发明名称 可携式酸硷値量测装置
摘要 一种可携式酸硷值量测装置,藉由酸硷离子感测场效电晶体(简称pH-ISFET)感测元件浸泡在未知溶液中,当 pH-ISFET感测元件与不同pH值溶液接触时会在闸极与溶液接触之界面产生不同的电位变化,使得通道之电流发生改变,由此特性量测水溶液的酸硷值或是其它离子之浓度,所测得之电讯号经讯号准位调整和类比/数位讯号转换传输至8051单晶片微电脑处理器计算酸硷度,同时在LCD液晶显示器上显示出量测结果,作为评估未知溶液之酸硷度。
申请公布号 TW591227 申请公布日期 2004.06.11
申请号 TW091110543 申请日期 2002.05.20
申请人 国立云林科技大学 发明人 周荣泉;廖岚彬;魏传海
分类号 G01N27/30 主分类号 G01N27/30
代理机构 代理人 洪澄文 台北市大安区信义路四段二七九号三楼;颜锦顺 台北市大安区信义路四段二七九号三楼
主权项 1.一种可携式酸硷値量测装置,包括:一酸硷离子感测场效电晶体(简称pH-ISFET)感测元件,用以接触一未知溶液;一讯号检测单元,用以固定上述pH-ISFET感测元件之汲-源极的电压及电流,并量测上述pH-ISFET感测元件之闸极的电压作为一输出信号;一准位调整单元,耦接上述讯号检测单元,调整上述输出信号的位准,作为一第一信号;一类比/数位转换单元,耦接上述准位调整单元,用以转换上述第一信号成为一数位信号;以及一处理单元,耦接上述类比/数位转换单元,并将上述数位信号与一对照表,以得到上述未知溶液之酸硷値。2.如申请专利范围第1项所述之可携式酸硷値量测装置,其中上述处理单元包括:一8051单晶片微处理器,耦接上述类比/数位转换单元,产生一转换致能信号至上述类比/数位转换单元,致使上述类比/数位转换单元将上述第一信号转换成上述数位信号后,并接收上述数位信号与上述对照表比对,以得到未知溶液之酸硷値;以及一LCD显示器,耦接上述8051单晶片微处理器,用以显示上述未知溶液之酸硷値。3.如申请专利范围第2项所述之可携式酸硷値量测装置,其中上述对照表系上述8051单晶片微处理器于测量上述未知溶液前,根据一pH4及pH7的溶液产生之数位信号,计算出上述pH1~pH13之对应数位値所建构而成,储存于上述上述8051单晶片微处理器中。4.如申请专利范围第1项所述之可携式酸硷値量测装置,其中上述准位调整单元,包括:一仪表放大器,耦接上述输出信号及一参考电压,用以将上述输出信号之位准减去上述参考电压的位准后,输出一降位信号;一运算放大器电路,耦接上述降位信号,放大一既定倍数以作为上述第一信号。5.如申请专利范围第4项所述之可携式酸硷値量测装置,其中上述准位调整单元,更包括一位准提供电路,由一第一及第二电阻串联后与一齐纳二极体并联,以及一直流电压源跨接于上述齐纳二极体之两端所构成,透过串联连接之上述第一及第二电阻上的分压,作为上述参考电压提供至上述仪表放大器。6.如申请专利范围第1项所述之可携式酸硷値量测装置,其中上述类比/数位转换单元系为一类比/数位转换器(IC0804)。7.如申请专利范围第3项所述之可携式酸硷値量测装置,其中上述8051单晶片微处理器及LCD显示器,系于电源导入时进行初始化(reset)动作。8.如申请专利范围第1项所述之可携式酸硷値量测装置,其中上述pH-ISFET感测元件为一非晶形三氧化钨酸硷离子感测场效电晶体、及非晶形碳氢酸硷离子感测场效电晶体。9.如申请专利范围第1项所述之可携式酸硷値量测装置,其中上述pH-ISFET感测元件为一二氧化鍚酸硷离子感测场效电晶体。10.如申请专利范围第1项所述之可携式酸硷値量测量装置,其中上述pH-ISFET感测元件为一非晶形矽氢酸硷离子感测场效电晶体。11.一种酸硷値量测方法,适用于一可携式酸硷値量测装置,包括一酸硷离子感测场效电晶体(简称pH-ISFET)感测元件、一讯号检测单元、一准位调整单元、一类比/数位转换单元以及一处理单元,上述酸硷値量测方法包括下列步骤:利用上述pH-ISFET感测元件,分别感测一第一及第二既定pH値之溶液,以得到两参考値,并根据上述两参考値建构一酸硷値对照表;利用上述pH-ISFET感测元件感测一未知溶液,得到之一数位値,根据上述数位値与上述酸硷値对照表比对,产生未知溶液之酸硷値。12.如申请专利范围第11项所述之酸硷値量测方法,其中更包括于分别感测上述第一及第二既定pH値之溶液,进行下列步骤:初始化上述处理单元;以及确认上述讯号检测单元提供至上述ISFET感测元件之工作电流和电压是否适当。13.如申请专利范围第11项所述之酸硷値量测方法,更包括于上述讯号检测单元所提供之电压及电流不符合上述感测元件之工作电流和电压时,则利用调整第一、第二电阻器,以调整工作电流和电压至一适当値。14.如申请专利范围第11项所述之酸硷値量测方法,其中上述感测一第一及第二既定pH値之溶液,以建构一酸硷値对照表的步骤,包括:(a)将上述pH-ISFET感测元件之感测膜与一第一既定pH値之缓冲液接触;(b)等一第一既定时间后,量测上述pH-ISFET之闸极电压;(c)调整上述闸极电压之位准至一适当位准;(d)转换上述调整过位准之上述闸极电压成为一第一数位讯号,作为上述第一参考値;(e)将上述pH-ISFET感测元件之感测膜与一第二既定pH値之缓冲液接触,重复执行上述步骤(b)~(d),以得到一第二数位信号,作为上述第二参考値;(f)利用上述第一及第二参考値建构上述酸硷値照对表。15.如申请专利范围第14项所述之酸硷値量测方法,其中上述第一既定时间为1.5分钟。16.如申请专利范围第12项所述之酸硷値量测方法,其中上述感测一未知溶液,得到之一数位値的步骤,包括下列步骤:(a)将上述pH-ISFET感测元件之感测膜与一未知溶液接触;(b)等待一第二既定时间后,量测上述pH-ISFET之闸极电压;(c)调整上述闸极电压之位准至一适当位准;以及(d)将上述调整过位准之上述闸极电压转换成一数位讯号作为上述数位値。17.如申请专利范围第16项所述之酸硷値量测方法,其中上述第二既定时间为1.5分钟。18.如申请专利范围第11项所述之酸硷値量测方法,其中更包括显示出未知溶液之酸硷値于一显示单元中。图式简单说明:第1图为本发明之可携式酸硷値量测装置10的示意图。第2图为一pH-ISFET感测元件110之结构示意图。第3图系为一非晶形矽氢离子感测电晶体,固定汲源电压为0.2伏特和固定汲源电流为80A时所得到之闸极电压与pH値的关系图。第4图为本发明之ISFET感测元件与讯号检测单元之电路示意图。第5图为本发明之准位调整单元、类比/数位转换单元及处理单元之电路示意图。第6图为本发明之酸硷値量测装置之操作流程图。
地址 云林县斗六市大学路三段一二三号