TWI658267B - 手持式重金屬快速檢測系統 - Google Patents
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Abstract
一種手持式重金屬快速檢測系統包括一檢測試片、一檢測金鑰及一檢
測主機，所述檢測系統可用於檢測水溶液中的多種重金屬，且方便操作人員手持快速檢測，且在檢測前不需對水樣進行前處理，解決過往水樣均需送交專業實驗室進行檢測而導致費時、價格昂貴且無法即時取得檢測結果的問題，而個別重金屬的檢測試片及檢測金鑰在外觀上具有相同顏色，方便操作人員識別，可以避免誤操作，防止檢測錯誤，提高檢測的準確度。
Description
本發明是關於一種重金屬檢測系統，特別是關於一種適用於多種重金屬的重金屬檢測系統。
重金屬會經由飲食進入人體，且無法被肝臟分解代謝，極易積存在大腦、腎臟等器官而損壞身體正常機能。常見的重金屬包括鋅、鉛、鎳、銅、汞、鎘、鉻，而砷雖然是非金屬，但是砷的許多性質與重金屬相似，因此一般也被歸類為重金屬。
為了預防重金屬污染，有必要建立環境中重金屬檢測技術。以往，重金屬檢測仰賴感應耦合電漿原子放射光譜儀、感應耦合電漿原子質譜儀、原子吸收光譜儀等儀器來進行，這些重金屬檢測技術發展成熟，但缺點在於，無法在採樣現場進行檢測，且檢測儀器昂貴，水樣需經過前處理，需專業技術人員進行操作，以致其檢測時間較長，檢測費用高，難以滿足現場檢測所需。
有鑑於此，本發明的其中一項目的在於提供一種可於現場快速進行重金屬檢測的設備。
為了達成上述及其他目的，本發明提供一種手持式重金屬快速檢測系統，其包括一檢測試片、一檢測金鑰及一檢測主機，檢測試片具有一重金屬檢測區、一試片識別區及一試片連接埠，重金屬檢測區是供與待測溶液接觸並用以與一待測重金屬產生電化學反應，試片連接埠與重金屬檢測區電性連接。檢測金鑰具有一記憶晶片、一金鑰識別區及一金鑰連接埠，記憶晶片載有待測重金屬的檢測參數，金鑰識別區具有與試片識別區相同的顏色，且金屬連接埠與記憶晶片電性連接。檢測主機具有一處理器、一主機螢幕、一第一連接埠及一第二連接埠，主機螢幕、第一連接埠及第二連接埠均電性連接於處理器，第一連接埠用以與試片連接埠形成電性連接，第二連接埠則用以與金鑰連接埠形成電性連接，處理器用以讀取記憶晶片的檢測參數，並根據檢測參數機活重金屬檢測區、取得檢測訊號並將檢測結果顯示於主機螢幕。
藉由上述技術，操作人員可以利用本發明的檢測系統在採樣現場快速檢測多種重金屬濃度，且個別重金屬的檢測試片及檢測金鑰在外觀上具有相同顏色，方便操作人員識別，可以避免誤操作，防止檢測錯誤，提高檢測的準確度。
請參考第1、2圖，所繪示者為本發明的手持式重金屬快速檢測系統（以下簡稱檢測系統）的較佳實施例，其包括一檢測試片10、一檢測金鑰20及一檢測主機30。本發明的檢測系統可藉由替換不同的檢測試片10及與試片相匹配的檢測金鑰20而一機適用多種重金屬檢測，包括但不限於砷、鋅、鉛、鎳、銅、汞、鎘、鉻等重金屬。
檢測試片10具有一重金屬檢測區11、一試片識別區12及一試片連接埠13，重金屬檢測區11具體而言可包括工作電極、輔助電極及參考電極(以下簡稱三電極)，三電極連接於試片連接埠13，工作電極上可預先塗覆與待測重金屬具有反應活性或有助於兩者進行電化學反應的試劑，使檢測試片10在檢測前不需進行前處理，大幅增加使用的便利性，三電極由一殼體包覆，試片識別區12例如形成於殼體表面，且殼體在重金屬檢測區11形成開口而使三電極裸露，重金屬檢測區11可滴入或浸入待測溶液，使可能存在的待測重金屬可與重金屬檢測區11的電極產生電化學反應。
