CN220040325U - 一种食物中钠离子含量的检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种食物中钠离子含量的检测装置，包括外壳，外壳顶部设有称重台，称重台下方空间设有清洁模块和碱化模块，外壳具有控制面板，控制面板上设有与活动盖板连接的采样口，采样口内设有检测台，检测台中部具有容池，检测台相对布置的两侧设有冲水口和排水口，冲水口一侧设有伸入容池内的碱化口，排水口的上方空间设有排风口，容池内设有pH电极、钠离子选择性电极和温度传感器。对高血压病人的食物进行称重，检测食物中汤汁的钠离子浓度，根据预设食物类型对应的固液比，得到食物中的钠离子含量。

Description

一种食物中钠离子含量的检测装置

技术领域

本实用新型涉及钠离子含量检测技术领域，具体为一种食物中钠离子含量的检测装置。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

高血压是引起脑卒中、心肌梗死以及慢性肾病等疾病的主要原因，由于难以完全治愈，因此高血压病人的日常饮食相较于健康人群，需要额外关注从食物中摄入的钠离子含量。

钠元素会以钠离子的形态存在于血液中，食盐是主要的钠离子获取来源，与此同时，各类食物以及调味品中也含有钠离子，例如酱油、鸡精、味精、鱼露、耗油以及各类功能饮料等。对于高血压病人而言，这类食物和调味品由于无法掌握其钠离子含量，因此容易造成钠离子摄入超标。

针对上述问题，目前存在柔性三电极钠离子检测装置，可以贴合人体口腔皮肤或牙齿表面，对口腔内食物钠离子含量进行检测。但是这类电极只能测量食物中钠离子的浓度，由于口腔中食物的重量难以掌握，因此无法得到由食物摄入的钠离子含量；其次，食物中的H⁺含量和食物的温度会对钠离子测量结果产生很大影响，而此类装置无法应对该影响；再次，使用不便，每一次检测时都需要佩带电极，而使用者受限于专业知识的匮乏，并不能保证每一次都能够佩带可靠，并且这类装置一般用于各类监测试验，不适合作为高血压病人的日常使用。

工业环境中涉及的钠离子检测装置不需要佩带，可以离开人体使用，例如，发电厂使用的钠离子浓度分析测量设备，但这类设备基于工业环境设计，要考虑待测溶液流速等多种因素的影响，并且体积大，结构复杂，检测精度远超过高血压病人的日常需求，同样不适合作为高血压病人的日常使用。

实用新型内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本实用新型提供一种食物中钠离子含量的检测装置，对高血压病人的食物进行称重，检测食物中汤汁的钠离子浓度，根据预设食物类型对应的固液比，得到食物中的钠离子含量。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供一种食物中钠离子含量的检测装置，包括外壳，外壳顶部设有称重台，称重台下方空间设有清洁模块和碱化模块，外壳具有控制面板，控制面板上设有与活动盖板连接的采样口，采样口内设有检测台，检测台中部具有容池，检测台相对布置的两侧设有冲水口和排水口，冲水口一侧设有伸入容池内的碱化口，排水口的上方空间设有排风口，容池内设有pH电极、钠离子选择性电极和温度传感器。

清洁模块包括并列布置的废水箱和净水箱，废水箱通过第一排水管与排水水泵的出口连接，排水水泵的入口通过第二排水管与排水口连接；净水箱通过第一进水管与进水水泵的入口连接，进水水泵的出口通过第二进水管与进水口连接。

碱化模块包括，碱水箱通过碱水进水管连接碱化口，碱水进水管上设有微型泵。

风扇固定在外壳上与排风口形成冷却干燥模块。

废水箱和净水箱的侧部设有凹槽，顶部设有滑动件，废水箱和净水箱的一端位于外壳一侧。

废水箱、净水箱和碱水箱均位于称重台的下方空间，称重台的下方空间内还具有电池和位于电池上方空间的控制模块。

称重台下表面设有与控制模块连接的称重传感器。

控制模块连接在外壳上，包括与单片机连接的数据采集模块和多个继电器，数据采集模块的输入端分别与钠离子浓度检测模块和pH值检测模块的输出端连接，温度传感器和称重传感器的输出端分别与单片机的输入端连接，单片机通过继电器对应控制进水水泵、排水水泵、微型泵和风扇，从而控制清洁模块、碱化模块和冷却干燥模块。

