专利名称：便携式农药残毒光电快速检测仪的制作方法
技术领域：
便携式农药残毒光电快速检测仪技术领域[0001]本实用新型属于食品农药残毒检测设备领域，且特别涉及一种利用化学发光原理、光电转换技术和单片机技术的便携式农药残毒光电快速检测仪。
背景技术：
[0002]随着人们对健康意识的增强，以及对食品安全问题的日益关注，对与人们日常生活息息相关的蔬菜瓜果及农副产品中的农药残毒量进行检测，已经成为一道蔬菜瓜果进入超市的必经程序。[0003]据有关部门统计数据显示，2010年我国农药年使用量突破80万吨，居世界首位。 因此，控制蔬菜瓜果等食品中的农药残留量对人体的危害显得尤其重要。目前，最常用且有效的方法之一是加强对食品中农药残留的检测力度。常用的检测手段通常是将样品送至实验室，由专业检验人员利用专门的残毒仪器进行化验分析，这种手段不仅费时费力，检测成本高，而且效率低，不利于检测力度的扩大，导致很多产品只是经过抽检，甚至部分产品没有通过检测就流入了市场，严重威胁着人们的身体健康。[0004]目前，市场上存在以下几种农药残毒检测方面的产品[0005]1、吉林大学小天鹅仪器有限公司的GDYN系列农药残毒快速检测仪。其工作原理是基于被测样品中农药对胆碱酯酶活性的抑制作用而影响显色反应的速度，通过对显色反应速度的测定来测量其中农药残毒量(即抑制率)。仪器由超高亮度硅光光源、比色池、集成光电传感器、温度传感器、微处理器和打印机构成，可直接在触摸屏上显示出被测样品中农药的残毒量，并可直接打印出检测结果。[0006]2、山东京蓬生物药业股份有限公司的KSJ-4A系列便携式农药残毒快速检测仪。 其工作原理是基于酶的活性随温度变化而变化的特性，并采用自动启动变温程序，从而使检测不受环境温度的限制，单个样品检测时间约需10分钟。[0007]3、东莞市祥兴仪器有限公司的HQNC-800农药残毒快速测定仪。其工作原理是基于酶抑制法。依据国家标准GB/T5009. 199-2003《蔬菜中有机磷和氨基甲酸酯类农药残留量的快速检测》和行业标准NY/448-2001《蔬菜上有机磷和氨基甲酸酯类农药残毒快速检测方法》研制，六通道检测技术，能快速检测农产品的农药残留情况。[0008]如果要使农药残毒快速检测仪能够在基层第一线广泛应用，就必须具备操作简单易行、体积小而便于携带，检测时间短且结果准确等特点。上述产品虽然已推广应用，且在功能上具备检测速度快的优点，但是检测仪器本身还没有做到携带方便，即真正的微型化设计的特点，而且检测原理普遍采用的是生物法，其反应体系较为复杂，易受到环境温度、 酶的活性、介质和共存组分的影响，分析信号本身的可靠性和重现性存在严重不足。[0009]实验室的残毒检测通常采用色谱检测仪或质谱检测仪，或者色谱与质谱连用，但由于仪器价格昂贵，检测时间较长，且没有微型化，因此要推广应用到基层第一线也非常困难。[0010]因此，如果能够提供一种小巧便捷的方式实现当场对蔬菜瓜果快速准确地进行检测，将是一项既有利于质监部门监管，又有利于保证百姓食品安全的重要课题。 实用新型内容[0011 ] 由于大部分农药是由有机磷类、氨基甲酸酯类及部分目前已禁用的有机氯类等农药单独或复配制成的，包括有机磷类的甲拌磷、内吸磷、对硫磷、敌百虫、乐果、敌敌畏；有机氯类的狄氏剂、异狄氏剂、滴滴涕、氯丹等。[0012]本实用新型公开了采用光转化-化学发光检测为检测原理的便携式农药残毒快速检测仪，具有检测精度高、检测速度快、操作简便、体积小、便于携带，且适合我国国情的优点。[0013]本实用新型的便携式农药残毒快速检测仪包括机壳、底座、进样通道、分离装置、 光电信号处理模块、电路模块、输出模块，所述的分离装置、光电信号处理模块、输出模块安装于底座上，所述的输出模块包括触摸屏和打印机，所述的光电信号处理模块与输出模块电连接，所述的分离装置上安装有进样阀、分离柱、检测分析室。