食品中氧化还原物质的检测装置制造方法
【专利摘要】一种食品中氧化还原物质的检测装置，包含有一检测试片、一检测仪及一萃取组件，该萃取组件用于自一食物检体取得一供该检测试片使用的待测物，该萃取组件包含有一加热单元及一萃取器，该萃取器包含一由该加热单元加热并供容置该食物检体的容置部以及一与该容置部相连通以将该食物检体形成该待测物的冷凝部，该冷凝部包含一口径渐缩的导入端、一导出端、一连通于该导入端与该导出端之间的导管以及一围绕该导管而与该导管之间形成一供存放一冷凝剂的环形空间的环墙。据此，本实用新型通过该导入端及该环墙的设置，可加速蒸馏速度，缩短检测时间。
【专利说明】食品中氧化还原物质的检测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种检测装置，尤指一种食品中氧化还原物质的检测装置。
【背景技术】
[0002]二氧化硫(sulphur dioxide)与亚硫酸盐(sulphite)是生活中常见的残留食品添加物。其中，二氧化硫是一种还原漂白剂，具有漂白、脱色、抗氧化、防腐和消毒等作用，因此常添加于食品中，用以抑制酵母、霉菌以及细菌等微生物的生长，以保存食物。亚硫酸盐类也为常见的食品添加物，由于亚硫酸盐经作用后随即分解成二氧化硫，因此和二氧化硫有相同的添加目的。
[0003]除二氧化硫外，食品中常见的亚硫酸盐类添加物包括:亚硫酸钠(Sodiumsulfite, Na2S03)> 亚硫酸钾(Potassium sulfite, K2S03)、亚硫酸氢钠(Sodiumbisulfite, NaHS03)、亚硫酸氢钾(Potassium bisulfite, KHS03)、偏重亚硫酸氢钠(Sodiummetabisulfite, Na2S2O5)、偏重亚硫酸钾(Potassium metabisulfite, K2S2O5)、低亚硫酸钠(Sodium hydrosulfite, Na2S2O4)等。市面上可能含有二氧化硫和亚硫酸盐类残留的食品涵盖广泛，例如:年货、干货中的瓜子、开心果、香菇、金针、竹笙、白木耳等；新鲜食物的竹笋、豆芽、肉品、海鲜；或是各类型的腌制、加工食品，如:水果干、酸菜、糖饴等；甚至是竹筷、竹签等免洗餐具或各式酒类，均可见其存在，因而威胁着消费大众的饮食健康。过量或长期食入二氧化硫会使人体产生不适，轻微者会导致呕吐或肠胃道的不正常反应，影响钙、磷的吸收，严重者甚至造成严重的过敏反应或休克。
[0004]根据联合国农粮 组织(Foodand Agriculture Organization of the UnitedNations,简称 FA0)与世界卫生组织(World Health Organization,简称 WHO)的规定，二氧化硫/亚硫酸盐类每日可允许的摄取量约为0.7mg/Kg,即对60公斤的成人而言，每日的氧化硫摄取容许量最闻为42mg。另一方面，各国对于二氧化硫/亚硫酸盐类的食品残留量也有不同的标准含量规范，因此对食品进行二氧化硫/亚硫酸盐类残留量的定量检测极具意义。
[0005]目前针对二氧化硫/亚硫酸盐类的残留检测方法共计有十多种，其中，亚硫酸盐残留量的检测分析基本上是将亚硫酸根以二氧化硫的形态释出而定量的。传统的检测方式中，定性上可用试纸法检测，而定量上，大多数的方法均须在实验室由专业人员进行，且需要大型、昂贵的仪器或经过繁杂耗时的步骤，而无法在现场进行快速且定量的筛检。
实用新型内容
[0006]综上所述，本实用新型的目的在于提供一种食品中氧化还原物质的检测装置，藉此可进行现场、机动测量，而无须耗费大量成本于实验室中测量，并且，使用者或消费者可快速、方便地得知特定氧化还原物是否过量，而危害人体健康。
[0007]为了达成前述目的，本实用新型提供一种食品中氧化还原物质的检测装置，该检测装置包含有一检测试片、一检测仪以及一萃取组件。该检测试片包含一工作层以及一形成于该工作层上的配方层；该检测仪包含一微处理器以及一与该微处理器电性连接的显示单元，该工作层与该微处理器电性连接，而该萃取组件用于自一食物检体取得一供该配方层使用的待测物。
[0008]该萃取组件包含有一加热单元以及一萃取器，该萃取器包含一由该加热单元加热并供容置该食物检体的容置部以及一与该容置部相连通以将该食物检体形成该待测物的冷凝部，该冷凝部包含一口径渐缩的导入端、一导出端、一导管以及一环墙，该导管连通于该导入端与该导出端之间，该环墙围绕该导管而与该导管之间形成一供存放一冷凝剂的环形空间。
[0009]进一步地，萃取组件还包含一收集由导出端导出的待测物的容器，容器包含一壳体以及一密封壳体的盖体。
[0010]进一步地，容器容置一吸收待测物的吸收剂，吸收剂呈一酸性或一碱性。
[0011]进一步地，导出端的口径朝远离导管的方向而渐缩。
[0012]进一步地，导管包含一使导出端朝下的反折段。
[0013]进一步地，容置部具有一开口，冷凝部还包含一将导入端锁合于开口之中的锁扣以及一密封开口的软性垫片。
[0014]进一步地，工作层包含一工作电极以及一对应电极，配方层形成于工作电极和对应电极之上；工作电极和对应电极经各自对应的一导线连接并在检测试片的一端各自形成一连接端，连接端电性连接检测仪，使检测仪检测待测物的含量。
[0015]进一步地，检测试片还包含一基板、一绝缘层、一间隔层和一上盖层；工作层形成于基板上；绝缘层覆盖于工作层上，使连接端、工作电极、对应电极和配方层的区域外露；间隔层覆盖于绝缘层上，而定义出一反应区；上盖层形成于间隔层上，致使反应区的上方空间形成一具有两端开口的通道。
[0016]进一步地，上盖层靠近反应区侧的一内面形成一亲水层。
[0017]进一步地,所述检测仪还包含一连接单元,连接单元包含至少一连接脚位,连接脚位能供一外接接口连接，连接脚位的尺寸对应外接接口的电气连接需求，致使外接接口能插接于连接单元；一输入单元，输入单元能根据使用者定义调整或控制检测仪的各式功能；一存储器，存储器与微处理器电性相接，用以储存相关检测数据；其中，微处理器包含一接口判断程序，藉以自动判断外接接口对应的特定执行程序，而显示单元则能显示检测仪的运作状态和测试结果。
[0018]进一步地，外接接口为检测试片。
[0019]进一步地，检测仪还包含一内建电池，内建电池能提供检测仪运作所需的电力。
[0020]进一步地，检测仪还包含一通信单元，通信单元能与一外部信息设备连线而传输数据与信息。
[0021]再者，该检测试片的配方层可针对不同的该待测物做改变，而适用特定食品中残存的氧化还原物；该检测仪，则可针对该检测试片进行测量、分析，并通过其获得该待测物的定量浓度。
[0022]据此，通过本实用新型，使用者可于短时间内得知食物中残留氧化还原物质的定量浓度，如此将有助于快速地筛检不合格的食品，而保障大众食的安全。【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型一实施例的结构示意图。
[0024]图2为本实用新型一实施例萃取器的结构示意图。
[0025]图3A为本实用新型检测试片一实施例的外观立体示意图。
[0026]图3B为本实用新型检测试片一实施例的结构分解示意图。
[0027]图4A为本实用新型检测仪一实施例的立体外观示意图。
[0028]图4B为本实用新型检测仪一实施例的系统架构方块图。
【具体实施方式】
[0029]有关本实用新型的详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下:
[0030]请参阅图1及图2所示，图1为本实用新型一实施例的结构示意图，图2为本实用新型一实施例萃取器的结构示意图，如图所示，本实用新型为一种食品中氧化还原物质的检测装置，用以测试一食物检体a中含有的一还原性或是氧化性的物质，例如:二氧化硫、亚硫酸盐、维他命C、甲醒、吊白块(Rongalite)、酹类、双氧水、猛氧化物、铬氧化物、氯气、氯氧化物、亚硝酸钠、过氧化氢以及苯甲酸钠等天然或人工添加、合成的物质或其衍生物质。该检测装置包含有一检测试片10、一检测仪20以及一萃取组件40。
[0031]请参阅图3A及图3B所示，分别为本实用新型检测试片一实施例的外观立体示意图及结构分解示意图。如图所示，本实用新型的检测试片10包含一工作电极121(workingelectrode)、一对应电极122 (counter electrode)以及一配方层13。该工作电极121和对应电极122分别经导线123、124连接，并于该检测试片10的一端形成连接端125、126，该连接端125、126可电性连接该检测仪20，致使该检测仪20通过测量检测试片10的电气信息而定量待测物b的含量。该配方层13形成于该工作电极121和该对应电极122之上，该配方层13可针对不同该待测物b有相对应的不同配方，并可与溶有该待测物b的缓冲液产生氧化还原反应。
[0032]如图3B所示，本实施例的该检测试片10主要结构包含一基板11、一工作层12、一配方层13、一绝缘层14、一间隔层15与一上盖层16。以下就各结构进行详细说明:该基板11为该检测试片10的主体支撑材料，在其表面以转印、蚀刻、蒸镀、溅镀、网版印刷、凸版印刷、钢印或其他适合电极材料附着的方式形成该工作层12。该工作层12包含该工作电极121、该对应电极122、该导线123、124和该连接端125、126，并于该工作电极121和该对应电极122之上形成该配方层13。
[0033]该基板11具备表面平整、受热不易变型、足够的结构强度、电气绝缘良好等特性。该基板11可为塑料、玻璃、玻璃纤维或陶瓷等材质；其中，塑料材质诸如为聚氯乙烯(polyvinylchloride,简称PVC)、聚酯(polyester)、聚对苯二甲酸二乙酯醇(polyethylene glycol terephthalate,简称 PET)、聚碳酸酯(polycarbonate,简称 PC)、聚丙烯(polypropylene,简称 PP)、聚乙烯(polyethylene,简称 PE)、聚丁烯(polybutylene,简称PBT)、聚苯乙烯(polystyrene,简称PS)、聚亚二氟乙烯(polyethylene polyvinylidene fluoride,简称 PVDF)、聚酸胺(polyamide, PA)、电木(bakelite)等。
[0034]该工作层12的材质，可为已知适合作为电化学检测电极、导线的材料，如导电碳、或金属(如:金、银、钯、钼及氯化银等)等。在上述一实施例中，若以网版印刷方式将导电碳的该工作层12印刷于该基板11，可预先于该工作层12下方形成一导电辅助层(未显示)，以减少碳材料的电阻；该导电辅助层的材质选自导电性较佳的材料，如:银、铜或锡等。另一方面，若采用蒸镀或溅镀工艺制作该工作层12，可于该工作层12与该基板11之间镀上一层金属附着层(未显示)，辅助该工作层12附着于该基板11上；该金属附着层如铬(Cr)或镍(Ni)等。
[0035]该工作电极121与该对应电极122的几何形状并无特别限定，如可选自方形、菱形、梯形、矩形、圆形、椭圆形、星形、心型以及任何多边型所组成的群组。
[0036]该配方层13为溶有该待测物b的缓冲液的反应区域，可针对不同该待测物b选择不同的配方。该配方层13于配方液覆盖后，再干燥而形成于该工作电极121与该对应电极122的表面。该配方液的覆盖可为涂附、印刷、喷附、点滴等方式，其由多种药剂所组成，包含:氧化还原试剂、电子媒介体(mediator)、缓冲盐类及界面活性剂，可检测食物检体a中所含的氧化还原物质。在一实施例中，上述电子媒介体可为赤血盐(potassiumferricyanide)、黄血盐(potassium ferrocyanide)、对苯酉昆(p_benzoquinone)、吩P秦硫酸甲酯(phenazine methosulfate)、二茂(络)铁(ferrocene)、青定酌.(indophenols)以及甲基蓝(methylene blue)等。
[0037]在另一实施例中，该配方层13中如额外加入生物活性物质，可形成生物传感器。该生物活性物质如:葡萄糖氧化酶(glucose oxidase)、葡萄糖脱氢酶(glucosedehydrogenase)、乳糖氧化酶(lactate oxidase)、乳糖脱氧酶(lactate dehydrogenase)、果糖氧化酶(lactate oxidase)、果糖脱氢酶(lactate dehyarogenase)、半乳糖氧化酶(galactose oxidase)、胆固醇氧化酶(cholesterol oxidase)、胆固醇脱氧酶(cholesterol dehydrogenase)、胆固醇脂解酶(cholesterol esterase)、乙醇脱氧酶(alcohol dehydrogenase)、以及乙醇氧化酶(alcohol oxidase)等或其衍生物质。
[0038]该绝缘层14覆盖于该工作层12上，并使该连接端125、126、该工作电极121、该对应电极122和该配方层13的区域外露；该间隔层15覆设于该绝缘层14上，厚度依实际需求加以定义，并避开该绝缘层14外露的该工作电极121、该对应电极122和该配方层13的区域，而定义出适当面积的一(检体)反应区151。该上盖层16形成于该间隔层15上，致使该反应区151的上方空间形成具有两端开口的通道，其中一端开口形成一检体入口 161，使溶有待测物b的缓冲液可如前述以毛细或虹吸等方式进入该反应区151 ;另一端开口则为一排气口 162，也为检体在检体通道内流动的终点。
[0039]在一实施例中，该上盖层16靠近该反应区151侧的内面163可形成一亲水层，该亲水层可通过亲水性分子，如:磺酰(sulfonyl)、磺酸酯(sulfonate)、羧基(carboxyl),表面修饰该内面163而形成,或直接将亲水性材料以涂布或贴合方式附着于该内面163。其中，该亲水性材料可选自由乙烯纤维素(ethyl cellulose)、甲基纤维素(methyl cellulose)、轻丙酯纤维素(hydroxypropyl cellulose)、醋酸纤维素(celluloseacetate)、硝化纤维素(nitrocellulose)、聚苯乙烯(polyvinyl pyrrolidone)、聚石风(polysulfone)、聚偏氟苯乙烯(polyvinylidene fluoride)、聚酰胺(polyamide)以及聚亚酰胺(polyimide)所构成的群组其一。
[0040]本实用新型提供的该检测仪20为一可携式检测仪20，可施加一反应电位至该检测试片10，并取得回应的检测电气信号，通过比对、分析该电器检测信号，而获得该食物检体a中该待测物b的定量浓度。
[0041]首先，请搭配参阅图4A与图4B所示，分别为本实用新型检测仪一实施例的立体外观示意图与系统架构方块图，该检测仪20包含一连接单元21、一微处理器22、一输入单元23、一存储器24以及一显示单元25。
[0042]该连接单元21包含多个连接脚位(pins)可供该外接接口 30连接,该连接脚位的结构、间距与大小的设定能满足不同外接接口 30的电气连接需求，因此可使不同的外接接口 30插接于此连接单元21 (如图4B箭头所示)。该外接接口 30包含前述的检测试片10，该检测试片10可将该连接端125、126插入至该连接单元21进行测试；其他外接接口 30包括用以校正该检测仪20的校正片、提供不同待测物b检量参数的参数片。
[0043]该微处理器22可执行控制、检验、校正、传输、及数据储存等程序，并具有一接口判断程序，以自动判断不同外接接口 30所对应的特定执行程序；该微处理器22另可包含执行上述相关程序的放大器、数字模拟转换器等必要元件，在此不加赘述。
[0044]该输入单元23则可为一外接按键，可根据使用者定义调整或控制该检测仪20的各式功能，举例来说，可用以设定该微处理器22的时间、使用单位以及记录移除/回读等相关功能；该存储器24与该微处理器22相连接，用以储存相关检测数据(数字数据)，或储存由外接接口 30读入的相关数据。须说明的是，该存储器24也可整合至该微处理器22内；该显示单元25则可显示检测仪20的运作状态和测试结果。
[0045]在一实施例中，该检测仪20还包含一通信单元26，该通信单元26可与外部信息设备连线而传输数据与信息，做数据传输、检测仪20控制的用途；其接口可为USB或RS-232或其他通信端口，可与电脑、手机等信息设备连线做数据传输或控制之用；在一实施例中，该检测仪20还包含一内建电池(未显示)，可提供其运作所需的电力；此外，该检测仪20可测量到的模拟电流值的范围为O?250 μ A ;又，在另一实施例中，该检测仪20的操作温度为0°C?60°C，并具有温度补偿功能；该待测物b的浓度可以不同的单位表示，例如:mg/Kg、mg/L 或 ppm。
[0046]当本实用新型的检测试片10插入该连接单元21时，该微处理器22立即针对检测试片10的特定脚位送出一电位信号，并检测其电流响应。由于该检测试片10电极两端呈现开路，送出的电位信号将得到一极低电流反应，通过内建于该微处理器22的电流比对表，微处理器22判定所插入的该外接接口 30为该检测试片10，并进入检验模式。依据电化学的检测原理，该食物检体a中不同该待测物b浓度将产生不同的反应电流，通过测量到不同的模拟电气信号，可经检量线转换成该待测物b浓度值，即将此检测电流套入由一参数卡读入或内建于该微处理器22的转换公式，即可换算出该待测物b的浓度。
[0047]必须说明的是，不同该待测物b浓度与反应电流的关系均有差异，由于本实用新型可应用于相当多的该待测物b，因此须针对不同待测物b建立不同的检量线。不同待测物b的检量线数据，可通过存有检量线的该参数卡，于检测前以外接方式读入该检测仪20 ;或是将不同检量线以内建方式存于该检测仪20内，使使用者于检测前自行由该输入单元23选择合适的检量线检测。
[0048]接着，请再参阅图1及图2所示，该萃取组件40用于自该食物检体a取得供该配方层13使用的该待测物b，该萃取组件40包含有一加热单元50以及一萃取器60，该加热单元50在此可为一酒精加热装置、一恒温加热器等，该萃取器60包含一由该加热单元50加热并供容置该食物检体a的容置部61以及一与该容置部61相连通以将该食物检体a形成该待测物b的冷凝部62。
[0049]该冷凝部62包含一导入端621、一导出端622、一导管623以及一环墙624,该导入端621的口径朝远离该容置部61的方向而渐缩，在此为伸入该容置部61之中，但不以此为限制，也可罩覆于该容置部61的外侧，该导管623连通于该导入端621与该导出端622之间，并具有一使该导出端622朝下的反折段6231，该环墙624围绕该导管623而与该导管623之间形成一环形空间625，该环形空间625得以供放置一对该导管623进行降温的冷凝剂c，该冷凝剂c可为一常温的液体，主要使形成气态通过该导管623的该食物检体a，其浓度不高的一部分可快速的冷凝为液态而回流至该容置部61，而浓度较高的另一部分仍为气态的该食物检体a则可形成该待测物b通过该导管623至该导出端622通出，该导出端622的口径则朝远离该导管623的方向而渐缩。
[0050]在此实施例中，该容置部61还包含有一开口 611，该冷凝部62还包含有一锁扣626以及一软性垫片627，该锁扣626将该导入端621锁合于该开口 611之中，该软性垫片627位于该锁扣626之中，而受该锁扣626压抵密封该开口 611，再者，在此实施例中，该萃取组件40还包含一容器70，该容器70容置有一吸收剂d，该吸收剂d可为呈一酸性或一碱性的溶液，其为用以收集由该导出端622导出而为气态的该待测物b，该容器70还包含一用以容置该吸收剂d的壳体71以及一密封该壳体71的盖体72，该壳体71在此可为透明，于上并标示有一计量刻度，如此可直接计量所需使用的该吸收剂d，并计量的供给于该检测试片10的该配方层13，以进行检测该吸收剂d内所含的该待测物b。
[0051]综上所述，由于本实用新型通过该萃取组件的设置，得以从该食物检体中萃取出该待测物，并且通过该导入端渐缩的口径，以及该环墙可容置该冷凝剂的设计，使得该食物检体于萃取时，浓度不高的一部分可冷凝而回流，浓度较高的另一部分则形成该待测物，而具有更佳的萃取效率，进一步缩短进行检测的时间，加速筛检不合格的食品，保障大众食的安全，再者，通过该检测试片以及该检测仪，使得本实用新型得以简单的进行现场、机动测量，而无须耗费大量成本。
[0052]以上已将本实用新型做一详细说明，然而以上所述者，仅为本实用新型的一优选实施例而已，当不能限定本实用新型实施的范围。即凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与修饰等，皆应仍属本实用新型的专利涵盖范围内。
【权利要求】
1.一种食品中氧化还原物质的检测装置，其特征在于，所述检测装置包含有: 一检测试片，所述检测试片包含一工作层以及一形成于所述工作层上的配方层； 一检测仪，所述检测仪包含一微处理器以及一与所述微处理器电性连接的显示单元，所述工作层与所述微处理器电性连接；以及 一萃取组件，所述萃取组件用于自一食物检体取得一供所述配方层使用的待测物，所述萃取组件包含有: 一加热单元； 一萃取器，所述萃取器包含一由所述加热单元加热并供容置所述食物检体的容置部以及一与所述容置部相连通以将所述食物检体形成所述待测物的冷凝部，所述冷凝部包含一口径渐缩的导入端、一导出端、一连通于所述导入端与所述导出端之间的导管以及一围绕所述导管而与所述导管之间形成一供存放一冷凝剂的环形空间的环墙。
2.根据权利要求1所述的食品中氧化还原物质的检测装置，其特征在于，所述萃取组件还包含一收集由所述导出端导出的所述待测物的容器，所述容器包含一壳体以及一密封所述壳体的盖体。
3.根据权利要求2所述的食品中氧化还原物质的检测装置，其特征在于，所述容器容置一吸收所述待测物的吸收剂，所述吸收剂呈一酸性或一碱性。
4.根据权利要求1所述的食品中氧化还原物质的检测装置，其特征在于，所述导出端的口径朝远离所述导管的方向而渐缩。
5.根据权利要求1所述的食品中氧化还原物质的检测装置，其特征在于，所述导管包含一使所述导出端朝下的反折段。
6.根据权利要求1所述的食品中氧化还原物质的检测装置，其特征在于，所述容置部具有一开口，所述冷凝部还包含一将所述导入端锁合于所述开口之中的锁扣以及一密封所述开口的软性垫片。
7.根据权利要求1所述的食品中氧化还原物质的检测装置，其特征在于，所述工作层包含一工作电极以及一对应电极，所述配方层形成于所述工作电极和所述对应电极之上；所述工作电极和所述对应电极经各自对应的一导线连接并在所述检测试片的一端各自形成一连接端，所述连接端电性连接所述检测仪，使所述检测仪检测所述待测物的含量。
8.根据权利要求7所述的食品中氧化还原物质的检测装置，其特征在于，所述检测试片还包含一基板、一绝缘层、一间隔层和一上盖层；所述工作层形成于所述基板上；所述绝缘层覆盖于所述工作层上，使所述连接端、所述工作电极、所述对应电极和所述配方层的区域外露；所述间隔层覆盖于所述绝缘层上，而定义出一反应区；所述上盖层形成于所述间隔层上，致使所述反应区的上方空间形成一具有两端开口的通道。
9.根据权利要求8所述的食品中氧化还原物质的检测装置，其特征在于，所述上盖层靠近所述反应区侧的一内面形成一亲水层。
10.根据权利要求1所述的食品中氧化还原物质的检测装置，其特征在于，所述检测仪还包含: 一连接单元，所述连接单元包含至少一连接脚位，所述连接脚位能供一外接接口连接，所述连接脚位的尺寸对应所述外接接口的电气连接需求，致使所述外接接口能插接于所述连接单元；一输入单元，所述输入单元能根据使用者定义调整或控制所述检测仪的各式功能； 一存储器，所述存储器与所述微处理器电性相接，用以储存相关检测数据。
11.根据权利要求10所述的食品中氧化还原物质的检测装置，其特征在于，所述外接接口为所述检测试片。
12.根据权利要求1所述的食品中氧化还原物质的检测装置，其特征在于，所述检测仪还包含一内建电池，所述内建电池能提供所述检测仪运作所需的电力。
13.根据权利要求1所述的食品中氧化还原物质的检测装置，其特征在于，所述检测仪还包含一通信单元，所述通信单元能与一外部信息设备连线而传输数据与信息。
【文档编号】G01N1/40GK203732486SQ201320711416
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】沈燕元, 陈择铭 申请人:惠碁生物科技股份有限公司