CN203881687U - 手持式农药残留速测仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种体积小，重量轻，便于携带，检测速度快，操作简单，适用于现场实时检测的手持式农药残留速测仪。速测仪为：单色光源产生的单色光经半透半反镜分为两部分，一部分光直接照射到光电传感器，另一部分光穿过装有待测溶液的比色池到达光电传感器，两个光电传感器所接收到的信号经过A/D转换器转换成数字信号，输入单片机系统处理后输出。采用双光电检测电路，避免了光源的光强变化所造成的影响，提高了仪器的稳定性和准确性。本速测仪可以直接显示农药残留毒性程度和抑制率，特别适合现场快速筛选和半定量测定的需要。
Description
技术领域
本实用新型涉及到一种农药残留检测仪，尤其是适合现场快速检测有机磷和氨基甲酸酯类农药的便携式检测仪器。
背景技术
我国作为农业大国，农药的年总产量和消费量已超过30万吨，位于世界前列。有机磷和氨基甲酸酯类农药是我国目前使用量最大的农药，占农药使用量的70％，且多喷洒在蔬菜、瓜果的表面，很容易通过食物被人体摄入。高含量的有机磷农药可导致急性中毒事件，低浓度农药长期摄入也会引起神经传导阻碍、神经麻痹乃至死亡。
目前农药残留定量分析一般采用色谱分析法及质谱联用等方法，这些方法预处理较为烦琐，测试时间较长，且使用实验室昂贵的大型分析仪器，依靠专业技术人员完成分析工作。农药残留毒性的检测一般使用酶抑制率法，使用的仪器一般是分光光度计，并且需要使用恒温装置(恒温箱或恒温水浴锅)，设备体积庞大，需要220V供电，分析操作复杂，需要经过取样、显色、测定、校正、计算等步骤，并且要由专业技术人员在实验室中完成，因此，不能满足现场和野外快速分析的需求。
发明内容
为了克服现有农药残留检测仪的不足，本实用新型为人们提供了一种体积小，重量轻，便于携带，检测速度快，操作简单，适用于现场实时检测的手持式农药残留速测仪，并可以直接显示农药残留毒性程度和抑制率，特别适合于现场快速筛选或半定量测定的需要。
它包括单片机系统和光电检测系统，采用锂电池作为电源；
单片机系统包括单片机、显示屏和按键、接口电路、实时时钟和数据存储电路；
光电检测系统主要由单色光源、半透半反镜、比色池、光电传感器和A／D转换器构成；
单色光源产生的单色光经过一个半透半反镜，一部分光束直接透过到达光电传感器，另一部分光束反射到达比色池穿出后照到另一个光电传感器，两个光电传感器所接收到的信号经过A／D转换器转换成数字信号输入单片机处理后输出。
其特征在于：
所述的光电检测系统依次安放有单色光源9、聚光透镜10、狭缝11、滤光片12、半透半反镜13、比色池1和光电传感器14，并且它们各自之间的距离保持一个固定值，比色池1是一个暗室结构；
所述的光源是由高亮度窄带宽的发光二极管发出中心波长412±2nm的光；
所述的光电检测电路为双光电管检测电路，光源处和样品池后分别有一个光电传感器，两个光电传感器所接收到的信号传入A／D转换器转换成数字信号输入单片机系统处理后输出；
所述的速测仪采用锂电池供电，配备USB数据端口既可以用来充电也可以用来进行数据传输；
所述的速测仪外壳上有三个按键，电源键、空白键和测量键，所述的按键与单片机连接；
所述的单片机采用STM32103C8。
本实用新型基于国家标准酶抑制率法，利用有机磷和氨基甲酸酯类农药对乙酰胆碱酯酶活性的抑制作用，通过检测酶活性被抑制的程度，判断瓜果、蔬菜中有机磷和氨基甲酸酯类农药的残留情况。以乙酰胆碱为底物，在乙酰胆碱酯酶(ACHE)的作用下，乙酰胆碱水解成胆碱和乙酸，胆碱和显色剂二硫双对硝基苯甲酸(DNTB)会产生显色反应，使反应液成黄色，在412nm波长处有最大吸收峰。
根据酶促反应动力学原理，在没有有机磷和氨基甲酸酯类农药存在时，底物在酶的催化作用下发生水解，水解底物与显色剂发生显色反应，反应速率可以用吸光度值随时间的变化率来表示。当有机磷和氨基甲酸酯类农药加入到酶的显色体系中时，农药抑制了酶的活性，影响显色体系的反应速度。有机磷和氨基甲酸酯类农药对酶活性的抑制程度可用抑制率I％表示：
抑制率(I％)=[(ΔAo-ΔAt)／ΔAo]×100％
ΔAo：对照样品反应3min吸光度的变化值；
ΔAt：样品溶液反应3min吸光度的变化值。
当酶完全水解底物乙酰胆碱时，测定溶液显黄色，其抑制率为0％；当酶活性被农药抑制而部分水解乙酰胆碱时，测定溶液显淡黄色，出现相应的抑制百分率，当酶完全被农药抑制，测定溶液显无色，抑制率为100％，这样就可以建立起农药残留量与酶活性抑制率之间的关系。因而可以通过测定抑制率的大小来显示农药残留的毒性程度。
由于待测溶液在检测过程中需要在37℃保温一段时间，因此用本仪器来检测农药时可以使用专门为本仪器设计的便携式恒温箱来完成保温操作。关于便携式恒温箱的具体说明，在《一种农残检测专用便携式恒温箱》专利中会有详细介绍。
本实用新型的有益效果如下：
1.以高亮度窄带宽的特定波长发光二极管为光源，同时增加聚光透镜，狭缝，滤光片这些光路元件，确保获得精准的光路；
2.采用半透半反镜将光束分为两部分，既利于操作又能够缩小仪器的空间；
3.双光电检测电路的设计，避免了光源的光强变化所造成的影响，提高了仪器的稳定性和准确性；
4.以可充电锂电池为电源，便于携带和现场使用。
