血氣分析儀的制作方法

血氣分析儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種血氣分析儀，包括一測試包；位于測試包中的復數個溫度傳感器；一振蕩器；一運算放大器；與復數個溫度傳感器的數目相等的復數個金屬-氧化物-半導體晶體管，復數個金屬-氧化物-半導體晶體管中的每一個與復數個溫度傳感器中的一個對應，每個金屬-氧化物-半導體晶體管的漏極連接至振蕩器的輸出端，每個金屬-氧化物-半導體晶體管的源極連接至運算放大器的反相輸入端，每個金屬-氧化物-半導體晶體管的柵極連接至相對應的溫度傳感器的輸出端；一反饋電阻；一整流器；以及連接在整流器的輸出端的直流風扇或電阻式加熱器。本實用新型的血氣分析儀能夠使得測試包的溫度保持穩定。
【專利說明】血氣分析儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種醫用血氣分析儀，更具體地，涉及一種溫度可調節的血氣分析儀。
【背景技術】
[0002]血氣分析儀是利用電極對血液進行測量的精密實驗儀器。血氣分析儀可以用來檢測血氣中的氫離子濃度、二氧化碳分壓和氧分壓，還能檢測鈉離子濃度、鈣離子濃度、鉀離子濃度和氯離子濃度。
[0003]血氣分析儀適用于醫院的臨床檢測，能夠對血液的酸堿平衡、重要離子濃度進行監測，因此需要及時并準確對血氣中的各個參數進行精確測量。
[0004]在血氣檢測過程中，當環境溫度或血氣溫度發生變化時，容易對測試結果造成很大的影響甚至導致檢測結果不準確，因而通常需要使得環境溫度保持在15-30°C之間。
[0005]美國專利US4469792公開了一種血氣分析儀，其中通過與25°C的循環水浴連接的不銹鋼帶使得無菌瓶的溫度保持在25°C。當該血氣分析儀的環境溫度偏離所需要的溫度范圍時，往往需要較長的時間來恢復到所需的溫度范圍。
實用新型內容
[0006]針對上述現有技術的問題，本實用新型提供了一種血氣分析儀，所述血氣分析儀包括一測試包，還包括:位于所述測試包中的復數個溫度傳感器；一個振蕩器；一個運算放大器；與所述復數個溫度傳感器的數目相等的復數個金屬-氧化物-半導體晶體管，所述復數個金屬-氧化物-半導體晶體管中的每一個與所述復數個溫度傳感器中的一個對應，每個所述金屬-氧化物-半導體晶體管的漏極連接至所述振蕩器的輸出端，每個所述金屬-氧化物-半導體晶體管的源極連接至所述運算放大器的反相輸入端，每個所述金屬-氧化物-半導體晶體管的柵極連接至相對應的所述溫度傳感器的輸出端；一反饋電阻，所述反饋電阻連接在所述運算放大器的反相輸入端和所述運算放大器的輸出端之間；一整流器，所述整流器的輸入端連接在所述運算放大器的輸出端與零電位點之間；以及連接在所述整流器的輸出端的直流風扇或電阻式加熱器。
[0007]本實用新型的血氣分析儀能夠獲取測試包的多個溫度信號并由此確定運算放大器的輸出電壓，根據整流器輸出端的電壓實現線性、無級調節直流風扇的轉速，從而精確、穩定對測試包進行散熱；或電阻式加熱器根據整流器輸出端的電壓精確、穩定對測試包進行加熱。
[0008]優選的，所述運算放大器的同相輸入端連接至所述零電位點。同相輸入端接地使得運算放大器形成反相比例運算放大器，在運算放大器的輸出端得到交流電，便于持續穩定調節測試包的溫度。
[0009]優選的,所述測試包包括一參考電極、一血氣試劑包、一血液樣品收集器、一分光光度計和一電極陣列；所述復數個溫度傳感器包括:設置在所述參考電極處的第一溫度傳感器；設置在所述血氣試劑包處的第二溫度傳感器、第三溫度傳感器和第四溫度傳感器；設置在所述分光光度計處的第五溫度傳感器；以及設置在所述電極陣列處的第六溫度傳感器。溫度傳感器對測試包中的不同溫度敏感區域進行測量能夠精確控制測試包的整體溫度，從而使得對血氣的參數的測量更加準確。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]以下附圖僅旨在于對本實用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實用新型的范圍。其中，
