TWM506286U

TWM506286U - 成品農藥檢測裝置

Info

Publication number: TWM506286U
Application number: TW104207423U
Authority: TW
Inventors: Jing-Wei You; zheng-qian Li; Yong-Xiang Wang; xin-cheng Yang; Yuan-Jing Luo
Original assignee: Phansco Co Ltd
Priority date: 2015-05-14
Filing date: 2015-05-14
Publication date: 2015-08-01
Also published as: CN106153600A; CN205719982U

Description

成品農藥檢測裝置

本創作係關於一種成品農藥檢測裝置，尤其是指一種利用表面增強拉曼光譜基板搭配拉曼光譜儀來達到偽禁成品農藥查緝檢測之成品農藥檢測裝置。

臺灣進口偽禁成品農藥狀況嚴重，不肖商人為不法暴利低價從中國購買非法農藥，載往如越南或新加坡等地卸貨換櫃，再拿原合法越南進口的文件，虛偽報關再運回台灣販售，此外，農藥地下工廠自行添加或成份不符規定之偽農藥也充斥在市場買賣，這些成份來源不明的成品農藥若經農民施用在食用蔬果上，將會對社會大眾的健康造成嚴重的危害。依據政府機關制定之農藥管理法有下列情形者稱為偽農藥：一、未經核准擅自製造、加工或輸入；二、摻雜其他有效成分之含量超過中央主管機關所定之限量基準；三、抽換或仿冒國內外產品；四、塗改或變更有效期間之標示；五、所含有效成分之名稱與核准不符者稱之。

上述偽農藥無法有效防除農作物病蟲害及影響農民收益，危害大眾健康(極劇毒、致癌性、致腫瘤性、致畸胎性、生殖毒性)及破壞生態環境(長效性環境污染)。此外，有效成分之含量與標準規格不符、超過有效期間及有效成分含量以外之品質與標準法規格不符之農藥稱為劣農藥，與禁用農藥同樣具有上述之危害性，實有全面加強查緝的必要。

目前對農藥的快速檢測方式主要有酶抑制法(生化法)及螢光檢測方式，其中，酶抑制法(例如中華民國專利公告號I325497、M376764、I361893、M470254及M479417)是利用有機磷與氨基甲酸酯類對膽碱酯酶類有抑制作用，而抑制率與其濃度正相關，進而可用來判斷是否有農藥殘留的情況，但此方法無法辨別農藥之種類，只能判斷其總量。此外，中華民國專利公告號I323342、M491831與I323342揭露一種螢光快速檢測法，此系統具快速且簡單的農藥殘留的檢測功能，但是與生化法相同的地方，此方式只能檢測農藥之總量，無法辨別農藥之有效成份。

有鑒於先前技術中，由於現有之成品農藥檢測方法僅能檢測出總量而無法檢測出成品農藥之有效成分，因而普遍具有使用不方便之問題。緣此，本創作之主要目的在於提供一種成品農藥檢測裝置，其係利用表面增強拉曼光譜基板搭配拉曼光譜儀來檢測成品農藥，藉以解決現有技術之問題。

為解決習知技術所存在的問題，本創作所採用之必要技術手段為提供一種成品農藥檢測裝置，用以檢測一成品農藥，包含一裝置本體、一表面增強拉曼光譜(Surface Enhanced Raman Spectroscopy；SERS)組件、一雷射光源發送器、一聚焦透鏡、一拉曼(Raman)光譜儀與一處理裝置。SERS組件設置於裝置本體，並包含一SERS基板與一SERS固定元件，SERS基板沉積有一金屬奈米層，藉以供成品農藥附著，SERS固定元件用以固定SERS基板。雷射光源發送器設置於裝置本體，並鄰近於SERS固定元件，用以發送出一雷射光。聚焦透鏡鄰近於雷射光源發送器與SERS基板而設置，用以將雷射光聚焦於附著於SERS基板之金屬奈米層之成品農藥，藉以產生一農藥分子增強拉曼散射信號。拉曼光譜儀設置於裝置本體，並鄰近於雷射光源發送器與聚焦透鏡，農藥分子增強拉曼散射信號經聚焦透鏡而發送至拉曼光譜儀，藉以產生一農藥光譜結果。處理裝置設置於裝置本體，並供通信連接於拉曼光譜儀，用以接收並分析農藥光譜結果，藉以檢測出成品農藥之有效成分。

