TWI746182B - 多通道恆電位儀裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係一種多通道恆電位儀裝置，其由複數個電極連接器以及遠端控制器組成。電極連接器包含電池、電源開關、檢測器、處理器、記憶體、控制器、檢測器接收端口、第一無線傳輸模組、USB接頭以及USB保護蓋；遠端控制器包含複數個USB接收端口、記憶體、第二無線傳輸模組、電源開關、電源接孔、傳輸埠及電池。複數個電極連接器可對待測物執行電化學分析，將分析數據傳送至遠端控制器，遠端控制器再將分析數據傳送至處理裝置進行分析。多通道恆電位儀裝置具有同時處理多組分析數據、體積小巧方便攜帶及藉由無線傳輸之方式可讓檢測距離更廣等優點。

Description

多通道恆電位儀裝置

本發明涉及一種恆電位儀裝置，特別係涉及一種體積小方便攜帶、可同時檢測並處理多組分析數據以及具有可遠距離檢測等優點之多通道恆電位儀裝置。

習知技術之恆電位儀裝置，大多為實驗室用來對待測物進行檢測，分析待測物成分或濃度的裝置，通常在機台的設計上並不考慮裝置體積，使得大部分的電化學分析裝置因機台體積較大而不容易隨身攜帶。因此，在檢測時，必須將待測物的樣本帶回實驗室才能對其進行分析，在時效上與實際操作上都有相當的限制。

此外，習知技術之恆電位儀裝置，在檢測時往往僅為接收待測物及產生電化學反應的檢測裝置，偵測到的電壓或電流訊號，必須回傳至連接的電腦或工作站才能進行後續的電化學分析程序，例如解讀訊號、轉換訊號等程序。這樣的設置使得恆電位儀裝置必須連接電腦才能進行操作，無法單獨離線使用，明顯局限了使用上之方便性。近年來，即便發展出可攜式的恆電位儀裝置，也只是對特定的分析物進行檢測，例如以血糖機測量血糖，或者於不同場 所檢測待測物如液體或氣體中特定汙染物；這種特定的恆電位儀裝置無法改變檢測流程、控制參數等設定來對應於不同的分析物。

再者，習知技術之可攜式的恆電位儀裝置，除僅能針對特定的分析物進行檢測外，因習知技術之可攜式的恆電位儀裝置無法同時檢測多個待測物，故於檢測多個待測物時，相當耗費時間；且習知技術之可攜式的恆電位儀裝置一般具有無線傳輸之功能，但僅能一次連接一台電腦或其他行動裝置，如需同時處理大量待測物檢測數據時，勢必也需耗費大量時間，且使用一般電腦或其他行動裝置進行無線傳輸之距離短，無法進行遠距離操作。

從上述觀點出發，期望發展不局限於分析特定待測物、能同時處理大量待測物以及能遠距離操作之恆電位儀裝置，並且使得恆電位儀裝置在檢測時能獨立操作，無須連線至其他分析機台進行電化學分析程序的操作方式。

鑒於習知技術中的上述問題，本發明提供了一種多通道恆電位儀裝置，改善習知恆電位儀裝置需連接電腦，無法隨身攜帶進行檢測、無法變換偵測目標物、無法同時檢測大量待測物以及無法遠距離操作等缺點。

基於上述目的，本發明實施例提供了一種多通道恆電位儀裝置，其係由複數個電極連接器以及遠端控制器所組成。複數個電極連接器包含電池、電源開關、檢測器、處理器、記憶體、控制器、檢測器接收端口、第一無線傳輸模組、USB接頭以及USB保護蓋；遠端控制器包含複數個USB接收端口、記憶體、第二無線傳輸模組、電源開關、電源接孔、傳輸埠以及電池。複數個電極連接器可對待測物執行電化學分析程序以獲得分析數據，並將分析數據傳 送至遠端控制器，遠端控制器再將分析數據傳送至處理裝置進行分析以獲得分析結果。

