TWI528942B - 電化學分析模擬裝置 - Google Patents

電化學分析模擬裝置 Download PDF

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    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
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Description

電化學分析模擬裝置
本發明是有關於一種電化學分析模擬裝置，特別是有關於一種可變換模擬參數及離線執行電化學模擬之電化學分析模擬裝置。
電化學分析儀常用於對各類型之樣本進行多項檢測分析，以檢測樣本中之一種或多種被分析物的存在。習知電化學分析儀都是通過預先安裝於個人電腦或筆記型電腦上的軟體來進行資料之顯示與分析，因此不僅體積較大而不利於隨身攜帶，更需要透過與個人電腦或筆記型電腦的連接才能進行電化學分析。此外，雖目前已發展出可隨身攜帶之電化學分析儀(如血糖機)，然而此類型之電化學分析儀僅限於檢測單一種被分析物而缺乏使用上的彈性。
有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種電化學分析模擬裝置，不僅藉由可替換式計數晶片編輯各類型之檢測參數以檢測各類型之被分析物，亦不需連接個人電腦或筆記型電腦即可離線執行電化學模擬，且可隨身攜帶及滿足各類型之檢測需求。
本發明之電化學分析模擬裝置至少包含輸入單元、處理單元、顯示單元及電力供應單元。其中，輸入單元係讀取可替換式計數晶片中預先燒入之執行程序；處理單元係電性連接輸入單元，並且依據執行程序對樣本之檢測 訊號進行處理以產生檢測結果；顯示單元係電性連接處理單元以顯示檢測結果；以及電力供應單元係電性連接處理單元及顯示單元，以提供處理單元及顯示單元所需之電力。
前述之電化學分析模擬裝置更包含傳輸單元電性連接處理單元，以存取檢測結果。其中，傳輸單元可例如為有線傳輸單元或無線傳輸單元。
前述之電化學分析模擬裝置更包含控制單元電性連接處理單元，以控制處理單元對樣本之檢測訊號進行處理。
前述之電化學分析模擬裝置更包含指示單元電性連接處理單元及電力供應單元，以分別指示處理單元對樣本之檢測訊號之處理狀態及電力供應單元之電力狀態。
前述之電化學分析模擬裝置更包含儲存單元電性連接處理單元，以儲存檢測結果。
前述之電化學分析模擬裝置更包含檢測單元電性連接處理單元，且檢測單元係用以擷取樣本之檢測訊號。其中，檢測單元可例如為三電極系統或多電極系統。
前述之輸入單元可例如為資訊辨識裝置。
前述之電力供應單元可例如為電池、連接市電之電源線或與訊號傳輸線共線。
承上所述，依本發明之電化學分析模擬裝置，其可具有一或多個下述優點：
(1)本發明之電化學分析模擬裝置不僅可連接個人電腦或筆記型電腦以作為習知之電化學分析儀，更可離線執行電化學模擬以作為隨身攜帶之電化學模擬器。
(2)本發明之電化學分析模擬裝置藉由可替換式計數晶片編輯各類型之檢測參數以檢測各類型之被分析物，大幅提高使用上的彈性。
(3)本發明之電化學分析模擬裝置可透過顯示單元即時顯示離線模擬結果以提高使用上的方便性。
茲為使 貴審查委員對本發明之技術特徵及所達到之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明如後。
10‧‧‧輸入單元
11‧‧‧可替換式計數晶片
12‧‧‧參數
20‧‧‧處理單元
30‧‧‧顯示單元
40‧‧‧電力供應單元
50‧‧‧傳輸單元
60‧‧‧控制單元
70‧‧‧指示單元
80‧‧‧儲存單元
90‧‧‧檢測單元
91‧‧‧樣本
92‧‧‧檢測訊號
93‧‧‧檢測結果
100‧‧‧電化學分析模擬裝置
圖1為本發明之電化學分析模擬裝置之較佳實施例之方塊圖。
圖2為本發明之電化學分析模擬裝置之較佳實施例之示意圖。
圖3為本發明之電化學分析模擬裝置作為電化學分析儀時之使用介面之較佳實施例之示意圖。
圖4至圖7為本發明之電化學分析模擬裝置作為電化學模擬器時之使用介面之較佳實施例之示意圖。
以下將參照相關圖式，說明依本發明之電化學分析模擬裝置之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。
請參閱圖1及圖2，圖1為本發明之電化學分析模擬裝置之較佳實施例之方塊圖。圖2為本發明之電化學分析模擬裝置之較佳實施例之示意圖。本發明之電化學分析模擬裝置100可例如至少包含輸入單元10、處理單元20、顯示 單元30及電力供應單元40。其中，為使圖面簡潔，圖2未繪示處理單元20及電力供應單元40。
輸入單元10係讀取可替換式計數晶片11中預先燒入之執行程序。其中輸入單元10可例如為插槽、晶片讀取裝置、記憶設備讀取裝置或任何儲存設備讀取裝置等資訊辨識裝置，且可例如內建或外接於電化學分析模擬裝置100。
處理單元20係電性連接輸入單元10，並且依據可替換式計數晶片11中預先燒入之執行程序對樣本91之檢測訊號進行處理以產生檢測結果。其中，處理單元20係透過與其電性連接之檢測單元90擷取樣本91之檢測訊號，且其中處理單元20可例如為微處理器或微控制器，而檢測單元90則可例如為三電極系統或多電極系統。舉例而言，處理單元20可透過檢測單元90施加電壓至樣本91以接收樣本91反應出之電流，並且可例如利用循環伏安法(Cyclic Voltammety，CV)、計時安培法(I-T)、方波伏安法(Square-Wave Voltammety，SWV)或微分脈衝伏安法(Differential Pulse Voltammety，DPV)等電化學分析方法之一者或其組合進行分析，以產生如膽固醇、重金屬或碳水化合物等被分析物之濃度等檢測結果。
