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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:蘇玠達
研究生(外文):SU,Jie-Da
論文名稱:應用於尿液酸鹼值檢測平台之電化學生物感測器信號處理系統設計
論文名稱(外文):Design of an Electrochemical Biosensor Signal Processing System for Urine pH Detection Platform
指導教授:黃俊岳
指導教授(外文):Huang,Chun-Yueh
口試委員:曾志明鍾協訓
口試委員(外文):ZEN,JYH-MYNGCHUNG,HSIEH HSUN
口試日期:2021-06-08
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺南大學
系所名稱:電機工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2021
畢業學年度:109
語文別:中文
論文頁數:38
中文關鍵詞:電化學分析儀電化學感測器尿液酸鹼值BlueTooth 4.0
外文關鍵詞:potentiostatelectrochemical biosensorsUrine pHBlueTooth 4.0
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本論文提出一個應用於尿液酸鹼值檢測平台之電化學生物感測器信號處理系統設計,其主要目的是要設計一個簡易使用的尿液酸鹼值檢測平台,透過pH感測試片,對於尿液檢體進行檢測,將檢測結果所回饋之電壓信號,經由所開發之信號處理系統,將測得結果以無線傳輸至手機,最後,透過手機之APP將pH值顯示出來。
在系統設計方面,我們採用EMF32微處理器晶片為控制核心,並採用超極生技公司之pH感測試片,將待量測之尿液檢體滴在試片上,而該試片會將檢測結果反應出電壓信號,透過晶片內之ADC接收後,轉變為數位信號,再經由UART傳出信號給藍芽模組,藍芽接收到信號後再以無線方式傳送到手機,最後,由手機APP顯示數值即可得知尿液之pH值,同時,這個檢測結果也會傳送到雲端資料庫中。
在系統驗證方面,我們採用pH感測試片針對不同pH標準液進行量測,將所測試結果,建立出pH值之校正曲線,並將檢測結果與商用酸鹼檢測儀之檢測結果進行比較驗證。實驗結果顯示本論文所提出之尿液酸鹼值檢測平台,具有檢測速度快、操作簡便、與高準確度等特點。

In this thesis, an electrochemical biosensor signal processing system for urine pH detection platform is proposed to detect the pH value of urine. In the proposed platform, the measured urine is dropped on a pH sensor strip, and the strip will generate a voltage value corresponding to the measured urine pH value. Then, the voltage will be transmitted to the phone in wireless after measured by the proposed signal processing system. Finally, the pH value of the measured urine will be shown on the phone and be recorded in the cloud.
In the system design, the EMF32 chip is used as the control unit, the UltraE pH strip is used for urine pH measurement, the Bluetooth module is used to perform the wireless data transmission, and the phone is used to show the measured results. In the system verification, we use the UltraE pH strip to measure a set of different pH standard solution to establish a calibration curve. Based on the calibration curve, the proposed system can perform the urine pH measurement.
In comparison with the results measured by the commercial acid-base detector, the proposed system has the advantages of high speed, small size, simple operation, and easy portability.

目錄
中文摘要……………………………………………………………………………………….i
Abstract……………………………………………………………………………………ii
誌謝………………………………………………………………………………………………iii
目錄 ………………………………………………………………………………………………iv
圖目錄……………………………………………………………………………………………vi
表目錄………………………………………………………………………………………viii
第一章 緒論………………………………………………………………………………1
1.1研究目的…………………………………………………………………………………1
1.2電化學生物感測器簡介……………………………………………………1
1.3電化學分析儀………………………………………………………………………3
1.4 pH值定義………………………………………………………………………………4
1.5 論文架構………………………………………………………………………………5
第二章 電化學感測器原理與探討……………………………………6
2.1 電化學量測法………………………………………………………………………6
2.1.1 電位量測法………………………………………………………………………6
2.1.2 循環伏安法(Cyclic Voltammetry, CV)………7
2.2 pH感測器相關文獻探討……………………………………………………9
2.2.1 氮化鈦離子感測場效電晶體應用於尿酸酵素之量測與積體化前端檢測電路之研究………9
2.2.2 氧化鋅奈米線結合金奈米顆粒應用於微流道電化學pH值感測器之研究……………………………10
第三章 尿液酸鹼值檢測平台設計………………………………………11
3.1 尿液酸鹼值與pH值關係……………………………………………………11
3.1.1 實測飲食後尿液pH之變化…………………………………………12
3.2 檢測系統設計…………………………………………………………………………13
3.3類比數位轉換器………………………………………………………………………14
3.4藍芽模組配對與設定………………………………………………………………15
3.5手機APP開發………………………………………………………………………………18
3.5.1 MIT App Inventor 簡介…………………………………………18
3.5.2 App Inventor 環境建置……………………………………………18
3.5.3 App Inventor 程式開發……………………………………………18
3.5.4 App Inventor 程式解說1…………………………………………19
3.5.5 App Inventor 程式解說2…………………………………………22
第四章 實驗結果與討論……………………………………………………………27
4.1 實驗器材……………………………………………………………………………………27
4.2 實驗環境……………………………………………………………………………………28
4.3 檢測平台驗證測試…………………………………………………………………30
4.4 各種不同尿液的實測結果……………………………………………………31
第五章 結論與未來展望…………………………………………………………………36
參考文獻…………………………………………………………………………………………………37


參考文獻
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[18] 每日頭條:尿酸高低和尿液pH值有直接關係嗎?
https://kknews.cc/zh-tw/health/62kxanq.html
[19] 行政院衛生福利部國民健康署,尿酸濃度、高尿酸血症的趨勢及其相關飲食因素_NAHSIT1993-1996與2005-2008之比較,2018. https://www.hpa.gov.tw/Pages/Detail.aspx?nodeid=1768&pid=9982
[20] 超級生技能:斯特方程式(Nernst equation)與酸鹼度計(pH Meter)關係https://ultrae.com.tw/core.html
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