可選的，複數個所述電極連接器可為1個以上，例如2~8個電極連接器、4~10個電極連接器，但不限於此。

可選的，複數個所述電極連接器具有防水、抗腐蝕、耐熱或抗壓等功能。

可選的，所述遠端控制器上的複數個所述USB接收端口可為1個以上，例如2~8個USB接收端口、4~10個USB接收端口，但不限於此；複數個所述USB接收端口的數量可配合複數個所述電極連接器的數量即可。

可選的，所述電極連接器及所述遠端控制器中所包含的電池可為一次性電池、充電電池、鋰電池、鈕扣型電池等，但不限於此；當所述電池為充電電池時，所述電極連接器可藉由其USB接頭插入所述遠端控制器上的USB接收端口(此時USB接收端口作為充電接收端口)進行充電，而所述遠端控制器的電池可藉由電源接孔插入電源進行充電。

可選的，所述檢測器包括檢測晶片，設置用以放置待測物，並由檢測晶片監測產生的電壓或電流。

可選的，複數個所述電極連接器中的檢測器，其檢測晶片中的檢測流程可為相同或不同，用以執行相同或不同的電化學分析程序的控制訊號。

可選的，分析數據傳送的方式可為各種無線傳輸方式，例如Zigbee、藍芽、無線網路、超寬頻(UWB)、2.4G無線通訊(2.4G RF)和近場通訊(NFC)等；或者可藉由所述電極連接器上的USB接頭直接插入所述遠端控制器上的USB接收端口直接傳輸分析數據，再藉由所述遠端控制器上的傳輸埠，透過傳輸線 連接所述處理裝置進行分析數據之有線傳輸。亦即，複數個所述電極連接器、所述遠端控制器以及所述處理裝置可搭配不同傳輸方式進行分析數據傳送。

可選的，所述處理裝置可為具有無線傳輸功能或者可使用傳輸線之處理裝置，例如個人電腦、筆記型電腦、平板電腦、服務器等。

可選的，無線傳輸方式之傳輸距離可為100公尺以內。

可選的，所述檢測器可執行多個檢測流程，其所執行的多個檢測流程包括檢測待測物程序、執行電化學分析程序、擷取偵測訊號程序或轉換偵測訊號程序。

可選的，電化學分析方法包括循環伏安法(Cyclic Voltammety，CV)、線性掃描伏安法(Linear Scan Voltammety，LSV)、方波伏安法(Square-Wave Voltammety，SWV)、微分脈衝伏安法(Differential Pulse Voltammety，DPV)、計時安培法(Amperometry,IT)、交流阻抗法(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)或開路電位法(Open-circuit Potential,OCP)等。

可選的，電化學分析程序的控制參數包括施加電壓、施加電流、反應時間、檢測溫度、試劑濃度或訊號擷取範圍等。

可選的，轉換偵測訊號程序的轉換公式包括運算公式或轉換方程序。

可選的，待測物的分析結果包括待測物之濃度或待測物之含量百分比。

基於上述說明，本發明所提供的多通道恆電位儀裝置具有以下多種優點：

1.藉由複數個所述電極連接器，可同時檢測多種相同或不同之待測物，並可將其獲得之多組分析數據同時回傳至所述遠端控制器，再藉由遠端控制器統一將多組分析數據傳送至所述處理裝置進行分析，故可同時得到多組分析結果，減少檢測時間及次數，增加使用上的便利性。

2.由於所述電極連接器體積小巧，可放置檢測之環境種類及項目選擇性較多元，例如可放置於化學工廠之廢水排水口偵測有害物質濃度、具有揮發性有毒氣體之場所偵測有毒氣體濃度、河中或池塘中偵測水質等，或者用於醫療用途偵測患者之血糖濃度、各種細菌或病毒的感染狀況等，增加使用上的多樣性。

3.所述電極連接器、所述遠端控制器以及所述處理裝置藉由無線傳輸之方式回傳分析數據，可將檢測之範圍大幅增加，提高使用上的機動性。

4.由於所述電極連接器的電池可藉由其USB接頭作為充電接頭，插入所述遠端控制器上的USB接收端口(作為充電接收端口)進行充電，而所述遠端控制器的電池可藉由電源接孔插入電源進行充電，且所述在電極連接器以及所述遠端控制器之體積小巧，攜帶性及便利性上大幅提高，。

1:多通道恆電位儀裝置

2:電極連接器

3:遠端控制器

4:待測物

5:處理裝置

6:數據分析結果操作介面

201,305:記憶體

202:處理器

203:控制器

204:檢測器

205:檢測器接收端口

206:USB接頭

207:USB保護蓋

208:第一無線傳輸模組

209,306:電源開關

210,307:電池

301:USB接收端口

302:電源接孔

303:第二無線傳輸模組

304:連接埠

S11~S14:步驟

第1圖係為本發明之多通道恆電位儀裝置實體之簡略示意圖；第2圖係為本發明之多通道恆電位儀裝置詳細模擬系統之示意圖；第3圖係為本發明中使用處理裝置及其數據分析結果操作介面簡略示意圖；第4圖係為本發明之中電極連接器設定不同電化學分析檢測之流程圖。

為了更清楚地說明本發明實施例的技術特徵，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地說明。顯而易見地，以下說明中的附圖是本發明的一些實施例，對於所屬技術領域具通常知識者而言，在毋須過度實驗的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

此外，基於本發明中的實施例，所屬技術領域具通常知識者在沒有做出過度實驗的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

請參照第1圖，第1圖係為本發明之多通道恆電位儀裝置1實體之簡略示意圖，多通道恆電位儀裝置1係由複數個電極連接器2以及遠端控制器3所組成。其中，複數個所述電極連接器2外部均個別包含檢測器接收端口205、USB接頭206、USB保護蓋207以及電源開關209；而所述遠端控制器3外部包含複數個USB接收端口301、電源接孔302、傳輸埠304以及電源開關306。

複數個所述電極連接器2上的檢測器接收端口205可配置對應的化學檢測試片(圖中未顯示)。在一實施例中，當待測物為液體時，將待測物滴於所述化學檢測試片上；而在另一實施例中，當待測物為氣體時，將所述化學檢測試片暴露於該氣體環境中即可。藉由上述配置不同對應的化學檢測試片，可增加使用上的多樣性及便利性。

在一實施例中，複數個所述電極連接器2可將所述USB保護蓋207取下後，插入所述遠端控制器3上的複數個所述USB接收端口301，執行資料傳輸或者充電等功能。

在一實施例中，複數個所述電極連接器2至少為1個以上，例如可為6個(如第1圖所示)，但不限於此。

當欲使用複數個所述電極連接器2時，可按下所述電源開關209啟動所述電極連接器2以執行電化學分析；使用結束後再按下所述電源開關209以關閉所述電極連接器2。

所述遠端控制器3上的所述電源接孔302可插入電源線(圖中未顯示)以供應電源或者充電。在一實施例中，所述遠端控制器3上的所述傳輸埠304可插入傳輸線連接處理裝置(圖中未顯示)以執行資料傳輸。

當欲使用所述遠端控制器3時，可按下所述電源開關306啟動所述遠端控制器3以接收複數個所述電極連接器2之分析數據，並將分析數據傳輸至處理裝置上以進行分析；使用結束後再按下所述電源開關306以關閉所述遠端控制器3。

在一實施例中，複數個所述電極連接器2以及所述遠端控制器3中均設置有無線傳輸模組及電池(圖中未顯示)，藉由其無線傳輸模組進行資料傳輸，可省去將複數個所述電極連接器2、所述遠端控制器3以及處理裝置之間的實體連接，使得偵測距離、範圍更廣，提高使用上的便利性及機動性。

