CN112834444A - 残留毒物检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种残留毒物检测装置，可用以检测一待测水溶液的残留毒物，该残留毒物检测装置包括第一容置腔、第二容置腔、连接架以及感测腔，第一容置腔包括光源及透镜，第二容置腔包括光传感器及电路模块，连接架，用以连接该第一容置腔及该第二容置腔，第一容置腔、第二容置腔之间及连接架的一侧，用以形成可容置一待测水溶液的感测腔，光源发射一波长范围的光线，光传感器接收通过感测腔的光线的感测信号，电路模块用以计算出该待测水溶液中残留毒物的吸收度及吸收度变化量。

Description

残留毒物检测装置

技术领域

本发明涉及一种残留毒物检测技术，详而言之，是涉及一种用于检测水溶液中毒物变化量的残留毒物检测装置。

背景技术

现有食品检测多采抽检方式检验，在目前极度重视食安下，对于残留毒物检测变得相当重要，举例来说，蔬果取得时可能残留农药，但鲜有民众对蔬果上是否还有农药残留进行检测。

目前常见的残留毒物检测方法包括生化法和光谱法，例如农药快筛检测方法，在上述生化法中，快筛检测法为生化酶抑制法，需搭配固定检体采样及生化酶反应，较难为消费者接受，且目前使用的生化法仅包含有机磷类、氨基甲酸盐类农药，并无法针对所有农药全面检测，另外，此方法还具有检测不正确性的隐忧，特别是对于不可添加的禁用农药，可能无法有效检出。考虑一般民众需要居家检测，基于生化法包含许多近似实验室的复杂程序，故也难适用于一般居家检测。

另外关于光谱法，是利用光谱比对判断农药种类以及进行浓度判定，然而目前注册使用的农药种类已超过300种，数据库比对难度增加，亦即需要大量比对，此导致检测困难度高。另外，使用此法无法避免需进行定量取样，故难以被消费者所接受，况且LC/MS/MS(即液相层析仪(LC)和质谱仪(MS)串联使用)或高效液相色谱法(high performanceliquid chromatography，HPLC)方式因昂贵无法广泛使用，且相当耗时。

由上可知，若能找出一种残留毒物检测技术并且适用于一般居家检测中，特别是，可在无需破坏检测物以及无需耗费电量进行取样的动作下，仍有效地监控残留农药毒物是否移除，实为目前本技术领域人员急迫解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供一种本发明的目的在于提出一种残留毒物检测机制以及使用该检测机制的装置，通过持续测量水溶液内残留毒物的吸收度及吸收度变化量，以作为水溶液中残留毒物的移除是否符合预期标准的判断依据，且此装置适用于一般居家测量。

本发明提出一种残留毒物检测装置，用以检测一待测水溶液的残留毒物，该残留毒物检测装置包括第一容置腔、第二容置腔、连接架以及感测腔，第一容置腔包括光源及透镜，第二容置腔包括光传感器及电路模块，连接架，用以连接第一容置腔及第二容置腔，第一容置腔、第二容置腔之间及连接架的一侧，用以形成可容置一待测水溶液的感测腔，光源发射特定波长范围的光线，光传感器接收通过感测腔的光线的感测信号，电路模块用以计算出该待测水溶液中残留毒物的吸收度及吸收度变化量。

本发明所提出的残留毒物检测装置，通过光感测机制来检测水溶液中的残留毒物的吸收度，本发明的残留毒物检测装置为手持式设计，可将其置入待测水溶液中，通过待测水溶液进入检测腔进行检测，且可通过灯号来显示检测结果，不仅可适用于一般家庭的检测，且整体设计为整机一体，具防水和无线充电能力，更突显其实用性。另外，本发明所采用的使用LED光源结合透镜的方式，在低成本下提供一般家庭使用。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的残留毒物检测装置的一实施例的整体外观示意图；

图2为本发明的残留毒物检测装置的一实施例的整体外观示意图；

图3A为本发明的残留毒物检测装置的一实施例的正面剖面示意图；

图3B为本发明的残留毒物检测装置的第一容置腔的细部放大图；

图4为本发明的残留毒物检测装置的一实施例的系统架构示意图；

图5A为本发明的残留毒物检测装置的一实施例感测腔护盖的示意图；

图5B为本发明的残留毒物检测装置的一实施例感测腔护盖的剖面示意图；

图6为本发明的残留毒物检测装置的一实施例的使用示意图。

符号说明

100：残留毒物检测装置

1：第一容置腔

2：第二容置腔

3：开关按键

4：充电装置

5：USB护盖

6：连接架

7：感测腔护盖

8：防尘盖

9：感测腔

10：基板

11、431：光源

12：透镜

13：固定环

14：第一视窗

15：第二视窗

16、432：光传感器

17、41：电路模块

18：LED显示单元

19：电池

20：防水环

21：底盖

200：待测水溶液

40：系统架构

411：微控制器

4111：驱动单元

4112：读取单元

4113：存储单元

4114：运算单元

4115：传输单元

412：充电电路

413：传输电路

414：显示电路

415：模拟放大电路

416：光源启闭电路

42：电源模块

421：交流电压的输入

422：电源转换器

423：直流电压的输出

43：光源/感测模块

72：孔洞

D：距离

A1：第一开口面积

A2：第二开口面积

θ：倾斜角度

具体实施方式

以下通过特定的具体实施形态说明本发明的技术内容，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点与功效。然而本发明也可通过其他不同的具体实施形态加以施行或应用。

请参照图1和图2，都为本发明的残留毒物检测装置的整体外观图及分解图。其中，本发明的残留毒物检测装置100为手持式大小，外观为圆柱状体，图1中包括第一容置腔1、第二容置腔2、开关按键3、充电装置4、USB护盖5、连接架6以及感测腔护盖7，图2中上半部包括第二容置腔2、开关按键3、充电装置4、USB护盖5以及下半部的防尘盖8，在本实施例中，第一容置腔1、第二容置腔2以及连接架6的壳体为一体成形的壳体，但本发明也可以互锁的方式将第一容置腔1、第二容置腔2以及连接架6连成一体。图1与图2的差异为，图1则是在移除防尘盖8情况下，显现出残留毒物检测装置100的下半部的连接架6、感测腔护盖7以及第一容置腔1，续参照图1，当取下感测腔护盖7后，其下半部则显露出连接架6以及具有提供待测水溶液进出的感测腔9，而图2的残留毒物检测装置的实施例下半部只显示防尘盖8，将图1中的连接架6、感测腔护盖7、感测腔9以及第一容置腔1覆盖住，当残留毒物检测装置100无使用状态时，可防止灰尘或细小颗粒进入感测腔造成污染或脏污。

如图3A所示，本发明的残留毒物检测装置100的正面剖面示意图，同时参照图1。残留毒物检测装置100主要包括第一容置腔1、第二容置腔2、连接架6，其中连接架6主要用以连接第一容置腔1及第二容置腔2，并且连接架6具有中空部分可容置电线，将第二容置腔2的电线向第一容置腔1传递，用电线将相关电路连接至光源11。另外，第一容置腔1内部包括基板10、光源11、透镜12、固定环13、第一视窗14、防水环22，关于第一容置腔1内的相关说明将于后进行详细说明。

同时参考图3A及图3B，如图3B所示，图3B为本发明的残留毒物检测装置的第一容置腔的细部放大图，其中第一容置腔1包括基板10、光源11、透镜12、固定环13以及第一视窗14，其中光源11可固定于基板10上，同时与透镜12保持一固定距离D，在本实施例中，固定环13的底部与顶部可以分别用于固定光源11与透镜12，可使光源11与透镜12可以保持一固定距离D，续参照图3B，固定环13底部具有倒阶梯式结构用以固定光源11，同时固定透镜12端具有一漏斗型结构，其中该漏斗型结构的侧壁靠近光源11处有一倾斜角度θ向上延伸，其中，倾斜角度θ可依据光源发光角度进行改变，以使光源11所发出的光线具有更大的利用率，在一实施例中，漏斗型结构的侧壁倾斜角度为30°，当侧壁高度等于固定距离D时，固定环的倾斜角度由30°转为90°垂直于底座平面向上延伸至固定环顶部。

光源11与透镜12保持一固定距离D的方式除上述的固定环之外也可使用其他方式达成，例如支架方式(未绘示)，目的都是使得光源11发出的发散光通过透镜12后可以成为一近似平行的光线，而此近似平行的光线将通过第一视窗14进入感测腔9；另外，在一实施例中，基板10可以是具有散热功能的基板，用以将光源11的所产生的热予以向下传导移除。

为了检测到多种毒物，光源11为一种可以发射一特定波长范围的光线，另外，光源11可为贴片式LED(SMD LED)，但本发明不以此为限，光源11所发出光线为具有特定波长范围。在一实施例中，该特定波长范围可包括220～240纳米、250～270纳米、270～290纳米。另外，透镜12可以为一半球体透镜，并以塑胶射出成型的方式制作，但本发明不以此为限。在一实施例中，当透镜12为半球体透镜且具有一直径为5mm

时，光源11与透镜之间的固定距离D设定为介于1.1mm～1.4mm，可以使得光传感器具有最大的感测信号。

续参照图3A及图3B，第一容置腔1中还包括防水环(O-ring)20以及外部元件底盖21，而防水环20配合底盖21，用以隔绝外部液体进入第一容置腔1，以维持第一容置腔1内的所有元件正常运作内以及保持第一容置腔1内的所有元件的干燥状态。

续参照图3A，第二容置腔2除了图1中的开关按键4、USB护盖5以外，第二容置腔2内部还包括第二视窗15、光传感器16、电路模块17、显示单元18、以及电池19。其中第二视窗15用以将通过第一视窗14及通过感测腔9的光线导入至第二容置腔2中，并为光传感器16所接收，以便计算光线通过感测腔后吸收度的变化。

图4为本发明的残留毒物检测装置的一实施例的系统架构示意图。如图4所示，系统架构40包括电路模块41、电源模块42及光源/感测模块43。其中，电路模块41至少包括微控制器411及其周边多个电路412～416，电源模块42至少包括交流电压的输入421、直流电压的输出423的功能以及电源转换器422，光源/感测模块43至少包括光源431及光传感器432。

如图4所示，电路模块41可执行多项功能的运算，电路模块41主要功能为通过感测信号计算出待测水溶液中残留毒物的吸收度及吸收度变化量，也就是说，通过光源和光传感器的连续检测，感测到感测信号可供电路模块41计算出该待测水溶液中残留毒物的吸收度，以及通过吸收度的改变量得到吸收度变化量。

有关电路模块41的详细其他功能与运作，如图4所示。电路模块41具有微控制器411(MCU)，微控制器411可包括驱动单元4111、读取单元4112、存储单元4113、运算单元4114及传输单元4115等，但本发明不以此为限。并依据不同功能提供不同电路，包括充电电路412、传输电路413、显示电路414、模拟放大电路415以及光源启闭电路416，由此达到电路模块41内部运算、控制、驱动、传输、显示等功能。

进一步来说，微控制器411可通过光源启闭电路416用以控制光源431的运作，在本实施例中，光源启闭电路416用以控制光源431；模拟放大电路415则连接光传感器432，用以放大来自光传感器的感测信号；另外，微控制器中的读取单元4112可用以在固定时间的间隔下读取来自光传感器的感测信号；微控制器中的存储单元4113可用以储存感测信号；微控制器中的运算单元4114可用以根据感测信号以及校正值计算吸收度变化量。在一实施例中，于检测前可取得一校正值(又称背景值，可包括电压或功率等单位)，即在无待测物下得到的感测信号值。通过下列式(1)将可计算吸收度。

吸收度＝N×log(检测值/校正值) 式(1)

其中，N是一可变动数值，检测值即光传感器检测时所得到的感测信号值(可包括电压或功率等单位)，由此产生检测结果；微控制器411中的传输单元4115用以传送检测结果至显示单元或其他部外部装置；外部装置可为对应设备或者是手机、微电脑、平板、笔电等电子设备；在一实施例中，可通过电源模块42对充电电路412进行直流电压的输出。

在一实施例中，如图3A所示，显示单元18可用以显示检测结果。例如显示单元可以LED灯连结导光柱或显示荧幕以显示检测结果在残留毒物检测装置外壳上。除了上述主要构件外，残留毒物检测装置100还包括其他构件，用于组成具备可无线充电等功能的残留毒物检测装置。另外，残留毒物检测装置100第二容置腔内的电池19，可用以提供第一容置腔内的光源11以及第二容置腔内的光传感器16、电路模块17以及显示单元18运作时所需电力。在一实施例中，残留毒物检测装置本身第一容置腔1、第二容置腔2、连接架6及防尘盖8的壳体的材质为防水材质，以达到防水效果，例如金属、塑胶材质，但发明不以此为限，保护第一容置腔及第二容置腔内的所有元件。

在一实施例中，残留毒物检测装置100的感测腔12为第一容置腔1、第二容置腔2、感测腔护盖7以及连接架6之间形成的感测腔9，可供待测水溶液于其中流动，其中，感测腔护盖7上具有多个孔洞72(如图5A所示)。简言之，待测水溶液由感测腔护盖7上的多个孔洞进入感测腔9，同时第一容置腔1中的光源所发出特定波长范围的光线经过第一视窗14进入感测腔9，特定波长范围的光线会通过感测腔9，被感测腔9内待测水溶液中残留毒物的吸收后，造成吸收度产生变化，再通过第二视窗15进入第二容置腔2的光传感器16，得以检测感测腔9中的待测水溶液中残留毒物的吸收度变化。

进一步说，当待测水溶液经过感测腔9时，因水溶液中残留毒物与特定波长范围的光线会产生反应，造成吸收度产生变化，光传感器会感测最终通过感测腔的特定波长范围的光线，并产生感测信号，而产生检测结果。

残留毒物检测装置100还可包括无线充电模块(未绘示)，其可与外部装置相配合以进行无线充电，而其所产生的电力可储存至电池19。

为了执行检测，光源11和光传感器16可分别设置于感测腔9两侧，即光源11发射的光线会通过感测腔9，并由光传感器16所感测，在本实施例中，光源11和光传感器16为各一个，但本发明不限制于此，也可分别于第一容置腔及第二容置腔设置多个光源和相对的光传感器。

图5A为本发明的残留毒物检测装置的一实施例的感测腔护盖示意图，如图1及图5A所示，本实施例的残留毒物检测装置中，感测腔护盖7主要是当残留毒物检测装置放置到待测水溶液中时，能够使待测水溶液进入感测腔中，而被残留毒物检测装置所检测待测水溶液中的毒物残留状况，其中感测腔护盖包括多个孔洞72，而该些孔洞72可整齐排列或交错排列。如图5A所示，该些孔洞的形状可以是长方形、圆形、或六角形其中之一，但本发明不以此为限。

图5B为本发明的残留毒物检测装置的一实施例感测腔护盖的剖面示意图。如图5B所示，为了使待测水溶液能够顺利的通过感测腔护盖7上的多个孔洞，顺利进入感测腔被检测，该些孔洞72的任一孔洞在感测腔护盖7的外表面的第一开口面积A1可大于感测腔护盖的内表面的第二开口面积A2，利用该些渐扩式孔洞，可以使得待测液进入感测腔9的气泡能够加速的移动而被移除，以避免检测过程中气泡进入检测腔9中影响检测结果。另外，第一容置腔1的第一视窗14及第二容置腔2的第二视窗15在靠近感测腔的一侧也都可做表面亲水处理，同样的使得气泡不易停留在视窗前，用以提高检测结果。

本发明是通过感测信号来计算出待测水溶液中残留毒物的吸收度变化量，判断机制可为于待测水溶液的吸收度变化量小于门槛值时增加累计检测计数的值，于该累计检测计数大于或等于设定值时发出检测结果。本发明无需预先知道待测水溶液中毒物的种类，可通过侦测待测物于水溶液中所产生的待测水溶液的吸收度变化量，即可知道待测水溶液上的残留毒物的移除效率，因待测水溶液的吸收度会在待测物清洗过程中持续变化，则装置可持续检测，直到吸收度变化量小于设定门槛值并且达到一定累计次数，又或是连续次数达到预定次数后，即表示待测物的残留毒物含量以低于设定标准。

在一实施例中，残留毒物检测装置是通过感测信号来计算出待测水溶液中残留毒物的吸收度变化量，参照图3A所示，残留毒物检测装置100的显示单元18可依据吸收度不同以产生不同颜色的显示，亦即根据待测水溶液的吸收度而产生不同颜色的呈现，例如红灯、黄灯或绿灯的显示，可代表目前待测水溶液中的毒物残留状态，以让检测者直接及简易的知悉该待测水溶液的检测状态。

