CN1734254A - 自动食品成分分析仪 - Google Patents

Abstract

一种自动食品成分分析仪，其结构组成包括试剂仓(内置试剂盒)、样品仓(内置样品管)、反应仓(内置反应杯)、自动加样臂、自动吸样臂、定量稀释器、光学检测系统和软件电路控制系统。此种结构为全自动食品成分分析仪，其自动化程序较高、体积也比较大，因此还可将仪器的结构简化为吸样系统、光学检测系统和软件电路控制系统的半自动食品成分分析仪。其中加样臂和吸样臂由驱动装置和机械臂两部分组成。稀释器主要由电机驱动装置和注射器组成。光学检测系统由光源装置、比色池/比色杯、光电池组成。仪器还配有先进的检测软件，即可检测食品成分含量，又可给定食品分级等级和适宜人群等信息。

Description

自动食品成分分析仪

一、技术领域

本实用新型为一种自动食品成分分析仪，是用光电比色原理对食品中各种成分进行检测分析的仪器。

二、背景技术

随着社会经济的迅速发展，食品工业也在迅猛发展，用于食品成分检测的方法逐渐增多，与之相应的设备和仪器也应运而生。以乳制品成分检测为例，目前常用的检测方法大体有以下五种：比浊法、红外光谱吸收法、超声波法、经典化学分析法和生化分析法。

比浊法主要是利用稀释乳样中颗粒对光的散射效应，判断乳品中乳脂颗粒的含量，但这种方法不能区别颗粒性质，故不能真实反映某些掺假乳品品质；红外光谱吸收法是利用乳品中不同成分对红外光谱吸收峰的不同而判定其相应含量，对于非正常乳品的检测会受其它添加成分的影响而出现错误，故对非正常乳品进行检测较难；超声波法是基于超声波与物质分子相互作用的原理，此方法如同红外光谱吸收法一样，也会因不同成分谱峰存在重叠、干扰等影响，故对于非正常乳品的检测也较难；按现行国标，乳品成分的检测大多按化学分析原理进行，但经典化学分析法主要依靠人工操作方式进行，因此不能对大批量样品进行快速、及时地检测。

生化分析法是在各种营养成分与试剂显色反应后，对反应液进行检测的方法。采用生化分析法的生化分析仪就是依据兰佰—比尔定律，采用光电比色法对食品成分进行自动化分析的仪器，它可以检测更多项目，检测的对象也更加广泛，受干扰小，对任何非正常乳品也均可进行检测，可对各种食品成分进行批量分析。但此种生化分析仪因其结构比较复杂，科技含量高，因此在国内尚属空白。

三、发明内容

本发明专利所要解决的问题是依据兰佰一比尔定律发明一种自动食品成分分析仪，可以快速、准确、方便地对大批量受检样品进行检测，从而评价食品品质。

为解决上述技术问题，本发明专利采用的技术方案是一种自动食品成分分析仪，其结构组成包括试剂仓(内置试剂盒)、样品仓(内置样品管)、反应仓(内置反应杯)、自动加样臂、自动吸样臂、定量稀释器、光学检测系统和软件电路控制系统。此种结构为全自动食品成分分析仪，其自动化程序较高、体积也比较大，因此还可将仪器的结构简化为吸样系统、光学检测系统和软件电路控制系统的半自动食品成分分析仪。其中加样臂和吸样臂由驱动装置和机械臂两部分组成。稀释器主要由电机驱动装置和注射器组成。光学检测系统由光源装置、比色池/比色杯、光电池组成。本发明专利具有以下特征：

其一、全自动分析仪中采用试剂仓、样品仓和反应仓的结构，可同时放置多种检测用试剂和待测样品，并且可由加样臂自动将样品与试剂加入至反应仓的反应杯中进行混合反应，无需人工对样品进行预处理。其具体结构为：试剂仓置于样品仓的中央，两仓同一轴线安装，试剂盒置于试剂仓的插槽内，样品管置于样品仓外边缘的样品位插孔内，加样臂转动过程中，机械臂上的加样针向下垂直投影轨迹覆盖试剂仓中试剂盒开口中心位置、样品仓中样品管开口中心位置、清洗池中心位置以及反应仓中反应杯中心位置。此结构设计中试剂仓、样品仓和加样臂都装配有电机驱动装置，可同时转动，使仪器加样的过程更灵活、准确。

其二、仪器采用光电比色法进行食品成分分析，光电比色是通过仪器的光学检测系统完成，光学系统的几个主要部件从左向右依次为：光源装置(包括光源、透镜1、滤光片、透镜2)、比色池、光电池(检测板)。光源位于透镜1的支架左侧，通过一光源支架固定，透镜1和透镜2分别位于滤光片的前后两侧，且凸面均面向滤光片。滤光轮垂直于光线放置，并绕一轴心旋转，滤光片固定于滤光轮上，通过滤光轮的旋转，所有滤光片都能通过两透镜所夹的中间位置。比色池位于透镜2的右面，为方形结构，在比色池的正下方有一加热片。光电池及其支架固定于比色池支架右侧。滤光轮可放置多个波长的滤光片，滤光轮上放置滤光片的孔距是等分的，各孔分布均匀。为了避免待测液体进行比色池时产生气泡，光学系统的支架设计为倾斜的。