在一實施例中，其無線傳輸之方式為藍芽傳輸，其傳輸距離可為100公尺以內，但其無線傳輸方式以及傳輸距離可依待測物不同而調整，並不限於此。

請參照第2圖，第2圖係為本發明之多通道恆電位儀裝置1詳細模擬系統之示意圖，多通道恆電位儀裝置1係由複數個電極連接器2以及遠端控制器3所組成，為使圖式簡潔，僅列出1個所述電極連接器2之詳細模擬系統以作說明。

所述電極連接器2包含記憶體201、處理器202、控制器203、檢測器204、檢測器接收端口205、USB接頭206、USB保護蓋207、第一無線傳輸模組208、電源開關209以及電池210；所述遠端控制器3包含複數個USB接收端口301(為使圖式簡潔僅列出1個USB接收端口)、電源接孔302、第二無線傳輸模組303、傳輸埠304、記憶體305、電源開關306以及電池307。

在一實施例中，待測物4置於所述檢測器接收端口205上的化學檢測試片上(圖中未顯示)進入所述檢測器204當中後，控制器203會施加電壓至所述待測物4並接收反應的電流，再依據選擇的電化學分析程序，擷取反應時間內的電壓及電流數據；接著所述處理器202經由轉換公式計算出待測物的濃度或含量百分比等分析數據後，儲存於所述記憶體201中；再來可藉由所述USB接頭206插入所述遠端控制器3上的所述USB接收端口301中，將儲存於所述記憶體201中的分析數據以實體傳輸之方式，儲存於所述記憶體305中；或可藉由所述第一無線傳輸模組208將分析數據以無線傳輸之方式，透過所述第二無線傳輸模組303直接儲存於所述記憶體305中；最後分析數據可藉由所述傳輸埠304插上傳輸線以實體傳輸之方式連接處理裝置5，或可藉由所述第二無線傳輸模組303以無線傳輸之方式連接所述處理裝置5，將分析數據傳輸至所述處理裝置5上以進行分析以獲得分析結果。

在一實施例中，所述電極連接器2上的所述電池210，以及在所述遠端控制器3上的所述電池307，均為可充電之鋰電池；當所述電極連接器2上的所述電池210沒電時，將所述USB接頭206插入所述遠端控制器3上的所述USB接收端口301(此時所述USB接收端口301充電接收端口)作為充電接頭，由所述電 池307供電予所述電池210進行充電；而當所述遠端控制器3上的所述電池307沒電時，可藉由所述電源接孔302插入電源線進行充電或直接供應電源使用。

在另一實施例中，所述電極連接器2上的所述電池210，以及在所述遠端控制器3上的所述電池307，均為拋棄式電池；在所述電池210以及所述電池307沒電後，直接更換新的電池即可再度使用。

在又一實施例中，所述電極連接器2上的所述電池210為拋棄式電池，而在所述遠端控制器3上的所述電池307為可充電之鋰電池；當所述電極連接器2在檢測待測物沒電時，可立即更換電池再度使用，而所述遠端控制器3具有所述電源接孔302可供電，使用可充電之鋰電池即可。

請參照第3圖，第3圖係為本發明中使用處理裝置5及其數據分析結果操作介面6簡略示意圖，所述處理裝置5可為具有無線傳輸功能或者可使用傳輸線之處理裝置，例如個人電腦、筆記型電腦、平板電腦、服務器等。

在一實施例中，其數據分析結果可為循環伏安法(Cyclic Voltammety，CV)、計時安培法(Amperometry,IT)、或開路電位法(Open-circuit Potential,OCP)等電化學分析方法所獲得之數據進行分析所得的結果。

