JPS63179239A - 乳等の液体の自動分光分析方法及び装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体の分析に関し、より詳細には乳等の固形物
を含む液体の溶剤中の懸濁若しくは溶解につき、当該溶
剤中の種々の成分、乳の場合は水等の濃度を決定するた
めの分析に関する。

この分析を行うために最も広く知られているのは赤外線
分光分析方法であって、周波数選択フィルタ若しくは広
範囲のスペクトル走査を行うモノクロメータを備えた赤
外線の発生源と、分析される試料を密閉する少なくとも
１のセルであって赤外線を透過する平行な２枚の壁面よ
り成るものと、この試料により生じた放射線減衰を決定
するために前記セル及び前記２枚の平行な壁面の間に挟
持された薄い標本を透過した赤外線の強度を検出するセ
ンサとから基本的に構成される分光分析器を用いる方法
である。

かかる計測は常に相対的なものであり、２つのセルを右
するスペクトルメータ或いは里−セルを有するスペクト
ルメータのいずれを用いてもよい。

前者は、一方のセルに基準となる純溶剤を、他方のセル
に試料を含有し、これら２つのセルに対応する信号は交
互に同期的に検出器上に向けられる。

一方後者は、成分の分析波長に相当しこの成分に波長が
強く吸収される赤外線と、この成分にわずかしか吸収さ
れず基準波長に相当する赤外線とが２本交互に同期的に
同じ試料を介して検出器上に向けられる。

これらいずれのスペクトルメータを用いる場合でも、少
なくとも調査される各成分、すなわち乳を例にとれば、
脂肪・蛋白質・乳糖に各々相当する特性波長が用いられ
る。

従来の分析方法には種々の問題点がある。中でも最大の
問題点は、セルを通過する信号の減衰をできるだけ少な
くする必要から、試料の厚さをごく僅かにしなければな
らないことである。これに関し、セルを清浄せずに連続
的な分析を行った場合には溶剤中に存在する固形物が沈
降し、計測セルの一部では正常な計測が妨げられてしま
うことがある。更に、非常に近接しているセルの内側の
面を効果的に清浄することは極めて困難である。

この結果、以前に分析されたもの若しくは洗浄液から発
生した残留物が必然的に付着してしまい、器具を頻繁に
再較正しなければならなくなる。

研究室でしか使用が認められない既存のスペクトルメー
タをいかに取り扱い・計測・正常及び再較正するかは不
可欠の問題である。このことからは又別の問題点が生じ
る。伊Ｉえば、サンプリングと分析との間に起こる時間
的遅れの問題がある。

例えば乳等の変質しやすい物質を含む分析の場合にはこ
の遅れにより誤った分析を生じるおそれがある。つまり
、微生物分解により生じた乳酸が計測を大幅に誤ったも
のにすることがある。

又、サンプリングと分析結果の検討との間に生じる更に
長い遅れの問題もある。この結果が群制御の目的で待た
れているときなどには大きな問題点となる。従ってかか
る分析を現場ですばやく自動的に行いうろことが理想で
ある。

従来の方法の他の問題点は事実上液体成分の基本的な部
分を占め、赤外線の高吸収率を示す溶剤が存在すること
である。ことに乳の溶剤である水についていえることだ
が、その固体容量は含水率に比較して常に相対的に低い
。その結果、試料の厚みが数ミクロンに限られ、前述し
た問題点を呈することになる。この他にも、分析された
固形物に特有の吸収度が溶剤による吸収と比較して相対
的に低い値しか示さず、計測が不正確になる欠点がある
。

そこで、本発明は種々の要因の中でも特にセル及び溶剤
について生じた取り扱い・分析の遅れや不正確さ等の問
題点を解消するべくなされた。即ち本発明は、完全に較
正された少量の液体を所定の波長を透過する材料から成
る水平板上に分配し、その表面上に回転塗布装置を用い
てたとえば円を描くようにこれを塗布し、この回転装置
によって試料の厚さを決定する一方、赤外線を片方の立
体壁のみを透過するように照射した後、この平面の表面
を拭き取り麿くことにより簡単かつ効果的な清浄を可能
にすることにより、セルを取り除いた。同時に本発明は
又、塗布されたしみが大気中にその大部分を曝し、又前
記水平面をあとから清浄してこのじみを乾燥させること
により、溶剤を取り除いた。

本発明に係る方法を使用する装置として、較正された液
体を採収、それを試料キャリヤ上に分配し、じみを塗布
する装置にそのじみを熱風で乾燥させる装置とが組み合
わされた回転装置と、試料キャリヤ上の乾いたしみにつ
き分光分析を行う装置と、そのじみをきれいに拭うため
の装置から成るユニット及び、この試料キャリヤを直進
的・水平的な動作で各観測点下に次々に置くためにこれ
を機械的に運搬する装置とから成るものを提供する。も
っとも上述の方法から造膜せずに、直進的移動装置のか
わりに円形移動装置を用いて同様の結果を挙げることも
可能である。

本発明にかかる分光分析器の更に他の効果は、以下の実
施例及び図面の説明により明確にされる。

以下、図面に基づき本発明の詳細な説明する。

第１図は各観測点１．２．３及び４を示すものであり、
単一の試料キャリヤ５が水平的且つ直進的動作により各
観測点を連続的に移動する。この試料キャリヤ５は板状
であり、第２図に示す２つの側面ガイド部材６間を滑動
することにより所定の波長を透過する材料から成り、平
行な面を形成する小板７を１若しくは２枚運搬する。こ
の小板７の材料としてシリコンやゲルマニウムが挙げら
れる。

或いは、分析時間を短縮するために、試料キャリヤ５を
何枚か用いてもよい、即ち、例えば第１の試料キャリヤ
を分光分析中、第２の試料キャリヤを塗布・乾燥すると
いうように、ある工程における動作中に次の試料キャリ
ヤを導入してもよい。

同様に、小板７の数を各工程毎に増やして二重分析した
平均をとって正確さを増したり、得られた各々の値を比
較することにより誤りを検出することも可能である。

本発明の実施例においては、試料キャリヤ５をそのガイ
ド部材６中直進方向に移動させる装置は、最遠端に配さ
れたプーリ９，１０の間を駆動するコグベルト８から成
り、試料キャリヤ５はこのコグベルト８上に保持される
。前記プーリ９．１０の一方はパルスモータ（図示せず
）により駆動される。このモータは正逆回転可能であり
、各工程の後に試料キャリヤ５を所定の距離だけ正確に
所定の方向に動かして１．２．３．４の順に各観測点を
連続的に移動させる。従ってこれら４つの観測点を先の
順番に均一の間隔を開けて配設する必要はない。

他のガイド方法として、例えばパルスモータや視距器等
により制御されたターンテーブルを用いることもできる
。

第１の観測点ｌは、分析すべき液体を少量正確に採収し
、それを小板７上に配分するための採収観測点である。

正確な容量を採収するための装置は、液体の表面張力に
左右されないものならどのタイプのものを用いてもよい
。この例ではかかる装置は、第２図に明確に示される滑
動板１１から成る。この滑動板１１は好ましくはセラミ
ック製で、所定の厚さになるまで研削された２枚の平行
面より成り、所定の直径を有する少なくとも１つの孔１
２が貫通されている。この孔１２の内壁はポリテトラフ
ルオロエチレン等のノンウェットの物質により被覆され
てい・る、更に前記滑動板１１はパツキンの間を液体を
漏らさぬように滑動して試料貯蔵容器の壁１３の内部に
挿入される。この貯蔵容器には分析対象となる試料がチ
ューブ１４により注入され、分析後にはチェーブ１５に
より廃棄される。このサンプリング装置が減圧により作
動される場合には、もう１本のチューブ１６を装置上部
に配設して、これにより減圧を行わせることもできる。

往復移送機構（図示せず）は前記滑動板１１が前記試料
貯蔵容器内に完全に挿入される位置即ち前記孔１２が完
全に液体中に浸透される位置と、試料貯蔵容器から完全
に撤去された位置即ち第２図に示すように小板７と丁度
平行になる位置との間に滑動板１１を滑動させる。この
位置ではこのようにして較正された正確な容量の液体は
通常毛管現象により保持されるが、例えば医薬品のドロ
ッパにおけるように、毛管張力がこの容量の決定に介入
することはできない。

液体をかかる容量送出して小板７上に落下させるために
、簡単なエア噴射装置が用いられる。このエア噴射装置
は、シリンダ１９と、このシリンダ１９内にばね１８に
よって付勢されて配設されたピストン１７とから成り、
上記ピストン１７はモータ２１によって駆動されるカム
２０によってシリンダ１９内を移動操作される。上記カ
ム２０は、ピストンロンド２４の一部に形成された切欠
部２３に係合する係合突起２２を有し、ばね１８を圧縮
しながら前記切欠部２３を引き上げる。前記係合突起２
２が切欠部２３の両側面から逃れると、ピストン１７が
急激に落下して孔１２の軸沿いに開いているオリフィス
２５を奔して少量の空気を送り出す、これにより較正さ
れた液体が小板７上にメニスカスを形成しながら落下す
る。

かかる工程を行うためにエア発電機若しくはガス発電機
を使用することもできる。

試料キャリヤ５上の小板７は次に観測点２に運搬され、
液体の塗布および乾燥が行われる。この塗布は直角に折
曲されたタングステン若しくはノンウェットな材料より
成るワイヤ２６によりなされる。このワイヤ２６はスピ
ンドル２７に支持されており、モータ２９・クランク３
０・接続ワンド３１等の所定の装置により小板７と接触
すべく低い位置まで降下された後、モータ２８により回
転される。

直角に曲がったワイヤ２６が小板７と接触してすばやく
回転すると、液体は正確な直径を描いた円形のじみの形
に塗布される。この工程では脂肪分の大きな分子を分解
して分散させることにより、物質の均一化も的確に行わ
れる。

この工程は試料キャリヤ５の入口及び出口となる窓部３
５を有する平行な壁面３３・３４及び円柱状の壁３６と
から構成されるオーブンの外囲い３２内部で行われる。

当該壁３６には複数のオリフィス２７が設けられており
、このオリフィス２７を介して小板７と空気を同時に加
熱するために試料キャリヤ５の下部に配設された抵抗加
熱器３９及びファン３８によって侵入した空気が循環す
る。この他の加熱装置、たとえば赤外線ヒータ等も使用
できる。さらにはオーブン加熱はサーモスタットである
ことが好ましい、この加熱は前述した表面に円形に塗布
された少量の液体を急速に乾燥させるのに十分な強度を
育する必要があるが、これを他の物質に変えてしまうほ
ど強すぎてもいけない。

乾燥後、スピンドル２７を前述したリフト装置２９・３
０・３１によって引き上げると、乾燥したじみとなった
分析対象を保持する小板７は、溶剤を必要としなくなっ
た結果当初の正確な容量の円形の乾燥した物質となって
、再び第３の観測点に移動すべく連撮される。ここでは
例えば赤外線の発生源４０とフィルタ、若しくはフラン
ス特許第２５４０６２６号に開示されているモノクロメ
ータ及び放射線センサ４７から成る間知の装置による赤
外線分光分析が行われる。

本発明においてはさまざまの改良を経た結果、反射体を
形成する半球型若しくは放物線を描いた壁面４２が配設
された炭素電球４０を赤外線の発生源４０として使用し
Ｃいる。当咳壁面をかかる形状にしたのは、乾燥した物
質の表面の最大範囲を照射することができ又、この反射
体を冷却するためのペルチェ装置４３等を用いたセンサ
によってその全体を受信することができるからである。

この反射体４２の下方の面はシリコン等の赤外線透通性
材料から成る円盤若しくはディスク４４により密閉され
ており、これとは別の類似したディスク４５によって両
ディスク４４．４５間に部分的若しくは全体的に真空部
分４６が形成されている。これは再反射を防止するため
のものである。

外囲いの中も又、真空状態である。

適当な型の検出器４７が試料キャリヤ５の水平面より下
方に配設される。各々が所定の周波数バンドに感応し若
しくは各々が所定のバンドを透過させるフィルタにより
覆われた１乃至２以上のフォトトランジスタが配置され
た基板を用いてもよい、このように配置すれば種々の周
波数バンドを用いて同時に計測することが可能であり、
少なくともフィルタやモノクロメータを回転させる必要
がなくなる。もっとも、フィルタを回転させる場合にも
本発明を通用することができる。

