CN103210295A - 检测传送带的污染物的系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于检测在传送带上存在的生物污染物或添加剂及其量值的传送系统和方法。这种传送机系统包括一条传送带，该传送带具有多个嵌入式生物传感器。与这些生物传感器共同位于传送带中的多个发送器将生物传感器信号发送给一个远程控制器。这个远端控制器允许对传送带上的污染物水平进行远程监控。

Description

检测传送带的污染物的系统和方法

背景技术

本发明主要涉及传送物品的电力驱动传送机，尤其是涉及携带嵌入式生物传感器的传送带以及检测传送带上生物污染物或添加剂的方法。

生物污染物或不当的添加剂水平会危及食品的质量和安全。在许多应用中，食品通过在一个传送带上的连续过程被传送。检测食品上生物污染物或添加剂的存在的典型方法包括：对食品或食物流体、冲洗水或接触食品的其他样本的采样、在培养皿中培养那些样本、以及在一个显微镜下观察培养物的步骤。这些步骤很大程度上依赖人的参与，并且很耗时。

发明内容

这些缺点由体现本发明特征的一个传送带克服。这样的一个传送带的一个版本包括一种生物传感器，其沿着一个传送机路径和传送带一起行进，感测一种预先确定的分析物的存在，并且产生一个相应的响应信号。

在本发明的另一方面，体现本发明特征的一种传送机系统包括一个传送带，该传送带包括一个生物传感器，该生物传感器感测一种预先确定的分析物的存在并产生一个相应的响应信号，以及一个发送器，该发送器发送该响应信号。一个远离该传送带的接收器，该接收器接收由该发送器发送的该响应信号。

体现本发明特征的一种传送机系统的另一个版本包括一个传送带，该传送带包括一个感测一种预先确定的分析物的存在的生物传感器，以及一个用于在传送带中装载或卸载该生物传感器的生物传感器装载卸载装置。

还体现本发明特征的一种传送机系统的另一个版本包括具有一个外表面的一个传送带，多个物品在该传送带的外表面上沿一个运送路径被传送。一个具有一个刮擦端的刮擦件，该刮擦端在偏离运送路径处接触该传送带的外表面，以便将残余物从该外表面刮掉。一个收集器被定位成接收由该刮擦件从该传送带外表面刮掉的残余物。被置于该收集器中的一个生物传感器，该生物传感器感测一种预先确定的分析物的存在并产生一个相应的响应信号。

在本发明的另一方面，一种用于对在传送带上连续传送物品的污染过程进行监控的方法包括：（a）使在一个传送带上支持的多个物品沿着一个传送机路径行进；（b）利用被安装在该传送带中并与该传送带一起行进的一个生物传感器检测在该传送带的一个外表面上的一种预先确定的分析物，并产生测量结果；（c）将这些测量结果发送给远离该传送带的一个监控站。

附图说明

通过参照以下描述、所附的权利要求和附图，可以更好地理解本发明的这些方面和特征，其中：

图1是体现本发明特征包括携带生物传感器的传送带的一种传送机系统的等距视图；

图2是图1所示传送机系统的框图；

图3A和3B是可用于图1所示一个传送带中、携带一个嵌入式生物传感器的一个传送带模块的轴测投影视图，其示出了安装前和安装后的生物传感器；

图4是携带一个附装生物传感器的平带的一部分的等距视图，其中所示附装传感器可用于图1所示的传送机系统；

图5A示出可用于图1所示一种传送机系统的一个生物传感器装载卸载装置的俯视图，以及图5B示出沿图5A的5B-5B观看该生物传感器装载卸载装置的横截面视图；以及

图6示出体现本发明特征的一种传送机系统的另一个版本的等距视图，该传送机系统包括被置于托盘中的一个生物传感器，其中从该传送带上刮掉的残余物被收集在该托盘中。

详细描述

体现本发明特征的一种传送机系统的一个版本如图1所示。在这个示例中被示为传送带10的一个传送带沿该带的环形传送机路径的运送路径段15运送在一个外表面22上的多个物品12。例如，传送带10可以沿运送路径15运送例如很多蔬菜、水果、禽类、肉类、鱼类或其他未加工或加工后食品的多个物品。在运送路径的末端，这些物品传送离开传送带。在转动主动链轮18后，传送带10跟随围绕空转链轮20的返回路线上的一个返回段17返回运送路径段15。