钠离子浓度检测模块包括钠离子选择性电极、双高阻差分电路及信号放大电路；pH值检测模块包括pH复合电极和双高阻差分电路及信号放大电路。

控制面板位于外壳正面，设有与控制模块连接的显示屏、控制按键和扬声器。

与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

1、针对高血压病人日常饮食设计，对食物进行称重，检测食物中液体的钠离子浓度，根据预设的食物类型对应的固液比，得到食物中的钠离子含量，在检测钠离子浓度时可以改变待测液体的pH值和温度，提高钠离子浓度测量的准确性，从而帮助高血压病人对日常饮食进行监控，减少因钠离子过量摄入引发的健康风险。

2、每一次测量完成后，清洁水从冲水口流出，将容池内的被测液体冲入排水口中，排风口后的风扇将检测台的水份吹干，避免对下次检测造成影响，提高了数据的精确性。

3、废水箱和净水箱一端位于外壳一侧，通过凹槽和滑动件能够从外壳侧部抽出，便于更换。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型提供的钠离子含量检测装置整体结构示意图；

图2是本实用新型提供的钠离子含量检测装置控制面板结构示意图；

图3是本实用新型提供的钠离子含量检测装置采样口局部结构示意图；

图4是本实用新型提供的钠离子含量检测装置的采样口内部结构示意图；

图5是本实用新型提供的钠离子含量检测装置拆除称重台后的结构示意图；

图6是本实用新型提供的钠离子含量检测装置清洁模块和碱化模块的结构示意图；

图7是本实用新型提供的钠离子含量检测装置拆除称重传感器后的结构示意图；

图8是本实用新型提供的钠离子含量检测装置的风扇位置的示意图；

图9是本实用新型提供的钠离子含量检测装置控制模块的结构示意图；

图1中：1、称重台，2、显示屏，3、按键，4、扬声器，5、采样口，6、废水箱，7、净水箱；

图2-图5中：11、称重传感器，31、开关，32、去皮，33、模式，34、设置，35、上翻页，36、下翻页，51、检测台，511、容池，512、温度传感器，52、排风口，53、排水口，54、冲水口，55、碱化口，56、pH电极，57、钠离子选择性电极；

图6-图8中：61、第一排水管，62、排水水泵，63、第二排水管，71、第一进水管，72、进水水泵，73、第二进水管，551、碱水进水管，552、微型泵，553、碱水箱，521、风扇，8、电池，9、控制模块。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

一种食物中钠离子含量的检测装置，包括外壳，外壳顶部设有称重台1，称重台1下方空间设有清洁模块和碱化模块，外壳具有控制面板，控制面板具有与活动盖板连接的采样口5，采样口5内设有检测台51，检测台51中部具有容池511，检测台51相对布置的两侧设有冲水口54和排水口53，冲水口54一侧设有伸入容池511内的碱化口53，容池511内设有pH电极56、钠离子选择性电极57和温度传感器512。

如图1-图2所示，外壳的正面为控制面板，控制面板上固定安装有显示屏2，可用来显示电量、钠离子浓度及钠离子含量。显示屏2的右侧设置有6个控制按键，分别代表开关31、去皮32、模式33、设置34、上翻页35和下翻页36功能。开关的按键还兼有确认功能，长按为开机或关机，在开机后短按代表确认功能。模式按键可以选择食物类型，如炒菜、粥、汤、饮料等，食物类型与食物的固液比存在对应关系，可根据固液比例结合食物重量与钠离子浓度对食物中钠离子含量进行计算。设置按键里具有三个功能，第一个是钠离子摄入含量设置，可以设置每日钠离子摄入量多少，测量完后显示屏会显示今日剩余钠离子的摄入量；第二个是语音播报功能，使得视力差、老花眼的老年人也可以使用，可以选择是否开启并通过上下翻页按键调节音量大小；第三个是记忆功能，结合上下翻页按键可用来查看一周内每次放置物的质量和钠离子浓度与含量。

如图3-图8所示，控制按键右侧是采样口5，采样口5上方有一个盖板，使用时将盖板推上，使用完成后再将盖板拉下，可防止外界污染检测台51影响检测结果。采样口5内部为检测台51、排水口53、排风口52和冲水口54。测量完成后，冲水口54会排出清洁的水将容池511内的被测液体冲入排水口53中，排风口52后设有风扇521，可将检测台51的水份吹干，避免了对下次检测造成影响，提高了数据的精确性。

