本實(shí)用新型涉及重金屬分析領(lǐng)域，尤其一種便攜式重金屬檢測(cè)儀。

背景技術(shù)：

常見的重金屬離子檢測(cè)方法包括：紫外-可見分光光度法、原子吸收和發(fā)射光譜法、原子熒光光譜法等。這些傳統(tǒng)技術(shù)方法在檢測(cè)過程中都依賴于復(fù)雜的儀器設(shè)備，且操作步驟繁瑣，需要專業(yè)技術(shù)人員，不適合現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。

陽極溶出伏安法(ASV)發(fā)明于19世紀(jì)二十年代，是指在一定的電位下使待測(cè)金屬離子部分地還原成金屬并析出于電極的表面，然后向電極施加反向電壓，使電極上的金屬氧化而產(chǎn)生氧化電流，根據(jù)氧化過程的電流一電壓曲線進(jìn)行分析的電化學(xué)分析法。該方法具有測(cè)量速度快、檢出限低、可用于多金屬元素同時(shí)進(jìn)行定性、定量分析的優(yōu)點(diǎn)。

絲網(wǎng)印刷電極(screen-printed electrode，SPE)又稱厚膜電極，包括工作電極、參比電極和輔助電極，是用厚膜集成電路工藝制備的電化學(xué)傳感器。工作電極表面常固定有識(shí)別分子：酶、抗體或者核酸等。絲網(wǎng)印刷電極通常以Ag/AgCl層作為參比電極。絲網(wǎng)印刷技術(shù)主要優(yōu)點(diǎn)包括：設(shè)計(jì)靈活，印制過程容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化批量生產(chǎn)，使用方便，重現(xiàn)性好，適用于各種材質(zhì)等。

目前市面上常見的重金屬檢測(cè)儀多使用玻碳電極和金電極，檢測(cè)方式主要通過汞膜修飾玻碳電極來檢測(cè)，汞有極強(qiáng)的毒性，玻碳電極預(yù)處理步驟繁瑣。

因此，對(duì)于上述問題有必要提出一種便攜式重金屬檢測(cè)儀。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種穩(wěn)定性高，質(zhì)量可控，制備廉價(jià)的重金屬檢測(cè)儀器，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多種重金屬離子靈敏度高、特異性強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種便攜式重金屬檢測(cè)儀，包括檢測(cè)儀主體和電解攪拌裝置，所述檢測(cè)儀主體包括儀器外殼，所述儀器外殼的上一側(cè)邊分別設(shè)置有撥碼開關(guān)和對(duì)外接口，所述儀器外殼的上部設(shè)置有顯示屏，所述顯示屏的上前部設(shè)置有電源按鈕開關(guān)，所述電源按鈕開關(guān)的左側(cè)部分別設(shè)置有充電完成指示燈和正在充電指示燈，所述儀器外殼內(nèi)設(shè)置有CPU主板，所述顯示屏、電源按鈕開關(guān)、充電完成指示燈、正在充電指示燈和撥碼開關(guān)均與CPU主板連接，所述電解攪拌裝置包括探頭、活化液杯、第一攪拌器接口和攪拌臺(tái)組件，所述第一攪拌器接口設(shè)置在攪拌臺(tái)的前端面，所述探頭設(shè)置在攪拌臺(tái)組件的上部，所述活化液杯設(shè)置在探頭的下部。

優(yōu)選地，所述對(duì)外接口包括第二攪拌器接口、A型USB接口、B型USB接口、RS232串口、網(wǎng)絡(luò)接口和電源接口，所述第二攪拌器接口、A型USB接口、B型USB接口、RS232串口、網(wǎng)絡(luò)接口和電源接口均與CPU主板連接，所述第一攪拌器接口與第二攪拌器接口連接。

優(yōu)選地，所述CPU主板還分別與通訊模塊、彩色液晶顯示模塊、線性電源模塊、指示燈及蜂鳴器模塊、開機(jī)及復(fù)位按鍵模塊、JTAG調(diào)試接口板塊、A/D采樣模塊、D/A采樣模塊、輸出控制模塊、鍵盤模塊、鋰電池模塊、旋轉(zhuǎn)電極控制輸出模塊、USB接口模塊、鼠標(biāo)模塊和人機(jī)界面模塊連接。

