CN103884700A - 荧光增白剂检测仪及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种荧光增白剂检测仪，包括机体，机体上表面设有显示屏和荧光检测模块，荧光检测模块包括检测主体和检测池。本发明还公开了这种荧光增白剂检测仪的检测方法，将待测样品放入检测池后放入检测主体，检测，读数即可。本发明的检测仪能够快速准确、携带方便地现场对产品的荧光增白剂进行随时随地定量检测；此检测仪的检测方法操作简便、检测快捷准确。

Description

荧光增白剂检测仪及检测方法

技术领域

本发明涉及一种检测仪器及其检测方法，特别是涉及一种荧光增白剂检测仪及检测方法。

背景技术

荧光增白剂俗称白色染料，是一种荧光染料，属于一种复杂的有机化合物。它的特性是能激发吸收入射的紫外光线产生荧光，即吸收紫外光（波长范围约为360nm-380nm）后激发产生波长在400nm-600nm范围的可见光，因而可以补偿基质中不想要的微黄色，从而物品颜色在视觉上显得更白、更亮、更鲜艳。由于这种特性，水溶性的荧光增白剂被广泛用于食品、纸张、涂料、洗衣粉及棉织物等，而水不溶性荧光增白剂则被应用于化纤、塑料等产品。

近期有研究显示，荧光增白剂是一种潜在的致癌物。含有荧光增白剂的面巾纸、棉织物等产品与人体接触时，在水或汗液的沁润下荧光增白剂会与皮肤接触，被人体吸收；或是与口腔接触，食入体内，对人体健康存在不可忽视的危害。目前我国对荧光增白剂的定量检测主要是在实验室的环境中进行，而且检测仪器体积庞大，不便携带。已有的现场检测荧光增白剂的仪器是针对生活用纸制品的检测，结构参见图4和图5，包括机体1’、机体1’表面的显示屏2’和按键面板4’、机体1’内设置的荧光激发模块3’和受激载体模块5’。其中，待测样品装入受激载体模块5’中，随其一同插入荧光激发模块3’，荧光激发模块3’有两个光源32’和34’水平直接射向待测样品并激发产生荧光，产生的荧光经过检测通道33’，将处理后的荧光强度以荧光增白剂含量的形式显示在显示屏2’上，检测通道33’包括滤光片和光电检测器。但是这种检测仪的检测结果误差大，准确性低，很难广泛应用。因此，目前急需一种仪器能够快速准确、携带方便地现场对荧光增白剂进行随时随地地定量检测。

发明内容

本发明的主要目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种携带方便、快速定量检测荧光增白剂的检测仪。

本发明的另一个目的是提供上述荧光增白剂检测仪的检测方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

荧光增白剂检测仪，包括机体，机体上表面设有显示屏和荧光检测模块，荧光检测模块包括检测主体和检测池，检测主体包括中空厚壁筒形并在筒壁内沿筒轴向均匀分布若干通孔的框架体，框架体的通孔底部设有光源，框架体内腔由下至上依次设有光信号检测器、滤光片、菲涅尔透镜、双凸透镜和检测池。

框架体的上部外侧设有用于将检测主体固定在机体上的主体定位环。

框架体上部的内壁低于外壁形成用于放置双凸透镜的透镜台阶。

双凸透镜上固定的透镜定位环将双凸透镜固接在框架体的透镜台阶上。

固定在一起的菲涅尔透镜和滤光片组成组合镜片通过镜片定位环固定在光信号检测器上方。

所述检测池包括检测池主体和压盖，检测池主体下部是一直径小于检测池主体直径的用于放置待测样品的平台，用于嵌套所述平台的压盖由设有一检测窗的底面及其四周包围的立沿构成，并与平台过盈配合。

所述平台的高度大于所述压盖立沿的高度。

一种荧光增白剂检测方法，使光源射出的光形成平行光射入一双凸透镜，将待测样品置于双凸透镜的焦点位置被激发产生荧光；使荧光反经过双凸透镜后成平行光束，先经菲涅尔透镜聚焦加强荧光信号，再经滤光片滤去杂散光后汇聚至光信号检测器，最后通过检测荧光强度值确定待测样品中荧光增白剂的含量。

上述检测方法使用了上述荧光增白剂检测仪，将片状待测样品填充满检测池的检测窗后，将检测池放在已固定在机体内的检测主体上方，开启电源，开始检测，读出显示屏上的荧光含量值即可。

上述检测方法是将检测池主体翻转至平台朝上，把待测样品放在平台上，压紧压盖，使检测窗全部被待测样品填充，再翻转至平台朝下后，将检测池放在检测主体上方。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：上述荧光增白剂检测仪是一种能够快速准确、携带方便地现场对产品的荧光增白剂进行随时随地定量检测的仪器；其中框架体内部含有多个圆柱孔，可以将光源射出的光形成平行光射入双凸透镜，待测样品在双凸透镜的焦点位置，光最强且光线分布均匀，激发荧光效果好，相比于现有检测仪只有两个光源，射到待测样品上的光容易分布不均，还有可能光强不够，都会影响荧光的激发程度，从而导致检测结果不准确；还有菲涅尔透镜加强光信号，再经滤光片滤去杂散光，得到纯净的荧光信号，降低检测误差，使结果更准确，而且占用空间小，有利于仪器小型化，而已有的检测器检测过程中激发得到的荧光只经过滤光片处理就进行荧光含量的检测，当荧光含量值较低时，这样的检测结果误差较大；另外，光信号检测器在均布有多个独立光源圆周的圆心上，使整个光源、光路结构简单。此检测仪的检测方法操作简便、检测快捷准确，为现场检测样品中荧光增白剂的含量提供了可靠的检测手段。

附图说明

图1所示为本发明的荧光增白剂检测仪的外部结构图；

图2为本发明检测仪的荧光检测模块的结构图；

图2a为本发明检测仪的框架体俯视图；

图2b为本发明检测仪的光源发射和光信号接收一体化装置的立体结构图；

图2c为本发明检测仪的检测池结构图；

图2d为图2c检测池的检测池主体的立体结构图；

图2e为图2c检测池的压盖的立体结构图；

图3所示为本发明的检测方法中利用的光路图；

图4所示为现有的荧光增白剂检测仪的外部结构图；

图5所示为现有的荧光增白剂检测仪中荧光激发模块的结构图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的荧光增白剂检测仪，其外部结构参见图1，包括机体1，机体1上表面设有液晶显示屏2和荧光检测模块3，机体1的侧面设有电源开关5、电源插座4和按键面板，其中按键面板包括上、下键，返回、确认键等，操作相应按键让仪器在开机后完成多项程序内容，例如，上、下键可以使程序进入上或下一项，返回可以使程序回到起始位置，按确认键程序方可正式启动。机体内部容置有微处理器、芯片、存储器及电路板等。

荧光检测模块3的结构如图2所示，包括检测主体30和检测池37。

图2中，检测主体30包括一框架体31，该框架体31是中空厚壁无底的圆柱筒状，并在筒壁内沿筒轴向均匀分布八个圆柱孔312，这八个圆柱孔312的圆心在同一个圆周上，并且这个圆周和框架体31的底面是同心的（其俯视图参见图2a）。该框架体31的外壁315上部的外侧设一带有内螺纹的主体定位环39，这个主体定位环39与框架体通过螺纹连接在一起，从而将检测主体30固定在机体1上。框架体31的外壁315比内壁314高，形成用于放置双凸透镜36的透镜台阶310，透镜台阶310设置在框架体31外壁315的约2/3高度处。透镜台阶310上放置一双凸透镜36，为了使双凸透镜更加稳固，在其边缘设一透镜定位环38，该透镜定位环38通过螺纹将双凸透镜36固定在透镜台阶310上。框架体31的中下部设置有一组组合镜片，这组镜片是由滤光片34和菲涅尔透镜35组合成一体的，其中菲涅尔透镜在上，滤光片在下，两镜片通过镜片定位环33固定在框架体31内，镜片定位环33上的外螺纹与框架体31内壁314上的内螺纹配合连接，组合镜片中的菲涅尔透镜可以更好地汇聚弱光信号，滤光片可以滤去杂散光，使荧光信号更加纯净，从而提高检测结果的准确性，减小检测误差，而且其占用空间小，有利于仪器小型化。

