CN204255845U - 一种食品安全分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种食品安全分析仪，其包括一积分球上半球结构，所述积分球上半球结构的球壁设置有漫反射涂层；LED光源设置于积分球上半球结构的顶部，发光方向朝向底面中心；所述积分球上半球结构的底面开设有环状狭缝；且底面中心位置设置有摄像头。所述食品安全分析仪具有高集成度、操作简单、准确率高、便于携带、环境适应性强、分析结果智能化等特点，非常适合食品安全监管部门现场检查和食品企业产品质控。

Description

一种食品安全分析仪

技术领域

本实用新型技术涉及到食品安全分析技术领域，尤其涉及的是一种基于图像分析和光谱分析的食品安全分析仪。

背景技术

食品安全涉及技术与管理两大支撑体系，既有政府监管环节也有企业自查行为。许多基层食品执法监管部门，面临着检验设备不足、检测手段落后的问题。政府需要加大对基层食品安全监管部门检验检测设备的投入，重点提升基层监管部门对食品安全的检测监管能力，改善基层工作条件和检测水平。而企业也需要进行检测设备投资，按照已有的标准严格落实质量安全管理体系，承担应有的社会责任。

目前的食品安全监管工作中存在着如下问题：

1、常规实验室检测手段操作复杂、耗时长，急需在监管工作应用现场快速检测，作为保障食品质量安全的重要技术支撑。

常规实验室检测手段中，监管人员需要对食品样品进行现场采集。采集之后送实验室采用气相、液相色谱仪和高精度分光光度计进行检测。造成了检测实验室工作任务繁重，检测效率低下，获得检测结果时间长等缺点，检测结果往往在送检数周后才能知晓。建设食品安全监测点需要购买大量高端仪器，建设成本、检测成本过高，对操作人员的素质要求过高，束缚了监管工作的推广。近来，在食品安全监管工作中已经达成了广泛的共识，需要在一线监管过程中首先对被测样品进行现场快速检测，再将可疑样本送实验室进行仪器确认。在食品生产企业、农副产品批发市场、超市、商场、餐厅和食堂等监管环境中，存在监管分散、样本分散以及样本量不均等情况。现场快速检测仪器虽然不能作为最后的确证方法，但是在实际应用中，可以大大提高检测效率，降低检测成本，进一步拓宽食品安全监管工作范围。食品安全快速检测技术作为保障食品质量安全的重要技术支撑，在食品安全监管工作中发挥着越来越重要的作用。

国家工商总局在《2012年流通环节食品安全治理整顿工作方案》中明确提出，把快速检测作为基层工商部门及时发现食品质量问题和现场监管执法的技术手段，不断强化基层工商所快速检测能力建设，努力提升流通环节食品抽样检验和快速检测工作的科学性、针对性和实效性。国家食品药品监督管理局《关于加快推进餐饮服务食品安全检验能力建设的意见》（国食药监食〔2011〕122号）中明确提出，加大快速检验仪器设备投入。

2、目前现存的食品安全快速检测设备技术存在的缺点。

目前的快速检测设备有分光光度计、酶标仪、荧光PCR仪和金标试纸判读法。其中，分光光度计主要应对农药残留非法添加物及色素的检测，酶标仪主要应对于兽药残留及生物毒素的检测，荧光PCR仪主要应对与致病微生物的检测。金标试纸可以实现上述3种检测仪器的一部分检测项目，但是由于金标层析免疫技术的局限性，金标试纸检测项目仍然较少。

a）、分光光度计、酶标仪、荧光PCR仪对液体样品进行透射测量。监管人员需要在实验室中，根据被检测物配置不同的试剂与样品进行反应，再使用仪器检测特定波长处的光谱透过率。相对传统的实验室检测手段，虽然在一定程度上提高了检测速度，但是由于试剂不方便携带，对操作人员的专业素质要求较高，仍无法将监管工作场地拓展至超市、食堂、菜场等一线工作现场。

b）、使用金标试纸对样品进行快速判别。

胶体金免疫层析试纸（简称金标试纸）是近几年来国外兴起的一种快速诊断技术，其原理是将特异的抗体先固定于硝酸纤维素膜的某一区带，当该干燥的硝酸纤维膜一端浸入样品（尿液或血清）后，由于毛细管作用，样品将沿着该膜向前移动，当移动至固定有抗体的区域时，样品中相应的抗原即与该抗体发生特异性结合，若用免疫胶体金或免疫酶染色可使该区域显示一定的颜色，从而实现特异性的免疫诊断。金标试纸测量方法虽然简单快捷但仍有一定局限性存在以下问题：人眼对颜色判别受监管人员主观因素影响；检测结果的判别受光照等客观因素影响较大；难以对检测结果进行定量的判别；对处于临界状态的检测结果，人眼判别难以做定性和定量判读。

目前的试纸测试仪器技术虽然能够对试纸进行简单的颜色判别，但是仍然存在着许多问题。由于金标试纸在实际的显色反应中，由于生产工艺原因，金标试纸显色后的图像受生产工艺的影响容易出现形状畸变、临界状态检测线扩散、和颜色分布不均等现象如图1所示，导致判读结果出现误差甚至错误，在一线检测工作中造成了大量的误判、漏检。本项目采用图像传感器和图像处理软件对生物试纸的检测结果进行判读，去除了操作人员主观因素和光照等客观条件对判读过程的影响，对采集到的图像设计了一整套图像处理软件，通过局部模板法来矫正试纸图像背景，采用自适应均值滤波器优化图像边缘，对图像进行分割分析和复原。通过该算法，可以去除显色图像畸变对判读造成的影响，可以对检测结果进行精确的定量分析；并实现了在仪器中对采样结果和判读结果进行存储和留证。

近年来，生物芯片、化学芯片的技术研究取得了很大进展，大多数食品安全检测项目可以由试管中转移到试纸或纤维膜片上进行反应，这种技术大大降低了检测成本，节约了检测时间，简化了检测步骤。但是，对实验结果的判读仪器一直是制约此类技术发展的瓶颈。目前现有的试纸分析仪，只能对金标试纸进行整体颜色判读，不能对试纸光谱反射率进行测量；由于对试纸表面的光谱测量会受到光泽等因素的影响，导致仪器测量的准确性较低，难以实际应用，制约了此类技术在食品安全监管工作中的应用，限制了食品安全的监管范围。

有鉴于此，现有技术有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于现有技术的不足，本实用新型目的在于提供一种食品安全分析仪。旨在解决现有仪器测量的准确性较低，实用性较差等问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种食品安全分析仪，用于对试纸表面进行检测；其中，所述食品安全分析仪包括一积分球上半球结构，所述积分球上半球结构的球壁设置有漫反射涂层；LED光源设置于积分球上半球结构的顶部，发光方向朝向底面中心；所述积分球上半球结构的底面开设有环状狭缝；且底面中心位置设置有摄像头；

LED光源发出的光经过底面反射后在积分球内部进行漫反射，再经过环状狭缝出射，使环状狭缝的出射光以45°方向到达试纸表面；同时，试纸上方的摄像头对试纸表面进行采样。

优选地，所述的食品安全分析仪，其中，所述LED光源包括白光LED光源、蓝光LED光源和红光LED光源。

优选地，所述的食品安全分析仪，其中，所述摄像头为彩色摄像头。

优选地，所述的食品安全分析仪，其中，所述积分球上半球结构的底面设置高反射镜面。

优选地，所述的食品安全分析仪，其中，所述球壁设置的漫反射涂层为白色漫反射涂层。

有益效果：

本实用新型的食品安全分析仪，与现有技术相比，具有以下优点：

1、集成化、智能化程度高，可操作性强，检测快速、准确，检测成本低，便于携带，更适合基层监管部门现场执法需要等优势。可以在真正意义上将食品安全检测拓展到超市、农贸市场、餐饮等一线监管工作中；

2、由于仪器价格低，单次检测成本低，可以极大的增加食品安全检测抽检率；对操作人员几乎没有专业技能的要求，更加适用于食品安全监管工作的推广；

概括来说，其具有高集成度、操作简单、准确率高、便于携带、环境适应性强、分析结果智能化等特点，非常适合食品安全监管部门现场检查和食品企业产品质控。

另外，本方案的食品安全分析仪的开发和产业化实施，一方面可提升我国是食品安全快检技术的开发水平，促进快检行业自主创新产品的开发，替代进口，提升行业竞争水平；另一方面可提升食品安全监管部门的行政执法能力，维护社会稳定，促进食品行业健康发展和国际竞争力的提升，带动出口贸易，具有显著的社会经济效益。

附图说明

图1为现有技术的金标试纸的测试示意图。

图2为本实用新型的食品安全分析仪的较佳实施例的示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种食品安全分析仪，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本发明通过结合图像分析和光谱分析技术，提出了兼容基于反射光谱测量和试纸图像分析的食品安全检测仪。该仪器可以两种反应介质进行检测：试剂片和金标试纸。对试剂片进行反射光谱的检测，对金标试纸进行图像颜色的检测。

请参阅图2，其为本实用新型的食品安全分析仪的较佳实施例的示意图。如图所示，所述食品安全分析仪，用于对试纸表面进行检测；其包括一积分球上半球结构10，所述积分球上半球结构10的球壁设置有漫反射涂层20；LED光源设置于积分球上半球结构10的顶部，发光方向朝向底面中心；所述积分球上半球结构的底面开设有环状狭缝40；且底面中心位置设置有摄像头50。

具体来说， LED光源发出的光经过底面反射后在积分球上半球结构10内部进行漫反射，再经过环状狭缝40出射，使环状狭缝40的出射光以45°方向到达试纸1表面；同时，试纸1上方的摄像头50对试纸表面进行采样。

本方案的目的是要对试纸表面进行图像检测。为了防止试纸表面光泽对测试带来影响，所以选择45/0 测量几何结构。光源光以45°角度入射到试纸表面，摄像头从0°位置接收。

在本方案中，光源设计中采用了三种LED光源：白光LED光源31、蓝光LED光源32和红光LED光源33。采用的摄像头为彩色摄像头，可以采集彩色试纸图像。由于金标试纸的显色线有可能为红色或者蓝色，当是红色显色线时，用红色LED作为照明光源，可以得到比白光LED照明更佳的采样信噪比。同理，在显色线为蓝色时，也应采用蓝色LED作为测试光源。

在对被测试纸进行检测时，首先点亮白色LED，进行一次采集，判断试纸的显色线是蓝色还是红色，然后关闭白色LED，若显色线是红色，则点亮红色LED进行一次采样，若显色线是蓝色，则点亮蓝色LED进行一次采样。

进一步地，在本实施例中，所述积分球上半球结构的底面设置高反射镜面60，配合漫反射涂层20使得LED发出的光经过底面反射后在积分球内部进行充分的均匀化，再经过狭缝出射。

另外，在本实施例的食品安全分析仪中，所述球壁设置的漫反射涂层为白色漫反射涂层。

综上所述，本实用新型公开的食品安全分析仪，其包括一积分球上半球结构，所述积分球上半球结构的球壁设置有漫反射涂层；LED光源设置于积分球上半球结构的顶部，发光方向朝向底面中心；所述积分球上半球结构的底面开设有环状狭缝；且底面中心位置设置有摄像头。所述食品安全分析仪具有高集成度、操作简单、准确率高、便于携带、环境适应性强、分析结果智能化等特点，非常适合食品安全监管部门现场检查和食品企业产品质控。另外，本方案的食品安全分析仪的开发和产业化实施，一方面可提升我国是食品安全快检技术的开发水平，促进快检行业自主创新产品的开发，替代进口，提升行业竞争水平；另一方面可提升食品安全监管部门的行政执法能力，维护社会稳定，促进食品行业健康发展和国际竞争力的提升，带动出口贸易，具有显著的社会经济效益。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种食品安全分析仪，用于对试纸表面进行检测；其特征在于，所述食品安全分析仪包括一积分球上半球结构，所述积分球上半球结构的球壁设置有漫反射涂层；LED光源设置于积分球上半球结构的顶部，发光方向朝向底面中心；所述积分球上半球结构的底面开设有环状狭缝；且底面中心位置设置有摄像头；

LED光源发出的光经过底面反射后在积分球内部进行漫反射，再经过环状狭缝出射，使环状狭缝的出射光以45°方向到达试纸表面；同时，试纸上方的摄像头对试纸表面进行采样。

2.根据权利要求1所述的食品安全分析仪，其特征在于，所述LED光源包括白光LED光源、蓝光LED光源和红光LED光源。

3.根据权利要求1所述的食品安全分析仪，其特征在于，所述摄像头为彩色摄像头。

4.根据权利要求1所述的食品安全分析仪，其特征在于，所述积分球上半球结构的底面设置高反射镜面。

5.根据权利要求1所述的食品安全分析仪，其特征在于，所述球壁设置的漫反射涂层为白色漫反射涂层。