確定生物材料、尤其是食品的狀態的方法與設備的製作方法

2023-11-02 12:04:42 2

專利名稱：確定生物材料、尤其是食品的狀態的方法與設備的製作方法
確定生物材料、尤其是食品的狀態的方法與設備
本發明涉及一種無接觸且不必取樣的確定生物材料尤其是食品的 狀態的方法，以及實施該方法的設備。
已知經過微生物學過程可以導致物質的化學變化，其引起物品的 生物變化。這可以導致食品或類似物的變質。
關於食品變質的檢測難題已知有多種方法。在CH564775中公開了 一種方法，其中將待測的包裝在均一熱條件下存放於一個儲存空間中。 其必須在特定的溫度條件下進行並且持續數小時到數天之後才能據此 給出評價。
AT324. 026描述了一種昂貴的方法，其中在熱成像相機的幫助下 在實驗室中進行檢測，在該方法中，測得的不是待測物的組成，而只 是升高的細菌含量。
AT384. 679中描迷的方法致力於檢測酵母和黴菌，在該方法中， 於實驗室裡使待測物歷經一個培養過程，其同樣要求大量的時間、材 料和人員支出。
EP0311177中利用彈性離散輻射進行檢測，其中使用高科技設備 檢測包裹件或類似物中的不希望的內容物。
從US3973128中也已知用X射線的檢測方法。同樣，媒體還報導
了 一種勘查危險細菌的設備，但是其採用折射強度和衍射角進行工作。 直到現在，雷射測量技術僅用於勘查特定的物質，例如用於在過 境處的監查以勘查違禁和危險物品(毒品或爆炸物以及武器)。這就 是說，已知的測量技術(通過測量發射光束，例如雷射、原子雷射、 oc光譜測量)涉及僅檢測特定明確的已知物品的存在，但並不涉及掌 握其生物狀態或任選的其生物組成。
現有技術中所有已知的測定生物材料狀態的方法都使得經濟昂貴 的檢測方法是必要的。輔以高素質的專業人員、複雜的設備和裝備良
好的工作場所的條件下，常常許多方法步驟是必要的，而其中的測量 結果僅能應用於特定的產品(如奶製品)。
更進一步的，當不是現場而必須在實驗室中進行檢測時，時間、 溫度和環境這些因素也不能忽視。
由於上述情況，待測材料在轉移到實驗室的過程中可能進一步發 生生物學的變化，並不再對應於已提取的材料。
由於食用了變質物而不斷增長的疾病數量，表明有必要發展一種 快速、簡單的測試方法，其能使一個外行也有可能進行準確的質量控 制。在這種情況下，同樣主要也經常涉及到大量的人群，例如在學校、 曰託所，孩童班或敬老院用餐時。
通過產地證明和類似手段，許多企業努力在購買其商品時向消費
者提供一定的安全性；然而，最好的商品由於運輸和存放不當也會提
前變質。
因此，肯定從企業角度來講，要在可變質食品的購買時向消費者 提供安全服務，其能快速、節省成本地且現場地進行，並且也能夠與 在收款處的已知讀出設備相連。
從DE2728717A1中已知有一種無接觸且不必取樣的確定過程。在 這種已知的設計中，待測試樣的表面被例如雷射掃描，其中測量反射 或輻射，也即，實際上僅僅是試樣的表面而非深層被檢測了。
根據本發明，上述的缺陷得以避免，方法是在待測物中藉助相干 輻射誘導出發射輻射並直接檢測，並將測得值與標準或邊界值比較。 由此，甚至表面之下的層也被檢測，經此待測物質的整體狀態都可被 掌握。該過程中，本發明的方法利用了以下的情況，即材料的生物組 成或生物結構的任何變化或微生物侵染會引起經誘導的輻射的變化。 由於已知的變化和與標準或邊界值的比較，故可以簡單地確定是否待 測材料對應於預定的標準。
有利地，可以將輻射發射的標準值(最優條件)或邊界值確定為 指導值並儲存下來。其最好如下操作，即在實驗室中人工模擬出實踐 中出現的各種狀態，例如微生物、病原體、病毒或其他發病因子引起
的食品汙染或傳染。相對於已經測量並存儲的標準或邊界值出現的偏 差被用於評價待測物的狀態。測得的數據原則上還可以有益地與時間 和曰期信息一併存儲用以對比測量。
其中，發射輻射的輸出功率可以略低於容許的功率極限。
時，該測量設備附近的其他人員不會受到傷害。另外，在過大功率時 要避免，在考慮包裝的情況下，受測食品會歪曲所放射的輻射的輸出 功率。同樣的，所放射的輻射的輸出功率可以與輻射源與待測物之間 的距離相匹配，由此實現更準確的測量。
在進行本發明方法的具有一個用以發射相干輻射的輻射源，用於 檢測經誘導的發射輻射的探測器和一個控制器的本發明裝置中，輻射 儀器設備含有一個微計算機單元用於比較測定的發射數據和存儲在存 儲器中的標準值和邊界值。
有利的，該裝置可以通過擴展(外加晶片，外加卡)而被專門化 地也用於薈別特殊的微生物學過程(例如旅行時)。
特別的，其適合檢測細菌、酵母和黴菌，其中可以任選地同時並 行檢測特徵性能，如微生物含量，氣體形成，發酵活性，酸形成和類 似性質。
某些應用中，可以將特殊的參數存儲到存儲器中，通過其可以細 致的檢測特定的細菌，如食品中的沙門氏菌，奶製品中的黴菌，或液 體中特定的病原體。該裝置還可以調整使得其用於監控果蔬中的噴霧 劑和/或肥料和/或可能的違禁防腐劑的摻混。在此過程中，可以調節
輻射使得通過調節發出的輻射獨立於溫度地檢測食品(也即冷凍食品) 的可食用性。
其中，存儲器可以配置另外能夠檢測組成和/或包裝材料的耐用性 和/或特定物質的釋放的數據。最後，該裝置能夠在收款處那裡與本身 已知的讀出方法相連，其中結果可以顯示在收款單上。在附圖中顯示
了構造示意圖，更確切說

圖1是基本設備的構造，圖2是優選實施方 式，利用其可以實現待檢測材料內容物的精確診斷，和圖3是本發明
裝置的另一實施方案。其中根據圖1,由雷射器l放射的雷射束la到 達待測材料2並誘導出的發射輻射2a，該發射輻射被中央微計算機單 元3存儲。優選的，該設備中嵌入一個開關W，其在以下簡稱為選擇 開關。通過其實現存儲在存儲器4中的分組4，和4"的轉換，其含有在 這種情況下涉及的是所希望的上位名詞，如奶製品或肉或類似物的特 定的邊界值的標準值，並且其中涉及有至少兩個分組。
在中心的微計算機單元3中進行測量值與儲存的標準值的比較， 所得結果以模擬或數字形式顯示在顯示裝置5上，且其可以支持聲音 或光信號，並且其中的結果僅限於正或負的結果，如奶製品是否可食 用一是/否，而無內容物的說明。
圖2顯示本發明設備的另一種優選實施方式的圖示構造，其中， 如所示的，可以實現對待測材料內容物的精確化的診斷。這可通過在 中心的微計算機單元3上將誘導的發射輻射2a與獨立存儲器存儲的標 準值和邊界值相對比而實現，其中例如將存儲器之一用於食品領域而 其他的用於藥物目的，即如上所述(以下簡稱為參比存儲器4a和4b)， 其可以通過功能開關F在至少兩個參比存儲器4a和4b之間切換。所 測得的結果以模擬或數字形式顯示在顯示裝置5上，其可以支持聲音 和/或光信號。還可以有可能性使用日期和時間信息6和/或藉助存儲 晶片7的存儲和/或藉助書寫裝置9經由接口 8的列印而補充所述結 果。
圖3說明了本發明裝置的另一種形式的圖示構造，其中所述的中 央微計算機單元3，補充配備有多重數據存儲器用以系列診斷或分析， 這一方面補充了諸如沙門氏菌的檢測，另 一方面也實現了藥物分析。 其中，將儘可能多的經誘導的發射輻射2a的信息存儲作為實值並將其 與儘可能多的來自參比存儲器4"，的標準值相比較，由此可以補充對 特定的細菌、酵母和/或黴菌、沙門氏菌或諸如此類的具體檢測的可能 性。這裡，所測得結果也可以如圖2中所述，以模擬或數字形式顯示 於顯示裝置5上，並且其可以支持聲音和/或光信號。也可以有可能性 使用日期和時間信息6和/或藉助存儲晶片7和/或藉助書寫裝置9經 由接口 8的列印而補充所述結果。
在圖2和3中不再贅述可從附圖中看出並且以與前圖相同的附圖 標記表示的相同存在的組件。因為本發明的裝置，尤其是可攜帶的方 案涉及的是小型結構的且耗電很小的設備，所以可以毫不費力地藉助 傳統的電池，例如耐用電池進行供電，但是也可以藉助電網設備直接 供電。為此所需的元件並沒有示於圖1至3中。
最為簡單地，本發明設備的各個結構步驟都可以與本身已知的袖 珍計算器相類比，其中也存在著具有基本運算類型的筒單而成本低廉 的模式，從這種擴展形式直至具有技術功能的高質量的袖珍計算器。
無困難地推導出。本發明的特徵在於，第一次使診斷方法獨立於包裝。 在此情況下，待測物不必再從包裝中取出，並且包裝的類型(塑 料、玻璃、金屬或混合材料如脂鯉包(Tetra-Pack)或真空包裝或諸 如此類)也對結果無影響。只是必須注意，如此選擇本發明設備所發 射的雷射輻射的能級，即使得能夠誘導發射。為了得到測量結果，必 須保證更高的能量級也能被更強地分配。於是，經光輻射誘導的發射 率高於光輻射的吸收率；在通過材料時它們不會衰減，而是增強。
為了得到儘可能可靠的值，與待測物的最小和最大距離和發射輻 射(從設備中發射出的測量輻射)的強度必須要考慮在內。如上已公 知的，雷射技術業已應用在醫學上，尤其還在眼科檢查或治療的情形 下。對於本發明的方法或本發明裝置需要注意的是，從本發明設備輻 射出的最大輸出功率(發射輻射的能量強度)要略低於容許的功率極 限。由此就能使得當根據本發明製得的設備操作不慎時，健康危害最 小化。但是推薦在設備上使用相應的警示提示，例如警示兒童或類似 群體切勿不慎操作。
一個特別經濟的該設備的實施方式設計使得本發明的設備能夠針 對特定的細菌檢測待檢測物。但是在這種情況下，所述設備必須是經 由其特殊的應用能力標識的。根據本發明方法的一個特別有益的實施 方式，可以檢驗細菌、酵母和黴菌，其也可以同時排列確定特徵性能
如微生物含量、氣體的形成、發酵活性、酸的生成和類似現象。這對 於鑑別沙門氏菌或真菌毒素是特別有益的，因為在這些情況下，沙門
氏菌的症狀要8至14小時之後顯現，而真菌毒素的症狀要長達18小 時之後才能顯現。
黴菌產生的黴菌毒素隱藏了非常廣泛的問題。其可以出現在所有 食品中，無臭無味並能造成嚴重的肝損害。直到現在，黴菌毒素的檢 測困難又耗時。黴菌毒素的一種已知的分類是黃麴黴毒素，其產生於 例如胡榛子中。
釆用根據本發明製得的設備，可以以特別簡便的方式檢測液體的 可食用性，例如已知包裝中(例如脂鯉包)的奶製品。其中，該設備 支持一種檢測過程，在該檢測中，將封閉的無菌包裝在均一的熱條件 下於+2。C至+60。C、優選約+15。C到+25。C的溫度下放置於儲存存空間中 數小時或數天。如此得到的結果可以存儲在設備中作為邊界值。
還可以分別根據作用敏感性藉助特定的酶通過確定特定的在變質 中出現的產物，例如三磷酸腺普，如次黃嘌呤、肌苷和肌苷酸和/或它 們的組合物來進行檢測，即
次黃噤呤-黃嘌呤-氧化酶， 肌普-核苷磷酸化酶，
肌苷酸-鹼性磷酸酶-核苷磷酸化酶和黃嘌呤-氧化酶-黃噪呤 (C5H4N402 )。
根據本發明生產的設備能夠勘查果蔬上應用的噴霧劑或肥料，和/ 或勘查甚至也存在和/或攙雜在經加工形式的食品，例如果醬或番茄沙 司中的可能的違禁防腐劑。
另外，本發明的方法和本發明的裝置提供了獨立於溫度而檢測食 品(也即冷凍食品)的可食用性的可能性。 一個幾乎不被重視的事實 是，微生物不會由於冷凍而殺死。有一些酶在-40。C的溫度下也可以工 作。目前總是廣泛出現於貨架上的冷凍食品，由於運輸的棘手難題(冷 凍鏈斷裂的危險)而變得特別脆弱。本發明的裝置可以如此構成，使 得其通過擴展(外加晶片、外加卡)也能為確定特殊的微生物學過程
或檢測微生物而專業化。這一點尤其在由於其他的衛生條件或由於高 溫而會招致食品迅速變質的旅行時是非常有效的。也可以檢測包裝材 料的組成和/或耐用性和/或檢測食品中特定物質的釋放(例如從有些 包裝材料中釋放出的致癌組成)。為了給顧客提供有關如上所述的包 裝或未包裝的液態、固體、未加工或經加工的食品的儘可能多的信息， 也可以將本發明的裝置與在收款處本身已知的讀出方法相連。對於食
用性受到影響的食品，測量結果可以隨同著一起列印在收款單上。
另外，使本發明裝置或本發明方法用於生物材料狀態的測定特別 有效地用於研究，其本質上的特徵是，直接測量從使用輻射源例如激 光照射的待測材料上發射出的經誘導的發射輻射，由此將其與至少一 個標準值或邊界值比較，經此縮短漫長的檢測過程，並可能促進例如 疫苗或類似物的發展。因此，利用本發明的方法或本發明的裝置可以 特別簡便地確定和診斷所有生物材料。因為血液和其他來自生物材料 的身體物質也會組合，並且在其中會發生微生物變異，所以在這裡也 採用本發明方法或本發明裝置來鑑別這種微生物變異是合乎邏輯的。 本發明的另一有益實施方式是，其使得採用單個設備利用控制開關來 揭示發生於其他有機物質如血液或類似物中的微生物變異成為可能， 因為例如每種病菌都會釋放出特定的誘導發射輻射，同時檢測又可以
以及可以為任何沒有專業知識的人員在很少勞作下現場操作。因此可 以快速而簡單地確定炎症或其他的器官變異，如癌症。
以特別簡便的方式，可以檢驗血液中升高的葡萄糖水平，葡萄糖 水平會釋放出另 一種經誘導的發射輻射，所述升高的葡萄糖水平是鑑
別血糖類疾病(糖尿病)的最重要的實驗化學標誌。迄今以來，都是 利用檢測棒來對患者進行常規的血糖檢測。
這種代謝疾病的另一特徵是尿中排出葡萄糖。
如此，健康患者的空腹葡萄糖量是
毛細血管血55-100mg/dl 靜脈血55-110mg/dl
對糖尿病患者，飯後一小時出現如下值 毛細血管血超過200mg/dl 靜脈血超過180mg/dl。
這些已知的值可以用作標準值或實值。同樣，對於尿酸的測量值 (男性:3. 5-7. lmg/dl，女性2. 5-5. 9mg/dl )也是已知的。急慢性 肝炎患者體內，尿膽素原(通常尿膽素原排洩的上限值為lmg/100ml) 會增多，或者檢測尿膽素原來鑑別毒性肝損害或肝腫瘤。這裡也釆用 本發明，且本發明的任務也在於實現一種無需抽取待測有機物質的簡 便且對於患者儘可能無痛的診斷。也可以考慮採用本發明的裝置來確 定血型。當事故或緊急手術之後需要快速診斷時這一點特別有利。
在本發明的一個優選而簡便的實施方案中，能夠實現勘查體內， 例如血液中的麻醉劑和毒品，也能勘查麻醉劑和毒品的化學製備形式。
還存在一種可能，分別根據生產國的法規，生產該設備與汽車啟 動器的組合體，用以實現在啟動前檢測操縱杆的駕駛適宜性並4壬選地 阻止機動車起動。
此外，還可以將本發明的設備與照相機、行動電話、鐘錶和類似 物相結合，這能明顯簡化可疑情況下的證據保全，同時還能隨同存儲 下時間和日期信息。根據本發明製得的設備可以以能夠模擬或數字形 式解讀的方式產生出測量結果和/或配備以可聲學和/或光學感知的信 號。
權利要求
1. 無接觸且無需提取樣品地確定生物材料特別是食品的狀態的方法，其特徵在於，利用相干輻射在待測物中誘導出發射輻射並直接對其測量，並且將測量值與標準值或邊界值對比。
2. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，測得輻射發射的標準 值(最佳狀態)或邊界值作為指導值並隨後將其存儲。
3. 如權利要求2所述的方法，其特徵在於還隨同存儲對比測量的 時間信息和日期信息。
4. 如權利要求1-3之一所述的方法，其特徵在於，所發出的輻射 的輸出功率略低於容許的功率極限。
5. 如權利要求4所述的方法，其特徵在於，在考慮包裝、特別是 包裝材料種類的情況下選擇所發出的輻射的輸出功率。
6. 如權利要求4或5所述的方法，其特徵在於，所發出的輻射的 輸出功率要與輻射源和待測物之間的距離相適應。
7. 如權利要求1至6之一所述的方法，其特徵在於，待測物是組 織、血液或尿，特別是人體的。
8. 如權利要求7所述的方法，其特徵在於，現場地且無需提取和 物理接觸地測定待測物。
9. 用於實施如權利要求1至8之一所述的方法的裝置，其具有用 於發出相干輻射的光源、用於檢測誘導的發射輻射的探測器和控制設 備，其特徵在於，控制設備含有微計算器單元(3)以對比檢測到的發射 輻射和存儲於存儲器(4)中的標準值(4，)和邊界值(4")。
10. 如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，通過擴展(外加晶片、 外加卡)而專業化地用於鑑別特殊的微生物學過程(例如旅行時)。
11. 如權利要求9或10所述的裝置，其特徵在於，其適於檢測細 菌、酵母和黴菌，並且任選同時並行地檢測特徵性能，如微生物含量， 氣體形成，發酵活性，酸形成和類似性質。
12. 如權利要求9至11之一所述的裝置，其特徵在於，將特殊的 儲於存儲器(4)中，通過其可以細緻的檢測特定的細菌，如食品 中的沙門氏菌，奶製品中的黴菌，或液體中特定的病原體。
13. 如權利要求9至12之一所述的裝置，其特徵在於，其用於監 控果蔬中的噴霧劑和/或肥料和/或可能的違禁防腐劑的摻混。
14. 如權利要求9至13之一所述的裝置，其特徵在於，通過調節 發出的輻射獨立於溫度地檢測食品，也即冷凍食品的食用性。
15. 如權利要求9至14之一所述的裝置，其特徵在於，存儲器(4) 中配置另外能夠檢測組成和/或包裝材料的耐用性和/或特定物質的釋 放的數據。
16. 如權利要求9至15之一所述的裝置，其特徵在於，其在收款 處與本身已知的讀出過程相連，其中結果可以顯示在收款單上。
全文摘要
本發明涉及一種無接觸且無需提取樣品地確定生物材料特別是食品的狀態的方法，以及實施該方法的裝置。在所述方法中，利用相干輻射在待測物中誘導出發射輻射並直接對其測量，並且將測量值與標準值或邊界值對比。為此目的，該裝置具有用於發出相干輻射的光源、用於檢測誘導的發射輻射的探測器和控制設備，其中所述控制設備含有微計算機單元以對比檢測的發射輻射和存儲於存儲器中的標準值和邊界值。
文檔編號G01N33/483GK101395470SQ200680053598
公開日2009年3月25日 申請日期2006年1月13日 優先權日2006年1月13日
發明者貝爾納·杜埃 申請人:貝爾納·杜埃