检测主体30还包括在框架体31底部的光源发射和光信号接收一体装置32（其立体结构图参见图2b），该装置32包括一圆盘321，该圆盘321与框架体31底面的形状相同，在圆盘321上表面的中心位置设有光信号检测器322，圆盘321固定在框架体31的底部作为框架体31的底面，而光信号检测器322伸入框架体31的圆柱筒内，位于镜片定位环33的下方。在圆盘321上、光信号检测器322的周围均匀分布八个LED光源323，这些光源323与圆柱孔312对应并伸入其中，如此，圆柱孔能够起到平行光管的作用，光源射出的光通过圆柱孔后形成平行均匀的光。

图2中，检测池37设在双凸透镜36上方，也就是检测主体30的上部。检测池37包括检测池主体372和压盖371（如图2c）。检测池主体372上部为一凸台373，方便取用，检测池主体372下部向内缩成一个平台376，该平台376的直径略小于检测池主体372的，平台376的底面用来放置待测样品。压盖371底面中心开有一检测窗377，该检测窗为一通孔，压盖371周围设有一圈立沿375，参看图2e，压盖底面和立沿375围城的空间用来嵌套检测池主体下部的平台376，并与其过盈配合。由于平台的直径小于检测池主体的，因此，平台376与检测池主体372之间形成一个平台台阶374，为了使压盖和平台更好地配合，平台台阶的高度与压盖立沿375的高度相同；使用时，将检测池主体颠倒，使平台朝上，片状待测样品放在平台上，盖上并压紧压盖，使待测样品从检测窗中显露出来，再将检测池主体的平台朝下，插入检测主体；这样，不仅待测样品的形状不受限制，而且所有样品的检测面积均统一，检测结果更可靠。

本发明的电路连接关系为，微处理器与光源323、光信号检测器323和液晶显示屏2常规电路连接，微处理器控制光源的开启与关闭，光源通过检测主体30激发出检测池37中待测样品的荧光，光信号检测器322则将采集到的荧光信号反馈给微处理器，微处理器便将光信号处理成数字信号，然后将荧光含量值显示在液晶显示屏上。

本实施例中，所有部件都采用常规市售产品，例如，光信号检测器采用日本滨松公司生产的集成光电传感器，型号是S2684系列；微处理器是SST公司生产的STC89系列的八位单片机，内部存储器为64K。其他具有同等功效的产品均可替代上述产品。

上述荧光检测模块的装配过程如下：1）将光源发射和光信号接收一体装置32固定在框架体31底部；2）在光信号检测器322上方通过镜片定位环33安装好菲涅尔透镜和滤光片；3）再由透镜定位环38将双凸透镜36固定在透镜台阶310上；4）将上述安装好的检测主体30通过主体定位环39固定在机体上；5）最后放入装有待测样品的检测池。

本发明提供的上述荧光增白剂检测仪的检测方法及工作原理是，首先将检测池主体372颠倒，平台376朝上，片状待测样品放在平台376上，把压盖371扣在平台376上并压紧，使压盖371上的检测窗377内显露的全部是待测样品，翻转检测池37，使压盖371在下方后，将其放入已固定在机体1上的检测主体30上，开启电源5；微处理器控制全部或部分LED光源323发射光线，光路图见图3，光线经过圆柱孔312形成平行光束射入双凸透镜36，然后经其聚焦射到检测池37的待测样品上，激发产生荧光；荧光经双凸透镜36后又成平行光束，先经菲涅尔透镜35聚焦加强荧光信号，再经滤光片34滤去杂散光后汇聚至光信号检测器322上；光信号经与之相连的微处理器处理成检测数值，微处理器中预存有大量实际样品的荧光含量值与对应的荧光强度数据汇总成的数据库，测得的荧光强度值与数据库内的进行比对，再与对应的荧光含量值关联，最后将荧光含量值反映到液晶显示屏2上，读出即可。

