一种奎宁溶液浓度检测装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及溶液浓度检测技术领域，尤其设及一种奎宁溶液浓度检测装置和方 法。
【背景技术】
[0002] 现有的奎宁溶液浓度检测技术方法有仪器分析检测法和化学检测法，仪器分析检 测法虽然操作简单，但是存在设备体积大、费用昂贵、检测精度低的缺陷；化学检测法存在 操作繁琐，重复性差的不足。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是克服现有奎宁溶液浓度检测装置成本高、检测精度较低的技术问 题，提供了一种奎宁溶液浓度检测装置和方法，其结构简单，成本低，能够快速准确的检测 出奎宁溶液的浓度。
[0004] 为了解决上述问题，本发明采用W下技术方案予W实现： 阳〇化]本发明的一种奎宁溶液浓度检测装置，包括计算机、采集单元和采集工作台，所述 采集单元包括细胞电极板、声表面波谐振器和转换单元，所述采集工作台包括底座，所述底 座上设置有放置槽，所述放置槽上方设有滴液室，所述滴液室底部设有与滴液室连通的微 量累，所述微量累底部设有与微量累连通的滴液头，所述滴液室顶部设有进液口，所述滴液 室内还设有清洗机构和排水机构，所述滴液室上方设有圆盘，所述圆盘上绕圆屯、设有若干 个储液腔，所述储液腔底部与进液口对应的位置设有出液口，所述出液口上设有出液电磁 阀，所述滴液室顶部设有驱动圆盘转动的驱动电机，所述声表面波谐振器分别与细胞电极 板和转换单元电连接，所述计算机分别与转换单元、微量累、清洗机构、排水机构、出液电磁 阀和驱动电机电连接。
[0006] 在本技术方案中，预先取得不同浓度的奎宁溶液，将不同浓度的奎宁溶液分别倒 入圆盘上的各个储液腔内，将细胞电极板放置在放置槽内，且细胞电极板位于滴液头下方。
[0007] 启动奎宁溶液浓度检测装置工作，计算机控制圆盘上与滴液室对应的储液 腔上的出液电磁阀开启（与滴液室对应的储液腔上的出液口与滴液室上的进液口对 准），储液腔内的奎宁溶液通过进液口注入滴液室。接着计算机控制微量累工作，微 量累控制滴液头每间隔2秒滴液一次，每次滴液量为0. 05ml，总共滴液250次。滴 液室内的奎宁溶液通过滴液头滴到细胞电极板上，细胞电极板产生特异性电流响应， 电流响应被声表面波谐振器捕捉到W频率形式输出到转换单元，转换单元检测频 率信号，并输出频率响应曲线到计算机。计算机在接收到的频率响应曲线上采样， 得到100个采样值，将采样值作为输入数据S(t)，输入二阶线性系统随机共振模型
并使二阶线性系统随机共 CN1051化025A 说明书 2/8页 振模型共振，得到该奎宁溶液的输出信噪比
[0008] 滴液结束后，排水机构将滴液室内剩余的奎宁溶液排出，清洗机构对滴液室进行 清洗吹干。接着，计算机通过驱动电机驱动圆盘顺时针转动一定角度，使下一个储液腔转 动到与滴液室对应的位置，接着重复上述步骤检测出该储液腔内奎宁溶液的输出信噪比， 然后排水机构将滴液室内剩余的奎宁溶液排出，清洗机构对滴液室进行清洗吹干。如此循 环直到检测出圆盘上所有储液腔内的奎宁溶液的输出信噪比，预先取得的奎宁溶液的浓度 分别为ki，kz，. . .，kw，其对应的输出信噪比分别为SNRi，SNR2, . . .，SNRw，计算机将点化1， SNRi)，化2,SNR2)，...，也，SNRJ拟合成一条直线，根据拟合的直线得到奎宁溶液的预测模 型
[0009] 检测未知浓度的待测奎宁溶液时，只要将待测奎宁溶液倒入与圆盘上与滴液室对 应的储液腔内，重复上述步骤得到该奎宁溶液的输出信噪比SNR，将该输出信噪比SNR代入 奎宁溶液的预测模型：
，从而计算出待测奎宁溶液的浓度k。本发明构 简单，成本低，每次滴液完成后，清洗机构会对滴液室进行清洗吹干，保证下一次注入滴液 室的奎宁溶液的浓度不会受到杂质干扰，提高了检测精度，检测装置由计算机控制自动工 作，检测速度快，提高了检测效率。
