残留毒物检测系统及其方法与流程

本公开涉及一种检测技术，详而言之，涉及一种残留毒物检测系统及其方法。

背景技术：

食品检测目前是采抽检方式检验，面对大量检测需求，实无法完全覆盖所有需求面。在目前极度重视食安下，对于残留毒物检测变得相当重要，例如蔬果上可能残留农药，但鲜有民众对蔬菜上是否还有农药残留进行检测，若长期食用含农药残留物的蔬果，对身体健康当然有所影响。

目前常见的农药快筛检测方法可包括生化法和光谱法。在前述生化法中，农药抽检方式为农民自行在蔬果采抽前几天送验，此快筛检测法为生化脢抑制法，需搭配固定检体采样以及生化脢反应，但难为消费者接受。次之，目前使用的生化法仅包含有机磷类、氨基甲酸盐类农药，并无法全面检测，且还具有不正确性(伪阴性～35％、伪阳性～50％)，特别是对于不可添加的禁用农药，并无法有效检出。另外，使用者使用生化法做为居家检测的动作行为近似实验室所有的复杂动作，故难适用于一般住家。

在前述光谱法中，利用光谱比对判断农药种类以及进行浓度判定，然目前注册使用的农药种类已超过300种，数据库比对难度增加，即需大量比对，此导致检测困难度高。另外，使用此法都无法避免需进行定量取样，此也难被消费者所接受，况且政府单位使用的lc/ms/ms(即液相层析仪(lc)和质谱仪(ms)串联使用)或高效液相色谱法(highperformanceliquidchromatography，hplc)方式因昂贵无法广泛使用，且相当耗时。

由上可知，目前现有技术在农药检测准确度差、涵盖范围小，若能找出一种快速的检测技术，在无需破坏检测物且无需定量取样动作下，依然可有效地协助使用者监控残留农药毒物是否移除，特别是可适用于居家检测，实为目前本技术领域人员急迫解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的提出一种残留毒物检测系统及其方法，通过持续测量含残留毒物水溶液的吸收度变化量，以作为待测物的残留毒物移除停止的判断依据。

本公开提出一种残留毒物检测系统，包含：光源模块，其包括至少一光源发射器及至少一光传感器，其中，该至少一光源发射器发射包含一特定波长范围的光线；检测部件，其具有流入口、流出口及腔体，含有残留毒物的水溶液由该流入口流入，经该腔体后由该流出口流出，其中，该残留毒物与该特定波长范围的光线反应，该至少一光传感器接收通过该腔体的该特定波长范围的光线，以产生一感测信号；以及处理模块，用于通过该感测信号计算出该水溶液的吸收度变化量，以在该水溶液的吸收度变化量小于阈值时增加累计检测计数的值，以便在该累计检测计数大于或等于设定值时发出检测结果。

本公开另提出一种残留毒物检测方法，包括：令含有残留毒物的水溶液流入包括腔体的检测部件；在该腔体一侧提供包含一特定波长范围的光线，以令该残留毒物与该特定波长范围的光线反应；在该腔体另一侧接收通过该腔体的该特定波长范围的光线，藉以产生一感测信号；以及通过该感测信号计算出该水溶液的吸收度变化量，以在该水溶液的吸收度变化量小于阈值时增加累计检测计数的值，以便在该累积检测计数大于或等于设定值时产生检测结果。

相较于现有技术，本公开所提出的残留毒物检测系统及其方法，通过光感测机制来检测残留毒物，可与蔬果清洗机整合，针对清洗蔬果或待测物后的水溶液进行检测，待水溶液中残留毒物低于设定阈值时，表示蔬果可能清洗干净，但为防止一次性判断的可能误差，故需要低于设定阈值的情况出现一定次数后，才能确认蔬果上残留毒物已达到移除停止的状态。因此，本公开提出的残留毒物检测机制，不同于传统方式会面临的定量取样、定性分析以及定量分析的数据库比对庞大问题，不仅检测方式简易，且通过持续检测使得结果更准确，再者，本公开可轻易与蔬果清洗机结合而成为居家农药检测设备，可在低成本下应用于一般家庭。

