創(chuàng)新應(yīng)用 | 麻省理工應(yīng)用RFID標(biāo)簽快速檢測(cè)食品安全

近日，麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種無(wú)線系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用數(shù)十億產(chǎn)品上已有的廉價(jià)RFID標(biāo)簽來(lái)感知潛在的食品污染 - 無(wú)需進(jìn)行硬件修改。

（圖片來(lái)源：MIT）

系統(tǒng)概述：

系統(tǒng)稱為RFIQ，它包括一個(gè)閱讀器，可以感知RFID標(biāo)簽發(fā)出的無(wú)線信號(hào)與食物相互作用時(shí)的微小變化。在這項(xiàng)研究中，他們專注于嬰兒配方奶粉和酒精。

該項(xiàng)技術(shù)基于：RFID標(biāo)簽發(fā)出的信號(hào)會(huì)根據(jù)產(chǎn)品中特定污染物的水平而產(chǎn)生特定的變化。機(jī)器學(xué)習(xí)模型“學(xué)習(xí)”這些相關(guān)性，如果加入新材料，它就可以預(yù)測(cè)材料是純凈的還是受污染的，以及受污染的程度。在實(shí)驗(yàn)中，系統(tǒng)檢測(cè)含三聚氰胺的嬰幼兒配方奶粉的精準(zhǔn)度達(dá)96%，檢測(cè)甲醇稀釋的酒精的精準(zhǔn)度達(dá)97%。

對(duì)于檢測(cè)食品中的化學(xué)物質(zhì)或者腐敗來(lái)說(shuō)，目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一些其他的傳感器，但是那些都是高度專業(yè)化的系統(tǒng)，傳感器涂有化學(xué)物質(zhì)，并被訓(xùn)練去檢測(cè)特定的污染物。

在研究人員的系統(tǒng)中，閱讀器激發(fā)出的無(wú)線信號(hào)為食物容器中的 RFID 標(biāo)簽上電。電磁波穿透容器內(nèi)部的材料，并且給閱讀器返回失真的幅度（信號(hào)強(qiáng)度）與相位（角度）。

當(dāng)閱讀器提取到信號(hào)特征時(shí)，它將這些數(shù)據(jù)發(fā)送至一臺(tái)獨(dú)立電腦上的機(jī)器學(xué)習(xí)模型。在訓(xùn)練中，研究人員告知模型，純凈或摻雜的材料會(huì)有什么樣相應(yīng)的特征變化。在這項(xiàng)研究中，他們使用純酒精和酒精含有25％，50％，75％和100％的甲醇的酒；嬰兒配方奶粉摻雜了不同比例的三聚氰胺，從0％到30％不等。

模型將自動(dòng)學(xué)習(xí)哪個(gè)頻率最會(huì)受到這種百分比水平的污染的影響。當(dāng)我們獲取到新樣本后，例如，20%的甲醇，模型會(huì)提取【特征】并為它們稱重，并告訴你：“我認(rèn)為這是20%的甲醇的可能性很高”。

應(yīng)用價(jià)值：

研究人員希望通過(guò)簡(jiǎn)單，可擴(kuò)展的系統(tǒng)，將食品安全快速檢測(cè)帶給大眾。在未來(lái)，消費(fèi)者可能擁有自己的閱讀器和軟件來(lái)進(jìn)行食品安全檢測(cè)，然后再購(gòu)買幾乎任何產(chǎn)品。系統(tǒng)也可以在超市后房或智能冰箱中實(shí)施，以連續(xù)ping RFID標(biāo)簽以自動(dòng)檢測(cè)食物腐敗。

民以食為天，食以安為先。食品安全快速檢測(cè)技術(shù)是食品安全保障的重要支撐，在國(guó)內(nèi)，今年也有食品安全快速檢測(cè)創(chuàng)新產(chǎn)品的推出，如：海產(chǎn)品化學(xué)污染物納米傳感器。

2018年7月，廈門英諾爾電子科技股份有限公司在“第四屆中國(guó)（國(guó)際）物聯(lián)網(wǎng)博覽會(huì)”上展出該產(chǎn)品，并在論壇晚宴上，發(fā)布了全球領(lǐng)先的研發(fā)技術(shù)成果——海產(chǎn)品化學(xué)污染物納米傳感器，該產(chǎn)品用于檢測(cè)海產(chǎn)品當(dāng)中可能潛藏著的化學(xué)污染物，與傳統(tǒng)快測(cè)方法相比，有重大進(jìn)步，將進(jìn)一步提升食品監(jiān)管的效率，保障食品安全，維護(hù)消費(fèi)者權(quán)益。

 “海產(chǎn)品化學(xué)污染物納米傳感器快速檢測(cè)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”作為廈門市“十三五”海洋經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新發(fā)展示范項(xiàng)目之一，由廈門英諾爾電子科技股份有限公司牽頭單位，聯(lián)合香港城市大學(xué)、集美大學(xué)以及廈門出入境檢驗(yàn)檢疫局檢驗(yàn)技術(shù)中心共同承擔(dān)，采用先進(jìn)的分子印記技術(shù)，合成具有特殊功能的納米材料，并自主研發(fā)超薄涂膜技術(shù)，研發(fā)快速檢測(cè)試劑盒和便攜式檢測(cè)設(shè)備。目前公司發(fā)布的產(chǎn)品，可快速檢測(cè)海產(chǎn)品中潛藏的組胺與甲醛濃度。

與傳統(tǒng)檢測(cè)方法相比，本次新發(fā)布的這款納米傳感器試劑盒，具有諸多優(yōu)點(diǎn)：

1、流程簡(jiǎn)單，高效快捷

與實(shí)驗(yàn)室液相色譜法以及市面上的比色法比較，傳感器測(cè)試省略大量復(fù)雜的前處理步驟，并且每個(gè)樣品十分鐘之內(nèi)完成測(cè)試，節(jié)省大量時(shí)間。

2、節(jié)省成本，物美價(jià)廉

傳統(tǒng)微量污染物的檢測(cè)，需要使用高精密儀器，以及大量前處理試劑，成本高昂，而傳感器測(cè)試方法相對(duì)而言，成本較低。

3、靈敏準(zhǔn)確，測(cè)試可靠

傳感器測(cè)試組胺測(cè)試靈敏度可達(dá)100ppm，甲醛測(cè)試靈敏度達(dá)0.2ppm，能夠滿足國(guó)家測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。

4、便于攜帶，靈活方便

傳感器測(cè)試所需儀器可安放在手提箱當(dāng)中，隨身攜帶，便于進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試不再需要在實(shí)驗(yàn)室固定場(chǎng)所中進(jìn)行。

5、信息交互，系統(tǒng)把控

測(cè)試結(jié)果可傳輸?shù)綐?biāo)簽當(dāng)中，成為物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)中的一個(gè)數(shù)據(jù)，便于統(tǒng)籌管理。

新型納米傳感器產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，可以成為海產(chǎn)品安全監(jiān)管重要的輔助手段，通過(guò)簡(jiǎn)單的快檢測(cè)設(shè)備配合低成本的傳感器試劑盒子，實(shí)現(xiàn)在抽檢過(guò)程中做出快速篩查，有效減輕專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的壓力與成本。由于其流程簡(jiǎn)單，高效快捷，便于攜帶，靈活方便，靈敏準(zhǔn)確，測(cè)試可靠的優(yōu)點(diǎn)，使得未來(lái)的海產(chǎn)品監(jiān)控能夠涵蓋生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)母鱾�(gè)環(huán)節(jié)。并且傳感器可作為物聯(lián)網(wǎng)的底層數(shù)據(jù)采集，結(jié)合其他物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)如RFID、溫度傳感器等，對(duì)產(chǎn)品的抽檢記錄進(jìn)行云端保存，全流程數(shù)據(jù)化。 

目前傳感器能夠?qū)�組胺和甲醛進(jìn)行檢測(cè)。除了這兩種污染物之外，英諾爾還在繼續(xù)研發(fā)重金屬以及更多目標(biāo)污染物的傳感器，并且根據(jù)市場(chǎng)的需求，不斷調(diào)整和創(chuàng)新，相信在不久的未來(lái)，食品安全能夠得到更完善的監(jiān)控，消費(fèi)者能夠更加安全放心的購(gòu)買并食用食物。