顯示單元30係電性連接處理單元20以顯示檢測結果。其中顯示單元30可例如為液晶顯示面板、發光二極體(LED)顯示面板、有機發光二極體(OLED)顯示器面板、電漿顯示面板、真空螢光顯示器或場發射顯示器。
電力供應單元40係電性連接處理單元20及顯示單元30，以提供處理單元20及顯示單元30所需之電力。其中，電力供應單元40可例如為電池、連接市電之電源線或與訊號傳輸線共線，且其中電池可例如為鋰電池、二次鋰電 池、高分子鋰電池、水銀電池、乾電池、鹼性電池、鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、碳鋅電池、燃料電池或太陽能電池之一者或其組合。
本發明之電化學分析模擬裝置100更可包含傳輸單元50電性連接處理單元20，以透過例如個人電腦或筆記型電腦存取樣本91之檢測結果，或是透過例如個人電腦或筆記型電腦將執行程序燒入可替換式計數晶片11中。其中，傳輸單元50可例如為有線傳輸單元或無線傳輸單元，且其中有線傳輸單元之傳輸方式可例如為通用序列匯流排(USB)或電子工業聯盟(EIA)串列通訊介面標準RS-232、RS-485之一者或其組合；無線傳輸單元之傳輸方式可例如為無線網路通信的工業標準(Wireless fidelity，Wi-Fi)、全球互通微波存取(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX)、藍芽(Bluetooth)、紅外線(Infrared Radiation，IR)、無線射頻(Radio Frequency，RF)或群蜂技術(Zigbee)之一者或其組合。
本發明之電化學分析模擬裝置100更可包含控制單元60電性連接處理單元20，以控制處理單元20透過檢測單元90擷取樣本91之檢測訊號後進行訊號處理。其中，控制單元60可例如為按鍵或觸控面板。
本發明之電化學分析模擬裝置100更可包含指示單元70電性連接處理單元20及/或電力供應單元40，以分別指示處理單元20對樣本91之檢測訊號之處理狀態及/或電力供應單元40之電力狀態。其中，指示單元70可例如為發光二極體(LED)，並且可例如以不同顏色之發光二極體(LED)分別指示不同的狀態，惟本發明不限於此。
本發明之電化學分析模擬裝置100更可包含儲存單元80電性連接處理單元20，以儲存處理單元20所產生之檢測結果。其中，儲存單元80可例如 為隨機存取記憶體(Random-Access Memory，RAM)、快閃記憶體(Flash memory)或相變化記憶體(Phase-change memory)之一者或其組合。
請參閱圖3，圖3為本發明之電化學分析模擬裝置作為電化學分析儀時之使用介面之較佳實施例之示意圖。
當本發明作為電化學分析儀時，使用者可例如透過有線或無線之連接方式連接個人電腦或筆記型電腦，以透過相應之軟體進行如循環伏安法(CV)、計時安培法(I-T)、方波伏安法(SWV)或微分脈衝伏安法(DPV)等電化學分析與顯示檢測結果，並且對檢測結果進行存取。惟本發明不限於此，任何電化學分析方法皆應屬本發明所請求保護之範圍。
請參閱圖4至圖7，圖4至圖7為本發明之電化學分析模擬裝置作為電化學模擬器時之使用介面之較佳實施例之示意圖。
當本發明作為電化學模擬器時，可將執行程序預先燒入可替換式計數晶片中，令使用者可直接透過電化學分析模擬裝置100上的控制單元進行操作，以檢測各類型之被分析物。因此，使用者可依據不同的檢測需求而替換可替換式計數晶片以大幅提高使用上的彈性。
預先燒入可替換式計數晶片之執行程序可例如為前處理(圖4)、分析方法執行(圖5)、數據擷取及轉換(圖6)、執行及顯示結果(圖7)等四個程序。
如圖4所示，前處理可讓使用者或研發者自由組合如循環伏安法(CV)、計時安培法(I-T)、方波伏安法(SWV)或微分脈衝伏安法(DPV)等一個或多個電化學分析方法，以例如對樣本施加不同電壓大小、不同施加電壓時間長短等前處理
接著，如圖5所示，使用者便可依據所選定之電化學分析方法對樣本進行檢測以擷取樣本之檢測訊號92。
接著，如圖6所示，當擷取到檢測訊號92後，使用者可對檢測訊號92進行數據之擷取及轉換。舉例而言，使用者可設定如電流-電壓曲線(I-V curve)之檢測訊號92之擷取範圍如P1(x1,y1)至P2(x2,y2)等參數12，並且將此範圍之數據進行如相加、相減、微分、積分、最大值或最小值等運算而得到原始數據(Raw Data)，接著設定轉換公式之參數12以透過轉換公式(如二元一次方程式C1=a*i+b)將原始數據轉換為如被分析物之濃度等檢測結果93。惟本發明不限於此，任何參數12之設定及數據之轉換皆應屬本發明所請求保護之範圍。
如圖7所示，接著將轉換後的檢測結果93顯示於電化學分析模擬裝置100之顯示單元。其中，所顯示之檢測結果93可例如為檔案名稱、燒錄次數、資料筆數、原始數據、濃度及/或溫度等資訊，惟本發明不限於此。
如此一來，當使用者將所編輯完成之執行程序燒入可替換式計數晶片後，此電化學分析模擬裝置100便可不須連接個人電腦或筆記型電腦執行離線之電化學模擬並顯示檢測結果93於電化學分析模擬裝置100之顯示單元上，且使用者可依據不同的檢測需求而替換可替換式計數晶片以大幅提高使用上的彈性。由於本發明之電化學分析模擬裝置100之體積小，且可隨身攜帶以作為離線執行電化學模擬之電化學模擬器，因此實具產業利用價值。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
10‧‧‧輸入單元
11‧‧‧可替換式計數晶片
20‧‧‧處理單元
30‧‧‧顯示單元
40‧‧‧電力供應單元
50‧‧‧傳輸單元
60‧‧‧控制單元
70‧‧‧指示單元
80‧‧‧儲存單元
90‧‧‧檢測單元
91‧‧‧樣本
100‧‧‧電化學分析模擬裝置

