專利名稱：一種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)有機(jī)磷農(nóng)藥的方法及其專用儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)磷化合物的檢測(cè)方法及其專用儀器，特別是有機(jī)磷農(nóng)藥的檢測(cè)方法及其專用儀器。
有機(jī)磷農(nóng)藥是當(dāng)今使用最為廣泛的農(nóng)作物殺蟲(chóng)劑，它在農(nóng)作物產(chǎn)品中的殘留成為危害人類健康的一大隱患，有機(jī)磷農(nóng)藥致使人、畜中毒的情況時(shí)常發(fā)生，對(duì)它們的快速現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)一直是食品衛(wèi)生科學(xué)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)，并具有重要的臨床診斷價(jià)值。
有機(jī)磷農(nóng)藥殘留物的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)手段是色譜法、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法和波譜法，這些方法雖靈敏度較高，但儀器復(fù)雜、昂貴、操作繁瑣、常需液-液萃取或固-液萃取等前期處理過(guò)程，因而難于現(xiàn)場(chǎng)使用，也不能滿足快速檢測(cè)的需要。
生物傳感器技術(shù)將生物反應(yīng)的高特異性、高靈敏度、快速反應(yīng)與電子線路易微型化、集成化、智能化的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，是較為理想的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)。然而由于有機(jī)磷農(nóng)藥水溶性差，實(shí)際樣品中干擾物多，需用丙酮、氯仿等有機(jī)溶劑對(duì)樣品進(jìn)行提取，而對(duì)有機(jī)溶劑的使用和提取操作是非專業(yè)人員難以掌握的，限制了生物傳感器技術(shù)對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥及毒劑現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的使用。另外，由于有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)膽堿酯酶作用慢，傳感器響應(yīng)不靈敏，需對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行活化處理。常用的活化試劑是溴水或溴蒸汽，然而由于溴水的毒性，不穩(wěn)定性和液體的流動(dòng)性，給儀器的儲(chǔ)存、攜帶、使用造成麻煩，進(jìn)一步限制了該類傳感器的實(shí)用化?，F(xiàn)有測(cè)定路線為實(shí)際樣品↓丙酮、氯仿等有機(jī)溶劑提取↓吹干有機(jī)溶劑↓殘留物溶于水↓滴加溴水活化↓
加入Na2S2O3等還原劑除去過(guò)量溴水↓插入酶?jìng)鞲衅鳌尤朊傅孜铩郎y(cè)定本發(fā)明的目的是提供一種現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)有機(jī)磷農(nóng)藥的方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案一種檢測(cè)有機(jī)磷農(nóng)藥的方法，基本上包括以下步驟(1)向被測(cè)樣品中加入足夠量的固體氧化劑，反應(yīng)4-6分鐘；(2)向上述反應(yīng)液中加入足以使上述步驟中加入的多余的氧化劑還原的固體還原劑，進(jìn)行振蕩；(3)插入酶電極，反應(yīng)10-30分鐘；(4)清洗酶電極；(5)用本發(fā)明的檢測(cè)儀對(duì)酶電極進(jìn)行測(cè)定，讀取數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種實(shí)現(xiàn)上述現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)有機(jī)磷農(nóng)藥的專用儀器。