上述方法中的待测样品可以是纸片、布片等能够被压紧在检测池内的平面样品；检测液体（如洗衣液等）或非平面的固体（如粉末状的洗衣粉和不规则形状的馒头等样品）时，可以按照常规方法将样品中的荧光增白剂溶解后浸润在纸片或布片上，再进行检测即可。

使用本发明的荧光增白剂检测仪与美国Turner公司荧光光度计Quantech（型号为FM109515-33）进行对比实验，待测样品选用某品牌洗涤剂、某品牌面巾纸和某品牌衣物，检测结果分别见表1-3，以验证本发明荧光增白剂检测仪及其检测方法得到的实验结果的可靠性。

表1洗涤剂的荧光检测结果

表2面巾纸的荧光检测结果

表3衣物的荧光检测结果

对比三组数据，发现本检测仪与荧光光度计的检测结果平均值不存在偏差，因此证明了本发明提供的荧光增白剂检测仪及其检测方法的可靠性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.荧光增白剂检测仪，包括机体，机体上表面设有显示屏和荧光检测模块，其特征在于，荧光检测模块包括检测主体和检测池，检测主体包括中空厚壁筒形并在筒壁内沿筒轴向均匀分布若干通孔的框架体，框架体的通孔底部设有光源，框架体内腔由下至上依次设有光信号检测器、滤光片、菲涅尔透镜、双凸透镜和检测池。

2.根据权利要求1所述荧光增白剂检测仪，其特征在于，框架体的上部外侧设有用于将检测主体固定在机体上的主体定位环。

3.根据权利要求2所述荧光增白剂检测仪，其特征在于，框架体上部的内壁低于外壁形成用于放置双凸透镜的透镜台阶。

4.根据权利要求3所述荧光增白剂检测仪，其特征在于，双凸透镜上固定的透镜定位环将双凸透镜固接在框架体的透镜台阶上。

5.根据权利要求4所述荧光增白剂检测仪，其特征在于，固定在一起的菲涅尔透镜和滤光片组成组合镜片通过镜片定位环固定在光信号检测器上方。

6.根据权利要求1-5任一项所述荧光增白剂检测仪，其特征在于，所述检测池包括检测池主体和压盖，检测池主体下部是一直径小于检测池主体直径的用于放置待测样品的平台，用于嵌套所述平台的压盖由设有一检测窗的底面及其四周包围的立沿构成，并与平台过盈配合。

7.根据权利要求6所述荧光增白剂检测仪，其特征在于，所述平台的高度大于所述压盖立沿的高度。

8.一种荧光增白剂检测方法，其特征在于，使光源射出的光形成平行光射入一双凸透镜，将待测样品置于双凸透镜的焦点位置被激发产生荧光；使荧光反经过双凸透镜后成平行光束，先经菲涅尔透镜聚焦加强荧光信号，再经滤光片滤去杂散光后汇聚至光信号检测器，最后通过检测荧光强度值确定待测样品中荧光增白剂的含量。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，使用权利要求1-7所述荧光增白剂检测仪，将片状待测样品填充满检测池的检测窗后，将检测池放在已固定在机体内的检测主体上方，开启电源，开始检测，读出显示屏上的荧光含量值即可。

10.根据权利要求9所述荧光增白剂检测仪的检测方法，其特征在于，是将检测池主体翻转至平台朝上，把待测样品放在平台上，压紧压盖，使检测窗全部被待测样品填充，再翻转至平台朝下后，将检测池放在检测主体上方。

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