CN106033070B - 农药检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种农药检测装置，包括一电极试纸、一检测机、一微控制器以及一伺服计算机，其中，电极试纸设有电化学反应区和光谱检测区，可分别用以倒入固定体积的待测液体样品，检测机同时对电化学反应区施加电压并检测电流，并扫瞄分析该光谱检测区的散射光谱、反射光谱及穿透光谱，再将前述检测出的电流及光谱扫瞄结果通过数据传输元件传送至伺服计算机，通过伺服计算机进行演算解析，再将解析出的农药种类及农药浓度传送回该检测机并显示结果。

Description

农药检测装置

技术领域

本发明涉及一种农药检测装置，特别指一种利用光谱与电流值同时检测得知农药种类与农药浓度的农药检测装置。

背景技术

在现今社会中，由于消费者意识的提高，在食品安全卫生上，特别是蔬菜类、水果类的农药残留问题已是众所瞩目的焦点。而对于其导致的人身安全隐患，更是促使世界各国对农产品安全检验有更严格的要求，农产品输出国对于输出农产品质量监控将更为重要。

传统化学农药依照化学结构主要可分九大类，分别是有机磷剂、有基氮及杂环化合物、氨基甲酸盐剂、合成除虫菊精类、尿素系、三唑系、三氮井系、苯氧酸系、二硫代氨基甲酸盐类等；其中，有机磷剂对哺乳动物的急性毒性最强，其次是氨基甲酸盐剂。

农药残留检测通常分为化学法和生化法两种。卫生单位检验室一般使用化学法，需时3至5天，不仅费时且分析仪器价格昂贵、体积庞大；而生化法利用蛋白酵素呈色反应，通常适用于田边和产销地做的快速检测，但仍需光谱仪器判定，且仅能测有机磷剂的总量是否超过，并无法得知何种农药及其含量。果菜市场通常以生化法进行检测，模糊地带范围的果菜仍会销售出去。3-5天后化学法检验结果出炉，若不合格只能开罚。另外，在实际运作上，卫生单位的农药查验从采样到公布结果经常是一周至二个月后，有问题的菜早已从市场进入消费端。因此不论是化学法或生化法均无法实时且有效确认农药残留，使得危险蔬果充斥市面，严重危害消费者健康。

为解决无法快速检出的问题，逐渐发展出利用光学原理的农药检测仪。通常该光学农药检测仪的发光体使用钨丝灯或汞灯，波长范围约为350nm至700nm。该传统的光学检测仪具有全光谱功能的优点，可检测出各种不同光谱的农药或其他化学成分。但是，其价格高昂、体积庞大、零件易耗损且操作复杂，因此一直无法普及化。

因此，目前亟需要一种简单实用的农药检测装置，可供各蔬果销售商甚至一般消费者实时检出残留农药种类与残留农药浓度，为自身和其他消费者的健康作有效把关。

发明内容

于是，为解决上述缺失，本发明的目的在于提供一种农药检测装置，其为一种在一电极试纸上同时设有电化学反应区和光谱检测区，同时利用光谱与电流值检测得知农药种类与农药浓度的农药检测装置。

为达上述目的，本发明公开了一种农药检测装置，其包括：一电极试纸，其设有与电极线路接触的一电化学反应区以及设于该电极试纸中间段且外露于该电极试纸两个表面的一光谱检测区，该电化学反应区与该光谱检测区可分别用以倒入固定体积的待测液体样品；一检测机，其设有一插槽，该插槽用以将该电极试纸插入，且该插槽内设有一对应该电极试纸的光谱检测区的光学空间，该检测机内设有一位于该光谱检测区下方的第一光源，至少一位于该光谱检测区上方的第二光源以及一用以接收该第一光源穿透该光谱检测区的光线及该第二光源在该光谱检测区反射、散射的光线的光传感器；一微控制器，该微控制器电性连接该第一光源、第二光源及光传感器，该微控制器通过一组工作电极电性接触该电极试纸表面的电极线路，该微控制器同时对该电化学反应区施加电压并检测电流以及传送控制信号给第一光源和第二光源，并扫瞄分析该光谱检测区的散射光谱、反射光谱及穿透光谱，并将前述检测出的电流及对该光谱检测区的扫瞄结果通过一数据传输元件传送出去；以及一伺服计算机，其用以接收前述数据传输元件传来的数据，且通过内部储存的已知农药化学结构的光谱结果及对应的浓度电流数据进行演算解析，再将解析出的农药种类及农药浓度传送回该检测机并显示结果。

