CN202351177U - 基于紫外线led光源的黄曲霉素检测器 - Google Patents

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唐国风
宋培勇
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Abstract

基于紫外线LED光源的黄曲霉素检测器，它包括半导体光电探测器、窄带滤光片、凸透镜、紫外线LED、样品、样品池、密闭腔体、电路板、显示屏、电池、控制键、固定架，所述密闭腔体内下方设有样品池，样品池的中间为放置样品的位置；所述样品池上方设有固定架，固定架上由下向上依次设有紫外线LED、凸透镜、窄带滤光片、半导体光电探测器，半导体光电探测器通过电路与电路板连接；显示屏、电池和控制键均通过电路与电路板连接。本实用新型检测精度高，检测过程简化，仪器操作简单，专业性要求不高，利于普通家庭、职能部门和小型企业自主快速现场检测食品中的黄曲霉素含量。

Description

基于紫外线LED光源的黄曲霉素检测器
技术领域
本实用新型涉及光电检测技术领域，具体涉及一种用于检测食品中黄曲霉素含量的快速定性检测仪器。 
背景技术
黄曲霉素是一种分子真菌毒素，是天然存在的剧毒性、强致癌性物质，广泛存在于霉变的食品中，世界各国的农产品普遍受到黄曲霉毒素的污染。食品和饲料被黄曲霉毒素污染率很高，如果被人和动物食用就会造成黄曲霉素中毒。黄曲霉毒素作用的靶器官主要是肝脏，具有诱导突变、抑制免疫和致癌的作用。因此对食品中黄曲霉毒进行检测是保证食品安全性和人们身体健康的有效措施。提前获得食品受到黄曲霉素污染的情况对人们的身体健康非常有益，快速准确地检测出食品中黄曲霉素的含量是实现这个目标的重要过程，有必要研制方便快捷、低成本的现场检测器。 
传统的黄曲霉素检测方法主要有化学分析法、生物分析法与用光电倍增管作为荧光探测器的荧光光谱检测法。虽然检测精度高，但是检测过程繁琐，仪器操作困难，设备贵，专业性要求高，不利于普通家庭、职能部门和小型企业自主快速现场检测食品中的黄曲霉素含量。 
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，从而提供一种采用数字化控制电路，整个电路由以嵌入式MCU（Micro Control Unit，微控制器）作核心的控制系统，由荧光激发，荧光收集，光电转换系统，数据拟合处理和显示系统构成的基于紫外线LED光源的黄曲霉素检测器。 
基于紫外线LED光源的黄曲霉素检测器，它包括半导体光电探测器、窄带滤光片、凸透镜、紫外线LED、样品、样品池、密闭腔体、电路板、显示屏、电池、控制键、固定架，所述密闭腔体内下方设有样品池，样品池的中间为放置样品的位置；所述样品池上方设有固定架，固定架上由下向上依次设有紫外线LED、凸透镜、窄带滤光片、半导体光电探测器，半导体光电探测器通过电路与电路板连接；显示屏、电池和控制键均通过电路与电路板连接。 
所述显示屏、电池和控制键均设于密闭腔体外。 
采用上述技术方案的有益效果是： 
本实用新型检测精度高，检测过程简化，仪器操作简单，专业性要求不高，利于普通家庭、职能部门和小型企业自主快速现场检测食品中的黄曲霉素含量。
附图说明
图1为本实用新型基于紫外线LED光源的黄曲霉素检测器结构示意图。 
图2为本实用新型基于紫外线LED光源的黄曲霉素检测器电路结构框图。 
图中：1-半导体光电探测器、2-窄带滤光片、3-凸透镜、4-紫外线LED、5-样品、6-样品池、7-密闭腔体、8-电路板、9-显示屏、10-电池、11-控制键、12-固定架。 
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明： 
基于紫外线LED光源的黄曲霉素检测器，包括半导体光电探测器1、窄带滤光片2、凸透镜3、紫外线LED4、样品5、样品池6、密闭腔体7、电路板8、显示屏9、电池10、控制键11、固定架12，所述密闭腔体7内下方设有样品池6，样品池6的中间为放置样品5的位置；所述样品池6上方设有固定架12，固定架12上由下向上依次设有紫外线LED4、凸透镜3、窄带滤光片2、半导体光电探测器1，半导体光电探测器1通过电路与电路板8连接；显示屏9、电池10和控制键11均通过电路与电路板8连接。
所述显示屏9、电池10和控制键11均设于密闭腔体7外。 
所述固定架12呈喇叭状。 
检测器选用紫外线LED作为激发光源，可以选择多个紫外线LED造成紫外线LED阵列，以一定发光空间进行分布。检测器中如果选择适当波长的紫外线LED，其中心波长与荧光激发吻合的很好。对应不同的检测对象和要求，在MCU的控制下，以一定的辐射功率、一定的光谱范围、一定的光照频率发出紫外线照射含有黄曲霉素的食品，激发出荧光。 
由于击中黄曲霉素的紫外线转换为荧光的效率比较低，荧光强度较弱。使用凸透镜聚集荧光，让尽可能的荧光到达半导体光电探测器（光电二极管、光电三极管、光电池、光敏电阻、CCD图像传感器、CMOS图像传感器）。在荧光光路中还存在散射光和杂射光，在的接收端外安装的窄带滤光片，滤光片在连续光谱中用于透过一定宽度的光谱带或者在线状光谱提取某些辐射，用来阻止紫外线和其它光线的进入半导体光电探测器。 
电信号的放大和处理部分，主要由各种电子线路组成，按照系统需求采用不同功能的电路来完成。光电二极管将光信号转换成电信号接收时，在没有荧光接收到时有暗电流存在，因此要设置暗电流去除电路。荧光检测属于弱信号检测领域，荧光电信号不仅幅度小，而且容易被噪声泯灭，需要分析噪声产生原因和规律，研究被检测的信号特点，设置取样积分器和低噪声放大器。设置低噪声放大器后，还要设计比较电路提取电流阀值。 
把提取的电流阀值信息进行模数转换后送到MCU控制系统，进行数据分析、计算判断处理后得到黄曲霉素的含量信息并显示出来，实现智能化检测。黄曲霉素光谱检测器需要软件和硬件配合才能完成检测工作，本系统软件采用C语言按照软件工程的规范要求编写，实现功能模块化、结构层次化。主要模块有主程序模块、数字滤波及处理模块。黄曲霉素光谱检测器具有实时采样与分析功能，在检测过程中需要对命令进行输入，还设计人机交互模块。 
检测器选用365nm紫外线LED作为激发光源，可以选择多个紫外线LED造成紫外线LED阵列，以一定发光空间进行分布。检测器中如果选择适当波长的紫外线LED，其中心波长与荧光激发吻合的很好。对应不同的检测对象和要求，在MCU的控制下，以一定的辐射功率、一定的光谱范围、一定的光照频率发出紫外线照射含有黄曲霉素的食品，激发出荧光。 
采用高灵敏度的光电二极管作为荧光探测器，光电二极管是一种光电变换器件，是根据光照到PN结后产生光电效应原理制造而成的。光电二极管是在反向电压作用下工作的，没有光照时反向电流非常微弱，称为暗电流；有光照时反向电流迅速增大，称为光电流，光照强度越大，反向电流越大。光照变化引起光电二极管电流变化，就可以把光信号转换为电信号。光电二极管具有工作电压低、灵敏度高、响应快、性能稳定、噪声低、测量线性好等优点而广泛应用于光电检测系统。光电二极管的光谱特性主要由制造材料来确定，被紫外线击中的黄曲霉素转换发出的荧光光谱范围主要在380nm～530nm、峰值在420nm，根据项目的实际需求，选用接收光谱范围在320nm～1000nm、峰值接近420nm的光电二极管。 
由于黄曲霉毒素中B1毒性最强，按照中华人民共和国卫生部食品安全国家标准《食品中真菌毒素限量》（GB2761-2011）中黄曲霉毒素中B1的限量指标来对黄曲霉素光谱检测器进行定标。