[0011]圖1是根據本實用新型第一個實施例的血氣分析儀的結構示意圖；和
[0012]圖2是根據本實用新型第二個實施例的血氣分析儀的結構示意圖。
[0013]主要裝置符號說明
[0014]I振蕩器
[0015]3運算放大器
[0016]4振蕩器的輸出端
[0017]5整流器
[0018]6運算放大器的反相輸入端
[0019]7直流風扇
[0020]V電阻式加熱器
[0021]8運算放大器的輸出端
[0022]9反饋電阻
[0023]21?26 N溝道增強型金屬-氧化物-半導體晶體管
[0024]31?36 溫度傳感器
[0025]31’?36’溫度傳感器
[0026]40 測試包
[0027]41 參考電極
[0028]42 血氣試劑包
[0029]43 血液樣品收集器
[0030]45 分光光度計
[0031]46 電極陣列
[0032]100血氣分析儀
[0033]100’血氣分析儀
【具體實施方式】
[0034]為了對本實用新型的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照【專利附圖】

【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】。
[0035]圖1是根據本實用新型第一個實施例的血氣分析儀的結構示意圖。如圖1所示，血氣分析儀100包括測試包40、振蕩器1、運算放大器3、反饋電阻9、整流器5、直流風扇7、6個NMOS (N溝道增強型金屬-氧化物-半導體)晶體管21、22、23、24、25和26，以及6個溫度傳感器31、32、33、34、35和36。圖1中并未示出蠕動泵、廢液收集室、管路系統、模數轉換等裝置，但本領域的技術人員應該清楚如何設置。
[0036]測試包40包括參考電極41、血氣試劑包42、血液樣品收集器43、分光光度計45和電極陣列46。本實用新型的測試包40的構造和功能與現有技術中的測試包的構造和功能相同或基本相同，即測試包40能夠測量血氣中的酸堿度、氧分壓、二氧化碳分壓，還能檢測血氣中的鈉離子濃度、鈣離子濃度、鉀離子濃度和氯離子濃度。測試包40的具體構造可以是現有技術中的任何形式，在此不再贅述。
[0037]6個溫度傳感器31、32、33、34、35和36都位于測試包40中，分別用于檢測測試包40中不同溫度敏感區域的溫度。其中，溫度傳感器31設置在參考電極41處，用于測量參考電極41的溫度；溫度傳感器32、33和34設置在血氣試劑包42處，用于測量血氣試劑包42的溫度；溫度傳感器35設置在分光光度計45處，用于檢測分光光度計45的溫度；溫度傳感器36設置在電極陣列46處，用于檢測電極陣列46的溫度；溫度傳感器31、32、33、34、35、36分別將檢測的溫度信號轉換為相對應的電壓信號，例如溫度傳感器31、32、33、34、35、36的輸出端分別得到電壓Ves1、VGS2, Vgs3> VGS4, Vgs5, Vgs60此處陳述的“溫度傳感器31設置在參考電極41處”應當理解為溫度傳感器31位于參考電極41的周圍或附近，還可以直接與參考電極41相接觸。“溫度傳感器32、33和34設置在血氣試劑包42處”應該理解為溫度傳感器32、33和34分別位于血氣試劑包42的周圍、附近或直接與其相接觸。“溫度傳感器35設置在分光光度計45處”應該理解為溫度傳感器35位于分光光度計45的周圍、附近或直接與其相接觸。“溫度傳感器36設置在電極陣列46處”應該理解為溫度傳感器36位于電極陣列46的周圍、附近或直接與其相接觸。