另外，上述成品農藥檢測裝置之附屬技術手段之較佳實施例中，SERS組件更包含一防光暗蓋，防光暗蓋係覆蓋於SERS固定元件上，且SERS固定元件係一容置固定槽，防光暗蓋係覆蓋於容置固定槽上而聚焦透鏡係設置於容置固定槽對應於SERS基板之處。此外，處理裝置係通信連接於雷射光源發送器，用以控制雷射光源發送器之一雷射發送參數，而雷射發送參數係一雷射光發送時間、一雷射發送波長以及一雷射發送功率中之至少一者，且金屬奈米層係為一銀奈米層、一金奈米層、一鋁奈米層、一鈷奈米層以及一銅奈米層中之一者，處理裝置係為一手機、一筆記型電腦、一平板電腦、一個人數位助理(Personal Digital Assistant；PDA)中之一者。

另外，上述成品農藥檢測裝置之附屬技術手段之較佳實施例中，成品農藥檢測裝置更包含一成品農藥處理平台，成品農藥處理平台係設置於裝置本體，並供對成品農藥執行一稀釋處理以及一淨化處理中之至少一者，成品農藥檢測裝置更包含一電源供應模組，電源供應模組係設置於裝置本體，並電性連接於雷射光源發送器、拉曼光譜儀以及處理裝置，用以供電於雷射光源發送器、拉曼光譜儀以及處理裝置。

因此，在採用了本創作所提供之成品農藥檢測裝置，相較於習知技術應不難看出，由於可利用表面增強拉曼光譜基板搭配拉曼光譜儀檢測出成品農藥的有效成分，因此在實際使用上較為實用，且也可進行快速檢測，因而可增加使用上的方便性。

本創作所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。

1‧‧‧成品農藥檢測裝置

11‧‧‧裝置本體

111‧‧‧蓋體

112‧‧‧盒體

113‧‧‧裝置平台

12‧‧‧表面增強拉曼光譜組件

121‧‧‧SERS基板

122‧‧‧SERS固定元件

123‧‧‧防光暗蓋

13‧‧‧雷射光源發送器

14‧‧‧聚焦透鏡

15‧‧‧拉曼光譜儀

16‧‧‧處理裝置

17‧‧‧成品農藥處理平台

18‧‧‧電源供應模組

第一圖係顯示本創作較佳實施例之成品農藥檢測裝置之立體示意圖第一A圖係顯示第一圖之局部放大示意圖；第二圖係顯示本創作較佳實施例之檢測成品農藥之流程示意圖；第三圖係顯示本創作較佳實施例之24%巴拉刈成品農藥之農藥光譜結果之波形示意圖；第四圖係顯示本創作較佳實施例之50%芬殺松成品農藥之農藥光譜結果之波形示意圖；第五圖係顯示本創作較佳實施例之50%撲滅松成品農藥之農藥光譜結果之波形示意圖；以及第六圖係顯示本創作較佳實施例之40.8%陶斯松成品農藥之農藥光譜結果之波形示意圖。

由於本創作所提供之成品農藥檢測裝置中，其相關實施方式不勝枚舉，故在此不再一一贅述，僅列舉一較佳實施例加以具體說明。

請一併參閱第一圖與第一A圖，第一圖係顯示本創作較佳實施例之成品農藥檢測裝置之立體示意圖，第一A圖係顯示第一圖之局部放大示意圖。如圖所示，本創作較佳實施例所提供之成品農藥檢測裝置1僅為示意圖，而成品農藥檢測裝置1係用以檢測一成品農藥(圖未示)，此成品農藥例如為24%巴拉刈成品農藥、50%芬殺松成品農藥、50%撲滅松成品農藥或40.8%陶斯松成品農藥，但其他實施例中不限於此。

成品農藥檢測裝置1包含一裝置本體11、一表面增強拉曼光譜(Surface Enhanced Raman Spectroscopy；以下簡稱SERS)組件12、一雷射光源發送器13、一聚焦透鏡14、一拉曼(Raman)光譜儀15、一處理裝置16、一成品農藥處理平台17以及一電源供應模組18。裝置本體11可包含一蓋體111、一盒體112以及一裝置平台113，且蓋體111係可活動地連結該盒體112，裝置平台113係設置並固定於該盒體112。

