[发明专利]一种葡萄糖浓度检测装置及检测方法

摘要

本发明公开了一种葡萄糖浓度检测装置及检测方法，所述葡萄糖浓度检测装置分别与电化学工作站和计算机电连接；包括上端开口的容器，设于容器上的上盖板，设于上盖板下方的下盖板，设于下盖板下表面上的呈渐开线状的导轨，设于导轨内端的圆盘，设于圆盘下部并向下延伸的采用金属铂制成的对电极，设于导轨上的可沿导轨移动的转动装置，设于容器内的用于搅拌液体的搅动装置和设于上盖板和下盖板上的用于向容器内滴入葡萄糖溶液的滴液漏斗；本发明具有操作简单，自动化程度高；检测精度高，速度快；装置稳定性好，重复性好的特点。

主权项

1.一种葡萄糖浓度检测装置的检测方法，所述葡萄糖浓度检测装置分别与电化学工作站(1)和计算机(2)电连接；检测装置包括上端开口的容器(3)，设于容器上的上盖板(4)，设于上盖板下方的下盖板(31)，设于下盖板下表面上的呈渐开线状的导轨(5)，设于导轨内端的圆盘(6)，设于圆盘下部并向下延伸的采用金属铂制成的对电极(7)，设于导轨上的可沿导轨移动的转动装置(8)，设于容器内的用于搅拌液体的搅动装置(9)和设于上盖板和下盖板上的用于向容器内滴入葡萄糖溶液的滴液漏斗(10)；所述转动装置下部设有采用泡沫铜材料制成的工作电极(11)，对电极通过设于圆盘上的第一电机(12)与圆盘相连接，搅动装置通过导气管(13)与上盖板、下盖板相连接，导气管上设有气泵(14)；上盖板和下盖板之间设有丝杆(15)，容器内侧壁上有若干条导向竖杆(16)，下盖板外侧面上设有与导向竖杆数量相同并与各个导向竖杆相对应的竖向凹槽，丝杆上端通过第二电机(17)与上盖板相连接，丝杆下部与下盖板转动连接，丝杆下端设有水平挡板(18)；所述计算机分别与第一电机、第二电机、转动装置、搅动装置、气泵和电化学工作站电连接；对电极和工作电极分别与电化学工作站电连接；工作电极和对电极均呈条形板状；其特征是，包括如下步骤：(1‑1)计算机中设有扫描间隔时间A，扫描次数最大值N，扫描次数序号i，i的初始值为1；取25至50ml的0.1M NaOH插入容器中，将上盖板、下盖板安装到容器口部，使工作电极及对电极伸入NaOH中；电化学工作站给工作电极输出0.45V至0.55V的恒电压，调节盛有0.1M的葡萄糖溶液的滴液漏斗的活塞，使滴液漏斗每隔时间A向容器中滴入一滴葡萄糖溶液；(1‑2)在滴液漏斗向容器中滴入第一滴葡萄糖之后至滴入第二滴葡萄糖溶液之前，计算机通过气泵控制搅拌装置对容器内的液体搅拌时间B，B＜A；计算机控制第一电机带动对电极水平旋转，同时控制转动装置带动工作电极沿导轨往返移动，电化学工作站检测电流密度；当检测到最大电流密度时，计算机控制转动装置及第一电机停止工作，控制第二电机带动对电极和工作电极上下移动，当再次检测到最大电流密度时，计算机控制第二电机停止工作，将对电极和工作电极当前的位置定义为最佳位置；在对电极水平旋转和工作电极移动的过程中，对电极和工作电极始终保持最大的相对面积；计算机计算当前容器内的葡萄糖浓度k1，将k1和与k1相对应的电流密度S(t)存储到计算机的存储器中；(1‑3)滴液漏斗向容器内滴入第i+1滴葡萄糖溶液，计算机通过气泵控制搅拌装置对容器内的液体搅拌时间B，B＜A；电化学工作站检测电流密度，计算机计算当前容器内的葡萄糖浓度ki+1，将ki+1和与ki+1相对应的电流密度S(t)存储到计算机的存储器中；(1‑4)当i≤N‑1，使i值增加1，转入步骤(1‑3)；否则，转入步骤(1‑5)；(1‑5)计算机将得到的N个电流密度S(t)分别输入二阶线性系统随机共振模型中，并使二阶线性系统随机共振模型共振；其中，x(t)是振动质点的位移，Ω为角频率，r和ω分别是设定的衰减系数和线性振动质点的频率，c是设定的信号调解系数，b是设定的二次噪声ξ2(t)的系数，ξ(t)为三歧噪声，ξ(t)∈{‑a，0，a}，a＞0，噪声的歧化过程遵循泊松分布，其概率分布为ps(a)＝ps(‑a)＝q，ps(0)＝1‑2q，其中0＜q＜0.5；噪声均值与相关性遵循<ξ(t)>＝0，<ξ(t)ξ(t+τ)>＝2qa2e‑λτ，<ξ(t)>为ξ(t)的积分平均值，<ξ(t)ξ(t+τ)>为ξ(t)ξ(t+τ)的积分平均值；其中λ为相关率，三歧噪声ξ(t)的平直度为计算机利用公式计算并得到与N个电流密度S(t)分别对应的输出信噪比SNR₁，SNR₂，...，SNR_N；计算机读取葡萄糖浓度k₁，k₂，...，k_N并利用点(k₁，SNR₁)，(k₂，SNR₂)，...，(k_N，SNR_N)拟合成直线，根据拟合的直线得出葡萄糖浓度预测模型：将容器的液体倒出，并将容器清洁干净；(1‑6)未知浓度的葡萄糖溶液W的检测：取25至50ml的葡萄糖溶液W插入容器中，将上盖板、下盖板安装到容器口部，使工作电极及对电极伸入葡萄糖溶液中，并使工作电极及对电极位于步骤(1‑2)所确定的最佳位置；电化学工作站给工作电极输出0.45V至0.55V的恒电压，电化学工作站检测电流密度S(t)，计算机将S(t)输入二阶线性系统随机共振模型中，计算机利用公式计算及得到输出信噪比SNR，将SNR代入得到葡萄糖溶液W的浓度k。