檢測金鑰20具有一記憶晶片21、一金鑰識別區22及一金鑰連接埠23。根據待測重金屬的種類以及每批試片的製造參數差異，記憶晶片21載有待測重金屬的檢測參數及其識別資訊，記憶晶片21也由一外殼包覆，金鑰識別區22例如形成於外殼表面，且記憶晶片21電性連接於金鑰連接埠23。本發明中，每一種待測重金屬具有一特定的識別顏色，不同的待測重金屬以不同顏色作為區隔，因此相匹配的檢測試片10及檢測金鑰20中，兩者的試片識別區12及金鑰識別區22具有相同的顏色，而這有助於操作人員進行檢測前，先行識別檢測試片10及檢測金鑰20是否用於檢測同一種重金屬，避免檢測錯誤導致所得數據失準，且能減少檢測試片10的浪費。
檢測主機30具有一處理器31、一主機螢幕32、一第一連接埠33及一第二連接埠34，其中主機螢幕32、第一連接埠33及第二連接埠34均電性連接於處理器31，第一連接埠33可與試片連接埠13對接而使兩者形成電性連接，第二連接埠34則可與金鑰連接埠23對接而使兩者形成電性連接；在其他可能的實施方式中，檢測主機具有轉接頭，轉接頭上設有所述第一、第二連接埠至少其中一者。當第一、第二連接埠33、34分別與試片連接埠13、金鑰連接埠23電性連接之後，處理器31可用於讀取記憶晶片的檢測參數，並根據檢測參數激活重金屬檢測區，使重金屬檢測區與待測容易中可能存在的待測重金屬產生電化學反應，而後處理器31可取得檢測訊號，並於運算後將檢測結果顯示於主機螢幕32，讓操作人員在採樣現場即可取得樣品的重金屬濃度數據。所述主機螢幕32例如可以是觸控螢幕，並且提供一可供使用者點擊的人機介面，人機介面中例示性地具有一代表啟動測試的電腦圖像35，當使用者點擊該電腦圖像35時，處理器31始激活重金屬檢測區，並進行後續檢測作業。
為了讓操作人員識別所使用的檢測試片10及檢測金鑰20究竟是用於檢測哪一種重金屬，處理器31在進行檢測前，即會讀取記憶晶片21所載的重金屬識別資訊並顯示於主機螢幕，例如在本實施例中，主機螢幕32顯示待測重金屬的元素符號As，表示檢測試片10及檢測金鑰20是用於檢測砷。
此外，為了進一步防止檢測錯誤，檢測試片10更可具有一識別元件14載有一匹配識別資訊，而處理器31在激活重金屬檢測區11之前，更驗證記憶晶片21所載的識別資訊是否與該匹配識別資訊相匹配，惟有兩者相匹配時，處理器31才會激活重金屬檢測區11，進行重金屬檢測。反之，當識別資訊與匹配識別資訊不匹配時，則處理器31會令主機螢幕32顯示錯誤訊息，而不激活重金屬檢測區。所述識別元件例如可為一識別晶片。
所述電化學反應例如是基於陽極剝除伏安法誘發，其包括兩個反應步驟，以砷為例，在酸性環境下，待測溶液中的三價砷接收電子而還原為零價砷並沉積在重金屬檢測區表面，其反應式如下（下稱第一反應）：
As
III(OH)
3+3H
++3e
-àAs
0+3H
2O
在第二個反應步驟中，重金屬檢測區表面沉積的零價砷丟出電子到試片表面，而後氧化為三價砷回到待測溶液中，其反應式如下（下稱第二反應）：
As
0+3H
2Oà As
III(OH)
3+3H
++3e
-
