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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)和單片機技術(shù)，對農(nóng)藥樣品產(chǎn)生的光信號進行濾波、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)藥殘毒含量進行現(xiàn)場檢測，保證了百姓的食品安全。
- 詳細介紹：
- 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；而進口我國農(nóng)產(chǎn)品的國家也以此為借口進行限制，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。 本作品涉及有機磷等農(nóng)藥殘毒的光轉(zhuǎn)化-化學(xué)發(fā)光檢測方法、機理研究。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。
作品圖片
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)的手工或機械加液式反應(yīng)系統(tǒng)，光電轉(zhuǎn)換部分采用進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、先進性
- 科學(xué)性： 由于農(nóng)藥種類繁多、化學(xué)機理各異，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磷類和有機氯類，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)品中有機磷和有機氯類農(nóng)藥殘毒含量的在線監(jiān)測。 先進性： 申報小組致力于一種先進的光轉(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。申報組將有機磷類物質(zhì)與熒光劑共存,有機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)，特別是有機磷農(nóng)藥和目前已禁用的有機氯農(nóng)藥。因此，運用該方法可對一系列的農(nóng)藥進行快速檢測。
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）的題目進行查新。 查新結(jié)論：在國內(nèi)公開文獻中，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（特別是有機磷和有機氯農(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的公開文獻報道。
作品所處階段
- 樣機調(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
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，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)藥殘毒組分進行高效、快速富集和萃??；光電轉(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”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行初篩，再在實驗室對呈陽性的樣品進行進一步確定。 （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、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、細菌、病毒等，因此他們必須掌握細胞化學(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、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。
