一种便携式重金属检测仪的制作方法

本实用新型涉及重金属分析领域，尤其一种便携式重金属检测仪。

背景技术：

常见的重金属离子检测方法包括：紫外-可见分光光度法、原子吸收和发射光谱法、原子荧光光谱法等。这些传统技术方法在检测过程中都依赖于复杂的仪器设备，且操作步骤繁琐，需要专业技术人员，不适合现场快速检测。

阳极溶出伏安法(ASV)发明于19世纪二十年代，是指在一定的电位下使待测金属离子部分地还原成金属并析出于电极的表面，然后向电极施加反向电压，使电极上的金属氧化而产生氧化电流，根据氧化过程的电流一电压曲线进行分析的电化学分析法。该方法具有测量速度快、检出限低、可用于多金属元素同时进行定性、定量分析的优点。

丝网印刷电极(screen-printed electrode，SPE)又称厚膜电极，包括工作电极、参比电极和辅助电极，是用厚膜集成电路工艺制备的电化学传感器。工作电极表面常固定有识别分子：酶、抗体或者核酸等。丝网印刷电极通常以Ag/AgCl层作为参比电极。丝网印刷技术主要优点包括：设计灵活，印制过程容易实现自动化批量生产，使用方便，重现性好，适用于各种材质等。

目前市面上常见的重金属检测仪多使用玻碳电极和金电极，检测方式主要通过汞膜修饰玻碳电极来检测，汞有极强的毒性，玻碳电极预处理步骤繁琐。

因此，对于上述问题有必要提出一种便携式重金属检测仪。

技术实现要素：

本实用新型目的是克服现有技术中的不足，提供一种稳定性高，质量可控，制备廉价的重金属检测仪器，能够实现对多种重金属离子灵敏度高、特异性强的现场快速检测。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现：

一种便携式重金属检测仪，包括检测仪主体和电解搅拌装置，所述检测仪主体包括仪器外壳，所述仪器外壳的上一侧边分别设置有拨码开关和对外接口，所述仪器外壳的上部设置有显示屏，所述显示屏的上前部设置有电源按钮开关，所述电源按钮开关的左侧部分别设置有充电完成指示灯和正在充电指示灯，所述仪器外壳内设置有CPU主板，所述显示屏、电源按钮开关、充电完成指示灯、正在充电指示灯和拨码开关均与CPU主板连接，所述电解搅拌装置包括探头、活化液杯、第一搅拌器接口和搅拌台组件，所述第一搅拌器接口设置在搅拌台的前端面，所述探头设置在搅拌台组件的上部，所述活化液杯设置在探头的下部。

优选地，所述对外接口包括第二搅拌器接口、A型USB接口、B型USB接口、RS232串口、网络接口和电源接口，所述第二搅拌器接口、A型USB接口、B型USB接口、RS232串口、网络接口和电源接口均与CPU主板连接，所述第一搅拌器接口与第二搅拌器接口连接。

优选地，所述CPU主板还分别与通讯模块、彩色液晶显示模块、线性电源模块、指示灯及蜂鸣器模块、开机及复位按键模块、JTAG调试接口板块、A/D采样模块、D/A采样模块、输出控制模块、键盘模块、锂电池模块、旋转电极控制输出模块、USB接口模块、鼠标模块和人机界面模块连接。

优选地，所述电解搅拌装置还设置有电极，所述电极与CPU主板连接。

优选地，所述CPU主板采用Exynos4412作为主控制芯片。

优选地，所述电极采用丝网印刷电极。

优选地，所述充电完成指示灯亮起时为绿色，所述正在充电指示灯亮起时为红色。

本实用新型有益效果：本实用新型采用丝网印刷电极来检测水中重金属。丝网印刷电极相对玻碳电极和金电极而言，不需要额外的参比电极和对电极，不仅成本大大降低，重要的是电极前处理过程非常简单、测试性能也非常稳定；同时该平台直接将标准曲线预存在检测软件中，通过改进电极，使样品处理和电极检测一体化，实现待测样品中重金属离子浓度的直接读取，非常方便。此外，该平台不需要专业的操作人员，简单培训即可进行相关操作，极大的提高了检出效率，且能够对紧急情况迅速作出反应、提供检测结果。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例的检测仪主体结构示意图；

图2是本实用新型实施例的电解搅拌装置结构示意图；

图3是本实用新型的硬件模块连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1并结合图2和图3所示，一种便携式重金属检测仪，包括检测仪主体和电解搅拌装置，所述检测仪主体包括仪器外壳1，所述仪器外壳1的上一侧边分别设置有拨码开关9和对外接口，所述仪器外壳1的上部设置有显示屏2，所述显示屏2的上前部设置有电源按钮开关3，所述电源按钮开关3的左侧部分别设置有充电完成指示灯4和正在充电指示灯5，所述仪器外壳1内设置有CPU主板，所述显示屏、电源按钮开关、充电完成指示灯、正在充电指示灯和拨码开关均与CPU主板连接，所述电解搅拌装置包括探头15、活化液杯14、第一搅拌器接口13和搅拌台组件16，所述第一搅拌器接口13设置在搅拌台组件16的前端面，所述探头15设置在搅拌台组件16的上部，所述活化液杯14设置在探头15的下部。

进一步的，所述对外接口包括第二搅拌器接口6、A型USB接口7、B型USB接口8、RS232串口10、网络接口11和电源接口12，所述第二搅拌器接口6、A型USB接口7、B型USB接口8、RS232串口10、网络接口11和电源接口12均与CPU主板连接，所述第一搅拌器接口13与第二搅拌器接口6连接。所述充电完成指示灯4亮起时为绿色，所述正在充电指示灯5亮起时为红色

探头及搅拌器接口：与探头及搅拌台组件相连，控制电机转动及接收探头AD采样数据；A型USB：接鼠标，U盘等USB设备；B型USB：与上位机进行USB通讯接口，通过拨码开关进行选择；拨码开关：控制仪器与上位机的通讯方式，是USB还是RS232接口方式；RS232串口：与上位机进行RS232通讯接口，通过拨码开关进行选择；网络接口：网络通讯接口；电源接口：检测仪电源接口。

正在充电指示灯(红色)：电池充电指示灯，如果亮代表正在充电；充电完成指示灯(绿色)：电池充电完成指示灯，如果亮代表充电完成

电源按钮开关：控制仪器的开关机；显示屏：人机接口显示界面，进行人机交互，参数设置及结果显示；控制板：仪器核心控制部分；活化液杯：装活化液，为重金属检测载体；探头：放入活化液中，根据重金属种类及浓度转化为相应的电流，传送到控制板。

进一步的，所述CPU主板还分别与通讯模块、彩色液晶显示模块、线性电源模块、指示灯及蜂鸣器模块、开机及复位按键模块、JTAG调试接口板块、A/D采样模块、D/A采样模块、输出控制模块、键盘模块、锂电池模块、旋转电极控制输出模块、USB接口模块、鼠标模块和人机界面模块连接。所述通讯模块含有RS232，Wifi，有线网络，USB通讯，主要与上位机进行通讯、检测结果上传。

所述彩色液晶显示模块：在没有计算机的环境中可以进行正常工作，采用7寸彩色液晶屏，并且带有触摸功能，所述人机界面模块：主要指的是上位机的各种软件界面及内置标准曲线，所述电极采用改进的丝网印刷电极；搅拌装置为搅拌电机通过旋转机构使样品杯旋转；所述搅拌器配套使用的丝网印刷电极为片状结构，当检测池旋转时，与电极发生相对运动，提供搅拌效果，且不会产生气泡，减少所需样品体积，提高搅拌效率。搅拌电机通过选择结构为样品杯提供旋转。

进一步的，所述电解搅拌装置还配置有电极，电极通过电解搅拌装置上的电气接口与CPU主板进行连接；波形发生和控制电路分别与电极和系统主板连接；信号处理电路分别与电极和A/D采样模块链接。

进一步的，所述CPU主板采用Exynos4412作为主控制芯片，Cortex-A9四核，具有极高的性能与极低的功耗，提供1GB的内存和4GB的存贮空间，支持Linux-QT与Android操作系统。

采用本实用新型，电极前处理过程简单、测试性能稳定，普通员工经过简单培训即可进行相关操作，不需要专业的操作人员，且能够对紧急情况迅速作出反应、提供检测结果，极大的提高了检出效率、降低了检测成本。其检测灵敏度达到或优于国家标准。可以实现土壤、食品、饮用水和饮料等多种样品中所含的重金属离子浓度的室内和户外快速检测。

本实用新型采用丝网印刷电极来检测样品中重金属离子，丝网印刷电极相对玻碳电极和金电极而言，不需要额外的参比电极和对电极，不仅成本大大降低，重要的是电极前处理过程非常简单、测试性能也非常稳定。同时该平台直接将标准曲线预存在检测软件中，通过改进电极，使样品处理和电极检测一体化，实现待测样品中重金属离子浓度的直接读取(从样品到出结果只需半小时)，非常方便。此外，该平台不需要专业的操作人员，简单培训即可进行相关操作，极大的提高了检出效率，且能够对紧急情况迅速作出反应、提供检测结果。

一种利用所述的便携式重金属检测仪分析样品中重金属的检测方法，包括以下步骤：

1、待测金属离子的富集阶段：通过恒电位仪，在电极表面施加一个较负的电位，使待检金属离子在电极表面还原、富集生成金属单质。

2、富集金属溶出阶段：通过电位正向扫描，使电极表面的金属单质溶出，此时在丝网印刷电极表面会产生突跃信号；

3.信号处理：经过电流电压变换电路和电压放大滤波电路，该信号被送至模数转换器和嵌入式系统，嵌入式系统对转换后的数据处理后，形成特定的扫描图谱；

4、结果输出：根据以其内置标准曲线，直接换算获得待测样品中重金属离子的含量。

有益效果：使用本实用新型电极前处理过程简单、测试性能稳定，普通员工经过简单培训即可进行相关操作，不需要专业的操作人员，且能够对紧急情况迅速作出反应、提供检测结果，极大的提高了检出效率、降低了检测成本。其检测灵敏度达到或优于国家标准；可以实现土壤、食品、饮用水和饮料等多种样品中所含的重金属离子浓度的室内和户外快速检测。采用改进的丝网印刷电极不需要单独配备额外的参比电极和对电极，通过改进电极使样品处理和电极检测一体化，直接将标准曲线预存在检测软件中，实现待测样品中重金属离子浓度的直接读取。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。