被置于在传送带10中或传送带10上的一个或多个生物传感器24被设置检测可能污染物品或使物品降解的一个或多个分析物，并提供对预先确定的分析物的存在的一个响应。在这个示例中，其示出了由铰链模块排构成的模块式塑料传送带，被示出的生物传感器沿该传送带的长度并跨过其宽度被分隔在不同位置。传感器开放到该传送带的外表面22，可能包含污染物或添加剂的多个物品的流体、脂肪或其他样本会驻留在该传送带的外表面22上。存在于样本中可以由该生物传感器有选择感测的分析物的示例包括：病原微生物、污染物、添加剂、降解产物、微生物侵扰的化学标记、细菌、细菌内毒素、真菌毒素、肉毒杆菌中毒、食物中毒、链球菌、大肠杆菌、沙门氏菌、霍乱、原生动物病原体、葡萄球菌、病毒和真菌。

如图2所示，每个生物传感器被连接到在传送带10中的一个逻辑电路28。每个逻辑电路可以由一个可编程的微控制器或由硬连线的逻辑元件实现。常规的多个信号调节电路组件，例如多个缓冲器、多个放大器、多个模-数转换器以及多个多路复用器可以被插在多个生物传感器与该逻辑电路之间。该逻辑电路还可以包括使每个生物传感器的响应与传送带上特定传感器位置相关联的一个唯一地址或其他识别标志。该识别标志和生物传感器的响应可以被存储在一个或多个存储器元件29中。可以包括一个基本或外置转换器的生物传感器产生被转换为生物传感器信号30的一个响应，该响应由发送器32远程发送。该发送器可以是一个无线射频发送器，其经由一个天线34通过一个无线通信链路36，或通过传送带10外侧上的一个导电接头40与传送结构中沿传送带侧面的一个电刷42之间的一个电阻连接38无线发送，如图1所示。接收器33也可以被连接到该逻辑电路，以便接收远程控制器44，即不是位于该传送带上或传送带中的控制器的命令和控制信号。可以使用其他的例如像光学或红外的发送器-接收器技术。被嵌入在传送带中的所有组件可以由一个电源45供电，例如容纳在该传送带的一个空腔中的一个或多个电池。可替代地，该电源45可以是一个能源采集装置，其采集该传送机的振动或铰接产生的能量、热梯度的能量、或在输送过程或传送机中固有的其他能量产生结果的能量。由于该嵌入式电源45循环经过一个外置的充电装置49，该嵌入式电源45可替代地可以通过感应或射频充电供电，如图1。

一个远程接收器46经由一个天线48通过无线通信链路36，或通过嵌入在该传送带中接收器33的电阻连接38接收生物传感器信号30。该接收器46将该生物传感器信号发送到远程控制器44。连接在控制器44与天线48或电阻连接38之间的一个发送器47可以被用于将命令和控制信号发送给在该传送带中的生物传感器电路。连接到控制器44的一个操作员输入装置50可以被用于生物传感器或报警设置或显示数据。通过该设置以及生物传感器对例如特定添加剂的响应，该控制器调整一个添加剂供给装置26，以便将这些添加剂的水平改正在最佳的范围内。控制器44也可以用于控制驱动主动链轮的发动机52的速度，或用于停止所述传送机。一个视频显示器54可以被用于监控系统操作状况和设置或显示报警状况。一个更加清晰可见或可听见的报警56还可以由该控制器用于警告过程中的不规则，例如分析物的量值超出一个预先确定的水平。该控制器可以是一个可编程的逻辑控制器、一台便携式计算机、一台台式计算机、或任何适当的计算机装置。

一个生物传感器的一个版本是如图3A和3B所示以芯片形式的基于微机电（MEMS）的阻抗型生物传感器58。该基于MEMS的生物传感器包括携带以电极60并行排的形式的交指型电极的一个硅片和一个外部感测表面62。当一个预先确定的分析物，例如大肠杆菌O157:H7细菌粘合到该感测表面时，电极之间的阻抗随着分析物的浓度水平而改变。当在传感器的电极之间施加一个已知的电压时，测量出的阻抗变化就像电流变化一样，这就是生物传感器对预先确定的分析物（在这个示例中，是大肠杆菌）的存在的响应。在该生物传感器中的信号调节电路将该响应转换为生物传感器信号30，该生物传感器信号从该传送带发出并与由该远程控制器44（图2）设置的一个阻抗水平比较，以便确定分析物的浓度，以及是否发出声音报警56、停止传送带10、调节添加剂的注入，或采取已经规定的任何行动进程。组成生物传感器支持电路64的信号调节电路、逻辑电路、发送器、天线以及其他相关组件和生物传感器58位于同一地点。感测传送带模块66将生物传感器58的感测感测表面62与该模块66的顶部表面70保持齐平，其中该感测传送带模块66具有开放到感测传送带模块66的一个顶部表面70的一个空腔68。该感测传送带模块的一侧可以与其他感测模块的一侧连接，或与未携带传感器的标准模块连接，以便形成带排，该带排被端到端铰链在一起，从而实现图1所示的一个模块式传送带的传送带10。该传送带模块由例如以注塑成型工艺形成的一种热塑聚合物材料制成。生物传感器58可以由粘合剂或机械装置，例如一个弹簧锁保持结构、盖子或可固定到模块的其他定位器，或由吸盘保持在空腔68中。