[0038]振蕩器I具有輸出端4,其用于輸出一交流電壓。NMOS晶體管的結構對稱,源極和漏極可以互換，在此，我們定義NMOS晶體管21?26的漏極都連接在振蕩器I的輸出端4上，且源極都連接在運算放大器3的反相輸入端6上，NMOS晶體管21的柵極連接在溫度傳感器31的輸出端，NMOS晶體管22的柵極連接在溫度傳感器32的輸出端，NMOS晶體管23的柵極連接在溫度傳感器33的輸出端，NMOS晶體管24的柵極連接在溫度傳感器34的輸出端，NMOS晶體管25的柵極連接在溫度傳感器35的輸出端，NMOS晶體管26的柵極連接在溫度傳感器36的輸出端，因此電壓Ves1、Ves2、Vgs3> Ves4、Ves5、Vgs6即分別為NMOS晶體管21、22、23、24、25、26的柵-源電壓。運算放大器3的同相輸入端與零電位點連接，反饋電阻9連接在運算放大器3的反相輸入端6和運算放大器3的輸出端8之間。整流器5的輸入端具有兩個端子，其中一個端子與運算放大器3的輸出端8相連接，且另一個端子與零電位點連接。整流器5可以現有技術中的全橋整流電路或半橋整流電路來實現，將運算放大器3的輸出端8的交流電整流為直流電。整流器5的輸出端與直流風扇7的輸入端連接，即整流器5的輸出端上的直流電給直流風扇7進行供電，直流風扇7根據該直流電對待測血氣的環境或測試包40進行降溫。本領域的技術人員可知，零電位點只是一個相對電勢為零的地方，并不限定是大地，當然，零點位點也可以指大地。
[0039]在本實施例中，根據NMOS晶體管的特征曲線可知，當溫度傳感器所檢測的溫度值增加時，溫度傳感器的輸出端輸出幅值增加的正電壓，即施加在對應的NMOS晶體管的柵-源電壓增加，從而導致NMOS晶體管中的漏-源電流增加(即NMOS晶體管的源-漏之間的電阻減小)，在其他溫度傳感器的輸出端的輸出電壓不變的情況下，將導致運算放大器3的輸出端8的電壓幅值增加，經過整流器5整流后得到的直流電的幅值也增加，最終使得直流風扇7的運轉速度增加，加快測試包40的散熱。反之，當溫度傳感器所檢測的溫度值降低時，溫度傳感器的輸出端輸出幅值減小的正電壓，即施加在對應的NMOS晶體管的柵-源電壓減小，從而導致NMOS晶體管中的漏-源電流減小(即NMOS晶體管的源-漏之間的電阻增加)，在其他溫度傳感器的輸出端的輸出電壓不變的情況下，將導致運算放大器3的輸出端8的電壓幅值減小，經過整流器5整流后得到的直流電的幅值也減小，最終使得直流風扇7的運轉速度降低，減慢測試包40的散熱。本實施例的直流風扇7能根據整流器5輸出端的電壓實現線性、無級調節風扇的轉速。
[0040]在本實用新型的其他實施例中，還可以采用多個P溝道增強型MOS晶體管代替圖1中的N溝道增強型MOS晶體管，根據P溝道增強型MOS晶體管的特性曲線，在此情況，溫度傳感器輸出端應輸出的電壓使得對應晶體管的柵電壓小于源電壓。并且檢測的溫度越高時，對應晶體管的柵源電壓的幅值越大，檢測的溫度越低時，對應晶體管的柵源電壓的幅值越小。
[0041]在本實用新型的其他實施例中，還可以采用多個N溝道耗盡型MOS晶體管代替圖1中的N溝道增強型MOS晶體管，根據N溝道耗盡型MOS晶體管的特性曲線，在此情況，當檢測的溫度越高時，溫度傳感器輸出的電壓使得對應晶體管的柵源電壓越大于零且幅值越大，檢測的溫度越低時，輸出的電壓使得對應晶體管的柵源電壓越小于零且幅值越大。
