降低随机误差的可视化味觉传感器组件及制作方法与流程

本发明涉及传感器领域，更具体涉及降低随机误差的可视化味觉传感器组件及制作方法。

背景技术：

味觉传感技术，即电子舌，具有检测速度快、灵敏度高、结果重复性好，在食品、农产品品质分析中具有广泛的应用前景。然而，基于膜电位分析，电化学，如伏安法、电导法、电势法等，光寻址等方法的味觉传感器阵列普遍存在成本高、且制备工艺复杂的缺陷。相比，可视化味觉传感器具有成本低的显著优势，且制备工艺简单、操作方便。检测时，可视化味觉传感器阵列上的敏感单元与液体样品中微痕量化学物质可通过配位作用、氢键、电荷转移或离域π-π键、范德华力等分子间作用力产生相互作用，致使传感器颜色发生改变(即可视化)，通过分析传感器彩色图像红绿蓝颜色分量的变化，并结合适当的模式识别算法可实现食品品质的快速检测。

中国专利公开号cn104062292b，公开了一种全固态可视化味觉传感器阵列的制作方法，该申请案公开了一种全固态可视化味觉传感器阵列的制作方法。依据该发明制作的可视化味觉传感器阵列中针对每一种类型的测试试样仅有一个测试点，在实际测样时，是通过采用3个或更多传感器阵列用于同一样品的检测，取传感器阵列上同一传感器数据的算术平均值作为该传感器最终响应值的方式降低随机误差，因此，现有技术存在测量不方便的技术问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供了降低随机误差的可视化味觉传感器组件及制作方法，以方便进行测试试样的测量。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

本发明实施例提供了降低随机误差的可视化味觉传感器组件，所述传感器组件包括传感器，且所述传感器包括：基板，所述基板的顶面上阵列设有若干个盲孔，且所述顶面为与测试试样接触的面；

所述盲孔内容纳有颜色响应物质，且所述基板上针对同一类型的测试试样具有至少两个盲孔，其中，所述颜色响应物质，包括：疏水性卟啉、金属卟啉、金属酞菁类化合物中的一种或组合。

可选的，所述基板的中轴线两侧为向外延伸形成若干个平行的矩形延伸臂；

所述盲孔设置与所述延伸臂上。

可选的，各个延伸臂共面设置，且所述盲孔设置在所述延伸臂上。

可选的，所述传感器组件还包括：壳体、手柄、遮板、承载模具、滑轨、绕线机构，且手柄、遮板、承载模具以及绕线机构均位于所述壳体内，其中，

所述壳体内固定设有支撑部，所述支撑部为筒状结构，所述支撑部的外侧壁与所述壳体的内侧壁之间具有容纳所述绕线机构的空间；

所述支撑部内部的空间内固定有承载模具；

所述承载模具上设有容纳通道，且所述基板位于所述容纳通道内；所述承载模具的两侧与所述壳体内的支撑部固定；所述承载模具的底面通过弹簧与手柄的顶面连接；所述手柄朝向所述承载模具的一端插入到所述支撑部内部的空间内；

所述支撑部远离所述承载模具的顶面的上设有一对相互平行的滑轨，且所述滑轨之间的间距大于所处基板的纵向尺寸；

所述滑轨上的滑动平面上滑动承载有所述遮板，所述遮板在水平面上的投影覆盖所述基板在水平面上的投影，且所述滑轨的滑动平面、所述承载模具顶面与基板的顶位于同一水平面上；

所述遮板包括：第一子遮板以及第二子遮板，第一子遮板以及第二子遮板并列设置；第一子遮板的一端通过连接线绕过第一绕线机构连接到手柄的第一侧壁，且所述第一绕线机构固定在所述壳体的第一侧壁上；第一子遮板的另一端与第二子遮板的一端接触，且与所述壳体上与第一侧壁对称的第二侧壁弹性连接；

第二子遮板的一端通过连接线绕过第二绕线机构连接到手柄上与第一侧壁对称的第二侧壁，所述第二绕线机构固定在所述壳体的第二侧壁上；所述第二子遮板的另一端与所述壳体的第一侧壁弹性连接。

可选的，所述壳体与所述支撑部均为中空的矩体结构；

所述支撑部与所述矩体共轴设置。

可选的，所述滑轨为由水平滑道和限位壁组成的；l型滑轨；

所述水平滑道和竖直限位壁的长度方向均沿所述遮板的滑动方向延伸；

所述水平滑道朝向所述遮板的平面为滑动平面，且所述水平滑道通过所述滑动平面承载所述遮板；

所述滑轨中两条滑轨的限位壁之间滑动夹持有所述遮板。

可选的，所述限位壁远离承载模具的边缘相对弯曲，将所述遮板滑动扣接在所述滑轨的滑动平面上。

可选的，所述第一绕线机构以及第二绕线机构均包括：支架和走线轮，其中，

所述支架固定在所述壳体上，且所述走线轮转动固定在所述支架上。

可选的，所述承载模具垂直于基板的延展平面的侧壁上设有基板插孔；

所述壳体对应于所述基板插孔的位置设有通孔。

本发明实施例还提供了降低随机误差的可视化味觉传感器组件的制作方法，所述方法包括：

1)、选择对液态样品中微痕量化学物质具有颜色响应的物质作为可视化敏感材料，其中，所述可视化敏感材料包括：疏水性自由基卟啉、金属卟啉和金属酞菁类化合物中的一种或组合；

2)、使用挥发性溶剂将可视化敏感材料配制成设定浓度的溶液，其中，所述挥发性溶剂包括：酒精、氯仿中的一种或组合；

3)、将基板加工成矩形块状，且在基板上加工出若干个盲孔，将所述可视化敏感材料定量滴入到所述盲孔中，待溶剂挥发后得到制成传感器组件。

本发明相比现有技术具有以下优点：

应用本发明实施例，可以一次测量中得到针对同一类型的测试试样的更多的测试结果，相对于现有技术中多次测量才能得到同一类型的测试试样的多个测试结果，本发明实施例仅需要测量一次，因此，测量更加方便。

附图说明

图1为本发明实施例提供的降低随机误差的可视化味觉传感器组件中传感器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的降低随机误差的可视化味觉传感器组件中传感器的另一种结构示意图；

图3为本发明实施例提供的降低随机误差的可视化味觉传感器组件的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的降低随机误差的可视化味觉传感器组件的图3中a处的局部放大图；

图5为本发明实施例提供的降低随机误差的可视化味觉传感器组件的图3中b处的局部放大图；

图6为本发明实施例提供的降低随机误差的可视化味觉传感器组件中遮板被拉开后的承载模具的俯向视图；

图7为本发明实施例提供的降低随机误差的可视化味觉传感器组件中遮板被拉开后的承载模具的轴测向视图；

图8为本发明实施例提供的降低随机误差的可视化味觉传感器组件中传感器的第三种结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明实施例提供了降低随机误差的可视化味觉传感器组件，下面首先就本发明实施例提供的降低随机误差的可视化味觉传感器组件进行介绍。

实施例1

图1为本发明实施例提供的降低随机误差的可视化味觉传感器组件中传感器的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供了降低随机误差的可视化味觉传感器组件，所述传感器组件包括传感器，且所述传感器包括：基板10，所述基板10的顶面上阵列设有若干个盲孔20，且所述顶面为与测试试样接触的面；所述基板10的中轴线两侧为向外延伸形成若干个平行的矩形延伸臂30，各个延伸臂30通过位于传感器中部的矩形区域连接在一起；各个延伸臂30共面设置，所述盲孔20设置与所述延伸臂30上。

所述盲孔20内容纳有颜色响应物质，且所述基板10上针对同一类型的测试试样具有至少两个盲孔20，其中，所述颜色响应物质，包括：疏水性卟啉、金属卟啉、金属酞菁类化合物中的一种或组合。

在使用时候，将传感器置入含有测试试样的样品如53度白酒的容器中，白酒中的致色物质，如酯类、多元醇类即为测试试样会使颜色响应物质发生变色，进而通过设备测量变色后的盲孔20中的颜色响应物质的颜色值，进而判定测试试样中的致色物质的浓度。

应用本发明实施例，可以一次测量中得到针对同一类型的测试试样的更多的测试结果，相对于现有技术中多次测量才能得到同一类型的测试试样的多个测试结果，本发明实施例仅需要测量一次，因此，测量更加方便。

另外，现有技术中使用的传感器中虽然具有多个盲孔20，但是每一个盲孔20均对应一种测试试样，在实际应用需要进行多次测量求平均值，因此，需要将多个传感器贴在样品上，进而测量多个传感器的颜色值；但是，发明人发现，如果使用多个传感器时，各个传感器中可能不是同一批次的传感器，因此，针对同一测试试样的盲孔20中的颜色响应物质的浓度存在差别，进而会导致测试结果不够稳定，导致测量结果的一致性较差。应用本发明上述实施例，由于针对同一类型的测试试样的两个以上的盲孔20中的颜色响应物质为同时固化的，因此，各个盲孔20中的颜色响应物质的浓度没有差别，可保证较好的测量一致性，进而进一步降低了随机误差。

实施例2

图2为本发明实施例提供的降低随机误差的可视化味觉传感器组件的结构示意图，图3为本发明实施例提供的降低随机误差的可视化味觉传感器组件的结构示意图，如图2和图3所示，本发明实施例2在实施例1的基础上，增加了：壳体50、手柄70、遮板90、承载模具110、滑轨130、绕线机构150，且手柄70、遮板90、承载模具110以及绕线机构150均位于所述壳体50内，其中，

首先需要说明的是，在本发明实施例2中将遮板90位于最上方时为方位基准，且图3中的下侧为实施例2中所描述的左侧，图2中的上侧为实施例2中所描述的右侧。

所述壳体50内固定设有支撑部170，所述支撑部170为筒状结构，所述支撑部170的外侧壁与所述壳体50的内侧壁之间具有容纳所述绕线机构150的空间；所述壳体50与所述支撑部170均为中空的矩体结构；所述支撑部170与所述矩体共轴设置。

所述支撑部170内部的空间的上部内固定有承载模具110，且承载模具110的顶面高于支撑部170的顶面；

所述承载模具110上设有容纳通道，且所述基板10位于所述容纳通道内，在实际应用中，基板10与所述容纳通道过盈配合固定基板10提高稳固性；所述承载模具110的左右两侧或者左右前后侧均与所述壳体50内的支撑部170固定；所述承载模具110的底面通过弹簧与手柄70的顶面连接；所述手柄70朝向所述承载模具110的一端插入到所述支撑部170内部的空间内；手柄70的另一端伸出支撑部170的底部端面。

所述支撑部170远离所述承载模具110的顶面的上设有一对相互平行的滑轨130，且所述滑轨130之间的间距大于所处基板10的纵向尺寸；通常情况下，滑轨130的左右总长度大于遮板90的移动距离，即大于遮板90与基板10的横向宽度之和。

所述滑轨130上的滑动平面上滑动承载有所述遮板90，所述遮板90在水平面上的投影覆盖所述基板10在水平面上的投影，且所述滑轨130的滑动平面、所述承载模具110顶面与基板10的顶位于同一水平面上；所述滑轨130为由水平滑道131和限位壁132组成的；l型滑轨130；例如，遮板90的最外边缘轮廓形成的矩形的长和宽均大于基板10的最外边缘轮廓形成的矩形的长和宽。所述水平滑道131和竖直限位壁132的长度方向均沿所述遮板90的滑动方向延伸；所述水平滑道131朝向所述遮板90的平面为滑动平面，且所述水平滑道131通过所述滑动平面承载所述遮板90；所述滑轨130中两条滑轨130的限位壁132之间滑动夹持有所述遮板90。所述限位壁132远离承载模具110的边缘相对弯曲，将所述遮板90滑动扣接在所述滑轨130的滑动平面上，以避免传感器组件的手柄70位于上方时导致遮板90掉落。

图4为本发明实施例提供的降低随机误差的可视化味觉传感器组件的图3中a处的局部放大图；图5为本发明实施例提供的降低随机误差的可视化味觉传感器组件的图3中b处的局部放大图；如图4和图5所示，所述遮板90包括：第一子遮板91以及第二子遮板92，第一子遮板91以及第二子遮板92并列共面设置；位于左侧的第一子遮板91的左侧一端通过连接线绕过第一绕线机构1150连接到手柄70的第一侧壁，且所述第一绕线机构1150固定在所述壳体50的左侧第一侧壁上；第一子遮板91的右侧的另一端与第二子遮板92的一端接触，且该端上连接有弹性件的一端，弹性件的另一端穿过第二子遮板92的内部与所述壳体50上与左侧第一侧壁对称的右侧第二侧壁固定连接；所述第一绕线机构1150以及第二绕线机构2150均包括：支架和走线轮，其中，所述支架固定在所述壳体50上，且走线轮转动固定在所述支架上，可以理解的是，走线轮包括第一走线轮1152和第二走线轮1154。

第二子遮板92的右侧一端通过连接线绕过第二绕线机构2150连接到手柄70上与第一侧壁对称的第二侧壁，所述第二绕线机构2150固定在所述壳体50的第二侧壁上；所述第二子遮板92的左侧另一端与所述壳体50的第一侧壁弹性连接。

示例性的，用户使用传感器组件时，手柄70的左右两侧与连接线连接的连接点与连接线所穿过的位于下方的走线轮处于同一水平位置。然后，将手柄70在上使传感器组件靠近样品，直至壳体50的顶部与样品接触，同时，压下手柄70，进而使手柄70上与连接线连接的连接点越过位于下方的走线轮所在的水平线，手柄70进而带动两侧的连接线向上运动，随着连接线被拉动，连接线进而牵引第一子遮板91向左运动，同时另一连接线牵引第二子遮板92向右运动，进而将基板10上的盲孔20暴露出来，同时，样品在传感器组件的压力下，发生变形，一部分样品向基板10凸起，进而同基板10上的盲孔20接触，进而使盲孔20内的物质发生变色。

在测试完成后，用户释放手柄70，手柄70在弹簧的作用下弹起，进而远离承载模具110，手柄70上的连接点回复到位于下方的走线轮所在的水平线上，进而可以释放连接线，进而使第一子遮板91在弹性连接件的作用下回复到遮盖基板10的位置；第二子遮板92的工作原理与第一子遮板91的工作原理相同，这里不再赘述。

另外，可以向下拉动手柄70进而使手柄70上的连接节点远离位于下方的走线轮所在的水平线。

需要强调的是，本发明上述工作原理是在基板10位于上方，手柄70位于下方时的原理的描述，当基板10位于下方，手柄70位于上方时，其方为关系对应变化即可。

应用本发明上述实施例，在使用时候，将传感器置入含有测试试样的样品如白酒的容器中，按下控制手柄70使其运动，进而使盲孔20内的物质与测试试样接触，在测试完成后通过控制手柄70的运动进而使遮板90遮蔽传感器基板10，避免了外界物质对基板10的盲孔20中的物质的污染，提高了测试的准确度。

实施例3

图6为本发明实施例提供的降低随机误差的可视化味觉传感器组件中遮板被拉开后的承载模具的俯向视图；图7为本发明实施例提供的降低随机误差的可视化味觉传感器组件中遮板被拉开后的承载模具的轴测向视图；图8为本发明实施例提供的降低随机误差的可视化味觉传感器组件中传感器的第三种结构示意图，如图图6-图8所示，本发明实施例3在本发明实施例2的基础上，所述承载模具110垂直于基板10的延展平面的侧壁上设有基板10插孔；

所述壳体50对应于所述基板10插孔的位置设有通孔。

绕线机构150包括第一绕线机构1150和第二绕线机构2150；第一绕线机构1150包括：位于上方的挂钩1151、第一走线轮1152、第一连接线1153、位于下方的第二走线轮1154，第一连接线1153的一端固定有挂钩1151，第一连接线1153的另一端绕过第一走线轮1152以及第二走线轮1154连接到手柄70的左侧。

以左侧的第一子遮板91为例，第一子遮板91的左侧与短线93的一端连接，短线93的另一端设有挂环；壳体50左侧设置的第一连接线1153连接到第一子遮板91的末端具有挂钩1151，挂钩1151与挂环挂接，以方便更换固定有第一短线的第一子遮板91。类似的，第一子遮板91的右侧与第一弹性件97的一端连接，第一弹性件97的另一端设有另一个挂环95，壳体50右侧设置的第二弹性件的一端设有另一个挂钩，另一个挂环与另一个挂钩挂接以便更换；第一弹性件与第二弹性件99组成的弹性件将第一子遮板91的右侧固定在壳体50的右侧。

类似的，第二子遮板92的工作原理与第一子遮板91的工作原理类似，这里不再赘述。

在更换传感器时，即更换基板10时，可以通过抽拉位于传感器基板10一侧的抽舌11将传感器基板10从承载模具110的基板10插孔中抽出，传感器基板10穿过壳体50的通孔，进而被抽出，然后将新的传感器插入到承载模具110中，进而实现了传感器的更换，进而实现了快速无污染检测。

另外，在进行颜色值测量时，可以将传感器位于上方，利用手柄70的重力将第一子遮板91以及第二子遮板92相互分离，将传感器基板10漏出，进而方便了颜色值的测量。

如图5所示，为了避免挂环95倍第二弹性件拉到支撑部170与壳体50之间的空间中，可以在滑轨130的端部设有阻拦板200，阻拦板上设有通孔，第二弹性件从该通孔中穿过，且该通孔直径小于挂钩95的直径。

类似的，阻拦板200上还有另一通孔用于避免第二子遮板被过度向右拉动，其原理与上述原理相同，本发明实施例在此不再赘述。

在更换第一子遮板或者第二子遮板时，仅需将挂钩从挂环上摘下即可方便更换。

另外，本发明实施例附图仅用于示意之用，并不能严格反应各个构件之间的比例关系，任何能够实现本发明实施例中记载的功能的比例关系均可。

实施例4

降低随机误差的可视化味觉传感器组件的制作方法，所述方法包括：

1)、选择对液态样品中微痕量化学物质具有颜色响应的物质作为可视化敏感材料，其中，所述可视化敏感材料包括：疏水性自由基卟啉、金属卟啉和金属酞菁类化合物中的一种或组合；

2)、使用挥发性溶剂将可视化敏感材料配制成设定浓度的溶液，其中，所述挥发性溶剂包括：酒精、氯仿中的一种或组合；

3)、将基板10加工成矩形块状，且在基板10上加工出若干个盲孔20，将所述可视化敏感材料定量滴入到所述盲孔20中，待溶剂挥发后得到制成传感器组件。

示例性的，可以选择对液态样品中微痕量化学物质具有颜色响应的疏水性自由基卟啉、金属卟啉和金属酞菁类化合物作为可视化敏感材料；可视化敏感材料的选择：选用对液体样品中微痕量化学物质具有颜色响应的疏水性卟啉、金属卟啉、金属酞菁类化合物作为可视化传感器敏感材料，具体为，四苯基卟啉、5,10,15,20-四(五氟苯基)卟啉、5,10,15,20-四苯基-卟吩氯化锰、2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-卟吩氯化锰、5,10,15,20-四苯基-卟吩铜、5,10,15,20-四苯基-卟吩锌、5,10,15,20-四(五氟苯基)-卟啉氯化铁、5,10,15,20-四苯基-卟吩氯化铁、5,10,15,20-四苯基-卟吩钴、2,3,9,10,16,17,23,24-八(辛氧基)-酞菁锌、meso-四(五氟苯基)卟吩钯、四苯基卟啉镍作为可视化味觉传感器敏感材料。

(2)以氯仿作为溶剂，将可视化敏感材料配制成2mg/ml的溶液。可视化敏感材料溶液的制备：称取卟啉、金属卟啉、金属酞菁类化合物各10mg，分别溶解在5ml的氯仿中，制备2mg/ml的可视化敏感材料溶液。

(3)选择亲水性混合纤维素酯微孔薄膜、疏水性abs薄板(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、防水双面胶作为传感器基板10制作材料。传感器阵列基板10材料的选择及制作：①选择abs塑料薄板1、混合纤维素酯味孔薄膜4、防水双面胶3作为可视化味觉传感器阵列的基板10材料，首先将abs塑料薄板加工成长方形块(6cm×9cm)，且在长方形块上画一个与其中轴线相同的长方形区域(1cm×9cm)，并在此长方形区域两侧画出等距且与长方形块宽边相平行的数个长方形区域(0.6cm×2.4cm)；其次将长方形块上已画长方形区域外的abs塑料薄板剪除掉，并在与长方块宽边相平行的长方形区域内的abs薄板上均匀加工出数个直径为0.4cm的圆孔；最后将混合纤维素酯微孔薄膜用防水双面胶固定在已加工好的两个abs塑料薄板之间，操作中让这两个abs薄板上的小孔对齐，使得孔内混合纤维素酯微孔薄膜能够暴露出来。

(4)将可视化敏感材料固载到传感器基板10中混合纤维素酯微孔薄膜上得到一种可降低随机误差的可视化味觉传感器阵列。其特征在于，传感器基板10的制作方法为，首先将abs塑料薄板加工成长方形块，且在该长方形块上画一个与其中轴线相同的长方形区域，并在此长方形区域两侧画出等距且与长方形块宽边相平行的数个长方形区域；其次将长方形块上已画长方形区域外的abs塑料薄板剪除掉，并在与长方块宽边相平行的长方形区域内的abs薄板上均匀加工出数个直径相同的圆孔；最后将混合纤维素酯微孔薄膜用防水双面胶固定在已加工好的两个abs塑料薄板之间，操作中让这两个abs薄板上的小孔对齐，使得孔内混合纤维素酯微孔薄膜能够暴露出来；阵列制作方法为，将已制作好的可视化味觉传感器基板10上带有小孔的长方形区域侵润在可视化敏感材料溶液中，一个长方形区域侵润在一种可视化敏感材料溶液中，5分钟后取出，擦去abs薄板上小孔外其他区内残留的可视化敏感材料溶液，待小孔上混合纤维素酯内可视化敏感材料溶液中的溶剂挥发掉后，得到一种可降低随机误差的可视化味觉传感器阵列。

进一步的，abs塑料薄板长方形块的面积为40～54cm2。

进一步的，与长方形块中轴线相同的长方形区域面积为8～18cm2。

进一步的，与长方形区域两侧等距且与长方形块宽边相平行的数个长方形区域面积为10～15cm2。

所述一种可降低随机误差的可视化味觉传感器阵列在实际测样时，仅需测定1次，计算传感器阵列上3个同一传感器数据的算术平均值作为该传感器最终响应值，便可达到降低随机误差的目的；所述一种可降低随机误差的可视化味觉传感器阵列具有成本低、制作简单和操作方便等优点。

应用本发明上述实施例，可以制备出味觉传感器组件。

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