一种基于双光谱技术的微流控农药残留检测方法技术

本发明专利技术公开一种基于双光谱技术的微流控农药残留检测方法，包括：微流控拉曼光谱模块、微流控荧光光谱模块、数据传输模块和数据处理模块；所述微流控拉曼光谱模块包括拉曼光谱仪、第一微流控芯片和微流控芯片夹具；所述微流控荧光光谱模块包括荧光光谱仪、微流控芯片放置台和第二微流控芯片；所述数据传输模块将光谱模块的光谱信号传输到所述的数据处理模块；所述数据处理模块包括PIN阵列和上位机，PIN阵列把接收到的光谱信号转化为电信号后，再通过数据传输模块传入上位机，上位机将得到的信号经过预处理、波段选择、定性判别、定量分析后，准确得出待测物的种类与含量，从而提高检测农药残留结果可靠性，实现高精度的农药残留快速定性定量检测。留快速定性定量检测。留快速定性定量检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双光谱技术的微流控农药残留检测方法


[0001]本专利技术属于农药残留检测领域，尤其涉及一种基于双光谱技术的微流控农药残留检测方法。

技术介绍

[0002]我国是农业大国，农业一直是国民经济的命脉，随着农药广泛运用，农产品中的农药残留现象也愈发严重，同时随着人们生活水平的提高，人们对农产品尤其是水果、蔬菜的食用安全问题越来越重视。果蔬表面的农药残留问题不仅会危害消费者的身体健康，而且还会影响经济效益。
[0003]目前，虽然对农药残留检测已经有了许多成熟的检测技术，如CN201910577263.1，一种蔬菜农药残留检测方法，通过使用气相色谱法、液相色谱法来对农药残留进行检测。但是这些检测技术需要对样品进行前处理，分析样品时间长，不利于现场和在线检测，并且还需有专业技术的人员才能完成农药残留的检测，不太适用于生产实践中，比较适合实验室里的精确分析。而光谱检测技术作为一种快速无损的新型检测技术，在农药残留检测等领域中得到了飞速的发展，其中拉曼光谱检测技术能够实现对待测物质快速、简单、可重复、无损伤的定性定量分析，同时由于拉曼光谱灵敏度过高，故利用荧光光谱检测技术定性定量检测稳定的优点，与拉曼检测结果进行比对。同时引入微流控芯片技术，简化常规的农残检测所需复杂的样品前处理过程，为每次检测提供稳定且低噪声的环境。微流控芯片技术能够把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，微流控芯片具有集成化、分析检测速度快、能耗低、物耗少、污染小、成本低的优势。此外，由于微流控芯片技术可以精确的控制检测物总量，且整个检测体系为封闭环境，可以极大的减少外界环境的干扰，提高检测精度和杂散信号的干扰，进一步提高农药残留检测的准确性、可靠性。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供一种基于双光谱技术的微流控农药残留检测方法，其优点在于能准确有效地对农药残留进行快速定性定量检测
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种基于双光谱技术的微流控农药残留检测方法，包括：微流控拉曼光谱模块(1)、微流控荧光光谱模块(2)、数据传输模块(3)和数据处理模块(4)；
[0007]所述微流控拉曼光谱模块(1)包括拉曼光谱仪(101)、第一微流控芯片(102)和微流控芯片夹具(103)；
[0008]所述微流控荧光光谱模块(2)包括荧光光谱仪(201)、微流控芯片放置台(202)和第二微流控芯片(203)；
[0009]所述数据传输模块(3)指通过串口、USB、蓝牙、移动硬盘等有线无线、移动存储的方式将微流控拉曼光谱模块(1)、微流控荧光光谱模块(2)的光谱信号传输到所述的数据处
理模块(4)；
[0010]所述数据处理模块(4)包括PIN阵列(401)和上位机(402)；
[0011]所述PIN阵列(401)通过数据传输模块(3)把接收到的微流控拉曼光谱模块(1)、微流控荧光光谱模块(2)的光谱信号转化为电信号后，再通过数据传输模块(3)传入上位机(402)；
[0012]所述上位机(402)通过内置的智能算法，综合分析拉曼电信号和荧光电信号，算法具体方面包括但不限于拉基线、去噪、波段选择、寻峰、拟合、鉴别可疑峰、定性判别、参数进化寻优、深度学习等数据处理方式。
[0013]本专利技术提供了一种基于双光谱和微流控的农药残留检测方法，通过智能算法综合分析使用了微流控芯片的拉曼光谱信号和荧光光谱信号，能够在快速定性定量的前提上，提高检测精度和结果的可靠性，实现高精度的农药残留快速定性定量检测。