[0042]在本實用新型的其他實施例中，還可以采用多個P溝道耗盡型MOS晶體管代替圖1中的N溝道增強型MOS晶體管，根據P溝道耗盡型MOS晶體管的特性曲線，在此情況，當檢測的溫度越高時，溫度傳感器輸出的電壓使得對應晶體管的柵源電壓越小于零且幅值越大，檢測的溫度越低時，輸出的電壓使得對應晶體管的柵源電壓越大于零且幅值越大。
[0043]圖2是根據本實用新型第二個實施例的血氣分析儀的結構示意圖。其中類似的附圖標記表示類似的部件，圖2中的血氣分析儀100’與圖1中的分析儀100基本相同，區別在于，圖2中采用電阻式加熱器7’代替了圖1中的直流電風扇7，以及圖2采用6個溫度傳感器31’、32’、33’、34’、35’和36，分別代替了圖1中的6個溫度傳感器31、32、33、34、35和36。本實施例中的電阻式加熱器7’利于需要持續對測試包40加熱的環境中使用。在本實施例中，當溫度傳感器31’、32’、33’、34’、35’和36’中的一個或多個檢測的溫度值降低時，該溫度傳感器的輸出端輸出幅值增加的正電壓，即施加在對應的NMOS晶體管的柵-源電壓增加，從而導致NMOS晶體管中的漏-源電流增加(即NMOS晶體管的源-漏之間的電阻減小)，在其他溫度傳感器的輸出端的輸出電壓不變的情況下，將導致運算放大器3的輸出端8的電壓幅值增加，經過整流器5整流后得到的直流電的幅值也增加，最終加快電阻式加熱器V對測試包40的加熱。反之，當其中一個或多個溫度傳感器所檢測的溫度值增加時，該溫度傳感器的輸出端輸出幅值減小的正電壓，即施加在對應的NMOS晶體管的柵-源電壓減小，從而導致NMOS晶體管中的漏-源電流減小(即NMOS晶體管的源-漏之間的電阻增加)，在其他溫度傳感器的輸出端的輸出電壓不變的情況下，將導致運算放大器3的輸出端8的電壓幅值減小，經過整流器5整流后得到的直流電的幅值也減小，最終減慢了對測試包40的加熱。
[0044]在本實用新型的其他實施例中，還可以采用多個P溝道增強型MOS晶體管代替圖2中的N溝道增強型MOS晶體管，根據P溝道增強型MOS晶體管的特性曲線，在此情況，溫度傳感器輸出端應輸出的電壓使得對應晶體管的柵電壓小于源電壓。并且檢測的溫度越低時，對應晶體管的柵源電壓的幅值越大，檢測的溫度越高時，對應晶體管的柵源電壓的幅值越小。
[0045]在本實用新型的其他實施例中，還可以采用多個N溝道耗盡型MOS晶體管代替圖2中的N溝道增強型MOS晶體管，根據N溝道耗盡型MOS晶體管的特性曲線，在此情況，當檢測的溫度越低時，溫度傳感器輸出的電壓使得對應晶體管的柵源電壓越大于零且幅值越大，檢測的溫度越高時，輸出的電壓使得對應晶體管的柵源電壓越小于零且幅值越大。
[0046]在本實用新型的其他實施例中，還可以采用多個P溝道耗盡型MOS晶體管代替圖2中的N溝道增強型MOS晶體管，根據P溝道耗盡型MOS晶體管的特性曲線，在此情況，當檢測的溫度越低時，溫度傳感器輸出的電壓使得對應晶體管的柵源電壓越小于零且幅值越大，檢測的溫度越高時，輸出的電壓使得對應晶體管的柵源電壓越大于零且幅值越大。
[0047]本領域的技術人員可知，可以采用現有技術中能夠輸出上述實施例中所需的柵源電壓的溫度傳感器。
[0048]本實用新型的實施例中采用多個溫度傳感器，可以對測試包中的不同溫度敏感地方進行溫度測量，每一個溫度信號將使得相對應的MOS晶體管中產生相對應的漏-源電流，多個漏-源電流的疊加確定運算放大器3的輸出電壓，從而使得運算放大器3輸出的電壓反應測試包40的整體溫度，避免了測試包40中某一個溫度敏感區的溫度過高或過低造成溫度測量的不準確性，進而避免了對溫度的控制不準確性。本領域的技術人員應當知道，本實用新型并不限于是采用6個溫度傳感器，在其他的實施例中，可以采用至少2個(即復數個)溫度傳感器。