[0014]本实用新型的进一步发明点在于光电信号处理模块中设置光电倍增管、A/D转换电路、滤波电路、信号运算放大器、微处理器、电压调零模块；进样通道设置有预处理样品的微通道和发光体系试剂的微通道；电路模块中设置有光电倍增管电路、时钟芯片电路、串口电路、电源电路和触摸屏电路；微处理器中包含SPI模块、通用异步串行口模块、8路高速 A/D转换模块；输出模块上设置有RS232串口电路。[0015]本实用新型的工作原理是将含有上述各类药物成分的产品溶液通过进样阀与作为分析载液的室温离子液体混合，经过分离柱对溶液中农药参赌组分的高速富集和萃取， 然后分离液进入检测分析室，使分离液与荧光剂共混，在一定剂量的可见光辐照下，其中间产物与氧化剂(N-溴代琥珀酰亚胺)引发化学发光反应产生强烈的发光现象，产生的光信号通过光电倍增管实现光电转换，转换后的电信号经过高性能运算放大器进行放大，然后通过A/D转换电路输入集成电路的微处理器，运用数据融合和智能优化技术，采用C语言编程实现对数据的分析、辨识，使之与微处理器中预先存入的数十种常见农药的相关参数数据库通过比对的方式智能地分析待测果蔬样品中的农药残毒种类及溶度，分析结果通过便携式农药残毒快速检测仪触摸屏显示或者打印机输出或者与网络连接。[0016]由于采用了上述技术方案，使得对残留在蔬菜、水果等农产品上的农药残毒进行分析检测非常方便快捷和准确，并且该仪器结构简单，体积小(20cmX 15cmX5cm)，检测结果准确，速度快，便于携带，操作简便，只需根据屏幕提示触摸操作，无需专业人员，检测一次只要2 3分钟，检测精度高，可应用于蔬菜、水果中的有机磷和氨基甲酸酯类农药残毒含量的初步检测，特别适用于农业基地和专业户采摘前速测，农贸批发市场、蔬菜配送中心现场速测，超市、菜场、酒楼、食堂、家庭果蔬加工前速测。另外，还可用于农产品无公害监督检测中心、工商局、技术监督局、卫生防疫站等单位对所辖部门的瓜果蔬菜及农副产品中农药残留量进行检测及控制。[0017]有益效果[0018]本实用新型的便携式农药残毒快速检测仪采用最新的微控流分析系统替代传统的手工或机械加液式反应系统，光电转换部分采用进口超微型化光电倍增管(尺寸5CmX2.5CmX2Cm)，使得本实用新型的微型化仪器可以做到体积最小(尺寸20cmX 15cmX5cm)，且操作简便，检测结果准确，无需专业人员，检测一次只需花费2 3分钟时间。[0019]
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步描述。
[0020]图1是本实用新型的便携式农药残毒快速检测仪的系统工作原理图；[0021]图2是本实用新型的便携式农药残毒快速检测仪的系统硬件结构图；[0022]图3是本实用新型的便携式农药残毒快速检测仪的软件设计流程图。
具体实施方式
[0023]图1描述了本实用新型的便携式农药残毒快速检测仪的系统工作原理图，其具体工作步骤是a.由微通道将预处理的检测样品溶液引入进样阀4，并由另一微通道引入室温离子分析载液2，将农药样品1与室温离子分析载液2充分混合；b.将步骤a所得的混合液在分离柱5中进行富集、萃取，所得的分离液导入检测分析室6 ;c.分离液在检测分析室 6中与试剂3在可见光的辐照下产生的中间产物与氧化剂N-溴代琥珀酰亚胺发生化学发光反应产生光信号；d.步骤c产生的光信号通过光电倍增管7采集并进行光电转换；e.运算放大器对步骤d转换的电信号进行放大，通过滤波电路进行滤波后，通过A/D转换电路8转换后将电信号输入集成电路的M430单片机9 ；f.微处理器9对e步骤的电信号进行分析、 辨识，并与预存在数据库中的数据对比分析待测果蔬样品中的农药残毒种类及溶度；g.通过触摸屏10或打印机11或网络连接方式输出检测结果。[0024]在上述工作原理中，通过对单线态氧与各种农药的作用分析，借助实验表征和量子化学计算等手段研究单线态氧与相关物质的反应关系，建立了相应的化学发光或电致发光检测方法，实现与分离方法的联用。光电信号转换及放大装置包括光电倍增管7和A/D转换电路8，其中所述的光电倍增管7是具有金属封装的光电倍增管，所述的转换电路8是高压电源供电电路的光电传感器模块，为了消除光电倍增管7通电以后产生的暗电流影响， 在转换装置中添加了电压调零模块，可以实现检测前的电压调零。[0025]由于光电转换部分的电信号十分微弱，将存在很大的干扰和非线性，因此本实用新型对电信号采用数据融合处理算法，对所检测的数据进行滤波、辨识、优化等，提高了检测数据的可靠性。另外，本实用新型的便携式农药残毒光电快速检测仪还设计了 RS232串口电路，用于数据库更新与修订，也可用于扩展，如与PC机相连。[0026]图2描述了本实用新型的便携式农药残毒快速检测仪的系统硬件结构图，包括微处理器和各种外围模块，微处理器包含SPI模块、通用异步串行口模块、8路高速A/D转换模块，其工作频率最高可达48MHZ，运算速度是普通单片机的8-12倍，具有超强的抗干扰能力、处理速度快、系统结构简单、低功耗等诸多优点。[0027]图3描述了便携式农药残毒快速检测仪的软件设计流程图，包括时钟电路DS1302 驱动程序、触摸屏驱动程序、SD卡驱动程序以及主程序等。其中主程序首先对CPU、触摸屏、 时钟芯片、SD卡等进行初始化，之后就循环等待用户操作命令，并进入相应模块处理子程序，包括调零、校准、检测，以及历史数据查询、清除、系统设置等。[0028]这里描述的具体实施方式
仅作为实施例被提出，仅依照所附权利要求连同其全部等同结构部件的简单替换而将本实用新型限制在权利要求书所要求保护的范围内。
权利要求1.一种便携式农药残毒光电快速检测仪，包括机壳、底座、进样通道、分离装置、光电信号处理模块、电路模块、输出模块，所述的分离装置、光电信号处理模块、输出模块安装于底座上，所述的输出模块包括触摸屏和打印机，所述的光电信号处理模块与输出模块电连接，其特征在于所述的分离装置上安
2.如权利要求1所述的便携式农药残毒光电快速检测仪，其特征在于所述的光电信号处理模块包括光电倍增管、A/D转换电路、滤波电路、信号运算放大器、微处理器。
3.如权利要求1所述的便携式农药残毒光电快速检测仪，其特征在于所述的进样通道包括预处理样品的微通道和发光体系试剂的微通道。
4.如权利要求1所述的便携式农药残毒光电快速检测仪，其特征在于所述的电路模块包含光电倍增管电路、时钟芯片电路、串口电路、电源电路和触摸屏电路。
5.如权利要求2所述的便携式农药残毒光电快速检测仪，其特征在于所述的微处理器中包含SPI模块、通用异步串行口模块、8路高速A/D转换模块。
6.如权利要求1所述的便携式农药残毒光电快速检测仪，特征在于所述的光电信号处理模块上电连接电压调零模块。
7.如权利要求1所述的便携式农药残毒光电快速检测仪，特征在于所述的输出模块上设置有RS232串口电路。
专利摘要本实用新型公开了一种便携式农药残毒光电快速检测仪，包括机壳、底座、分离装置、检测分析室、光电信号处理模块、微处理器、触摸屏、调零模块、打印机、网络连接端口；其工作原理是预处理样品引入进样阀，经分析载液提取、分离，所得分离液与荧光剂混合后经快速富集与萃取，由氧化剂在检测分析室中引发化学发光反应，经光电转换，信号放大，微处理器处理，高清晰度真彩屏显示或打印或网络连接输出检测结果；具有体积小、结构简单、经济适用、检测结果准确、用时短、携带方便的优点，可实现对果蔬或其它农副产品进行现场快速检测。
文档编号G01N21/76GK202256163SQ20112036393
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月26日 优先权日2011年9月26日
发明者孙顺远, 徐保国, 徐国强, 朱培逸, 焦竹青, 熊伟丽, 秦宁宁, 贾岩, 邵金涛, 陆小木, 黄翀鹏 申请人:江南大学