可替代地，图1中的传送带可以由在其内侧携带或不携带驱动元件的一个平带72实现，如图4所示。在这个传送带版本中，生物传感器58由螺栓、螺钉、铆钉或其他紧固件被固定到该传送带的外表面74。但是可替代地，该生物传感器或它们的支持电路可以在制造期间被模塑或冲压到该传送带中。

图5A和5B示出了类似于图3A和3B所示的模块66的传送带传感器模块76。用于生物传感器的一个空腔78具有朝向模块76的一个外侧82的一个开口80。毗邻于该传送带模块外侧82的是一个生物传感器装载卸载装置84，其容纳生物传感器58的一个堆栈86。一个线圈弹簧88将搁在一个弹簧板89上的生物传感器58的堆栈86偏置朝向装载位置89，生物传感器58从这里可以被自动装载到所述传送带模块的空腔78中。携带一个推压构件或推动杆92的一个气动致动器90将在该堆栈顶部的该生物传感器58推压穿过模块76外侧82中的开口80到空腔78中。可以替换使用例如液压、电磁或机电的线性致动器，将该生物传感器装载到感测位置。根据预先确定的设置安排，控制器44（图2）可以控制该致动器装载该生物传感器。感测模块76和该传送带排的任何其他传送带模块还可以具有与空腔78相连通的多个横向通道94。利用一个细长的推压构件，致动器90可以被用于卸载生物传感器，其通过将生物传感器从空腔推出穿过横向对齐的通道并且从传送带的另一侧落入到一个升降梭箱96中，供收集。因此，通过使用相同的致动器将生物传感器移入传送带或移出传送带，可以很容易协调生物传感器的装载和卸载。当然，可以使用致动器将生物传感器装载到空腔中，而通过手动或通过某些其他手段执行卸载。

如图6所示，一个生物传感器58可以被置于收集器98例如一个托盘中。在传送带106围绕一个链轮或滑轮组（未示出）包裹时，具有一个刮擦端102或刀片的一个刮擦件100接触一个传送带106的外表面104。传送带106上的残余物被刮擦件100从外表面104刮出，并被引导到收集器托盘98中。生物传感器58检测从传送带刮出的残余物中存在的一种预先确定的分析物的量值。可替代地，生物传感器58可以被嵌入在刮擦件100中。

虽然本发明已经详细描述了优选版本，但是，其他的版本也是可能的。例如，生物传感器的感测部件可以被容纳在与支持电路隔离的一个托板之中，以便在未替换电路剩余部分的情况下，替换该生物传感器。电路的剩余部分可以通过与皮带整体成型或一起冲压，或通过将电路的剩余部分灌封在一个传送带空腔中，制成传送带的一个永久部件。作为另一个示例，在上述示例中描述的生物传感器可以将它们的感测表面分布在传送带的左侧和右侧。但是，根据碰到样本的最佳位置，它们可以被安置在横跨传送带宽度的任何地方，传送带的下侧，或在模块式传送带的铰链区域。远端控制器提供采取各种行动的灵活性，以便对过量分析物做出响应。除了上述提到的行动以外，控制器可以：安排以后生产运行的更频繁试验；根据污染物的严重程度，对不同报警级别发出声音；在运行过程中启动补救或预防措施，例如消毒、倾倒和再处理；经由互联网、蜂窝系统或卫星中继，提供运行过程的更多远程监控；或经由各种警报系统，例如短信、电子邮件或寻呼机信号，发送远程报警。正如这几个示例所暗示的，不意味着权利要求的范围被用来描述本发明的特征的示例版本的细节所限制。

Claims (23)