仪器的光学系统的主要部件从左向右还可设置为光源装置(密封光源)、比色杯、滤光片、光电池的结构。

对于比色池式的光学系统，为将交叉污染降到最低限度，在每次检测后，仪器会自动水冲洗流动比色池。

其三、仪器的软件系统的特征是：仪器具有对食品中各种营养成分进行检测分析的功能；可对检测样品处理过程中样品被稀释倍数进行设定和自动回算；对同一样品可在样品仓中设定一到多个样品位，检测结果可自动汇总在该样品总体报告中；可自动计算出该食品的营养或分级等级；可在检测出食品营养成分后，自动给出不同类人群每天适宜的摄食量或是否适宜摄食，可充分满足用户对食品的品质进行界定的需要。

其四、仪器具有对同一样品在二个或多个不同波长检测后获得二个或多个检测结果的功能。

本发明专利的主要优点是：全自动式分析仪采用试剂仓、样品仓和反应仓的结构，可同时放置多种检测用试剂和待测样品，可对大批量的检测样品进行快速准确的检测，而且样品的前期预处理工作由仪器自动完成，无需人工操作，减少了人为检测的误差。采用高精度的定量稀释器，保证了步进和加样的准确性。采用光电比色原理，仪器设置的光学系统对样品进行检测，从检测过程到显示检测结果再对检测结果进行分析全由仪器自动完成，检测过程受到的干扰少，检测结果精度高。仪器配有先进的检测软件，不但可以检测成分的含量，还可以自动给出食品的等级及适宜人群等信息，设计更人性化。

四、附图说明

附图1是本发明专利样品仓、试剂仓、反应仓、加样臂、吸样臂相互位置关系示意图。

附图2是本发明专利流动池式光学系统结构示意图。

附图3是本发明专利分立式光学系统结构示意图。

以上附图中，1是样品仓，2是样品管，3是试剂仓，4是试剂盒，5是加样臂，6是反应杯，7是反应仓，8是吸样臂，9是清洗池，10是光源，11是透镜1，12是滤光片，13是透镜2，14是比色池，15是光电池，16是步进电机，17是联轴套，18是滤光轮，19是支架，20是密封腔，21是比色杯。

五、具体实施例

本实施例给出的自动食品成分分析仪由以下主要功能部分组成：试剂仓(3)、样品仓(1)、反应仓(7)、加样臂(5)、吸样臂(8)、定量稀释器、光学检测系统和软件电路控制系统，其中试剂仓(3)内置试剂盒(4)，样品仓(1)内置样品管(2)，反应仓(7)内置反应杯(6)。此种结构还可简化为吸样系统、光学检测系统和软件电路控制系统的半自动食品成分分析仪。其中加样臂(5)和吸样臂(8)由驱动装置和机械臂两部分组成。稀释器主要由电机驱动装置和注射器组成。光学检测系统由光源装置、比色池(14)/比色杯(21)、光电池(15)组成。该仪器主要通过计算机或单片机来控制并协调以上各系统及部件、快速地完成生化检测功能。

附图1给出了本实施例仪器驱动及执行系统中样品仓(1)、试剂仓(3)、反应仓(7)、清洗池(9)、加样臂(5)、吸样臂(8)各自形状结构以及相互间位置关系示意图。从图上可以看出，加样臂(5)围绕其轴转动时，固定其上的加样针向下垂直投影轨迹为一圆弧线，而该圆弧线正好覆盖了试剂仓(3)中某一试剂盒(4)开口中心、也正好覆盖了样品仓(1)中某一样品管(2)开口中心、还正好覆盖了反应仓(7)中某一反应杯(6)中心以及清洗池(9)中心，这样，只要通过步进电机(10)控制加样臂(5)的运动转角，就能使加样臂(5)准确地定位于试剂盒(4)、样品管(2)、反应杯(6)以及清洗池(9)中心的正上方，此时，安装于该加样臂(5)上的加样针作上下移动，就能准确插入至试剂盒(4)、样品管(2)、反应杯(6)、清洗池(9)中，完成规定的检测动作。如果样品仓(1)、试剂仓(3)、反应仓(7)被驱动而分别转动相应的角度时，另一试剂盒(4)、另一样品管(2)、另一反应杯(6)的开口中心就与加样针垂直投影轨迹圆弧线所覆盖，一次新的检测位置形成。

附图2是流动池式光学系统结构示意图，光源(10)光通过透镜1(11)后将光聚焦于滤光片(12)，再通过透镜2(13)变为平行光射入比色池(14)，然后打在光电池(15)上。由于光在经过待测液时会被吸收部分光，光电池(15)接收剩余的光并将光信号转变为电信号输入计算机进行计算分析。当需要另一种滤光片(12)时，步进电机(16)通过联轴套(17)带动滤光轮(18)开始转动，所需滤光片(12)就会转至两透镜中间位置。

附图3是分立式光学系统结构示意图，图中置于密封腔(20)内的光源(10)将光射入比色杯(21)，经过滤光片(12)的处理后，光照射在光电池(15)上。由于光在经过待测液时会被吸收部分光，光电池接收剩余的光并将光信号转变为电信号输入计算机进行计算分析。比色杯(21)内的样品检测结束后，反应仓(7)转动，需要检测的比色杯(21)会转至密封腔和滤光片中间位置。

下面简述本实施例的使用过程：在仪器运行前，先要将清洗液、蒸馏水和废液瓶的管路连接好，并按要求放置相应的试剂、标准、质控和样品。检测时先要对管路进行清洗。然后通过加样针将规定量的试剂和样品加入至反应杯(6)中，使其在一定温度下充分混合显色，在这一过程中，试剂仓(3)、样品仓(1)和反应仓(7)开始转动，程序中要求的试剂位、样品位和反应位会转动至加样针运行轨迹上的特定位置(参见附图1)，加样臂(5)水平转至试剂盒(4)开口中心的正上方，通过垂直移动吸入规定量的试剂，再水平转至样品管(2)中心的正上方，通过垂直移动吸入定量的样品，然后将试剂和样品加入到反应杯(6)内，最后加样臂(5)转至清洗池(9)位清洗，以备再次重复加样步骤。设置于吸样臂(8)的吸样针会将反应杯(6)内的反应液吸入流动比色池(14)或比色杯(21)，测得的信号值被送入计算机进行处理、运算和分析，得出最终检测结果并按用户要求进行打印。

Claims (10)

1、自动食品成分分析仪，其结构组成包括试剂仓(内置试剂盒)、样品仓(内置样品管)、反应仓(内置反应杯)、自动加样臂、自动吸样臂、定量稀释器、光学检测系统和软件电路控制系统，此种结构还可简化为吸样系统、光学检测系统和软件电路控制系统的半自动食品成分分析仪，其中：

加样臂和吸样臂由驱动装置和机械臂两部分组成；

稀释器主要由电机驱动装置和注射器组成；

光学检测系统由光源装置、比色池/比色杯、光电池组成。

2、根据权利要求1所述的自动食品成分分析仪，其特征在于：自动分析仪中采用试剂仓、样品仓和反应仓的结构，可同时放置多种检测用试剂和待测样品，并且加样臂自动将样品与试剂加入至反应仓的反应杯中进行混合反应，其具体结构为：将试剂仓置于样品仓的中央，两仓同一轴线安装，试剂盒置于试剂仓的插槽内，样品管置于样品仓外边缘的样品位插孔内，加样臂转动过程中，机械臂上的加样针向下垂直投影轨迹覆盖试剂仓中试剂盒开口中心位置、样品仓中样品管开口中心位置、清洗池中心位置以及反应仓中反应杯中心位置，此结构设计中试剂仓、样品仓和加样臂都装配有电机驱动装置，可同时转动。

3、根据权利要求1所述的自动食品成分分析仪，其特征在于：仪器采用光电比色法进行食品成分分析，光电比色是通过仪器的光学检测系统完成，光学系统的几个主要部件从左向右依次为：光源装置(包括光源、透镜1、滤光片、透镜2)、比色池、光电池，光源位于透镜1的支架左侧，通过一光源支架固定，透镜1和透镜2分别位于滤光片的前后两侧，且凸面均面向滤光片，滤光轮垂直于光线放置，并绕一轴心旋转，滤光片固定于滤光轮上，通过滤光轮的旋转，所有滤光片都能通过两透镜所夹的中间位置，比色池位于透镜2的右面，为方形结构，在比色池的正下方有一加热片，检测板及其支架固定于比色池支架右侧，滤光轮可放置多个波长的滤光片，滤光轮上放置滤光片的孔距是等分的，各孔分布均匀。

4、根据权利要求4所述的自动食品成分分析仪，其特征在于：仪器的光学系统还可设置为光源装置(密封腔、光源)、比色杯、滤光片、光电池(检测板)的结构。

5、根据权利要求4所述的自动食品成分分析仪，其特征在于：在每次检测后，仪器会自动水冲洗流动比色池。

6、根据权利要求1所述的自动食品成分分析仪，其特征在于：具有对检测样品处理过程中样品被稀释倍数的设定和自动回算功能。

7、根据权利要求1所述的自动食品成分分析仪，其特征在于：对同一样品可在样品位上设定一到多个位置，检测结果可自动汇总在该样品总体报告中。

8、根据权利要求1所述的自动食品成分分析仪，其特征在于：可自动报告该食品的分级等级。

9、根据权利要求1所述的自动食品成分分析仪，其特征在于：可在检测出食品营养成分后，自动给出不同类人群每天适宜的摄食量或是否适宜摄食。

10、根据权利要求1所述的自动食品成分分析仪，其特征在于：具有对同一样品在二个或多个不同波长检测后获得二个或多个检测结果的功能。

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