CN108318559A - 一种基于电化学的重金属检测拔插模块、重金属检测系统以及重金属检测流程 - Google Patents

Abstract

一种基于电化学的重金属检测拔插模块、重金属检测系统以及重金属检测流程，设计了合理的电化学检测拔插模块，避免了因线路问题造成的损坏，减少了因线路问题引起的误差；且配合了稳定的机械搅拌系统更能确保测试的准确性。本发明中的重金属检测流程中采用臭氧消解有机物的方法，有助于粮食中重金属的有效检测；以电化学检测为基础，能够有效提升检测效率，提高检测灵敏度，且操作简便，易于非技术人员操作，极大得节省了测试人力资源投入和提高了测试的准确性。

Description

一种基于电化学的重金属检测拔插模块、重金属检测系统以 及重金属检测流程

技术领域

本专利涉及食品安全检测领域，尤指一种基于电化学的重金属检测拔插模块、重金属检测系统以及重金属检测流程。

背景技术

在食品安全问题上，重金属污染是不容忽视的因素之一，其来源广，危害大，与人们的身体健康息息相关。目前，重金属检测主要包括传统的实验室检测和市场上常见的重金属快检设备。其中传统实验室检测主要通过实验室大型仪器来实现，实验操作要求高，实验周期长，且设备昂贵，无法普及应用于现场检测；为了适应现场快检的需求，市场上出现了多种重金属快速检测仪，其主要通过X荧光光谱法和电化学溶出伏安法来实现重金属的检测，X荧光光谱法重金属检测仪测定过程无需复杂的样品前处理，分析速度快精度高，但仪器体积相对较大，测定过程受其它元素干扰大，且容易受到叠加峰的影响。电化学溶出伏安法重金属检测仪体积较小，便携性强，定量限相对低，且从方法上更容易被操作人员理解和接受，但电极与检测体系通常以分离的线性连接方式，容易造成电极的短路或断路连接，对实际检测过程造成影响；且多数检测仪均采用磁力搅拌体系实现富集过程中的搅拌，搅拌过程的不稳定可能直接导致检测结果的偏离。

另外，对需要检测的样品先进行重金属前处理能够提升重金属的检测准确度，针对待测元素选择一种合适的前处理方法是获得准确测定结果的保障，但粮食中重金属的存在形式多样化，重金属前处理是一个相对复杂且繁琐的步骤,将待测元素消解转化为无机离子需要较长的时间和较复杂的工艺。目前重金属前处理一般采用湿法消解、微波消解以及干法灰化等方法，这些前处理方法涉及高温、高压且操作步骤多、费时费力、成本高，对操作人员的健康和环境影响非常大，应用场合受到极大限制，只能在专业实验室完成，无法应用于现场快速检测，为此寻求一种简单且高效的重金属前处理方法是至关重要的。

发明内容

基于以上原因，本专利提供了可有效的避免线路问题引起的不便及误差的一种基于电化学的重金属检测拔插模块、重金属检测系统以及重金属检测流程，有效的增加了检测的便利性和准确性。

具体方案如下：一种基于电化学的重金属检测拔插模块，包括拔插模块主体、底座和可分离式检测容器；拔插模块主体上设有与检测需求相匹配的多个检测电极、电机、与电机相连接的搅拌器、至少一个导电插脚以及至少一个固定插脚；其中导电插脚上固定有多个相互分离的导电片，多个检测电极和电机的正负极通过拔插主体模块的内置线路与导电插脚的上的导电片分别连接；底座上设有固定座、与导电插脚相同数量的导电插座以及与固定插脚想相同数量的固定插座，固定座用于放置相应大小的可分离式检测容器，其中导电插座与导电插脚位置相互对应且可供导电插脚插合，固定插座与固定插脚的位置相互对应且可供固定插脚插合，导电插座内设有与导电插脚上的导电片数量相同的相互分离的弹性导电触点，导电插座和固定插座供拔插模块主体的导电插脚和固定插脚分别插入固定，当拔插模块主体通过导电插脚和固定插脚插入底座时，导电插脚上的导电片与导电插座上的弹性导电触点一一碰触，实现电路导通，而与电机相连接的搅拌器以及检测电极同时置入可分离式检测容器内；模块化的设计，既可利用导电片及弹性导电触点与主板连接，契合完好，拔插方便，又可避免多条线路的交错牵绊，减少实验被破坏的可能，且提高了实验的精度，使得实验现场整洁有序，易于管理。

进一步的，如上所述的一种基于电化学的重金属检测拔插模块，其特征在于：拔插模块主体上设有与检测需求相匹配的电极接口，电极接口直接与拔插主体模块的内部固化线路连接，对应的检测电极可拔可插于电极接口，采用可拔插的检测电极设计，利于检测电极日常的收纳和维护，不易损坏检测电极，延长了使用寿命，提高了精度。

进一步的，如上所述的一种基于电化学的重金属检测拔插模块，其特征在于：拔插模块主体上设有试剂加液口，实验过程中不用反复拔插模块就可快速添加试剂，减小了加样过程中可能引入的误差。

进一步的，如上所述的一种基于电化学的重金属检测拔插模块，其特征在于：与电机相连的搅拌器为交叉式扇叶结构，采用交叉式扇叶设计，能更有效的实现检测过程中的溶液搅拌，能更好的实现试剂的混合且不会对检测溶液的状态造成过大的波动，不会溅液。

进一步的，如上所述的一种基于电化学的重金属检测拔插模块，其特征在于：导电插脚和固定插脚都只有一个，左右设置。此设计中，导电插脚既可实现导电通路的作用，同时也起到了限位固定的作用，与固定插脚左右配合，使得拔插模块主体与底座达到稳固插合的效果。

如上所述的一种基于电化学的重金属检测拔插模块应用的重金属检测系统，包括控制模块、基于电化学的重金属检测拔插模块、数据分析系统、显示系统，其中基于电化学的重金属检测拔插模块的底座安装在该重金属检测系统上且与控制模块电路连接，基于电化学的重金属检测拔插模块通过其底座上的弹性导电触点与控制模块、数据分析系统电路连接，控制模块控制基于电化学的重金属检测拔插模块进行重金属检测同时采集检测数据，同时将采集到的检测数据发送到数据分析系统；显示系统与控制模块电路连接，数据分析系统将采集到的检测数据进行分析处理后得出检测结论通过与其相连接的显示系统公布；以电化学检测为基础，实现重金属的电化学检测，能够有效提升检测效率，提高检测灵敏度，且操作简便，易于非技术人员操作。

进一步的，如上所述的一种基于电化学的重金属检测拔插模块应用的重金属检测系统，其特征在于：该重金属检测系统上还设有与其检测工艺匹配的控制按钮，与控制模块相连。

进一步的，如上所述的一种基于电化学的重金属检测拔插模块应用的重金属检测系统，其特征在于：该控制按钮可为镀膜按钮、空白扫描按钮、一次扫描按钮、二次扫描按钮。

上述的一种基于电化学的重金属检测拔插模块应用的重金属检测系统的重金属检测流程，具体步骤如下：

步骤一：样品前处理工艺：配置待测样品，充分混匀后连接臭氧发生器，利用臭氧充分消解，消解完成后静置取上清液备用；

步骤二：检测电极的预处理修饰：将可分离式检测容器置于底座的固定座上，将拔插模块主体插入底座上，与可分离式检测容器一起装配好，将预处理液放入可分离式检测容器，启动镀膜按钮，开始工作电极的预处理修饰；

步骤三：样品的检测：将步骤二预处理修饰后的检测电极用纯水处理后备用，另取一可分离式检测容器加入检测底液和步骤一所得的样品前处理上清液以及纯水，充分混匀后放入固定座，同时将拔插模块主体插入底座上；

步骤四：点击仪器界面的一次扫描按钮，完成样品的检测过程，再向可分离式检测容器中加入定量标准溶液，点击仪器界面的二次扫描按钮，完成加标测试，采集到的相关数据通过数据采集和分析系统的内置算法计算出样品的重金属浓度并以图谱或数据的形式显示于显示系统上。

进一步的，所述的一种基于电化学的重金属检测拔插模块应用的重金属检测系统的重金属检测工艺流程，其特征在于：内置算法为标准加入法。

采用了这样的设计之后，1）本发明中的重金属检测系统设计了合理的电化学检测拔插模块，避免了因线路问题造成的损坏，减少了因线路问题引起的误差；2）该重金属检测系统中的检测拔插模块设计了稳定的机械搅拌系统更能确保测试的准确性；3）该粮食检测系统中的检测模块设计试剂加样口，检测过程更具系统性，减少加样过程引入的误差；4）本发明中的重金属检测流程中采用臭氧消解有机物的方法，有助于粮食中重金属的有效检测；以电化学检测为基础，能够有效提升检测效率，提高检测灵敏度，且操作简便，易于非技术人员操作，极大得节省了测试人力资源投入和提高了测试的准确性。

附图说明

图1为该基于电化学的重金属检测拔插模块的剖面示意图

图2为该基于电化学的重金属检测拔插模块的分解示意图一

图3为该基于电化学的重金属检测拔插模块的分解示意图二

图4为该基于电化学的重金属检测拔插模块的分解示意图三

图5为该基于电化学的重金属检测拔插模块的组装示意图

图6为该基于电化学的重金属检测拔插模块应用的重金属检测系统的示意图。

具体实施方式

如图1-图5所示，一种基于电化学的重金属检测拔插模块11，用于粮食样品的重金属检测，包括拔插模块主体1、底座2和可分离式检测容器3，此处分离式检测容器3为检测杯；拔插模块主体1上设有三个电极接口4（图中只显示两个电极接口4）、顶盖5，平常不使用时，三个检测电极41收纳别处，例如配件箱中；使用时，三个检测电极41分别插入三个电极接口4内，电极接口4直接与拔插模块主体1的内部固化线路连接，顶盖5上设有电机压盖51用以将电机6固定在顶盖5内，电机6上连有交叉式扇叶结构搅拌器7，经由电机6带动其搅动，顶盖5和电机压盖51对应位置设有试剂加液口52，用以在试验过程中添加需要的试剂，从而避免反复拔插。拔插模块主体1上左右分别设有一个导电插脚8以及一个固定插脚9，导电插脚8上固定有五个相互分离的导电片81，三个电极接口4和电机6的正负极通过拔插模块主体的内部固化线路与导电插脚8的上的五个导电片81分别连接；底座2上设有固定座21、一个导电插座22以及一个固定插座23，固定座21用于放置相应大小的检测杯，其中导电插座22与导电插脚8位置相互对应且可供导电插脚8插合，固定插座23与固定插脚9的位置相互对应且可供固定插脚9插合，导电插座22内设有五个相互分离的弹性导电触点221，导电插座22和固定插座23供拔插模块主体1的导电插脚8和固定插脚9分别插入固定，当拔插模块主体1通过导电插脚8和固定插脚9插入底座2时，导电插脚8上的导电片81与导电插座22上的弹性导电触点221一一碰触，实现电路导通，导电插脚8上的导电片81与导电插座22内的弹性导电触点221均为镀金材质，可避免生锈，且使用过程中导电片81与弹性导电触点221会产生相互摩擦也可避免生锈；此时与电机6相连接的交叉式扇叶结构搅拌器7以及三个检测电极同时置入可分离式检测容器3内。此处的导电片81可为导电铜片。

如图6所示，一种基于电化学的重金属检测拔插模块应用的重金属检测系统，包括控制模块12、基于电化学的重金属检测拔插模块11、数据分析系统13、显示系统14，其中基于电化学的重金属检测拔插模块11的底座2安装在该重金属检测系统上且与控制模块12电路连接，基于电化学的重金属检测拔插模块11通过其底座2上的弹性导电触点221与控制模块12、数据分析系统13电路连接，控制模块12控制基于电化学的重金属检测拔插模块11进行重金属检测采集检测数据，同时将采集到的检测数据发送到数据分析系统13；显示系统14与控制模块12电路连接，数据分析系统13将采集到的检测数据进行分析处理后得出检测结论通过与其相连接的显示系统14公布。

该重金属检测系统上还设有与其检测工艺匹配的控制按钮15，该控制按钮15为镀膜按钮、一次扫描按钮、二次扫描按钮，皆与控制模块12相连，用以控制该重金属检测系统按照设定的流程检测。该重金属检测系统上还设有存储模块16与控制模块12、基于电化学的重金属检测拔插模块11、以及数据分析系统13相连接，用以存储检测数据和检测结论；另可包含蓝牙发送模块17、网络接口18、UBS接口19等，与控制模块12相连。

一种基于电化学的重金属检测拔插模块应用的重金属检测系统的重金属检测流程，具体步骤如下：

步骤一：样品前处理工艺：配置待测样品，充分混匀后连接臭氧发生器，利用臭氧充分消解，消解完成后静置取上清液备用；

步骤二：检测电极的预处理修饰：将可分离式检测容器3置于底座2的固定座21上，将拔插模块主体1插入底座2上，与可分离式检测容器3一起装配好，将预处理液放入可分离式检测容器3，启动镀膜按钮，开始工作电极的预处理修饰；

步骤三：样品的检测：将步骤二预处理修饰后的检测电极用纯水处理后备用，另取一可分离式检测容器3加入检测底液和步骤一所得的样品前处理上清液以及纯水，充分混匀后放入固定座21，同时将拔插模块主体1插入底座2上；

步骤四：点击仪器界面的一次扫描按钮，完成样品的检测过程，再向可分离式检测容器中加入定量标准溶液，点击仪器界面的二次扫描按钮，完成加标测试，采集到的相关数据通过数据采集和分析系统的内置标准加入法计算出样品的重金属浓度并以图谱或数据的形式显示于显示系统上。

以上每次检测图谱及检测结果自动储存于系统的存储模块内。

以上每次检测图谱及检测结果可通过蓝牙发送模块发送到蓝牙打印机进行实时打印。

Claims (10)

1.一种基于电化学的重金属检测拔插模块，包括拔插模块主体、底座和可分离式检测容器；拔插模块主体上设有与检测需求相匹配的多个检测电极、电机、与电机相连接的搅拌器、至少一个导电插脚以及至少一个固定插脚；其中导电插脚上固定有多个相互分离的导电片，多个检测电极和电机的正负极通过拔插主体模块的内置线路与导电插脚的上的导电片分别连接；底座上设有固定座、与导电插脚相同数量的导电插座以及与固定插脚想相同数量的固定插座，固定座用于放置相应大小的可分离式检测容器，其中导电插座与导电插脚位置相互对应且可供导电插脚插合，固定插座与固定插脚的位置相互对应且可供固定插脚插合，导电插座内设有与导电插脚上的导电片数量相同的相互分离的弹性导电触点，导电插座和固定插座供拔插模块主体的导电插脚和固定插脚分别插入固定，当拔插模块主体通过导电插脚和固定插脚插入底座时，导电插脚上的导电片与导电插座上的弹性导电触点一一碰触，实现电路导通，而与电机相连接的搅拌器以及检测电极同时置入可分离式检测容器内。

2.如权利要求1所述的一种基于电化学的重金属检测拔插模块，其特征在于：拔插模块主体上设有与检测需求相匹配的电极接口，电极接口直接与拔插主体模块的内部固化线路连接，对应的检测电极可拔可插于电极接口。

3.如权利要求3所述的一种基于电化学的重金属检测拔插模块，其特征在于：拔插模块主体上设有试剂加液口，实验过程中不用反复拔插模块就可快速添加试剂。

4.如权利要求1所述的一种基于电化学的重金属检测拔插模块，其特征在于：与电机相连的搅拌器为交叉式扇叶结构。

5.如权利要求1所述的一种基于电化学的重金属检测拔插模块，其特征在于：导电插脚和固定插脚都只有一个，左右设置。

6.如权利要求1-5所述的一种基于电化学的重金属检测拔插模块应用的重金属检测系统，包括控制模块、基于电化学的重金属检测拔插模块、数据分析系统、显示系统，其中基于电化学的重金属检测拔插模块的底座安装在该重金属检测系统上且与控制模块电路连接，基于电化学的重金属检测拔插模块通过其底座上的弹性导电触点与控制模块、数据分析系统电路连接，控制模块控制基于电化学的重金属检测拔插模块进行重金属检测同时采集检测数据，同时将采集到的检测数据发送到数据分析系统；显示系统与控制模块电路连接，数据分析系统将采集到的检测数据进行分析处理后得出检测结论通过与其相连接的显示系统公布。

7.如权利要求6所述的一种基于电化学的重金属检测拔插模块应用的重金属检测系统，其特征在于：该重金属检测系统上还设有与其检测工艺匹配的控制按钮，与控制模块相连。

8.如权利要求7所述的一种基于电化学的重金属检测拔插模块应用的重金属检测系统，其特征在于：该控制按钮可为镀膜按钮、空白扫描按钮、一次扫描按钮、二次扫描按钮。

9.如权利要求6-8所述的一种基于电化学的重金属检测拔插模块应用的重金属检测系统的重金属检测流程，具体步骤如下：

步骤一：样品前处理工艺：配置待测样品，充分混匀后连接臭氧发生器，利用臭氧充分消解，消解完成后静置取上清液备用；

步骤二：检测电极的预处理修饰：将可分离式检测容器置于底座的固定座上，将拔插模块主体插入底座上，与可分离式检测容器一起装配好，将预处理液放入可分离式检测容器，启动镀膜按钮，开始工作电极的预处理修饰；

步骤三：样品的检测：将步骤二预处理修饰后的检测电极用纯水处理后备用，另取一可分离式检测容器加入检测底液和步骤一所得的样品前处理上清液以及纯水，充分混匀后放入固定座，同时将拔插模块主体插入底座上；

步骤四：点击仪器界面的一次扫描按钮，完成样品的检测过程，再向可分离式检测容器中加入定量标准溶液，点击仪器界面的二次扫描按钮，完成加标测试，采集到的相关数据通过数据采集和分析系统的内置算法计算出样品的重金属浓度并以图谱或数据的形式显示于显示系统上。

10.如权利要求9所述的一种基于电化学的重金属检测拔插模块应用的重金属检测系统的重金属检测工艺流程，其特征在于：内置算法为标准加入法。