基本信息
- 項目名稱:
- 便攜式大眾果蔬常見農(nóng)藥殘毒光電快速檢測儀
- 小類:
- 機(jī)械與控制
- 大類:
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介:
- 作品通過運用化學(xué)發(fā)光原理、光電轉(zhuǎn)換技術(shù)和單片機(jī)技術(shù),對農(nóng)藥樣品產(chǎn)生的光信號進(jìn)行濾波、優(yōu)化和辨識,快速檢測出果蔬等農(nóng)副產(chǎn)品產(chǎn)品中農(nóng)藥殘毒的種類和殘留量,研制成一種高精度、便攜式的農(nóng)藥殘毒檢測儀器。所設(shè)計的儀器具有質(zhì)量輕、體積小、檢測時間短等特點。本作品便于質(zhì)監(jiān)部門和用戶隨身攜帶,實現(xiàn)對果蔬等農(nóng)副產(chǎn)品中農(nóng)藥殘毒含量進(jìn)行現(xiàn)場檢測,保證了百姓的食品安全。
- 詳細(xì)介紹:
- 隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,大量農(nóng)藥的應(yīng)用導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境中農(nóng)藥含量超標(biāo),對人、畜和水、大氣、土壤等環(huán)境要素產(chǎn)生了嚴(yán)重的危害。在我國,經(jīng)常有因殘留農(nóng)藥而造成的負(fù)面影響如:人體食用有殘留農(nóng)藥的蔬菜后,會對體內(nèi)的膽堿酯酶有抑制作用,阻斷神經(jīng)遞質(zhì)的傳遞,引起肌肉麻痹造成中毒而引起的毒性作用;而進(jìn)口我國農(nóng)產(chǎn)品的國家也以此為借口進(jìn)行限制,給農(nóng)新產(chǎn)品生產(chǎn)、加工和出口帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失。因此,人們對農(nóng)藥污染問題越來越重視,對農(nóng)藥污染的監(jiān)測和控制正成為當(dāng)前和未來的研究熱點。 本作品涉及有機(jī)磷等農(nóng)藥殘毒的光轉(zhuǎn)化-化學(xué)發(fā)光檢測方法、機(jī)理研究。檢測原理基于申報組的新發(fā)現(xiàn):多種農(nóng)藥經(jīng)過一定轉(zhuǎn)化后,與氧化劑作用或通過電極反應(yīng)會引發(fā)發(fā)光現(xiàn)象。擬通過對單線態(tài)氧與各種農(nóng)藥的作用研究,通過實驗表征和量子化學(xué)計算等手段研究單線態(tài)氧與相關(guān)物質(zhì)的反應(yīng),建立相應(yīng)的化學(xué)發(fā)光或電致發(fā)光檢測方法,實現(xiàn)與分離方法的聯(lián)用。在此基礎(chǔ)上,運用發(fā)展迅速的單片機(jī)技術(shù),實現(xiàn)微型化。由于光電轉(zhuǎn)換部分的電信號十分微弱,將存在很大的干擾和非線性,運用數(shù)據(jù)融合等處理方法,對所檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、辨識、優(yōu)化等,提高檢測數(shù)據(jù)的可靠性。該研究可建立對重要農(nóng)藥殘毒的一系列高靈敏檢測新的手段,同時在本項目的研究原理和方法上具有重要的理論價值和應(yīng)用前景。 本套檢測系統(tǒng)運用單片機(jī)和光電轉(zhuǎn)換技術(shù),通過對農(nóng)藥和化學(xué)藥品反應(yīng)產(chǎn)生的光信號進(jìn)行濾波、優(yōu)化和辨識,快速檢測出農(nóng)副產(chǎn)品和環(huán)境中農(nóng)藥殘毒的種類和殘留量,儀器操作簡便,體積小,便于攜帶。
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 研究目的 隨著長期不合理使用農(nóng)藥以及人們對食品安全的不斷關(guān)注,農(nóng)藥殘毒檢測問題已經(jīng)越來越被人們所重視。常規(guī)檢測是將樣品送實驗室,利用專門儀器進(jìn)行化驗檢測,費時費力效率低。如何以小巧、便捷的方式,實現(xiàn)對蔬菜瓜果快速檢測,是一項既有便于質(zhì)檢部門的監(jiān)管,又有利于保證百姓食品安全的重要課題。 基本思路 作品所提的“光轉(zhuǎn)化-化學(xué)發(fā)光法”屬原創(chuàng)性研究。我們發(fā)現(xiàn)農(nóng)藥中有發(fā)光現(xiàn)象,利用這種發(fā)光現(xiàn)象檢測農(nóng)藥殘毒量,該方法比目前文獻(xiàn)中的方法具有更高的靈敏度和更好的選擇性。