综上所述，本实用新型体积小巧，结构简单、检测快速、方便携带，适用于果蔬中有机磷和氨基甲酸酯类农药的现场快速检测。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例的原理框图；
图2为本实用新型实施例的外观示意图；
图3为本实用新型实施例的内部结构示意图；
图4为本实用新型实施例的光源、电源、按键和USB端口电路图。
图5为控制、显示电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
参阅图1所示，为本实用新型实施例的原理框图。其中包括单片机系统和光电检测系统。单片机系统包括单片机、显示屏和按键、接口电路、实时时钟和数据存储电路；光电检测系统主要由单色光源、半透半反镜、比色池、光电传感器和A／D转换器构成。
参阅图2所示，为本实用新型实施例的外观示意图。其中包括比色池1、外壳2、显示屏3、电源开关4、空白键5、测量键6。
参阅图3所示，为本实用新型实施例的内部结构示意图。其中包括比色池1、USB接口7、单片机8、LED光源9、聚光透镜10、狭缝11、滤光片12、半透半反镜13、光电传感器14、检测电路板15。
参阅图4和图5所示，为本实用新型实施例的电路图。本实用新型使用锂电池作为电源，也可使用5V的外接电源。
仪器的使用方法：
仪器共有三个可操作的按键：电源键，空白键和测量键。整个测量过程就由这三个键完成，具体操作步骤如下：
1.仪器开机：按下电源键，仪器开机。
2.对照样品测试：放入对照样品，按空白键，屏幕显示开始计时，同时显示在不同时刻相应的吸光度值，3min后可读出对照样品的吸光度变化值ΔAo；
3.待测样品测试：放入待测样品，按测量键，屏幕重新开始计时，同时显示待测样品吸光度变化情况，3min后可读出农药抑制率。
根据测得的抑制率大小判断农药残留情况，如果抑制率I％>50％，表示果蔬中有高剂量的有机磷或氨基甲酸酯类农药存在，农药残留超标，不能食用；如果抑制率I％在20％～50％之间，表示果蔬中有低浓度的农药残留；如果抑制率I％<20％为安全，可以放心食用。
本实用新型是基于国标酶抑制率法的手持式果蔬农药残留速测仪，具有直接显示农药残留毒性程度和抑制率的功能。我们以特定波长的发光二极管作为光源，代替现有实验室分光光度计的通用光源和单色器；以高集成度的光电二极管代替现有实验室分光光度计的光电池、光电倍增管；以电池做电源，代替现有实验室分光光度计的220V交流电源；采用新型光路系统以及双光电检测电路，提高了仪器的稳定性和准确性；运用低功耗技术从而实现仪器微型化、便携式。同时以单片机为核心的计算机软硬件，简化了实验室校正、测量、计算步骤，使仪器操作简单、快速，特别适合于现场快速筛选或半定量测定的需要，可广泛应用于果蔬批发市场，蔬菜种植基地、超市、菜场、酒店、食堂、食品质量监督部门等单位对果蔬残留进行现场检测。
Claims (7)
1.一种手持式农药残留速测仪，其特征在于，包括单片机系统(22)和光电检测系统(21)；
单片机系统(22)包括单片机(8)、显示屏(3)和按键(5、6)、接口电路(7)、实时时钟(19)和存储电路(20)；
光电检测系统(21)主要由单色光源(9)、半透半反镜(13)、比色池(1)、光电传感器(14、16)和A/D转换器(18)构成；
单色光源(9)产生的单色光经过一个半透半反镜(13)，一部分光束直接透过到达光电传感器(14)，另一部分光束反射到达比色池(1)穿出后照到另一个光电传感器(16)，两个光电传感器接收到的信号经过A/D转换器(18)转换成数字信号输入单片机(8)处理后输出。
2.根据权利要求1所述的农药残留速测仪，其特征在于，所述的光电检测系统依次安放有单色光源(9)、聚光透镜(10)、狭缝(11)、滤光片(12)、半透半反镜(13)、比色池(1)和光电传感器(14、16)，并且它们各自之间的距离保持一个固定值，比色池(1)是一个暗室结构。
3.根据权利要求1所述的农药残留速测仪，其特征在于，所述的光源是由高亮度窄带宽的发光二极管发出中心波长412±2nm的光。
4.根据权利要求1所述的农药残留速测仪，其特征在于，采用双光电管检测电路，光源处和样品池后分别有一个光电传感器，两个光电传感器所接收到的信号传入A/D转换器转换成数字信号输入单片机系统处理后输出。
5.根据权利要求1所述的农药残留速测仪，其特征在于，速测仪采用锂电池供电，配备USB数据端口既可以用来充电也可以用来进行数据传输。
6.根据权利要求1所述的农药残留速测仪，其特征在于，速测仪的外壳上有 三个按键，电源键、空白键和测量键，所述的按键与单片机连接。
7.根据权利要求1所述的农药残留速测仪，其特征在于，所述的单片机采用STM32103C8。
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| CN106290756A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-01-04 | 桂林理工大学 | 一种现场快速检测葡萄酒中有害物质的方法 |
| CN109001139A (zh) * | 2018-09-28 | 2018-12-14 | 北京圣康杰生物技术有限公司 | 一种手持式食品农药残留检测仪 |
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