| 主权项 |
1.一种基于三电极酶传感器的农药残留检测仪器，其特征在于由检测电路、三电极酶传感器、电源、触摸屏及微控制器构成； 所述的检测电路由供电电路、恒压电路、三电极检测电路依次串联构成；供电电路采用电压转化芯片并联连接，提供双电源供电；恒压电路为三电极检测电路提供稳定的工作电压；三电极检测电路与三电极酶传感器相连，将三电极酶传感器从待检测溶液获取并输出的nA级电流放大并转化成电压检测信号，输出到微控制器；三电极检测电路中，采用一个斩波稳零高精度运算放大器与多选一开关芯片构成程控T型反馈网络，由微控制器的检测程序控制开关的选通进行灵敏度调整； 所述微控制器上运行检测程序，将接收到的电压检测信号进行数字滤波后，利用相对标准偏差校验法得到稳定的电流值，与设定的抑制前电流值进行比较，得出酶抑制率和定性结论，送到触摸屏显示； 所述的触摸屏用于显示数据及作为用户进行交互操作的窗口； 所述的电源分别与供电电路和微控制器相连； 所述的微控制器采用内核为ARM920T的S3C2440A微控制器； 所述微控制器上运行的检测程序还包含动画演示，使用说明和对重要步骤提示的对话框，帮助用户快速掌握仪器的使用方法； 所述的触摸屏采用3.5寸的触摸屏，其功耗能满足便携式设备的功耗要求； 所述的电源是5V输出的电源适配器或5V输出的充电锂电池； 所述的供电电路由电压转换芯片U1、U3，电解电容C5、C6、C7，普通电容Cl0构成；其中：电压转换芯片U1、U3采用并联连接，能减少输出阻抗、增加驱动能力，电压转换芯片U1的8脚和6脚分别接电源的+5V和地线，电压转换芯片U3的8脚和5脚分别输出+5V和5V； 所述的恒压电路由定值电阻R5、R9，可调电阻R7，三极管Q1，稳压管U12和运算放大器U9构成，其中：定值电阻R9的一端连接三极管Q1的基极，一端连接的是S3C2440A微控制器的Suspend输出信号；Suspend输出信号用来控制定值电阻R9与三极管Q1构成的数字开关，当Suspend信号为高电平，即3.3V时，三极管导通，可调电阻R7的输出为OV；当Suspend信号为低电平，即小于0.7v时，调节可调电阻R7使其输出为预设的恒定电压；运算放大器U9的引脚7接+5V电源，引脚4接5V，引脚2与6直接相连，引脚3接可调电阻R7的输出； 所述的三电极检测电路由运算放大器U10、运算放大器U11、定值电阻R6和R8构成，其中：运算放大器U10的引脚7接+5V电源，引脚4接5V，引脚6接三电极酶传感器的辅助电极；运算放大器U11的引脚7接+5V电源，引脚4接5V，引脚3接三电极酶传感器的参比电极；定值电阻R6跨接在运算放大器U9引脚6和运算放大器U10引脚2上；定值电阻R8跨接在运算放大器U10引脚2和运算放大器U11引脚6上；U13是采用COMS工艺制成的斩波稳零高精度运算放大器，其引脚4接三电极酶传感器的工作电极； 所述的多选一开关芯片U14的引脚9、10、11接S3C2440A微控制器的三个输出信号，即Scale_H、Scale_M、Scale_L；引脚l、2、4、5、12、13、14、15接不同阻值的定值电阻；当多选一开关芯片U14引脚9、10、11为不同的高低电平时，对应的一个电阻与引脚3导通，进而与R19和R22构成不同阻值的T型反馈网络，其作用是应对酶传感器的电流变化范围比较大，以选择不同的灵敏度；运算放大器U13的引脚11和多选一开关芯片U14的引脚16接+5V电源，运算放大器U13的引脚5和多选一开关芯片U14的引脚6、8接地，运算放大器U13的引脚7和多选一开关芯片U14的引脚7接5V；R19、R22跨接在运算放大器U13的引脚4和引脚10上；多选一开关芯片U14通过引脚10，将检测电压信号传递给微控制器； 本农药残留检测仪器通过以下方式实现检测： 首先，将酶电极放入不含农药的底物溶液中，测得不含农药时的电流A1，即抑制前电流；之后将酶电极取出，用蒸馏水冲后，在酶电极上添加待检测溶液，等待10分钟以便对酶的活性进行抑制，再次放入底物溶液中，测得电流A2，即抑制后的电流；最后通过微控制器上运行的检测程序自动计算出抑制率，计算公式如下：<img file="FDA0000264394701.GIF" wi="741" he="184" />；当检测溶液中含有农药，就会抑制酶电极上酶的活性，导致抑制后电流A2小于A1；A1与A2的差值愈大，即抑制率愈大，表明检测溶液中农药残留的浓度愈高；A1与A2的差值愈小，即抑制率愈小，表明检测溶液中农药残留的浓度愈低； 当抑制率大于、等于50%时，农药残留超标；当抑制率小于50%时，农药残留未超标； 微控制器根据得到的酶抑制率做出定性结论，将结果送到触摸屏显示； 所述的检测程序由以下检测步骤组成： 首先，将三电极酶传感器放入底物溶液中浸泡10分钟； 然后，打开农药残留检测仪器电源，系统初始化后进入首页，触摸屏上面有演示、测量和使用说明三个 按钮；点击演示按钮，播放演示动画，播放完毕回到首页；点击使用说明，显示使用说明文档，退出后回到首页；点击开始按钮，进入检测流程； 进入检测流程后，微控制器不断从与斩波稳零高精度运算放大器U13引脚10相连的内部AD模块读取数据，转化为电流值后实时显示，并绘出电流变化曲线；检测时间以50秒为一个时间段，将每个时间段最后10秒的电流平均值显示出来；三个时间段过后，若三次电流平均值的相对标准偏差<15%，则取最后一个数值作为最终稳定电流值，从而完成抑制前电流测试，同时弹出对话框显示该电流，并提示加入待测溶液；否则继续检测，直至相对标准偏差<15%；用户将本次抑制前电流的检测结果设为为默认值，在下一次检测环境相同，即三电极酶传感器和底物溶液都相同时，即可跳过抑制前电流的实际测量步骤，直接使用默认值；完成以上步骤后，取出三电极酶传感器，在其上面添加待测溶液，等待10分钟后，再次放入底物溶液中，点击确认按钮，进入抑制后电流的测量流程，即与抑制前电流的测试过程相同，最后计算出抑制率，给出是否超标的结论； 所述的三电极酶传感器采用乙酰胆碱酯酶传感器。 |