据此，本发明检验方式简易，且无需通过含多种毒物数据的庞大数据库进行比对，故利于一般民众实施此检测流程。

请参照图6，本发明的残留毒物检测装置100可放置到一待测水溶液200内，并将检残留毒物检测装置100放入待测水溶液200下，其中感测腔护盖以下末入待测水溶液中，让待测水溶液自然地通过感测腔护盖流入感测腔中，再利用光源通过具有待测水溶液的感测腔后，再被光传感器所接收，用以持续检测待测水溶液的残留毒物吸收度。

综上所述，本发明的残留毒物检测装置，是通过光感测机制来检测水溶液中的残留毒物的变化量，使用时，残留毒物检测装置可直接置入待测水溶液中，待测水溶液自然流入检测腔进行检测，无需耗费电量进行取样，并将检测结果通过灯号显示，可适用于一般家庭检测，另外，本发明的残留毒物检测装置通过结合透镜及光路设计，可提升光利用率一倍以上，一方面提升检测极限，另一方面还能通过透镜结合贴片式LED的设计，可大幅降低成本，本装置还具有增加具防水和无线充电能力，更具实用性。

虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (17)

1.一种残留毒物检测装置，其特征在于，该残留毒物检测装置包括：

第一容置腔，其中该第一容置腔包括：

光源，发射特定波长范围的光线，配置于基板；

透镜，与该光源具有第一距离；

第二容置腔，其中该第二容置腔包括：

光传感器，用以接收该波长范围的光线，获得感测信号；

电路模块，电连接该光源及该光传感器；

连接架，用以连接该第一容置腔及该第二容置腔；以及

感测腔，位于该第一容置腔、该第二容置腔之间及该连接架的一侧，用以容置待测水溶液，其中该第一容置腔的该光源发射的光线通过该感测腔进入该第二容置腔的该光传感器。

2.如权利要求1所述的残留毒物检测装置，其中该第一容置腔还包括固定环，该固定环的底部及顶部分别用以固定该光源及该透镜，以使该光源及该透镜保持该第一距离。

3.如权利要求2所述的残留毒物检测装置，其中该固定环具有漏斗型结构。

4.如权利要求3所述的残留毒物检测装置，其中该漏斗型结构的侧壁倾斜角度为30°。

5.如权利要求1所述的残留毒物检测装置，其中该电路模块通过该感测信号计算出该待测水溶液中的残留毒物的吸收度。

6.如权利要求1所述的残留毒物检测装置，其中该电路模块通过该光源和该光传感器模块的连续检测该感测腔中的该待测水溶液，以计算出该感测腔溶液中残留毒物的吸收度变化量。

7.如权利要求1所述的残留毒物检测装置，还包括：

电池，用以提供该光源、该光传感器以及该电路模块所需的电力。

8.如权利要求1所述的残留毒物检测装置，其中该光源及该光传感器模块分别设置于该感测腔与该第一容置腔及该第二容置腔的相对侧边。

9.如权利要求1所述的残留毒物检测装置，还包括：

显示单元，设置于该第二容置腔的外表面上，依据该吸收度变化量以产生不同颜色的显示。

10.如权利要求1所述的残留毒物检测装置，其中该第二容置腔还包括开关按钮，用以启动该残留毒物检测装置的运作。

11.如权利要求1所述的残留毒物检测装置，还包括：

感测腔护盖，用以覆盖该感测腔。

12.如权利要求11所述的残留毒物检测装置，其中该感测腔护盖包括多个孔洞，该些孔洞可整齐排列或交错排列。

13.如权利要求12所述的残留毒物检测装置，其中该感测腔护盖的外表面的该些孔洞的第一开口面积大于该护盖的内表面的该些孔洞的第二开口面积。

14.如权利要求12所述的残留毒物检测装置，其中该些孔洞的形状为圆形、方形、长方形或六角形。

15.如权利要求1所述的残留毒物检测装置，还包括：

防尘盖，用以包覆该第一容置腔、该感测腔及该连接架。

16.如权利要求1所述的残留毒物检测装置，其中该第一容置腔还包括底盖及防水环。

17.如权利要求1所述的残留毒物检测装置，其中该光源及该光传感器的数量为多个。

Images