專利名稱：基于紫外線led光源的黃曲霉素檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光電檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于檢測(cè)食品中黃曲霉素含量的快速定性檢測(cè)儀器。
背景技術(shù)：
黃曲霉素是一種分子真菌毒素，是天然存在的劇毒性、強(qiáng)致癌性物質(zhì)，廣泛存在于霉變的食品中，世界各國(guó)的農(nóng)產(chǎn)品普遍受到黃曲霉毒素的污染。食品和飼料被黃曲霉毒素污染率很高，如果被人和動(dòng)物食用就會(huì)造成黃曲霉素中毒。黃曲霉毒素作用的靶器官主要是肝臟，具有誘導(dǎo)突變、抑制免疫和致癌的作用。因此對(duì)食品中黃曲霉毒進(jìn)行檢測(cè)是保證食品安全性和人們身體健康的有效措施。提前獲得食品受到黃曲霉素污染的情況對(duì)人們的身體健康非常有益，快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出食品中黃曲霉素的含量是實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的重要過(guò)程， 有必要研制方便快捷、低成本的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)器。傳統(tǒng)的黃曲霉素檢測(cè)方法主要有化學(xué)分析法、生物分析法與用光電倍增管作為熒光探測(cè)器的熒光光譜檢測(cè)法。雖然檢測(cè)精度高，但是檢測(cè)過(guò)程繁瑣，儀器操作困難，設(shè)備貴， 專業(yè)性要求高，不利于普通家庭、職能部門和小型企業(yè)自主快速現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)食品中的黃曲霉
素含量。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，從而提供一種采用數(shù)字化控制電路，整個(gè)電路由以嵌入式MCU (Micro Control Unit，微控制器)作核心的控制系統(tǒng)，由熒光激發(fā)，突光收集，光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，數(shù)據(jù)擬合處理和顯不系統(tǒng)構(gòu)成的基于紫外線LED光源的黃曲霉素檢測(cè)器。基于紫外線LED光源的黃曲霉素檢測(cè)器，它包括半導(dǎo)體光電探測(cè)器、窄帶濾光片、 凸透鏡、紫外線LED、樣品、樣品池、密閉腔體、電路板、顯示屏、電池、控制鍵、固定架，所述密閉腔體內(nèi)下方設(shè)有樣品池，樣品池的中間為放置樣品的位置；所述樣品池上方設(shè)有固定架， 固定架上由下向上依次設(shè)有紫外線LED、凸透鏡、窄帶濾光片、半導(dǎo)體光電探測(cè)器，半導(dǎo)體光電探測(cè)器通過(guò)電路與電路板連接；顯示屏、電池和控制鍵均通過(guò)電路與電路板連接。所述顯示屏、電池和控制鍵均設(shè)于密閉腔體外。采用上述技術(shù)方案的有益效果是本實(shí)用新型檢測(cè)精度高，檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)化，儀器操作簡(jiǎn)單，專業(yè)性要求不高，利于普通家庭、職能部門和小型企業(yè)自主快速現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)食品中的黃曲霉素含量。

圖I為本實(shí)用新型基于紫外線LED光源的黃曲霉素檢測(cè)器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型基于紫外線LED光源的黃曲霉素檢測(cè)器電路結(jié)構(gòu)框圖。圖中1-半導(dǎo)體光電探測(cè)器、2-窄帶濾光片、3-凸透鏡、4-紫外線LED、5-樣品、6-樣品池、7-密閉腔體、8-電路板、9-顯示屏、10-電池、11-控制鍵、12-固定架。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明基于紫外線LED光源的黃曲霉素檢測(cè)器，包括半導(dǎo)體光電探測(cè)器I、窄帶濾光片2、 凸透鏡3、紫外線LED4、樣品5、樣品池6、密閉腔體7、電路板8、顯示屏9、電池10、控制鍵
11、固定架12，所述密閉腔體7內(nèi)下方設(shè)有樣品池6，樣品池6的中間為放置樣品5的位置； 所述樣品池6上方設(shè)有固定架12，固定架12上由下向上依次設(shè)有紫外線LED4、凸透鏡3、 窄帶濾光片2、半導(dǎo)體光電探測(cè)器I，半導(dǎo)體光電探測(cè)器I通過(guò)電路與電路板8連接；顯示屏
9、電池10和控制鍵11均通過(guò)電路與電路板8連接。所述顯示屏9、電池10和控制鍵11均設(shè)于密閉腔體7外。所述固定架12呈喇叭狀。檢測(cè)器選用紫外線LED作為激發(fā)光源，可以選擇多個(gè)紫外線LED造成紫外線LED 陣列，以一定發(fā)光空間進(jìn)行分布。檢測(cè)器中如果選擇適當(dāng)波長(zhǎng)的紫外線LED，其中心波長(zhǎng)與熒光激發(fā)吻合的很好。對(duì)應(yīng)不同的檢測(cè)對(duì)象和要求，在MCU的控制下，以一定的輻射功率、 一定的光譜范圍、一定的光照頻率發(fā)出紫外線照射含有黃曲霉素的食品，激發(fā)出熒光。由于擊中黃曲霉素的紫外線轉(zhuǎn)換為熒光的效率比較低，熒光強(qiáng)度較弱。使用凸透鏡聚集熒光，讓盡可能的熒光到達(dá)半導(dǎo)體光電探測(cè)器(光電二極管、光電三極管、光電池、光敏電阻、CCD圖像傳感器、CMOS圖像傳感器)。在熒光光路中還存在散射光和雜射光，在的接收端外安裝的窄帶濾光片，濾光片在連續(xù)光譜中用于透過(guò)一定寬度的光譜帶或者在線狀光譜提取某些輻射，用來(lái)阻止紫外線和其它光線的進(jìn)入半導(dǎo)體光電探測(cè)器。電信號(hào)的放大和處理部分，主要由各種電子線路組成，按照系統(tǒng)需求采用不同功能的電路來(lái)完成。光電二極管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)接收時(shí)，在沒(méi)有熒光接收到時(shí)有暗電流存在，因此要設(shè)置暗電流去除電路。熒光檢測(cè)屬于弱信號(hào)檢測(cè)領(lǐng)域，熒光電信號(hào)不僅幅度小，而且容易被噪聲泯滅，需要分析噪聲產(chǎn)生原因和規(guī)律，研究被檢測(cè)的信號(hào)特點(diǎn)，設(shè)置取樣積分器和低噪聲放大器。設(shè)置低噪聲放大器后，還要設(shè)計(jì)比較電路提取電流閥值。把提取的電流閥值信息進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后送到MCU控制系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、計(jì)算判斷處理后得到黃曲霉素的含量信息并顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)智能化檢測(cè)。黃曲霉素光譜檢測(cè)器需要軟件和硬件配合才能完成檢測(cè)工作，本系統(tǒng)軟件采用C語(yǔ)言按照軟件工程的規(guī)范要求編寫，實(shí)現(xiàn)功能模塊化、結(jié)構(gòu)層次化。主要模塊有主程序模塊、數(shù)字濾波及處理模塊。黃曲霉素光譜檢測(cè)器具有實(shí)時(shí)采樣與分析功能，在檢測(cè)過(guò)程中需要對(duì)命令進(jìn)行輸入，還設(shè)計(jì)人機(jī)交互模塊。檢測(cè)器選用365nm紫外線LED作為激發(fā)光源，可以選擇多個(gè)紫外線LED造成紫外線LED陣列，以一定發(fā)光空間進(jìn)行分布。檢測(cè)器中如果選擇適當(dāng)波長(zhǎng)的紫外線LED，其中心波長(zhǎng)與熒光激發(fā)吻合的很好。對(duì)應(yīng)不同的檢測(cè)對(duì)象和要求，在MCU的控制下，以一定的輻射功率、一定的光譜范圍、一定的光照頻率發(fā)出紫外線照射含有黃曲霉素的食品，激發(fā)出熒光。 采用高靈敏度的光電二極管作為熒光探測(cè)器，光電二極管是一種光電變換器件， 是根據(jù)光照到PN結(jié)后產(chǎn)生光電效應(yīng)原理制造而成的。光電二極管是在反向電壓作用下工
4作的，沒(méi)有光照時(shí)反向電流非常微弱，稱為暗電流；有光照時(shí)反向電流迅速增大，稱為光電流，光照強(qiáng)度越大，反向電流越大。光照變化引起光電二極管電流變化，就可以把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。光電二極管具有工作電壓低、靈敏度高、響應(yīng)快、性能穩(wěn)定、噪聲低、測(cè)量線性好等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于光電檢測(cè)系統(tǒng)。光電二極管的光譜特性主要由制造材料來(lái)確定，被紫外線擊中的黃曲霉素轉(zhuǎn)換發(fā)出的熒光光譜范圍主要在380nm 530nm、峰值在420nm，根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際需求，選用接收光譜范圍在320nm lOOOnm、峰值接近420nm的光電二極管。由于黃曲霉毒素中BI毒性最強(qiáng)，按照中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 《食品中真菌毒素限量》(GB2761-2011)中黃曲霉毒素中BI的限量指標(biāo)來(lái)對(duì)黃曲霉素光譜檢測(cè)器進(jìn)行定標(biāo)。
權(quán)利要求1.基于紫外線LED光源的黃曲霉素檢測(cè)器，其特征在于它包括半導(dǎo)體光電探測(cè)器 (I)、窄帶濾光片(2)、凸透鏡(3)、紫外線LED (4)、樣品(5)、樣品池(6)、密閉腔體(7)、電路板(8)、顯示屏(9)、電池(10)、控制鍵(11)、固定架(12)，所述密閉腔體(7)內(nèi)下方設(shè)有樣品池(6)，樣品池(6)的中間為放置樣品(5)的位置；所述樣品池(6)上方設(shè)有固定架(12)， 固定架(12)上由下向上依次設(shè)有紫外線LED (4)、凸透鏡(3)、窄帶濾光片(2)、半導(dǎo)體光電探測(cè)器(I)，半導(dǎo)體光電探測(cè)器(I)通過(guò)電路與電路板(8 )連接；顯示屏(9 )、電池(10 )和控制鍵(11)均通過(guò)電路與電路板(8 )連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于紫外線LED光源的黃曲霉素檢測(cè)器，其特征在于顯示屏(9 )、電池(10 )和控制鍵(11)均設(shè)于密閉腔體(7 )外。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于紫外線LED光源的黃曲霉素檢測(cè)器，其特征在于半導(dǎo)體光電探測(cè)器(I)為光電二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于紫外線LED光源的黃曲霉素檢測(cè)器，其特征在于半導(dǎo)體光電探測(cè)器(I)為光電三極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于紫外線LED光源的黃曲霉素檢測(cè)器，其特征在于半導(dǎo)體光電探測(cè)器(I)為光電池。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于紫外線LED光源的黃曲霉素檢測(cè)器，其特征在于半導(dǎo)體光電探測(cè)器(I)為光敏電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于紫外線LED光源的黃曲霉素檢測(cè)器，其特征在于半導(dǎo)體光電探測(cè)器(I)為CXD圖像傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于紫外線LED光源的黃曲霉素檢測(cè)器，其特征在于半導(dǎo)體光電探測(cè)器(I)為CMOS圖像傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于紫外線LED光源的黃曲霉素檢測(cè)器，其特征在于固定架(12)呈喇叭狀。
專利摘要基于紫外線LED光源的黃曲霉素檢測(cè)器，它包括半導(dǎo)體光電探測(cè)器、窄帶濾光片、凸透鏡、紫外線LED、樣品、樣品池、密閉腔體、電路板、顯示屏、電池、控制鍵、固定架，所述密閉腔體內(nèi)下方設(shè)有樣品池，樣品池的中間為放置樣品的位置；所述樣品池上方設(shè)有固定架，固定架上由下向上依次設(shè)有紫外線LED、凸透鏡、窄帶濾光片、半導(dǎo)體光電探測(cè)器，半導(dǎo)體光電探測(cè)器通過(guò)電路與電路板連接；顯示屏、電池和控制鍵均通過(guò)電路與電路板連接。本實(shí)用新型檢測(cè)精度高，檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)化，儀器操作簡(jiǎn)單，專業(yè)性要求不高，利于普通家庭、職能部門和小型企業(yè)自主快速現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)食品中的黃曲霉素含量。
文檔編號(hào)G01N21/64GK202351177SQ201120475118
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者唐國(guó)風(fēng), 宋培勇, 李天華, 楊方 申請(qǐng)人:遵義師范學(xué)院