SERS組件12設置於裝置本體11之裝置平台113上，且一般而言，裝置平台113可設有卡合結構或其他固定元件以固定SERS組件12，SERS組件12並包含一SERS基板121、一SERS固定元件122以及一防光暗蓋123，SERS基板121係為一板體，並於表面沉積有一金屬奈米層(圖未標示)，藉以供成品農藥附著，且具體來說，金屬奈米層係為一銀奈米層、一金奈米層、一鋁奈米層、一鈷奈米層以及一銅奈米層中之一者。SERS固定元件122係固定SERS基板121，而在本創作較佳實施例中，SERS固定元件122係一容置固定槽，SERS基板121係直接嵌合於SERS固定元件122上彼此干涉固定而無法調整其位置(如第一圖所示)，此外，而其他實施例中，SERS固定元件122可再設有一固定調整組件(圖未示)，此固定調整組件例如可由滑軌、扣合元件等元件所組成，並以可使SERS基板121三維運動者為佳，藉以控制SERS基板121的固定位置。防光暗蓋123係完全覆蓋於為容置固定槽之SERS固定元件122上。

雷射光源發送器13設置於裝置本體11之裝置平台 113上，並鄰近於SERS固定元件122與SERS基板121，且較佳地，雷射光源發送器13的發送源即面向並對應於放置於SERS固定元件122內之SERS基板121。

聚焦透鏡14鄰近於雷射光源發送器13與SERS基板121而設置，具體來說，聚焦透鏡14係設置於為容置固定槽之SERS固定元件122對應於SERS基板121之處(即面向SERS基板121)，另外，聚焦透鏡14也可以凸設的方式裝設於裝置本體11之裝置平台113上，其係視實務之設計而定。

拉曼光譜儀15設置於裝置本體11之裝置平台113上，並鄰近於雷射光源發送器13與聚焦透鏡14，具體來說，雷射光源發送器13是設置在拉曼光譜儀15與聚焦透鏡14之間，但在其他實施例中不限於此。

處理裝置16設置於裝置本體11之蓋體111上，並通信連接於拉曼光譜儀15與雷射光源發送器13，其可為有線通信連接或無線通信連接，有線通信連接例如可利用通用序列匯流排(Universal Serial Bus；USB)連接，無線通信連接例如可採用藍芽傳輸、一全球互通微波存取(Worldwide Interoperability for Microwave Access；WIMAX)傳輸、一無線相容性認證(WIFI)傳輸或一長期演進技術(Long Term Evolution；LTE)傳輸，但不限於此，其係視實務之設計而決定為有線通信連接或無線通信連接，且處理裝置16係為一手機、一筆記型電腦、一平板電腦、一個人數位助理(Personal Digital Assistant；PDA)中之一者，但其他實施例中也可為內建於裝置本體11之處理器。此外，處理裝置16內一般可設有比對模組、資料庫等模組，舉例來說，比對模組係可執行光譜平滑化處理、基線消除處理、光譜資庫比對演算處理，也就是說，比對模組中央處理器(Central Processing Unit；CPU)、圖形處理器(Graphics Processing Unit；GPU)或加速處理器(Accelerated Processing Unit；APU)，但不限於此，而資料庫係電性連接於比對模組，並可為現有之記憶體或硬碟，其係儲存有成品農藥之成分之拉曼光譜資料，以供比對模組進行比對，而以下為了簡化說明，將僅以處理裝置16進行說明。

成品農藥處理平台17係設置於裝置本體11之裝置平台113上，其係可為容置槽，但不限於此，另外，一般而言，成品農藥處理平台17一般還包含有一前處理淨化套件與一SERS滴定套組(皆圖未示)，前述之前處理淨化套件例如可為過濾片、過濾頭、稀釋溶劑(例如甲醇、丙酮)與混合玻璃瓶所組成之套件，而前述之SERS滴定套組可為由滴管與滴管頭所組成之套組，但不限於此。

