CN110596221A - 一种柔性三电极钠离子检测装置 - Google Patents
一种柔性三电极钠离子检测装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110596221A CN110596221A CN201910892652.3A CN201910892652A CN110596221A CN 110596221 A CN110596221 A CN 110596221A CN 201910892652 A CN201910892652 A CN 201910892652A CN 110596221 A CN110596221 A CN 110596221A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- sodium ion
- flexible
- ion detection
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 91
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 70
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 2
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 claims description 2
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 claims description 2
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N Potassium ion Chemical compound [K+] NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002354 daily effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000000214 mouth Anatomy 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/413—Concentration cells using liquid electrolytes measuring currents or voltages in voltaic cells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种柔性三电极钠离子检测装置，该装置包括柔性三电极钠离子检测传感器、信号处理模块、数据显示模块及供电模块。柔性三电极钠离子检测传感器中构成与钠离子浓度线性相关的等效电阻，可以输出与不同钠离子浓度相对应的检测信号；信号处理模块由文氏振荡转换电路、波形整形电路构成，可将检测信号转化为正弦波，然后将正弦波转化为方波信号；数据显示模块由单片机、移动终端组成，单片机上搭载有数码管显示电路、蓝牙数据发送电路，可将方波信号频率换算为对应钠离子浓度，并在数码管和移动终端上显示。本发明在柔性衬底上制备电极，低制造成本、重量轻、灵敏度高。
Description
技术领域
本发明涉及用于钠离子含量检测的电子设备，尤其是一种柔性三电极钠离子检测装置。
背景技术
钠离子的摄入对人体维持正常的生理机能有着重要的意义，但钠离子不宜摄入过多，世界卫生组织建议人体每天摄入的钠离子量不应超过1700毫克，过多钠离子摄入将会对人体代谢等方面产生不良影响。因此，对摄入钠离子含量进行监测十分有必要。柔性钠离子检测系统便于对人体每日摄入的钠离子含量进行监测，并通过蓝牙模块在移动终端（手机）上进行实时数据显示，避免出现钠离子摄入过多或摄入不足的情况，帮助人们更加健康的生活。
申请号为CN 201410606969.3，发明名称为一种钠离子传感器及其制造方法，该钠离子传感器利用基板、第一钠离子选择电极、第二钠离子选择电极及盐桥构成的电路对钠离子进行识别。申请号为CN 201010193003.3，发明名称为一种全固态钾离子传感器及其制备方法，使用了基板、钾离子选择电极和外参比电极对钾离子进行检测。在现有的关于离子检测的技术方案里，主要是通过制备离子选择电极来实现金属离子的检测，针对钠离子的检测传感器种类较少，且尚不可定量测定钠离子浓度。除此之外，目前钠离子检测装置结构复杂，不能同时显示所测溶液中钠离子的浓度，数据显示不直观。更为重要的是，目前市面上缺乏一种柔性的钠离子检测装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种柔性三电极钠离子检测装置，可实时检测钠离子含量并完成检测数据的显示。该装置中柔性三电极钠离子检测传感器中构成了电阻值可随待测钠离子浓度变化而变化的等效电阻，并将检测信号传输至信号处理模块；信号处理模块将输入的信号转化为方波信号并传输至数据显示模块；数据显示模块将方波信号换算为待测钠离子溶液的浓度值，并显示在数码管和移动终端上，完成数据的分析与显示；供电模块为柔性三电极钠离子传感器、信号处理模块、数据显示模块供电。