不僅適用于農(nóng)藥殘留的檢測,還適用于如毒品等一些不飽和化合物的檢測。 本作品體現(xiàn)出以下創(chuàng)新點: (1)提出新的農(nóng)藥殘毒檢測原理,即光轉(zhuǎn)化-化學(xué)發(fā)光檢測法(已獲得國家發(fā)明專利,授權(quán)號:ZL200610161427.5)。 (2)完善光敏化轉(zhuǎn)化-電致化學(xué)發(fā)光機(jī)理。 (3)檢測數(shù)據(jù)實現(xiàn)了在線智能優(yōu)化。采用最新的微控流分析系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的手工或機(jī)械加液式反應(yīng)系統(tǒng),光電轉(zhuǎn)換部分采用進(jìn)口超微型化光電倍增管,使農(nóng)藥殘毒在快速分析方面獲得實質(zhì)性突破。 (4)作品的研究成果——便攜式農(nóng)藥殘毒檢測儀。目前國內(nèi)外農(nóng)藥殘毒檢測儀器中,所研制的微型化儀器可以做到體積最小。 技術(shù)關(guān)鍵: (1)儀器的微型化 (2)農(nóng)藥殘毒發(fā)光信息的采集 (3)儀器檢測的重復(fù)性和再現(xiàn)性 主要技術(shù)指標(biāo): (1)建立新方法:采用光轉(zhuǎn)化—化學(xué)發(fā)光法作為檢測手段 (2)構(gòu)建農(nóng)藥反應(yīng)信息數(shù)據(jù)庫 (3)研制微型化儀器
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 科學(xué)性: 由于農(nóng)藥種類繁多、化學(xué)機(jī)理各異,反應(yīng)現(xiàn)象不同,所以目前市場上已存在的其他農(nóng)藥殘毒檢測儀器也只是針對一類或幾種農(nóng)藥所研究設(shè)計的,均無法涵蓋所有種類農(nóng)藥的殘毒檢測。 而目前國內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,常用農(nóng)藥絕大部分均屬于有機(jī)磷類和有機(jī)氯類,此類農(nóng)藥品種多,藥效高,用途廣,已成為防治農(nóng)作物病蟲害的主流,本作品所研究的微型農(nóng)藥殘毒檢測儀,正是針對果蔬及其他農(nóng)副產(chǎn)品中有機(jī)磷和有機(jī)氯類農(nóng)藥殘毒含量的在線監(jiān)測。 先進(jìn)性: 申報小組致力于一種先進(jìn)的光轉(zhuǎn)化-化學(xué)發(fā)光法的研究,并試用于農(nóng)藥殘毒檢測試驗中。申報組將有機(jī)磷類物質(zhì)與熒光劑共存,有機(jī)磷溶液受到可見光輻照后,其中間產(chǎn)物可與某些氧化劑反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)烈的發(fā)光現(xiàn)象(已獲得國家發(fā)明專利,授權(quán)號:ZL200610161427.5)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn):雖然反應(yīng)條件略有不同,多種農(nóng)藥也有類似的化學(xué)發(fā)光反應(yīng),特別是有機(jī)磷農(nóng)藥和目前已禁用的有機(jī)氯農(nóng)藥。因此,運用該方法可對一系列的農(nóng)藥進(jìn)行快速檢測。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 在2010年3月,通過對“基于光電法的農(nóng)藥殘毒快速檢測和微型化儀器的研究”(報告號:20103600L080127)的題目進(jìn)行查新。 查新結(jié)論:在國內(nèi)公開文獻(xiàn)中,未見采用光轉(zhuǎn)化-化學(xué)發(fā)光法作為檢測手段,研究單線態(tài)氧與各種工農(nóng)藥(特別是有機(jī)磷和有機(jī)氯農(nóng)藥)的作用情況,通過實驗表征和量子化學(xué)計算等手段研究單線態(tài)氧與先關(guān)物質(zhì)的反應(yīng),建立相應(yīng)的化學(xué)發(fā)光或電致發(fā)光檢測方法,實現(xiàn)與分離方法的聯(lián)用,快速靈敏的測量農(nóng)藥殘毒,以及在此基礎(chǔ)上,運用迅速發(fā)展的單片機(jī)技術(shù),實現(xiàn)儀器的微型化,儀器體積最小200mm*150mm*50mm的公開文獻(xiàn)報道。
作品所處階段
- 樣機(jī)調(diào)試后期
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 暫無
作品可展示的形式
- 實物、現(xiàn)場演示及樣機(jī)