Claims (10)

  1. 一種電化學分析模擬裝置，包含：一輸入單元，係讀取一可替換式計數晶片中預先燒入之包含前處理程序、分析方法執行程序、數據擷取及轉換程序、執行及顯示結果程序之一執行程序；一處理單元，係電性連接該輸入單元，該處理單元係依據該執行程序對一樣本之一檢測訊號進行處理以產生一檢測結果；一顯示單元，係電性連接該處理單元以顯示該檢測結果；以及一電力供應單元，係電性連接該處理單元及該顯示單元，以提供該處理單元及該顯示單元所需之電力。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電化學分析模擬裝置，更包含一傳輸單元電性連接該處理單元，以存取該檢測結果。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電化學分析模擬裝置，其中該傳輸單元為一有線傳輸單元或一無線傳輸單元。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電化學分析模擬裝置，更包含一控制單元電性連接該處理單元，以控制該處理單元對該樣本之該檢測訊號進行處理。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電化學分析模擬裝置，更包含一指示單元電性連接該處理單元及該電力供應單元，以分別指示該處理單元對該樣本之該檢測訊號之一處理狀態及該電力供應單元之一電力狀態。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電化學分析模擬裝置，更包含一儲存單元電性連接該處理單元，以儲存該檢測結果。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電化學分析模擬裝置，更包含一檢測單元電性連接該處理單元，該檢測單元係用以擷取該樣本之該檢測訊號。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電化學分析模擬裝置，其中該檢測單元為三電極系統或多電極系統。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電化學分析模擬裝置，其中該輸入單元為資訊辨識裝置。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之電化學分析模擬裝置，其中該電力供應單元為電池、連接市電之電源線或與訊號傳輸線共線。
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