CN106404733A - 基于移动智能终端的食品安全检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供了一种基于移动智能终端的食品安全检测装置及检测方法，包括终端托架和检测主机，所述终端托架上设有托架固定插头和终端影像采集孔，所述检测主机包括外壳顶盖、影像滤光单元、激发光单元、电路单元、电池单元、试纸条托和外壳；本发明创造的检测装置为手持式，小型化，可充电离线使用，结构精巧，携带方便、设备造价成本较低，在极大程度上降低了工作的成本，本发明创造所述的应用所述检测装置的检测方法能不受地点限制进行即时检测的要求，方便经济，提高了工作效率。

Description

基于移动智能终端的食品安全检测装置及检测方法

技术领域

本发明创造属于试纸条检测技术领域，特别的涉及一种能匹配移动智能手机或平板等终端设备的食品安全检测装置及检测方法。

背景技术

目前，随着人们对食品安全问题的高度重视，食品安全检测仪器或设备也成为研发热点，特别的近年来逐渐发展成熟的一项简便、快速、检测成本低廉的免疫学检测技术，通常采用试纸条快速检测技术在食品安全监管现场就能够完成对食品的检测，并分析出其中引发安全问题的具体原因，尤其是在对有毒食品检测中，能快速的检测出食品的不安全因素来源，帮助检测出食品非法添加剂，更有助于受害人的治疗。

食品检测用的试纸条以其特异、敏感、快速、简便的优越性，在检测领域越来越受到人们的关注，它不仅可以定性检测，也可以定量或半定量检测。应该最广泛的是胶体金试纸条和荧光试纸条；

胶体金试纸条以红色的氯金酸作为标记物，用胶体金试纸条进行定性检测时，目视观察质控线与检测线的颜色变化来判断目标检测物的含量；用胶体金试纸条进行定量检测时，一般是应用专用的试纸条图像处理仪器，采集试纸条的图像，并对图像做一系列处理。根据标准品检测线灰度值与质控线灰度值的比值绘制标准曲线或者计算回归方程进行待检物浓度的计算；

荧光试纸条以荧光物质作为标记物，荧光物质在特定波长光的照射下会发出另一种波长的荧光，荧光的强弱代表了检测物的浓度高低。进行定量检测时，一般是应用专用的试纸条光密度阅读仪对检测线和质控线的光密度扫 描，根据标准品光密度值绘制标准曲线或者计算回归方程进行待检物浓度的计算。

不同的荧光试纸条会有不同波长的激发光和荧光，常见的波长有：

激发光(nm)	荧光(nm)
		200-400	545
475	525
		620	680
980	545

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种基于智能电子设备的食品安全检测装置及检测方法，以实现对食品安全进行快速、准确的检测。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

基于移动智能终端的食品安全检测装置，包括终端托架和检测主机，所述终端托架上设有托架固定插头和终端影像采集孔，所述检测主机包括外壳顶盖、影像滤光单元、激发光单元、电路单元、电池单元、试纸条托和外壳；

所述外壳顶盖上开有主机顶盖影像采集(摄像头)孔和托架固定插孔，所述托架固定插孔与托架固定插头配合使用，所述主机顶盖影像采集孔与终端影像采集孔尺寸相等；所述影像滤光单元置于激发光单元上方，所述电路单元和电池单元置于激发光单元下方的两侧，中间空隙为光通道，激发光单元的正下方还设有试纸条托，所述外壳一侧的下部开有用于试纸取放的孔，所述影像滤光单元、激发光单元、电路单元、电池单元和试纸条托固定于外壳内部；

所述影像滤光单元(由于移动终端设备主要由摄像头进行影响数据采集，所以影像率光单元又可称为摄像头滤光单元)包括第一托架、第一电机、第一主动轮、第一传动带、影像滤光轮盘和影像滤光片，所述第一托架承托板为水平结构板，第一托架上开有圆形的影像通光孔，所述影像滤光轮盘上设 有若干个影像滤光孔，所述影像滤光孔上设有能通过不同波长的影像滤光片，所述影像滤光孔与第一托架的影像通光孔同轴且尺寸相等或影像滤光孔略大于第一托架的影像通光孔，所述影像滤光轮盘中心通过固接于第一托架上的影像滤光轮盘中心固定件固定，所述第一电机与第一主动轮连接，且所述电机置于第一托架一端开有的第一电机安装孔内，所述第一主动轮与影像滤光轮盘之间设有第一传动带，第一电机带动第一主动轮，第一主动轮通过第一传动带带动影像滤光轮盘转动，根据需要将不同的影像滤光片转动至影像通光孔上方，实现检测装置的广范围测试工作；

所述激发光单元包括第二托架、第二电机、第二主动轮、第二传动带、激发光滤光轮盘、激发光滤光片、激发光和激发光支架，所述第二托架底板与水平面成0°-45°，第二托架上开有异形通光孔，所述异形通光孔为直径不等的两个外切的圆及两条公共的切线组成的封闭形状的孔，较小直径的圆孔端上部设有激发光滤光轮盘，所述激发光滤光轮盘上开有若干个激发光滤光孔，所述激发光滤光孔与异形通光孔的小直径圆孔同轴且孔径相等或激发光滤光孔的孔径小于异形通光孔的小直径圆孔的直径，每个激发光孔上设有一个激发光滤光片，所述激发光滤光轮盘中心设有转轴，所述转轴插第二托架上对应的转轴孔，激发光滤光轮盘通过第二传动带与第二主动轮相连，第二主动轮有第二电机提供动力，所述第二托架的第二电机端还开有用于避让第一电机和装配第二电机的电机装配孔，所述异形通光孔的小直径圆孔的轴心上方的激发光轮盘上方设有激发光，所述激发光固定在激发光支架上，且激发光支架为弯折的板状不透光材料制成，防止激发光向上射出；

进一步的，所述影像滤光单元，主要采用皮带轮传动的机械结构。步进电机(型号为GM15BY、20BYGH300或SY20STH30-0604)和主动轮固定，驱动滤光片轮旋转；影像滤光片轮上的滤光片：(1)短波通滤光片，截止频率450nm；(2)带通滤光片，通带中心波长475nm；(3)带通滤光片，通带中 心波长620nm；(4)带通滤光片，通带中心波长980nm；(5)红外截止滤光片，截止波长800nm；

影像滤光片的工作位置是正对圆形通光孔，影像滤光片正上方是移动智能终端，如手机摄像头、平板摄像头。影像滤光片的作用是过滤试纸条发出的荧光波长范围以外的光，以便让移动智能终端，如手机摄像头、平板摄像头接收到有用信号，排除其他波长光的干扰；

进一步的，所述激发光单元：主要采用皮带轮传动的机械结构，步进电机和主动轮固定，驱动激发光滤光片轮旋转；激发光滤光片轮上的激发光滤光片：(1)带通滤光片，通带中心波长525nm；(2)带通滤光片，通带中心波长545nm；(3)带通滤光片，通带中心波长680nm；(4)红外截止滤光片，截止波长800nm；(5)预留；所述激发光主要采用卤素灯，在激发光滤光片的正上方，卤素灯为广谱光源，其发射波长范围可达：300nm-3600nm，覆盖常见荧光试纸条的激发光波长。激发光滤光片作用是过滤(由卤素灯发出的)激发光波长范围以外的光，以减少其波长光的干扰；激发光单元的异形通光孔的孔径较大，既能使卤素灯发出的激发光通过，又能让摄像头采集到试纸条的图像；

进一步的，所述电路单元：主要包含：蓝牙通讯模块(HC-05、HC-06或cc2541)，CPU(型号为M2378-CFS201的芯片，或型号为LPC2366的芯片)，电机驱动模块(A4980或THB7128)；

进一步的，所述主机顶盖影像采集(摄像头)孔与试纸条托距离范围：20-180mm；

进一步的，所述激发光单元中的激发光可选择卤素灯或氙灯或LED灯组；

进一步的，所述影像滤光单元和激发光单元中的皮带轮传动装置可替换成齿轮、丝杆、涡轮蜗杆或电机直接驱动；

进一步的，所述外壳为内部黑色，且不透光或有不透光材料制成。

所述移动智能终端的食品安全检测方法，包括以下步骤：

S1、将具有检测应用系统的移动终端设备放置于终端托架上，对准移动终端的摄像头或影像采集装置与终端影像采集孔，将终端设备及终端托架放置于检测主机上；

S2、将待检测的试纸条插入试纸条托上；

S3、通过连接模块连接终端设备与检测主机，操作终端设备的控制应用，选择对应试纸条的检测模式，检测主机得到信号后，会驱动第一电机、第二电机动作；使激发光滤光轮盘转至需要的激发光滤光片位置与异形通光孔的小直径圆孔同轴上方，影像滤光轮盘转至需要的影像滤光片位置与影像通光孔同轴上方；

S4、根据待检试纸的类型，在电路单元控制下，激发光依据需要打开或关闭；

S5、操作终端设备的检测应用模块，采集待检试纸条上信息；同时终端设备上的分析模块，对采集的信息进行分析处理，显示输出待检物结果。

相对于现有技术，本发明创造所述的基于移动智能终端的食品安全检测装置具有以下优势：

本发明创造所属的检测装置是一种既可以定量检测胶体金试纸条，又可以定量检测荧光试纸条的仪器，即本发明创造能够通过配套的移动智能终端的，如手机应用系统(APP)调用摄像头完成定量检测；

本发明创造的检测装置为手持式，小型化，可充电离线使用，结构精巧，携带方便、设备造价成本较低；

本发明创造的检测装置能够适用于任何型号的智能终端的手机(具有摄像头及蓝牙功能)，通过改变手机托架的造型以及托架上的固定插头位置，来适配所有外观的智能终端设备；

本发明创造的食品安全检测方法在极大程度上降低了工作的成本，且由于不受地点限制，能够实现即时检测的要求，方便经济，提高了工作效率。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造实施例所述的检测装置整体示意图；

图2为本发明创造实施例所述的移动智能终端托架示意图；

图3为本发明创造实施例所述的检测装置外壳示意图；

图4为本发明创造实施例所述的检测装置剖视图；

图5为本发明创造实施例所述的检测装置装配图；

图6为本发明创造实施例所述的检测装置中影像滤光单元示意图；

图7为本发明创造实施例所述的检测装置中光源单元示意图；

图8为本发明创造实施例所述的检测流程示意图。

图9为电路单元模块示意图。

附图标记说明：

1-终端托架；2-检测主机；10-终端影像采集孔；11-托架固定插头；200-主机顶盖影像采集孔；201-托架固定插孔；20-外壳顶盖；21-影像滤光单元；22-激发光单元；23-电路单元；24-电池单元；25-试纸条托；26-外壳；210-第一托架；2100-影像通光孔；2101-第一电机安装孔；211-第一电机；212-第一主动轮；213-第一传动带；214-影像滤光轮盘；215-影像滤光片；216-影像滤光轮盘中心固定件；220-第二托架；221-第二电机；222-第二主动轮；223-第二传动带；224-激发光滤光轮盘；225-激发光滤光片；226-激发光；227-激发光支架；2201-异形通光孔；2202-电机装配孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本 发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

如图1-5所示，基于移动智能终端的食品安全检测装置，包括终端托架1和检测主机2，所述终端托架1上设有托架固定插头11和终端影像采集孔10，所述检测主机2包括外壳顶盖20、影像滤光单元21、激发光单元22、电路单元23、电池单元24、试纸条托25和外壳26，所述外壳顶盖20上开有主机顶盖影像采集孔200和托架固定插孔201，所述托架固定插孔201与托架固定插头11配合使用，所述主机顶盖影像采集孔200与终端影像采集孔10同轴；所述主机顶盖影像采集孔200与终端影像采集孔10尺寸相当；所述影像滤光单元21置于激发光单元22上方，所述电路单元23和电池单元24置于激发光单元22下方的两侧，中间空隙为光通道，激发光单元22的正下方还设有试纸条托25，所述外壳26一侧的下部开有用于试纸取放的孔，所述影像滤光单元21、激发光单元22、电路单元23、电池单元24和试纸条托25固定于外壳26内部；所述电路单元23、电池单元24与影像滤光单元21、激发光单元22电连接；

如图6所示，所述影像滤光单元21包括第一托架210、第一电机211、第一主动轮212、第一传动带213、影像滤光轮盘214和影像滤光片215，所述第一托架210承托板为水平结构板，第一托架210上开有圆形的影像通光孔2100，所述影像滤光轮盘214上设有若干个影像滤光孔，所述影像滤光孔上设有能通过不同波长的影像滤光片215，所述影像滤光孔与第一托架210的影像通光孔2100同轴且尺寸相当，所述影像滤光轮盘214中心通过固接于第一托架210上的影像滤光轮盘中心固定件216固定，所述第一电机211与第一主动轮212连接，且所述电机211置于第一托架210一端开有的第一电机安装孔2101内，所述第一主动轮与影像滤光轮盘214之间设有第一传 动带213，第一电机211带动第一主动轮212，第一主动轮212通过第一传动带213带动影像滤光轮盘214转动，根据需要将不同的影像滤光片215转动至影像通光孔2100上方，实现检测装置的广范围测试工作；

如图7所示，所述激发光单元22包括第二托架220、第二电机221、第二主动轮222、第二传动带223、激发光滤光轮盘224、激发光滤光片225、激发光226和激发光支架227，所述第二托架220底板与水平面成0°-45°，第二托架220上开有异形通光孔2201，所述异形通光孔2201为直径不等的两个外切的圆及两条公共的切线组成的封闭形状的孔，较小直径的圆孔端上部设有激发光滤光轮盘224，所述激发光滤光轮盘224上开有若干个激发光滤光孔，所述激发光滤光孔与异形通光孔2201的小直径圆孔相当，每个激发光孔上设有一个激发光滤光片225，所述激发光滤光轮盘224中心设有转轴，所述转轴插第二托架220上对应的转轴孔，图中未示出，激发光滤光轮盘224通过第二传动带223与第二主动轮222相连，第二主动轮222有第二电机221提供动力，所述第二托架220的第二电机221端还开有用于避让第一电机211和装配第二电机221的电机装配孔2202，所述异形通光孔2201的小直径圆孔的轴心上方的激发光轮盘224上方设有激发光226，所述激发光226固定在激发光支架227上，且激发光支架227为弯折的板状不透光材料制成，防止激发光向上射出。

如图8所示，应用移动智能终端的食品安全检测装置的检测方法：移动智能终端以手机为例，连接模块以蓝牙模块为例，影像采集模块以摄像头为例，进行详细的说明所述检测装置的流程，通过第一电机和第二电机、第一传动带和第二传动带，实现不同滤光片的切换，以检测不同激发光与发射光的荧光试纸条和胶体金试纸条。

胶体金试纸条检测：试纸条插入试纸条托，操作手机的控制应用部分(APP)，手机通过蓝牙控制系统，在第一电机和第二电机带动下，激发光单元和影像滤光单元的滤光片均转至红外截止滤光片，其中胶体金试纸条不需要激发光，无需打开激发光光源，但为了提高亮度，开启激发光进行照明；操作手机上的检测应用系统，进行拍照，手机检测系统对照片进行数字图像处理，换算出试纸条上待测物浓度。

荧光纸条检测：试纸条插入试纸条托，操作手机的控制应用部分，收集通过蓝牙控制系统，激发光源单元和影像滤光单元的滤光片均转至对应波长的滤光片，打开光源，操作手机上的检测应用系统，进行拍照，手机应用检测系统对照片进行数字图像处理，换算出试纸条上待测物浓度。

具体的例如：检测以荧光微球为标记物的试纸条，475nm波长激发光照射，能够发出545nm的荧光，激发光单元的滤光片有一个能透过475nm波长的光，激发光单元为卤素灯，影像滤光片有一个能透过545nm波长的光；

S1、将手机放入手机托架安装在检测仪器上；

S2、将试纸条插入试纸条托；

S3、操作APP，选择对应荧光微球试纸条的检测模式；此时手机会通过蓝牙和仪器通讯，仪器的电路单元得到信号后，会驱动步进电机动作；使激发光单元的滤光片轮旋转至475nm滤光片位置，影像滤光单元的滤光片轮旋转至545nm滤光片位置；

S4、在电路单元的控制下，卤素灯打开；

S5、通过操作APP，拍摄照片，采集试纸条影像；

S6、手机APP对照片进行数字图像处理，最终换算出试纸条上待测物浓度。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造， 凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种食品安全检测装置，其特征在于：包括终端托架(1)和检测主机(2)；

所述终端托架(1)上设有托架固定插头(11)和终端影像采集孔(10)，所述检测主机(2)上设有外壳顶盖(20)，且外壳顶盖(20)上设有主机顶盖影像采集孔(200)和托架固定插孔(201)，所述托架固定插孔(201)与托架固定插头(11)配合装配，所述主机顶盖影像采集孔(200)与终端影像采集孔(10)尺寸相等且同轴；

所述检测主机(2)还包括影像滤光单元(21)、激发光单元(22)、电路单元(23)、电池单元(24)、试纸条托(25)和外壳(26)；所述影像滤光单元(21)设置在激发光单元(22)上方，激发光单元(22)位于试纸条托(25)上方，且均位于外壳(26)内部，所述影像滤光单元(21)和激发光单元(22)上设有对应的滤光片，所述电路单元(23)、电池单元(24)也设置与外壳(26)内部，且与影像滤光单元(21)和激发光单元(22)电连接，且电路单元(23)与电池单元(24)间形成光束通道；

所述激发光单元(22)能发射光并经激发光单元(22)的滤光片进入光束通道照射在试纸条托(25)上待检试纸条，反射经影像滤光单元(21)的滤光片射出。

2.根据权利要求1所述的食品安全检测装置，其特征在于：所述影像滤光单元(21)包括第一托架(210)、第一电机(211)、第一主动轮(212)、第一传动带(213)、影像滤光轮盘(214)和影像滤光片(215)，所述第一托架(210)承托板为水平结构板，第一托架(210)上开有圆形的影像通光孔(2100)，所述影像滤光轮盘(214)上设有若干个影像滤光孔，所述影像滤光孔上设有影像滤光片(215)，所述影像滤光孔与第一托架(210)的影像通光孔(2100)同轴且尺寸相当，所述影像滤光轮盘(214)中心通过固接于第一托架(210)上的影像滤光轮盘中心固定件(216)固定，所述第一电机(211)与第一主动轮(212)连接，且所述电机(211)置于第一托架(210)一端开有的第一电机安装孔(2101)内，所述第一主动轮与影像滤光轮盘(214)之间设有第一传动带(213)，第一电机(211)带动第一主动轮(212)，第一主动轮(212)通过第一传动带(213)带动影像滤光轮盘(214)转动。

3.根据权利要求1所述的食品安全检测装置，其特征在于：所述激发光单元(22)包括第二托架(220)、第二电机(221)、第二主动轮(222)、第二传动带(223)、激发光滤光轮盘(224)、激发光滤光片(225)、激发光(226)和激发光支架(227)，第二托架(220)上开有异形通光孔(2201)，所述异形通光孔(2201)为直径不等的两个外切的圆及两条公共切线组成的封闭形状的孔，较小直径的圆孔端上部设有激发光滤光轮盘(224)，所述激发光滤光孔与异形通光孔(2201)的小直径圆孔相当，所述异形通光孔(2201)上端设有激发光滤光轮盘(224)，所述激发光滤光轮盘(224)上开有若干个激发光滤光孔，每个激发光孔上设有一个激发光滤光片(225)，所述激发光滤光轮盘(224)中心设有转轴，所述转轴插第二托架(220)上对应的转轴孔，激发光滤光轮盘(224)通过第二传动带(223)与第二主动轮(222)相连，第二主动轮(222)有第二电机(221)提供动力，所述第二托架(220)的第二电机(221)端还开有用于避让第一电机(211)和装配第二电机(221)的电机装配孔(2202)，所述激发光滤光轮盘(224)上方设有激发光(226)，所述激发光(226)固定在激发光支架(227)上。

4.根据权利要求2所述的食品安全检测装置，其特征在于：所述影像滤光单元(21)中的第一主动轮(212)和影像滤光轮盘(214)的传动带方式替换成第一主动轮(212)与影像滤光轮盘(214)齿轮啮合方式传动；或影像滤光轮盘(214)直接与第一电机(211)输出端相连；或影像滤光轮盘(214)为涡轮结构且第一电机(211)输出端为蜗杆结构，以涡轮蜗杆的方式传动。

5.根据权利要求3所述的食品安全检测装置，其特征在于：所述激发光单元(22)中的第二主动轮(222)和激发光滤光轮盘(224)的传动带方式替换成第二主动轮(222)与激发光滤光轮盘(224)齿轮啮合方式传动；或激发光滤光轮盘(224)直接与第二电机(221)输出端相连；或激发光滤光轮盘(224)为涡轮结构且第二电机(221)输出端为蜗杆结构，以涡轮蜗杆的方式传动。

6.根据权利要求1所述的食品安全检测装置，其特征在于：所述主机顶盖影像采集孔(200)与试纸条托(25)距离范围为20-180mm。

7.根据权利要求3所述的食品安全检测装置，其特征在于：激发光支架(227)为弯折的板状不透光材料制成；所述外壳(26)为内部黑色且不透光，或由不透光材料制成。

8.根据权利要求3所述的食品安全检测装置，其特征在于：所述第二托架(220)底板与水平面成0°-45°。

9.根据权利要求3所述的食品安全检测装置，其特征在于：所述激发光单元(22)中的激发光(226)为卤素灯或氙灯或LED灯组。

10.一种基于移动智能终端的食品安全检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、将具有检测应用系统的移动终端设备放置于终端托架(1)上，对准移动终端的摄像头或影像采集装置与终端影像采集孔(10)，将终端设备及终端托架(1)放置于检测主机(2)上；

S2、将待检测的试纸条插入试纸条托(25)上；

S3、通过连接模块连接终端设备与检测主机(2)，操作终端设备的控制应用，选择对应试纸条的检测模式，检测主机(2)得到信号后，会驱动第一电机(211)、第二电机(221)动作；使激发光滤光轮盘(224)转至需要的激发光滤光片(225)位置与异形通光孔(2201)的小直径圆孔同轴上方，影像滤光轮盘(214)转至需要的影像滤光片(215)位置与影像通光孔(2100)同轴上方；

S4、根据待检试纸的类型，在电路单元(23)控制下，激发光(226)依据需要打开或关闭；

S5、操作终端设备的检测应用模块，采集待检试纸条上信息；同时终端设备上的分析模块，对采集的信息进行分析处理，显示输出待检物结果。