实现本发明目的的具体技术方案是：
一种柔性三电极钠离子检测装置，特点是：该装置包括柔性三电极钠离子检测传感器、信号处理模块、数据显示模块、供电模块，所述柔性三电极钠离子检测传感器、信号处理模块、数据显示模块依次相连，供电模块分别连接柔性三电极钠离子检测传感器、信号处理模块及数据显示模块；其中：
所述三电极钠离子检测传感器以柔性材料为衬底，衬底厚度为40-60微米，在衬底上设置有三电极钠离子检测电路；
所述信号处理模块包括文氏振荡电路和波形整形电路，文氏振荡电路与波形整形电路连接；
所述数据显示模块由单片机及移动终端组成，单片机上搭载有数码管显示电路及蓝牙数据发送电路；单片机内设有数模转换模块。
所述三电极钠离子检测电路由导线、左电极、右电极及中间电极组成，连接方式为：在柔性衬底上依次间隔一段距离平行放置左、中间、右三个电极，中间电极与左电极、右电极通过钠离子溶液分别构成两个电流回路，形成两个等效电阻，等效电阻的电阻值将随钠离子浓度变化，进而使三电极钠离子检测电路产生对应不同钠离子浓度的检测信号，中间电极一端通过导线连接供电模块，左电极、右电极一端相互连接，另一端连接信号处理模块中的文氏振荡电路的输入端；
所述文氏振荡电路将三电极钠离子检测传感器输入的检测信号转换成正弦波信号，然后将正弦波信号传输给波形整形电路的输入端；
所述波形整形电路将文氏振荡电路输出正弦波信号转换为方波信号，波形整形电路的输出端与数据显示模块中的单片机信号输入串口相连接，便于单片机利用方波信号完成数据的分析与显示；
所述柔性材料PET、PDMS、PI或PEN（优选但不限于聚对苯二甲酸类塑料PET）。
本发明的有益效果：
本发明其结构简单，仅利用钠离子浓度与电路等效电阻之间的线性关系制备柔性三电极钠离子检测传感器，原理及制作简单，其柔性衬底可弯曲、质量轻，能贴合人类口腔皮肤或牙齿表面，方便携带，使用者可以更加便利的进行食物中钠离子含量的检测，本发明还可通过搭载的蓝牙模块完成在移动终端上的实时数据显示。
附图说明
图1为本发明结构框图；
图2为本发明的柔性三电极钠离子检测传感器结构示意图；
图3为三电极钠离子检测电路所形成的等效并联电阻值与钠离子浓度关系曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更清晰明了，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例
参阅图1，本发明包括柔性三电极钠离子检测传感器1、信号处理模块2、数据显示模块3及供电模块4，柔性三电极钠离子检测传感器1、信号处理模块2、数据显示模块3依次相连，供电模块4分别连接柔性三电极钠离子检测传感器1、信号处理模块2及数据显示模块3。其中，信号处理模块2包括文氏振荡电路5和波形整形电路6；数据显示模块3包括单片机7和移动终端8，同时单片机7上搭载了数码管显示电路9及蓝牙数据发送电路10；单片机内设有数模转换模块。
参阅图2，本发明所述柔性三电极钠离子检测传感器由柔性衬底11（优选但不限于聚对苯二甲酸类塑料PET）、左电极12（优选但不限于银电极）、右电极13（优选但不限于银电极）、中间电极14（优选但不限于银电极）、导线15、导线16、导线17以及导线18。其中，柔性衬底11置于最底层，在柔性衬底上间隔一段距离依次平行放置左电极12、中间电极14、右电极13，并利用导线15将左、右电极相连。中间电极14另一端通过导线16与供电模块相连；左电极12、右电极13的另一端则分别通过导线17、导线18与信号处理模块相连，完成初始数据的采集。
本发明工作过程为：
将柔性三电极钠离子检测传感器浸没在待检测的钠离子溶液中，使中间电极和左、右电极之间通过钠离子溶液联通，形成等效电阻，等效电阻值可随待测钠离子溶液的浓度发生改变，进而改变检测信号；检测信号通过左、右电极与信号处理模块之间的导线输入信号处理模块中的文氏振荡电路，并被处理为正弦波信号，传输至波形整形电路；波形整形电路将输入的正弦波信号转化为方波信号，并通过数据接收串口传入数据显示模块中的单片机中；单片机内设有将方波信号转换为钠离子浓度值的数模转换模块，通过数模转换模块获得待测钠离子溶液中钠离子浓度值，并可在单片机搭载的数码管显示电路上显示钠离子浓度，通过单片机上搭载的蓝牙数据发送电路可将钠离子浓度数据无线传输至移动终端，完成对待测钠离子溶液的检测和数据显示。
参阅图3，本发明所述柔性三电极钠离子检测传感器中间电极和左、右电极通过钠离子溶液联通并构成两个电阻值随钠离子浓度的变化的等效电阻，这两个等效电阻的等效并联电阻Rw与钠离子浓度之间有明显线性关系。先后在钠离子浓度为6‰、12‰、18‰时对等效并联电阻Rw进行了四次测试，分别标示为对照组1-对照组4，并根据所测数据以等效并联电阻Rw的电阻值为纵轴，钠离子浓度S‰为横轴绘制关系图。由附图3可见，当溶液中钠离子浓度升高时，并联等效电阻Rw减小，并联等效电阻值与钠离子浓度有很好的线性关系，可利用等效并联电阻值Rw和线性关系获得相应的待测溶液中钠离子浓度。