優(yōu)選地，所述電解攪拌裝置還設(shè)置有電極，所述電極與CPU主板連接。

優(yōu)選地，所述CPU主板采用Exynos4412作為主控制芯片。

優(yōu)選地，所述電極采用絲網(wǎng)印刷電極。

優(yōu)選地，所述充電完成指示燈亮起時(shí)為綠色，所述正在充電指示燈亮起時(shí)為紅色。

本實(shí)用新型有益效果：本實(shí)用新型采用絲網(wǎng)印刷電極來檢測(cè)水中重金屬。絲網(wǎng)印刷電極相對(duì)玻碳電極和金電極而言，不需要額外的參比電極和對(duì)電極，不僅成本大大降低，重要的是電極前處理過程非常簡(jiǎn)單、測(cè)試性能也非常穩(wěn)定；同時(shí)該平臺(tái)直接將標(biāo)準(zhǔn)曲線預(yù)存在檢測(cè)軟件中，通過改進(jìn)電極，使樣品處理和電極檢測(cè)一體化，實(shí)現(xiàn)待測(cè)樣品中重金屬離子濃度的直接讀取，非常方便。此外，該平臺(tái)不需要專業(yè)的操作人員，簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可進(jìn)行相關(guān)操作，極大的提高了檢出效率，且能夠?qū)o急情況迅速作出反應(yīng)、提供檢測(cè)結(jié)果。

以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本實(shí)用新型的目的、特征和效果。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的檢測(cè)儀主體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的電解攪拌裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的硬件模塊連接示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

如圖1并結(jié)合圖2和圖3所示，一種便攜式重金屬檢測(cè)儀，包括檢測(cè)儀主體和電解攪拌裝置，所述檢測(cè)儀主體包括儀器外殼1，所述儀器外殼1的上一側(cè)邊分別設(shè)置有撥碼開關(guān)9和對(duì)外接口，所述儀器外殼1的上部設(shè)置有顯示屏2，所述顯示屏2的上前部設(shè)置有電源按鈕開關(guān)3，所述電源按鈕開關(guān)3的左側(cè)部分別設(shè)置有充電完成指示燈4和正在充電指示燈5，所述儀器外殼1內(nèi)設(shè)置有CPU主板，所述顯示屏、電源按鈕開關(guān)、充電完成指示燈、正在充電指示燈和撥碼開關(guān)均與CPU主板連接，所述電解攪拌裝置包括探頭15、活化液杯14、第一攪拌器接口13和攪拌臺(tái)組件16，所述第一攪拌器接口13設(shè)置在攪拌臺(tái)組件16的前端面，所述探頭15設(shè)置在攪拌臺(tái)組件16的上部，所述活化液杯14設(shè)置在探頭15的下部。

進(jìn)一步的，所述對(duì)外接口包括第二攪拌器接口6、A型USB接口7、B型USB接口8、RS232串口10、網(wǎng)絡(luò)接口11和電源接口12，所述第二攪拌器接口6、A型USB接口7、B型USB接口8、RS232串口10、網(wǎng)絡(luò)接口11和電源接口12均與CPU主板連接，所述第一攪拌器接口13與第二攪拌器接口6連接。所述充電完成指示燈4亮起時(shí)為綠色，所述正在充電指示燈5亮起時(shí)為紅色

探頭及攪拌器接口：與探頭及攪拌臺(tái)組件相連，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)及接收探頭AD采樣數(shù)據(jù)；A型USB：接鼠標(biāo)，U盤等USB設(shè)備；B型USB：與上位機(jī)進(jìn)行USB通訊接口，通過撥碼開關(guān)進(jìn)行選擇；撥碼開關(guān)：控制儀器與上位機(jī)的通訊方式，是USB還是RS232接口方式；RS232串口：與上位機(jī)進(jìn)行RS232通訊接口，通過撥碼開關(guān)進(jìn)行選擇；網(wǎng)絡(luò)接口：網(wǎng)絡(luò)通訊接口；電源接口：檢測(cè)儀電源接口。

正在充電指示燈(紅色)：電池充電指示燈，如果亮代表正在充電；充電完成指示燈(綠色)：電池充電完成指示燈，如果亮代表充電完成

電源按鈕開關(guān)：控制儀器的開關(guān)機(jī)；顯示屏：人機(jī)接口顯示界面，進(jìn)行人機(jī)交互，參數(shù)設(shè)置及結(jié)果顯示；控制板：儀器核心控制部分；活化液杯：裝活化液，為重金屬檢測(cè)載體；探頭：放入活化液中，根據(jù)重金屬種類及濃度轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電流，傳送到控制板。

進(jìn)一步的，所述CPU主板還分別與通訊模塊、彩色液晶顯示模塊、線性電源模塊、指示燈及蜂鳴器模塊、開機(jī)及復(fù)位按鍵模塊、JTAG調(diào)試接口板塊、A/D采樣模塊、D/A采樣模塊、輸出控制模塊、鍵盤模塊、鋰電池模塊、旋轉(zhuǎn)電極控制輸出模塊、USB接口模塊、鼠標(biāo)模塊和人機(jī)界面模塊連接。所述通訊模塊含有RS232，Wifi，有線網(wǎng)絡(luò)，USB通訊，主要與上位機(jī)進(jìn)行通訊、檢測(cè)結(jié)果上傳。