[0049]本實用新型中的一個實施例中，振蕩器I輸出的交流電使得每一個NMOS晶體管21、22、23、24、25、26工作在可變電阻區(即線性區)，從而實現運算放大器3的輸出電壓連續可調，對溫度的控制更加精確。例如振蕩器I可以輸出最大值在0.1V?0.2V之間的一正弦交流電。
[0050]在本實用新型的上述實施例中，運算放大器3的同相輸入端接地使得運算放大器3形成反相比例運算放大器，在運算放大器3的輸出端得到交流電，便于持續穩定調節測試包40的溫度。在本實用新型的其他實施例中，運算放大器3的同相輸入端也可以不接地，根據需要可以在其同相輸入端施加一正電壓從而調節運算放大器3的輸出端的電壓。
[0051]以上所述僅為本實用新型示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本實用新型的范圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本實用新型的構思和原則的前提下所作的等同變化、修改與結合，均應屬于本實用新型保護的范圍。
【權利要求】
1.一種血氣分析儀(100 ;100’)，包括一測試包(40)，其特征在于還包括: 位于所述測試包(40)中的復數個溫度傳感器(31，32，33，34，35，36 ;31’，32’，33’，34，，35，，36，)； 一振蕩器⑴； 一運算放大器(3)； 與所述復數個溫度傳感器(31，32，33，34，35，36 ;31’，32’，33’，34’，35’，36’ )的數目相等的復數個金屬-氧化物-半導體晶體管(21，22，23，24，25，26)，所述復數個金屬-氧化物-半導體晶體管(21，22，23，24，25，26)與所述復數個溫度傳感器(31，32，33，34，35，36 ；31’，32’，33’，34’，35’，36’)——對應，每個所述金屬-氧化物-半導體晶體管(21，22，23，24，25，26)的漏極連接至所述振蕩器(I)的輸出端(4)，每個所述金屬-氧化物-半導體晶體管(21，22，23，24，25，26)的源極連接至所述運算放大器(3)的反相輸入端(6)，每個所述金屬-氧化物-半導體晶體管(21，22，23，24，25，26)的柵極連接至相對應的所述溫度傳感器(31,32,33,34,35,36 ;31’，32’，33’，34’，35’，36’ )的輸出端； 一反饋電阻(9)，連接在所述運算放大器(3)的反相輸入端(6)和所述運算放大器(3)的輸出端⑶之間； 一整流器(5)，所述整流器(5)的輸入端連接在所述運算放大器(3)的輸出端(8)與零電位點之間；以及 連接在所述整流器(5)的輸出端的直流風扇(7)或電阻式加熱器(7’)。
2.根據權利要求1所述的血氣分析儀，其特征在于，所述運算放大器(3)的同相輸入端連接至所述零電位點。
3.根據權利要求1或2所述的血氣分析儀，其特征在于， 所述測試包(40)包括一參考電極(41)、一血氣試劑包(42)、一血液樣品收集器(43)、一分光光度計(45)和一電極陣列(46)； 所述復數個溫度傳感器是:設置在所述參考電極(41)處的第一溫度傳感器(31 ;31’)；設置在所述血氣試劑包(42)處的第二溫度傳感器(32 ;32’)、第三溫度傳感器(33 ;33’)和第四溫度傳感器(34 ;34’ );設置在所述分光光度計(45)處的第五溫度傳感器(35 ;35’ )；以及設置在所述電極陣列(46)處的第六溫度傳感器(36 ;36’)。
【文檔編號】G01N33/48GK203745469SQ201420151383
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月31日 優先權日:2014年3月31日
【發明者】葉韻 申請人:西門子（中國）有限公司