Claims (9)

1.基于紫外线LED光源的黄曲霉素检测器，其特征在于：它包括半导体光电探测器（1）、窄带滤光片（2）、凸透镜（3）、紫外线LED（4）、样品（5）、样品池（6）、密闭腔体（7）、电路板（8）、显示屏（9）、电池（10）、控制键（11）、固定架（12），所述密闭腔体（7）内下方设有样品池（6），样品池（6）的中间为放置样品（5）的位置；所述样品池（6）上方设有固定架（12），固定架（12）上由下向上依次设有紫外线LED（4）、凸透镜（3）、窄带滤光片（2）、半导体光电探测器（1），半导体光电探测器（1）通过电路与电路板（8）连接；显示屏（9）、电池（10）和控制键（11）均通过电路与电路板（8）连接。
2.根据权利要求1所述的基于紫外线LED光源的黄曲霉素检测器，其特征在于：显示屏（9）、电池（10）和控制键（11）均设于密闭腔体（7）外。
3.根据权利要求1所述的基于紫外线LED光源的黄曲霉素检测器，其特征在于：半导体光电探测器（1）为光电二极管。
4.根据权利要求1所述的基于紫外线LED光源的黄曲霉素检测器，其特征在于：半导体光电探测器（1）为光电三极管。
5.根据权利要求1所述的基于紫外线LED光源的黄曲霉素检测器，其特征在于：半导体光电探测器（1）为光电池。
6.根据权利要求1所述的基于紫外线LED光源的黄曲霉素检测器，其特征在于：半导体光电探测器（1）为光敏电阻。
7.根据权利要求1所述的基于紫外线LED光源的黄曲霉素检测器，其特征在于：半导体光电探测器（1）为CCD图像传感器。
8.根据权利要求1所述的基于紫外线LED光源的黄曲霉素检测器，其特征在于：半导体光电探测器（1）为CMOS图像传感器。
9.根据权利要求1所述的基于紫外线LED光源的黄曲霉素检测器，其特征在于：固定架（12）呈喇叭状。
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