JPS61160047A - Optical cell detecting assembly and infrared spectrophotometer - Google Patents

Optical cell detecting assembly and infrared spectrophotometer

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Publication number
JPS61160047A
JPS61160047A JP25297485A JP25297485A JPS61160047A JP S61160047 A JPS61160047 A JP S61160047A JP 25297485 A JP25297485 A JP 25297485A JP 25297485 A JP25297485 A JP 25297485A JP S61160047 A JPS61160047 A JP S61160047A
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JP
Japan
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sample
filter
cell
detector
infrared
Prior art date
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Pending
Application number
JP25297485A
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Japanese (ja)
Inventor
ジヨン シールズ
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SHIIRUZU INSUTORUMANTSU Ltd
SHIELDS INSTR Ltd
Original Assignee
SHIIRUZU INSUTORUMANTSU Ltd
SHIELDS INSTR Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by SHIIRUZU INSUTORUMANTSU Ltd, SHIELDS INSTR Ltd filed Critical SHIIRUZU INSUTORUMANTSU Ltd
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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光学セル検出アセンブリ及び赤外分光光度計
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to optical cell detection assemblies and infrared spectrophotometers.

(従来の技術) 赤外分光光度計は、乳濁液と懸濁液の分析、例えば、乳
や乳製品中の、脂肪、蛋白質及びラクトースの含有率を
分析するための酪農工業に用いられる。
BACKGROUND OF THE INVENTION Infrared spectrophotometers are used in the dairy industry for the analysis of emulsions and suspensions, for example for the fat, protein and lactose content in milk and milk products.

このような装置は1例えば米国特許第4310763号
明細書に開示されている。特に、添付された図面の第1
図には、「多重分光装置J  (MultispecI
nstrument)として知られる装置の一実施例が
示されている。
One such device is disclosed, for example, in US Pat. No. 4,310,763. In particular, the first part of the attached drawings
In the figure, “Multispec I
An example of a device known as an instrument is shown.

この装置において、赤外線の、異なる波長の2本のビー
ムが、試験される試料を含む光学セルを介して、交互に
楕円形ミラーに導かれる。このミラーから、ビームは、
赤外線検出器に集中させられる。検出器からの信号は、
この分野で周知の技術により、分析されることが可能で
、そこで、試料中の成分を信頼しうる程度で測定する。
In this device, two beams of different wavelengths of infrared radiation are directed alternately to an elliptical mirror through an optical cell containing the sample to be tested. From this mirror, the beam is
focused on an infrared detector. The signal from the detector is
It can be analyzed by techniques well known in the art, where the components in the sample are reliably determined.

いわゆる「波長中の二重ビームJ (double−b
eam−in−wavelength)システムを使用
した上記の装置は。
The so-called “double beam J (double-b
The above device uses an e-am-in-wavelength) system.

乳中の脂肪、蛋白質及びラクトースを分析する。Analyze fat, protein and lactose in milk.

この装置は、各試料の波長用の基準フィルターとともに
、各成分のために好適な波長のフィルターを必要として
いる。更にO平衡システムは、普通、相当に高価な、減
衰くし形サーボ装置と電子部品が組み込まれている。
The device requires a reference filter for each sample wavelength, as well as a filter at the appropriate wavelength for each component. Additionally, O-balance systems typically incorporate damping comb servos and electronics that are fairly expensive.

このような装置の性能に対し、いろいろな要素が影響を
及ぼす。例えば、装置の光学通路における水蒸気の存在
により、赤外信号の部分を選択的に吸収して干渉を引き
起こす。
Various factors affect the performance of such devices. For example, the presence of water vapor in the optical path of the device selectively absorbs portions of the infrared signal, causing interference.

そこで、保存エネルギーのために、装置内の水蒸気を減
少させ、光学通路の長さを最小にしなくてはならない。
Therefore, in order to conserve energy, water vapor within the device must be reduced and the length of the optical path must be minimized.

更に、試験される乳濁液又は懸濁液中の大きな球体の存
在により、赤外放射線を散乱させ、そこで、乳試料の成
分の光学的測定に誤差を引き起こす。
Furthermore, the presence of large spheres in the emulsion or suspension being tested scatters the infrared radiation, thus causing errors in the optical measurement of the components of the milk sample.

放射散乱量は1球体の直径に比例するので、試料に高圧
ホモジナイザーを作用させ、球体を壊すことが必要であ
る。例えば、乳試料の均質化の必要性により、好適な分
析装置の製造費を大幅に増大させる。楕円形ミラーは、
相当に高価であるので、装置全体の製造費を増加させる
Since the amount of radiation scattering is proportional to the diameter of one sphere, it is necessary to apply a high-pressure homogenizer to the sample to break the spheres. For example, the need to homogenize milk samples significantly increases the manufacturing cost of suitable analytical equipment. oval mirror is
It is quite expensive and thus increases the manufacturing cost of the entire device.

そこで、安価で、かつ酪農工業で使用するのに好適な精
度を有する装置が必要とされる。
What is needed, therefore, is an apparatus that is inexpensive and has an accuracy suitable for use in the dairy industry.

(問題点を解決するための手段) 本発明は、上記の欠点を克服した、試料を分析するため
の安価な装置を提供することを目的としたものである。
(Means for Solving the Problems) An object of the present invention is to provide an inexpensive apparatus for analyzing a sample, which overcomes the above-mentioned drawbacks.

本発明によれば、分光光度計のための光学セル検出アセ
ンブリであって、試料キャビティを定めるための透明な
材料よりなる壁を有する試料セルと、試料キャビティに
近接する放射線検出器と。
According to the invention, there is provided an optical cell detection assembly for a spectrophotometer, comprising: a sample cell having walls of transparent material for defining a sample cavity; and a radiation detector proximate to the sample cavity.

対向壁に隣接するレンズとを備え、それにより、セルを
介して通過する放射線を集中させることを特徴とする光
学セル検出アセンブリが提供される。
and a lens adjacent the opposing wall, thereby concentrating radiation passing through the cell.

本発明によれば、また、赤外線源と、そのための検出器
と、ビームを試料セルに収束させるための光学装置と、
ビームを定期的に曇らせるためのチョッパー装置とを備
える赤外分光光度計であって、試験される試料が水成乳
濁液よりなり、また。
The invention also provides an infrared source, a detector therefor, and an optical device for focusing the beam onto the sample cell.
and a chopper device for periodic clouding of the beam, wherein the sample to be tested consists of an aqueous emulsion;

フィルターが、成分により置き換えられる水分を測定す
ることにより、乳濁液の非水成成分の濃度を定めるべく
選択されることを特徴とする特許変針が提供される。
A patent variant is provided, characterized in that the filter is selected to determine the concentration of non-aqueous components of the emulsion by measuring the water replaced by the components.

検出器を接近させたり、接触させて配置することで、試
料セルにより、放射線通路の長さを減少させ、従来使用
されて来た楕円計ミラーを省き、また、例えば米国特許
第4310736号明細書に記載のように、セルの温度
は制御されるので、検出器の温度を追跡し、制御するよ
うに出来る。特に。
By arranging the detectors in close proximity or in contact, the sample cell reduces the length of the radiation path and eliminates the ellipsometer mirrors traditionally used, and also as described in e.g. US Pat. No. 4,310,736. Since the temperature of the cell is controlled, as described in , the temperature of the detector can be tracked and controlled. especially.

試験される試料内の大きな球体により、#乱の作用は大
幅に減少する。
Due to the large spheres within the sample being tested, the effect of #turbulence is greatly reduced.

これは、錯乱光でさえも、検出器により、試料に接近さ
せて集められるからである。そこで、試験を受ける試料
の均質化は減少し、完全に除去される。検出器は、1個
のセル壁の部分又は全体を置き換えることが出来る。
This is because even the scattered light is collected close to the sample by the detector. There, the homogenization of the sample being tested is reduced and completely eliminated. The detector can replace part or the entire wall of one cell.

本発明による装置は、特に、乳製品及び酪農製品に使用
される。その際、必要とされる最も重要な測定は、試料
中の脂肪と非脂肪分の固体量に関するものである。
The device according to the invention is used in particular for dairy products and dairy products. The most important measurements required then concern the solid content of fat and non-fat in the sample.

本発明による装置においては、5.7ミクロンフィルタ
ーのような「脂肪」フィルター、及び8.64ミクロン
又は4.7ミクロンのような「水」フィルターを使用す
ることにより、上記の各成分の量は、簡単かつ正確に8
11定される。
In the device according to the invention, by using a "fat" filter, such as a 5.7 micron filter, and a "water" filter, such as an 8.64 micron or 4.7 micron filter, the amount of each of the above components can be reduced. , easily and accurately 8
11 determined.

本発明による装置の一実施例においては、マイクロコン
ピュータ、小型のディスプレイキーバッド、光学ユニッ
ト、電子制御部品及びポンプ・ホモジナイザーを備えて
いる。光学ユニットは直線状であり、各光線通路の両側
に、赤外M源と検出器を備え、その間に、チョッパーと
フィルターとセルを備えている。チョッパーは、「窓」
と同じ面積であり、かつ反射面を有している。このチョ
ッパーの速度は可変であり、マイクロプロセッサにより
制御される。チョッパーとセルとの間に、フィルターが
配置される6 異なるフィルターが、このフィルターを載せた回転ホイ
ール7こより、作動させられるとよい6回転ホイールは
、所望のフィルターを適宜配置するべく回転される。セ
ルは、ポンプホモジナイザー内に配置される。
One embodiment of the device according to the invention comprises a microcomputer, a small display keypad, an optical unit, electronic control components and a pump homogenizer. The optical unit is linear and includes an infrared M source and a detector on both sides of each beam path, and a chopper, filter, and cell in between. Chopper is a "window"
It has the same area as , and has a reflective surface. The speed of this chopper is variable and controlled by a microprocessor. Between the chopper and the cell, a filter is placed 6. Different filters may be activated by means of a rotating wheel 7 on which the filter is placed. 6 The rotating wheel is rotated to suitably place the desired filter. The cell is placed in a pump homogenizer.

光学ユニット内で、赤外放射線が、赤外線源から放射さ
れる。この放射線は、凸レンズに入射して、ビームをモ
ータにより駆動されるチョッパーに収束させる。
Within the optical unit, infrared radiation is emitted from an infrared source. This radiation is incident on a convex lens which focuses the beam onto a chopper driven by a motor.

チョッパーは、反射面及び窓の数と同数であり、三角周
波数に基づく比率で、ビームを伝えたり、遮閉する。
The choppers have the same number of reflective surfaces and windows and transmit or block the beam in proportions based on the triangular frequency.

適当なフィルターを横切った後に、伝達されたビームは
、第2凸レンズにより、試料セルに収束される。そこで
、伝達された放射線は、赤外線検出器に入射する。交流
信号が生成し、セル内に生じた吸収量を表示する。
After traversing a suitable filter, the transmitted beam is focused by a second convex lens onto the sample cell. There, the transmitted radiation is incident on an infrared detector. An alternating current signal is generated that indicates the amount of absorption that has occurred within the cell.

分光光度計は、フィルターを変え、セル内の乳試料を読
み取り、これを、セル内の水分の試料の読み取りと比較
する。この読み取り量は、試料の1個以上の選択された
波長と基準波長における透過(吸収)の単純な割合を示
している。
The spectrophotometer changes the filter, reads the milk sample in the cell, and compares this to the moisture sample reading in the cell. This reading represents a simple percentage of the sample's transmission (absorption) at one or more selected wavelengths and at the reference wavelength.

1個のこの比率測定は、検出器の感度の変動により、非
常に不正確になるので、O平衡法が好ましい。しかし、
最近の検出技術における改良によれば、このような比率
法は、十分な精度を示し。
One this ratio measurement is highly inaccurate due to variations in detector sensitivity, so the O-balance method is preferred. but,
According to recent improvements in detection techniques, such ratio methods exhibit sufficient accuracy.

費用を大幅に軽減させる。Significantly reduce costs.

各試料のために、セルには、ポンプ・ホモジナイザーが
設けられ、各フィルターは、適当な位置に置かれ、測定
が実施される。
For each sample, the cell is equipped with a pump homogenizer, each filter is placed in the appropriate position and a measurement is performed.

試料中の目的とされる成分、例えば脂肪とSNF又は脂
肪、蛋白質及びラクトースのような成分の濃度が測定さ
れ、計算されて表示される。この計算をなすために、幾
つかの基準測定が必要とされる。この目的のために、希
釈された水試料が導入される。
The concentration of components of interest in the sample, such as fat and SNF or fat, protein and lactose, is measured, calculated and displayed. To make this calculation, several reference measurements are required. For this purpose, a diluted water sample is introduced.

本実施例では、ボード・クロック・カレンダーがマイク
ロコンピュータを備えているので、操作者がいない場合
に、装置自体に基準試料が必要とされる。基準試料に必
要な周波数は、装置内の温度と湿度の安定度に基づいて
いる。
In this embodiment, the board clock calendar is equipped with a microcomputer, so a reference sample is required on the device itself in the absence of an operator. The frequency required for the reference sample is based on the temperature and humidity stability within the instrument.

しかし、測定の前に、検出器に到達する光学信号をコン
ピュータで処理しつる形式に変換することが必要である
。この変換は、次のような4段階で行われる。
However, before measurement, it is necessary to process the optical signal reaching the detector and convert it into a digital format. This conversion is performed in four stages as follows.

a)検出器が、小さな電子的信号を生成する。a) A detector generates a small electronic signal.

b)これを、増幅器が有効レベルに増幅する。b) An amplifier amplifies this to a useful level.

C)コンピュータの制御下に置かれた、プログラミング
しつるゲイン増幅器が、異なるフィルターからの異なる
信号レベルを補正する。
C) A programmable gain amplifier placed under computer control compensates for the different signal levels from the different filters.

d)A12ビツト・アナログディジタル変換器により、
上記信号を、毎秒1000試料以上の割合で、ディジタ
ル形式に変換する。
d) A12-bit analog-to-digital converter
The signal is converted to digital form at a rate of over 1000 samples per second.

通常、低域フィルターと連結された、調整フィルターと
同期整流器(ロックイン増幅器)が使用され1合成直流
信号がコンピューターにより取り上げられる。交流信号
を取り上げ、コンピューターで処理することにより、よ
り少ない電子部品で、精度を著しく高めることができる
Typically, a tuned filter and a synchronous rectifier (lock-in amplifier), coupled with a low-pass filter, are used and one composite DC signal is picked up by a computer. By taking AC signals and processing them with a computer, accuracy can be significantly increased with fewer electronic components.

また、この方法は、雑音発生器をより少なくしうるので
、雑音レベルをより低くし、製造費を安価にし、どんな
ハードウェアの変更もなしに、三角周波数に変化させる
ことが出来る。
This method also allows for fewer noise generators, resulting in lower noise levels, lower manufacturing costs, and can be changed to triangular frequencies without any hardware changes.

時々、信号を取り上げ、1と2000のデータ点の間で
、信号が記憶される。次に、このデータは、三角周波数
で、狭い通過帯域を有する有限インパルス応答ディジタ
ルフィルターを使用して。
From time to time, a signal is taken and between 1 and 2000 data points, the signal is stored. This data is then filtered using a finite impulse response digital filter with a narrow passband, at triangular frequencies.

ろ波される。合成信号の振幅は、光学信号の大きさと比
例する。
Filtered. The amplitude of the composite signal is proportional to the magnitude of the optical signal.

また、高速フーリエ変換がなされ、三角周波数での振幅
が直接に計算される。高速フーリエ変換により、時間が
計算される。高速フーリエ変換により、時間が消費され
るにもかかわらず、この場合、周波率の1点のみが計算
されるので、一定の条件下では、振幅をろ波し、概算す
る方法よりも。
Also, a fast Fourier transform is performed and the amplitude at the triangular frequency is directly calculated. Time is calculated by fast Fourier transform. Although the fast Fourier transform consumes more time than the method of filtering and approximating the amplitude under certain conditions, since in this case only one point of frequency is calculated.

この方法の方がより高速である。This method is faster.

どちらの場合でも、光学信号の大きさを確認する方法は
、コンピューターによるディジタル信号処理に基づいて
いる。例えば、乳試料の分析などの方法において、セル
に乳が充填され、5.7ミクロンと8.64ミクロンで
読取られる。
In either case, the method for ascertaining the magnitude of the optical signal is based on digital signal processing by a computer. For example, in methods such as milk sample analysis, a cell is filled with milk and read at 5.7 microns and 8.64 microns.

同様な測定は、セル内の希釈した水により、既に実施さ
れている。
Similar measurements have already been carried out with diluted water in cells.

5.7ミクロンにおける、乳と水の読み取り値開の差に
より、乳試料の脂肪含有率が求められる。
The difference between the milk and water readings at 5.7 microns determines the fat content of the milk sample.

8.64ミクロンにおける。乳と水の読取り値の差によ
り、乳中の全固形分が求められる。
At 8.64 microns. The difference between the milk and water readings determines the total solids content in the milk.

次に、2つの読取り値、即ち、全固形分と脂肪との間に
差により、乳中の「非脂肪固形分」の値が求められる。
The difference between the two readings, total solids and fat, then determines the value of "non-fat solids" in the milk.

例えば、4.7ミクロンのような「水フイルタ−」の他
の波長を使用することも出来るが、8.64ミクロンに
おいて、0.04%以下の標準偏差を示すよい成果を遂
げることがわかった。
Although other wavelengths of "water filters" can be used, such as 4.7 microns, we have found good results at 8.64 microns, with a standard deviation of less than 0.04%. .

脂肪とSNFのレベルの測定は、乳の分析において、最
も重要である6本実施例におけるマイクロプロセッサに
より、計算するためのオペレータを必要とせずに、2つ
のレベルの直接的な読取りをプログラミングすることが
出来る。
Determination of fat and SNF levels is of paramount importance in milk analysis.The microprocessor in this example allows direct reading of the two levels to be programmed without the need for an operator to calculate. I can do it.

本発明の一実施例においては、光学装置の中に、2個の
レンズだけを備え、楕円形や、凹状のミラーを備えてい
ない、更に、セルと検出器を配置したことにより、ホモ
ジナイザーを省略することが出来る。この実施例の製造
費は、従来の分析装置に比べ、著しく低くすることが出
来る。
In one embodiment of the present invention, the optical device includes only two lenses, does not include an elliptical or concave mirror, and furthermore, a cell and a detector are arranged, so that the homogenizer is omitted. You can. The manufacturing cost of this embodiment can be significantly lower than that of conventional analytical devices.

分光光度計は、フィルターを変更し、試料セル中の乳試
料を読取り、この値を、試料セル中の水の基準値のよう
な類似の値と比較して操作される。
The spectrophotometer operates by changing the filter, reading the milk sample in the sample cell, and comparing this value to a similar value, such as a reference value for water in the sample cell.

費用を大きく増加させずに、読取り値を比較し、積算す
る前に、マイクロプロセッサを使用するとよい、試料の
1個以上の波長と基準値において、読取り値は透過(吸
収)の簡単な割合を示す。
Without significantly increasing cost, the readings can be calculated as simple percentages of transmission (absorption) at one or more sample wavelengths and reference values, preferably using a microprocessor, before comparing and integrating the readings. show.

この装置の利点は、ただ1個のセルの有していることで
ある。
The advantage of this device is that it has only one cell.

セルは、まず初めに希釈水で満され、次に、8.64ミ
クロンと5.7ミクロンで測定される6次に。
The cell was first filled with dilution water and then the 6th order measured at 8.64 microns and 5.7 microns.

セルを乳試料で満たし、m定される。次に、セルを乳試
料で満たし、測定が繰り返される。水分の測定は装置に
記憶されるので、次の各乳試料中の水分の測定を繰り返
す必要はない。そこで、1個の波長における1つのビー
ムは、いつでも、1つのセルを通過する。
The cell is filled with milk sample and m is determined. The cell is then filled with milk sample and the measurement repeated. Since the moisture measurement is stored in the device, there is no need to repeat the moisture determination in each subsequent milk sample. So one beam at one wavelength passes through one cell at any time.

記憶された水の基準情報により、速度を減少させずに、
二重ブーム装置に比べ、光学装置の製造費を節約するこ
とが出来る。
With memorized water reference information, without reducing speed,
Compared to a double boom device, manufacturing costs of the optical device can be saved.

本発明による装置は、所望のいろいろな用途と持つもの
で、各面で改良して、その優れたコンビューター装備に
より、蛋白質、ラクトース、脂肪などの多目的な分析を
なすことが可能である。
The apparatus according to the present invention has various desired uses, has been improved in various aspects, and its superior computer equipment allows for versatile analysis of proteins, lactose, fats, etc.

(実施例) 図面において、特号(16)で示すセル検出装置は、赤
外線分析のために、たとえばヨウ化銀、フッ化カルシウ
ム、ゲルマニウム、硫化亜鉛または臭化カリウムなどの
光学的透明材料からなる1対のセル壁(12) (14
)備えている。
(Example) In the drawings, the cell detection device designated by special number (16) is made of an optically transparent material such as silver iodide, calcium fluoride, germanium, zinc sulfide or potassium bromide for infrared analysis. A pair of cell walls (12) (14
) equipped.

セル壁(12) (14)は、ボルト(18)により、
周知の方法で本体(16)内に保持されており、かつそ
れらの間には、試料キャビティ(20)が画定されてい
る。
The cell walls (12) (14) are secured by bolts (18).
They are held within the body (16) in a known manner and define a sample cavity (20) therebetween.

試料キャビティ(20)は、通路(22) (24)に
より、流体試料のための入口孔(26)及び出口孔(2
8)と連通している。
The sample cavity (20) has an inlet hole (26) and an outlet hole (2) for the fluid sample by passageways (22) (24).
8).

一方のセル壁(12)には、放射線透明窓(32)と検
出エレメント(34)とを有する放射線検出器(30)
が取り付けられている。
A radiation detector (30) having a radiation transparent window (32) and a detection element (34) is mounted on one cell wall (12).
is installed.

他方のセル壁(14)近傍には、セル壁(12) (1
4)の材料と同様の光学的透明材料で作られたレンズ(
36)が取り付けられている6 以下に詳述するように、特定の波長の放射線(38)が
、レンズ(36)に向けて装置の他の部分がら照射され
る。
Near the other cell wall (14), there is a cell wall (12) (1
Lenses made of optically transparent materials similar to those in 4) (
36) is attached to 6. Radiation (38) of a specific wavelength is directed at the lens (36) from the rest of the device, as detailed below.

放射線(38)は、レンズ(36)によって、試料セル
検出窓(32)を介して検出エレメント(34)に集束
される。
The radiation (38) is focused by the lens (36) through the sample cell detection window (32) onto the detection element (34).

放射線検出器(36)は、たとえば直径1oIIII1
1またはそれ以上の比較的大きな窓(32)を備える型
式のものがよい。これにより、放射線(38)を、検出
エレメント(34)の受信面積内に集束させることがで
きるだけでなく、セル内で散乱する全ての光を集めるこ
とができるので、本発明によれば、分光計の感度が改善
される。
The radiation detector (36) has a diameter of 1oIII1, for example.
A version with one or more relatively large windows (32) is preferred. This makes it possible not only to focus the radiation (38) into the receiving area of the detection element (34), but also to collect all the light scattered within the cell, so that, according to the invention, the spectrometer sensitivity is improved.

楕円系鎖及びそれに関連する光学路長が排除される。Elliptic chains and their associated optical path lengths are eliminated.

さらに、本体(16)が、米国特許第4310763号
明細書に開示されているように、セルの温度を制御しつ
るように、温度制御されているので、該セルと協動する
放射線検出器(3o)も温度制御されることにより、放
射線検出器(3o)の温度変化によるドリフトを軽減し
、または排除することができる。
Further, since the body (16) is temperature controlled to control the temperature of the cell, as disclosed in U.S. Pat. No. 4,310,763, a radiation detector ( 3o) is also temperature controlled, thereby reducing or eliminating drift of the radiation detector (3o) due to temperature changes.

使用の際に、前記セル内に比較試料を入れて、フィルタ
によって、選択された異なる波長を有する異なる量の放
射線を吸収させ、それらのレベルを記録する。
In use, a comparison sample is placed within the cell and different amounts of radiation having different selected wavelengths are absorbed by the filter and their levels are recorded.

その後の乳試料は、水よりもはるかによく吸収するので
、放射線検出器(3o)における光学信号は。
The milk sample then absorbs much better than water, so the optical signal at the radiation detector (3o).

成分濃度及び選択されたフィルタによって、大きさが異
なる。この光学信号は、チョッパの作用によって発生す
る交流信号である。このようにして記録されたデータか
ら、計算によって、前記乳白の重要な成分濃度の推定値
を得ることができる。
The size varies depending on the component concentration and the filter selected. This optical signal is an alternating current signal generated by the action of the chopper. From the data recorded in this way, an estimate of the concentration of important components of the milky white can be obtained by calculation.

必要に応じて、他のフィルタを使用して、プロティン及
びラクトースに関する情報を得ることができる。干渉す
る成分の交互補正(cross−correction
)は、それ自体周知の方程式を用いて行うことができ、
かつこれらの補正は、マイクロプロセッサを用いる場合
には、プログラム化することができる。
Other filters can be used to obtain information regarding protein and lactose, if desired. Cross-correction of interfering components
) can be done using equations that are known per se,
And these corrections can be programmed when using a microprocessor.

さらに1本発明により1分光光度計について行われた単
純化によって、非常に小さい寸法の分光光度計を製造す
ることができる。これにより、さらに、分光光度計をプ
ロセス制御のための設備または装置などに組み込ませる
ことができる。
Furthermore, the simplifications made to the spectrophotometer according to the invention allow the production of spectrophotometers of very small dimensions. This further allows the spectrophotometer to be incorporated into equipment or equipment for process control.

別の実施例においては、出口のセル壁(12)の一部ま
たは全部とを置き換えて、放射線検出器を、実際にセル
内に組み込ませることができる。
In another embodiment, part or all of the exit cell wall (12) may be replaced so that the radiation detector is actually incorporated within the cell.

第3図には、光度計を低コストにする光学システムの他
の部分が示されている。
FIG. 3 shows other parts of the optical system that make the photometer low cost.

赤外線発生源(40)から発生した赤外線は、レンズ、
または、レンズ群(42)によって、チョッパ(44)
に集束される。チョッパ(44)は、その駆動モータ(
46)の速度によって定まる周波数で、赤外線ビームを
交互に通過させたり、遮断したりする。
The infrared rays generated from the infrared ray generation source (40) are transmitted through a lens,
Or, by the lens group (42), the chopper (44)
focused on. The chopper (44) has its drive motor (
The infrared beam is alternately passed through and blocked at a frequency determined by the speed of 46).

放射線検出器(30)が光子検出器である場合には。If the radiation detector (30) is a photon detector.

たとえば、200c、ρ、s、の高いチョッパ周波数が
好ましい。しかし、動作の遅い放射線検出器の場合には
、たとえばIO〜25c、p、s、の非常に低い周波数
を使用する。
For example, a high chopper frequency of 200c, ρ, s, is preferred. However, in the case of slow-acting radiation detectors, very low frequencies are used, for example IO~25c,p,s.

当業者には1周知のように、放射線検出器の電子技術は
、チョッパの速度に、ilJ!され、かつそれによって
決定されている。
As is well known to those skilled in the art, the electronic technology of radiation detectors is dependent on the speed of the chopper. and is determined by it.

チョッパ(44)とレンズ(36)との間には、取り換
え可能なフィルタ(48)が配置されている。
A replaceable filter (48) is arranged between the chopper (44) and the lens (36).

通常の使用方法においては、乳試料の分析をする場合に
、最初に、セルを比較用の水で充填し、かつフィルタ(
48)は、脂肪のrAJ周波数帯において、5.7ミク
ロンのものを選択する。
In normal use, when analyzing a milk sample, the cell is first filled with reference water and filtered (
48) selects 5.7 microns in the fat rAJ frequency band.

測定は、通過中の赤外線ビーム(38)と、バッググラ
ウンドのレベルを測るために該ビームが遮断されている
状態との両方で行なわれる。
Measurements are taken both with the infrared beam (38) passing through and with the beam interrupted to measure the background level.

その後、フィルタ(48)を、たとえば8.64ミクロ
ンの、吸水の高い「水フィルタ」と交換して、同様に測
定する。このシーケンスを、セル内の乳試料について繰
り返す。
The filter (48) is then replaced with a "water filter" with high water absorption, for example 8.64 microns, and the same measurements are taken. This sequence is repeated for the milk sample in the cell.

5.7ミクロンの場合には、バックグラウンドのために
補正された乳と水との計測値の差によって。
In the case of 5.7 microns, by the difference in milk and water measurements corrected for background.

乳試料の脂肪含有量が測定される。8.64ミクロンの
場合に、バックグランドのために補正された乳と水との
計測値の差によって、乳の全固形分の含有量がIIIり
定される。
The fat content of the milk sample is determined. The difference between the milk and water measurements corrected for background at 8.64 microns determines the total solids content of the milk.

その結果、全固形分と脂肪との含有量の差によって、乳
の「非脂肪固形分」、すなわちSNFの含有量がわかる
As a result, the difference between total solids and fat content determines the "non-fat solids" or SNF content of the milk.

脂肪及びSNFのレベルは、乳を分析するために、とり
わけ重要な測定値である。これらの2つのレベルを、全
く計算することなく直接に読み取ることができるように
、分光光度計内のマイクロプロセッサをプログラムする
ことができる。
Fat and SNF levels are particularly important measurements for analyzing milk. The microprocessor within the spectrophotometer can be programmed so that these two levels can be read directly without any calculations.

このように、乳の分析に最も重要なパラメータを、非常
に低コストの装置を用いて、十分に正確に測定すること
ができる。
In this way, the most important parameters for milk analysis can be measured with sufficient accuracy using very low cost equipment.

上述の実施例は、乳及び乳製品を分析するための装置で
あり、かっこの目的を達成するのに適した成長のフィル
タが選択されているが1本発明は、これに限定されるも
のではない。他の氷状の乳剤を分析することができ、か
つこの場合には、それに適したフィルタを選択すればよ
い。
Although the above-described embodiment is an apparatus for analyzing milk and milk products, and a suitable growth filter has been selected to achieve the objective in parentheses, the invention is not limited thereto. do not have. Other icy emulsions can be analyzed and in this case an appropriate filter can be selected.

乳の分析においても、上述の特定の値を有するフィルタ
だけではなく、他のフィルタを使用することができる。
In addition to the filters with the specific values mentioned above, other filters can also be used in the analysis of milk.

たとえば、乳の脂肪を分析するために使用しうる他のフ
ィルタの波長としては、3.46ミクロンと6.84ミ
クロンがある。
For example, other filter wavelengths that may be used to analyze milk fat include 3.46 microns and 6.84 microns.

以上説明したように、本発明によれば、乳試料の品質を
、比較的低いコストで確認するための、迅速かつ信頼性
のある方法が提供されるので、酪農産業において重要な
意義がある。
As explained above, the present invention has important significance in the dairy industry as it provides a fast and reliable method for confirming the quality of milk samples at a relatively low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明によるセル検出装置の部分断面図であ
る。 第2図は、第1図を単純化して光学通路を示す断1Ii
y図である6 第3図は、前記セル検出装置を組み込ませた分光計の概
略図である。 (io)セル検出装置  (12) (14)セル壁 
゛(16)本体      (18)ボルト(20)試
料キャビティ (22) (24)通路(26)入口孔
     (28)出口孔(30)放射線検出器  (
32)放射線透明窓(34)検出エレメント (36)
レンズ(38)放射線     (40)赤外線発生源
(42)レンズ、レンズ群 (44)チョッパ    (46)駆動モータ(48)
フィルタ 手*i’1.  :?rf?  +TI三 71寸=(
方式)昭和61年2月 4日 特許庁長官 宇 賀 道 部 殿 1、事件の表示 昭和60年特許願第252974号 2、発明の名称 光学セル検出アセンブリ及び赤外分光光度計3、補正を
する者 π件との関係   特許出願人 名 称   シールズ インストルマンッ リミテッド
4、代理人 5、補正命令の日付     昭和61年 1月 8日
(発送日 昭和61年 1月28日) 乙)
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a cell detection device according to the present invention. FIG. 2 is a cross section 1Ii showing the optical path by simplifying FIG. 1.
FIG. 3 is a schematic diagram of a spectrometer incorporating the cell detection device. (io) Cell detection device (12) (14) Cell wall
(16) Main body (18) Bolt (20) Sample cavity (22) (24) Passage (26) Inlet hole (28) Outlet hole (30) Radiation detector (
32) Radiation transparent window (34) Detection element (36)
Lens (38) Radiation (40) Infrared source (42) Lens, lens group (44) Chopper (46) Drive motor (48)
Filter hand *i'1. :? rf? +TI3 71 sun=(
Method) February 4, 1985 Michibe Uga, Director General of the Patent Office1, Indication of the case Patent Application No. 252974 of 19852, Name of the invention Optical cell detection assembly and infrared spectrophotometer 3, Make corrections Relationship with patent applicant Name: Shields Instruments Limited 4, Agent 5, Date of amendment order: January 8, 1985 (Delivery date: January 28, 1988)

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)試料キャビティを定めるため、光学的に透明な材
料よりなる壁を有する試料セルと、 前記試料キャビティに接近して設けられた放射線検出器
と、 前記検出器と反対側の前記壁に隣接するレンズとを備え
、それにより、前記セルを介して通過する放射線を前記
検出器に収束させることを特徴とする分光光度計のため
の光学セル検出アセンブリ。
(1) a sample cell having a wall made of an optically transparent material to define a sample cavity; a radiation detector disposed close to the sample cavity; and adjacent to the wall on the opposite side from the detector; and a lens for focusing radiation passing through the cell onto the detector.
(2)検出器が、試料セル壁と当接している特許請求の
範囲第(1)項に記載の光学セル検出アセンブリ。
(2) The optical cell detection assembly according to claim (1), wherein the detector is in contact with the sample cell wall.
(3)検出器が、試料セル壁の1つの1部又は全部を形
成している特許請求の範囲第(1)項に記載の光学セル
検出アセンブリ。
(3) An optical cell detection assembly as claimed in claim (1), wherein the detector forms part or all of one of the sample cell walls.
(4)赤外放射線源と、収束レンズと、チョッパーと、
フィルターとを更に備える特許請求の範囲第(1)項に
記載の光学セル検出アセンブリ。
(4) an infrared radiation source, a converging lens, a chopper,
The optical cell detection assembly of claim 1, further comprising a filter.
(5)赤外線源及びそのための検出器と、ビームを試料
壁に収束させるための光学装置と、ビームを定期的に遮
るためのチョッパー装置と、ビームから1つ以上の波長
を選択するためのフィルター装置とを備える赤外分光光
度計であって、 試験される試料が、水分乳濁液よりなるものであり、ま
た成分により置換された水を測定することにより、乳濁
液の非水分の濃度を測定するべく、フィルターが選択さ
れることを特徴とする赤外分光光度計。
(5) an infrared source and a detector therefor, an optical device for focusing the beam on the sample wall, a chopper device for periodically interrupting the beam, and a filter for selecting one or more wavelengths from the beam; an infrared spectrophotometer comprising an apparatus, wherein the sample to be tested consists of a water emulsion, and the concentration of non-water in the emulsion is determined by measuring the water displaced by the constituents. An infrared spectrophotometer characterized in that a filter is selected to measure.
(6)少なくとも2つのフィルターを備え、そのうち1
つのフィルターが、水により強く吸収される波長を選択
し、残りのフィルターが、試料の成分の1つにより吸収
されるべく、波長を選択する特許請求の範囲第(5)項
に記載の赤外線分光光度計。
(6) At least two filters, one of which
Infrared spectroscopy according to claim 5, wherein one filter selects a wavelength that is strongly absorbed by water and the remaining filter selects a wavelength to be absorbed by one of the components of the sample. Photometer.
(7)基準測定をなすべく、水で満たされ、次に、試料
測定をなすべく、試料で満たされた1個のセルを備える
特許請求の範囲第(6)項に記載の赤外分光度計。
(7) Infrared spectroscopy according to claim (6), comprising one cell filled with water to make a reference measurement and then filled with a sample to make a sample measurement. Total.
(8)それぞれ、連続的に試料を測定するように、基準
測定を記憶し、比較するためのプロセッサ装置を更に備
えている特許請求の範囲第(7)項に記載の赤外分光光
度計。
(8) An infrared spectrophotometer as claimed in claim (7), further comprising a processor device for storing and comparing reference measurements, each successively measuring the sample.
(9)8.64ミクロンの波長を選択するフィルターと
、5.7ミクロンの波長を選択するフィルターを備えて
いる特許請求の範囲第(5)項乃至第(8)項のいずれ
かに記載の赤外分光光度計。
(9) The claim according to any one of claims (5) to (8), comprising a filter that selects a wavelength of 8.64 microns and a filter that selects a wavelength of 5.7 microns. Infrared spectrophotometer.
(10)検出器からの交流信号と増幅するための装置と
、異なるフィルターからの異なる信号レベルを補正する
ための装置と、上記信号を計算するために、ディジタル
形式に変換するためのアナログ・ディジタル変換器とを
備える特許請求の範囲第(5)項乃至第(9)項のいず
れかに記載の赤外分光光度計。
(10) A device for amplifying the alternating current signal from the detector, a device for correcting the different signal levels from different filters, and an analog-digital device for converting said signal into digital form for calculation. An infrared spectrophotometer according to any one of claims (5) to (9), comprising a converter.
JP25297485A 1984-11-13 1985-11-13 Optical cell detecting assembly and infrared spectrophotometer Pending JPS61160047A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
GB848428660A GB8428660D0 (en) 1984-11-13 1984-11-13 Infrared spectrophotometers
GB8428660 1984-11-13
GB8509875 1985-04-17

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JP (1) JPS61160047A (en)
GB (1) GB8428660D0 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007107965A (en) * 2005-10-12 2007-04-26 Fuji Electric Systems Co Ltd Infrared gas analyzer
JP2015501000A (en) * 2011-12-22 2015-01-08 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ A method for providing an indicator of the amount of breast milk remaining in the breast during breastfeeding

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007107965A (en) * 2005-10-12 2007-04-26 Fuji Electric Systems Co Ltd Infrared gas analyzer
JP2015501000A (en) * 2011-12-22 2015-01-08 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ A method for providing an indicator of the amount of breast milk remaining in the breast during breastfeeding

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GB8428660D0 (en) 1984-12-19

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