CN1366604A - 用可见光线和/或近红外线诊断有无乳房炎的方法与装置 - Google Patents
用可见光线和/或近红外线诊断有无乳房炎的方法与装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1366604A CN1366604A CN01800746A CN01800746A CN1366604A CN 1366604 A CN1366604 A CN 1366604A CN 01800746 A CN01800746 A CN 01800746A CN 01800746 A CN01800746 A CN 01800746A CN 1366604 A CN1366604 A CN 1366604A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ray
- milk
- near infrared
- raw milk
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 208000004396 mastitis Diseases 0.000 title claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 235000020185 raw untreated milk Nutrition 0.000 claims abstract description 75
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract 4
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 claims description 56
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 claims description 49
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 claims description 49
- 239000008267 milk Substances 0.000 claims description 49
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 claims description 41
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims description 37
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 claims description 37
- 230000006651 lactation Effects 0.000 claims description 37
- 238000000491 multivariate analysis Methods 0.000 claims description 21
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 18
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 18
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 14
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 8
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 claims description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 6
- 230000008676 import Effects 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 14
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 6
- 210000000481 breast Anatomy 0.000 abstract 3
- 238000010202 multivariate logistic regression analysis Methods 0.000 abstract 1
- 210000001082 somatic cell Anatomy 0.000 abstract 1
- 230000000392 somatic effect Effects 0.000 description 12
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 8
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 6
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 6
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N ferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 3
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 2
- 230000004446 light reflex Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000004451 qualitative analysis Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) 4-pyren-1-ylbutanoate Chemical compound C=1C=C(C2=C34)C=CC3=CC=CC4=CC=C2C=1CCCC(=O)ON1C(=O)CCC1=O YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004497 NIR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000031709 bromination Effects 0.000 description 1