請參照第4圖，第4圖係為本發明中所述電極連接器2設定不同電化學分析檢測之流程圖，所述電極連接器2設定不同電化學分析檢測之流程包含以下步驟：

步驟S11：設置處理裝置，執行電化學分析程序。所述處理裝置(即所述處理裝置5)包括個人電腦、筆記型電腦、平板電腦、服務器等，其中所述處理裝置5之記憶體為具有儲存軟體程序的電腦可讀取媒體，包含硬碟、固態式硬碟、快閃記憶體或相變化記憶體。所述處理裝置5之處理器則包含單核心、多核 心的一或多個處理器，連接於記憶體，執行記憶體中儲存的指令以執行軟體程序。在設定電化學分析檢測之流程中，可在所述處理裝置5中執行步驟S11、步驟S12以及步驟S13之設定。

步驟S12：選擇多個檢測流程，並設定多個檢測流程的處理順序。在電化學分析程序當中，首先依據進行分析的內容，設計對應的檢測流程，檢測流程包括偵測待測物程序、電化學分析程序、擷取偵測訊號程序或轉換偵測訊號程序，同時設定檢測流程的次序。詳細來說，偵測待測物程序是依據所述待測物4的種類和偵測時之所述待測物4的狀態，設定所述電極連接器2上的所述檢測器204判斷是否接收到足夠的所述待測物4，例如偵測電壓改變超過預設值，則判斷所述待測物4已置入，可執行電化學分析程序。啟動後，選擇何種電化學分析方法，例如進行一種或多種電化學分析，也在電化學分析程序當中設定。接著對於偵測訊號的取得以及取得訊號後的轉換流程，同樣於電化學分析程序當中設定。換句話說，以往的電化學分析，需要操作人員一步步進行的步驟可預先規劃設計，並將其在電化學分析程序當中預先設定。

步驟S13：設定待測物和電化學分析方法，並設定多個控制參數。對於步驟S12所設定的電化學分析程序，進一步依據所述待測物4和欲取得的分析結果，選擇對應的電化學分析方法。電化學分析方法包含循環伏安法、線性掃描伏安法、方波伏安法、微分脈衝伏安法、計時安培法、交流阻抗法或開路電位法。同時，依據不同電化學方法，可以設定進行分析時的各個控制參數，包括施加電壓、施加電流、反應時間、檢測溫度、試劑濃度或訊號擷取範圍。

步驟S14：執行電化學分析方法對待測物進行檢測。當完成以上所述待測物4和電化學分析方法的選擇以及參數的設定後，將所述遠端控制器3 連接至所述處理裝置5，並將所述電極連接器2連接至所述遠端控制器3，接著將所述待測物4放入檢測器接收端口205中，由所述電極連接器2進行上述設定的檢測流程。依據不同電化學分析方法，可以擷取檢測的電壓或電流數據，藉由連線的電腦進行分析，再將結果呈現給操作者檢視。

藉由以上各實施例的說明，可清楚地了解到本發明之多通道恆電位儀裝置相較於先前技術之恆電位儀裝置具有可同時檢測多個相同或不同待測物、檢測範圍及檢測種類大幅增加、體積小巧方便攜帶等優點，克服先前技術之恆電位儀裝置體積龐大、檢測範圍及檢測種類較小以及攜帶不便等缺點。

需要說明的是，在上述各實施例中，對各實施例的說明均各有側重，某個實施例中沒有詳細說明的部分，可以參考其他實施例中的相關描述。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域之通常知識者在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以申請專利範圍的保護範圍為準。

1:多通道恆電位儀裝置

2:電極連接器

3:遠端控制器

4:待測物

5:處理裝置

201,305:記憶體

202:處理器

203:控制器

204:檢測器

205:檢測器接收端口

206:USB接頭

207:USB保護蓋

208:第一無線傳輸模組

209,306:電源開關

210,307:電池

301:USB接收端口

302:電源接孔

303:第二無線傳輸模組

304:連接埠

Claims (10)

1. 一種多通道恆電位儀裝置，其由複數個電極連接器以及一遠端控制器組成；其中複數個該電極連接器包含一記憶體、一處理器、一控制器、一檢測器、一檢測器接收端口、一USB接頭、一USB保護蓋、一第一無線傳輸模組、一電源開關以及一電池，以及該遠端控制器包含複數個USB接收端口、一電源接孔、一第二無線傳輸模組、一傳輸埠、一記憶體、一電源開關以及一電池。
2. 如請求項1所述之多通道恆電位儀裝置，其中該檢測器接收端口設置於該電極連接器外部，並連接設置於該電極連接器內部的該檢測器，用以放置一待測物；該檢測器連接該控制器，用以執行複數個檢測流程；該控制器連接該處理器，用以施加電壓至該待測物並接收反應的電流；該處理器再分別連接該記憶體、該USB接頭以及該第一無線傳輸模組，用以計算該待測物的一分析數據；該電極連接器之該記憶體用以儲存該分析數據；該USB接頭以一實體傳輸方式用以傳輸該分析數據，並可作為該電極連接器之充電接頭；該第一無線傳輸模組以一無線傳輸方式用以傳輸該分析數據；該USB保護蓋設置於該USB接頭外部，用以包覆USB接頭； 該電極連接器之該電源開關設置於該電極連接器內部，用以啟閉該電極連接器之電源；該電極連接器之該電池設置於該電極連接器內部，用以供應該電極連接器之電源。
3. 如請求項1所述之多通道恆電位儀裝置，其中複數個該USB接收端口設置於該遠端控制器外部，用以連接該USB接頭，可供傳輸該分析數據，並作為該電極連接器之充電接收端口；該電源接孔設置於該遠端控制器外部，用以插入電源對該遠端控制器進行充電或供應電源；該第二無線傳輸模組設置於該遠端控制器內部，用以接收該第一無線傳輸模組以該無線傳輸方式所傳輸之該分析數據，並將該分析數據傳輸以該無線傳輸方式至一處理裝置；該傳輸埠設置於該遠端控制器外部，用以插入傳輸線連接該處理裝置；該遠端控制器之該記憶體用以儲存該分析數據；該遠端控制器之該電源開關設置於該遠端控制器內部，用以啟閉該遠端控制器之電源；該遠端控制器之該電池設置於該遠端控制器內部，用以供應該遠端控制器之電源。
4. 如請求項1所述之多通道恆電位儀裝置，其中該電極連接器之該電池以及該遠端控制器之該電池的種類為一次性電池或充電電池。
5. 如請求項1所述之多通道恆電位儀裝置，其中該第一無線傳輸模組以及該第二無線傳輸模組的該無線傳輸方式為Zigbee、藍芽、無線網路、超寬頻(UWB)、2.4G無線通訊(2.4G RF)或近場通訊(NFC)。
6. 如請求項5所述之多通道恆電位儀裝置，其中該無線傳輸方式之傳輸距離為100公尺以內。
7. 如請求項3所述之多通道恆電位儀裝置，其中該處理裝置為個人電腦、筆記型電腦、平板電腦或服務器。
8. 如請求項1所述之多通道恆電位儀裝置，其中該電極連接器以及該USB接收端口的個數至少為1個以上。
9. 如請求項2所述之多通道恆電位儀裝置，其中複數個該檢測流程包含一檢測待測物程序、一執行電化學分析程序、一擷取偵測訊號程序或依轉換偵測訊號程序。
10. 如請求項9所述之多通道恆電位儀裝置，其中該執行電化學分析程序包含執行一電化學分析方法，該電化學分析方法為循環伏安法(Cyclic Voltammety，CV)、線性掃描伏安法(Linear Scan Voltammety，LSV)、方波伏安法(Square-Wave Voltammety，SWV)、微分脈衝伏安法(Differential Pulse Voltammety，DPV)、計時安培法(Amperometry,IT)、交流阻抗法(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)或開路電位法(Open-circuit Potential,OCP)。

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