所述彩色液晶顯示模塊：在沒有計(jì)算機(jī)的環(huán)境中可以進(jìn)行正常工作，采用7寸彩色液晶屏，并且?guī)в杏|摸功能，所述人機(jī)界面模塊：主要指的是上位機(jī)的各種軟件界面及內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)曲線，所述電極采用改進(jìn)的絲網(wǎng)印刷電極；攪拌裝置為攪拌電機(jī)通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使樣品杯旋轉(zhuǎn)；所述攪拌器配套使用的絲網(wǎng)印刷電極為片狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)檢測(cè)池旋轉(zhuǎn)時(shí)，與電極發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，提供攪拌效果，且不會(huì)產(chǎn)生氣泡，減少所需樣品體積，提高攪拌效率。攪拌電機(jī)通過選擇結(jié)構(gòu)為樣品杯提供旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步的，所述電解攪拌裝置還配置有電極，電極通過電解攪拌裝置上的電氣接口與CPU主板進(jìn)行連接；波形發(fā)生和控制電路分別與電極和系統(tǒng)主板連接；信號(hào)處理電路分別與電極和A/D采樣模塊鏈接。

進(jìn)一步的，所述CPU主板采用Exynos4412作為主控制芯片，Cortex-A9四核，具有極高的性能與極低的功耗，提供1GB的內(nèi)存和4GB的存貯空間，支持Linux-QT與Android操作系統(tǒng)。

采用本實(shí)用新型，電極前處理過程簡(jiǎn)單、測(cè)試性能穩(wěn)定，普通員工經(jīng)過簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可進(jìn)行相關(guān)操作，不需要專業(yè)的操作人員，且能夠?qū)o急情況迅速作出反應(yīng)、提供檢測(cè)結(jié)果，極大的提高了檢出效率、降低了檢測(cè)成本。其檢測(cè)靈敏度達(dá)到或優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?？梢詫?shí)現(xiàn)土壤、食品、飲用水和飲料等多種樣品中所含的重金屬離子濃度的室內(nèi)和戶外快速檢測(cè)。

本實(shí)用新型采用絲網(wǎng)印刷電極來檢測(cè)樣品中重金屬離子，絲網(wǎng)印刷電極相對(duì)玻碳電極和金電極而言，不需要額外的參比電極和對(duì)電極，不僅成本大大降低，重要的是電極前處理過程非常簡(jiǎn)單、測(cè)試性能也非常穩(wěn)定。同時(shí)該平臺(tái)直接將標(biāo)準(zhǔn)曲線預(yù)存在檢測(cè)軟件中，通過改進(jìn)電極，使樣品處理和電極檢測(cè)一體化，實(shí)現(xiàn)待測(cè)樣品中重金屬離子濃度的直接讀取(從樣品到出結(jié)果只需半小時(shí))，非常方便。此外，該平臺(tái)不需要專業(yè)的操作人員，簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可進(jìn)行相關(guān)操作，極大的提高了檢出效率，且能夠?qū)o急情況迅速作出反應(yīng)、提供檢測(cè)結(jié)果。

一種利用所述的便攜式重金屬檢測(cè)儀分析樣品中重金屬的檢測(cè)方法，包括以下步驟：

1、待測(cè)金屬離子的富集階段：通過恒電位儀，在電極表面施加一個(gè)較負(fù)的電位，使待檢金屬離子在電極表面還原、富集生成金屬單質(zhì)。

2、富集金屬溶出階段：通過電位正向掃描，使電極表面的金屬單質(zhì)溶出，此時(shí)在絲網(wǎng)印刷電極表面會(huì)產(chǎn)生突躍信號(hào)；

3.信號(hào)處理：經(jīng)過電流電壓變換電路和電壓放大濾波電路，該信號(hào)被送至模數(shù)轉(zhuǎn)換器和嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)處理后，形成特定的掃描圖譜；

4、結(jié)果輸出：根據(jù)以其內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)曲線，直接換算獲得待測(cè)樣品中重金屬離子的含量。

有益效果：使用本實(shí)用新型電極前處理過程簡(jiǎn)單、測(cè)試性能穩(wěn)定，普通員工經(jīng)過簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可進(jìn)行相關(guān)操作，不需要專業(yè)的操作人員，且能夠?qū)o急情況迅速作出反應(yīng)、提供檢測(cè)結(jié)果，極大的提高了檢出效率、降低了檢測(cè)成本。其檢測(cè)靈敏度達(dá)到或優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；可以實(shí)現(xiàn)土壤、食品、飲用水和飲料等多種樣品中所含的重金屬離子濃度的室內(nèi)和戶外快速檢測(cè)。采用改進(jìn)的絲網(wǎng)印刷電極不需要單獨(dú)配備額外的參比電極和對(duì)電極，通過改進(jìn)電極使樣品處理和電極檢測(cè)一體化，直接將標(biāo)準(zhǔn)曲線預(yù)存在檢測(cè)軟件中，實(shí)現(xiàn)待測(cè)樣品中重金屬離子濃度的直接讀取。

以上詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本實(shí)用新型的構(gòu)思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本實(shí)用新型的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。