[发明专利]一种基于物联网的多通道有机磷农药快速检测仪及检测方法

说明书

涉及在电化学传感检测领域，特别涉及一种基于物联网的多通道有机磷农药快速检测仪，以及结合阵列微流控夹具的阵列电极的制备及其检测方法。其农药检测仪特征是以恒电位仪为核心，以多通道微流控夹具为进样设备，以微控制器作为快速检测仪的控制中心，以HMI串口屏作为下位机的展示通道，以阵列电极作为有机磷农药电化学生物传感器的电极，以多通道继电器控制进样隔膜泵进行实际样品的进样，以RFID为员工卡信息的采集模块，以MQTT及HTTP协议将采集的多通道的数字信号通过通信模组传输至云服务器，汇总结束之后转发至MQTT主服务器，由MQTT主服务器触发存储规则转存MYSQL，以django+vue搭建的应用层进行将数据进行展示查询，并进行数据的处理、存储并生成测试报告。

技术领域

本发明涉及在电化学传感检测领域，特别涉及一种基于物联网的多通道有机磷农药快速检测仪，以及具体涉及一种结合阵列微流控夹具的阵列电极的制备及其检测方法的构建。

背景技术

食品检测仪能快速检测出各种食品(农产品)中农药残留，广泛应用于蔬菜瓜果，药材，水产品，肉制品，腌菜类等检测，电化学生物传感器应用于农药残留的监测已引起了人们的广泛关注，在各种农药残留检测技术中，经典技术如实验室用的大型气相、液相色谱仪，虽然检测精度高，但操作复杂，成本高昂，且难以实现现场快速检测；而现有的快速检测产品往往存在精度不高、设备结构复杂、不易操作等问题，相比传统的高效液相、气相色谱以及其他实验室检测方法，电化学生物传感器具有检测速度快、容易操作，价格低廉、灵敏度高等优点；并且经过微型化改造的、用生物传感器制作的农药残留检测仪容易携带，便于在户外进行实地检测。

发明内容

本发明所解决的技术问题是通过多通道恒电位仪在微流控夹具进样装置下进行三电极系统的构建，本发明所要解决的技术问题是在电化学传感检测技术领域，涉及一种基于物联网的多通道有机磷农药快速检测仪及结合阵列微流控夹具的阵列电极检测方法，其具有设备制作使用方便简单、耗材成本低、操作方便、检测结果重复性好、该电化学免疫阵列电极可满足多通道微量检测的要求。

进一步的，涉及主控芯片(MCU)控制脉冲信号发生器，经数模转换模块(DAC)产生一个周期为20 s的三角脉冲波，进而通过集成的减法器在一个基准电压下对其进行电位下移，使其成为正负相交替的三角脉冲波，达到三电极循环伏安的要求。

进一步的，通过高精密仪表运放，将正负相交替的三角脉冲波施加给对电极(CE)，电解底液中参比电极(RE)和对电极(CE)之间形成一个反馈体系，通过滤波模组实现低通滤波，降低信号的噪声干扰。

进一步的，对电极和工作电极之间形成一个闭合回路，通过I/V转换后经增益放大(PGA)电路并采集其电流信号，进而通过模数转换对其电压进行采样、量化、编码。

进一步的，将其采集到的信号送入微处理器进行运算处理。

进一步的，所述电路还包括数字模拟开关电路单元。

进一步的，排布和构建结合微流控夹具的阵列电极芯片，在一个芯片上集成N个电极,其中(N-2)个为工作电极，1个为对电极，1个为参比电极，在(N-2)个工作电极上涂以含有不同生物活性元件的聚亚胺酯膜，可同时测定(N-2)种生物物质。

进一步的，制备所述的阵列传感器的芯片，所述制备方法如下：

步骤一：先将硅片表面清洁干燥后，氧气的气氛中热氧化生成一层约300 nm厚的SiO₂薄层；

步骤二：经过涂胶后进行金属图形化标准光刻，镜检后打底膜，溅射上20 nm的钛（作为粘合层）和约100 nm的金，之后进行光刻开窗（刻蚀露出黄色电极区域）即在硅表面形成微电极阵列；

步骤三：经上述操作后，再利用等离子体增强化学蒸镀工艺（PECVD）在非电极变表面生长350 nm厚的SiO₂；

步骤四：将硅片在氧气气氛下，500℃退火30分钟，并去胶；