本發(fā)明的這一目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種檢測(cè)有機(jī)磷農(nóng)藥及毒劑的儀器，該儀器包括恒壓調(diào)節(jié)模塊單元、信號(hào)轉(zhuǎn)換處理模塊單元、顯示控制單元、數(shù)據(jù)采集和CPU中央處理器單元四部分，其中所述恒壓調(diào)節(jié)模塊單元包括恒壓源和運(yùn)放跟隨放大器，其輸出電阻為零；所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換處理模塊單元包括將微電流信號(hào)經(jīng)濾波和程控放大后轉(zhuǎn)換成相應(yīng)電壓信號(hào)的元件，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字信號(hào)并進(jìn)行數(shù)字濾波處理的硬件和軟件；所述的顯示控制單元包括四位串行顯示器，所述的數(shù)據(jù)采集和CPU中央處理器單元包括一次性編程單片微機(jī)及數(shù)值計(jì)算和控制軟件。
為了更方便使用，本發(fā)明的儀器中還包括有音響控制部分和故障診斷單元。
應(yīng)用本發(fā)明的檢測(cè)方法，可以直接以地表水、蔬菜汁、水果汁或胃液原樣為檢測(cè)對(duì)象，酶電極與待測(cè)樣品作用后，清洗酶電極，測(cè)定酶電極表面剩余酶活力，既避免了樣品提取過(guò)程，又排除了雜質(zhì)干擾；采取廉價(jià)、易得的固體藥品次氯酸鹽為活化試劑，實(shí)現(xiàn)了樣品中有機(jī)磷農(nóng)藥的全于化學(xué)活化，極大地簡(jiǎn)化了樣品活化過(guò)程。整個(gè)測(cè)定過(guò)程不需使用有機(jī)溶劑，操作簡(jiǎn)單，使用人員不需專門(mén)培訓(xùn)就可操作。由于避免了有機(jī)溶劑和液體的使用，儀器裝置可微型化，甚至可以制成拿在手中的掌上型檢測(cè)儀，在現(xiàn)場(chǎng)即可隨時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，省時(shí)、方便。
本發(fā)明的熏蒸戊二醛蒸汽的酶固定化方法實(shí)現(xiàn)了電極條表面酶的批量化固定，從而得到一次性使用酶電極、避免了傳感器探頭的重活化，極大的改善了所制作酶電極的重現(xiàn)性，并且使常溫儲(chǔ)存壽命不超過(guò)三個(gè)月的酶?jìng)鞲衅髂茉诔胤胖靡荒暌陨?，冰箱放?年以上，一致性好，穩(wěn)定性高。
本發(fā)明的專用檢測(cè)儀體積小，功耗低，反應(yīng)靈敏、且造價(jià)較低。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明檢測(cè)儀的正面2為本發(fā)明檢測(cè)儀的側(cè)面3為本發(fā)明檢測(cè)儀的電路4為本發(fā)明檢測(cè)儀的硬件原理5為本發(fā)明檢測(cè)儀的運(yùn)行框圖如圖1、圖2所示，本發(fā)明的檢測(cè)儀可制成長(zhǎng)方體形(也可以制成其它的形狀)的掌上機(jī)，機(jī)身的正面有顯示屏1，TEST按鈕2，STEP按鈕3，POWER按鈕4，機(jī)身的側(cè)面有酶電極的插孔5。
如圖3、圖4所示，本發(fā)明的檢測(cè)儀由恒壓調(diào)節(jié)單元、信號(hào)轉(zhuǎn)換處理模塊單元，顯示和音響控制單元，故障診斷單元、數(shù)據(jù)采集和CPU中央處理器單元五部分組成。恒壓調(diào)節(jié)模塊包括恒壓源和運(yùn)放跟隨放大器，其設(shè)計(jì)特點(diǎn)是輸出電阻為零，工作電壓不隨儀器工作電流的增減而改變，傳感器輸出的電流由信號(hào)轉(zhuǎn)換處理模塊將其線性化并經(jīng)濾波后轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)由數(shù)據(jù)顯示模塊以串行輸入并行輸出4位顯示；信號(hào)轉(zhuǎn)換處理模塊單元包括I/V轉(zhuǎn)換和放大、濾波功能，將信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，還具有防干擾濾波功能，其設(shè)計(jì)特點(diǎn)是輸入電阻為零，即后續(xù)電路在不影響傳感器工作條件的前提下，不僅能提取傳感器的工作電流，同時(shí)在CPU控制下，又能根據(jù)傳感器的輸出電流大小，自