附图说明

图1为本公开的残留毒物检测系统的系统架构图；

图2为本公开的残留毒物检测系统的处理模块的系统架构图；

图3为本公开的残留毒物检测系统结合容器的示意图；

图4为本公开的残留毒物检测系统的光源模块的示意图；

图5a和图5b为说明本公开与现有技术检测机制的流程差异；

图6为本公开的残留毒物检测方法的步骤图；

图7为本公开的残留毒物检测系统具体实施时的架构组成示意图；以及图8为本公开的残留毒物检测方法具体实施时的流程图。

符号说明

1残留毒物检测系统

11光源模块

111、111'光源发射器

112、112'、112”光传感器

113、113'滤片

114、114'、114”分光元件

115聚焦镜

116准直镜

12检测部件

121流入口

122流出口

123腔体

13处理模块

131驱动单元

132读取单元

133存储单元

134运算单元

135传输单元

136显示单元

2检测设备

3容器

4管线

5泵浦

6待测物

7水溶液

71光源模块

711紫外线led灯

712光电二极管

73处理模块

731驱动单元

732读取单元

733存储单元

734运算单元

735传输单元

736显示单元

74电源模块

741交流电压输入

742电源转换器

743直流电压输出

8滤材

9外部装置

91显示单元

92存储/运算单元

93传输单元

s61～s64步骤。

具体实施方式

以下藉由特定的具体实施形态说明本公开的技术内容，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本公开的优点与功效。然本公开也可藉由其他不同的具体实施形态加以施行或应用。

在一实施例中，请参照图1，其为本公开的残留毒物检测系统的系统架构图。如图所示，残留毒物检测系统1可以单一设备方式呈现，用以提供蔬果残留毒物的检验，其中，残留毒物检测系统1包括光源模块11、检测部件12以及处理模块13。

光源模块11包括至少一光源发射器111及至少一光传感器112，其中，光源发射器111可发射包含一特定波长范围的光线。简言之，本公开的残留毒物检测系统1是通过光感测机制来检验残留毒物，故光源发射器111可发射具有特定波长范围的光线。

另外，本公开为了全面检测到各类毒物，所提出光线可具有不同的特定波长范围，换句话说，光源发射器111可为多个，而光传感器112可以相同或不同数量对应设置。

在一实施例中，该特定波长范围可包括220～240纳米、250～270纳米、或270～290纳米。

检测部件12具有一流入口121、一流出口122及一腔体123，光源发射器111及光传感器112分别设置在该腔体123两侧，含有残留毒物的水溶液由该流入口121流入，经腔体123后由流出口122流出。具体来说，检测部件12可设计为管状，包含一端有流入口121，另一端为流出口122，供水溶液流过处称之为腔体123，为了执行检测，光源发射器111和光传感器112可分别设置在腔体123两侧，即光源发射器111发射的光线会通过腔体123，并由光传感器112所接收。但本公开不限制于此，也就是说，光源发射器111和光传感器112也可设置在腔体123同侧，再通过光反射镜或其他镜组的作用，达到光源发射器111发射的光线通过腔体123，由光传感器112所接收。

当含有残留毒物的水溶液经过腔体123时，此时，该残留毒物与该特定波长范围的光线会产生反应，光传感器112会接收通过腔体123的特定波长范围的光线，最后由光传感器112产生一感测信号。

处理模块13可用于通过感测信号计算出含残留毒物水溶液的吸收度变化量，以在该含残留毒物水溶液的吸收度变化量小于阈值时增加累计检测计数的值，以便于该累计检测计数大于或等于设定值时发出检测结果。简单来说，处理模块13解析感测信号后可得到含残留毒物水溶液中毒物信号数据，本公开在检测前可取得一校正值，又称为背景值，即在无待测物下得到的检测信号值，通过感测信号所得到的水溶液中毒物检测值与校正值，即可得到含残留毒物水溶液的吸收度变化量，即水溶液内残留毒物量的变化。

接着，在持续监测中，若得到含残留毒物水溶液的吸收度变化量小于一个预设阈值时，即可将累计检测计数的值加上1，此表示当吸收度变化量不大时，即待测物所含残留毒物的移除已降低到一定程度，但为了避免单一检测的误判，故将此当成一次记录，通过累计检测计数来进行次数累积，即吸收度变化量低于阈值时，会加计一次记录于累计检测计数上，最后，当累计检测计数达到设定值时，即表示待测物上毒物残留已达移除停止的状态。

在另外一实施例中，本公开还提出处理模块13于水溶液的吸收度变化量连续小于阈值达一预定次数时，产生检测结果。具体来说，水溶液的吸收度变化量小于阈值的发生，可能是连续或非连续产生，而前述在累计检测计数的值加上1是在发生情况累积到达某设定次数(设定值)下，即判定待测物上毒物残留已达移除停止的状态，而本实施例则提出当水溶液的吸收度变化量小于阈值连续产生达一预定次数，例如连续五次都小于阈值，连续累计计数达五次，则也可判断待测物上毒物残留已达移除停止的状态。

藉由前述检测机制，通过持续检测的过程，观察含残留毒物水溶液的吸收度变化量以判断毒物残留量多寡，且会在取得多次符合预期标准或是连续符合预期标准等情况下，判定待测物的毒物残留量已达移除停止的状态。因此，本实施例的残留毒物检测系统1其检验方式方便，无须通过含多种毒物数据的庞大数据库进行比对，故可简易地由一般民众实施此检测流程。

请参照图2，其为本公开的残留毒物检测系统的处理模块的系统架构图。如图所示，残留毒物检测系统1用于毒物残留检测，光源模块11内的光源发射器111和光传感器112以及检测部件12内的流入口121、流出口122和腔体123与图1所述相似，在此不再赘述。

处理模块13可包括数值存储、读取、运算、驱动元件运作、外部传输、结果显示等功能，换句话说，具体实现时，可将处理模块13设计成具数个功能的微控制器，搭配其他电路组合以控制系统的运作。

在本实施例中，处理模块13还包括驱动单元131、读取单元132、存储单元133、运算单元134、传输单元135以及显示单元136。

驱动单元131可用于驱动各元件的运作，其中包括光源发射器111的开关。如前所述，光源发射器111可为多个，故驱动单元131可选择多个光源发射器111的开启与否。另外，在持续感测需求下时，也可能是光源发射器111间隔式发出光线，或是光传感器112间隔式感测光线，此同样可由驱动单元131来控制。驱动单元131也可视需求提供其他模块或电路的驱动。

读取单元132可用于在固定时间的间隔下读取一感测信号。读取单元132主要是接收来自光传感器112的感测信号，如前述，可由驱动单元131以使光源发射器111和光传感器112有间隔效果，在此还有其他设计，即光源发射器111和光传感器112皆为持续开启，而由读取单元132用于在固定时间的间隔下读取感测信号，如此亦有间隔式取值的效果。

存储单元133可用于存储感测信号。为了后续数据运算，例如要计算平均数，故感测信号将由存储单元133存储。

运算单元134可用于根据感测信号以及校正值计算吸收度变化量，藉此产生检测结果。下面将进一步说明有关水溶液的吸收度变化量如何计算，以及持续监测下所得到监测值的降解运算与判断。

如前所述，本公开在检测前可取得一校正值(又称背景值，可包括电压或功率等单位)，即在无待测物下得到的检测信号值。通过下列式(1)将可计算吸收度。

吸收度＝-20xlog(检测值/校正值)式(1)

其中，上述-20可为负数，即负的部分是必要的，20则为可调整数值，检测值即光传感器检测时所得到的信号值(可包括电压或功率等单位)。

另外，关于前述的降解运算与判断部分，本公开可采固定时间间隔检测方式，例如得到x笔吸收度运算结果，当累计达x笔资料数据时，先由x笔资料数据取得平均值，接着将该平均值分别扣除各笔资料数据，故可得到各笔资料数据相对于平均值的变化量。举例来说，可以每十笔计算一次平均值。