電源供應模組18係設置於裝置本體11之裝置平台113上，並電性連接於雷射光源發送器13、拉曼光譜儀15以及處理裝置16，而電源供應模組18係鋰電池、鹼性電池、充電電池與鋁電池中之一者，用以供電於雷射光源發送器13、拉曼光譜儀15以及處理裝置16。

其中，雷射光源發送器13係用以發送出一雷射光(圖未示)，聚焦透鏡14用以將雷射光聚焦於附著於SERS基板121之金屬奈米層之成品農藥，藉以產生一農藥分子增強拉曼散射信號(圖未示)，在此需要一提的是，農藥分子增強拉曼散射信號係為光的散射，而農藥分子增強拉曼散射信號會再經聚焦透鏡14而發送至拉曼光譜儀15，藉以使拉曼光譜儀15接收後產生一農藥光譜結果(其產生的方法係利用光的散射行為來測定分子的振動光譜信號)，並將農藥光譜結果以信號傳輸的方式傳送至處理裝置16，處理裝置16在接收後分析農藥光譜結果，藉以檢測出成品農藥之有效成分(主要係將接收到的農藥光譜結果比對資料庫內所儲存的拉曼光譜資料，進而檢測出成品農藥之有效成分為何)。

此外，處理裝置16係可控制雷射光源發送器13之一雷射發送參數，雷射發送參數係一雷射光發送時間、一雷射發送波長以及一雷射發送功率中之至少一者，而成品農藥處理平台17並供對成品農藥執行一稀釋處理以及一淨化處理中之至少一者，其係可採人工進行處理或是採自動化處理，其係視實務之設計而定。

而在此需要一提的是，稀釋處理即可利用甲醇、丙酮之稀釋溶劑進行稀釋處理，淨化處理可為QuEChERS技術(Quick,Easy,Cheap,Effective,Rugged,Safe之縮寫)之淨化過程，或以加壓過濾法之淨化方式來達到快速淨化成品農藥之目的；農藥溶液可經過粉末吸附雜質後，或再透過奈米孔徑加壓過濾程序收集到農藥有效含量分子之溶液；當然，有些成品農藥本身劑型成份較為簡單，可直接透過加壓過濾法就完成淨化動作。

請參閱第二圖，第二圖係顯示本創作較佳實施例之檢測成品農藥之流程示意圖，如第二圖所示，檢測成品農藥之流程包含以下步驟：步驟S101：對成品農藥執行一稀釋處理以及一淨化處理中之至少一者；步驟S102：將處理後之成品農藥附著於SERS基板121；步驟S103：將SERS基板121置入SERS固定元件122內；步驟S104：蓋上防光暗蓋123；步驟S105：調整雷射發送參數，並觸發雷射光源發送器13發送出雷射光；步驟S106：拉曼光譜儀15接收農藥分子增強拉曼散射信號，藉以產生農藥光譜結果；步驟S107：處理裝置16接收農藥光譜結果，藉以檢測出成品農藥之有效成分。

為了使本領域所屬技術人員可了解本創作所提供之成品農藥檢測裝置1，以下將舉實際檢測成品農藥之實例進行說明，且下述檢測成品農藥方式均與第三圖相符，請參閱第三圖，第三圖係顯示本創作較佳實施例之24%巴拉刈成品農藥之農藥光譜結果之波形示意圖，如圖所示，第三圖中之量測項目為24%巴拉刈(Paraquat)，其試劑為水溶劑型(solution；SL)，在前處理部份只需將其以水(或甲醇)稀釋至240ppm，即可以成品農藥處理平台17之微量滴管取1.5至4ul體積溶液滴在SERS基板121上進行量測，其拉曼特徵峰值在約「842，1190，1298，1645cm^-1 」處，與純農藥分子一致，可以此為依據做為其有效成份之判斷；其中雷射發送參數為：雷射波長及功率為785nm/30mW(調降功率以避其螢光)、處理裝置16之積分時間為300ms、使用之聚焦透鏡14為4x、雷射光前置照射時間為2秒、使用SERS基板121結構為銀奈米結構(250nm,silver nanopillars)。

