[发明专利]一种检测有机磷农药的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测有机磷农药的快速精确的装置和方法，属于检测仪器技术领域。

背景技术

有机磷农药的大量使用不但造成环境污染，而且危害人类的健康。这类农药中，有不少具备很强的毒性，一旦进入人体，会抑制人体内胆碱酶酯的活性，影响中枢神经系统的正常工作，更严重时会导致死亡。因此，人们越来越重视有机磷农药残留的检测方法和装置。根据有机磷农药的化学特性和物理特性，目前有机磷农药检测的分析方法主要有三大类，即波普法、色谱法和酶抑制法。波普法需要特殊的显色剂，灵敏度不高，实验干扰因素多，易出现假阴性。一般只能作为定性的鉴别方法用于粗选。色谱法是目前检测有机磷农药的最主要的检测方法。色谱法存在监测速度慢、连续性差、分析成本高、二次污染和无法在线监测等缺陷。并且使用人员要经过专门的培训，操作繁琐，时间较长。因此，一般不能快速定量检测有机磷农药。

酶抑制法是根据酶抑制原理建立的一种快速的检测方法。酶抑制原理：在没有有机磷农药存在时，氯化硫代乙酰胆碱（Acetylthiocholine chloride, ATCl）在乙酰胆碱酯酶(Acetylcholinesterase, AChE)的催化作用下生成硫代胆碱（thiocholine）和乙酸(acetic acid)。硫代胆碱可在碳电极（阳极）表面氧化，失去电子。失去的电子在溶液中经工作电极形成微弱电流信号，经进一步放大被检测到。在含有有机磷的农药存在时，乙酰胆碱酯酶的活性受到抑制，硫代胆碱（thiocholine）和乙酸(acetic acid)相应的减少。目前应用酶抑制法来检测有机磷农药的方法主要有膜电极法和纸片法。具体就是将乙酰胆碱吸附在载体上（电极或纸片）上，当检测到含有有机磷农药的样品时，乙酰胆碱活性被抑制，从电流的变化或纸片的颜色变化来定性检测有机磷农药。酶抑制法最大的优点是操作简便、速度快，不需要昂贵的仪器，特别适合现场检测，易于推广普及。酶传感器采用丝网印刷技术制作，可工业化、低成本化批量生产。经文献检索发现，中国专利公开号（CN101587092，专利名称为《快速检测有机磷类农药残留的便携式电化学生物传感器》，该专利包括一次性使用的传感器电极试条和便携式检测仪器两部分。该仪器的显示结果是酶抑制率数值，不够直观。酶抑制法测有机磷农药酶的活性是很关键的，其活性的大小直接会影响结果的准确性。一般来说，温度的高低会直接影响酶的活性和稳定性，因此温度在有机磷检测农药中就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述的技术问题，提出了一种适用于快速检测有机磷类农药浓度的装置，该装置具有检测准确度高、操作简单和成本低的特点，并且能够实现批量生产。本发明的另外一个目的是提供该装置的检测方法。

本发明的设计思路：利用酶抑制原理：氯化硫代乙酰胆碱（Acetylthiocholine chloride, ATCl）在乙酰胆碱酯酶(Acetylcholinesterase, AChE)的催化作用下生成硫代胆碱（thiocholine）和乙酸(acetic acid)。

硫代胆碱可在碳电极（阳极）表面氧化，失去电子e^-。失去的电子在溶液中经工作电极形成微弱电流信号，经过电压电流装换电路，形成了电压信号，在经过二级放大电路，放大到单片机可以处理的电压信号，由于放大作用容易产生失真，因此必须对电压信号进行滤波，单片机控制A/D转换采样，对得到的电压信号进行处理，通过待测液浓度与检测信号之间的数学模型，在LCD显示待测液的浓度。

本发明通过以下技术方案实现：

一种检测有机磷农药的装置，包括酶传感器、便携式检测装置和恒温控制部分，酶传感器中的乙酰胆碱酯酶固定在纳米复合材料硫化镉—石墨烯修饰的丝网印刷电极的工作电极上；便携式检测装置包括：信号调理电路、单片机、液晶显示电路、晶振电路、复位电路、按键电路和转接口，其中信号调理电路包括：电流-电压转换电路、二级放大电路和滤波电路，所述单片机集成数模转换和模数转换，信号调理电路的输出与单片机的模数转换引脚相连，液晶显示电路直接与单片机相连；恒温控制部分包括：温度传感器、加热器、所述单片机、固态继电器、数码管、指示灯和键盘；所述温度传感器与单片机相连，单片机的一个端口与固态继电器相连，固态继电器与加热器相连；所述数码管的显示电路、键盘的电路和指示灯与单片机直接相连。