專利名稱:一種離子活度分析儀的制作方法
本發(fā)明創(chuàng)造屬于化學(xué)分析儀器。
在醫(yī)學(xué)臨床實(shí)踐、科研和化學(xué)分析中，經(jīng)常需要測(cè)定人、動(dòng)物的體液(如血清、尿液)，或化學(xué)溶液，以確定其中所含離子(如鉀、鈉、氯等離子)的活度。為此，就需要有性能可靠、精度高、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉的分析儀器。目前，這類分析儀器中有“火焰光度計(jì)”，它需要燃料源，工作時(shí)要直接點(diǎn)火，且廢氣會(huì)污染工作環(huán)境，也不安全。后來，國內(nèi)外針對(duì)這些缺陷研制出了使用離子選擇電極作換能器的分析儀，如美國奧立龍(ORION)公司研制出了“1020型無火焰鉀鈉分析儀”，不再需要燃料和點(diǎn)火，大大前進(jìn)了一步，該分析儀因此榮獲美國1983年I－R100金質(zhì)獎(jiǎng)優(yōu)異產(chǎn)品。但該產(chǎn)品以及國內(nèi)外和它類似的產(chǎn)品由于僅僅使用離子選擇電極作換能器，因此電路都相當(dāng)復(fù)雜，而且都要使用甘汞電極或其他電極作參比電極，這就會(huì)引入液接電位，直接影響了儀器的測(cè)量精度。
為了克服上述缺點(diǎn)，作到既不用燃料和點(diǎn)火，又能簡化電路，提高測(cè)量精度，特發(fā)明了這種離子活度分析儀。
本發(fā)明創(chuàng)造的要點(diǎn)在于它采用了一種新型的電子器件——離子敏感場(chǎng)效應(yīng)管3、4，并將它們和離子選擇性電極2組合使用，從而省去了電化學(xué)測(cè)量中常見的參比電極(如甘汞電極)，結(jié)果使本分析儀的結(jié)構(gòu)簡單了，測(cè)量精度卻相應(yīng)提高。本分析儀中的離子選擇性電極2直接接地，從而它就可以同時(shí)作為兩個(gè)(甚至多個(gè))離子敏感場(chǎng)效應(yīng)管3和4的公用極。離子敏感場(chǎng)效應(yīng)管3和4的漏極分別和運(yùn)算放大器7、8的反相輸入端相接，而信號(hào)從離子敏感場(chǎng)效應(yīng)管3、4的源極直接輸出，完成阻抗變換，再經(jīng)電子開關(guān)9送入微型計(jì)算裝置10進(jìn)行處理和計(jì)算，得出樣品溶液中各種離子的活度值。本分析儀還用電阻R3和穩(wěn)壓二極管D1組成穩(wěn)壓電路，給運(yùn)算放大器7和8的同相輸入端提供基準(zhǔn)電壓，同時(shí)它也決定了離子敏感場(chǎng)效應(yīng)管3和4的工作點(diǎn)。電阻R4、R5的設(shè)置給運(yùn)算放大器7、8提供了保護(hù)。電阻R6和穩(wěn)壓二極管D2對(duì)整個(gè)電路提供穩(wěn)壓。電子轉(zhuǎn)換開關(guān)9可將來自離子敏感場(chǎng)效應(yīng)管3、4的兩路輸出交替地送往微型計(jì)算裝置10，由微型計(jì)算裝置10來進(jìn)行運(yùn)算和處理，得出離子活度值。電阻R1、R2分別為離子敏感場(chǎng)效應(yīng)管3、4的負(fù)載電阻。
這種離子活度分析儀由于將離子選擇性電極2和離子敏感場(chǎng)效應(yīng)管3、4組合使用，發(fā)揮了各自的特點(diǎn)，省去了參比電極(如甘汞電極)，因此電路結(jié)構(gòu)十分簡單，測(cè)量精度也大大提高，當(dāng)然也不用燃料、不必點(diǎn)火。本分析儀結(jié)構(gòu)上的簡化也促使成本降低，電路部分只需數(shù)百元(包括微型計(jì)算裝置在內(nèi))，遠(yuǎn)低于國內(nèi)外類似產(chǎn)品的成本。本發(fā)明創(chuàng)造在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)還使得測(cè)量更方便，效率更高了。測(cè)量時(shí)，只需進(jìn)行兩次標(biāo)準(zhǔn)溶液加入的操作，便可獲得三種離子的活度值。若采用其他的分析儀，則需進(jìn)行三次標(biāo)準(zhǔn)溶液的加入。這種離子活度分析儀不但可以用于醫(yī)學(xué)上測(cè)定生物體體液中的離子活度，還可以用于一切化學(xué)溶液中離子活度的測(cè)定和分析。
