CN106153600A - 成品农药检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种成品农药检测装置，成品农药检测装置中，表面增强拉曼光谱(Surface Enhanced Raman Spectroscopy；以下简称SERS)组件包含一SERS基板与一SERS固定元件，SERS基板沉积有一金属纳米层以供成品农药附着，SERS固定元件固定SERS基板。激光光源发送器邻近于SERS固定元件，用以发送出激光。聚焦透镜将激光聚焦于附着于SERS基板的金属纳米层的成品农药以产生一农药分子增强拉曼散射信号。拉曼光谱仪邻近于激光光源发送器与聚焦透镜，农药分子增强拉曼散射信号经聚焦透镜而由拉曼光谱仪所接收，藉以产生农药光谱结果。处理装置供通信连接于拉曼光谱仪，用以接收并分析农药光谱结果以检测出成品农药的有效成分。
Description
技术领域
本发明涉及一种成品农药检测装置，尤其是指一种利用表面增强拉曼光谱基板搭配拉曼光谱仪来达到伪禁成品农药查缉检测的成品农药检测装置。
背景技术
国内进口伪禁成品农药状况严重，不肖商人为不法暴利低价从其他国家购买非法农药，载往如越南或新加坡等地卸货换柜，再拿原合法越南进口的文件，虚伪报关再运回国内贩售，此外，农药地下工厂自行添加或成份不符规定的伪农药也充斥在市场买卖，这些成份来源不明的成品农药若经农民施用在食用蔬果上，将会对社会大众的健康造成严重的危害。依据政府机关制定的农药管理法有下列情形者称为伪农药：一、未经核准擅自制造、加工或输入；二、掺杂其他有效成分的含量超过中央主管机关所定的限量基准；三、抽换或仿冒国内外产品；四、涂改或变更有效期间的标示；五、所含有效成分的名称与核准不符者。
上述伪农药无法有效防除农作物病虫害及影响农民收益，危害大众健康(极剧毒、致癌性、致肿瘤性、致畸胎性、生殖毒性)及破坏生态环境(长效性环境污染)。此外，有效成分的含量与标准规格不符、超过有效期间及有效成分含量以外的品质与标准法规格不符的农药称为劣农药，与禁用农药同样具有上述的危害性，实有全面加强查缉的必要。
目前对农药的快速检测方式主要有酶抑制法(生化法)及萤光检测方式，其中，酶抑制法(例如中国台湾专利公告号I325497、M376764、I361893、M470254及M479417)是利用有机磷与氨基甲酸酯类对胆碱酯酶类有抑制作用，而抑制率与其浓度正相关，进而可用来判断是否有农药残留的情况，但此方法无法辨别农药的种类，只能判断其总量。此外，中国台湾专利公告号I323342、M491831与I323342公开一种萤光快速检测法，此系统具快速且简单的农药残留的检测功能，但是与生化法相同的地方，此方式只能 检测农药的总量，无法辨别农药的有效成份。
发明内容
有鉴于现有技术中，由于现有的成品农药检测方法仅能检测出总量而无法检测出成品农药的有效成分，因而普遍具有使用不方便的问题。缘此，本发明的主要目的在于提供一种成品农药检测装置，其是利用表面增强拉曼光谱基板搭配拉曼光谱仪来检测成品农药，以解决现有技术的问题。
为解决现有技术所存在的问题，本发明所采用的必要技术手段为提供一种成品农药检测装置，用以检测一成品农药，包含一装置本体、一表面增强拉曼光谱(SurfaceEnhanced Raman Spectroscopy；SERS)组件、一激光光源发送器、一聚焦透镜、一拉曼(Raman)光谱仪与一处理装置。SERS组件设置于装置本体，并包含一SERS基板与一SERS固定元件，SERS基板沉积有一金属纳米层，以供成品农药附着，SERS固定元件用以固定SERS基板。激光光源发送器设置于装置本体，并邻近于SERS固定元件，用以发送出一激光。聚焦透镜邻近于激光光源发送器与SERS基板而设置，用以将激光聚焦于附着于SERS基板的金属纳米层的成品农药，以产生一农药分子增强拉曼散射信号。拉曼光谱仪设置于装置本体，并邻近于激光光源发送器与聚焦透镜，农药分子增强拉曼散射信号经聚焦透镜而发送至拉曼光谱仪，以产生一农药光谱结果。处理装置设置于装置本体，并供通信连接于拉曼光谱仪，用以接收并分析农药光谱结果，以检测出成品农药的有效成分。