如图3所示，冲水口54包括多个并列布置的出水孔，用于冲洗的水通过多个出水孔均匀的将检测台51上的样品冲走到对侧的排水口53中。

如图4所示，检测台51上设有钠离子选择性电极57、pH电极56、容池511、碱化口55和温度传感器512。

钠离子选择性电极57是一种对钠离子具有选择性的玻璃膜电极，钠离子选择性电极不仅对Na⁺具有选择性，并对H⁺有响应，而且H⁺与负电中心的缔结强度还要远大于Na⁺。pH电极56在本实施例中选择pH复合电极，即指将pH选择性电极与外参比电极组装成一体的电极，pH复合电极中的参比电极同样作为钠离子选择性电极的参比电极使用。

容池511用来盛放被测液体。温度传感器512测量被测液体的温度，测量过程中被测液体温度会对钠离子选择性电极的测量结果造成影响，本实施例以20℃为基础，但是被测液体的温度高于这个温度。

控制模块通过温度传感器检测被测液体的温度，当测液体的温度高于20℃控制模块则会控制检测台51背面的风扇521运行，直至被测液体的温度降到20℃。

碱化口55用来释放碱性试剂，可以采用二异丙胺作为消除干扰的碱性试剂，通过加入适量的二异丙胺，使待测溶液的pH值大于10，消除H⁺对测量的影响。

部分地区的饮食习惯中，会在食物加入食醋来调节口味，会导致食物的pH值成酸性，这将更加影响对钠离子浓度测量的准确性。

如图5所示，外壳上方为称重台1，称重台1下表面连接称重传感器11用来称量待测食物的重量，可与测得钠离子浓度结合计算食物中钠离子的含量。

如图6-图7所示，称重传感器11下方则是装置的内部构造，包括并列布置的废水箱6、净水箱7、电池8和碱水箱553，电池8的上方空间设有控制模块9。

废水箱6通过第一排水管61与排水水泵62的出口连接，排水水泵62的入口通过第二排水管63与排水口53连接；

净水箱7通过第一进水管71与进水水泵72的入口连接，进水水泵72的出口通过第二进水管73与进水口53连接；

碱水箱553通过碱水进水管551连接碱化口55，碱水进水管551上设有微型泵552(微型泵552可以为微型的蠕动泵)。

电池8，可以选择5V、8000mAh的便携大容量锂电池，质量为110g。

上述结构中，废水箱6和净水箱7的一端位于外壳其中一侧，侧部设有凹槽顶部设有滑动件，电池8和碱水箱553的一端位于外壳另一侧，此种结构下，废水箱6、净水箱7、电池8和碱水箱553能够从外壳侧部抽出，有利于快速更换。

如图8所示，风扇521通过螺钉固定于外壳上与排风口52连接。选择ABS塑料材质做外壳的主要材料，其他特殊材料根据各部件的具体要求选择。ABS具有优良的综合物理和机械性能，极好的低温抗冲击性能。

控制模块9位于显示屏1后方、电池8上方，通过螺钉固定在外壳上，内部设有数据采集模块、若干个继电器、STM32f407zgt6单片机及相关电路。

数据采集模块的输入端与钠离子浓度检测模块和pH值检测模块的输出端连接，数据采集模块的输出端与STM32单片机的输入端连接，温度传感器和称重传感器的输出端与STM32单片机的输入端连接，单片机通过4个继电器控制三台水泵(净水水泵、废水水泵和碱水水泵)和一组风扇的开关，从而控制碱化模块、清洁模块和冷却干燥模块。

钠离子浓度检测模块包括钠离子选择性电极、双高阻差分电路及信号放大电路。pH值检测模块包括pH复合电极和双高阻差分电路及信号放大电路。清洁模块包括净水箱、废水箱及配套管路和水管以及相关电路。碱化模块包括碱水箱、碱水进水管、碱化口及相关电路冷却、清洁模块包括风扇及相关电路。

工作过程：

装置启动后，将一个容器置于称重台进行去皮，再将食物放入容器进行称重，并在设置中的模式里选择对应食物类型，保存得到的重量数据；

吸取食物的部分汤汁滴入采样口内的检测台(可以使用滴管吸取)；

控制模块通过pH值检测模块测得待测液体的pH值，若待测液体的pH值大于10则进入下一步，若待测液体的pH值不大于10，则控制模块通过控制第三继电器打开微型蠕动泵抽取碱水箱的二异丙胺通过碱化口释放，使待测溶液的pH值大于10，消除H⁺对钠离子浓度测量的影响；

控制模块通过温度传感器测得待测液体温度并保存，当测液体的温度高于20℃控制模块则会通过控制第四继电器运行检测台背面的风扇，直至被测液体的温度降到20℃；

控制模块通过钠离子浓度检测模块对待测液体进行钠离子浓度检测。检测完成后单片机通过控制第一继电器和第二继电器打开进水水泵和排水水泵，进水水泵抽取净水箱的水对检测台进行冲洗，冲洗后的污液由排水水泵从排水口通过排水管排出到废液箱内，避免对下次检测造成影响，提高了数据的精确性；

清洗后，控制模块控制第四继电器打开风扇，将检测台残留的水份吹干；

控制模块根据模式中预先设定的固液比例，结合保存的食物重量与钠离子浓度，对食物中钠离子的含量进行计算，还可根据设置的每日钠离子摄入量计算今日剩余允许摄入的钠离子含量。

上述装置可以改变待测液体的pH值和温度，提高钠离子浓度测量的准确性，还可以通过钠离子浓度计算高血压病人每次饮食钠离子的摄入量，可有效控制高血压患者每日钠离子的摄入量，杜绝钠离子摄入量超标，减少因钠离子的过高摄入引起血浆容量增加使血压上升及大血管疾病事件的发生。

需要注意，大部分食物中的钠元素会以离子形态存在于食物的汤汁中，固体食物中的钠离子相对较少，同时食物类型与食物的固液比存在对应关系，通过预先在单片机中设置不同类型的食物所对应的固液比，结合食物重量和测得的钠离子浓度，得到的钠离子含量结果虽然会受到食物汤汁中的钠离子浓度，和食物固形物的钠离子浓度之间差异的影响，但这部分差异在可接受的范围内，因此本装置得到的钠离子含量结果仅作为日常监测使用，而非医疗手段。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种食物中钠离子含量的检测装置，其特征在于，包括外壳，外壳顶部设有称重台，称重台下方空间设有清洁模块和碱化模块，外壳具有控制面板，控制面板上设有与活动盖板连接的采样口，采样口内设有检测台，检测台中部具有容池，检测台相对布置的两侧设有冲水口和排水口，冲水口一侧设有伸入容池内的碱化口，排水口的上方空间设有排风口，容池内设有pH电极、钠离子选择性电极和温度传感器。

2.如权利要求1所述的一种食物中钠离子含量的检测装置，其特征在于，所述清洁模块包括并列布置的废水箱和净水箱，废水箱通过第一排水管与排水水泵的出口连接，排水水泵的入口通过第二排水管与排水口连接；净水箱通过第一进水管与进水水泵的入口连接，进水水泵的出口通过第二进水管与进水口连接。

3.如权利要求2所述的一种食物中钠离子含量的检测装置，其特征在于，所述碱化模块包括，碱水箱通过碱水进水管连接碱化口，碱水进水管上设有微型泵。

4.如权利要求1所述的一种食物中钠离子含量的检测装置，其特征在于，所述排风口与固定在外壳上的风扇形成冷却干燥模块。

5.如权利要求2所述的一种食物中钠离子含量的检测装置，其特征在于，所述废水箱和净水箱的侧部设有凹槽，顶部设有滑动件，废水箱和净水箱的一端位于外壳一侧。

6.如权利要求3所述的一种食物中钠离子含量的检测装置，其特征在于，所述废水箱、净水箱和碱水箱均位于称重台的下方空间，称重台的下方空间内还具有电池和位于电池上方空间的控制模块。

7.如权利要求1所述的一种食物中钠离子含量的检测装置，其特征在于，所述称重台下表面设有与控制模块连接的称重传感器。

8.如权利要求7所述的一种食物中钠离子含量的检测装置，其特征在于，所述控制模块连接在外壳上，包括与单片机连接的数据采集模块和多个继电器，数据采集模块的输入端分别与钠离子浓度检测模块和pH值检测模块的输出端连接，温度传感器和称重传感器的输出端分别与单片机的输入端连接，单片机通过继电器对应控制进水水泵、排水水泵、微型泵和风扇，从而控制清洁模块、碱化模块和冷却干燥模块。

9.如权利要求8所述的一种食物中钠离子含量的检测装置，其特征在于，所述钠离子浓度检测模块包括钠离子选择性电极、双高阻差分电路及信号放大电路；pH值检测模块包括pH复合电极和双高阻差分电路及信号放大电路。

10.如权利要求1所述的一种食物中钠离子含量的检测装置，其特征在于，所述控制面板位于外壳正面，设有与控制模块连接的显示屏、控制按键和扬声器。