其中，该光谱检测区为可透光材料。

其中，本发明提供的农药检测装置还包含一模拟数字转换器，该模拟数字转换器电性连接于微控制器及光传感器，用以将该光传感器的信号转换为数字信号，以供微控制器进行分析。

其中，本发明提供的农药检测装置还包含一显示屏，该显示屏电性连接于该微控制器，用于显示检测结果。

其中，本发明提供的农药检测装置还包含一数据储存装置，该数据储存装置电性连接于该微控制器，用以将解析的光谱结果进行存储，作为判断比对之用，用以减少重复测试时的数据传送量。

其中，该数据传输元件为无线传输元件或有线连接元件。

其中，该检测机的插槽处设有一温度控制盖，该温度控制盖用以盖住该电极试纸的电化学反应区，可有效降低周遭环境温度变化对电化学反应区的影响。

其中，该检测机进一步通过该数据传输元件与个人计算机及/或行动上网装置连接，再通过该个人计算机及/或行动上网装置连接到该伺服计算机。

本发明的优点在于，电极试纸同时设有电化学反应区和光谱检测区，通过检测机同时利用光谱检测与电流值检测，再比对伺服计算机内部储存的已知农药化学结构的光谱结果及对应的浓度电流数据，进行演算解析配合以得知农药种类与农药浓度。本发明提供的农药检测装置能够降低检测成本，简化了农药检测装置的设计与操作方式，为一种简单实用、快速检测且容易普及化的农药检测装置，可供各蔬果销售商甚至一般消费者实时检出残留农药种类与残留农药浓度，为自己和其他消费者的健康作有效把关。

附图说明

图1为本发明电极试纸的示意图；

图2为本发明电极试纸的剖面示意图；

图3为本发明检测机的立体示意图；

图4为本发明电极试纸插设于检测机的示意图；

图5为本发明检测机的电路方块图；

图6为本发明检测机与伺服计算机的传输示意图；

图7为本发明的另一实施的剖面示意图；

图8为本发明的另一实施使用示意图一；

图9为本发明的另一实施使用示意图二。

附图标记说明：100-电极试纸；110-非导电绝缘基板；120-电极线路；130-电化学反应区；131-微流道结构；132-滴入区；133-电极反应区；140-光谱检测区；200-检测机；210-插槽；220-光学空间；230-工作电极；240-第一光源；250-第二光源；260-光传感器；270-微控制器；271-数据传输元件；272-模拟数字转换器；280-数据储存装置；291-电池；292-市电；300-显示屏；400-伺服计算机；500-个人计算机；600-行动上网装置；700-温度控制盖；701-铝箔材质；710-温度感测元件；720-加热元件。

具体实施方式

有关本发明的详细内容及技术说明，现以实施例来做进一步说明，但应了解的是，这些实施例仅为例示说明之用，而不应被解释为本发明实施的限制。

如图1及图2所示。本发明公开了一种农药检测装置，其包括：一电极试纸100，电极试纸100由非导电绝缘基板110构成，并以导电材料以印刷或沉积方式形成电极线路120。该电极试纸100上表面设有与电极线路120接触的一电化学反应区130，和设于该电极试纸中间段且外露于该电极试纸上、下表面的一光谱检测区140，该光谱检测区140为可透光材料，该光谱检测区140的透光率在0.1％～99.9％之间。该电化学反应区130与该光谱检测区140可分别用以倒入固定体积的待测液体样品。待测液体样品指的是需要检验农药残留问题的蔬果叶片进行前处理后的待测液体，一般处理为将受测样品(蔬菜、水果)表面农药溶解到溶剂里，溶剂的部分主要为生理食盐水或磷酸盐缓冲生理盐水(PBS溶液)，依需要检验农药化学结构进行相关的事前制备。取样后将待测液体样品滴入至该电化学反应区130与该光谱检测区140。

该电化学反应区130上设有微流道结构131，并定义出滴入区132，前述待测液体样品被滴入至滴入区132，液体样品再由微流道结构131导入至与电极线路120接触的电极反应区133，用以测得一特定反应时间下的应答电流信号。

如图3、图4及图5所示。本发明包括一检测机200，该检测机200上设有一插槽210，插槽210用以将该电极试纸100插入，插入至该电极试纸100表面的电极线路120与检测机200内的一组工作电极230电性接触，且该插槽210内设有一对应该电极试纸100的光谱检测区140(含有待测液体样品)的光学空间220。该检测机200内在光学空间220周壁上设有一位于该电极试纸100的光谱检测区140下方的第一光源240，及至少一在该光谱检测区140上方以斜角将光线射至该光谱检测区140表面的第二光源250，和一用以接收该第一光源240穿透该光谱检测区140的光线及该些第二光源250在该光谱检测区140产生反射与散射的光线的光传感器260。光学检测包含但不限于现行已知的光谱分析，如红外线吸收光谱、傅立叶红外线反射光谱、拉曼光谱、荧光光谱、UV/VIS光谱及其他透过、穿透、反射、散射或激发产生的可被检验的光谱。

实施上，该检测机200内设有一微控制器270，该微控制器270电性连接该第一光源240、第二光源250及光传感器260，该微控制器270也电性连接该工作电极230，而该工作电极230电性接触该电极试纸100表面的电极线路120。因为，该微控制器同时对该电化学反应区130施加一固定电压，并检测得一特定反应时间下的应答电流信号，以及传送控制信号给第一光源240、第二光源250，并通过该光传感器260扫瞄分析该光谱检测区140的散射光谱、反射光谱及穿透光谱，再将前述电流及光谱扫瞄结果通过一数据传输元件271传送出去，其中，该数据传输元件271可以是无线传输元件或有线连接元件，作为数据沟通或收集数据用。

更进一步，该检测机200内包含一模拟数字转换器272，模拟数字转换器272电性连接于该微控制器270及光传感器260，用以将该光传感器260产生的模拟信号转换为微控制器270可判读和运算的数字信号，用以供该微控制器270进行分析。该检测机200内也包含一数据储存装置280，数据储存装置280电性连接于该微控制器270，用以内部储存前述电流及光谱扫瞄结果数据，及用以将解析后的光谱结果存储，作为判断比对之用，可以减少重复测试时的数据传送量。

另，该检测机200上设有显示屏300，该显示屏300电性连接于该微控制器270，用于显示检测结果。而，该检测机200可依靠电池291或连接市电292等两种电源供应方式，因此微控制器270连接电池292或通过电源供应孔(图中未示)连接至市电292。实际上，亦可设计为单独择一电源。

如图6所示。本发明包括一伺服计算机400，伺服计算机400用以接收前述数据传输元件271传来的前述电流值及光谱扫瞄结果数据，该伺服计算机400内部储存有农药化学结构的光谱结果及对应的浓度电流数据，实施上会分别将有机磷剂、有基氮及杂环化合物、氨基甲酸盐剂、合成除虫菊精类、尿素系、三唑系、三氮井系、苯氧酸系、二硫代氨基甲酸盐类等已知得农药，先通过本装置的该检测机200与现有实验室分别将不同种类的农药依不同含量浓度建立光谱数据与农药残留浓度对电流信号的关系方程式。

由于该伺服计算机400内已建立对应用农药种类的散射光谱、反射光谱及穿透光谱，和该种类农药的不同含量浓度的电流信号关系方程式，所以接收该检测机200的数据传输元件271传来的电流值及光谱扫瞄记录，通过该伺服计算机400内部储存的已知农药化学结构的光谱结果及对应的浓度电流数据进行演算解析，再将解析出的农药种类及农药浓度传送回该检测机200并显示结果。

实施上，该伺服计算机400亦可将计算的数据库及演算作法算式同时并随结果一同传回该检测机200，储存在该检测机200的数据储存装置280，可以减少重复测试时的数据传送量。如此，使用者在判断光谱与浓度时可以第一次的演算分析在伺服计算机400上做，但随即把所有参数与参考数据图谱下载到检测机200上，若随后的光谱判别结果相同(80～100％吻合)，则只需该检测机200单机作业判别并计算出相对应浓度即可。

如图7所示，因为生化法农药检测中，生化酵素的反应非常容易受温度的影响而必须进行温度补偿校正。所以，可进一步在该检测机200的插槽210处设有一温度控制盖700，用以盖住该电极试纸100的电化学反应区130，以有效降低周遭环境温度变化对电化学反应区的影响。该温度控制盖700内设置有一温度感测元件710及一加热元件720，将该温度感测元件710与加热元件720电性连接该微控制器270形成反馈控制，在半封闭/封闭状态下进行阻隔与温度控制，可有效降低周遭环境温度变化状况下，减少生化抑制反应因为外界温度无法产生准确预估的反应量的情况。在该温度控制盖700内侧覆盖有铝箔材质701，通过铝箔材质701的抗辐射反射热量功能，将加热元件720产生的辐射热在温度控制盖700内反射而不流失，避免温度散失。

应用上，本装置的检测机200可进一步通过该数据传输元件271以有线或无线连接方式(图式中为有线联接方式)与个人计算机500(如图8所示)，及/或行动上网装置600连接，例如智能手机(如图9所示)，再将该个人计算机500及/或行动上网装置600通过网络连接到远程的该伺服计算机400。

通过该个人计算机500及/或行动上网装置600的连接，实施上前述装置也可以取代该检测机200上的显示屏300，用于显示检测结果，显示的单元延伸到行动上网装置600(例如手机)上或其他外部显示的装置上。

本装置在电极试纸上同时设有电化学反应区和光谱检测区，通过检测机同时利用光谱检测与电流值检测，通过比对伺服计算机内部储存的已知农药化学结构的光谱结果及对应的浓度电流数据进行演算解析配合得知农药种类与农药浓度。本装置利用整合试纸、检测机及后台服务器三方的协同性与应用配合以最简易的设计与最方便的操作可以快速检测出农药种类与农药浓度，可供各蔬果销售商甚至一般消费者实时检出残留农药种类与残留农药浓度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡是依本发明权利要求范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种农药检测装置，其特征在于，包括：

一电极试纸，其设有与电极线路接触的一电化学反应区以及设于该电极试纸中间段且外露于该电极试纸两个表面的一光谱检测区，该电化学反应区与该光谱检测区分别用以倒入固定体积的待测液体样品；

一检测机，其设有一插槽，该插槽用以将该电极试纸插入，且该插槽内设有一对应该电极试纸的光谱检测区的光学空间，该检测机内设有一位于该光谱检测区下方的第一光源、至少一位于该光谱检测区上方的第二光源以及一用以接收该第一光源穿透该光谱检测区的光线及该第二光源在该光谱检测区反射、散射的光线的光传感器；

一微控制器，该微控制器电性连接该第一光源、第二光源及光传感器，该微控制器通过一组工作电极电性接触该电极试纸表面的电极线路，该微控制器同时对该电化学反应区施加电压并检测电流以及传送控制信号给第一光源和第二光源，并扫瞄分析该光谱检测区的散射光谱、反射光谱及穿透光谱，并将前述检测出的电流及对该光谱检测区的扫瞄结果通过一数据传输元件传送出去；以及

一伺服计算机，其用以接收前述数据传输元件传来的数据，且通过内部储存的已知农药化学结构的光谱结果及对应的浓度电流数据进行演算解析，再将解析出的农药种类及农药浓度传送回该检测机并显示结果。

2.根据权利要求1所述的农药检测装置，其中，该光谱检测区为可透光材料。

3.根据权利要求1所述的农药检测装置，其中，还包含一模拟数字转换器，该模拟数字转换器电性连接于微控制器及光传感器，用以将该光传感器的信号转换为数字信号，以供微控制器进行分析。

4.根据权利要求1所述的农药检测装置，其中，还包含一显示屏，该显示屏电性连接于该微控制器。

5.根据权利要求1所述的农药检测装置，其中，还包含一数据储存装置，该数据储存装置电性连接于该微控制器。

6.根据权利要求1所述的农药检测装置，其中，该检测机的插槽处设有一温度控制盖，该温度控制盖用以盖住该电极试纸的电化学反应区。

7.根据权利要求1所述的农药检测装置，其中，该数据传输元件为无线传输元件或有线连接元件。

8.根据权利要求1所述的农药检测装置，其中，该检测机进一步通过该数据传输元件与个人计算机及/或行动上网装置连接，再通过该个人计算机及/或行动上网装置连接到该伺服计算机。