JP3972671B2

JP3972671B2 - Component analysis method and component analysis apparatus with reduced measurement time

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Publication number: JP3972671B2
Application number: JP2002031696A
Authority: JP
Inventors: 光司依田
Original assignee: Kawasaki Kiko Co Ltd
Current assignee: Kawasaki Kiko Co Ltd
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2022-02-08
Also published as: JP2003232728A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は円型のセルに試料を投入し、このものに近赤外線を照射して試料の含有成分を分析する手法に関するものであって、特に計測時間の短縮を図りながら分析精度の向上をも同時に達成できるようにした新規な成分分析手法に係るものである。
【０００２】
【発明の背景】
例えば製茶工場等においては、生産者が持ち込んだ茶葉を格付けして、この格付結果に基づいて、茶葉の買取価格の決定を行ったり、その後の加工条件等の設定に利用している。近時、このような茶葉の格付けは、熟練した格付判定員の目視検査、官能評価だけでなく、機械による性状分析によっても行われるようになってきており、より客観性、正確性が高まってきている。
【０００３】
本出願人にあっても近赤外線を応用した分析装置の開発を試み、特開平１１−２３０９０２「茶葉成分分析方法並びにその装置」、特願２０００−３３６２８０「茶葉成分分析装置」等の出願に至っている。ここに開示された装置は、茶葉に粉砕等の前処理を施さずに原形状態のまま含有成分を計測できるようにしたものであり、また葉の表裏、茎等、成分分布の相違に起因する測定誤差をほとんど生じさせることなく、一連の格付作業が自動的に行えるようにしたものであり、既に製茶工場において実用化されている。
【０００４】
またここに開示された手法は、茶葉に特定波長域の近赤外線を照射し、その拡散反射光を計測するとともに、これを標準反射物質の拡散光と比較することによって、照射した近赤外線の吸光度を演算し、茶葉に含まれる成分、例えば水分、全窒素、総繊維等を算出するものである。これは、茶葉等に含まれる成分毎によって吸収される近赤外線の波長域が異なる、という特性を利用したものである。
【０００５】
具体的には、一例として図１４（ａ）に示すように、円型のセル４０′に生茶葉Ａを適量投入し、ゴムシート状の拡張膜７１′を具えた押圧盤７０′によって生茶葉Ａを適宜圧縮し、茶葉どうしの隙間を適宜減少させた状態で、特定波長域の近赤外線を照射し、計測するものである。また従来、特定波長域の近赤外線を照射し、拡散反射光を測定するにあたっては、セル４０′を周方向に回転させながら、近赤外線を照射する光学ヘッド２０′は、セル４０′のほぼ直径線上で往復動させていた。これは、一例として図１４（ｂ）に示すように、照射軌跡Ｌ１′、Ｌ２′がヘッド２０′の往路と復路とで、セル４０′の外側から中心、中心から外側に向かうスパイラル状を各々描き、多くの測定点を得るための構成である。
【０００６】
このように多くの測定カ所を確保することは、含有成分の算出がほぼ正確に行えるという利点がある一方で、計測に時間がかかるという一面もあり、このような点において改善の余地があった。すなわち、茶の場合、一年のうちでも繁忙期が、ある程度限定されるため（例えば五月前半）、この時期には、収穫した直後の生茶葉Ａが続々と製茶工場に搬入されてくる。このためこの時期には、ほぼ同時刻に、異なる茶園からの搬入が集中することがあった。しかしながら、精度向上等の観点から測定カ所を多く確保した従来の装置では、短時間で多くのサンプルを計測することはできなかった。このため、この種の成分分析装置においては、精度向上とともに、搬入が集中する繁忙期を考慮して、単位時間当たりの処理能力を向上させること、すなわち一サンプル当たりの計測時間を短縮することが強く望まれていた。
【０００７】
【開発を試みた技術的課題】
本発明は、このような背景を認識してなされたものであって、試料を投入した円型のセルにおいて計測に適したエリアのみを選んで計測するようにし、これによって計測時間の短縮化及び精度向上を同時に達成し得る新規な成分分析方法並びにこれを実施する装置の開発を試みたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１記載の計測時間を短縮した成分分析方法は、透光性部材を張設し内部に試料を収容できるようにした円型のセルに対し、適量の試料を投入した後、この試料を透光性部材に対して押圧しながら、透光性部材を介してヘッドから試料に特定波長域の近赤外線を照射し、その拡散反射光から吸光度を算出して、試料に含まれる成分を分析する方法において、
前記ヘッドは、ほぼセルの直径線に沿って往復動できるように構成されるとともに、
前記セルは、近赤外線の照射中、透光面をほぼ一定に維持した状態で周方向に回転できるように構成され、
セルに収容した試料を計測するにあたっては、光学的ノイズが少ない範囲や重複してデータを拾わない範囲である、セルの中心部と周縁部とを除いたドーナツ状の範囲を計測エリアとして計測するようにしたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、セルの中でも計測に適したエリアのみを選んで試料の計測を行うため、計測時間ひいては処理時間の短縮化とともに成分分析の精度向上をも図れ、合理的な分析や格付が行える。また、円型のセルにおいて計測に適したエリアを、より具体的なものとする。
【０００９】
また請求項２記載の計測時間を短縮した成分分析方法は、前記請求項１記載の要件に加え、前記吸光度の基準値を得るために行う標準反射物質の計測は、複数のサンプルを計測した後、ほぼ一定の時間毎に行うようにしたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、一サンプルに要する処理時間をより短縮でき、単位時間当たりの処理能力を一層向上させ得る。
【００１０】
また請求項３記載の成分分析装置は、透光性部材を張設し内部に試料を収容できるようにした円型のセルと、
セルに投入した試料を透光性部材に対して適宜押圧できるようにした押圧機構と、
透光性部材を介してヘッドから試料に特定波長域の近赤外線を照射するようにした近赤外線照射装置と、
近赤外線の照射中、透光面をほぼ一定に維持した状態でセルを周方向に回転できるようにしたセル回転機構と、
近赤外線の照射中、ヘッドをほぼセルの直径線に沿って往復動できるようにした照射装置移動機構とを具え、
セル内の試料に特定波長域の近赤外線を照射し、その拡散反射光から吸光度を算出して、試料に含まれる成分を分析するようにした装置において、
セルに収容した試料を計測するにあたっては、光学的ノイズが少ない範囲や重複してデータを拾わない範囲である、セルの中心部と周縁部とを除いたドーナツ状の範囲を計測エリアとして計測するようにしたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、計測エリアは、セルの中でも測定に最も適した範囲、例えばセルの中央部や周縁部を除いた範囲を選ぶため、計測時間ひいては処理時間の短縮化とともに成分分析の精度向上をも図れ、効率的な分析や格付が行える。
【００１１】
また請求項４記載の成分分析装置は、前記請求項３記載の要件に加え、前記吸光度の基準値を得るために行う標準反射物質の計測は、複数のサンプルを計測した後、ほぼ一定の時間毎に行うようにしたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、一サンプルに要する処理時間をより短縮でき、単位時間当たりの処理能力を一層向上させ得る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の成分分析方法は、茶葉等の試料に近赤外線を照射し、このものに含まれる水分値、全窒素、総繊維等の成分情報（成分の特定と、特定した成分の量を含めた総称）を認識するものである。また近赤外線の照射中は、光学的ノイズを抑制し、より正確に計測できるように、茶葉は適宜押圧され、茶葉どうしの隙間が小さく保たれる。
なお以下の説明では、分析される試料として生茶葉Ａ、すなわち製茶工場に搬入されてくる収穫直後の茶葉を例に挙げて説明するが、試料としては、このような生茶葉Ａ以外にも、例えば、米、たばこの葉、木材チップ、加工食品等、製品品質において含有成分の管理や把握等が重要な意義を持つ種々の素材に適用可能である。以下本発明の成分分析方法を実施し得る装置の一例について具体的に説明する。
【００１３】
本発明を実施する成分分析装置１は、一例として図１〜３に示すように、鋼材を適宜矩形状に組んだ機枠Ｆに対して近赤外線照射装置２、試料収容部４、押圧機構７及び制御盤８を具えて成り、前記試料収容部４に投入した生茶葉Ａに対して、近赤外線照射装置２から近赤外線を照射し、生茶葉Ａの含有成分を解析するものである。
ここで近赤外線を試料に照射して、その成分分析を行う手法の原理について説明する。この手法は、試料に含まれる個々の成分が、特定の波長域の近赤外線を吸収する特性を利用したものであり、試料に特定波長域の近赤外線をあて、その拡散反射光を計測し、予め計測しておいた標準反射物質の拡散光を基に、試料によって反射された拡散光の減衰量（吸光度）を演算し、検量線によって目的の成分値を算出するものである。なお本実施の形態では、一つの成分値を算出するのに、演算した吸光度を全て使ったり、演算した吸光度から必要に応じて更に新たな変数を作り出すなどして、多くの変数（吸光度）によって検量線を作成し、一つの成分値を算出するようにしている。
【００１４】
そして本実施の形態では、試料収容部４は、実質的に有底筒状の円型のセル４０によって形成されるものであり、このものは生茶葉Ａを載置する底部が透光性部材で形成され、ここを通して近赤外線が生茶葉Ａに照射される。そしてセル４０は、計測中、セル回転機構５によって、透光面（載置面）をほぼ水平に維持しながら周方向に回転できるように構成され、また計測を終えた生茶葉Ａを排出できるように、セル反転機構６によって収容面（開口面）を引っ繰り返し得るように構成される。
一方、近赤外線照射装置２は、照射装置移動機構３によって円型のセル４０のほぼ直径線上を往復動できるように構成される。