- 238000005893 bromination reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 235000020247 cow milk Nutrition 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000004962 mammalian cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000005075 mammary gland Anatomy 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 tungsten halogen Chemical class 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/359—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using near infrared light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/02—Food
- G01N33/04—Dairy products
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
Abstract
一种以光学手段通过对牛的生奶或乳房中体细胞计数而在短时间内以高准确度诊断奶牛乳房炎的方法和装置。装置包括:发射测量光的光源(1)、通过使光色散仅从光源的光中提取所需波长的分光仪(9)、设置在透镜(11)与反光镜(12)之间的光斩波器(14)、由光漫射元件形成的积分球(13)、和固定诸如生奶的样品的样品固定器(40)。将近红外辐射射在奶牛的生奶或乳房上;从来自生奶或乳房的光谱测量预定波长的透射光、反射光、或透射与反射光的强度;依据SIMCA法作多元分析;由此从来自生奶或乳房的光谱来诊断乳房炎。
Description
发明的技术领域
本发明涉及根据来自奶牛的尿液、生奶或哺乳腺的可见光线和/或近红外线来诊断乳房炎的方法与装置。
生奶中体细胞的数量是乳房炎的主要标志。迄今为止，测量体细胞数量一直是应用直接显微法、CMT修正法和煤计算器。
目前，一般使用荧光型体细胞计数器(Fossomatic)测量生奶的体细胞数。该装置能计算和显示每毫升的体细胞数，方法是将缓冲液与染色液(溴化3，8-二氨基-5-乙基-6-苯基菲啶鎓溶液)混入生奶，对体细胞的细胞核作荧光染色，将得到的混合奶用微注射器分散加到连续旋转盘的外围部分，再用荧光显微镜自动测量体细胞数。
日本规定，在用荧光型体细胞计数器测量生奶时，若每毫升的体细胞数达300000或更多，就断定该奶牛已患乳房炎，禁止挤奶。
本发明要解决的问题
然而，基于用荧光型体细胞计数器测量体细胞的常规乳房炎诊断法有各种问题要解决：(1)挤取的生奶要加缓冲液与染色液等化学品作预处理；(2)不能以非破坏方式测量生奶样品；(3)生奶易被其它物质干扰；(4)化学品价格高，从成本性能的观点来看是不利的；和(5)操纵装置与样品要用熟练的技术方法。
因此，本发明的目的是提出一种测量方法与装置以及判断方法，它通过对奶牛的尿液、生奶或哺乳腺发出的可见光线和/或近红外光谱作光学测量，能在短时间内高度精密地诊断乳房炎。
解决问题的措施
本发明涉及诊断奶牛乳房炎的方法，包括以下步骤：将400～2500nm波长范围内的可见光线和/或近红外线辐照入奶牛的尿液、生奶或哺乳腺里，检测来自所述尿液、生奶或哺乳腺的透射光线、反射光线或者透射与反射光线的强度。依据概率、划分性或相似性通过使用分类模型作多元分析，诊断奶牛存在乳房炎。相对于用于检测的可见光线和/或近红外线，选用能有效判断乳房炎的波长的光线。从哺乳腺反射的光线强度等意味着来自包含有哺乳细胞的活体组织的反射光线的强度等。为了测量透视光线，通过光纤在哺乳腺的右侧施加入射光线，并且当在左侧应用光纤时，发送的光线(在检测器的一侧)通过在哺乳腺左侧施加的另一根光纤测量。近红外线范围中的光线穿过较厚度的哺乳腺，视波长范围而定。
根据本发明，检测来自奶牛的尿液、生奶或哺乳腺的透射光线、反射光线或者透射与反射光线的强度，可以确定随尿液、生奶或哺乳腺中体细胞数变化的吸收比，这样奶牛乳房炎的诊断就可以依据概率、划分性或相似性通过使用分类模型执行多元分析，并诊断奶牛存在乳房炎。因此，无须作常规而麻烦的预处理、使用贵重化学品和熟练操作样品。
本发明中用于诊断乳房炎的可见光线与近红外线的波长范围为400～2500nm。若应用400～1000nm范围的可见光线与红外线，就使用硅光探测器，若应用700～2500nm波长范围的近红外线，PbSe、InGaAs或GaAs等光探测器。
在上述可见光线与近红外线波长范围内，由于400～700nm范围的可见光线与近红外线有噪声，所以最好使用700～2500nm范围的近红外线。再者，由于生奶含各种成分，如水、蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质等，在各种波长区内，光线主要被作为主成分的水吸收，担心会妨碍测量近红外光谱。然而，在700～2500nm波长区内，与水相关的干扰比其它波长区要小。在1100～2500nm波长区内，尿液、生奶或哺乳腺中体细胞的吸收比变化作为分子振动的第一谐音或组合谐音。因此，最好用1100～2500nm波长范围的近红外线作测量，它能在短时间里测量尿液、生奶或哺乳腺中的体细胞。
再者，在红外线波长区中，由于在尿液、生奶或哺乳腺中吸收比较小，在测量透射光线或者透射与反射光线时，可将样品厚度保持为几毫米，因而易于搬动与设定样品容器。
通过对尿液、生奶或哺乳腺作光学测量和基于概率、划分性或相似性通过利用分类模型的多元分析的数据处理，很容易高度精密地诊断奶牛的乳房炎。这种使用对尿液、生奶或哺乳腺作光学测量和基于概率、划分性或相似性通过利用分类模型的多元分析的数据处理的光测量值的奶牛乳房炎诊断方法将在下面描述。
本发明的特征在于，在光学测量中，用分光仪在波长上扫描来自尿液、生奶或哺乳腺的入射光线、透射光线、反射光线或透射与反射光线，基于概率、划分性或相似性通过使用分类模型对得到的光谱作多元分析。
根据本发明，由于用分光仪扫描波长可得到波长分辨率高的基本上连续的光谱，故能得到数据分析必需的大量数据。例如，若在1100～2500nm波长区内以2nm波长分辨率作扫描，每次扫描可得到701个数据点，提高了数据分析的精密度。
本发明还涉及诊断奶牛乳房炎的装置，包括：(1)近红外线发生器，产生波长范围为400～2500nm的可见光线和/或近红外线；(2)将可见光线和/或近红外线引入奶牛的尿液、生奶或哺乳腺的光学系统；(3)检测器，检测来自所述尿液、生奶或乳腺的透射光线、反射光线或透射与反射光线的强度；和(4)数据处理器，用于接收来自所述检测器的信号，基于概率、划分性或相似性通过使用分类模型作多元分析，以诊断奶牛存在乳房炎。
本发明的乳房炎诊断装置最好还包括一光纤，用于将来自奶牛的所述尿液、生奶或哺乳腺的可见光线和/或近红外线引入光探测器，从而用所述光探测器通过该光纤检测与来自所述尿液、生奶或哺乳腺的透射光线、反射光线或透射与反射光线的强度。
利用光纤可提供便携小型的乳房炎诊断装置。
奶牛乳房炎诊断装置最好还包括一供料器，将所述生奶经在线或线上引入生奶样品容器。
设置供料器将所述生奶经在线或线上引入样品容器使样品容器内能在一段时间对可见光线和/或近红外光进行连续测量。
奶牛乳房炎诊断装置进一步包括用于容纳生奶的采样容器、让采样容器中的生奶稳定在指定温度的温控器。在测量哺乳腺时，将哺乳腺固定于挤奶机，必要时，按上述方法控制温度。
样品容器中生奶温度稳定可防止生奶的吸收比因温度而变化，可提高诊断乳房炎的精度。
用于哺乳腺的光谱意指来自含有哺乳腺细胞的活体组织的光线光谱。在哺乳腺中，哺乳腺细胞(包括生奶)和活组织分别认为是牛乳和透明小容器。
附图简述
图1是本发明一实施例的生奶光谱测量装置的结构图。
图2是一例生奶光谱测量装置的电气结构的框图。
图3是样品架40的剖视图。
图4是一曲线图，示出一例若干生奶样品在400～1100nm波长范围内的近红外线光谱。
图5是一曲线图，同一例若干生奶样品在1100～2500nm波长范围内的近红外线光谱。
图6示出执行SIMCA法的步骤，该方法是本发明基于概率、划分性或相似性使用分类模型作多元分析的一种形式的图例。
图7示出执行SIMCA法(软独立分类模拟模型)的全部步骤，该方法是本发明基于概率、划分性或相似性使用分类模型作多元分析的一种形式的图例。
实施本发明的实施例
现参照图1描述本发明的乳房炎诊断装置。
图1是本发明一实施例的生奶光谱测量装置的结构图。以光行进方向看，该装置包括产生测量光线的光源、使光源1发出的光线相互平行的透镜2，通过分离光源1的光线而取得所需光线的分光仪9、截断分光仪发射的高光部分光线的滤光器10、汇集分离光线的透镜11、插在透镜11与反射镜12之间的光斩波器14、由光漫射材料形成的积分球13、保存样品的样品架40等。
光源1由钨卤素灯等组成，产生波长范围很宽的光线，包括近红外线。分光仪9包括汇集入射光线的透镜3、调节光线通量与大小的缝隙4、对通过缝隙4的光线作反射的反射镜5、带曲线表面的衍射光栅6、控制衍射光栅6的衍射角的电机6a、在衍射光栅6上衍射的光线中只通过所需光部分的缝隙7、相互平行地发射衍射光线的光发射透镜8等。通过用电机6a作角度控制，能有选择地只取出所需波长的光线。
光斩波器14设计成转盘形式，其中交替安置了光反射部分与光透过部分，驱动电机14a而转动光学斩波器14，周期性反射或通过来自透镜11的光线。斩波传感器14b检测光斩波器14的旋到相位，根据来自斩波传感器14b的信号，同步电路14c输出同步信号Sa与Sb，分别表示来自透镜11的光线的反射与通过状态。
积分球13包括向上打开的入射光窗口13a、向下打开的光发射窗口13b和多个把接收的光线量转换为电信号的光探测器20。积分球13的作用是使进入该球的光线发生漫射而减少测量误差。光探测器20由PbS等构成，在近红外线区具有灵敏度。样品架40位于光线发射窗口13b附近。
若用光斩波器14反射经分光仪9分离的光线，则进入样品架40的光线就像经入射光窗口13a通过积分球13一样，结果返回的光线在积分球13中漫射，一部分光线被光探测器20接收。另一方面，若分光仪9分离的光线通过光斩波器14，它被反光镜12反射而通过入射光窗口13a斜向进入积分球13，因而该光线漫射而不到达样品，部分光线被光探测器20接收。斩波器的上述操作取出了受样品影响和不受样品影响的信号。
图2是一例框图，表示生奶光谱测量装置中数据处理器的电气结构。来自光探测器20的检测信号被放大器21放大后，输入采保电路22以同步信号Sa采样，并输入采保电路23以同步信号Sb采样。采保电路22在光线电分光仪9进入样品时只在采样周期内保持信号电压，而采保电路23在光线来从分光仪9进入样品时只在采样周期内保持电信号。然后，从采保电路22与23输出的信号分别由对数转换电路24、25作对数转换，在减法电路26中将它们相减。通过与光斩波器14同步的检测，可以消除扰动分量。
减法电路的输出信号经A/D(模/数)转换器27量化，导入个人计算机(PC)30，机内安装的各种程序可按SIMCA法作数据处理。与PC30相接的有输入数据的键盘38、显示数据的显示器29等。
图3是一剖视图，表示样品架40的结构。该样品架40适合积分球13的光发射窗口13b的结构。由铝等热传导材料制作的样品架包括：样品容器41，可保持生奶等液体样品SP；透明盖玻璃板42，用于遮盖样品容器41的开口；对样品容器41加热或冷动的珀耳帖元件；温度传感器45，可控制样品容量41的温度；温控电路44，通过根据来自温度传感器45等的温度信号驱动珀耳帖元件，稳定样品SP的温度。
当光斩波器14反射的光线经盖玻璃板42进入样品SP时，它们在经过衰减与散射后(取决于样品SP的吸收光谱)返回到积分球13，因此光探测器210接收一部分返回的光线并把它们转换成电信号。
由于生奶的吸收比对温度变化很敏感，而且必须得到生奶中很少受影响的脂肪，若测量环境温度在每次测量时都发生变化，就失去了测量的意义。因此，根据该实施例，用温度传感器45、温控电路44与珀耳帖元件43构成的温度反馈系统来稳定样品SP的温度，从而提高测量精密度。
图4是表示一例生奶近红外光谱的曲线图，其中纵坐标表示由指数代表的吸收比，指数是对光反射比的倒数作对数转换得到的，横坐标表示波长(nm)。曲线对应的吸收光谱，通过用图1的分光仪9在400～1100nm波长内扫描而得到。图4中，以重迭状态显示通过测量多个生奶样品而得到的结果。图5也是表示一例生奶近红外光谱的曲线图，其中纵坐标给出由指数表示的吸收比，指数通过对光反射比的例数作对数转换而得到，横坐标表示波长(nm)。曲线对应的吸收光谱是用分光仪9在1100～2500nm波长上扫描得到的。图5中，显示并重迭了测量多个生奶样品所得到的结果。
所有的曲线都可归因于水的吸收光谱，尤其是接近1400～1500nm和1850～2050nm的大的峰值可归因于水的分子振动。
上述说明是对透射与反射型结构作的，被测光线通过样品SP，在样品容器41的内表面上反射，再次通过样品SP。此外，也可用透射型测量，样品容器41由透明材料制作，检测通过样品SP的透射光，或采用反射型，测量从样品SP表面反射的光线。
上述说明对这样的结构例子作的，其中将分光仪9安置在光源1与样品SP之间，分离进入样品SP的光线。此外，可以应用结构例子，其中将分光仪9安置在样品SP与光探测器20之间，并分离从样品SP透射的光线或透射与反射光线。
下面的SIMCA方法是基于概率、划分性或相似性通过使用分类模型作多元分析的方法中的一种。图6是示出一种用于根据SIMCA法使用生奶诊断乳房炎的方法示意图。由已知健康的奶牛和已知乳房炎的奶牛组成的牛群都要经受主要成分分析(成群)，因而为牛群中的每只奶牛都配备了主要成分模型。用一份未知样品与这些牛群进行对照，并且分配给未知样品通常适合的任一主要成分模型(健康奶牛组或乳房炎奶牛组)。SIMCA法的整个原理如图7所示。最佳SIMCA模型从2/3已知样品吸收比检测数据和那些1/3已知样品检测数据中制定出，乳房炎的存在可以通过在多元分析上使用光谱数据用未知样品光谱数据来诊断。SIMCA法已为人们所熟知，所以略去其细节。可参照Tetsuro Aijima，“化学统计学-新分析化学”(Chemometrics-New AnalyticChemistry)Maruzen在1992年出版，Mutsuo Iwamoto、Sumio Kono和JunUozumi，“近红外线光谱学引论”(Introduction to Near Infrared Spectroscopy)Saiwai Shobou在1994年出版，以及Sachihiro Ozaki和Akira Koda“近红外线分析方法”(Near Infrared Analytical Method)，Gakkai出版中心在1996年出版。
表1给出示出通过作为基于概率、划分性或相似性使用分类模型作多元分析方法中一种的SIMCA法获得的乳房炎鉴别结果图例。
SIMCA法以两种方法对所给的生奶是来自乳房炎奶牛还是健康奶牛来做出判断。使用配备好的模型判断时，乳房炎的准确率在99.25％，而使用未知数据时的准确率在95.44％。就是说，配备了134份生奶样品(模型配备数据和模型检查数据)，配备了由体细胞数小于300,000/ml的生奶样品光谱数据的类别1和体细胞数不小于300,000/ml的生奶样品光谱数据的类别2组成的SIMCA模型。在那时，133份生奶样品分类在正确类别，而1份生奶样品不符合SIMCA模型。而且，未知66份生奶样品根据SIMCA模型进行诊断，其中显示出有63份生奶样品诊断合格，而3份生奶样品诊断为不合格。这种诊断是否正确可以经定性分析或专家诊断来确认。
表1
| 诊断配备的SIMCA模型 | 诊断未知原料 | |||
| 错误诊断 | 错误诊断 | 错误诊断 | 错误诊断 | |
| 牛奶份数(n) | 133 | 1 | 63 | 3 |
| 百分比(％) | 99.25 | 0.75 | 95.45 | 4.55 |
下面，如上所述用相同的方法对有关已知健康奶牛和乳房炎奶牛群的牛尿液使用主要成分分析，因而配备了各牛群的主要成分模型。用一份未知尿样品作为与这些牛群的对照，并且分配给任一主要成分模型(健康奶牛组或乳房炎奶牛组)。准备了最佳SIMCA模型，并且采集尿样的奶牛是否患有乳房炎是通过在多元分析上使用光谱数据来诊断。
表2示出依据尿液光谱，通过作为基于概率、划分性或相似性使用分类模型作多元分析方法中一种的SIMCA法获得的乳房炎鉴别结果图例。
SIMCA方法通过两种方法来判断所给的尿液是来自乳房炎奶牛或来自健康奶牛。使用配备好的模型判断时，乳房炎的准确率在96％，而使用未知数据时的准确率在85％。就是说，配备了79份尿液样品(模型配备数据和模型检查数据)，当配备了由体细胞数小于300,000/ml的尿液样品光谱数据的类别1和由体细胞数不小于300,000/ml的尿液样品光谱数据的类别2组成的SIMCA模型。在那时，76份尿液样品分类在正确类别，而3份尿液样品不符合SIMCA模型。而且，未知39份尿液样品根据SIMCA模型进行诊断，其中显示出有33份尿液样品诊断合格，而3份生奶样品诊断为不合格。这种诊断是否正确可以经定性分析或专家诊断来确认。
表2
| 诊断配备的SIMCA模型 | 诊断未知原料 | |||
| 错误诊断 | 错误诊断 | 错误诊断 | 错误诊断 | |
| 牛奶份数(n) | 76 | 3 | 33 | 6 |
| 百分比(％) | 96 | 2 | 85 | 15 |
如上所述，根据本发明，乳房炎可以通过检测来自所述尿液、生奶或哺乳腺的透射光线、反射光线或者透射与反射光线的强度，依据概率、划分性或相似性通过使用分类模型对获得的吸收比数据作多元分析来诊断。
通过尿液的光测量和数据处理可以轻易而又准确地诊断出乳房炎。
Claims (11)
1、一种诊断奶牛乳房炎的方法，其特征在于，包括以下步骤：将波长范围为400～2500nm的可见光线和/或近红外光线辐射入奶牛的尿液、生奶或哺乳腺里，检测来自所述尿液、生奶或哺乳腺的透射光线、反射光线或透射与反射光线的强度，依据概率、划分性或相似性通过使用分类模型作多元分析，并诊断奶牛存在乳房炎。
2、如权利要求1所述的诊断奶牛乳房炎的方法，其特征在于，包括以下步骤：将波长范围为700～2500nm的近红外线辐射入奶牛的尿液、生奶或哺乳腺、检测来自所述的尿液、生奶或哺乳腺的透射光线、反射光线或透射与反射光线的强度，依据概率、划分性或相似性通过使用分类模型作多元分析，并诊断奶牛存在乳房炎。
3、如权利要求1或2所述的诊断奶牛乳房炎的方法，其特征在于，包括以下步骤：将波长范围为700～1100nm或1100～2500nm的近红外线辐射入奶牛的尿液、生奶或哺乳腺里，检测来自所述的尿液、生奶或哺乳腺的透射光线、反射光线或透射与反射光线的强度，依据概率、划分性或相似性通过使用分类模型作多元分析，并诊断奶牛存在乳房炎。
4、如权利要求1到3任一所述的奶牛乳房炎诊断法，其特征在于包括，对来自所述尿液、生奶或哺乳腺的透射光线、反射光线或透射与反射光线的波长作扫描，并依据概率、划分性或相似性通过使用分类模型对如此获得的可见光线和/或近红外线的光谱作多元分析。
5、如权利要求1到4任一所述的奶牛乳房炎诊断法，其特征在于，多元分析由依据SIMCA法基于概率、划分性或相似性通过对可见光线和/或近红外线使用分类模型来执行。
6、一种诊断奶牛乳房炎的装置，包括：
近红外线发生器，产生波长范围为400～2500nm的可见光线和/或近红外线；
光学系统，将可见光线和/或近红外线引入奶牛的尿液、生奶或哺乳腺；
检测器，检测来自所述尿液、生奶或哺乳腺的透射光线、反射光线或透射与反射光线的强度；和
数据处理器，接收来自所述检测器的信号，依据概率、划分性或相似性通过使用分类模型作多元分析来诊断奶牛存在乳房炎。
7、如权利要求6所述的奶牛乳房炎诊断装置，其特征在于，所述近红外线发生器是产生波长范围为700～2500nm的近红外线的红外线发生器、产生波长范围为700～1100nm的近红外线的红外线发生器，或产生波长范围为1100～2500nm的近红外线的红外线发生器。
8、如权利要求6或7所述的奶牛乳房炎诊断装置，其特征在于，还包括一根接至所述近红外线发生器的光纤，用于将可见光线和/或近红外线引入奶牛的所述尿液、生奶或哺乳腺，来自所述尿液、生奶或哺乳腺的透射光线、反射光线或透射与反射光线通过该光纤导入所述检测器。
9、如权利要求6到8之一的奶牛乳房炎诊断装置，其特征在于，还包括将所述生奶经在线或线上引入样品容器的供料器。
10、如权利要求6到9之一的奶牛乳房炎诊断装置，其特征在于，还包括保存生奶的样品容器和使样品容器里的生奶稳定至指定温度的温控器。
11、如权项6到10之一的奶牛乳房炎诊断装置，其特征在于，多元分析由依据SIMCA法基于概率、划分性或相似性通过对可见光线和/或近红外线使用分类模型来执行。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000099144 | 2000-03-31 | ||
| JP99144/00 | 2000-03-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1366604A true CN1366604A (zh) | 2002-08-28 |
Family
ID=18613534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN01800746A Pending CN1366604A (zh) | 2000-03-31 | 2001-03-14 | 用可见光线和/或近红外线诊断有无乳房炎的方法与装置 |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6793624B2 (zh) |
| EP (1) | EP1191325B1 (zh) |
| JP (1) | JP3472836B2 (zh) |
| CN (1) | CN1366604A (zh) |
| AT (1) | ATE381011T1 (zh) |
| AU (1) | AU769396B2 (zh) |
| CA (1) | CA2376132C (zh) |
| CZ (1) | CZ20014306A3 (zh) |
| DE (1) | DE60131814D1 (zh) |
| HU (1) | HUP0201285A2 (zh) |
| IL (1) | IL146787A (zh) |
| NO (1) | NO20015819L (zh) |
| NZ (1) | NZ515730A (zh) |
| PL (1) | PL351074A1 (zh) |
| RU (1) | RU2249199C2 (zh) |
| TW (1) | TW516955B (zh) |
| WO (1) | WO2001075420A1 (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101918830A (zh) * | 2007-05-31 | 2010-12-15 | S.A.E.阿菲金公司 | 用于分析流体的系统和方法 |
| CN102065769B (zh) * | 2008-06-13 | 2013-09-25 | 卡尔斯特里姆保健公司 | 用于动物的头尾向旋转的扭转支撑件 |
| CN104853597A (zh) * | 2012-10-01 | 2015-08-19 | 利拉伐控股有限公司 | 用于检测奶中的异常物质的光学器件 |
| CN111855542A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-10-30 | 江南大学 | 一种快速细胞计数装置及计数方法 |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2003250315B2 (en) * | 2002-08-16 | 2007-02-08 | Lattec I/S | A system and a method for observing and predicting physiological state of an animal |
| US7302349B2 (en) | 2002-08-16 | 2007-11-27 | Lattec I/S | System and a method for observing and predicting a physiological state of an animal |
| CA2537071A1 (en) * | 2003-08-29 | 2005-03-10 | David Eric Akerman | Milk sampling and testing |
| CA2565981C (en) * | 2004-05-13 | 2015-02-17 | Advanced Animal Diagnostics | Microfluidic device and leucocyte antigen mediated microfluidic assay |
| JP4961579B2 (ja) | 2005-05-18 | 2012-06-27 | 株式会社疲労科学研究所 | 近赤外分光を用いた慢性疲労症候群（ｃｆｓ）診断法および装置 |
| US20070020357A1 (en) * | 2005-07-20 | 2007-01-25 | Yissum Research Development Company | Method and device for determining milk quality |
| EP1959249A1 (en) | 2005-12-06 | 2008-08-20 | Fatique Science Laboratory Inc. | Method and apparatus for examining and diagnosing life style-related disease using near-infrared spectroscopy |
| IL173604A (en) | 2006-02-08 | 2013-01-31 | E Afikim Milking Systems Agricultural Cooperative Ltd Sa | A device and method for recording animal poses, especially for live animals |
| EP2005155B1 (en) | 2006-03-24 | 2021-06-30 | Advanced Animal Diagnostics, Inc. | Mastitis assay employing a microfluidic chamber assembly |
| CA2561807A1 (en) * | 2006-06-09 | 2007-12-09 | Dairy Controls International, Inc. | In-line apparatus and real-time method to determine milk characteristics |
| JP5047962B2 (ja) * | 2006-07-06 | 2012-10-10 | 株式会社疲労科学研究所 | 近赤外光を用いたガン、全身性エリテマトーデス（ｓｌｅ）又は抗リン脂質抗体症候群に関する検査・診断装置の作動方法 |
| US8614419B2 (en) | 2008-03-28 | 2013-12-24 | The Ohio State University | Rapid diagnosis of a disease condition using infrared spectroscopy |
| EP2262412A2 (en) * | 2008-03-28 | 2010-12-22 | The Ohio State University | Rapid diagnosis of a disease condition using infrared spectroscopy |
| US20100071626A1 (en) | 2008-07-18 | 2010-03-25 | Michael Hoey | System and method of detecting disease in mammal |
| US20120115184A1 (en) * | 2009-06-09 | 2012-05-10 | University of Tarty | Method for the detection of mastitis and milk quality and mastitis sensor |
| EP2579705B2 (en) * | 2010-06-14 | 2022-08-10 | Milfos International Limited | Improved milking apparatus and system |
| DE102011005807B4 (de) * | 2011-03-18 | 2017-02-16 | Anton Paar Gmbh | Küvette und optische Messvorrichtung |
| RU2561302C1 (ru) * | 2014-01-27 | 2015-08-27 | Александр Ливиевич Ураков | Способ инфракрасного скрининга новообразований молочных желез |
| CN106198359B (zh) * | 2016-07-05 | 2019-08-06 | 迪瑞医疗科技股份有限公司 | 一种使用积分球的白细胞分类计数仪用光学系统 |
| US10371628B2 (en) * | 2017-08-07 | 2019-08-06 | The Boeing Company | Apparatus for measuring spectral hemispherical reflectance of samples at grazing angles |
| RU2694173C2 (ru) * | 2017-12-01 | 2019-07-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный аграрный университет" | Способ профилактики мастита у коров |
| EP3809118B1 (en) * | 2019-10-17 | 2023-06-21 | Evonik Operations GmbH | Method of prediction a property value of a material using principal component analysis |
| CN114624167B (zh) * | 2022-05-13 | 2022-10-28 | 深圳市帝迈生物技术有限公司 | 样本分析仪 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| HU172951B (hu) | 1976-05-25 | 1979-01-28 | Gyogyszerkutato Intezet | Sposob poluchenija farmacevticheskojj kompozicii aktivnojj protiv mastitisa |
| US4385590A (en) * | 1981-12-11 | 1983-05-31 | Bruce Mortensen | Apparatus for on-site detection of mastitis in milk animals |
| JPH0447254A (ja) * | 1990-06-15 | 1992-02-17 | Snow Brand Milk Prod Co Ltd | 近赤外線を用いて脱脂乳、牛乳、クリーム及びチーズの成分含量を測定する方法及び装置 |
| US5772597A (en) * | 1992-09-14 | 1998-06-30 | Sextant Medical Corporation | Surgical tool end effector |
| US5596992A (en) * | 1993-06-30 | 1997-01-28 | Sandia Corporation | Multivariate classification of infrared spectra of cell and tissue samples |
| JPH07151677A (ja) * | 1993-12-01 | 1995-06-16 | Hitachi Ltd | 濃度計 |
| CA2179309A1 (en) * | 1994-02-09 | 1995-08-17 | Ted J. Hanagan | Diagnostic flow cell device |
| JP3462573B2 (ja) | 1994-05-11 | 2003-11-05 | アークレイ株式会社 | 液体試料の成分濃度等を測定する方法及び装置 |
| RU2205382C2 (ru) | 1995-04-06 | 2003-05-27 | Альфа Лаваль Агри Аб | Способ и устройство для количественного определения частиц в жидких средах |
| US5830113A (en) * | 1996-05-13 | 1998-11-03 | Ff Acquisition Corp. | Foldable treadmill and bench apparatus and method |
| JP3639721B2 (ja) * | 1998-06-26 | 2005-04-20 | 東亜ディーケーケー株式会社 | 測定システム |
| NL1010540C2 (nl) * | 1998-11-12 | 2000-05-15 | Maasland Nv | Werkwijze voor het vaststellen van de aanwezigheid van bepaalde stoffen in melk en inrichting voor het toepassen van deze werkwijze. |
| US6167297A (en) * | 1999-05-05 | 2000-12-26 | Benaron; David A. | Detecting, localizing, and targeting internal sites in vivo using optical contrast agents |
| NL1014260C2 (nl) * | 2000-02-02 | 2001-08-03 | Lely Entpr Ag | Inrichting voor het detecteren van fysische afwijkingen in melk. |
-
2001
- 2001-03-14 AU AU41137/01A patent/AU769396B2/en not_active Ceased
- 2001-03-14 CN CN01800746A patent/CN1366604A/zh active Pending
- 2001-03-14 WO PCT/JP2001/002017 patent/WO2001075420A1/ja active IP Right Grant
- 2001-03-14 HU HU0201285A patent/HUP0201285A2/hu unknown
- 2001-03-14 DE DE60131814T patent/DE60131814D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-14 CA CA 2376132 patent/CA2376132C/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-03-14 US US09/980,223 patent/US6793624B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-14 IL IL14678701A patent/IL146787A/xx not_active IP Right Cessation
- 2001-03-14 CZ CZ20014306A patent/CZ20014306A3/cs unknown
- 2001-03-14 PL PL35107401A patent/PL351074A1/xx not_active Application Discontinuation
- 2001-03-14 JP JP2001572851A patent/JP3472836B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-14 NZ NZ51573001A patent/NZ515730A/xx not_active IP Right Cessation
- 2001-03-14 RU RU2001135819A patent/RU2249199C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2001-03-14 EP EP01912357A patent/EP1191325B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-14 AT AT01912357T patent/ATE381011T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-03-19 TW TW90106309A patent/TW516955B/zh not_active IP Right Cessation
- 2001-11-29 NO NO20015819A patent/NO20015819L/no not_active Application Discontinuation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101918830A (zh) * | 2007-05-31 | 2010-12-15 | S.A.E.阿菲金公司 | 用于分析流体的系统和方法 |
| CN101918830B (zh) * | 2007-05-31 | 2014-10-08 | S.A.E.阿菲金公司 | 用于分析流体的系统和方法 |
| CN102065769B (zh) * | 2008-06-13 | 2013-09-25 | 卡尔斯特里姆保健公司 | 用于动物的头尾向旋转的扭转支撑件 |
| CN104853597A (zh) * | 2012-10-01 | 2015-08-19 | 利拉伐控股有限公司 | 用于检测奶中的异常物质的光学器件 |
| CN104853597B (zh) * | 2012-10-01 | 2019-10-25 | 利拉伐控股有限公司 | 用于检测奶中的异常物质的光学器件 |
| CN111855542A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-10-30 | 江南大学 | 一种快速细胞计数装置及计数方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NZ515730A (en) | 2003-01-31 |
| NO20015819L (no) | 2002-01-29 |
| RU2249199C2 (ru) | 2005-03-27 |
| HUP0201285A2 (en) | 2002-08-28 |
| PL351074A1 (en) | 2003-03-10 |
| JP3472836B2 (ja) | 2003-12-02 |
| ATE381011T1 (de) | 2007-12-15 |
| CA2376132C (en) | 2010-05-25 |
| US20020198441A1 (en) | 2002-12-26 |
| AU769396B2 (en) | 2004-01-22 |
| EP1191325B1 (en) | 2007-12-12 |
| IL146787A (en) | 2005-06-19 |
| EP1191325A4 (en) | 2004-09-22 |
| CZ20014306A3 (cs) | 2002-05-15 |
| IL146787A0 (en) | 2002-07-25 |
| US6793624B2 (en) | 2004-09-21 |
| CA2376132A1 (en) | 2001-10-11 |
| DE60131814D1 (de) | 2008-01-24 |
| AU4113701A (en) | 2001-10-15 |
| TW516955B (en) | 2003-01-11 |
| EP1191325A1 (en) | 2002-03-27 |
| WO2001075420A1 (fr) | 2001-10-11 |
| NO20015819D0 (no) | 2001-11-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1366604A (zh) | 用可见光线和/或近红外线诊断有无乳房炎的方法与装置 | |
| CN1395683A (zh) | 用可见光线和/或近红外线诊断有无乳房炎的方法与装置 | |
| JP3994143B2 (ja) | 血液分析器のための検体の迅速な分光光度法の予備検査鑑別方法及び装置 | |
| CN1184467C (zh) | 谷物质量监测仪 | |
| CN100480677C (zh) | 光学检测装置以及使用该装置的多通道试样分析器 | |
| US6522398B2 (en) | Apparatus for measuring hematocrit | |
| CN101339198A (zh) | 自动分析装置以及自动分析方法 | |
| CN209673807U (zh) | 一种便携式荧光免疫分析仪 | |
| CN105388283A (zh) | 免疫荧光色带定量检测系统及其应用 | |
| RU2442973C2 (ru) | Иммунотурбидиметрический планшетный анализатор | |
| JPS63298137A (ja) | イメ−ジファイバを用いた検体分析装置 | |
| CN1595105A (zh) | 集成化微型光学分析仪 | |
| JPH11173982A (ja) | 血清中蛋白質濃度の測定方法および装置 | |
| CN2711726Y (zh) | 集成化微型光学分析仪 | |
| CN218726656U (zh) | 能够提供全波长光束的pcr光路及检测装置 | |
| SU1427252A1 (ru) | Устройство дл измерени люминесценции | |
| RU109564U1 (ru) | Спектрометрический экспресс-анализатор показателей качества молока и молочного напитка | |
| RU103924U1 (ru) | Датчик со смещенными каналами | |
| CN112816437A (zh) | 一种基于全反射折光法的食品分析仪 | |
| JP2000074901A (ja) | 穀類粒観察システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |