TWM504241U - 環境及物品狀態檢測裝置 - Google Patents

Description

環境及物品狀態檢測裝置

本創作係關於一種檢測環境及物品狀態的裝置，更精確的，本創作係關於一種用於檢測環境的背景輻射強度及待測物的離子濃度，以判斷環境的狀態及待測物的狀態的裝置。

現今種植蔬菜水果使用化肥，這樣有利於植物生長。但是，濫用科技，使用違禁化肥，化學品，土壤化肥含量持續增加等等都對人類的健康造成了巨大的傷害。在被化肥帶進土壤的所有添加劑中，硝酸鹽是最有害的。持續不斷的食用硝酸鹽濃度高的食品到一定程度就可能會導致腸癌，硝酸鹽中毒，甚至高鐵血紅蛋白血症，導致嚴重慢性疾病甚至死亡。

除了食品中容易殘留有毒物質外，蔬果過熟或腐爛不新鮮時，通常伴隨著細胞膜破壞，有害離子會因此流到細胞間隙，導致食品中有害離子濃度提昇。因此，為了避免不慎食用殘留高含量有害離子的食品，亟需一種能夠測量食品品質的裝置。

目前的離子濃度檢測方法，均是利用架設於實驗室中的各式精密儀器對採樣樣本進行量測分析，對於一般家庭而言，既耗費時間與金錢，且諸多過程充滿不方便性，且一般人無法輕易根據離子濃度判斷食品狀態。

此外，有鑑於目前手機普及率高，通訊基地台或高壓電塔在都會區中更是與人們緊密相鄰。享受現代化的生活與先進設備的同時，人們可能隨時與有害輻射近距離接觸而不自知；因此亦需要一種能快速確知所在環境是否處在有害輻射強度下的裝置。

有鑑於上述問題，本創作提供一種測量環境及物品狀態的裝置，其中可藉由探針探測待測物的離子含量、輻射偵測單元偵測背景輻射，並藉由顯示模組顯示待測物的狀態及背景輻射狀態。

根據本創作之一態樣，提供一種物品狀態檢測裝置，其包含測量模組、環境及物品狀態資料庫及處理單元。測量模組包含訊號輸出單元、訊號轉換單元、探針及輻射偵測單元，其中探針分別電性連接訊號輸出單元及訊號轉換單元，探針藉訊號輸出單元輸出輸出訊號至待測物，且接收待測物回傳之測量訊號至該訊號轉換單元，而輻射偵測單元接收環境之背景輻射以產生輻射訊號。環境及物品狀態資料庫，儲存用於定義離子濃度與物品狀態對應關係之物品狀態資訊及用於定義輻射訊號強度與背景輻射狀態對應之背景輻射狀態資訊。處理單元電性連接測量模組及環境及物品狀態資料庫，處理單元接收經訊號轉換單元轉換之測量訊號，以計算待測物之導電性，由所獲得之導電性計算待測物之測定離子濃度，並與環境及物品狀態資料庫之物品狀態資訊進行比對，以判斷待測物之待測物狀態，且處理單元計算來自輻射偵測單元之輻射訊號獲得輻射強度，並與環境及物品狀態資料庫之背景輻射狀態資訊進行比對，以判斷環境之背景輻射狀態。

較佳地，測定離子濃度可包含氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、以及亞 硝酸鹽離子濃度。

較佳地，待測物狀態可包含食品新鮮狀態。

較佳地，輻射偵測單元可進一步包含半導體陣列、放大器及脈衝計數器，其中，半導體陣列可接收環境之輻射獲得輻射脈衝，輻射偵測單元之放大器可放大輻射脈衝，脈衝計數器計算輻射脈衝而獲得輻射訊號。

較佳地，環境及物品狀態檢測裝置可進一步包含電性連接處理單元的顯示模組，處理單元可經由顯示模組將待測物狀態及環境之背景輻射狀態輸出。

較佳地，物品狀態檢測裝置可進一步包含，係電性連接該處理單元的輸入模組，偵測一使用者操作，據以產生一輸入資料且輸入該處理單元，該處理單元處理該感應資料在該顯示模組上輸出對應回饋。

較佳地，感應模組可為觸控模組，且觸控模組與顯示模組整合為觸控式螢幕。

較佳地，環境及物品狀態資料庫可進一步包含複數個待測物種類，物品狀態資訊可對應於複數個待測物種類。

較佳地，使用者可根據待測物藉由觸控模組選擇對應待測物之待測物種類。

較佳地，處理單元可根據使用者選擇之待測物種類判斷待測物狀態。

承上所述，本創作可用於在食品工廠或家庭中，供使用者快速判 斷食品的品質，或在任意地點快速判斷所在地是否處於有害輻射下，藉由在實驗室測得並儲存在環境及物品狀態資料庫中的離子濃度資訊及背景輻射資訊，使用者亦可省去採樣樣本進行量測分析所耗費的時間與金錢。

1‧‧‧環境及物品狀態檢測裝置

10‧‧‧電源

20‧‧‧電源管理模組

30‧‧‧處理單元

40‧‧‧環境及物品狀態資料庫

50‧‧‧測量模組

51‧‧‧訊號輸出單元

52‧‧‧訊號轉換單元

53‧‧‧探針

54‧‧‧輻射偵測單元

541‧‧‧半導體陣列

542、552‧‧‧放大器

543‧‧‧脈衝計數器

60‧‧‧輸入模組

70‧‧‧顯示模組

第1圖係為本創作之物品狀態檢測裝置之方塊圖。

第2圖係為根據本創作實施例的實驗的ADC值對蒸餾水中硝酸鉀濃度的圖表。

第3A圖至第3C圖係分別為根據本創作實施例的範例，針對實驗室所得到的洋蔥、胡蘿蔔、及菜心的硝酸含量對環境及物品狀態檢測裝置分別對上述食品檢測所測得的值的圖表。

第4圖係為使用根據本創作實施例的環境及物品狀態檢測裝置檢測待測物的流程圖。

第5圖係為使用根據本創作實施例的環境及物品狀態檢測裝置檢測環境之背景輻射狀態的流程圖。

為利 貴審查員瞭解本創作之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本創作配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本創作實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本創作於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

以下將參照相關圖式，說明依本創作物品狀態檢測裝置之實施例 ，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

參閱第1圖，其係為本創作之物品狀態檢測裝置之方塊圖。如圖所示，環境及物品狀態檢測裝置1包含電源10、電源管理模組20、處理單元30、環境及物品狀態資料庫40、測量模組50、輸入模組60、及顯示模組70。電源10可為蓄電池，但不限於，係電性連接於電源管理模組20，且電源管理模組20電性連接於處理單元30。電源管理模組20除了內建電源輸入端並控制電源10的充放電以外，也作為電源供應以驅動處理單元30，此處，輸入端可以使用通用串列匯流排(Universal Serial Bus,USB)進行充電，但不限於此，也可使用各種規格之輸入端。值得一提的是，電源管理模組20可包含內建之類比-數位轉換器(未繪示於圖中)以連接其上之分流器測量蓄電池的電量，且能夠供應穩定電源至處理單元30及供裝置中其餘功能使用。

接著，環境及物品狀態資料庫40、測量模組50、輸入模組60、及顯示模組70分別電性連接處理單元30。其中，環境及物品狀態資料庫40儲存用於定義離子濃度與物品狀態對應關係之物品狀態資訊及用於定義輻射訊號強度與背景輻射狀態對應之背景輻射狀態資訊。此外，測量模組50包含訊號輸出單元51、訊號轉換單元52、探針53及輻射偵測單元54，探針53係分別電性連接訊號輸出單元51及訊號轉換單元52，藉訊號輸出單元51輸出一輸出訊號至待測物(未繪示於圖中)，且接收待測物回傳之測量訊號至訊號轉換單元52；而輻射偵測單元接收環境之背景輻射以產生輻射訊號。

處理單元30可接收經訊號轉換單元52轉換之測量訊號，以計算待 測物之導電性，由獲得之導電性計算待測物之測定離子濃度，並與環境及物品狀態資料庫40中之物品狀態資訊進行比對，以判斷待測物之待測物狀態。而上述的測定離子濃度可包含氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、以及亞硝酸鹽離子濃度，但不限於，也可以是其他離子濃度；而此處所指的待測物狀態，可代表食品新鮮程度、農藥殘留量或食品中有害離子含量。在根據本創作的實施例中，使用ATxmega256A3中央處理器作為物品狀態檢測裝置的中樞，其所包含的元件及構造係與習知的中央處理器相同，且應為該領域具有通常知識者所知悉，故不在此贅述。再者，處理單元30亦計算來自輻射偵測單元54之輻射訊號獲得輻射強度，並與環境及物品狀態資料庫40之背景輻射狀態資訊進行比對，以判斷環境之背景輻射狀態。

在本創作的一個較佳實施例中，為了降低成本，能量消耗及元件尺度，輻射偵測單元54可包含半導體陣列541、放大器542及脈衝計數器543。此處之半導體可為PIN型半導體，但不限於此，也可由各種半導體取代，並由此PIN半導體陣列作為伽馬輻射(γ-radiation)偵測器，此處亦不限於伽馬輻射偵測器，也可以其他種類之輻射偵測器取代。半導體陣列541係接收環境之輻射獲得輻射脈衝，放大器542放大輻射脈衝，脈衝計數器543計算輻射脈衝而獲得輻射訊號並傳送至處理單元30；處理單元30接收輻射訊號並重新計算為輻射強度，此處，輻射強度可為輻射功率，但不限於，也可為各種能表示輻射強度之單位。

此處，為了進行上述比對以判斷待測物狀態，必須進行實驗以建立環境及物品狀態資料庫40中用於定義離子濃度與物品狀態對應 關係的物品狀態資訊之依據。舉例來說，上述輸出訊號可為一高頻訊號，而訊號轉換單元52可為一類比-數位轉換器，經由將探針回傳之測量訊號經過訊號轉換單元52轉換後可得一類比-數位轉換(analog-digital convert,ADC)值。具體的說，此處之測量訊號可為電流或電壓之振幅。由於待測物中的離子濃度與其之導電性具有相依性，故可藉由定性實驗測得ADC值與離子濃度的相依性。

請參考第2圖，係為根據本創作實施例的實驗的ADC值對蒸餾水中硝酸鉀濃度的圖表。根據上述，在實驗室中，在具有不同控制濃度的硝酸鉀的蒸餾水中，測定前述之ADC值，可獲得如圖2之ADC值對硝酸鹽濃度的關係圖表。於此同時，在合格的實驗室中，進行對選定的食品的ADC值的測定。由於食品的腐壞程度增加，食品內的硝酸鹽濃度亦隨之提高，因此導電性增加，而所測得的ADC值也隨之增加，因此能夠決定可被用於隨後計算鹽類的近似濃度以及食品腐敗程度之參數。

請參考第3A圖至第3C圖，係分別為根據本創作實施例的範例，針對實驗室所得到的洋蔥、胡蘿蔔、及菜心的硝酸含量對環境及物品狀態檢測裝置分別對上述食品檢測所測得的值的圖表。可分別根據第3A圖至第3C圖之數據，獲得一近似方程式：n(KNO3,mg/kg)=k*N(mole/liter)+b，其中，n(KNO3,mg/kg)代表食品重量每公斤的硝酸濃度，N(mole/liter)代表每公升的莫耳濃度，k及b代表線性近似的參數。在物理上，k及b代表著蒸餾水中的硝酸含量及食品中的硝酸含量之間的連接關係，同時也取決於食品的組織結構，如組織的偶極矩、離子分佈、硝酸對其他鹽類的比 率、細胞膜狀態及其導電性。如此可建立各種食品的參數資料庫，以便根據本創作的環境及物品狀態檢測裝置判斷食品的狀態。此外，亦進行實驗以建立環境及物品狀態資料庫40中用於定義輻射訊號強度與背景輻射狀態對應之背景輻射狀態資訊之依據。

此外，根據本創作的較佳實施例的環境及物品狀態檢測裝置，電性連接處理單元30的輸入模組60，可偵測使用者操作，據以產生輸入資料且輸入處理單元30，處理單元處理輸入資料並在顯示模組70上輸出對應回饋。優選的，輸入模組60可為觸控模組，且觸控模組與顯示模組70可整合為觸控式螢幕，供使用者根據待測物的不同選擇待測物的種類，處理單元30可根據使用者的選擇，判斷該待測物狀態，並輸出至顯示模組上。在一個特定實施例中，觸控式螢幕藉由處理單元30分析並處理使用者手指之按壓及移動，並藉此產生圖形使用者界面(Graphic user interface,GUI)反饋。此外，顯示模組70可進一步顯示電源管理模組20所測量蓄電池之電量，供使用者實時得知當前蓄電池之狀況。

請參考第4圖，係為使用根據本創作實施例的環境及物品狀態檢測裝置檢測待測物的流程圖。首先，在測量待測物前先進行校正，以排除當執行測量步驟時所測量到的寄生電路的參數(S41)。詳細的說，在將探針置入待測物內之前，先將訊號傳送至探針，以類比-數位轉換器測量寄生電路的參數並存入處理單元的記憶體。這能夠提昇測量的精準度。接著，使用者由觸控模組選擇待測物的種類(S42)，將探針置入待測物內(S43)，可測得探針與待測物接觸而產生的電壓振幅，並藉由類比-數位轉換器獲得一ADC值(S44)。再者，處理單元比較存在環境及物品狀態資料庫中的 數據及測得的數據(S45)，輸出一待測物狀態至顯示模組上(S46)。

請參考第5圖，係為使用根據本創作實施例的環境及物品狀態檢測裝置檢測環境之背景輻射狀態的流程圖。首先，在測量環境之背景輻射狀態前先進行校正，以排除當執行測量步驟時所測量到的寄生電路的參數(步驟S51)。詳細的說，先測量輻射偵測單元的寄生電路的參數，並存入處理單元的記憶體。這能夠提昇測量的精準度。接著，使用者由觸控模組選擇測量輻射(步驟S52)，啟動輻射偵測單元開始偵測並測得一輻射訊號(步驟S53)，處理單元計算所測量之輻射訊號產生一輻射強度(步驟S54)，處理單元比較存在環境及物品狀態資料庫中的背景輻射狀態資訊及獲得的輻射強度(步驟S55)，輸出一背景輻射狀態至顯示模組上(步驟S56)。

承上所述，本創作之環境及物品狀態檢測裝置，使用者可隨時對食品及所在環境進行檢測，快速判斷食品的品質及所在環境是否暴露於有害輻射狀態下，以避免攝入多種有害離子及受到過量輻射的危害，藉此有效改善使用者的生活品質。且對一般使用者而言，亦可省去採樣樣本進行量測分析所耗費的時間與金錢問題。且由於可隨時的進行檢測，而可有效的提高檢測的即時性。

綜上所述，本創作可用於在食品工廠或家庭中，快速判斷食品的品質，即，在食品中的污染物離子，如硝酸，並偵測食品過熟或衰敗(腐敗係伴隨著細胞膜破壞)的程度，而不需耗費大量時間及資源，被局限於實驗室才能獲得。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本創作之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧環境及物品狀態檢測裝置

10‧‧‧電源

20‧‧‧電源管理模組

30‧‧‧處理單元

40‧‧‧環境及物品狀態資料庫

50‧‧‧測量模組

51‧‧‧訊號輸出單元

52‧‧‧訊號轉換單元

53‧‧‧探針

54‧‧‧輻射偵測單元

541‧‧‧半導體陣列

542、552‧‧‧放大器

543‧‧‧脈衝計數器

60‧‧‧輸入模組

70‧‧‧顯示模組

Claims (10)

1. 一種環境及物品狀態檢測裝置，其包含：一測量模組，包含一訊號輸出單元、一訊號轉換單元一探針及一輻射偵測單元，其中，該探針係電性連接該訊號輸出單元及該訊號轉換單元，該探針藉該訊號輸出單元輸出一輸出訊號至一待測物，且接收該待測物回傳之一測量訊號至該訊號轉換單元；該輻射偵測單元接收環境之背景輻射以產生一輻射訊號；一環境及物品狀態資料庫，係儲存用於定義離子濃度與物品狀態對應關係之一物品狀態資訊、用於定義一輻射訊號強度與背景輻射狀態對應之一背景輻射狀態資訊；以及一處理單元，係電性連接該測量模組及該環境及物品狀態資料庫，該處理單元係接收經該訊號轉換單元轉換之該測量訊號，以計算該待測物之一導電性，由獲得之該導電性計算該待測物之一測定離子濃度，並與該環境及物品狀態資料庫之該物品狀態資訊進行比對，以判斷該待測物之一待測物狀態，且該處理單元計算來自該輻射偵測單元之該輻射訊號獲得一輻射強度，並與該環境及物品狀態資料庫之該背景輻射狀態資訊進行比對，以判斷環境之一背景輻射狀態。
2. 如申請專利範圍第1項所述之環境及物品狀態檢測裝置，該測定離子濃度係包含氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、以及亞硝酸鹽離子濃度。
3. 如申請專利範圍第2項所述之環境及物品狀態檢測裝置，其中該 待測物狀態包含食品新鮮狀態。
4. 如申請專利範圍第1項所述之環境及物品狀態檢測裝置，該輻射偵測單元進一步包含一半導體陣列、一放大器及一脈衝計數器，其中，該半導體陣列係接收環境之輻射獲得一輻射脈衝，該輻射偵測單元之放大器係放大該輻射脈衝，該脈衝計數器計算該輻射脈衝而獲得該射訊號。
5. 如申請專利範圍第1項所述之環境及物品狀態檢測裝置，其進一步包含一顯示模組，係電性連接該處理單元，該處理單元係經由該顯示模組將該待測物狀態輸出。
6. 如申請專利範圍第5項所述之環境及物品狀態檢測裝置，其進一步包含一輸入模組，係電性連接該處理單元，偵測一使用者操作，據以產生一輸入資料且輸入該處理單元，該處理單元處理該感應資料在該顯示模組上輸出對應回饋。
7. 如申請專利範圍第6項所述之環境及物品狀態檢測裝置，其中該輸入模組為一觸控模組，且該觸控模組與該顯示模組整合為一觸控式螢幕。
8. 如申請專利範圍第7項所述之環境及物品狀態檢測裝置，其中該環境及物品狀態資料庫係進一步包含複數個待測物種類，該物品狀態資訊係對應於該複數個待測物種類。
9. 如申請專利範圍第8項所述之環境及物品狀態檢測裝置，使用者係根據該待測物藉由該觸控模組選擇對應該待測物之該待測物種類。
10. 如申請專利範圍第9項所述之環境及物品狀態檢測裝置，該處理單元係根據使用者選擇之該待測物種類判斷該待測物狀態。