附圖1是這種離子活度分析儀的電路圖，其中1(用虛線框表示)是測(cè)量池，被測(cè)溶液的樣品放入此池中接受測(cè)量。測(cè)量時(shí)，離子選擇性電極2、離子敏感場(chǎng)效應(yīng)管3和4均在此測(cè)量池中和溶液接觸。2是離子選擇性電極，它能將所選擇的離子活度轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。3和4是離子敏感場(chǎng)效應(yīng)管，它們分別對(duì)不同的離子敏感，例如，可以是一個(gè)對(duì)鉀離子敏感，另一個(gè)對(duì)鈉離子敏感等等。離子敏感場(chǎng)效應(yīng)管3和4的作用是將它們各自所敏感的離子的活度轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。5是電源端。6是接地點(diǎn)。7和8是運(yùn)算放大器，他們分別從離子敏感場(chǎng)效應(yīng)管3和4采集到變換后的電信號(hào)。9是電子轉(zhuǎn)換開關(guān)，它能將來自離子敏感場(chǎng)效應(yīng)管3和4的源極的兩路輸出信號(hào)交替地送往微型計(jì)算裝置10。10是微型計(jì)算裝置，它對(duì)獲得的信號(hào)作數(shù)學(xué)計(jì)算，得出所測(cè)溶液樣品中的離子活度值。R1、R2是電阻，它們分別作為離子敏感場(chǎng)效應(yīng)管3和4的負(fù)載電阻。R3是電阻，D1是穩(wěn)壓二極管，它們組成穩(wěn)壓電路，給運(yùn)算放大器7和8的同相輸入端提供基準(zhǔn)電壓，同時(shí)它也決定了離子敏感場(chǎng)效應(yīng)管3和4的工作點(diǎn)。R4和R5是電阻，它們分別為運(yùn)算放大器7和8的保護(hù)電阻。R6是電阻、D2是穩(wěn)壓二極管，它們組成穩(wěn)壓電路，對(duì)電源進(jìn)行穩(wěn)壓。
作為本發(fā)明創(chuàng)造的最佳實(shí)施例，采用了一個(gè)氯離子選擇性電極和兩個(gè)離子敏感場(chǎng)效應(yīng)管相組合使用，其中一個(gè)為對(duì)鉀離子敏感的，另一個(gè)為對(duì)鈉離子敏感的。這樣，在醫(yī)療臨床上可以直接用來檢測(cè)人體血清中的鉀、鈉、氯三種離子的活度。本分析儀所用的元器件均系國產(chǎn)普通產(chǎn)品，價(jià)格低、易于獲得。所用的微型計(jì)算裝置系以Z－80CPU為主體的數(shù)字電路。
權(quán)利要求
1.一種離子活度分析儀，由測(cè)量池1、離子選擇性電極2、離子敏感場(chǎng)效應(yīng)管3和4、電源E+、運(yùn)算放大器7和8、電子轉(zhuǎn)換開關(guān)9、電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、穩(wěn)壓二極管D1、D2和微型計(jì)算裝置10所組成，其特征在于它含有一個(gè)離子選擇性電極2和若干個(gè)離子敏感場(chǎng)效應(yīng)管(如3和4)，將它們組合使用，測(cè)得離子的活度。
2.一種按照權(quán)利要求
1所說的離子活度分析儀，其特征在于所說的離子選擇性電極2直接接地。
3.一種按照權(quán)利要求
1、2所說的離子活度分析儀，其特征在于所說的離子敏感場(chǎng)效應(yīng)管3和4的漏極分別直接接到運(yùn)算放大器7和8的反相輸入端；源極直接送出輸出信號(hào)，經(jīng)電子轉(zhuǎn)換開關(guān)9接至微型計(jì)算裝置10。
4.一種按照權(quán)利要求
1所說的離子活度分析儀，其特征在于它含有一個(gè)由電阻R3和穩(wěn)壓二極管D1組成的穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓二極管的正極和R3相聯(lián)，負(fù)極接地；R3一端經(jīng)電阻R6接電源，另一端與穩(wěn)壓二極管D1相聯(lián)；穩(wěn)壓二極管D1和電阻R3的聯(lián)結(jié)點(diǎn)同時(shí)接至運(yùn)算放大器7和8的同相輸入端。
5.一種按照權(quán)利要求
1所說的離子活度分析儀，其特征在于所說的運(yùn)算放大器7和8的輸出端分別接有電阻R4和R5；電阻R4和R5的另一端分別和離子敏感場(chǎng)效應(yīng)管3和4的源極相聯(lián)接。
專利摘要
本實(shí)用新型屬于化學(xué)分析儀器，用于醫(yī)學(xué)臨床實(shí)踐、科研和化學(xué)分析中。用它可以測(cè)定出人體或動(dòng)物體的體液(如血清、尿液)及化學(xué)溶液中所含離子(如鉀、鈉、氯等等離子)的活度。由于將離子選擇性電極和離子敏感場(chǎng)效應(yīng)管組合使用，從而省去了電化學(xué)測(cè)量中常見的參比電極(如甘汞電極)，使得結(jié)構(gòu)簡化，測(cè)量精度提高，成本降低，使用安全、方便、可靠。不但可以用于醫(yī)學(xué)上測(cè)定生物體體液中的離子活度，而且可以用于一切化學(xué)溶液中離子活度的測(cè)定和分析。
文檔編號(hào)G01N27/26GK86208032SQ86208032
公開日1987年7月22日 申請(qǐng)日期1986年11月3日
發(fā)明者武伯歌, 蔣大宗 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan