一种有机磷农药电化学检测多通道恒电位仪电路及检测方法

文档序号:24635231发布日期:2021-04-09 20:46阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种有机磷农药电化学检测多通道恒电位仪电路及检测方法,其特征在于,所述有机磷农药广谱电化学检测仪包含便携式恒电位仪、多通道继电器和阵列电极,其中所述有机磷农药广谱电化学检测仪包括电压跟随器、电流跟随器、加法器、减法器、微控制单元、数模转换单元、模数转换单元、数据采集电路单元、输出信号低通滤波电路单元、i/v信号转换单元、运算放大电路单元、脉冲信号低通滤波电路单元、脉冲信号发生器电路单元、多通道继电器单元,所述阵列电极包括电极对电极(ce)、工作电极(we)和参比电极(re)。

2.根据权利要求1所述的一种有机磷农药电化学检测多通道恒电位仪电路及检测方法,其特征在于,所述脉冲信号发生器电路单元输出正负相交替的三角脉冲波扫描电压,施加于对电极(ce),电流信号通过恒电位仪实现电化学三电极系统,并将电流信号经放大电路放大以便测量微电流,然后通过单片机adc系统获取对应的i/v转换信号,对其i/v信号和恒电位仪中的电位信号进行接收采集处理,然后通过串口(usart)显示在hmi屏上并同时将数据流通过esp8266无线模块以mqtt物联网协议上传至云服务器中。

3.根据权利要求1和2所述的一种有机磷农药电化学检测多通道恒电位仪电路及检测方法,其特征在于,所述微控制单元(mcu)制多通道继电器的的开启和吸合。

4.根据权利要求1和2所述的一种有机磷农药电化学检测多通道恒电位仪电路及检测方法,其特征在于,所述有机磷农药广谱电化学检测恒电位仪电路还包括运算放大电路的反馈电阻和运算放大电路的偏置电容。

5.根据权利要求1和2所述的一种有机磷农药电化学检测多通道恒电位仪电路及检测方法,其特征在于,所述继电器控制四路隔膜泵,通过四路隔膜泵控制四路流通管线控制流量。

6.根据权利要求1和2所述的一种有机磷农药电化学检测多通道恒电位仪电路及检测方法,其特征在于,所述运算放大器要求正负电源具有很高的对称性,ic芯片在本设计中均由±5v电压供电,选用一种精度非常高、温度稳定性能极好、电源电流极低、5v单端供电、输出2.048v的精密基准源,其内部精度为±2mv。

7.根据权利要求1和2所述的一种有机磷农药电化学检测多通道恒电位仪电路及检测方法,其特征在于,基于微流控适配体传感器检测装置,应用于有机磷残留的检测,建立了有机磷类类广谱的适配体定向固定和微纳米材料修饰的多通道微流控检测农药残留的方法,通过mems工艺制备微电极阵列,应用pdms材料完成微流控的制备及封装,并利用循环伏安法验证了农药广谱性适配体在实际检测中的应用性能。

8.根据权利要求1和2所述的一种有机磷农药电化学检测多通道恒电位仪电路及检测方法,其特征在于,所述结合微流控夹具的多通道阵列电极包括:首先将硅片表面清洁并干燥,在氧气的气氛中热氧化生成一层约300nm厚的sio2薄层,随后经过涂胶后进行金属图形化标准光刻,镜检后打底膜,溅射上20nm的钛作为粘合层,并进一步溅射一层约100nm的金,之后进行光刻开窗刻蚀,露出金电极区域,即在硅表面形成微电极阵列。

9.根据权利要求1和2所述的一种有机磷农药电化学检测多通道恒电位仪电路及检测方法,其特征在于,所述检测方法包括:

1)制备聚乙烯吡咯烷酮与纳米石墨炔的悬浊液,对所述的悬浊液进行超声分散;

2)将其超声分散后的悬浊液通过生物点样仪滴到阵列电极活化之后的工作电极表面;

3)利用湿化学合成法合成钯纳米单晶作为种子,诱导金纳米树枝的生长,制备导电性好、生物相容性高的纳米复合材料,将有机磷广谱性抗体修饰到纳米复合材料的表面,通过生物点样仪滴到阵列电极滴加聚乙烯吡咯烷酮与纳米石墨炔附着后的的工作电极表层;

4)通过电化学恒电位仪给予所述微电极一个正负相的三角脉冲波或者阶梯脉冲波,使其在电化学循环伏安法和差分脉冲伏安法下,通过氧化峰及还原峰等电流或者电压的波形变化实现以所述构建的电化学免疫阵列传感器为核心的样品中有机磷农药的多通道检测。

10.根据权利要求1和2所述的一种有机磷农药电化学检测多通道恒电位仪电路及检测方法,其特征在于,所述实施方法包括:

1)将阵列电极插入至结合微流控夹具的平台中,通过多通道继电器模块控制进样隔膜泵进一步将样品送至样品池,通过恒电位仪的三电极系统实现有机磷农药的电化学检测;

2)由便携式恒电位仪的微控制单元控制多通道继电器,通过多通道继电器的吸合作用,控制多路进样隔膜泵实现样品定量准确输送至样品池,样品池中的底液基质与阵列电极之间形成闭合回路,由微控制单元控制dac产生正负相交替的三角脉冲波或阶梯波,施加在阵列电极的ce端,并同时对阵列电极的we端电流信号进行i/v转换、信号放大、高通滤波和数据采集;

3)将采集的数字信号通过esp8266以http协议传输至云服务器,并进行数据的处理、存储并生成测试报告。


技术总结
本发明涉及在电化学传感检测技术领域,特别涉及一种电化学检测多通道恒电位仪电路,以及具体涉及一种结合阵列微流控夹具的阵列电极及其检测方法。本发明的一种有机磷农药电化学检测多通道恒电位仪电路包括:恒电位仪电路、微流控夹具、微阵列电极、信号传输模组、多通道继电器模组、直流稳压双电源模组、微控制器。恒电位仪的微控制单元采用32位高性能内置多通道高精度数模转换单元,信号放大电路中采用具有低背景噪声、低功耗、高精度、低输入偏置、高共模抑制比等优良特性的仪器仪表运算放大器。采用截止频率为10 kHz的四阶贝塞尔(Bessel)低通滤波器降低整体电路系统本底噪声,提升系统抗干扰能力。

技术研发人员:郭业民;项耀东;孙霞;徐睿;耿令军
受保护的技术使用者:山东理工大学
技术研发日:2020.12.14
技术公布日:2021.04.09
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