用于收获的农作物的实时分析的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种生物传感器，用于挥发性有机化合物(VOC)的实时分析，所述生物传感器包括：生物受体细胞，其对从所收获的农作物、昆虫和微生物中释放的挥发性有机化合物敏感；至少一个光电探测器，用于检测所述生物受体细胞的生物发光并将其转换为信号；以及发射器，用于从所述光电探测器接收数据并将数据输出到数据处理模块；其中所述数据处理模块包括基于规则的算法，用于在由所收获的农作物成熟和变质所产生的挥发性有机化合物分布特征之间进行区分。区分。区分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于收获的农作物的实时分析的装置和方法


[0001]本专利技术的领域涉及用于收获的农作物的分析的装置和方法，并且更具体地，涉及用于挥发性有机化合物的实时分析的生物传感器。

技术介绍

[0002]收获后和整个供应链中的粮食损失问题是一个重大问题，并且对营养安全构成威胁。在全球范围内，估计收获后损失占所收获农作物高达50％，该损失主要归因于由微生物引起的腐烂。当前的监控技术无法提供有关精确位置以及在纸箱和/或托盘级别处对腐烂的发展进行计时的实时和连续信息。为了减轻这些损失，对收获后和整个供应链中的水果和蔬菜中的腐烂发展进行有效实时监控存在增加的需求。
[0003]本专利技术提出了一种传感器，其将全细胞生物报告物(bioreporters)与可商购的有源(active)像素传感器探针整合在一起，以提供一种简单、便携式且具有成本效益的解决方案，并在所有收获后阶段期间提供对作物品质的实时、局部和连续监控。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种用于对挥发性有机化合物(VOC)进行实时分析的生物传感器，其中所述生物传感器包括：
[0005]a.至少一个生物受体细胞，其对从所收获的农作物、昆虫和微生物中释放的VOC敏感；
[0006]b.至少一个光电探测器，用于检测所述生物受体细胞的生物发光并将其转换为信号；以及
[0007]c.至少一个发射器，其用于从所述光电探测器接收数据并将数据输出到数据处理模块；
[0008]其中所述数据处理模块包括基于规则的算法，用于在由收获的农作物成熟和变质产生的挥发性有机化合物的分布特征(profiles)之间进行区分。
[0009]本专利技术的另一个目的是提供上述生物传感器，其中生物受体细胞包括全细胞生物受体或固定的生物发光细菌。
[0010]本专利技术的另一个目的是提供上述传感器，其设有用于细胞的固定化设备，固定化设备选自于包括水凝胶、合成膜、吸附物、共价物、溶胶
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凝胶和任何其他常规的固定化设备的组。
[0011]本专利技术的另一个目的是提供上述生物传感器，其中所述生物受体细胞被校准以感测在收获的农作物(水果，蔬菜，块茎，谷物)成熟/变质期间由所述农作物、由昆虫、由微生物或由冷损坏或运输损坏所产生的挥发性有机化合物。
[0012]本专利技术的另一个目的是提供上述生物传感器，其中所述挥发性有机化合物是农作物成熟或变质的生物标志物，其选自于但不限于醛、醇、精油和异硫氰酸酯(Isothiocyanates)。
[0013]本专利技术的另一个目的是提供上述生物传感器，其中所述挥发性有机化合物是农作物成熟或变质的生物标志物，其选自但不限于柠檬烯，α
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蒎烯，2E
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己烯醛(2E
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hexenal)，苯甲醛，乙酸，乙醇，乙酸丁酯，乙酸乙酯和乙醇等。
[0014]本专利技术的另一个目的是提供上述生物传感器，其中生物传感器包括用于分析环境条件的附加传感器，所述环境条件选自但不限于温度、湿度、大气压力、可见光和UV光、红外光、或其任意组合。
[0015]本专利技术的另一个目的是提供上述生物传感器，其中生物传感器包括存储由生物传感器所生成的所有数据的数据记录器。
[0016]本专利技术的另一个目的是提供上述生物传感器，其中光电探测器是有源像素传感器(APS)。
[0017]本专利技术的另一个目的是提供上述生物传感器，其中所述有源像素传感器是使用集成电路技术构造的，所述技术选自于：电荷耦合装置(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)、量子图像传感器、N型金属氧化物半导体逻辑件(NMOS，live MOS)。
[0018]本专利技术的另一个目的是提供上述生物传感器，其中发射器使用有线或无线技术进行通信，有线或无线技术选自但不限于：无线局域网(WLAN)、低功率广域网(LPWAN)、无线广域网(WWAN)、无线传感器网络、蓝牙、蜂窝网络、及其任意组合。
[0019]本专利技术的另一个目的是提供上述生物传感器，其中传感器由内部电源供电，所述内部电源是电池。
[0020]本专利技术的一个目的是公开一种用于挥发性有机化合物的实时监控的方法，该方法包括：
[0021]a.在存储区域中放置一个或多个生物传感器；
[0022]b.将生物传感器连接到有线或无线通信网络；
[0023]c.将网络连接到能够接收和呈现实时挥发性有机化合物分布特征的计算机可读介质(CRM)。
[0024]本专利技术的另一个目的是提供一种方法，其中所述生物传感器包含生物受体细胞，所述生物受体细胞被校准以感测在所收获的农作物(水果，蔬菜，块茎，谷物)成熟/变质期间由所述农作物、由昆虫、或由微生物、或由冷损坏或运输损坏所产生的挥发性有机化合物。
[0025]本专利技术的另一个目的是提供一种方法，其中传感器网络包括用于监控环境条件的附加传感器，所述环境条件选自但不限于由温度、湿度、大气压力、可见光和UV光、红外光、或其任意组合。
[0026]本专利技术的另一个目的是提供一种方法，其中网络被配置为使用有线或无线技术来操作，有线或无线技术选自但不限于：无线局域网(WLAN)、低功率广域网(LPWAN)、无线广域网(WWAN)、无线传感器网络、蓝牙、蜂窝网络、及其任意组合。
[0027]本专利技术的另一方面是使用细胞固定方法，例如水凝胶、合成膜、吸附物、共价物、溶胶
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凝胶和任何其他常规方法。
附图说明
[0028]为了理解本专利技术并了解其如何在实践中实施，现在仅通过非限制性示例的方式、
参考附图来对多个实施例进行描述，其中：
[0029]图1是本专利技术实施例的示意图；
[0030]图2是本专利技术方法的示意图；
[0031]图3A和图3B示出了本专利技术的初步结果；
[0032]图4示出了本专利技术的初步结果；
[0033]图5示出了本专利技术的初步结果；
[0034]图6示出了本专利技术的初步结果；
[0035]图7示出了本专利技术的初步结果；
[0036]图8A至图8D示出了本专利技术的初步结果；
[0037]图9示出了本专利技术的初步结果；
[0038]图10示出了本专利技术的初步结果；
[0039]图11示出了本专利技术的初步结果；
[0040]图12示出了本专利技术的初步结果；
[0041]图13示出了本专利技术的初步结果；
[0042]图14示出了本专利技术的初步结果；
[0043]图15示出了本专利技术的初步结果；以及
[0044]图16示出了本专利技术的初步结果。
具体实施方式
[0045]与本专利技术的所有章节一起提供以下描述，以使本领域技术人员能够利用所述专利技术，并阐明由专利技术人设想到的执行本专利技术的最佳方式。然而，由于本专利技术的一般原理已被特别定义以提供用于对挥发性有机化合物进行实时分析的生物传感器及其使用方法，因此各种修改对本领域技术人员而言仍然是显而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种生物传感器，其用于挥发性有机化合物的实时分析，所述生物传感器包括：a.至少一个生物受体细胞，其对从所收获的农作物、昆虫和微生物中释放的挥发性有机化合物敏感；b.至少一个光电探测器，用于检测所述生物受体细胞的生物发光并将其转换为信号；以及c.至少一个发射器，用于从所述光电探测器接收数据并将数据输出到数据处理模块；其中所述数据处理模块包括基于规则的算法，该算法用于在由收获的农作物成熟和变质所产生的挥发性有机化合物分布特征之间进行区分。2.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，生物受体细胞包括全细胞生物受体或固定的生物发光细菌。3.根据权利要求2所述的生物传感器，其特征在于，所述生物受体细胞被校准以感测在收获的农作物(水果，蔬菜，块茎，谷物)成熟/变质期间由所述农作物、由昆虫、由微生物、由冷损坏或运输损坏所产生的挥发性有机化合物。4.根据权利要求3所述的生物传感器，其特征在于，所述挥发性有机化合物是农作物成熟或变质的生物标志物，其选自于但不限于醛、醇、精油和异硫氰酸酯。5.根据权利要求3所述的生物传感器，其特征在于，所述挥发性有机化合物是农作物成熟或变质的生物标志物，其选自但不限于柠檬烯，α
‑
蒎烯，2E
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己烯醛，苯甲醛，乙酸，乙醇，乙酸丁酯，乙酸乙酯和乙醇等。6.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，生物传感器包括用于分析环境条件的附加传感器，所述环境条件选自但不限于温度、湿度、大气压力、可见光和UV光、红外光、或其任意组合。7.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，生物传感器包括存储由生物传感器所生成的所有数据的数据记录器。8.根据权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，光电探测器是有源像素传感器。9.根据权利要求7所述的生物传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：以色列农业和农村发展部农业研究组织ARO火山中心，
类型：发明
国别省市：