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換比例，使轉(zhuǎn)換結(jié)果有最高的數(shù)據(jù)采集分辯率顯示和音響控制單元包括四位串行顯示器和靠脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)的蜂鳴器，音響控制單元包括輸出按鍵聲的多種脈寬調(diào)制方式，輸出操作錯(cuò)誤報(bào)警聲的調(diào)制方式，輸出結(jié)果提示聲的調(diào)制方式，數(shù)據(jù)顯示模塊除能顯示結(jié)果外，還兼作人機(jī)操作引導(dǎo)，方便用戶操作，音響在程序控制下，實(shí)現(xiàn)了按鍵聲、操作錯(cuò)誤報(bào)警聲、結(jié)果輸出提示聲等幾種不同聲音信號(hào)的輸出；故障診斷單元包括傳感器信號(hào)異常、接觸異常、工作電壓異常等監(jiān)視功能，其輔助模塊是為儀器組裝、調(diào)試、檢修方便而設(shè)計(jì)的，通過(guò)添加一些輔助硬件電路，將其它各功能模塊的主要信息反饋給CPU，便于CPU了解和控制各部件的工作情況；CPU中央處理器是上述幾個(gè)模塊的綜合管理模塊，采用了一次性編程單片微機(jī)，該單片CPU在一個(gè)芯片內(nèi)集成了RAM、ROM、A/D、PWM、看門(mén)狗等多種功能。
本檢測(cè)儀的使用方法如圖5所示，開(kāi)機(jī)，CPU進(jìn)行自檢，如果正常則顯示8888，進(jìn)一步診斷其它硬件，正常則顯示RED1，按下測(cè)試鍵，測(cè)蒸餾水的空白值，屏幕上顯示RED2，插入經(jīng)樣品作用后、處理過(guò)的電極，按測(cè)試鍵，顯示RUN2，然后顯示測(cè)試結(jié)果；如果檢測(cè)儀中已經(jīng)存有空白值，則直接插入經(jīng)樣品作用后、處理過(guò)的電極，按STEP鍵，進(jìn)行測(cè)試，選則RUN2，顯示測(cè)試結(jié)果。
實(shí)施例1現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定有機(jī)磷農(nóng)藥，其步驟如下1、取被側(cè)的樣品(地表水、蔬菜汁、水果汁、胃液等)；2、向上述被測(cè)樣品中加入足夠量的固體次氯酸鈉(次氯酸鈣、次氯酸鎂也可以)，反應(yīng)5分鐘，使樣品充分氧化；3、向上述反應(yīng)液中加入固體硫代硫酸鈉(Na2S2O3)，振蕩至Na2S2O3溶解，大約需要1分鐘左右，使多余的氧化劑還原；4、插入膽堿酯酶電極反應(yīng)20分鐘；5、取出上述酶電極用干凈的水進(jìn)行清洗(一般為3次)，以除去表面殘余的農(nóng)藥及污染物；6、用本發(fā)明的檢測(cè)儀對(duì)酶電極進(jìn)行測(cè)定，讀取數(shù)據(jù)。
在上述實(shí)施例中，膽堿酯酶電極的制做方法是絲網(wǎng)印刷技術(shù)制作基底電極，戊二醛交聯(lián)法固定酶(見(jiàn)Anal,chim,Acta,1999,382:277-282)。應(yīng)用上述方法，還可以制作其它的酶電極，如葡萄糖電極，乳酸電極，血鉛電極、尿酸電極等。
本發(fā)明的方法所依據(jù)的原理是以酶，特別是膽堿酯酶作有機(jī)磷農(nóng)藥、毒劑的生物識(shí)別分子，以硫代乙酰膽堿作酶的底物，酶水解產(chǎn)生在電極表面發(fā)生電化學(xué)氧化。本發(fā)明的方法應(yīng)用非常廣泛，有機(jī)磷農(nóng)藥，如敵敵畏、對(duì)硫磷、甲拌磷、樂(lè)果、馬拉硫磷、甲胺磷、久效磷、克百威、倍硫磷、乙酰甲胺磷等均可用此法測(cè)定。
權(quán)利要求
1.一種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)有機(jī)磷農(nóng)藥的方法，其特征在于基本上包括以下步驟(1)向被測(cè)樣品中加入足夠量的固體氧化劑，反應(yīng)4-6分鐘；(2)向上述反應(yīng)液中加入足以使上述步驟中加入的多余的氧化劑還原的固體還原劑，進(jìn)行振蕩；(3)插入酶電極，反應(yīng)10-30分鐘；(4)清洗酶電極；(5)用本發(fā)明的檢測(cè)儀對(duì)酶電極進(jìn)行測(cè)定，讀取數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)有機(jī)磷農(nóng)藥的方法，其特征在于所述第(3)步中插入的酶電極，其制作方法為首先用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制作酶電極條，然后用戊二醛蒸汽熏蒸固定法來(lái)固定電極條表面的酶。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)有機(jī)磷農(nóng)藥的方法，其特征在于所述的酶電極條為膽堿酯酶電極條。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)有機(jī)磷農(nóng)藥的方法，其特征在于所述向樣品中加入的氧化劑為次氯酸鹽固體試劑，其中優(yōu)選的為次氯酸鈉，次氯酸鈣或次氯酸鎂，最優(yōu)選的為次氯酸鈉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)有機(jī)磷農(nóng)藥的方法，其特征在于所述向反應(yīng)液中加入的還原劑為硫代硫酸鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)有機(jī)磷農(nóng)藥的方法，其特征在于所述向反應(yīng)液中加入的還原劑為硫代硫酸鈉。
7.一種檢測(cè)有機(jī)磷農(nóng)藥的儀器，其特征在于該儀器包括恒壓調(diào)節(jié)模塊單元、信號(hào)轉(zhuǎn)換處理模塊單元、顯示控制單元、數(shù)據(jù)采集和CPU中央處理器單元四部分，其中所述恒壓調(diào)節(jié)模塊單元包括恒壓源和運(yùn)放跟隨放大器，其輸出電阻為零；所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換處理模塊單元包括將微電流信號(hào)經(jīng)濾波和程控放大后轉(zhuǎn)換成相應(yīng)電壓信號(hào)的元件，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字信號(hào)并進(jìn)行數(shù)字濾波處理的硬件和軟件；所述的顯示控制單元包括四位串行顯示器，所述的數(shù)據(jù)采集和CPU中央處理器單元包括一次性編程單片微機(jī)和數(shù)值計(jì)算和控制軟件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種檢測(cè)有機(jī)磷農(nóng)藥的儀器，其特征在于所述顯示控制單元還包括音響控制部分，它包括輸出按鍵聲的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)方式，輸出操作錯(cuò)誤報(bào)警聲的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)方式，輸出結(jié)果提示聲的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)方式。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種檢測(cè)有機(jī)磷農(nóng)藥的儀器，其特征在于所述儀器還包括具有傳感器信號(hào)異常、接觸異常、工作電壓異常等監(jiān)視功能的故障診斷單元。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)有機(jī)磷農(nóng)藥的方法及其專用儀器、包括以下步驟:(1)向被測(cè)樣品中加入固體氧化劑,反應(yīng)4－6分鐘;(2)加入固體還原劑;(3)插入酶電極、反應(yīng)10－30分鐘;(4)清洗酶電極;(5)用本發(fā)明的檢測(cè)儀對(duì)酶電極進(jìn)行測(cè)定,讀取數(shù)據(jù);儀器包括恒壓調(diào)節(jié)模塊單元、信號(hào)轉(zhuǎn)換處理模塊單元、顯示控制單元、數(shù)據(jù)采集和CPU中央處理器單元四部分;使用該方法和儀器,使有機(jī)磷農(nóng)藥的檢測(cè)可在現(xiàn)場(chǎng)直接進(jìn)行,方便、快捷。
文檔編號(hào)G01N27/327GK1297151SQ9912661
公開(kāi)日2001年5月30日 申請(qǐng)日期1999年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月22日
發(fā)明者李元光, 吳太虎, 馬立人, 蔣中華, 羅金暉 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射醫(yī)學(xué)研究所