請參閱第四圖，第四圖係顯示本創作較佳實施例之50%芬殺松成品農藥之農藥光譜結果之波形示意圖。如第四圖所示，第四圖中之量測項目為50%芬殺松(Fenthion)，其試劑為乳劑(Emulsifiable Concentrates；EC)；在前處理部份即可以成品農藥處理平台17之微量滴管取2c.c丙酮稀釋至800ppm以上，再將其以孔徑0.2um之針筒過濾器(Nylon Syringe Filter)過濾，或在稀釋前以修改後之QuEChERS方式進行淨化：首先取待測成品農藥溶液1.5c.c.至2c.c.的離心管(設置於成品農藥處理平台17)，並摻入石墨化碳黑(Graphitized Carbon Black；GCB)粉末各25mg去色素，並摻入C18粉末各25mg去油脂，並將離心管(設置於成品農藥處理平台17)做迴旋振盪30秒，再放入小型離心機(可設置於成品農藥處理平台17)做離心，離心機轉速設定為6000RPM(轉/分)，離心時間為5分鐘，離心後再取其上清液，並通過孔徑0.2um 之針筒過濾器，即可以微量滴管取1.5~4ul體積溶液滴在SERS基板121上進行量測，其拉曼特徵峰值在約「1046和1223cm^-1 」處，與純農藥芬殺松分子一致，藉以以此為依據做為成品農藥之有效成份之判斷。其中雷射發送參數為：雷射波長及功率為785nm/100mW、積分時間為500ms、使用之聚焦透鏡14為4x、雷射前置照射時間為3秒(在取得SERS光譜前，需增加雷射照射時間，以增進分子與金屬結構之吸附程度)、使用SERS基板121結構為銀奈米結構(250nm,silver nanopillars)。

請參閱第五圖，第五圖係顯示本創作較佳實施例之50%撲滅松成品農藥之農藥光譜結果之波形示意圖。如第五圖所示，第五圖中之量測項目為50%撲滅松(Fenitrothion)，其劑型為乳劑(Emulsifiable Concentrates；EC)；在前處理部份即可以成品農藥處理平台17之微量滴管以2c.c丙酮稀釋至1200ppm以上，再將其以孔徑0.2um之針筒過濾器(Nylon Syringe Filter)過濾，再以微量滴管取1.5~4ul體積溶液滴在SERS基板121上進行量測，其拉曼特徵峰值在約「640，840，1282，1320cm^-1 」等處，與純農藥撲滅松分子一致，可以以此為依據做為其有效成份之判斷。其中雷射發送參數為：雷射波長及功率為785nm/100mW、積分時間為600ms、使用之聚焦透鏡14為4x、雷射前置照射時間為3秒、使用SERS基板121結構為銀奈米結構(250nm,silver nanopillars)。

請參閱第六圖，第六圖係顯示本創作較佳實施例之40.8%陶斯松成品農藥之農藥光譜結果之波形示意圖。如第六圖所示，第六圖之量測項目為40.8%陶斯松(Chlorpyrifos)，其劑型為乳劑(Emulsifiable Concentrates；EC)；在前處理部份即可以成品農藥處理平台17之微量滴管以2c.c丙酮稀釋至6000ppm以上(此農藥分子拉曼訊號非常微弱)，不需過濾即可以微量滴管取1.5~4ul體積溶液滴在SERS基板121上進行量測，其拉曼特微峰值在約「341，632，677，1237，1276，1457，1568cm^-1 」等處，與純農藥陶斯松分子一致，可以以此為依據做為其有效成份之判斷。其中雷射發送參數為：雷射波長及功率為785nm/100mW、積分時間為2000ms(陶斯松為本創作較佳實施例中所提四種農藥裡拉曼信號最為微弱)、使用之聚焦透鏡14為4x、雷射前置照射時間為5秒、使用SERS基板121結構為銀奈米結構(250nm,silver nanopillars)。

綜合以上所述，在採用了本創作所提供之成品農藥檢測裝置後，由於可利用表面增強拉曼光譜基板搭配拉曼光譜儀檢測出成品農藥的有效成分，因此在實際使用上較為實用，且也可進行快速檢測，因而可增加使用上的方便性。

藉由本創作說明能以得知，本創作確具產業界上之利用價值。惟以上之實施例剖析，僅為本創作之較佳實施例說明，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者當可依據本創作之上述實施例說明而作其它種種之改良及變化。然而這些依據本創作實施例所作的種種改良及變化，當仍屬於本創作之創作精神及界定之專利範圍內。