Claims (5)
1.一种柔性三电极钠离子检测装置，其特征在于，该装置包括柔性三电极钠离子检测传感器、信号处理模块、数据显示模块及供电模块，所述柔性三电极钠离子检测传感器、信号处理模块、数据显示模块依次连接，供电模块分别连接柔性三电极钠离子检测传感器、信号处理模块及数据显示模块；其中：
所述三电极钠离子检测传感器以柔性材料为衬底，在衬底上设置有三电极钠离子检测电路；其中，衬底厚度为40-60微米；
所述信号处理模块包括文氏振荡电路和波形整形电路，文氏振荡电路与波形整形电路连接；
所述数据显示模块由单片机及移动终端组成，单片机上搭载有数码管显示电路及蓝牙数据发送电路；单片机内设有数模转换模块。
2.根据权利要求1所述的柔性三电极钠离子检测装置，其特征在于，所述三电极钠离子检测电路由导线、左电极、右电极及中间电极组成，中间电极与左电极、右电极通过钠离子溶液分别构成两个电流回路，形成两个等效电阻，中间电极一端通过导线连接供电模块，左电极、右电极一端相互连接，另一端连接信号处理模块中的文氏振荡电路的输入端。
3.根据权利要求1所述的柔性三电极钠离子检测装置，其特征在于，所述文氏振荡电路将输入的检测信号转换为正弦波信号，然后将正弦波信号传输给波形整形电路，文氏振荡电路的输出端与波形整形电路的输入端连接。
4.根据权利要求1所述的柔性三电极钠离子检测装置，其特征在于，所述波形整形电路将文氏振荡电路输出的正弦波信号转换为方波信号，波形整形电路的输出端与数据显示模块中的单片机信号输入串口连接。
5.根据权利要求1所述的柔性三电极钠离子检测装置，其特征在于，所述柔性材料为PET、PDMS、PI或PEN。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910892652.3A CN110596221A (zh) | 2019-09-20 | 2019-09-20 | 一种柔性三电极钠离子检测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910892652.3A CN110596221A (zh) | 2019-09-20 | 2019-09-20 | 一种柔性三电极钠离子检测装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110596221A true CN110596221A (zh) | 2019-12-20 |
Family
ID=68861938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910892652.3A Pending CN110596221A (zh) | 2019-09-20 | 2019-09-20 | 一种柔性三电极钠离子检测装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110596221A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1142781A1 (ru) * | 1983-06-20 | 1985-02-28 | Львовский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола | Способ измерени сопротивлени растворов |
| JPH03154876A (ja) * | 1989-11-14 | 1991-07-02 | Saginomiya Seisakusho Inc | 溶液抵抗率測定装置 |
| US20020158635A1 (en) * | 2000-03-30 | 2002-10-31 | Yuji Higo | Ion concentration meter |
| WO2008073002A1 (en) * | 2006-12-11 | 2008-06-19 | Obshchestvo S Ogranichennoj Otvetstvennost'ju 'vzor' | Method for determining the activity of sodium ions and a device for carrying out said method |
| CN109646015A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-04-19 | 浙江大学 | 一种用于汗液离子检测的无线无源柔性传感装置及方法 |
| CN210775318U (zh) * | 2019-09-20 | 2020-06-16 | 华东师范大学 | 一种柔性三电极钠离子检测装置 |
