性能一致，二通道的線路的電線、接頭、絕緣性能等都要滿足高輸入阻抗的要求。其不足之處是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、體積較大、操作也不太方便，同時離子計輸出值為電壓值，必須帶入回歸曲線，經(jīng)計算才能得出被測離子的濃度，使用不方便，對使用者兩說無法實現(xiàn)隨身攜帶，實時測量，

本發(fā)明提供了一種便攜式的可對骨質(zhì)疏松患者體液中鈣離子濃度進行檢測的裝置。該裝置在鈣離子敏感電極端采用運算放大器做輸入放大及阻抗轉(zhuǎn)換器，并通過滑動電阻調(diào)節(jié)電極斜率；參比電極連接放大器并加一直流電位補償功能，用于定位調(diào)節(jié)，同時所得電壓值差分放大后連接反對數(shù)轉(zhuǎn)換器，通過反對數(shù)轉(zhuǎn)換可以直接讀出體液中鈣離子濃度值。可簡單、直觀、方便的對體液中鈣離子濃度進行檢測，實現(xiàn)骨質(zhì)疏松患者快速、方便、實時的骨丟失評價。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服背景技術(shù)中存在的現(xiàn)有的測量鈣離子濃度裝置的使用不便、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大等不足，本發(fā)明提供了一種體積較小、結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、可直讀式的鈣離子檢測裝置，其主要特點是直讀、便攜式，操作簡單，適用于骨質(zhì)疏松患者人群對體液中鈣離子濃度進行實時測量的檢測裝置，已解決背景技術(shù)中提出的技術(shù)問題。

本發(fā)明為克服上述不足而提供一種數(shù)字直讀便攜式鈣離子濃度檢測裝置，其包括殼體、鈣離子敏感電極、參比電極、斜率調(diào)節(jié)旋鈕、定位調(diào)節(jié)旋鈕、按鈕S、電源開關(guān)、數(shù)字顯示屏；所述鈣離子敏感電極、參比電極通過殼體上的接口與內(nèi)部電路連接；所述數(shù)字顯示屏設(shè)置在殼體的正面；所述斜率調(diào)節(jié)旋鈕、定位調(diào)節(jié)旋鈕與殼體內(nèi)部的電路連接；所述按鈕S與殼體內(nèi)部的電位補償器連接；所述電源開關(guān)設(shè)置在電源與殼體內(nèi)部的電路之間。