[发明专利]基于扫码式纸芯片的农药残留与亚硝酸盐检测装置与方法

说明书

本发明涉及采用微流控技术和图像处理技术对农药残留与亚硝酸盐有害物质进行识别检测与记录的基于扫码式纸芯片的农药残留与亚硝酸盐检测装置与方法，可加热芯片检测腔内部放置多层微流控纸芯片，多层微流控纸芯片由从上至下叠放的胶接在一起的五层组成，每层上都有芯片条形码检测区，滴管逐滴地将混合液滴加在芯片进样口中，每层的芯片条形码检测区根据样品混合液的成分显出不同的颜色，智能移动设备对多层微流控纸芯片的显色结果进行成像并扫描得到检测结果，运用了有机磷类农药对乙酰胆碱酯酶的抑制原理以及酸性条件下氨基苯磺酸与N‑1‑萘基乙二胺的重氮耦合反应，集自动进样、智能加热、反应、显色与结果分析记录处理于一体。

技术领域

本发明涉及采用微流控技术和图像处理技术对农药残留与亚硝酸盐有害物质进行识别检测与记录的便携装置。

背景技术

目前，化学肥料与农药仍是防止农作物病害，增加农作物与土壤养分的主要手段，然而，农药残留对人体的危害极大，且残留毒素不宜检测，农药中毒会致癌致死，其广泛使用在水体与土壤中残留的化学物质也引发了一系列环境污染问题。含氮肥料对于改善土壤营养成分有着显著的作用，而氮肥过量或者超量使用，不仅易于造成水体污染，而且易于造成农产品中的硝酸盐以及亚硝酸盐含量显著提高。使用被亚硝酸盐污染的农产品会在人体中形成亚硝胺，是一种毒性很强的致癌物质，同时摄入超过标准的亚硝酸盐也会导致亚硝酸盐中毒。因此，如何便捷、快速、高效、准确而且经济地进行农产品农药残留与亚硝酸盐含量的检测已经成为保障人民日常饮食的关键且迫切的问题。

目前已有许多关于食品安全快速检测技术，例如中国发明专利申请号为201710259062.8的文献提出了一种多层的纸质微流控芯片的农药残留检测装置，装置集样品预处理装置，自动进样，并且在多层纸芯片中嵌入了石灰加热区，对乙酰胆碱酯酶反应的最佳温度进行维持，将样品加入其中的切割装置中，然后样品经过过滤滴加在芯片进样口中，通过反应显色，由光电检测装置对显色液检测，然后再由控制处理器分析得出农药的浓度。但是该装置仍然需要光电检测，光电接收器等复杂设备，并且所得到的实验数据依赖于精密仪器的分析处理，仍然没有实现随时随地地食品安全检测，并且实验结果分析所需的电气仪器不够日常化。

对农药残留检测一般采用基于酶联抑制法的一次性速测卡检测，而对于亚硝酸盐的检测一般采用基于重氮耦合法的一次性快速检测试纸检测。相比较于传统的气象色谱检测等手段，这些一次性速测卡检测虽然成本较低而且无需实验室环境以及善于操作精密设备的研究人员，但需要较多的人为操作与低效率的人工视觉记录与分析，不利于对于检测样品便捷的进行数据记录与管理，所以造成了大规模管理效率较低。而单次实验单次检测所造成的偶然性也较大，对于实验结果的稳定性与正确性影响较大，并且人工操作以及四季季节变化大难以保证农药检测所需的最佳检测温度37摄氏度，此外一次性农药检测需要人工进行对折按压较长时间，容易引入人为误差，影响检测精度，同时人工数据记录与分析也较为繁琐。

发明内容

本发明针对当前农药残留与亚硝酸盐检测采用的传统检测卡存在的缺陷，提出了一种基于多层纸基微流控芯片的智能化、自动化、高通量且便携式的农药残留与亚硝酸盐检测装置和该装置的检测方法，实现一次进样对单一指标多次检测，以解决现有的速测卡自动化程度低、检测程序繁琐、检测结果的偶然性较大、正确性不高的问题，更重要的是优化了实验结果处理分析与记录的过程，摆脱强烈依赖于人工的分析处理记录过程，实现了食品安全的随时随地、快速、便捷、自动化、智能化和高正确率检测记录与分析。

本发明基于扫码式纸芯片的农药残留与亚硝酸盐检测装置采用的技术方案是：最底部是一个封装检测箱，封装检测箱的顶部中间是固定设置的可加热芯片检测腔，可加热芯片检测腔内部放置多层微流控纸芯片，多层微流控纸芯片由从上至下叠放的胶接在一起的五层组成，每层上都有芯片条形码检测区，多层微流控纸芯片的上方有滴管和智能移动设备，智能移动设备上设有光学附件，滴管正对着可加热芯片检测腔的芯片进样口，光学附件正对着芯片条形码检测区，滴管顶端还经过滤装置和几字缓冲管道连接切割搅拌装置的底端，切割搅拌装置上方设有蒸馏水储液池，蒸馏水储液池底部通过引流管连接切割搅拌装置。