[0010] 作为优选，所述细胞电极板包括基板，所述基板上设有工作电极、对电极和两个参 比电极，所述工作电极包括前端的圆形部，该圆形部由泡沫铜制成，该泡沫铜上锻有一层锻 金层，所述锻金层上设有小鼠菌状味蕾味觉受体细胞，所述对电极的前端和参比电极的前 端呈弧形围绕在圆形部外侧，所述工作电极前端、对电极前端和参比电极前端外侧涂有油 漆涂层。对电极、参比电极和工作电极的上表面均高于基板上表面0. 5至1厘米，基板由ST 切型石英制成，对电极和参比电极由鹤制成，工作电极由泡沫铜材料制成，泡沫铜为均匀分 布的=维网状孔结构，其具有多层稳定的网状结构且连接紧密，网状结构不易变形及塌陷， 运使得细胞能够进入泡沫铜结构内部，使得细胞能更好的附着在电极上，锻金层相比泡沫 铜毒性更低，与细胞接触使得细胞活性更好，也使得检测灵敏度更好。
[0011] 作为优选，所述转换单元包括振荡电路和频率检测器，所述声表面波谐振器通过 振荡电路与频率检测器电连接，所述频率检测器与计算机电连接。
[0012] 作为优选，所述清洗机构包括进气口和进水口，所述滴液室通过一个连接管路与 进气口和进水口连通，所述进气口与气累相连，所述进水口与水累相连，所述水累与水箱相 连，所述进气口设有进气电磁阀，所述进水口设有进水电磁阀，所述气累、水累、进气电磁阀 和进水电磁阀分别与计算机电连接。对滴液室进行清洗时，先关闭进气电磁阀，启动水累、 开启进水电磁阀，水累向滴液室内注入清水清洗，接着排水机构将水排出，关闭水累和进水 电磁阀，启动气累、开启进气电磁阀，气累向滴液室内通入空气将滴液室吹干。
[0013] 作为优选，所述清洗机构还包括设置在滴液室内的揽拌机构，所述揽拌机构包括 水平设置的中空的横杆和纵向设置的中空的纵杆，所述横杆中段的底部通过轴承套设在纵 杆的顶端，所述横杆内的空腔与纵杆内的空腔连通，所述横杆一端的前侧面和横杆另一端 的后侧面设有若干个通孔，所述通孔与横杆内空腔连通，所述纵杆设置在滴液室底部，所述 纵杆内的空腔通过连接管路与进气口和进水口连通。清洗时，清水从纵杆通入横杆，并从横 杆的通孔内排出，清水从通孔内排出时带动横杆转动，当滴液室内清水达到一定量时，横杆 转动揽拌清水，使滴液室清洗更彻底。在排水机构排出清水后，空气通入横杆，并从通孔排 出，横杆转动，加速滴液室内气流流动，加快滴液室干燥速度。而且，在储液腔将溶液注入滴 液室时，通入空气使横杆转动，横杆揽拌溶液使空气与溶液更好的混合，增加溶液含氧量， 从而使细胞电极板上的细胞存活更长的时间。
[0014] 作为优选，所述清洗机构还包括空气加热器，所述空气加热器的出风口与气累的 进风口连通，所述空气加热器与计算机电连接。在清洗时，加热装置工作，气累向滴液室内 通入热空气，加快滴液室干燥速度，在增加滴液室内溶液含氧量时，加热装置不工作，气累 向滴液室内通入常溫状态下的空气。
[0015] 作为优选，所述排水机构包括设置在滴液室底部的排水管，所述排水管与滴液室 连通，所述排水管上设有排水电磁阀，所述排水电磁阀与计算机电连接。
[0016] 本发明的一种奎宁溶液浓度检测方法，包括W下步骤：
[0017]S1 :将待测奎宁溶液倒入圆盘上与滴液室对应的储液腔内，接着将储液腔内的奎 宁溶液注入滴液室；
[0018]S2 :滴液头将奎宁溶液滴到细胞电极板上，微量累控制滴液头的滴液量和滴液时 间，滴液头每间隔2秒滴液一次，每次滴液量为0. 05ml，总共滴液250次，滴液结束后排出滴 液室内的剩余溶液，并对滴液室进行清洗吹干；
[0019]S3:声表面波谐振器采集细胞电极板上的信号发送到转换单元，转换 单元输出频率响应曲线到计算机，计算机在接收到的频率响应曲线上采样，得到 90-100个采样值，将采样值作为输入数据S(t)，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，
[0020] 其中，x(t)是振动质点的位移，Q为角频率