-
2019
- 2019-09-20 CN CN201910892652.3A patent/CN110596221A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1142781A1 (ru) * | 1983-06-20 | 1985-02-28 | Львовский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола | Способ измерени сопротивлени растворов |
| JPH03154876A (ja) * | 1989-11-14 | 1991-07-02 | Saginomiya Seisakusho Inc | 溶液抵抗率測定装置 |
| US20020158635A1 (en) * | 2000-03-30 | 2002-10-31 | Yuji Higo | Ion concentration meter |
| WO2008073002A1 (en) * | 2006-12-11 | 2008-06-19 | Obshchestvo S Ogranichennoj Otvetstvennost'ju 'vzor' | Method for determining the activity of sodium ions and a device for carrying out said method |
| CN109646015A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-04-19 | 浙江大学 | 一种用于汗液离子检测的无线无源柔性传感装置及方法 |
| CN210775318U (zh) * | 2019-09-20 | 2020-06-16 | 华东师范大学 | 一种柔性三电极钠离子检测装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 贾文娟;兰卉;李红志;: "三电极电导率传感器测量电路的研制", 海洋技术, vol. 32, no. 3, 15 September 2013 (2013-09-15), pages 33 - 36 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103720461B (zh) | 可穿戴式多参数生理指标采集器 | |
| CN203564224U (zh) | 一种穿戴式心率计步装置 | |
| CN105615881B (zh) | 一种监测身体状况的便携装置、系统及方法 | |
| CN103892816B (zh) | 一种血压测量仪 | |
| CN105411595A (zh) | 一种穿戴式体表生理生化参数监测系统 | |
| CN204654916U (zh) | 一种基于人体测量的穿戴式手环 | |
| CN205548571U (zh) | 穿戴式体表生理生化参数监测系统 | |
| CN204520675U (zh) | 一种腕式运动与健康管理手表 | |
| CN203898287U (zh) | 一种能采集多参数健康指标的手环 | |
| CN210775318U (zh) | 一种柔性三电极钠离子检测装置 | |
| CN203885485U (zh) | 一种多功能健康检测仪 | |
| CN109549627A (zh) | 一种飞行员穿戴式生理参数监测设备 | |
| CN103932685A (zh) | 用于检测人体节律振动的传感器 | |
| CN110596221A (zh) | 一种柔性三电极钠离子检测装置 | |
| CN209027538U (zh) | 一种多功能计步器 | |
| CN106667127A (zh) | 一种坐姿矫正智能坐垫 | |
| CN210402039U (zh) | 一种身体监测智能手表 | |
| CN109691993B (zh) | 一种测量心率变异性的方法及人体秤 | |
| CN203815439U (zh) | 一种用于检测人体节律振动的传感器 | |
| CN207928312U (zh) | 一种心血管监测表带及心血管监测可穿戴设备 | |
| CN116350229A (zh) | 一种心电监测手环及远程心电监控系统 | |
| CN206910338U (zh) | 一种人体力量与体征一体化测量设备 | |
| CN106817643B (zh) | 一种基于ecg测量的心率耳机及其心率测试方法和装置 | |
| CN105326483A (zh) | 一种心率血氧测量智能手表 | |
| CN212414966U (zh) | 一种基于fpc板的可穿戴腕带设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |