專利名稱：用于感測微生物的監測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種監測系統。特別地，本發明涉及一種用于食物C藏裝置中微生 物檢測的監測系統。
背景技術：
由于頻繁發生的食源性(food-borne)疾病是世界上廣泛流傳的問題，已經進行 了各種研究開發用于食源性細菌的早期檢測和控制。不斷地更新各種措施和規程以 防止污染的產品到達市場。已經設計了這種規程以斷氐與產品召回或醫療相關因素 相關的成本。然而，這些檢測和控制方法直接涉及食品鏈的制造和商業化領域。在 食品供應工業中很好地建立了注意事項、安全f驕和規程，監觀蝌檢測，并且正在 不斷地改進它們以控制細菌相關的因素，像溫度的規律性和交叉污染。目前，食物安全策略嚴重地依賴于成品檢測以確f娥放市場前產品的質量。然 而，由于很難控制和監測的裝卸、C:藏和市場^f牛、細菌轉移和各種其它因素，這 不能確保消費品到達消費者時不會被污染。需要一種一旦消費品離開商業鏈條到達消費者手中時用于檢測食源性細菌的系 統。細菌污染是常見，并且在沒有消費品和它們潛在風險因素(即，與產品相關的 細菌^M性疾病)的教育和知識的情況下，也難于處理。在整個申請文件中，除非上下文有另外要求，用語"包括泡含"將被理解為表 示包含所述的整數和一組整數，但是不包含任何其它整數或一組整數。發明內容根據本發明，^f共了一種監測系統，其包括傳感裝置和人用界面錢，該傳感 裝置可運轉以感測指定環境中的指定微生物，該人用界面裝置可操作地連^f專感裝 置，并且可運轉以產生警報，用以對感測指定微生物的傳感裝置應答。雌地，該監測系統進一步包括計算機，該計算機可操作地連銜專感裝置和可 操作地連接人用界面裝置，其中該計算機包括存儲在存儲器中的數據庫，存儲在存 儲器中的程序和處理裝置。計算機可操作地執行程序以使計算機能夠執行各種功能。 地，該指定環境是食品C藏裝置。tte地，該食品貯藏裝置適合于冷藏保 存食品，并且可以選自冰箱、冷藏室、貯藏室、食品運輸車輛和冰盒。有利地，本發明育,使貪源性細菌的風險管理被延伸到用戶的冷凍裝置，該用 戶的冷凍裝置裝有使用戶控制食源性疾病的裝置。本發明可以在家里使用，也可以 在各種商業和組織中使用，因此可以將食源性細菌管理弓f入到經常受由于污染食品 消耗而引起疾病影響的飯店、航空公司、豪華運輸服務、旅游班輪和其它商業中。優選地，該指定的微生物是大量微生物。更雌地，該微生物是貪源性微生物。可以理解有極其大量的已知食源性細菌。 特別地，這些^^源性細菌對人類和動物可能具有有害的影響。這種細菌的例子包括彎曲桿菌屬(Cam;^/otecten'a )、沙門氏菌屬(&(/mo"e/fo )、大腸埃希氏菌(Esc/2m'cfe'a. CW)(五Cb//)、李斯特氏菌屬(Ziyter/")和志賀氏菌屬(^S7z^e/Z")。彎曲桿菌屬(C"m^/otecten'a)是細菌的屬，其中的一個種空腸彎曲桿菌(C. 勿'證0是彎曲的、桿形細菌。沙門氏菌屬(&/脂彫//")是約2-3mm直徑的桿形腸 細菌。這個屬中的兩個種邦戈爾沙門氏菌(5!6o"gon0和腸沙門氏菌CS!ewten^) 被分成6個亞種。大腸埃希氏菌(￡Cb//)是桿形細菌的種。李斯特氏菌屬(Z她&) 是包括6個種的細菌屬，典型的是單核細胞增生李斯特氏菌(Z^fen'a wowoqytoge"es)。志賀氏菌屬(S/^e//")是桿形細菌。 地，傳感裝置包括用于，UV光的裝置。,地，UV光有約260nm和 約360nm之間的波長。更優選地，UV光具有約260ran和約280nm之間的波長。
地，傳感，進一步包括用于測量來源于微生物的^l寸的裝置。所述的劍t可 以選自熒光、包括生物發光和化學發光的發光、光的激光t^f、反射和折射。優 選地，測量熒光Mf。 tt^地，提供光電二極管形式的用于測量熒光激t的裝置。不受理論上的限制，認為帶有UV光的細菌放射引起了發射光譜，該皿光譜 是微生物的特定屬或種的特征。進一步，關于微生物的形狀和大小的信息可以從發 射光譜收集。tt地，數據庫包括關于貪源性微生物的信息，諸如大小、形狀和熒光特征。 地，提供了大量的傳感裝置。 地，大量的傳感裝置被定位在食品貯藏裝置內部。大量的傳感裝置、人用界面,和計算機可以利用本領域已知的任何電源，包 括但不限于電源和電池電源。 地，每個傳麟包括其自己的獨立電源，諸如電池。人用界面裝置撤共了一種裝置，通過該裝置，微生物的存在或不存在可以顯示 給食品貯藏裝置的用戶。可以提供可視指示器和/或可聽指示器形式的人用界面裝 置。 地，提供可視指示器和可聽指示器。可以提供本領域已知的任何形式的可視指示器，包括LED裝置和LCD顯示裝 置。當提供LED裝置形式的可視指示器時，食品貯藏裝置中微生物的存在可以用長 亮光或閃光表示。當提供LCD顯示裝置形式的可視指示器時，食品貯藏裝置中微 生物的存在可以用長亮光或閃光或LCD顯示裝置上的一串文字或信號表示。當提供LCD顯示裝置時，LCD顯示裝置可以進一步提供關于建議的微生物位 置的信息。當提供可聽指示器形式的人用界面裝置時，食品IC藏裝置中微生物的存在可以 用報警器表示。當食品忙藏裝置是冰箱時，^地在冰箱的每個隔室中每個架子上設置4個傳 感器。
圖i是本發明監測系統的示意性視圖。圖2是帶有一側剖面圖的冰箱示意圖，該冰箱包括本發明的監測系統。
具體實施方式
本領域技術人員將理解，這里所述的本發明除了特別地描述外，還可以進行變 通和改變。可以理解本發明包括所有這種變通和改變。本發明也包括申請文件中提 到或表明的所有步驟、特征、組合物和化合物，單獨地或共同地及任何和所有的組 合，或者任何兩個或多個步驟或特征。本發明不限于這里所述的具體實施方式
所限定的范圍，所述具體實施方式
僅僅 用于示例性目的。功能性等同的產品、組合物和方法清楚地包括在這里戶皿本發明 的范圍中。舉例說明，本發明的系統是參考國內的冰箱進行描述的，但是這不應該被認為 限制前述描述的概括性。根據本發明，最好參考圖"監測系統IO包括大量傳感裝置12，可操作地連
接大量傳感裝置12的計算機14，和可操作地連接計算機14的人用界面裝置16。大 量傳感裝置12位于冰箱18里面，計算機14和人用界面裝置16位于冰箱18外部， 最好參見圖2。位于冰箱18內部的該系統的多個傳感裝置12被放置在可以進行最大檢測和獲 得結果的位置。可以理解傳感裝置12的數量將取決于 7M 18的大小和傳感裝置12 的強度和靈敏性。？頁測在一個標準家庭用大小冰箱中，在每個架子和隔室，諸如保 鮮儲藏格中需要約4個傳感裝置。在圖2中，在移除了側板，暴露了冰箱18內部 21的冰箱18的剖面部分的每個架子上可以看到2個傳感裝置20。不能看到每個架 子上兩個剩余的傳感裝置。每個傳感裝置12通過本領域已知的任何技術手段，包括無線和有線技術可操 作地連接計算機14。計算機14包括存儲在存儲器中的數據庫，禾驕和處理裝置。計算機14可運轉 以執行存儲器中存儲的程序以使得計算機14能夠執行各種功能。人用界面裝置16包括LCD顯示屏22、報警器24和重啟按鈕26。所提供的傳感裝置是生物傳感器形式，它被封裝在硬殼中以保護傳感器的內部 部件免受制冷裝置本身內條件的影響。每個傳感器包括脈沖或近UV激光形式的雙UV發射器，但是可以設想使用其 它光、源諸如UV '激光二極管。光對寸器應該足夠靈敏以檢測具有可變波長的最小顆粒。研究已經表明用于細 菌熒光的最有效的波長是260nm和360nm之間。波長越短，能量越高，因此熒光強度增加。每個傳自在掃描環境的特定波長ait UV光，然后傳自記錄各種測量值。用于特征觀糧的參數包括顆粒大小、形狀、濃度和熒光翻寸的多點角度測量。通過 傳 本身中臥的光電二極管讀取熒光。多點角度讀數允許采用各種領糧，該特 征將對每個顆^it行多次測量，軟件將使用該多次測量《直以更精確地計算顆粒的形 狀和大小，增加了顆粒測定的特異性，并且可以得出關于細菌種類的更精確的結論。 記錄測量值，然后數據被傳送給計算機。每個傳感器裝有嵌入式芯片，用算法對該芯片編程以調整所劃寸的UV光的波 長和強度。例如，設想在260nm到280nm的范圍，每個傳感器將在260nm發射光 段，記錄測量值。然后，每個傳感器將在稍微更高的波長刻寸另一個光段，記錄測
量值。繼續這^1程直到從260nm到280nm的光譜都被覆蓋為止。變化的波長允 許測量每個顆粒的熒光散射和強度，因此，更精確地區別生物和干擾物。每個傳感器中的芯片將控制數據傳送纟^i十算機，并且執行由計算機發送的涉及 預定同步讀數、排隊傳送次數的命令，及執行進行調整的指令，該調整涉及如何讀 取讀數，即波長、強度和功率等。計算機也將轉送信息以延遲由于干擾，艮卩，打開 冰箱門的周期讀數。可以引起干擾，不精確讀數或元件損壞的其它部分的例子包括 但不限于內部傳感器元件上和附近的7令凝作用和/或細菌或真菌生長。一旦測定了冰箱中存在微生物，計算機比較測量值和數據庫中信息以確定微生 物的性質。應該理解根據所觀糧的顆粒性質，可以使用紅外光或來源于電磁光譜的其它區 域的光。處理周期性讀數，并皿行比較以排除背景值。計算機可以將信息轉送給傳感 器以延遲由于干擾，諸如開冰箱門的周期性讀數，這是由冰箱門上的傳感器所測定 的。因為當與門關閉相反的門打開時，^#急劇變化，所以這是有利的。打開門使 得環境顯著地變化；在來源于外部的另外的光和細菌存在的情況下，會有對讀數的 干擾。而且，當門打開時進入冰箱的光減少了熒光發射的強度。 一旦門被關閉，主 機重啟傳感器的程序表以讀取此時的讀數，以合適地使得環境重新穩定。計算機包括單板存儲器，用于存儲數據和信息，以觀'淀細菌的存在和區分細菌 和其它通常的懸浮顆粒。涉及待檢測細菌的信息庫位于數據庫中，該數據庫允許過 濾、數據匹配和鑒定。在制冷裝置中安裝系統以前，信息庫可以包含在軟件中，并 且它持有關于細菌的關鍵信息，例如波長、大小、范圍、熒光、強度、形狀和其它 鑒定因素。 一旦從傳感器接收到數據讀數，它們就根據信息庫匹配引起測定細菌的 通常特征。通過使用USB連接來直接連接具有從互聯網上下載更新的家里或辦公室的計 算機，信息庫可以更新。通訊的方法不限于僅僅^(OTUSB。無線網卡也可以包括在 計算機中，使得計算機被編程以連接互聯網及有規律地更新它自己。更新主要包括 信息庫細菌的更新。新的細菌及新的菌株不斷地被發現， 一套新的參數必須被包含 在數據庫中，這樣傳感器所有的參數可以與這些新的細菌匹配。特別地，用運行算法和診斷、過濾過程、數據和樣品匹配及信息和庫更新的軟 件編程計算機。細菌顆粒具有不同的大小、形狀和熒光特性。這些參數被整合到計
算和算法中，該計算和算法限定了進行診斷所需的信息。
一旦產生最終的數值，就 通過數據庫運行這些數值，進行比較、匹配和過濾以進行所發現細菌的精確估測。 最終的結果是細菌存在的陽性或陰性測定。陽性觀啶顯示在LCD顯示屏上，并且報警器周期地響起直至,戶確認該信息為止。通過LCD面板旁邊的計算機面板上的重啟按鈕登記該確認，并且報警器將停止鳴叫。當測定和鑒定到存在劇辦時，將顯示信息，報警器將響起，但是在其它時候， 顯示器通過在備用狀態模式下等待或者顯示屏幕保護，im可以處于省電狀態。可 替代的方案，顯示器可以顯示它們處理的所有結果，當結果是細菌陰性時，顯示"清 除所有"的信息。當結果是細菌陽性時，顯示器顯示簡單的信息，這樣消費者可以 理解，并且采取進一步行動。該信息包括檢測到的細菌、與濃度水平相關的風險水 平、它所在的部分、存在風險和與細菌存在相關的食品，例如"沙門氏菌屬(&/mo e//a)，高風險、低水平、雞肉"。陽性測定的信息以消費者可以理解的語言清楚地顯示，以采取適合的行動。間歇有規律的讀數被處理，并且用作特定時間范圍所接收的所有讀數(即，在 l-2小時的時間范圍內，每10分鐘接收的讀數)的比較以確定環境懸浮顆粒的背景 值。神經網絡的實現限定了與算法一致的系統改變，以鑒定即使最微小的特征性懸 浮顆粒的差異。^!過排除以前讀數中公因子方差(commonality)部分，減少了由 于環境背景值復雜性弓跑的錯誤報警機會。用于計##1的其它功能包括控制網絡系統本身。這包括通過傳送排隊信息、遞 減計數序列(countdown sequence),初始化序列、延遲和應答次數給傳感器芯片的 讀數同步。這允許同步掃描和控制在任何特定時間由傳皿接收的數據流入。盡管 讀數被同時讀取，但是數據同時被轉送回到主計算機的一個傳麟、分析和保存。 一旦完成每個傳感器的數據處理，就進行比較，并且如果存在細菌陽性鑒定，測定 程序就可以被啟動、處理和顯示。通過在任何封閉的環境中使用系統檢測生物威脅，在安全和I^辦檢測領域中的 應用是可行的。例如，在海關、檢疫、機場安全和可能使用資源的任何地方，該裝 置檢測懸浮顆粒可以作為阻止侵染的手段。該系統可以進一步在醫療工業中使用以檢測大規模感染前消費品中和周圍中 或手術室中的生物威月辦。
權利要求
1、一種監測系統，其包括傳感裝置和人用界面裝置，該傳感裝置可運轉以感測指定環境中的指定微生物，該人用界面裝置可操作地連接該傳感裝置和可運轉以產生警報，用于對感測指定微生物的傳感裝置應答。
2、 如權利要求1所述的監測系統，其中該系統包括計算機，其可操作地連^(專感裝置和可操作地連接人用界面裝置。
3、 如權利要求1所述的監觀係統，其中該計算機包括存儲在存儲器中的數據庫， 存儲在存儲器中的程序和處理裝置。
4、 如前述任一權利要求所述的監測系統，其中該指定環境是食品貯藏裝置。
5、 如權利要求4所述的監測系統，其中該食品C藏裝置是冰箱、冷藏室、食品 貯藏室、食品運輸車輛或冰盒。
6、 如前述任一權利要求所述的監測系統，其中該指定微生物是大量微生物。
7、 如權利要求7所述的監觀係統，其中該微生物是食源性細菌。
8、 如前述任一權禾腰求戶腿的監觀係統，其中該傳感裝置包括用于鄉UV光 的裝置。
9、 如權利要求8所述的監測系統，其中該UV光具有約260nm和約360nm之間 的波長。
10、 如權利要求8所述的監測系統，其中該UV光具有約260nm和約280nm之間的波長。
11、 如前述任一權利要求所述的監測系統，其中該傳感裝置包括用于測量來源于 微生物^l寸的,。
12、 如權利要求11所述的監測系統，其中該發射選自熒光、包括生物發光和化學 發光的發光、光的激光1M、反射和折射。
13、 如權利要求12所述的監測系統，其中所提供的用于觀懂熒光^l寸的裝置是光 電二極管。
14、 如權利要求3至13中任一權利要求所述的監測系統，其中數據庫包括關于食 源性微生物的信息，諸如大小、形狀和熒光特征。
15、 如前述任一權利要求所述的監測系統，其中提供有大量傳感裝置。
16、 如前述任一權利要求所述的監溯'係統，其中該傳感裝置位于食品貯藏裝置內 部。
17、 如前述任一權利要求所述的監湖係統，其中該人用界面裝置是可視指示器。
18、 如權利要求1至16中任一權利要求所述的監觀孫統，其中該人用界面裝置是 可聽指示器。
19、 如權利要求1至16中任一權禾腰求所述的監觀孫統，其中該人用界面裝置是 可視指示器和可聽指示器。
20、 如權禾腰求17或19所述的監觀係統，其中該可視指示器是LED裝置和威 LCD顯示裝置。
21、 一種冰箱，其包括前述任一權利要求所述的監測系統。
22、 一種監測系統，其實際上如前參考任一附圖所述。
全文摘要
本發明公開了一種監測系統，其包括傳感裝置和人用界面裝置，該傳感裝置可運轉以感測指定環境中的指定微生物，其中該傳感裝置包括用于發射UV光和測量從微生物所得到的發射的裝置，并且人用界面裝置可操作地連接傳感裝置，并且可以運轉以產生警報，用以對感測指定微生物的傳感裝置應答。
文檔編號G01N21/62GK101133150SQ200680005934
公開日2008年2月27日 申請日期2006年2月23日 優先權日2005年2月23日
發明者蒂夫尼·L.·阿特金森, 阿爾弗雷德·邁克爾·維格瓦里 申請人:阿爾弗雷德·邁克爾·維格瓦里;蒂夫尼·L.·阿特金森
專業數控銑床產品供應商
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