1.一种传送带，包括一个生物传感器，该生物传感器沿着一个传送机路径与该传送带一起行进并感测一种预先确定的分析物的存在并且产生一个相应的响应信号。

2.如权利要求1所述的传送带，进一步包括与该生物传感器关联的一个发送器，该发送器发送该响应信号。

3.如权利要求1所述的传送带，其中该生物传感器是一个基于MEMS的传感器。

4.如权利要求3所述的传送带，其中该基于MEMS的传感器具有一个外部感测表面，其阻抗随着该外部感测表面上预先确定的分析物的量值而变化，并且其中该响应信号指示阻抗中的这种变化。

5.如权利要求1所述的传送带，进一步包括在该传送带中的一个空腔，并且其中该生物传感器驻留在该空腔之中。

6.如权利要求1所述的传送带，其中该生物传感器被固定到该传送带的一个外表面上。

7.一种传送机系统，包括：

一个传送带，该传送带包括：

一个生物传感器，该生物传感器感测一种预先确定的分析物的存在并产生一个相应的响应信号；

一个发送器，该发送器发送该响应信号；

一个远离该传送带的接收器，该接收器接收由该发送器发送的该响应信号。

8.如权利要求7所述的传送机系统，其中该生物传感器是一个基于MEMS的传感器。

9.如权利要求8所述的传送机系统，其中该基于MEMS的传感器具有一个外部感测表面，其阻抗随着该外部感测表面上预先确定的分析物的量值而变化。

10.如权利要求7所述的传送机系统，其中该传送带包括接收该生物传感器的一个空腔。

11.如权利要求7所述的传送机系统，进一步包括一个生物传感器装载卸载装置，用于在该传送带中装载和卸载该生物传感器。

12.如权利要求7所述的传送机系统，其中该生物传感器被固定到该传送带的一个外表面上。

13.如权利要求7所述的传送机系统，进一步包括在该传送带外部的一个远程站，该远程站处理由该接收器接收的响应信号，以便监控该生物传感器。

14.一种用于对在传送带上连续传送的多个物品的污染过程进行监控的方法，该方法包括：

使在一个传送带上支持的多个物品沿着一个传送机路径行进；

利用安装在该传送带中并与该传送带一起行进的一个生物传感器来检测在该传送带的一个外表面上的一种预先确定的分析物，并产生测量结果；

将这些测量结果从该传送带远程发送到一个监控站。

15.如权利要求14所述的方法，进一步包括如果这些测量结果超过一个预先确定的限制，就启动报警。

16.一种传送机系统，包括：

一个传送带，该传送带包括感测一种预先确定的分析物的存在的一个生物传感器；

一个传感器装载卸载装置，用于在该传送带中装载和卸载该生物传感器。

17.如权利要求16所述的传送机系统，其中该传送带包括容纳该生物传感器的一个空腔以及从该空腔到该传送带的一个外侧的一个开口，并且其中该生物传感器装载卸载装置包括一个推动构件，该推动构件推动该生物传感器通过该传送带的外侧中的这个开口进入该空腔之中。

18.如权利要求16所述的传送机系统，其中该传送带包括容纳该传感器的一个空腔以及与该空腔相连通并开放到该传送带的一个外侧上的一个横向通道，并且其中该生物传感器装载卸载装置包括一个推动构件，该推动构件推动该生物传感器从该空腔穿过该传送带的横向通道和外侧。

19.一种传送机系统，包括：

一个传送带，该传送带具有一个外表面，多个物品在该外表面上沿着一个运送路径被传送；

一个刮擦件，该刮擦件具有一个刮擦端，该刮擦端远离该运送路径而与该传送带的外表面相接触以便将残余物从该外表面刮掉；

一个收集器，该收集器被定位成用于接收由该刮擦件从该传送带的外表面刮掉的残余物；以及

一个生物传感器，该生物传感器被置于在该刮擦件和该收集器之一当中，以便感测一种预先确定的分析物的存在并产生一个相应的响应信号。

20.如权利要求19所述的传送机系统，其中该生物传感器是一个基于MEMS的传感器。

21.如权利要求20所述的传送机系统，其中该基于MEMS的传感器具有一个外部感测表面，其阻抗随着该外部感测表面上预先确定的分析物的量值而变化，并且该响应信号指示阻抗中的这种变化。

22.如权利要求19所述的传送机系统，其中该生物传感器包括发送该响应信号的一个发送器。

23.如权利要求22所述的传送机系统，进一步包括远离该生物传感器接收由该发送器发送的该响应信号的一个接收器。

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