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 使用說明:將待檢液體樣品泵壓導(dǎo)流,經(jīng)過光電倍增管,形成由光到電的轉(zhuǎn)換,該弱電信號通過濾波、放大處理后輸入到單片機(jī),完成信號的處理、反饋及結(jié)果輸出。 該技術(shù)的特點和優(yōu)勢:作品采用室溫離子液體作為綠色溶劑,對樣品中農(nóng)藥殘毒組分進(jìn)行高效、快速富集和萃?。还怆娹D(zhuǎn)換部分采用高精度光電倍增管把微弱化學(xué)光信號轉(zhuǎn)換成電信號,用高性能運算放大器對輸入電信號放大,采用高速單片機(jī)作為集成電路的微處理器,并通過編程實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析、辨識,以提高檢測數(shù)據(jù)的可靠性,系統(tǒng)中存有數(shù)十種常見農(nóng)藥的光電強(qiáng)度數(shù)據(jù)庫,通過比對的方式智能地分析待測果蔬樣品中的農(nóng)藥殘毒種類及溶度,最后將結(jié)果數(shù)據(jù)顯示在分辨率為320*240的3.2寸高清晰度真彩屏上。 作品的適用范圍:可用于普通家庭和食品衛(wèi)生監(jiān)管部門等。 經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測:作品的市場應(yīng)用及成長與人口基數(shù)、生活必需品的需求、社會發(fā)展等成正相關(guān)關(guān)系,一般年增長率可維持在10-20%。未來市場占有率將提升至20%左右。
同類課題研究水平概述
- 當(dāng)今農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向是以持續(xù)發(fā)展、保持環(huán)境和生態(tài)平衡為前提,新農(nóng)藥品種發(fā)展趨勢必須符合“高效、安全、經(jīng)濟(jì)”的標(biāo)準(zhǔn),農(nóng)藥殘留分析技術(shù)也正在不斷更新、完善和迅速發(fā)展,其發(fā)展趨勢: (1)前處理工作正朝著省時、省力、低成本、減少溶劑消耗、降低環(huán)境污染、系統(tǒng)化、規(guī)范化、微型化和自動化方向發(fā)展;各種在線聯(lián)用技術(shù)可避免樣品轉(zhuǎn)移損失,減少各種人為偶然誤差。 (2)利用色譜技術(shù)的傳統(tǒng)實驗室分析模式將被兩步分析模式代替。即先利用免疫技術(shù)、生物傳感器、手提式色譜或光譜儀等進(jìn)行初篩,再在實驗室對呈陽性的樣品進(jìn)行進(jìn)一步確定。 (3)雖然實驗室分析以色譜為主,但將更多地使用選擇檢測器,如色潛質(zhì)譜聯(lián)用、串聯(lián)質(zhì)譜、傅立葉紅外變換儀等。先進(jìn)的樣品前處理技術(shù),如超臨界液體萃取、基質(zhì)固相分散萃取等得到更加廣泛的應(yīng)用。 (4)為防止新的、低使用率的農(nóng)藥進(jìn)入市場,需要高靈敏度的檢測方法。熱鏡、光納技術(shù)、激光熒光和高靈敏的質(zhì)譜的使之成為可能。 (5)生物技術(shù)與現(xiàn)代理化分析手段相結(jié)合,不斷開發(fā)新分析技術(shù),對于極性強(qiáng)、難揮發(fā)、熱不穩(wěn)定、易分解的農(nóng)藥殘留分析發(fā)展迅速。 (6)現(xiàn)在生產(chǎn)和使用的農(nóng)藥大多數(shù)是化學(xué)合成品。其主要成分都是分子量較小的有機(jī)物,分子量一般在500以下。將來可能有更多的生物農(nóng)藥代替化學(xué)農(nóng)藥,分析重點將轉(zhuǎn)向與生物組織成分很難區(qū)分的生物大分子農(nóng)藥。未來的分析化學(xué)家將要分析的污染物可能是蛋白質(zhì)、肽、核酸、細(xì)菌、病毒等,因此他們必須掌握細(xì)胞化學(xué)、發(fā)酵化學(xué)、免疫化學(xué)等方面的知識。 如今在化學(xué)殘留檢測的整個流程中,樣品預(yù)處理越來越注重于減少各種人為因素的干擾等偶然誤差及從提高設(shè)備的精確性等方面減少系統(tǒng)誤差,盡可能地避免樣品轉(zhuǎn)移的損失,提高回收率,同時處理技術(shù)向微量化、自動化、無毒化、快速化和低成本方向發(fā)展。未來農(nóng)藥殘留量檢測的樣品預(yù)前處理技術(shù)的發(fā)展方向應(yīng)該是盡可能地快速、精確、環(huán)保和高度自動化。采用多殘留檢測技術(shù)和快速篩選檢測技術(shù),結(jié)合各種先進(jìn)、高效、簡單、綠色和自動化的前處理技術(shù)檢測農(nóng)藥殘留,已成為當(dāng)今農(nóng)藥殘留檢測發(fā)展的趨勢。