另外，上述成品农药检测装置的附属技术手段的较佳实施例中，SERS组件还包含一防光暗盖，防光暗盖是覆盖于SERS固定元件上，且SERS固定元件是一容置固定槽，防光暗盖是覆盖于容置固定槽上而聚焦透镜是设置于容置固定槽对应于SERS基板之处。此外，处理装置是通信连接于激光光源发送器，用以控制激光光源发送器的一激光发送参数，而激光发送参数是一激光发送时间、一激光发送波长以及一激光发送功率中的至少一者，且金属纳米层为一银纳米层、一金纳米层、一铝纳米层、一钴纳米层以及一铜纳米层中的一者，处理装置是为一手机、一笔记本电脑、一平板电脑、一个人数字助理(Personal DigitalAssistant；PDA)中的一者。
另外，上述成品农药检测装置的附属技术手段的较佳实施例中，成品农药检测装置还包含一成品农药处理平台，成品农药处理平台是设置于装置本体，并供对成品农药执行一稀释处理以及一净化处理中的至少一者，成品农药检测装置还包含一电源供应模块，电源供应模块是设置于装置本体，并电性连接于激光光源发送器、拉曼光谱仪以及处理装置，用以供电于激光光源发送器、拉曼光谱仪以及处理装置。
因此，在采用了本发明所提供的成品农药检测装置，相较于现有技术应不难看出，由于可利用表面增强拉曼光谱基板搭配拉曼光谱仪检测出成品农药的有效成分，因此在实际使用上较为实用，且也可进行快速检测，因而可增加使用上的方便性。
本发明所采用的具体实施例，将通过以下的实施例及附图作进一步的说明。
附图说明
图1是显示本发明较佳实施例的成品农药检测装置的立体示意图；
图1A是显示图1的局部放大示意图；
图2是显示本发明较佳实施例的检测成品农药的流程示意图；
图3是显示本发明较佳实施例的24％巴拉刈成品农药的农药光谱结果的波形示意图；
图4是显示本发明较佳实施例的50％芬杀松成品农药的农药光谱结果的波形示意图；
图5是显示本发明较佳实施例的50％扑灭松成品农药的农药光谱结果的波形示意图；以及
图6是显示本发明较佳实施例的40.8％陶斯松成品农药的农药光谱结果的波形示意图。
附图标记说明：
1 成品农药检测装置
11 装置本体
111 盖体
112 盒体
113 装置平台
12 表面增强拉曼光谱组件
121 SERS基板
122 SERS固定元件
123 防光暗盖
13 激光光源发送器
14 聚焦透镜
15 拉曼光谱仪
16 处理装置
17 成品农药处理平台
18 电源供应模块
具体实施方式
由于本发明所提供的成品农药检测装置中，其相关实施方式不胜枚举，故在此不再一一赘述，仅列举一较佳实施例加以具体说明。
请一并参阅图1与图1A，图1是显示本发明较佳实施例的成品农药检测装置的立体示意图，图1A是显示图1的局部放大示意图。如图所示，本发明较佳实施例所提供的成品农药检测装置1仅为示意图，而成品农药检测装置1是用以检测一成品农药(图未示)，此成品农药例如为24％巴拉刈成品农药、50％芬杀松成品农药、50％扑灭松成品农药或40.8％陶斯松成品农药，但其他实施例中不限于此。
成品农药检测装置1包含一装置本体11、一表面增强拉曼光谱(Surface EnhancedRaman Spectroscopy；以下简称SERS)组件12、一激光光源发送器13、一聚焦透镜14、一拉曼(Raman)光谱仪15、一处理装置16、一成品农药处理平台17以及一电源供应模块18。装置本体11可包含一盖体111、一盒体112以及一装置平台113，且盖体111是可活动地连结该盒体112，装置平台113是设置并固定于该盒体112。
SERS组件12设置于装置本体11的装置平台113上，且一般而言，装置平台113可设有卡合结构或其他固定元件以固定SERS组件12，SERS组 件12并包含一SERS基板121、一SERS固定元件122以及一防光暗盖123，SERS基板121是为一板体，并于表面沉积有一金属纳米层(图未标示)，藉以供成品农药附着，且具体来说，金属纳米层是为一银纳米层、一金纳米层、一铝纳米层、一钴纳米层以及一铜纳米层中的一者。SERS固定元件122是固定SERS基板121，而在本发明较佳实施例中，SERS固定元件122是一容置固定槽，SERS基板121是直接嵌合于SERS固定元件122上彼此干涉固定而无法调整其位置(如图1所示)，此外，而其他实施例中，SERS固定元件122可再设有一固定调整组件(图未示)，此固定调整组件例如可由滑轨、扣合元件等元件所组成，并以可使SERS基板121三维运动者为佳，藉以控制SERS基板121的固定位置。防光暗盖123是完全覆盖于为容置固定槽的SERS固定元件122上。
激光光源发送器13设置于装置本体11的装置平台113上，并邻近于SERS固定元件122与SERS基板121，且较佳地，激光光源发送器13的发送源即面向并对应于放置于SERS固定元件122内的SERS基板121。
聚焦透镜14邻近于激光光源发送器13与SERS基板121而设置，具体来说，聚焦透镜14是设置于为容置固定槽的SERS固定元件122对应于SERS基板121之处(即面向SERS基板121)，另外，聚焦透镜14也可以凸设的方式装设于装置本体11的装置平台113上，其是视实务的设计而定。
拉曼光谱仪15设置于装置本体11的装置平台113上，并邻近于激光光源发送器13与聚焦透镜14，具体来说，激光光源发送器13是设置在拉曼光谱仪15与聚焦透镜14之间，但在其他实施例中不限于此。
处理装置16设置于装置本体11的盖体111上，并通信连接于拉曼光谱仪15与激光光源发送器13，其可为有线通信连接或无线通信连接，有线通信连接例如可利用通用序列总线(Universal Serial Bus；USB)连接，无线通信连接例如可采用蓝牙传输、一全球互通微波存取(Worldwide Interoperability for Microwave Access；WIMAX)传输、一无线相容性认证(WIFI)传输或一长期演进技术(Long Term Evolution；LTE)传输，但不限于此，其是视实务的设计而决定为有线通信连接或无线通信连接，且处理装置16是为一手机、一笔记本电脑、一平板电脑、一个人数字助理(Personal Digital Assistant；PDA)中的一者，但其他实施例中也可为内建于 装置本体11的处理器。此外，处理装置16内一般可设有比对模块、数据库等模块，举例来说，比对模块是可执行光谱平滑化处理、基线消除处理、光谱资库比对演算处理，也就是说，比对模块中央处理器(Central Processing Unit；CPU)、图形处理器(Graphics Processing Unit；GPU)或加速处理器(Accelerated Processing Unit；APU)，但不限于此，而数据库是电性连接于比对模块，并可为现有的存储器或硬盘，其是储存有成品农药的成分的拉曼光谱数据，以供比对模块进行比对，而以下为了简化说明，将仅以处理装置16进行说明。
成品农药处理平台17是设置于装置本体11的装置平台113上，其是可为容置槽，但不限于此，另外，一般而言，成品农药处理平台17一般还包含有一前处理净化套件与一SERS滴定套组(皆图未示)，前述的前处理净化套件例如可为过滤片、过滤头、稀释溶剂(例如甲醇、丙酮)与混合玻璃瓶所组成的套件，而前述的SERS滴定套组可为由滴管与滴管头所组成的套组，但不限于此。
电源供应模块18是设置于装置本体11的装置平台113上，并电性连接于激光光源发送器13、拉曼光谱仪15以及处理装置16，而电源供应模块18是锂电池、碱性电池、充电电池与铝电池中的一者，用以供电于激光光源发送器13、拉曼光谱仪15以及处理装置16。
其中，激光光源发送器13是用以发送出一激光(图未示)，聚焦透镜14用以将激光聚焦于附着于SERS基板121的金属纳米层的成品农药，藉以产生一农药分子增强拉曼散射信号(图未示)，在此需要一提的是，农药分子增强拉曼散射信号是为光的散射，而农药分子增强拉曼散射信号会再经聚焦透镜14而发送至拉曼光谱仪15，藉以使拉曼光谱仪15接收后产生一农药光谱结果(其产生的方法是利用光的散射行为来测定分子的振动光谱信号)，并将农药光谱结果以信号传输的方式传送至处理装置16，处理装置16在接收后分析农药光谱结果，藉以检测出成品农药的有效成分(主要是将接收到的农药光谱结果比对数据库内所储存的拉曼光谱数据，进而检测出成品农药的有效成分为何)。
此外，处理装置16是可控制激光光源发送器13的一激光发送参数，激光发送参数是一激光发送时间、一激光发送波长以及一激光发送功率中 的至少一者，而成品农药处理平台17并供对成品农药执行一稀释处理以及一净化处理中的至少一者，其是可采人工进行处理或是采自动化处理，其是视实务的设计而定。
而在此需要一提的是，稀释处理即可利用甲醇、丙酮的稀释溶剂进行稀释处理，净化处理可为QuEChERS技术(Quick,Easy,Cheap,Effective,Rugged,Safe的缩写)的净化过程，或以加压过滤法的净化方式来达到快速净化成品农药的目的；农药溶液可经过粉末吸附杂质后，或再通过纳米孔径加压过滤程序收集到农药有效含量分子的溶液；当然，有些成品农药本身剂型成份较为简单，可直接通过加压过滤法就完成净化动作。
请参阅图2，图2是显示本发明较佳实施例的检测成品农药的流程示意图，如图2所示，检测成品农药的流程包含以下步骤：
步骤S101：对成品农药执行一稀释处理以及一净化处理中的至少一者；
步骤S102：将处理后的成品农药附着于SERS基板121；
步骤S103：将SERS基板121置入SERS固定元件122内；
步骤S104：盖上防光暗盖123；
步骤S105：调整激光发送参数，并触发激光光源发送器13发送出激光；
步骤S106：拉曼光谱仪15接收农药分子增强拉曼散射信号，藉以产生农药光谱结果；
步骤S107：处理装置16接收农药光谱结果，藉以检测出成品农药的有效成分。
为了使本领域所属技术人员可了解本发明所提供的成品农药检测装置1，以下将举实际检测成品农药的实例进行说明，且下述检测成品农药方式均与图3相符，请参阅图3，图3是显示本发明较佳实施例的24％巴拉刈成品农药的农药光谱结果的波形示意图，如图所示，图3中的量测项目为24％巴拉刈(Paraquat)，其试剂为水溶剂型(solution；SL)，在前处理部分只需将其以水(或甲醇)稀释至240ppm，即可以成品农药处理平台17的微量滴管取1.5至4ul体积溶液滴在SERS基板121上进行量测，其拉曼特征峰值在约「842，1190，1298，1645cm-1」处，与纯农药分子一致，可以此为依据做为其有效成份的判断；其中激光发送参数为：激光波长及功率为785nm/30mW(调降功率以避其萤光)、处理装置16的积分时间为300ms、 使用的聚焦透镜14为4x、激光前置照射时间为2秒、使用SERS基板121结构为银纳米结构(250nm,silver nanopillars)。
请参阅图4，图4是显示本发明较佳实施例的50％芬杀松成品农药的农药光谱结果的波形示意图。如图4所示，图4中的量测项目为50％芬杀松(Fenthion)，其试剂为乳剂(Emulsifiable Concentrates；EC)；在前处理部分即可以成品农药处理平台17的微量滴管取2c.c丙酮稀释至800ppm以上，再将其以孔径0.2um的针筒过滤器(Nylon SyringeFilter)过滤，或在稀释前以修改后的QuEChERS方式进行净化:首先取待测成品农药溶液1.5c.c.至2c.c.的离心管(设置于成品农药处理平台17)，并掺入石墨化碳黑(GraphitizedCarbon Black；GCB)粉末各25mg去色素，并掺入C18粉末各25mg去油脂，并将离心管(设置于成品农药处理平台17)做回旋振荡30秒，再放入小型离心机(可设置于成品农药处理平台17)做离心，离心机转速设定为6000RPM(转/分)，离心时间为5分钟，离心后再取其上清液，并通过孔径0.2um的针筒过滤器，即可以微量滴管取1.5～4ul体积溶液滴在SERS基板121上进行量测，其拉曼特征峰值在约「1046和1223cm-1」处，与纯农药芬杀松分子一致，藉以以此为依据做为成品农药的有效成份的判断。其中激光发送参数为：激光波长及功率为785nm/100mW、积分时间为500ms、使用的聚焦透镜14为4x、激光前置照射时间为3秒(在取得SERS光谱前，需增加激光照射时间，以增进分子与金属结构的吸附程度)、使用SERS基板121结构为银纳米结构(250nm,silver nanopillars)。
请参阅图5，图5是显示本发明较佳实施例的50％扑灭松成品农药的农药光谱结果的波形示意图。如图5所示，图5中的量测项目为50％扑灭松(Fenitrothion)，其剂型为乳剂(Emulsifiable Concentrates；EC)；在前处理部分即可以成品农药处理平台17的微量滴管以2c.c丙酮稀释至1200ppm以上，再将其以孔径0.2um的针筒过滤器(Nylon SyringeFilter)过滤，再以微量滴管取1.5～4ul体积溶液滴在SERS基板121上进行量测，其拉曼特征峰值在约「640，840，1282，1320cm-1」等处，与纯农药扑灭松分子一致，可以以此为依据做为其有效成份的判断。其中激光发送参数为：激光波长及功率为785nm/100mW、积分时间为600ms、使用的聚焦透镜14为4x、激光前置照射时间为3秒、使用SERS基板121结构为银纳米结构(250nm, silver nanopillars)。
请参阅图6，图6是显示本发明较佳实施例的40.8％陶斯松成品农药的农药光谱结果的波形示意图。如图6所示，图6的量测项目为40.8％陶斯松(Chlorpyrifos)，其剂型为乳剂(Emulsifiable Concentrates；EC)；在前处理部分即可以成品农药处理平台17的微量滴管以2c.c丙酮稀释至6000ppm以上(此农药分子拉曼信号非常微弱)，不需过滤即可以微量滴管取1.5～4ul体积溶液滴在SERS基板121上进行量测，其拉曼特微峰值在约「341，632，677，1237，1276，1457，1568cm-1」等处，与纯农药陶斯松分子一致，可以以此为依据做为其有效成份的判断。其中激光发送参数为：激光波长及功率为785nm/100mW、积分时间为2000ms(陶斯松为本发明较佳实施例中所提四种农药里拉曼信号最为微弱)、使用的聚焦透镜14为4x、激光前置照射时间为5秒、使用SERS基板121结构为银纳米结构(250nm,silvernanopillars)。
综合以上所述，在采用了本发明所提供的成品农药检测装置后，由于除了可验出是否残留农药，还可利用表面增强拉曼光谱基板搭配拉曼光谱仪检测出成品农药(残留的农药)的有效成分，因此在实际使用上较为实用，且也可进行快速检测，因而可增加使用上的方便性。
通过本发明说明能以得知，本发明确具产业界上的利用价值。而以上的实施例剖析，仅为本发明的较佳实施例说明，举凡所属技术领域中技术人员当可依据本发明的上述实施例说明而作其它种种的改良及变化。然而这些依据本发明实施例所作的种种改良及变化，当仍属于本发明的精神及界定的专利范围内。
Claims (10)
1.一种成品农药检测装置，是用以检测一成品农药，其特征在于，包含：
一装置本体；
一表面增强拉曼光谱组件，是设置于该装置本体，并包含：
一SERS基板，是沉积有一金属纳米层，以供该成品农药附着；以及
一SERS固定元件，是用以固定该SERS基板；
一激光光源发送器，是设置于该装置本体，并邻近于该SERS固定元件，用以发送出一激光；
一聚焦透镜，是邻近于该激光光源发送器与该SERS基板而设置，用以将该激光聚焦于附着于该SERS基板的该金属纳米层的该成品农药，以产生一农药分子增强拉曼散射信号；
一拉曼光谱仪，是设置于该装置本体，并邻近于该激光光源发送器与该聚焦透镜，该农药分子增强拉曼散射信号是经该聚焦透镜而发送至该拉曼光谱仪，以产生一农药光谱结果；以及
一处理装置，是设置于该装置本体，并供通信连接于该拉曼光谱仪，用以接收并分析该农药光谱结果，以检测出该成品农药的有效成分。
2.如权利要求1所述的成品农药检测装置，其特征在于，该表面增强拉曼光谱组件还包含一防光暗盖，该防光暗盖是覆盖于该SERS固定元件上。
3.如权利要求2所述的成品农药检测装置，其特征在于，该SERS固定元件是一容置固定槽，该防光暗盖是覆盖于该容置固定槽上。
4.如权利要求2所述的成品农药检测装置，其特征在于，该聚焦透镜是设置于该容置固定槽对应于该SERS基板之处。
5.如权利要求1所述的成品农药检测装置，其特征在于，该处理装置是通信连接于该激光光源发送器，用以控制该激光光源发送器的一激光发送参数。
6.如权利要求5所述的成品农药检测装置，其特征在于，该激光发送参数是一激光发送时间、一激光发送波长以及一激光发送功率中的至少一者。
7.如权利要求1所述的成品农药检测装置，其特征在于，该成品农药检测装置还包含一成品农药处理平台，该成品农药处理平台是设置于该装置本体，并供对该成品农药执行一稀释处理以及一净化处理中的至少一者。
8.如权利要求1所述的成品农药检测装置，其特征在于，该成品农药检测装置还包含一电源供应模块，该电源供应模块是设置于该装置本体，并电性连接于该激光光源发送器、该拉曼光谱仪以及该处理装置，用以供电于该激光光源发送器、该拉曼光谱仪以及该处理装置。
9.如权利要求1所述的成品农药检测装置，其特征在于，该金属纳米层为一银纳米层、一金纳米层、一铝纳米层、一钴纳米层以及一铜纳米层中的一者。
10.如权利要求1所述的成品农药检测装置，其特征在于，该处理装置为一手机、一笔记本电脑、一平板电脑、一个人数字助理中的一者。
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