[0014]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0015]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0016]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0017]图1为本专利技术实施例提供的基于双光谱和微流控的农药残留检测方法的方法结构图；
[0018]图2为本专利技术提供的基于双光谱和微流控的农药残留检测方法的流程图；
[0019]附图中：
[0020]1-微流控拉曼光谱模块；2-微流控荧光光谱模块；3-数据传输模块；4-数据处理模块；101-拉曼光谱仪；102-第一微流控芯片；103-微流控芯片夹具；201-荧光光谱仪；202-微流控芯片放置台；203-第二微流控芯片；401-PIN阵列；402-上位机；。
具体实施方式
[0021]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0022]本专利技术提供的一种基于双光谱和微流控的农药残留检测方法，参照图1所示，包括：微流控拉曼光谱模块1、微流控荧光光谱模块2、数据传输模块3和数据处理模块4；
[0023]如图1所示，微流控拉曼光谱模块1上设有拉曼光谱仪101，左侧安装有微流控芯片夹具103，并在其上夹有第一微流控芯片102；微流控芯片夹具103固定第一微流控芯片102，并使第一微流控芯片102对准拉曼光谱仪101检测口，拉曼光谱仪101将从第一微流控芯片102上得到的拉曼光谱信号，通过数据传输模块3传输到数据处理模块4上。
[0024]如图1所示，微流控荧光光谱模块2上设有荧光光谱仪201，左侧设有微流控芯片放
置台202，并在其上装有第二微流控芯片203，并使第二微流控芯片203对准荧光光谱仪201检测口，荧光光谱仪201将从第二微流控芯片203上得到的荧光光谱信号，通过数据传输模块3传输到数据处理模块4上。
[0025]如图1所示，数据处理模块4中PIN阵列401在上位机402左方，两者通过数据传输模块3相连，PIN阵列401通过数据传输模块3接收来自微流控拉曼光谱模块1和微流控荧光光谱模块2的光谱数据，并将之转化为相应的光谱电信号，上位机402通过数据传输模块3接收来自PIN阵列401的光谱电信号，然后上位机402将得到的荧光数据、拉曼数据通过智能算法进行处理，建立待测物质光谱信号和浓度信息的定性、定量检测模型。在上位机402处理完成光谱信号后，上位机402显示得到的农残种类和浓度。
[0026]智能算法总体思路如下，上位机402将得到的荧光数据、拉曼数据结合深度学习算法，在经过预处理、波段选择、定性判别、定量分析四步后，准确得出待测物的种类与含量。预处理阶段，构建Raman-CNN卷积神经网络，实现去噪和基线校正。波段选择阶段，使用改进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双光谱技术的微流控农药残留检测方法，其特征在于：包括：微流控拉曼光谱模块(1)、微流控荧光光谱模块(2)、数据传输模块(3)和数据处理模块(4)；所述微流控拉曼光谱模块(1)包括拉曼光谱仪(101)、第一微流控芯片(102)和微流控芯片夹具(103)；所述微流控荧光光谱模块(2)包括荧光光谱仪(201)、微流控芯片放置台(202)和第二微流控芯片(203)；所述数据传输模块(3)指通过串口、USB、蓝牙、移动硬盘等有线无线、移动存储的方式将微流控拉曼光谱模块(1)、微流控荧光光谱模块(2)的光谱信号传输到所述的数据处理模块(4)；所述数据处理模块(4)包括PIN阵列(401)和上位机(402)；所述PIN阵列(401)通过数据传输模块(3)把接收到的微流控拉曼光谱模块(1)、微流控荧光光谱模块(2)的光谱信号转化为电信号后，再通过数据传输模块(3)传入上位机(402)；所述上位机(402)通过内置的智能算法，综合分析拉曼电信号和荧光电信号，算法具体方面包括但不限于拉基线、去噪、波段选择、寻峰、拟合、鉴别可疑峰、定性判别、参数进化寻优、深度学习等数据处理方式。2.根据权利要求1所述的微流控农药残留检测方法，其特征在与所述拉曼光谱仪(101)为通用型号的拉曼光谱仪，所述微流控芯片夹具(103)为能固定第一微流控芯片(102)并使之对准拉曼光谱仪(101)检测口的物件。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵汉涛，唐浙湘，郭玉立，胡嘉祺，梁培，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：