快速食品过敏原测试仪制造技术

本实用新型专利技术涉及一种快速食品过敏原测试仪，其包括生物传感器模块、高频信号发生器以及信号采集处理器，信号采集处理器包括嵌入式计算机、通讯模块、数字显示模块、测试按键模块及电源模块；嵌入式计算机分别与通讯模块、数字显示模块、测试按键模块及电源模块相连；通讯模块用于通讯和数据存储，数字显示模块用于显示测试结果，测试按键模块用于选择测试按键，电源模块用于提供电源。本实用新型专利技术由生物传感器模块、高频信号发生器以及信号采集处理器组成，结构简单；本实用新型专利技术借助嵌入式计算机强大的数字信号处理功能，对由生物传感器和高频信号发生器产生的信号进行处理、显示，并实现了在线测量，保证了较高的测量精度。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及食品安全领域，具体为一种快速食品过敏原测试仪。
技术介绍
近年来，与食物过敏有关的病例报道越来越多，食物过敏的发生率正在继续增加。 由于各国各民族的遗传因素和饮食习惯的不同，食品中过敏原的排列顺序可能会有所不 同，但总的来说，引起过敏频度较高的食品主要有花生及其制品；蛋及蛋制品；牛乳及乳 制品(含酸乳酪、干酪、酪蛋白乳糖等)；大豆和其它的豆类以及各种豆制品；小麦、大麦、 燕麦等以及谷物制品；鱼类及其制品；甲壳及其制品；果实类等。作为一个公共健康问题， 食物过敏问题作为食品安全问题越来越引起人们的关注。为了消费者的健康，许多发达国 家一方面制定各种法令或条款对食品过敏原以及食品标签作出规定，提醒消费者危险的存 在，另一方面则加快食品中过敏原成分的检测方法研究，以确定产品标签的符合性。从定性 分析到定量、半定量分析，再到快速检测方法研究，取得了很大进展，对食品过敏原进行实 时而有效的检测、监控是解决食品过敏问题的一个重点和难点。随着全球经济一体化和食 品贸易国际化，食品过敏问题具有更大的潜在的危险性，研究建立一套先进、快速、可靠、定 量的食品过敏原检测技术对于确保食品标签的一致性和消费者的安全十分必要。食品过敏原常规的检测方法主要ELISA、PCR、RT-PCR、PCR-ELISA，这些检测方法虽 然能满足检测灵敏度的要求，但操作复杂、成本昂贵，并且难以现场检测和在线检测。采用生物传感器的标记型免疫检测技术可以实现现场检测和在线检测。石英晶体 微天平(Quartz Crystal Microbalance，简称QCM)由于其可测至纳克级的高质量灵敏度， 在新型生物传感器的开发研究中已取得了很大进展。QCM通过测量电化学反应过程中由于 电极表面物质的吸脱附而引起的石英晶体振荡频率的改变，可为反应机理的推测间接地提 供有价值的参考信息。在国外，QCM在气相中的应用已经相当成熟，近几年，对液相中的QCM 应用的研究也取得了很大进步，并且已经出现了很多商品化的产品，但是这些产品的结构 比较复杂，并且价格非常昂贵。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提供一种快速食品过敏原测试仪，该测试仪采用生物 传感器，结构简单、成本低。其技术方案是这样的快速食品过敏原测试仪，其包括生物传感器模块，用于感应过敏原生物反应的变 化；高频信号发生器，用于将所述生物传感器模块感应的生物反应的变化转变为电信号； 以及信号采集处理器，用于对所述电信号进行分析处理，并将处理后的数据进行存储、显 示；所述信号采集处理器包括嵌入式计算机、通讯模块、数字显示模块、测试按键模块及电 源模块；所述嵌入式计算机分别与所述通讯模块、数字显示模块、测试按键模块及电源模块 相连；所述通讯模块用于通讯和数据存储，所述数字显示模块用于显示测试结果，所述测试按键模块用于选择测试按键，所述电源模块用于提供电源。本技术进一步的技术方案为所述信号采集处理器还包括打印模块，所述打印模块与所述嵌入式计算机相连， 用于打印测试结果；所述生物传感器模块采用QCM传感器；所述高频信号发生器采用振荡 电路，所述QCM与自激振荡电路相连构成石英晶体谐振器；所述石英晶体谐振器与电感相 串联。本技术由生物传感器模块、高频信号发生器以及信号采集处理器组成，结构 简单；本技术借助嵌入式计算机强大的数字信号处理功能，对由生物传感器和高频信 号发生器产生的信号进行处理、显示，并实现了在线测量，保证了较高的测量精度。附图说明图1为本技术的结构示意框图；图2为现有技术中的石英晶体谐振器的等效电路图；图3为本技术中的石英晶体谐振器的等效电路图；图4为现有技术中的石英晶体谐振器的电抗频率特性图；图5为本技术中的石英晶体谐振器的电抗频率特性图；图6为本技术的用户界面程序的流程框图；图7为本技术的测试分析程序的流程框图。具体实施方式如图1所示，本技术是一种快速食品过敏原测试仪，其包括用于感应过敏原 生物反应的变化的生物传感器模块、用于将生物传感器模块感应的生物反应的变化转变为 电信号的高频信号发生器以及用于对所述电信号进行分析处理，并将处理后的数据进行存 储、显示的信号采集处理器。上述信号采集处理器包括嵌入式计算机、通讯模块、数字显示模块、测试按键模块 及电源模块；所述嵌入式计算机分别与所述通讯模块、数字显示模块、测试按键模块及电源 模块相连。所述通讯模块用于通讯和数据存储，采用RS232接口。所述数字显示模块用于显示测试结果，可以选用CRT或液晶显示屏。所述测试按键模块用于选择测试按键。所述电源模块用于提供电源，整个系统由外部220V电源输入，经过开关型稳压器 输出稳定的多路电压，供采集、放大及系统使用。嵌入式计算机，采用Philips公司的高性能嵌入式微处理器lpc2131，其内核是 ARM 公司的 ARM7TDMI。信号采集处理器还可以包括打印模块，打印模块采用RT400接口与嵌入式计算机 相连，用于打印测试结果。本技术的工作原理利用生物传感器，生物电极电化反应所产生的电信号， 经过相应的信号放大，并经过控制器控制，将信号送到ARM7嵌入式计算机中进行滤波等处 理，处理后的数据送入嵌入式计算机存储，并通过分析应用软件程序中对数据进行处理、显4示，并作出分析显示或打印测试结果。作为一种实施例，生物传感器模块可以采用QCM传感器。本技术的关键是如何把生物反应的变化转变为电信号，目前驱动QCM振动并 采集其输出信号的方法主要有两种(1)振荡电路法；(2)频谱分析法。根据测试原理，本技术采用石英晶体振荡电路作为高频信号发生器。振荡电 路法的基本原理为将QCM接入自激振荡电路中，使其构成选频元件，电路的振荡频率等于 QCM的谐振频率。通过电路振荡频率的变化可得到QCM谐振频率的变化，从而可推测出待测 物质性质的变化。与频谱分析的方法相比，振荡电路法的主要优点有线路设计简单，测量 精度高，计算机信号采集容易实现，但振荡电路法的缺点是石英振荡器在大阻尼情况下容 易停震。这对于抗原和抗体在液相这样的大阻尼情况下保证振荡器不停震是线路设计的关 键。石英晶体具有压电效应，即在晶片两面加上电场，晶片就会产生形变。相反，若在 晶片上施加机械压力，则在晶片的相应方向上就会产生一定的电场。因此，当晶片的两极加 上交变电压时，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。若从外电 路来看，这就相当于有一交变电流通过晶片。在一般情况下，晶体机械振动的振幅是非常微 小的，只有在外加交变电压的频率等于晶片的固有振荡频率时，振动的振幅和交变电流才 突然增至最大，这种现象称为压电谐振，因此，石英晶体又称为石英谐振器。石英晶体谐振器的符号和等效电路如图2所示。当晶体不振动时，石英晶体谐振 器相当于一个平行板电容Ctl,称为静态电容，其值仅与晶片的尺寸有关，一般约为几pF到几 十PF。当晶片振动时，其等效电路应包含等效电感Lq、等效电容Cq和晶片振动时摩擦损耗 的等效电阻Rq，它们的值分别为Lq ^ ΙΟ3 102Η、 ^ ΙΟ4 IO-1PFJq IO2 Ω。由于晶 片的Lq很大，Cq, Rq都很小，故Q = ω Lq/Rq值极高，可达IO4 106，比本文档来自技高网...

【技术保护点】
快速食品过敏原测试仪，其特征在于，其包括：生物传感器模块，用于感应过敏原生物反应的变化；高频信号发生器，用于将所述生物传感器模块感应的生物反应的变化转变为电信号；以及信号采集处理器，用于对所述电信号进行分析处理，并将处理后的数据进行存储、显示；所述信号采集处理器包括嵌入式计算机、通讯模块、数字显示模块、测试按键模块及电源模块；所述嵌入式计算机分别与所述通讯模块、数字显示模块、测试按键模块及电源模块相连；所述通讯模块用于通讯和数据存储，所述数字显示模块用于显示测试结果，所述测试按键模块用于选择测试按键，所述电源模块用于提供电源。

【技术特征摘要】
快速食品过敏原测试仪，其特征在于，其包括生物传感器模块，用于感应过敏原生物反应的变化；高频信号发生器，用于将所述生物传感器模块感应的生物反应的变化转变为电信号；以及信号采集处理器，用于对所述电信号进行分析处理，并将处理后的数据进行存储、显示；所述信号采集处理器包括嵌入式计算机、通讯模块、数字显示模块、测试按键模块及电源模块；所述嵌入式计算机分别与所述通讯模块、数字显示模块、测试按键模块及电源模块相连；所述通讯模块用于通讯和数据存储，所述数字显示模块用于显示测试结果，所述测试按键模块用于选...

【专利技术属性】
技术研发人员：张平，葛洪伟，顾晓峰，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]