作為一種例示性地步驟，前述檢測作業可包括如第3圖所示的檢測步驟，這些檢測步驟是在操作人員點擊啟動檢測的電腦圖像35後啟動。
首先，處理器驗證檢測金鑰所載識別資訊與檢測試片所載匹配識別資訊匹配成功之後，處理器即根據檢測金鑰內建的最佳檢測參數激活重金屬檢測區，使可能存在的待測重金屬依序進行前述第一、第二反應，且第二反應進行時，處理器可接收重金屬檢測區回授的電流訊號圖譜，而後根據該電流訊號圖譜換算為重金屬濃度值，並將所述數值顯示於主機螢幕，並結束檢測。
綜合上述，本實施例的檢測系統可用於檢測水溶液中的多種重金屬，且方便操作人員手持快速檢測，解決過往水樣均需送交專業實驗室進行檢測而導致費時、價格昂貴且無法即時取得檢測結果的問題。檢測試片及檢測金鑰兩者顏色相匹配的設計讓操作人員可以快速辨別檢測試片與檢測金鑰是否正確匹配，且檢測金鑰所載的待測重金屬識別資訊可顯示主機螢幕，讓操作人員進行第二次辨識，且檢測前處理器還可再次驗證檢測試片所載匹配識別資訊使否與檢測金鑰所載的識別資訊相互匹配，亦即，本實施例共有三道識別關卡，確保檢測作業可被正確執行。
10‧‧‧檢測試片
11‧‧‧重金屬檢測區
12‧‧‧試片識別區
13‧‧‧試片連接埠
14‧‧‧識別元件
20‧‧‧檢測金鑰
21‧‧‧記憶晶片
22‧‧‧金鑰識別區
23‧‧‧金鑰連接埠
30‧‧‧檢測主機
31‧‧‧處理器
32‧‧‧主機螢幕
33‧‧‧第一連接埠
34‧‧‧第二連接埠
35‧‧‧電腦圖像
第1圖為本發明較佳實施例的分解圖。
第2圖為本發明較佳實施例的組合示意圖。
第3圖例示性地揭示一種檢測作業的檢測步驟。
Claims (5)
- 一種手持式重金屬快速檢測系統，包括： 一檢測試片，具有一重金屬檢測區、一試片識別區及一試片連接埠，該重金屬檢測區是供與待測溶液接觸並用以與一待測重金屬產生電化學反應，該試片連接埠電性連接於該重金屬檢測區； 一檢測金鑰，具有一記憶晶片、一金鑰識別區及一金鑰連接埠，該記憶晶片載有該待測重金屬的檢測參數，該金鑰識別區具有與該試片識別區相同的顏色，該金屬連接埠電性連接於該記憶晶片；以及 一檢測主機，具有一處理器、一主機螢幕、一第一連接埠及一第二連接埠，該主機螢幕、該第一連接埠及該第二連接埠電性連接於該處理器，該第一連接埠是用以與該試片連接埠形成電性連接，該第二連接埠是用以與該金鑰連接埠形成電性連接，該處理器用以讀取該記憶晶片的檢測參數，並根據該檢測參數激活該重金屬檢測區、取得檢測訊號並將檢測結果顯示於該主機螢幕。
- 如請求項1所述的手持式重金屬快速檢測系統，其中該記憶晶片更載有該待測重金屬的識別資訊，且該處理器更用以讀取該記憶晶片所載的識別資訊並將該識別資訊顯示於該主機螢幕。
- 如請求項2所述的手持式重金屬快速檢測系統，其中該檢測試片更具有一識別元件載有一匹配識別資訊，且該處理器在激活該重金屬檢測區前，更驗證該記憶晶片所載的識別資訊是否與該匹配識別資訊相匹配，若該識別資訊與該匹配識別資訊相匹配，該處理器始激活該重金屬檢測區。
- 如請求項3所述的手持式重金屬快速檢測系統，其中若該識別資訊與該匹配識別資訊不匹配，則該處理器令該主機螢幕顯示錯誤訊息，且不激活該重金屬檢測區。
- 如請求項2所述的手持式重金屬快速檢測系統，其中顯示於該主機螢幕的識別資訊包括該待測重金屬的名稱。
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