【００１５】
このような構成を採ることにより、近赤外線照射装置２がセル４０の透光面上で描く照射軌跡は、スパイラル状となり、多くの計測ポイントが確保できる（図１４参照）。このように透光面積が限られたセル４０において極力、広範囲に渡ってデータを収集することは、成分計測が精度良く行えるという点で効果的であるが、一方で計測時間もその分長くなるものである。このため、本発明ではセル４０において最も計測に適したエリアのみを選んで計測を行うようにし、計測時間の短縮化を図っている。
【００１６】
具体的には、図１、９に示すように、セル４０の中心部と周縁部を除いた、言わばドーナツ状の範囲を計測エリアＡＲとするものであり、一例としてセル４０の半径が約２０ｃｍ程度の場合、計測エリアＡＲは、内径が約８．５（半径）ｃｍ程度、外径が約１５．５（半径）ｃｍ程度のドーナツ状となる。なおセル４０の中心部を除外するのは、この部分のデータを重複して取り込む可能性があるためである。またセル４０の周縁部を除外するのは、この部位に位置した生茶葉Ａは、透光性部材に押圧されても隙間が生じやすく、比較的多くの光学的ノイズを含むためである。因みにこのように、計測に適したエリアのみを選んで計測を行うことによって、計測時間の短縮とともに、より一層の精度向上をも達成し得るものである。
なお上述した説明ではセル４０の底部全面を透光性部材で形成するかのように説明したが、本発明では最も計測に適したエリアのみを選んでセル４０内の試料を計測するため、この計測エリアＡＲのみを透光性部材で形成するようにしても構わない。
【００１７】
以下、成分分析装置１の各構成部について更に説明する。まず近赤外線照射装置２について説明する。このものは、特定波長域の成分のみを、後述するヘッド２０に送り込むものであり、一例として図７のブロック図に示すように、近赤外線を輻射するハロゲン光源等を適用した光源１１と、光源１１からの近赤外線を集光するために複数のレンズを組み合わせて成るレンズ系１２と、光変調をかけるチョッパ１３と、フィルタ１４とを具えて成る。
フィルタ１４は、含有成分毎に吸収する周波数帯域が異なることに因み、例えば必要なバンドパスフィルタ（素子）が同心円状に複数（一例として８個）配列された円盤状のものが適用され、これを逐次回転させて単色光をファイバ（後述する投光ファイバ２３）を経て試料に照射するようにしている。このため円盤状のフィルタ１４には、使用するフィルタ素子を適宜切り替える機構が別途付設されるものである。
【００１８】
なおフィルタ１４は、従来、素子が１０枚であったが、本実施の形態では２枚少ない８枚とし、これによっても計測時間の短縮を図っている。因みに、フィルタ素子が減少したことによる、分析精度の低下の心配はなく、以下これについて説明する。従来、生茶葉Ａの成分を分析するために使用されていた１０枚のフィルタは、概ね水分検出用、全窒素検出用、総繊維検出用、これらに関与の度合いが低い参照波長用の四つに分けられていた。そして、例えば水分を算出する際には、１０個のフィルタ素子のうち、水分検出用のものと参照波長用のものを使用して計測していた。すなわち、従来は比較的少数の吸光度から検量線を作成し、一つの成分値（水分値）を算出していたのである。
【００１９】
しかしながら、本実施の形態では、上述したように一つの成分値を演算する際にも、８個全てのフィルタ素子（吸光度）を使用するものであり、また必要に応じて、これらから新たな変数を作り出し、多くの変数から成る検量線によって一つの成分値を演算するようにしている。つまり本実施の形態では、従来よりも遙に多くの変数から水分値等を検出するようにしているため、フィルタ素子の数を減少させても、従来とほぼ同程度の精度で成分分析が行えるのである。因みに、本出願人が試みたシュミレーションでは、フィルタ素子の数を６枚にした場合でも従来と同程度の精度で、分析できることが確かめられており、従ってフィルタ１４を構成する素子は必ずしも８個である必要はなく、演算した吸光度から新たな変数を作り出すこと等によって、今後更に減少できる可能性がある。
【００２０】
ヘッド２０は、一例として図４の拡大図に示すように空洞球内壁に拡散反射率の高い白色塗料を塗布するか、あるいは金メッキを施した積分球２１の中心軸の両端に、投光部２５と検出窓２２とを具えて成るものであり、この検出窓２２は積分球２１の表面を窓枠状に切除するとともに、この部分に一例として石英ガラスを嵌め込んで形成される。そして前記投光部２５には前記フィルタ１４の後段の伝播経路となる投光ファイバ２３が挿入されるとともに、その先端は前記検出窓２２に対して密接状態に臨むように設けられる。
更に前記投光部２５側の半球部分に受光部２６を設けるものであって、ここには後述する受光ファイバ２４の先端が前記積分球２１内に臨むように接続される。因みに本実施の形態ではヘッド２０は、一例として本出願人による特開平７−３０１５９８「光センサープローブ」に開示されたものを採用した。
【００２１】
前記受光ファイバ２４の他端は、一例としてＰｂＳ薄膜を酸化しながら基板上に形成したｐｎ型の半導体を素子とする赤外線センサ１５に臨ませて成り、この赤外線センサ１５の出力は適宜増幅装置を経由する等して制御盤８内に具えた演算部に伝送される。
また前記赤外線センサ１５は、ｐｎ接合部に光が照射されると光導電現象が生じて抵抗値が低下する、という原理を応用したものであり、前記抵抗値の変化量が極めて小さいため、チョッパ１３を併用して抵抗変化を暗抵抗と比較して測定するように構成される。従って赤外線センサ１５として前記ＰｂＳタイプ以外のものを採用する場合には、前記チョッパ１３は不要となる。
【００２２】
また詳細な説明は後述するが、前記測定原理に因み、本装置は、標準反射板（標準反射物質）１６を機枠Ｆに対して具えて成るものであり、この設置位置は後ほど定義する近赤外線照射装置２の退却位置において、前記ヘッド２０における検出窓２２と対向する位置とする。
なお標準反射板１６の計測は、従来、試料（サンプル）を交換する毎に行っていたが、本実施の形態では複数のサンプルを計測した後、一定時間毎（例えば概ね２０分毎）に行うものであり、これによって一サンプル当たりの処理時間を短縮するようにしている。もちろん標準反射板１６の計測を行う間隔が、長ければ、それだけ一サンプル当たりの計測時間を短縮することはできるが、あまり間隔が空き過ぎれば計測精度の低下が懸念されるため、これを考慮した上で標準反射板１６の計測間隔が設定される。
【００２３】
次に照射装置移動機構３について説明する。このものは前記近赤外線照射装置２をセル４０のほぼ直径線に沿って往復動させ得る装置であって、一例として図４に示すように前記機枠Ｆの下部の鋼材に対して送りガイド３０を敷設し、この送りガイド３０に対して前記近赤外線照射装置２を搭載した送りステージ３１を摺動可能に嵌合させて成るものである。この送りステージ３１の側面にはスクリューブロック３２が装着されるとともに、このスクリューブロック３２にはスクリューシャフト３３が螺合される。またスクリューシャフト３３の一端は適宜の減速機構３４を介在させてモータＭ１の出力軸に接続される。
なお前記近赤外線照射装置２を搭載した送りステージ３１の進行方向の面には、進行方向に向かって下降する斜面を有したシュートＳを取り付ける。
【００２４】
因みに上記照射装置移動機構３による近赤外線照射装置２の移動について、モータＭ１から遠ざかる移動すなわちセル４０に接近する移動を進行と定義し、モータＭ１に近づく移動すなわちセル４０から離反する移動を退却と定義する。また近赤外線照射装置２の可動範囲のうち、退却方向の終端を退却位置と定義する。
【００２５】
なお本発明では、計測エリアＡＲからセル周縁部を除外するため、近赤外線照射装置２を進行から退去させる折り返し地点は、ドーナツ状を呈する計測エリアＡＲの最外周位置とするものであり、これによって、近赤外線照射装置２の移動時間、ひいては計測時間の短縮を図るものである。もちろん近赤外線照射装置２を折り返すにあたっては、計測エリアＡＲを通り越し、セル４０の直径先端まで進行させてから退去させる、従来の往復形態も採り得るが、この場合にはデータを活用しないセル周縁部での移動速度を上げられるように設定し、計測時間の短縮を図ることが好ましい。なお、近赤外線照射装置２がセル中央部を通過することは不可避であるため、セル中央部においても近赤外線照射装置２の移動速度を速めることが、計測時間を短縮する上で好ましい形態である。
【００２６】
次に試料収容部４について説明するが、その構造上、関連の深いセル回転機構５及びセル反転機構６についても併せて説明する。試料収容部４は、生茶葉Ａ等の試料を実質的に収容する円型のセル４０を有するものであり、このセル４０は、一例として図５に示すように、円環状のセルフレーム４１に対して例えば石英ガラス等の透光板４２を底部に嵌め込んで構成される。なお透光板４２は、上述したように少なくとも計測エリアＡＲに設けられればよく、必ずしもセル４０の底部全面に形成される必要はない。そして試料収容部４の底面積（透光板４２の面積）が広くなれば、それだけ計測エリアＡＲが増し、成分分析の精度向上も期待できるが、装置自体の大型化を招かないようにすることも考慮して、一例として半径約２０ｃｍ程度に設定される。
【００２７】
また前記セルフレーム４１は、一例として図５の拡大図に示すように、断面形状がＦ字形に形成され、その内周部分は近赤外線の反射を防ぐために黒色に塗装されることが好ましい。
そして前記セルフレーム４１の下部には、後述するセル回転機構５の構成要素の一つである従動ギヤ５３が装着されるのであり、このものは一例として外周にギヤを刻設した円環状の部材である。
【００２８】
更に前記セル４０は、このものより大きめの内径寸法を有するセル支持フレーム５０に保持されるものであって、このセル支持フレーム５０は、内周部分の下面において回転軸がほぼ水平に設定された支持ローラ５１ａと、回転軸がほぼ垂直方向に設定された支持ローラ５１ｂとを、各々複数装着して成る。またセル支持フレーム５０の外周部分の適宜の位置には、セル４０をほぼ水平面上で回転させるモータＭ２がブラケット等によって取り付けられるものであり、このモータＭ２の回転軸には駆動ギヤ５２が取り付けられる。
【００２９】
そして前記セル４０とセル支持フレーム５０とを係合状態に組み合わせることでセル回転機構５を構成するものである。具体的には、前記支持ローラ５１ａをセルフレーム４１のＦ字形断面の水平部分に当接するように組み付け、また前記支持ローラ５１ｂをセルフレーム４１のＦ字形断面の垂直部分に当接するように組み付ける。更に前記駆動ギヤ５２と前記従動ギヤ５３との間に歯付ベルト５４を巻回し、モータＭ２の駆動によってセル４０をほぼ水平面上で周方向に回転できるようにしている。
【００３０】
セル反転機構６は、計測を終了した生茶葉Ａをセル４０から排出すべく、セル４０と係合状態に組み付けられたセル支持フレーム５０を、引っ繰り返すものである。セル反転機構６は、一例として図５に示すように、セル支持フレーム５０の直径延長線において外側に張り出すように設けられる一対の回動軸６０と、機枠Ｆに対して設けられ回動軸６０を回動自在に支持する軸受６１とを具えて成るものである。そして一方の回動軸６０には、外周部にピニオン６２が設けられるとともに、これに噛み合うラック６３が形成される。なおラック６３は機枠Ｆに対して摺動自在のシリンダ６４等に設けられるものであって、シリンダ６４を適宜摺動させることで、セル４０を反転させ得るようにしている。なお図３、図８に示す実施の形態では、セル反転機構６によってセル４０をほぼ１８０°近い状態まで反転させ得るように図示しているが、その目的は、生茶葉Ａをセル４０から落下、排出することであるため、生茶葉Ａの排出が行える程度にセル４０を傾倒させ得るものであってもよく、必ずしもセル４０を引っ繰り返し状態に反転させる必要はない。
【００３１】
次に押圧機構７について説明する。このものは前記セル４０内に収容された試料を透光板４２に対して押圧するための機構であって、直接、試料を押圧する作用を担う押圧盤７０を実質的に具えて成る。
この押圧盤７０は、一例として図６に示すように、前記セル４０の外周を構成するセルフレーム４１に受け入れられるように形成された非通気性の円盤状部材である。そして押圧盤７０には、作用面（下面）に対してゴム等、非通気性の伸縮可能な弾性部材から成る拡張膜７１を、円環状の保持枠７２等を用いて縁取り状態に取り付け、中空状のエアバッグを構成する。
また押圧盤７０の上面中心部にはエアを注入したり排出したりするための孔を穿設するとともにパイプ７３が取り付けられ、更にこのパイプ７３に対してエアホース７３ａが取り付けられる。
【００３２】
一方、機枠Ｆに対しては、一例として図２に示すように、ほぼ垂直状態の鋼材に沿ってリニアガイド７４を取り付けるものであり、このリニアガイド７４には摺動片７４ａが嵌合する。
この摺動片７４ａには、アーム７５をほぼ水平に張り出すように取り付けるものであり、更にこのアーム７５の先端に、接合部が回転可能なカプラ７３ｂを具える。そしてこのカプラ７３ｂに対して前記エアホース７３ａが接続される。
また前記アーム７５の基端部には、その下面に昇降シリンダ７６のロッド７６ａが取り付けられ、このロッド７６ａを適宜伸縮させることによって、エアバッグ状の押圧盤７０を上下動させるものである。
そして機枠Ｆの適宜の位置にコンプレッサ７７を具えるものであって、ホースを用いて前記カプラ７３ｂと接続する。
【００３３】
また測定終了後に、透光板４２に付着した試料を吹き飛ばすための空気を噴出するノズル７８を設けるものであって、このものは図２に示すように機枠Ｆに対して一例として適宜のシリンダ７８ａによって駆動されるリンク機構によって回動自在に取り付けられるものである。このノズル７８は適宜切り替えバルブを具えたホースによって前記コンプレッサ７７に接続される。
【００３４】
本発明を実施する成分分析装置１は、以上のような基本構造を有するものであり、以下この装置を用いて、製茶工場に搬入された生茶葉Ａの成分を分析する態様について説明する。
（１）標準反射板の測定
成分分析装置１の始発状態は、一例として図８（ａ）に示すように近赤外線照射装置２が退却位置に待機し、セル４０は収容面を上方にした水平状態であり、更に押圧盤７０は上方に位置した状態である。この状態で近赤外線照射装置２のヘッド２０は標準反射板１６に臨んでいるものであり、光源１１から輻射された近赤外線は、レンズ系１２によって集光され、チョッパ１３によって光変調がかけられ、更にフィルタ１４によって特定波長域の成分のみが投光ファイバ２３内を伝播し、検出窓２２を通過して標準反射板１６に至る。
【００３５】
標準反射板１６で反射した近赤外線は再び検出窓２２を通過して積分球２１内に進行し、ここで拡散反射をして平均化された後に受光ファイバ２４に進入し、赤外線センサ１５に至るのであって、光導電現象で生じた抵抗値変化量は制御盤８内のデータ処理装置によって処理される。
このように標準反射板１６を用いた測定によって、検出目的の成分が存在しない場合の抵抗値変化量を把握するものであって、このためフィルタ素子を切り替えて、標準反射板１６を用いた測定を複数回（ここでは８回）行うことになる。
因みにこのような標準反射板１６を用いた基準計測は、従来、試料（サンプル）を変更する度に行っていたが、本実施の形態では、一定時間毎（一例として約２０分程度に一回計測）に行うものであり、必ずしも上記説明のように実質的な測定に先立って行うものではない。なお標準反射板１６の計測時間の間隔は、成分計測の全体的な精度を低下させない時間内で設定されるものである。
【００３６】
（２）生茶葉の投入
このような作業に伴い、製茶工場に持ち込まれた生茶葉Ａをサンプリングし、一例として１ｋｇ程度をセル４０内に均等に投入する。もちろんこの際、雨滴等の付着した生茶葉Ａの場合には適宜露引き等を行い、余剰な水分を除去しておくことが望ましい。
【００３７】
（３）押圧盤の下降及び拡張膜の拡張
次いで図８（ｂ）に示すように、押圧機構７を起動するものであり、これには、まず昇降シリンダ７６のロッド７６ａを収縮させて上方に待機していた押圧盤７０を下降させ、セル４０内の適宜の位置まで移動させる。そしてコンプレッサ７７を起動して圧搾空気を注入するものであり、これによって押圧盤７０の拡張膜７１をエアバッグ状に膨張させ、生茶葉Ａを透光板４２に対して押し付けて、生茶葉Ａどうしの隙間を軽減し、計測に適した状態とする。
なおこのようなエアバッグ状の拡張膜７１を膨らませて試料を押圧する場合には、図６に示すように、セル４０の周縁部分に位置する試料は、中央部分のものに比べて押圧力が弱く、試料間に隙間が生じやすくなるものであり、これに起因してセル４０周縁部分の試料は光学的なノイズを比較的多く含むものである。このため本発明では、この部分を計測エリアＡＲから除外するようにしている。
【００３８】
（４）測定
（ａ）セルの回転
次にセル回転機構５を起動するのであり、モータＭ２を駆動してセル４０を一例として約６０ｒｐｍ程度で回転させる。
【００３９】
（ｂ）近赤外線照射装置の移動及び測定データの収集
このような作動に伴いモータＭ１を駆動して照射装置移動機構３を起動し、近赤外線照射装置２を進行させるのであり、一例として約３ｃｍ／ｓ程度の移動速度とする。
この移動によって近赤外線照射装置２におけるヘッド２０が、セル４０における計測エリアＡＲに臨んだときに、近赤外線照射装置２を起動して測定データの収集を開始する。
【００４０】
なお本発明では、計測エリアＡＲからセル周縁部を除外するため、近赤外線照射装置２を進行から退去させる折り返し地点は、計測エリアＡＲの最外周位置とするものであり、これによって、近赤外線照射装置２の移動時間、ひいては計測時間の短縮を図るものである。もちろん近赤外線照射装置２をセルの直径先端まで進行させてから退去させる従来の往復形態も採り得るが、この場合にはデータを活用しないセル周縁部で移動速度をアップさせる制御が好ましい。なお、近赤外線照射装置２がセル中央部を通過することは避けられないため、セル中央部においても近赤外線照射装置２の移動速度を速めることが、計測時間を短縮する上で好ましい形態である。
【００４１】
なお透光板４２上においてヘッド２０の中心が描く軌跡は、一例として図９（ａ）に示すように、セル４０の中心部分と周縁部分とを除いたドーナツ形状においてスパイラル状の軌跡を描くものであり、図９（ｂ）に示すような近赤外線照射装置２の進行時の往路で二本の照射軌跡Ｌ１及び照射軌跡Ｌ２を描き、また退却時の復路でも二本の照射軌跡Ｌ２及び照射軌跡Ｌ１を描く。
また近赤外線照射装置２は、往路と復路とにおいて、セル４０の中心部分等を通過するものであるが、実際にこの部分のデータは取り込まないものであり、これを考慮して上記図９の照射軌跡としては削除して示した。因みにセル４０における計測エリアＡＲ以外のデータを収集すること自体は可能であるが、取っても成分分析には活用しないものである。
【００４２】
このように近赤外線照射装置２は、一回の往復動で、四本のスパイラル状の照射軌跡を描くため、計測に適したエリアを広範囲にわたってデータ収集できるものである。なお本実施の形態では、一サンプル当たりの処理時間を短縮すべく、各軌跡毎にフィルタ素子を切り替えた測定、すなわち往路と復路の照射軌跡Ｌ１とＬ２とにおいてフィルタ素子を切り替え、一回の往復動において合計４つのフィルタ素子を適用した計測を行うものである。しかしながら、比較的時間に余裕があり、処理時間の短縮よりも計測精度の向上をより一層重視したい場合等には、例えば往路（または復路）の照射軌跡Ｌ１とＬ２とで同一のフィルタ素子を適用し、より計測ポイントを多くすることも可能である。
【００４３】
そして測定データを制御盤８内のデータ処理装置に伝送し、標準反射板１６を用いたときの測定データと比較することで吸光度を演算し、検量線によって含有成分量を算出し、生茶葉Ａの等級を決定する。そしてこれらデータと、トラックスケール等により別途測定された母集団全体の重量値とから受入金額を決定するものであり、適宜精算機等によって伝票等をプリントアウトする。
因みに前記生茶葉Ａの等級の決定には、一定の基準値毎に等級付けする絶対評価方法と、例えばその日に受け入れた全生茶葉Ａを予め決めた割合で等級付けする相対評価方法とがある。
【００４４】
（５）生茶葉の排出
（ａ）押圧盤の上昇
このようにして測定が終了したらモータＭ２を停止してセル４０の回転を停止し、昇降シリンダ７６のロッド７６ａを伸長させて押圧盤７０を上昇させる。
【００４５】
（ｂ）セルの反転
次いで近赤外線照射装置２がセル４０の下方（反転空間）から退避し、退却位置側に戻ったら、セル反転機構６を起動するものであって、これにはシリンダ６４を伸長させてラック６３を駆動し、ピニオン６２が取り付けられた回動軸６０に回転力を与えて、図８（ｄ）に示すようにセル支持フレーム５０に保持されたセル４０を引っ繰り返し、収容面（開口面）を下方に臨ませる。
これによってセル４０内に収容されていた生茶葉Ａは、直接あるいはシュートＳにガイドされて、機枠Ｆの下部に置かれたコンテナ１０内に落下するものであり、透光板４２に付着した生茶葉Ａについては、シリンダ７８ａを起動してノズル７８の噴出口を透光板４２に臨ませ、セル回転機構５を起動してセル４０を回転させながらエアを噴出して吹き飛ばす。
そしてコンテナ１０内に収容された生茶葉Ａは再び母集団に戻され、以降製茶工場において加工されるのである。
【００４６】
以上のような工程を経て生茶葉Ａの含有成分が分析されるものであり、以下、このような工程に要する経過時間の短縮効果の一例について説明する。図１０、１１は、各工程の内容とその工程に要する時間、並びにその工程までに要する累積経過時間を併せて示したものであり、図１０が従来の場合の結果であり、図１１が本実施の形態の結果である。この結果から一サンプル当たりのトータルの計測時間としては、１７７秒から８２秒と９５秒間短縮できたことが判る。以下、上記図１０、１１に記載した各工程毎に概略的に説明する。因みに、図中、各工程時間を示す数値に付した括弧は、そのまま累積経過時間として加算されないものに付けている。
【００４７】
まず「フィルタ回転停止・原点復帰」について説明する。実際の計測にあたっては、円盤状のフィルタ１４を適宜回転させ、フィルタ素子をかえて計測を行う。従って、実質的な計測を行うに先立ち、本実施の形態では、フィルタ１４の回転基準位置をロータリエンコーダ等によって検出し、フィルタ１４を原点位置に復帰しておくものであり、本工程は、このためのものである。因みにこの工程に要する経過時間は従来の場合と変化なく５秒間である。
【００４８】
生茶葉Ａを適宜圧縮するために行う「押圧盤の下降」は、従来、前記「フィルタ回転停止・原点復帰」後に行っていたが、本実施の形態では、「フィルタ回転停止・原点復帰」と同時に行い、処理時間の短縮化を図っている。このように本実施の形態では、作動形態が独立し、ほぼ同時に行える工程は、並行して行うようにしている。因みに「押圧盤の下降」工程単独でも、１１秒から７秒に短縮されている。
「ヘッドの前進」も、従来、前記「フィルタ回転停止・原点復帰」後に行っていたが、本実施の形態では、この工程と同時に行っている。また「ヘッドの前進」単独でも、１３秒から９秒に短縮されている。因みに「ヘッドの前進」とは、ヘッド２０を退去位置（始発状態）からセル４０に臨むように前進させるまでの時間であり、次工程の「生茶葉計測」とは異なるものである。
【００４９】
「生茶葉計測」は、この工程のみで１１５秒から５２秒に短縮されている。計測の詳細は、各表の下方、（ア）（ウ）に記載したとおりであって、フィルタ素子一枚毎の計測時間が８秒から５秒に短縮されている。これは、主にヘッド２０をセル４０におけるドーナツ状の計測エリアＡＲ内で折り返すようにしたこと、あるいはセル４０中央部分を通過するヘッド２０の移動速度を速めるようにしたことの効果と考えられる。
なおフィルタ素子は従来１０枚であったのが、本実施の形態では８枚であり、この点においても処理時間の短縮が図られている。因みにフィルタ素子を減少させたことによる成分分析の低下は、上述したように、特に生じないものである。
また本実施の形態では、フィルタ１４の回転中に、その前に計測したフィルタ素子についての演算を同時に行うようにし、従来フィルタ１４の回転とは別個に設けていた演算時間（５秒）をカットしている。
【００５０】
「押圧盤の上昇」は、１１秒から７秒に短縮されている。また計測後の生茶葉Ａを排出するために行う「セル裏側に反転」は、８秒から６秒に短縮されている。更にセル４０に付着・残留した生茶葉Ａを除去するために行う「エア噴出による吹き飛ばし」は、３秒から２秒に短縮されている。更にまた「セル表側に反転」も、８秒から６秒に短縮されている。そして「ヘッドの戻り」は、１４秒から９秒に短縮されている。因みにこれも、「生茶葉計測」とは異なり、セル４０に臨んでいたヘッド２０を退去位置まで後進させる時間である。
【００５１】
「標準反射板計測」は、この工程のみで３０秒から２０秒に短縮されている。計測の詳細は、各表の下方、（イ）（エ）に記載したとおりであって、一枚のフィルタ素子を計測する時間が、２秒から１．５秒に短縮されている。
なおここでは「標準反射板計測」を工程の一番最後に記載したが、これは従来手法との比較のために便宜的に記載したに過ぎず、実際には本工程は何分かに一回行う工程であるため、累積の経過時間にも、この２０秒を加算していない。
また上述した経過時間は、装置の種々の調整、例えば押圧盤７０の昇降動に関して言えば、昇降シリンダ７６のエア等の調整によって幾らかの変動が生じ得るものである。
【００５２】
【他の実施の形態】
本発明は以上述べた実施の形態を一つの基本的な技術思想とするものであるが、更に次のような改変が考えられる。すなわち上述した基本の実施の形態では、押圧盤７０は上下動のみが許容されるものであり、分析装置全体が比較的大型化する傾向にある。このため基本の実施の形態で述べた成分分析装置１は、言わば比較的大規模な製茶工場に適している。このようなことから、本出願人は、比較的小規模な製茶工場に適した小型タイプないしはエコノミータイプの成分分析装置１Ａも既に開発し、特願２０００−３３６２８０「茶葉成分分析装置」の出願に至っており、本発明を実施する分析装置としては、このような小型タイプのものも適用できる。
【００５３】
このものは、一例として図１２に示すように、押圧盤７０を水平及び上下方向に移動できるようにしたものである。すなわちセル４０に投入した生茶葉Ａを圧縮する場合には、まず押圧盤７０を初期位置（格納位置）からセル４０上方まで水平移動させた後、ほぼ真下に押圧盤７０を下降させてセル４０内の適宜の位置に嵌め込む形態を採る。因みに図中符号８０が昇降動自在に設けられたブラケットであり、８１が押圧盤７０を回動自在に保持するスイングアーム、８２がスイングアーム８１（押圧盤７０）を格納位置からセル４０上方まで水平移動させるシリンダであり、８３が水平移動を行う際の回動軸である。
【００５４】
また計測後の生茶葉Ａ等の試料を排出するにあたっては、セル４０を反転させるのではなく、セル反転機構６の代わりに設けられた吸引機構９によって試料を吸い込んで回収するものである。因みに図中符号９０が吸引ブロワ、９１が吸引ブロワ９０に接続されるホース、９２がホース９１の先端部分となる吸引口、９３が吸引、貯留した生茶葉Ａを回収できるようにした取出口である。
なお図中符号９５は、試料の計測空間を適宜覆い得る折り畳み自在のカバーであり、このものは、計測中、外部からの入光を遮断するためのものである。
なお小型タイプの分析装置については、これ以上の詳細な説明を省略し、前記特願２０００−３３６２８０を援用するものである。
【００５５】
次に上記小型タイプの成分分析装置１Ａによる、時間短縮の効果の一例について説明する。図１３は、上記図１０、１１と同様に、各工程の内容とその工程に要する時間、並びにその工程までに要する累積経過時間を併せて示したものであり、（ａ）が従来の場合の結果であり、（ｂ）が小型タイプの分析装置を適用した場合の結果である。この結果から一サンプル当たりのトータルの計測時間としては、１７６秒から７８秒と９８秒間短縮できたことがわかる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、試料である生茶葉Ａに特定波長域の近赤外線を照射し、その拡散反射光から吸光度を算出することで得られる生茶葉Ａの含有成分が、短時間に且つより正確に分析できる。これによって生茶葉Ａの搬入が集中する時期でも、搬入者（茶農家）を待たせることがほとんどなく、格付け作業がスムーズに行える。もちろん成分分析に用いた試料は、裁断や粉砕等の前処理を一切施さないので、このものを再度、製茶工程に戻すことができ、サンプルとして抽出した生茶葉Ａを無駄にしなくて済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施し得る分析装置の一例を示す斜視図である。
【図２】同上正面図である。
【図３】同上側面図である。
【図４】近赤外線照射装置並びに照射装置移動機構を示す斜視図である。
【図５】試料収容部、セル回転機構並びにセル反転機構を示す斜視図である。
【図６】押圧盤を示す斜視図及び縦断面図である。
【図７】成分分析装置の原理を示すブロック図である。
【図８】成分分析装置によって生茶葉の成分を分析（計測）する態様を段階的に示す説明図である。
【図９】透光板上に照射された近赤外線の軌跡を示す平面図（ａ）、並びに透光板と近赤外線照射装置との位置関係を示す縦断側面図である。
【図１０】従来の場合における、生茶葉の成分分析を行う際の計測工程と、その工程に要する時間、並びにその工程までに要する累積時間を示した表である。
【図１１】同上、本実施の形態における表である。
【図１２】本発明を実施し得る小型タイプの分析装置を示す斜視図である。
【図１３】小型タイプの分析装置を適用した場合における計測時間の短縮効果について従来と比較して示した表である。
【図１４】円型セルに投入した試料を押圧する従来の形態を示す縦断面図（ａ）、並びにこの場合の照射軌跡（計測エリア）を示すセルの平面図（ｂ）である。
【符号の説明】
１成分分析装置
１Ａ成分分析装置
２近赤外線照射装置
３照射装置移動機構
４試料収容部
５セル回転機構
６セル反転機構
７押圧機構
８制御盤
９吸引機構
１０コンテナ
１１光源
１２レンズ系
１３チョッパ
１４フィルタ
１５赤外線センサ
１６標準反射板
２０ヘッド
２１積分球
２２検出窓
２３投光ファイバ
２４受光ファイバ
２５投光部
２６受光部
３０送りガイド
３１送りステージ
３２スクリューブロック
３３スクリューシャフト
３４減速機構
４０セル
４１セルフレーム
４２透光板
４３ゴム柱体
５０セル支持フレーム
５１ａ支持ローラ
５１ｂ支持ローラ
５２駆動ギヤ
５３従動ギヤ
５４歯付ベルト
５５チェーン
６０回動軸
６１軸受
６２ピニオン
６３ラック
６４シリンダ
７０押圧盤
７１拡張膜
７２保持枠
７３パイプ
７３ａエアホース
７３ｂカプラ
７４リニアガイド
７４ａ摺動片
７５アーム
７６昇降シリンダ
７６ａロッド
７７コンプレッサ
７８ノズル
７８ａシリンダ
８０ブラケット
８１スイングアーム
８２シリンダ
８３回動軸
９０吸引ブロワ
９１ホース
９２吸引口
９３取出口
９５カバー
Ａ生茶葉
ＡＲ計測エリア
Ｆ機枠
Ｌ１照射軌跡
Ｌ２照射軌跡
Ｍ１モータ
Ｍ２モータ
Ｓシュート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a method for analyzing a component contained in a sample by placing the sample in a circular cell and irradiating the sample with a near infrared ray, and particularly improving the analysis accuracy while shortening the measurement time. It relates to a novel component analysis method that can be achieved at the same time.
[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  For example, in tea factories and the like, tea leaves brought in by producers are rated, and the purchase price of tea leaves is determined based on the rating result, and the subsequent processing conditions are set. In recent years, such tea leaf ratings have been carried out not only by visual inspection and sensory evaluation by skilled rating judges, but also by mechanical property analysis, which has increased objectivity and accuracy. ing.
[0003]
  Even the present applicant has attempted to develop an analysis apparatus using near infrared rays, and has filed applications such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-230902 “Tea Leaf Component Analysis Method and Apparatus”, Japanese Patent Application No. 2000-336280, “Tea Leaf Component Analysis Device”, etc. Yes. The apparatus disclosed here enables measurement of the components contained in the original state without pretreatment such as pulverization of the tea leaves, and is caused by differences in the distribution of components such as the front and back of the leaves, stems, etc. A series of grading operations can be automatically performed with almost no measurement error, and has already been put into practical use at a tea factory.
[0004]
  In addition, the technique disclosed here irradiates tea leaves with near-infrared rays in a specific wavelength range, measures the diffuse reflection light, and compares this with the diffuse light of a standard reflective material, thereby absorbing the absorbance of the irradiated near-infrared light. To calculate components contained in the tea leaves, such as moisture, total nitrogen, total fibers, and the like. This utilizes the characteristic that the wavelength range of near infrared rays absorbed differs for each component contained in tea leaves and the like.
[0005]
  Specifically, as shown in FIG. 14 (a), for example, an appropriate amount of fresh tea leaf A is put into a circular cell 40 ', and the fresh tea leaf 70' is provided with a rubber sheet-like expansion membrane 71 '. In the state where A is appropriately compressed and the gap between tea leaves is appropriately reduced, near infrared rays in a specific wavelength region are irradiated and measured. Conventionally, when measuring near-infrared rays in a specific wavelength range and measuring diffuse reflected light, the optical head 20 ′ that irradiates near-infrared rays while rotating the cell 40 ′ in the circumferential direction has almost the same diameter as the cell 40 ′. It was reciprocating on the line. As an example, as shown in FIG. 14 (b), the irradiation trajectories L1 ′ and L2 ′ are spiral paths from the outside of the cell 40 ′ to the center and from the center to the outside, respectively, on the forward path and the return path of the head 20 ′. This is a configuration for drawing and obtaining many measurement points.
[0006]
  Securing many measurement points in this way has the advantage of being able to calculate the contained components almost accurately, but also has an aspect that it takes time to measure, and there is room for improvement in this respect. . That is, in the case of tea, the busy season is limited to a certain extent within a year (for example, in the first half of May), and fresh tea leaves A immediately after harvesting are successively brought into the tea factory at this time. For this reason, during this period, there were cases where the imports from different tea gardens were concentrated at approximately the same time. However, with a conventional apparatus that secures a large number of measurement points from the viewpoint of improving accuracy, it was not possible to measure many samples in a short time. For this reason, in this type of component analyzer, it is possible to improve the processing capacity per unit time, that is, to reduce the measurement time per sample, in consideration of the busy season when the carry-in is concentrated, along with the improvement in accuracy. It was strongly desired.
[0007]
[Technical issues for which development was attempted]
  The present invention has been made in view of such a background, and only the area suitable for measurement is selected and measured in a circular cell into which a sample is charged, thereby shortening the measurement time and The present inventors have attempted to develop a novel component analysis method capable of achieving an improvement in accuracy and an apparatus for carrying out the method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  That is, in the component analysis method according to claim 1 in which the measurement time is shortened, an appropriate amount of the sample is put into a circular cell in which a translucent member is stretched so that the sample can be accommodated therein. While pressing against the translucent member, the sample is irradiated with near-infrared rays in a specific wavelength range from the head through the translucent member, the absorbance is calculated from the diffuse reflected light, and the components contained in the sample are In the method of analysis,
  The head is configured to reciprocate substantially along the diameter line of the cell;
  The cell is configured to be able to rotate in the circumferential direction while maintaining the light-transmitting surface substantially constant during near-infrared irradiation,
  When measuring a sample stored in a cell, a measurement area is measured using a donut-shaped range excluding the central part and peripheral part of the cell, which is a range where there is little optical noise or where data is not picked up redundantly. This is what makes it a feature.
  According to the present invention, since only the area suitable for measurement is selected from the cell and the sample is measured, the measurement time and the processing time can be shortened and the accuracy of the component analysis can be improved. Yes. In addition, an area suitable for measurement in a circular cell is made more specific.
[0009]
  In addition to the requirement described in claim 1, the component analysis method that shortens the measurement time according to claim 2 performs the measurement of the standard reflective substance to obtain the absorbance reference value after measuring a plurality of samples. This is characterized in that it is performed at almost constant intervals.
  According to the present invention, the processing time required for one sample can be further shortened, and the processing capacity per unit time can be further improved.
[0010]
  The component analyzer according to claim 3 is a circular cell in which a translucent member is stretched so that a sample can be accommodated therein,
  A pressing mechanism capable of appropriately pressing the sample put into the cell against the translucent member;
  A near-infrared irradiation device adapted to irradiate the sample with near-infrared rays in a specific wavelength range from the head via a translucent member;
  A cell rotation mechanism that allows the cell to rotate in the circumferential direction while maintaining the translucent surface substantially constant during near-infrared irradiation,
  An irradiation device moving mechanism that allows the head to reciprocate substantially along the diameter line of the cell during near infrared irradiation,
  In a device that irradiates the sample in the cell with near infrared rays in a specific wavelength range, calculates the absorbance from the diffuse reflected light, and analyzes the components contained in the sample.
  When measuring a sample stored in a cell, a measurement area is measured using a donut-shaped range excluding the central part and peripheral part of the cell, which is a range where there is little optical noise or where data is not picked up redundantly. likeIt is characterized by that.
  According to the present invention, the measurement area is selected from the most suitable range for measurement among the cells, for example, the range excluding the central portion and the peripheral portion of the cell, so that the measurement time and the processing time are shortened, and the accuracy of the component analysis is improved. Can be used for efficient analysis and rating.
[0011]
  In addition to the requirement described in claim 3, the component analyzer according to claim 4 performs the measurement of the standard reflective material to obtain the absorbance reference value after measuring a plurality of samples at a substantially constant time. It is characterized by what is done every time.
  According to the present invention, the processing time required for one sample can be further shortened, and the processing capacity per unit time can be further improved.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  The component analysis method of the present invention irradiates a sample of tea leaves or the like with near-infrared rays, and includes component information such as moisture value, total nitrogen, total fiber, etc. (specification of the component and the amount of the specified component). (Generic name). During near infrared irradiation, the tea leaves are pressed as appropriate so that optical noise can be suppressed and measurement can be performed more accurately, and the gap between the tea leaves is kept small.
  In the following description, raw tea leaves A as samples to be analyzed, that is, tea leaves immediately after harvesting that are brought into a tea factory will be described as an example, but as a sample, in addition to such raw tea leaves A, For example, the present invention can be applied to various materials such as rice, tobacco leaves, wood chips, processed foods, etc., in which the management and grasping of contained components are important in product quality. Hereinafter, an example of an apparatus capable of performing the component analysis method of the present invention will be specifically described.
[0013]
  As shown in FIGS. 1 to 3, the component analysis apparatus 1 for carrying out the present invention is a near-infrared irradiation device 2, a sample storage unit 4, and a pressing mechanism 7 with respect to a machine frame F in which steel materials are appropriately assembled in a rectangular shape. The control panel 8 is provided to irradiate the near-infrared irradiation device 2 with near-infrared rays to the raw tea leaves A introduced into the sample storage unit 4 to analyze the components contained in the raw tea leaves A.
  Here, the principle of a method for performing component analysis by irradiating a sample with near infrared rays will be described. This method uses the characteristic that each component contained in the sample absorbs near infrared rays in a specific wavelength range, applies near infrared rays in a specific wavelength range to the sample, measures the diffuse reflected light, Based on the diffused light of the standard reflective material measured in advance, the amount of attenuation (absorbance) of the diffused light reflected by the sample is calculated, and the target component value is calculated by the calibration curve. In this embodiment, to calculate one component value, all calculated absorbances are used, or new variables are created as needed from the calculated absorbances. A calibration curve is created and one component value is calculated.
[0014]
  And in this Embodiment, the sample accommodating part 4 is formed by the cylindrical cell 40 of a bottomed cylindrical shape, and this thing is a translucent member in the bottom part in which the raw tea leaf A is mounted. The near-infrared rays are irradiated to the raw tea leaves A through this. And the cell 40 is comprised so that it can rotate in the circumferential direction, maintaining a translucent surface (mounting surface) substantially horizontal by the cell rotation mechanism 5 during measurement, and can discharge the raw tea leaves A that have been measured. As described above, the cell reversing mechanism 6 is configured so that the accommodation surface (opening surface) can be repeated.
  On the other hand, the near-infrared irradiation device 2 is configured to be able to reciprocate substantially on the diameter line of the circular cell 40 by the irradiation device moving mechanism 3.
[0015]
  By adopting such a configuration, the irradiation locus drawn on the light-transmitting surface of the cell 40 by the near-infrared irradiation device 2 becomes a spiral shape, and many measurement points can be secured (see FIG. 14). As described above, collecting data over a wide range as much as possible in the cell 40 having a limited translucent area is effective in that the component measurement can be performed with high accuracy, but the measurement time is also increased accordingly. Is. For this reason, in the present invention, only the area most suitable for measurement in the cell 40 is selected to perform measurement, thereby shortening the measurement time.
[0016]
  Specifically, as shown in FIGS. 1 and 9, the measurement area AR is a donut-shaped range excluding the central portion and the peripheral portion of the cell 40. As an example, the radius of the cell 40 is about 20 cm. The measurement area AR has a donut shape with an inner diameter of about 8.5 (radius) cm and an outer diameter of about 15.5 (radius) cm. The reason why the central portion of the cell 40 is excluded is that there is a possibility that data in this portion may be duplicated. The reason why the peripheral edge of the cell 40 is excluded is that the green tea leaf A located at this part is likely to have a gap even when pressed by the translucent member and contains a relatively large amount of optical noise. In this way, by selecting only an area suitable for measurement and performing measurement, the measurement time can be shortened and further accuracy improvement can be achieved.
  In the above description, the entire bottom surface of the cell 40 is described as being formed of a translucent member. However, in the present invention, only the area most suitable for measurement is selected, and the sample in the cell 40 is measured. Only the measurement area AR may be formed of a translucent member.
[0017]
  Hereinafter, each component of the component analyzer 1 will be further described. First, the near infrared irradiation device 2 will be described. In this device, only a component in a specific wavelength range is sent to a head 20 described later. As shown in the block diagram of FIG. 7 as an example, a light source 11 to which a halogen light source that radiates near infrared rays or the like is applied, and a light source 11 includes a lens system 12 formed by combining a plurality of lenses to collect near-infrared rays from 11, a chopper 13 for applying light modulation, and a filter 14.
  The filter 14 has a disk shape in which a plurality of (eight as an example) necessary bandpass filters (elements) are arranged concentrically, for example, because the frequency band to be absorbed is different for each component. This is rotated sequentially to irradiate the sample with monochromatic light through a fiber (projection fiber 23 described later). For this reason, the disc-shaped filter 14 is additionally provided with a mechanism for appropriately switching the filter element to be used.
[0018]
  The filter 14 conventionally has 10 elements, but in the present embodiment, the number of filters 14 is reduced by 2 to 8 to reduce the measurement time. Incidentally, there is no concern about a decrease in analysis accuracy due to a decrease in filter elements, which will be described below. Conventionally, the ten filters used for analyzing the components of fresh tea leaves A are roughly four for the reference wavelength for detecting moisture, for detecting total nitrogen, for detecting total fibers, and for the low degree of involvement in these. It was divided into. For example, when calculating the moisture, measurement is performed using the moisture detecting element and the reference wavelength element among the ten filter elements. That is, in the past, a calibration curve was created from a relatively small number of absorbances, and one component value (moisture value) was calculated.
[0019]
  However, in the present embodiment, as described above, even when one component value is calculated, all eight filter elements (absorbances) are used, and if necessary, new variables can be calculated from these. And one component value is calculated using a calibration curve consisting of many variables. In other words, in this embodiment, since the moisture value and the like are detected from much more variables than in the past, component analysis can be performed with almost the same accuracy as in the past even if the number of filter elements is reduced. It is. Incidentally, in the simulation that the applicant tried, it has been confirmed that even when the number of filter elements is six, analysis can be performed with the same degree of accuracy as in the prior art. Therefore, the number of elements constituting the filter 14 is not necessarily eight. There is no need, and there is a possibility that it can be further reduced in the future by creating a new variable from the calculated absorbance.
[0020]
  For example, as shown in the enlarged view of FIG. 4, the head 20 applies a white paint having a high diffuse reflectance to the inner wall of the hollow sphere, or projects light projecting portions 25 on both ends of the central axis of the integrating sphere 21 plated with gold. The detection window 22 is formed by cutting out the surface of the integrating sphere 21 into a window frame shape and fitting quartz glass into this portion as an example. The light projecting section 25 is inserted with a light projecting fiber 23 that becomes a propagation path downstream of the filter 14, and its tip is provided in close contact with the detection window 22.
  Further, a light receiving portion 26 is provided in the hemispherical portion on the light projecting portion 25 side, and a tip of a light receiving fiber 24 described later is connected so as to face the integrating sphere 21. Incidentally, in the present embodiment, as the head 20, one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-301598 “Optical sensor probe” by the present applicant is adopted as an example.
[0021]
  For example, the other end of the light receiving fiber 24 faces an infrared sensor 15 having a pn type semiconductor formed on a substrate while oxidizing a PbS thin film as an element. The data is transmitted to a calculation unit provided in the control panel 8 via the route.
  The infrared sensor 15 applies the principle that when a pn junction is irradiated with light, a photoconductive phenomenon occurs and the resistance value decreases, and the change amount of the resistance value is extremely small. 13 is used together to measure the resistance change compared to the dark resistance. Therefore, when the infrared sensor 15 other than the PbS type is adopted, the chopper 13 is not necessary.
[0022]
  Although detailed description will be given later, this apparatus is provided with a standard reflector (standard reflective material) 16 with respect to the machine frame F due to the measurement principle, and the installation position will be defined later. The retreat position of the near-infrared irradiation device 2 is a position facing the detection window 22 in the head 20.
  Conventionally, the measurement of the standard reflector 16 has been performed every time the sample (sample) is exchanged. However, in the present embodiment, after measuring a plurality of samples, the measurement is performed at regular intervals (for example, approximately every 20 minutes). As a result, the processing time per sample is shortened. Of course, if the interval for measuring the standard reflector 16 is long, the measurement time per sample can be shortened accordingly. However, if the interval is too long, the measurement accuracy may be lowered. The measurement interval of the standard reflector 16 is set above.
[0023]
  Next, the irradiation apparatus moving mechanism 3 will be described. This is a device capable of reciprocating the near-infrared ray irradiation device 2 substantially along the diameter line of the cell 40. As an example, as shown in FIG. , And a feed stage 31 on which the near-infrared irradiation device 2 is mounted is slidably fitted to the feed guide 30. A screw block 32 is attached to the side surface of the feed stage 31, and a screw shaft 33 is screwed to the screw block 32. One end of the screw shaft 33 is connected to the output shaft of the motor M1 with an appropriate speed reduction mechanism 34 interposed.
  A chute S having an inclined surface descending in the traveling direction is attached to the surface in the traveling direction of the feed stage 31 on which the near infrared irradiation device 2 is mounted.
[0024]
  Incidentally, as for the movement of the near-infrared irradiation device 2 by the irradiation device moving mechanism 3, the movement away from the motor M1, that is, the movement approaching the cell 40 is defined as progress, and the movement approaching the motor M1, that is, the movement away from the cell 40 is defined as retreat. Define. Further, the end of the retreat direction in the movable range of the near infrared irradiation device 2 is defined as a retreat position.
[0025]
  In the present invention, in order to exclude the cell peripheral portion from the measurement area AR, the turning point at which the near infrared irradiation device 2 is withdrawn from the progress is the outermost peripheral position of the measurement area AR having a donut shape. The moving time of the near-infrared ray irradiation apparatus 2 and, consequently, the measurement time are shortened. Of course, when the near-infrared irradiation device 2 is turned back, a conventional reciprocal configuration in which the measurement area AR is passed over and the cell 40 is advanced to the tip of the diameter and then retreated can be adopted. It is preferable to reduce the measurement time by setting so as to increase the moving speed. In addition, since it is unavoidable that the near-infrared irradiation device 2 passes through the center portion of the cell, increasing the moving speed of the near-infrared irradiation device 2 also in the center portion of the cell is a preferable form for shortening the measurement time. .
[0026]
  Next, the sample container 4 will be described, but the cell rotation mechanism 5 and the cell reversing mechanism 6 that are closely related to each other in the structure will also be described. The sample storage unit 4 includes a circular cell 40 that substantially stores a sample such as fresh tea leaves A, and the cell 40 is provided in an annular cell frame 41 as shown in FIG. On the other hand, for example, a translucent plate 42 such as quartz glass is fitted into the bottom. Note that the translucent plate 42 may be provided at least in the measurement area AR as described above, and is not necessarily formed on the entire bottom surface of the cell 40. If the bottom area of the sample container 4 (the area of the transparent plate 42) is increased, the measurement area AR is increased accordingly, and the accuracy of the component analysis can be expected to be increased, but the apparatus itself should not be increased in size. As an example, the radius is set to about 20 cm.
[0027]
  As an example, as shown in the enlarged view of FIG. 5, the cell frame 41 is preferably formed in an F-shaped cross section, and its inner peripheral portion is painted black to prevent reflection of near infrared rays.
  A driven gear 53, which is one of the components of the cell rotation mechanism 5 to be described later, is attached to the lower portion of the cell frame 41. This is an annular member having a gear engraved on the outer periphery as an example. It is.
[0028]
  Further, the cell 40 is held by a cell support frame 50 having a larger inner diameter than the cell 40, and the rotation axis of the cell support frame 50 is set substantially horizontal on the lower surface of the inner peripheral portion. A plurality of support rollers 51a and a plurality of support rollers 51b whose rotation axes are set in a substantially vertical direction are mounted. Further, a motor M2 for rotating the cell 40 on a substantially horizontal plane is attached to an appropriate position of the outer peripheral portion of the cell support frame 50 by a bracket or the like, and a drive gear 52 is attached to the rotation shaft of the motor M2. .
[0029]
  The cell rotation mechanism 5 is configured by combining the cell 40 and the cell support frame 50 in an engaged state. Specifically, the support roller 51a is assembled so as to contact the horizontal part of the F-shaped cross section of the cell frame 41, and the support roller 51b is assembled so as to contact the vertical part of the F-shaped cross section of the cell frame 41. Further, a toothed belt 54 is wound between the drive gear 52 and the driven gear 53 so that the cell 40 can be rotated in the circumferential direction substantially on a horizontal plane by driving the motor M2.
[0030]
  The cell reversing mechanism 6 repeats the cell support frame 50 assembled in an engaged state with the cell 40 in order to discharge the raw tea leaf A that has been measured from the cell 40. As shown in FIG. 5 as an example, the cell reversing mechanism 6 is provided and rotated with respect to a pair of rotating shafts 60 provided so as to project outward on the diameter extension line of the cell support frame 50 and the machine frame F. A bearing 61 that rotatably supports the shaft 60 is provided. One rotation shaft 60 is provided with a pinion 62 on the outer peripheral portion, and a rack 63 that meshes with the pinion 62 is formed. The rack 63 is provided in a cylinder 64 or the like that is slidable with respect to the machine frame F, and the cell 40 can be reversed by appropriately sliding the cylinder 64. In the embodiment shown in FIG. 3 and FIG. 8, the cell reversing mechanism 6 is illustrated so that the cell 40 can be reversed to a state of approximately 180 °, but the purpose is to drop the fresh tea leaf A from the cell 40. Therefore, the cell 40 may be tilted to such an extent that the raw tea leaf A can be discharged, and the cell 40 does not necessarily have to be repeatedly reversed.
[0031]
  Next, the pressing mechanism 7 will be described. This is a mechanism for pressing the sample accommodated in the cell 40 against the translucent plate 42, and substantially comprises a pressing plate 70 for directly pressing the sample.
  For example, as shown in FIG. 6, the pressing plate 70 is a non-breathable disc-shaped member formed so as to be received by a cell frame 41 that forms the outer periphery of the cell 40. An expansion film 71 made of a non-breathable stretchable elastic member such as rubber with respect to the working surface (lower surface) is attached to the pressing plate 70 in an edging state using an annular holding frame 72 or the like. The air bag is formed.
  In addition, a hole for injecting and discharging air is drilled in the center of the upper surface of the pressing plate 70, and a pipe 73 is attached. Further, an air hose 73a is attached to the pipe 73.
[0032]
  On the other hand, a linear guide 74 is attached to the machine frame F along a substantially vertical steel material as shown in FIG. 2 as an example, and a sliding piece 74a is fitted to the linear guide 74. .
  An arm 75 is attached to the sliding piece 74a so as to extend substantially horizontally, and a coupler 73b whose joint portion is rotatable is provided at the tip of the arm 75. The air hose 73a is connected to the coupler 73b.
  Further, a rod 76a of an elevating cylinder 76 is attached to the lower surface of the base end portion of the arm 75, and the airbag-like pressing plate 70 is moved up and down by appropriately expanding and contracting the rod 76a.
  A compressor 77 is provided at an appropriate position of the machine frame F, and is connected to the coupler 73b using a hose.
[0033]
  Further, after the measurement is completed, a nozzle 78 for blowing out air for blowing off the sample attached to the light transmitting plate 42 is provided, which is an appropriate cylinder as an example for the machine frame F as shown in FIG. It is rotatably attached by a link mechanism driven by 78a. This nozzle 78 is connected to the compressor 77 by a hose provided with a switching valve as appropriate.
[0034]
  The component analysis apparatus 1 for carrying out the present invention has the basic structure as described above. Hereinafter, an aspect of analyzing the components of fresh tea leaves A carried into the tea factory using this apparatus will be described.
(1) Measurement of standard reflector
  As an example, the initial state of the component analyzer 1 is a horizontal state in which the near-infrared irradiation device 2 stands by at the retreat position as shown in FIG. Is a state of being positioned above. In this state, the head 20 of the near-infrared irradiation device 2 faces the standard reflecting plate 16, and the near-infrared radiation radiated from the light source 11 is collected by the lens system 12 and light-modulated by the chopper 13. Further, only the component in the specific wavelength region propagates through the light projecting fiber 23 by the filter 14, passes through the detection window 22, and reaches the standard reflecting plate 16.
[0035]
  Near-infrared rays reflected by the standard reflector 16 again pass through the detection window 22 and travel into the integrating sphere 21 where they are diffusely reflected and averaged, then enter the light receiving fiber 24 and reach the infrared sensor 15. That is, the resistance value variation caused by the photoconductive phenomenon is processed by the data processing device in the control panel 8.
  Thus, the measurement using the standard reflecting plate 16 is used to grasp the amount of change in the resistance value when the detection target component does not exist. For this reason, the filter element is switched and the measurement using the standard reflecting plate 16 is performed. Is performed a plurality of times (here, 8 times).
  Incidentally, the reference measurement using the standard reflecting plate 16 is conventionally performed every time the sample (sample) is changed. However, in the present embodiment, the measurement is performed once every predetermined time (about once every 20 minutes as an example). Measurement), and not necessarily prior to substantial measurement as described above. Note that the measurement time interval of the standard reflector 16 is set within a time period that does not reduce the overall accuracy of component measurement.
[0036]
(2) Raw tea leaves
  Along with such work, the fresh tea leaves A brought into the tea factory are sampled, and as an example, about 1 kg is evenly put into the cells 40. Of course, in this case, in the case of fresh tea leaves A to which raindrops or the like are attached, it is desirable to remove the excess water by appropriately dew-drawing or the like.
[0037]
(3) Lowering of the press plate and expansion of the expansion membrane
  Next, as shown in FIG. 8 (b), the pressing mechanism 7 is started. First, the rod 76a of the elevating cylinder 76 is contracted and the pressing plate 70 that has been waiting upwards is lowered to move the cell. Move to an appropriate position within 40. Then, the compressor 77 is started to inject compressed air, thereby expanding the expansion film 71 of the pressing plate 70 into an airbag shape, and pressing the fresh tea leaf A against the light-transmitting plate 42, so that the fresh tea leaf A Reduce the gap between each other and make it suitable for measurement.
  When the sample is pressed by inflating such an airbag-like expansion membrane 71, the sample located at the peripheral portion of the cell 40 has a pressing force as compared with that at the center portion as shown in FIG. It is weak and tends to cause a gap between the samples. Due to this, the sample at the periphery of the cell 40 contains a relatively large amount of optical noise. Therefore, in the present invention, this portion is excluded from the measurement area AR.
[0038]
(4) Measurement
(A) Cell rotation
  Next, the cell rotation mechanism 5 is activated, and the motor M2 is driven to rotate the cell 40 at about 60 rpm as an example.
[0039]
(B) Movement of near infrared irradiation device and collection of measurement data
  With such an operation, the motor M1 is driven to activate the irradiation device moving mechanism 3, and the near infrared irradiation device 2 is advanced. As an example, the moving speed is set to about 3 cm / s.
  When the head 20 in the near-infrared irradiation device 2 reaches the measurement area AR in the cell 40 by this movement, the near-infrared irradiation device 2 is activated to start collecting measurement data.
[0040]
  In the present invention, in order to exclude the cell peripheral portion from the measurement area AR, the turning point at which the near-infrared irradiation device 2 is withdrawn from the progress is the outermost peripheral position of the measurement area AR. This is intended to shorten the movement time of the apparatus 2 and thus the measurement time. Of course, a conventional reciprocating configuration in which the near-infrared irradiation device 2 is advanced to the tip of the cell diameter and then withdrawn can be employed. In addition, since it is inevitable that the near-infrared irradiation device 2 passes through the center portion of the cell, increasing the moving speed of the near-infrared irradiation device 2 also in the center portion of the cell is a preferable form for shortening the measurement time. .
[0041]
  The locus drawn by the center of the head 20 on the transparent plate 42 is a spiral locus in a donut shape excluding the center portion and the peripheral portion of the cell 40 as shown in FIG. 9A as an example. In FIG. 9 (b), two irradiation trajectories L1 and L2 are drawn in the forward path when the near-infrared irradiation device 2 travels, and two irradiation trajectories L2 and irradiation are also performed in the return path when retreating. Draw a locus L1.
  The near-infrared irradiation device 2 passes through the central portion of the cell 40 in the forward path and the return path, but does not actually capture the data of this portion. The irradiation locus is deleted and shown. Incidentally, it is possible to collect data other than the measurement area AR in the cell 40, but even if it is taken, it is not utilized for component analysis.
[0042]
  As described above, the near-infrared irradiation device 2 draws four spiral irradiation trajectories by one reciprocating motion, and therefore can collect data over a wide area suitable for measurement. In this embodiment, in order to shorten the processing time per sample, the filter elements are switched for each trajectory, that is, the filter elements are switched between the irradiation trajectories L1 and L2 on the forward path and the return path, and one round trip is performed. In the measurement, a total of four filter elements are applied. However, when there is a relatively large amount of time and it is more important to improve the measurement accuracy than to shorten the processing time, for example, the same filter element is applied to the irradiation trajectories L1 and L2 on the forward path (or the return path). However, it is possible to increase the number of measurement points.
[0043]
  Then, the measurement data is transmitted to the data processing device in the control panel 8, and the absorbance is calculated by comparing with the measurement data when the standard reflector 16 is used, and the content of the component is calculated by the calibration curve. Determine the grade. The received amount is determined from these data and the weight value of the whole population separately measured by a track scale or the like, and a slip or the like is printed out by a settlement machine or the like as appropriate.
  Incidentally, the determination of the grade of the raw tea leaves A includes an absolute evaluation method for grading for each predetermined reference value, and a relative evaluation method for grading all the raw tea leaves A received on that day at a predetermined ratio, for example. .
[0044]
(5) Discharge of fresh tea leaves
(A) Raising of the press panel
  When the measurement is completed in this manner, the motor M2 is stopped, the rotation of the cell 40 is stopped, the rod 76a of the elevating cylinder 76 is extended, and the pressing plate 70 is raised.
[0045]
(B) Cell inversion
  Next, when the near-infrared irradiation device 2 is retracted from below the cell 40 (reversing space) and returns to the retreat position side, the cell reversing mechanism 6 is activated. Driving, applying a rotational force to the rotation shaft 60 to which the pinion 62 is attached, the cell 40 held by the cell support frame 50 is repeated as shown in FIG. Let it face down.
  As a result, the fresh tea leaves A housed in the cell 40 are guided directly or by the chute S and fall into the container 10 placed at the lower part of the machine frame F, and adhere to the translucent plate 42. For fresh tea leaves A, the cylinder 78a is activated so that the outlet of the nozzle 78 faces the light-transmitting plate 42, and the cell rotation mechanism 5 is activated to rotate the cell 40 and blow out air.
  Then, the fresh tea leaves A accommodated in the container 10 are returned to the population again, and are subsequently processed in the tea factory.
[0046]
  The components contained in the raw tea leaf A are analyzed through the above steps, and an example of the effect of reducing the elapsed time required for such steps will be described below. 10 and 11 show the contents of each process, the time required for the process, and the accumulated elapsed time required for the process. FIG. 10 shows the results of the conventional case, and FIG. It is a result of an embodiment. From this result, it can be seen that the total measurement time per sample was shortened from 177 seconds to 82 seconds and 95 seconds. Hereinafter, each process described in FIGS. 10 and 11 will be schematically described. Incidentally, the parentheses attached to the numerical values indicating the respective process times in the figure are attached to those not added as the accumulated elapsed time.
[0047]
  First, “filter rotation stop / origin return” will be described. In actual measurement, the disk-shaped filter 14 is appropriately rotated and the measurement is performed by changing the filter element. Therefore, prior to the actual measurement, in the present embodiment, the rotation reference position of the filter 14 is detected by a rotary encoder or the like, and the filter 14 is returned to the origin position. Is for. Incidentally, the elapsed time required for this step is 5 seconds, unchanged from the conventional case.
[0048]
  The “pressing plate lowering” performed for appropriately compressing the green tea leaf A has been conventionally performed after the “filter rotation stop / origin return”, but in this embodiment, “filter rotation stop / origin return” Simultaneously, the processing time is shortened. As described above, in this embodiment, the operation modes are independent, and processes that can be performed almost simultaneously are performed in parallel. Incidentally, the “pressing plate lowering” step alone is shortened from 11 seconds to 7 seconds.
  Conventionally, “head advancement” is also performed after the “filter rotation stop / origin return”, but in the present embodiment, it is performed simultaneously with this step. Also, “head advance” alone is shortened from 13 seconds to 9 seconds. Incidentally, “head advance” is a time until the head 20 is advanced from the retreated position (starting state) so as to face the cell 40, and is different from “raw tea leaf measurement” in the next step.
[0049]
  The “raw tea leaf measurement” is shortened from 115 seconds to 52 seconds only in this process. The details of the measurement are as described in (a) and (c) below each table, and the measurement time for each filter element is shortened from 8 seconds to 5 seconds. This is considered to be mainly due to the fact that the head 20 is folded back in the donut-shaped measurement area AR in the cell 40 or the moving speed of the head 20 passing through the central portion of the cell 40 is increased.
  Note that the number of filter elements in the past has been 10 in the present embodiment, but in this embodiment, the processing time is also shortened. Incidentally, the deterioration of the component analysis due to the reduction of the filter elements does not particularly occur as described above.
  In this embodiment, while the filter 14 is rotating, the calculation for the filter element measured before is simultaneously performed, and the calculation time (5 seconds) provided separately from the rotation of the conventional filter 14 is cut. is doing.
[0050]
  The “rising of the press panel” is shortened from 11 seconds to 7 seconds. Further, the “inversion to the back of the cell” performed for discharging the raw tea leaves A after the measurement is shortened from 8 seconds to 6 seconds. Furthermore, “blowing off by air blasting” performed to remove the fresh tea leaves A adhering to and remaining on the cell 40 is shortened from 3 seconds to 2 seconds. Furthermore, the “inversion to the cell front side” is shortened from 8 seconds to 6 seconds. The “head return” is shortened from 14 seconds to 9 seconds. Incidentally, this is also the time for moving the head 20 facing the cell 40 backward to the retreat position, unlike the “raw tea leaf measurement”.
[0051]
  “Standard reflector measurement” is shortened from 30 seconds to 20 seconds only in this step. The details of the measurement are as described in (a) and (d) below each table, and the time for measuring one filter element is shortened from 2 seconds to 1.5 seconds.
  Here, “standard reflector measurement” is described at the end of the process, but this is only described for the sake of convenience for comparison with the conventional method. Since this is a process performed twice, the 20 seconds are not added to the accumulated elapsed time.
  Further, the above-mentioned elapsed time may be somewhat varied by adjusting the apparatus, for example, ascending / descending movement of the pressing plate 70, by adjusting the air of the elevating cylinder 76 or the like.
[0052]
[Other embodiments]
  The present invention is based on the embodiment described above as one basic technical idea, but the following modifications can be considered. In other words, in the basic embodiment described above, the press plate 70 is only allowed to move up and down, and the entire analyzer tends to be relatively large. Therefore, the component analyzer 1 described in the basic embodiment is suitable for a relatively large tea factory. For this reason, the present applicant has already developed a small-sized or economy-type component analyzer 1A suitable for a relatively small tea factory, and applied for a patent application 2000-336280 “tea leaf component analyzer”. Such a small type can be applied as an analyzer for carrying out the present invention.
[0053]
  As an example, as shown in FIG. 12, this presser plate 70 can be moved horizontally and vertically. That is, when compressing the raw tea leaves A put into the cell 40, first, the pressing plate 70 is horizontally moved from the initial position (storage position) to the upper side of the cell 40, and then the pressing plate 70 is lowered almost right below to move the cell 40. It takes a form that fits in an appropriate position. Incidentally, reference numeral 80 in the drawing is a bracket provided so as to be movable up and down, 81 is a swing arm for holding the pressing board 70 in a rotatable manner, and 82 is a swing arm 81 (pressing board 70) from the storage position to the upper side of the cell 40. It is a cylinder that moves horizontally, and 83 is a rotation shaft when performing horizontal movement.
[0054]
  Further, when discharging the sample such as fresh tea leaves A after the measurement, the cell 40 is not inverted, but the sample is sucked and collected by the suction mechanism 9 provided in place of the cell inversion mechanism 6. Incidentally, in the figure, reference numeral 90 is a suction blower, 91 is a hose connected to the suction blower 90, 92 is a suction port that is the tip of the hose 91, and 93 is a take-out port that allows the suctioned and stored fresh tea leaves A to be collected. is there.
  Reference numeral 95 in the figure denotes a foldable cover that can appropriately cover the measurement space of the sample, and this is for blocking light incident from outside during measurement.
  In addition, about a small type analyzer, the further detailed description is abbreviate | omitted and the said Japanese Patent Application 2000-336280 is used.
[0055]
  Next, an example of the time shortening effect by the small component analysis apparatus 1A will be described. FIG. 13 shows the contents of each process, the time required for the process, and the accumulated elapsed time required for the process, as in FIGS. 10 and 11, and FIG. It is a result, (b) is a result at the time of applying a small type analyzer. From this result, it can be seen that the total measurement time per sample was reduced from 176 seconds to 78 seconds and 98 seconds.
[0056]
【The invention's effect】
  According to the present invention, the components contained in the raw tea leaf A obtained by irradiating the sample of raw tea leaf A with near-infrared rays in a specific wavelength range and calculating the absorbance from the diffuse reflected light are obtained in a short time and more accurately. Can be analyzed. As a result, even when the carry-in of the fresh tea leaves A is concentrated, the grading work can be performed smoothly with almost no waiting for the importer (tea farmer). Of course, since the sample used for the component analysis is not subjected to any pretreatment such as cutting or crushing, it can be returned to the tea making process again, and the fresh tea leaf A extracted as a sample does not have to be wasted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an analyzer that can implement the present invention.
FIG. 2 is a front view of the above.
FIG. 3 is a side view of the same.
FIG. 4 is a perspective view showing a near infrared irradiation device and an irradiation device moving mechanism.
FIG. 5 is a perspective view showing a sample container, a cell rotating mechanism, and a cell reversing mechanism.
FIG. 6 is a perspective view and a longitudinal sectional view showing a pressing board.
FIG. 7 is a block diagram showing the principle of the component analyzer.
FIG. 8 is an explanatory view showing step by step how to analyze (measure) components of fresh tea leaves by a component analyzer.
FIG. 9A is a plan view showing a locus of near-infrared rays irradiated on a translucent plate, and a longitudinal side view showing a positional relationship between the translucent plate and the near-infrared irradiation device.
FIG. 10 is a table showing a measurement process, a time required for the process, and a cumulative time required for the process when performing a raw tea leaf component analysis in a conventional case.
FIG. 11 is a table according to the present embodiment.
FIG. 12 is a perspective view showing a small-sized analyzer that can implement the present invention.
FIG. 13 is a table showing the effect of shortening the measurement time when a small type analyzer is applied, compared with the prior art.
FIG. 14 is a longitudinal sectional view (a) showing a conventional configuration for pressing a sample put into a circular cell, and a plan view (b) of the cell showing an irradiation locus (measurement area) in this case.
[Explanation of symbols]
  1 Component analyzer
  1A component analyzer
  2 Near infrared irradiation equipment
  3 Irradiation device moving mechanism
  4 Sample storage
  5 Cell rotation mechanism
  6 Cell inversion mechanism
  7 Pressing mechanism
  8 Control panel
  9 Suction mechanism
  10 container
  11 Light source
  12 Lens system
  13 Chopper
  14 Filter
  15 Infrared sensor
  16 Standard reflector
  20 heads
  21 integrating sphere
  22 Detection window
  23 Projection fiber
  24 Receiving fiber
  25 Projector
  26 Light receiver
  30 Feeding guide
  31 Feeding stage
  32 Screw block
  33 Screw shaft
  34 Reduction mechanism
  40 cells
  41 cell frame
  42 Translucent plate
  43 Rubber column
  50 cell support frame
  51a Support roller
  51b Support roller
  52 Drive gear
  53 Driven gear
  54 Toothed belt
  55 chain
  60 Rotating shaft
  61 Bearing
  62 Pinion
  63 racks
  64 cylinders
  70 Press panel
  71 Expansion membrane
  72 Holding frame
  73 Pipe
  73a Air hose
  73b coupler
  74 Linear guide
  74a Sliding piece
  75 arms
  76 Lifting cylinder
  76a rod
  77 Compressor
  78 nozzles
  78a cylinder
  80 Bracket
  81 swing arm
  82 cylinders
  83 Rotating shaft
  90 Suction blower
  91 hose
  92 Suction port
  93 Exit
  95 Cover
  A fresh tea leaves
  AR measurement area
  F Machine frame
  L1 irradiation locus
  L2 irradiation locus
  M1 motor
  M2 motor
  S shoot

Claims

After a suitable amount of sample is put into a circular cell in which a translucent member is stretched so that the sample can be accommodated therein, the translucent member is pressed while pressing the sample against the translucent member. In the method of analyzing the components contained in the sample by irradiating the sample from the head with near-infrared rays in a specific wavelength range through the light, calculating the absorbance from the diffuse reflected light,
The head is configured to reciprocate substantially along the diameter line of the cell;
The cell is configured to be able to rotate in the circumferential direction while maintaining the light-transmitting surface substantially constant during near-infrared irradiation,
When measuring a sample stored in a cell, a measurement area is measured using a donut-shaped range excluding the central part and peripheral part of the cell, which is a range where there is little optical noise or where data is not picked up redundantly. The component analysis method which shortened the measurement time characterized by doing it.

The measurement time according to claim 1, wherein the measurement of the standard reflective material to obtain the reference value of absorbance is performed at a substantially constant time after measuring a plurality of samples. Component analysis method.

A circular cell in which a translucent member is stretched so that a sample can be accommodated therein;
A pressing mechanism capable of appropriately pressing the sample put into the cell against the translucent member;
A near-infrared irradiation device adapted to irradiate the sample with near-infrared rays in a specific wavelength range from the head via a translucent member;
A cell rotation mechanism that allows the cell to rotate in the circumferential direction while maintaining the translucent surface substantially constant during near-infrared irradiation,
An irradiation device moving mechanism that allows the head to reciprocate substantially along the diameter line of the cell during near infrared irradiation,
In a device that irradiates the sample in the cell with near infrared rays in a specific wavelength range, calculates the absorbance from the diffuse reflected light, and analyzes the components contained in the sample.
When measuring a sample stored in a cell, a measurement area is measured using a donut-shaped range excluding the central part and peripheral part of the cell, which is a range where there is little optical noise or where data is not picked up redundantly. A component analyzing apparatus characterized by being configured as described above .

4. The component analyzer according to claim 3, wherein the measurement of the standard reflective material to obtain the absorbance reference value is performed at almost constant intervals after measuring a plurality of samples.