当变化量小于一阈值y时，此表示变化量相较于平均值下变化量不大，位于预期范围内，可累计一次记录，举例来说，y值可视系统需求而设置，例如y值可为0.05db。最后，当累计达z笔次数后，即可视为待测物的残留毒物达移除停止的状态。举例来说，可以累积五次后判定残留毒物达移除停止的状态。在一实施例中，该累计为连续累计，当连续累计达z笔次数后，可进行残留毒物达移除停止的判定。

传输单元135用于传送检测结果至一外部装置(图未示)。外部装置可为手机、微计算机、平板、笔电等电子设备。由于残留毒物检测系统1可以单一设备来呈现，为了提供使用者较佳操作模式及即时讯息，故可通过传输单元135与外部装置连线。具体实施时，可由外部装置来进行残留毒物检测系统1的运作操作，而最终的检测结果也可传送至外部装置。

在另一实施例中，部分运算判断机制可移至外部装置来执行，在此情况下，残留毒物检测系统1可回传感测信号转换后的感测数据，或者是传送吸收度变化量，待测物的残留毒物是否达移除停止，则在外部装置内判断。因此，传输单元135可提供与外部装置的连线，数据资料要在残留毒物检测系统1或外部装置运算，可依据需求而有不同改变。

显示单元136可用于显示检测结果。不同于前述的检测结果传送外部装置进行显示，使用者也可选择在检测设备上显示，故可通过显示单元136来达成显示目的。

另外，运算单元134也可依据检测结果产生移除终止信号，此移除终止信号即要求驱动单元131让残留毒物检测系统1停止整个检测机制。

综上所述，本公开无需预先知道检体(毒物)的种类，藉由检测待测物在水溶液清洗时含检体(毒物)水溶液吸收度随时间的变化即可知道残留毒物的移除效率，当检体(毒物)水溶液的吸收度在清洗过程中持续变化，则持续清洗并检测，直到检体(毒物)水溶液在清洗过程中吸收度变化小于一设定的阈值，并达到一定累计次数，又或是连续次数达到预定次数后，即达到安全清洗要求。

在一实施例中，请参照图3，其为本公开的残留毒物检测系统结合容器的示意图。如前所述，残留毒物检测系统可与蔬果清洗机结合，残留毒物检测系统所构成检测设备2与容器3连接，即流入口121连接至容器3，容器3内放置含有残留毒物的待测物6，含有残留毒物的水溶液7由容器3流出到检测设备2。

更具体来说，检测设备2与容器3之间通过管线4连接，含有残留毒物的水溶液7通过管线4送至检测设备2，含有残留毒物的水溶液7由流入口121进入，经过腔体123并由流出口122流出，其中，光源发射器111和光传感器112分别设置在腔体123不同侧，光源发射器111发射出的光线会通过腔体123并由光传感器112接收，如此光线可与含有残留毒物的水溶液7产生反应。

另外，在容器3与流入口121之间更可设置一泵浦5，其用于将容器3内含有残留毒物的水溶液7导引至流入口121。须说明者，泵浦5的设置是利于溶液传递，并非是必要元件。另外，在容器3与流入口121之间更可设置一滤材(未绘示)，用以过滤水溶液中的杂质。其中，当检测设备2进行检测时，一外加水溶液可持续流进容器3之中，含有残留毒物的水溶液7则可经由一位于容器3上的排放孔(未绘示)或/和流出口122排出。在另一实施例中，流出口122排出的含有残留毒物的水溶液7也可流回容器3之中，因为本公开是通过检测吸收度变化来决定是否移除终止。

此外，整个检测设备2内还包括连接处理模块的电源模块(如图7所示)，可用于提供处理模块的运作电力，此为本领域技术人员已知技术，也不再详述。

在一实施例中，请参照图4，其为一残留毒物检测系统的光源模块的示意图。在本公开中，光源模块11内的光源发射器和光传感器可提供光感测机制以检测水溶液中的毒物含量，故如图所示，光源发射器111、111′可选择性附加上一镜组，以及光传感器112、112′、112"将分设在腔体123两侧，要检测的水溶液由腔体123流过，多个光源发射器可提供不同的特定波长范围的光线，另外，也可通过滤片113、113′来得到不同波长范围的光线。此外，更具一第一分光元件114将不同波长光线分别分开导引至光传感器112′以及112"，一第二分光元件114′将不同波长光线，例如将280nm或250nm分别分开导引至光传感器112以及112"，一第三分光元件114"用以将不同方向入射光线导引至腔体123。一聚焦镜115可将光线聚焦至第二分光元件114′，一准直镜116使光源发出的光线准直入射至第三分光元件114"。

请参照图5a和图5b，为说明本公开与现有技术检测机制的流程差异。如图5a所示，为传统现行技术作法，须先进行定性分类检测，即判断待测物上毒物其种类，接着要进行定量数据库推估，亦即通过数据库预存数据才知道毒物浓度为何。

如图5b所示，为本公开所提出技术作法，其中，无须先定性检测，仅需监测所测得含残留毒物水溶液吸收度的变化量，即可判断待测物所含残留毒物是否达移除停止的状态。简言之，检测大部分的水溶性农药皆会产生吸收的光谱带，再监测随着时间变化的吸收度变化量，本公开无需建立大量的定性分类数据库来进行比对，故容易推广至一般家庭。

在一实施例中，请参考图6，其为一残留毒物检测方法的步骤图。具体来说，通过光感测技术以得到含残留毒物水溶液吸收度变化量，藉以判断待测物上残留毒物是否达移除停止的状态。其中，当残留毒物检测系统进行检测时，一外加水溶液可持续流进容器3之中，如图3所示。

在步骤s61中，令含有残留毒物的水溶液流入包括腔体的检测部件。具体实施时，检测设备内可设计成包含有腔体的检测部件，欲检测的含有残留毒物的水溶液将由腔体通过。

在步骤s62中，在该腔体一侧提供包含一特定波长范围的光线，以令该残留毒物与该特定波长范围的光线反应。详言之，本公开是采用光感测机制来判断毒物残留量，故在腔体一侧设置可发射包含一特定波长范围的光线的光源发射器，而该特定波长范围的光线经过腔体时，将与水溶液内的残留毒物产生反应。

光线可为具有不同的特定波长范围的多个光线。另外，特定波长范围可包括220～240纳米、250～270纳米、或270～290纳米。

在步骤s63中，在该腔体另一侧接收通过该腔体的该特定波长范围的光线，藉以产生感测信号。本步骤接续前一步骤，当特定波长范围的光线经过腔体并与水溶液内的残留毒物产生反应，最后由腔体另一侧的光传感器接收以产生感测信号，此感测信号即光线因残留毒物产生的光强度信号变化。

在步骤s64中，通过该感测信号计算出该水溶液的吸收度变化量，以在该水溶液的吸收度变化量小于阈值时增加累计检测计数的值，以便在该累计检测计数大于或等于设定值时产生检测结果。在本步骤中，由感测信号计算出水溶液的吸收度变化量，如先前所述，配合校正值计算吸收度，接着通过多笔记录的平均值计算出吸收度变化量，例如每次感测数值与平均值的差值可视的为吸收度变化量，之后，在水溶液的吸收度变化量小于阈值时在累计检测计数上加1，为确保其正确性，本公开可采用累计检测计数的连续累积并在大于或等于一设定值时，才产生最终检测结果。

另外，本公开还提出在水溶液的吸收度变化量连续小于该阈值达一预定次数时，产生检测结果。也就是说，除了小于阈值累积达到设定值时可停止检测外，基于水溶液的吸收度变化量小于阈值也可能连续或不连续发生，故本公开还提出在水溶液的吸收度变化量连续小于阈值达到一个预定次数时，也可视为可停止检测的情况。

另外，产生该检测结果后，可被传送至外部装置，或由检测设备自行显示，也可通过该检测结果产生移除终止信号，通知检测设备停止检测。

再者，检测设备可与容器连接，例如蔬果清洗机，也就是说，含有残留毒物的水溶液是来自其内放置含有残留毒物的待测物的容器。

在一实施例中，请参考图7，为一残留毒物检测系统具体实施时的架构组成示意图。如图所示，容器3(即乘载待测物的容器)与光源模块71间可设有过滤用的滤材8以及协助导流的泵浦5，欲检测的含残留毒物水溶液由容器3导出。

光源模块71具体实施时，可由紫外光led灯(uvled)711作为光源发射器，光电二极管(photodiode)712作为光传感器。

电源模块74连接处理模块73，图中两者之间的粗虚线表示电源回路。电源模块74可包括连接外部电源的交流电压输入741、提供交流转直流的电源转换器742、以及提供电力输出的直流电压输出743，所输出电力供处理模块73运作使用。

处理模块73为整个检测系统的处理内核，图中处理模块73内各元件之间的细实线表示电路内部回路。驱动单元731、读取单元732、存储单元733、运算单元734、传输单元735及显示单元736可以软件或固件方式呈现，这些单元组成微控制器(mcu)，藉此提供处理模块73内部运算、控制、驱动、传输等功能，且依据不同功能提供不同电路配置，藉此与其他模块连线或传递讯息。

处理模块73与其他模块之间细虚线为控制/传输回路。充电电路用于接收来自电源模块74的电力，提供给微控制器供其内部各单元运作使用，传输电路可将运算后检测结果传输至外部装置9，显示单元736用于在检测设备上显示检测结果，因而显示电路则是在显示单元736执行时启动。

驱动单元731通过光源启动电路以控制光源模块71内紫外光led灯的开闭，光电二极管所感测信号通过模拟放大电路回传至微控制器，另外，微控制器还可通过泵浦驱动电路驱动泵浦5的运作与否。

外部装置9内包括显示单元91、存储/运算单元92以及传输单元93。处理模块73通过其传输电路与外部装置9进行数据或讯息传递，换句话说，可通过外部装置9来下达指令以控制处理模块73，又或者处理模块73的数据或数据可传递至外部装置9。

在一实施例中，请参考图8，为一残留毒物检测方法具体实施时的流程图。本实施例是指由外部装置来启动执行，以及执行相关运算。左边显示“可选性”的流程是在实际感测之前，先执行校正程序以取得校正值(图中虚线者为可选性)。传输控制指令，启动光源和泵浦，泵浦设置是视需求而定，光源提供感测光线后，由光传感器接收信号，接着由微处理器(mcu)执行存储/运算等程序，最后将校正值数据传输至外部装置存储，以及令光源和泵浦停止。在上述流程下，将先取得校正值数据，可用于后续吸收度的计算。

右边流程是表示执行检测，传输控制指令，启动光源和泵浦，同样地泵浦设置是视需求而定，光源提供感测光线后，由光传感器接收信号，接着由微处理器(mcu)执行存储/运算等程序，最后将检测值数据传输至外部装置存储，外部装置对动态检测值进行计算以得到吸收度数据，同样也存储于外部装置内。

接着，在外部装置内执行降解运算的判断，若判断变化量未达到标准时，则回到光感测部分，持续产生检测值以持续进行吸收度变化量的计算。反之，若变化量符合预期标准，则可由外部装置的屏幕显示清洗完成，之后令光源和泵浦停止，停止检测。另外，吸收度变化量的结果也可通过外部装置的屏幕，通过文字或图示来显示。

综上所述，本公开的残留毒物检测系统可与蔬果清洗机整合，通过光感测机制以检测残留毒物移除终止与否，经由持续检测，待含残留毒物水溶液的吸收度变化低于设定阈值时，表示蔬果可能清洗干净，但为避免误判，故需要低于设定阈值的情况连续出现一定次数后，才能确认蔬果上的残留毒物是否达移除停止状态。不同于现有方式，目前检测需采用定量取样、定性分析以及定量分析的数据库庞大等问题，本公开不仅检测程序简易，且持续检测方式使得结果更准确，重点是可与家用蔬果清洗机结合，故可在低成本下在一般家庭中使用。

上述实施形态仅例示性说明本公开的原理及其功效，而非用于限制本公开。本领域技术人员均可在不违背本公开的精神及范围下，对上述实施形态进行修饰与改变。因此，本公开的权利保护范围，应如权利要求书所列。