より具体的には、乳の場合には使用すべき周波数バンド
は以下の通りである。

ａ）　２９９０〜２８８０ｗ／ｃｍ　　３．３５５〜３
．４１２　ｐｍｂ）　１７７０〜１７２０ｗ／ｃｍ　　
５．６５０〜５．８１４　／１ｒａｃ）　１５８０〜１
４９０ｗ／ｃｍ　　６．３２９〜６．７１１　／１ｍｄ
）　１０７０〜１０００ｗ／ｃｍ　　９．３４５〜１０
μｍ上記のうち最も広く用いられている周波数バンドａ
）は、乳の脂肪分に感応するが、蛋白質の一部にも感応
する。一方間波数バンドｂ）は脂肪分に感応するが蛋白
質と乳糖には感応しない。したがってこのｂ）は計測に
用いても用いなくてもよい。周波数バンドＣ）及びｄ）
は蛋白質と乳糖に各々感応する。これら４つの周波数バ
ンドのうち少なくとも３種類が使用される。

セル方式によれば、実際には分析すべき物質に吸収され
ないが計測の基準となるような付加的周波数バンドが使
用される。若しくは２枚のセルを有する装置に類似して
、２番目の小板７を使用してもよい、この２枚目の小板
７には液体を採収せず、前述したような特性別の赤外線
を使用するときに比較のために使用される。この方法を
ａ）発生源として使用したり、ｂ）乳を入れておく小板
として使用した結果（これは基準となる小板と他のもの
の間の信号レベルを比較することでなされる）、熟成や
酸化などの変化を表すことができる。

検出器４７によりこのようになされた色々な放射強度を
比較すれば、セルを用いず又水も用いずに正確な比較計
測を行いうろこと、及び小板７の上部表面を計測前に簡
単な方法により清浄することにより、指定された成分を
高精度で決定することができる。

この清浄は観測点４で自動的に行われる。ここでは、カ
セット５１の供給リール４９と巻取リリール５０との間
に据え付けられたフィルタペーパーテープ４８と、この
テープ４８を清浄工程において小板７の上部に押しつけ
る押圧パッド５２と、第５ｒｙＪの貯蔵容器５５から清
浄液とリンス剤を分配するために各々設けられた２つの
ノズル５３・５４と、及び適当なモータにより駆動され
る注入装置５６が用いられる。

この清浄を確実に行うため、小板７はプレッサ５２の下
に、即ちノズル５３により洗浄液でフィルタペーパーテ
ープ４８が予め湿らされた部分まで移送される。小板の
かかる動きは、上述したパルスモータによりもたらされ
る。

プレッサ５２が低位置まで下降すると前記パルスモータ
は試料キャリヤ５を縦方向に往復運動させて水平方向の
動きを生じ、小板７の表面の清浄を行う、ノズル５４に
よりリンス剤を吹きつけた後、フィルタペーパー４８を
適当な長さだけ前進させて、同様の方法により小板７の
リンスを行い、最後にフィルタペーパー４８の乾燥した
部分で拭き取る。ペーパーテープ４８がこれと反対の動
き方をするときにも同様な清浄の効果が得られる。

前述した比較のために用いられる２番目の小板７につい
ては各サイクル毎に清浄しなくてもよいが、必要に応じ
て同様の方法で自動的に清浄することがてきる。

本発明にかかる装置はこのように正確・確実・完全に自
動的に作動するので、面倒な手作業や再較正は不要であ
る。更に、本発明にかかる装置はコンパクト且つ携帯可
能な形状なので、たとえば搾乳が行われている現場に持
ち込んでも上述の有利な点を損なわずに、且つ、使用の
結果物質の変質を招くこともなく使用することができる
ので、群の制御を容易にして早く計測結果を出すことが
できる。

上述した例において、分析の対象とすべき主たる物質と
しては乳を取り上げた６例えば水牛の乳は１キロあたり
の乳脂肪分が１３０グラムもあるが、このように非常に
濃度の高い乳を分析する上で、的確に塗布するために較
正された容量は少量でよく、又これに純水を加えてもよ
い、これは乾燥工程において液体をよりよく塗布するた
めにのみ用いられた水であって、水を付加した分希釈化
されて計測結果を減じることはない、又付加する水の容
量について非常に正確な較正を行う必要もない。

本発明によれば、溶解可能な種々の物質若しくは加熱や
予備的粉砕等の手段により熔解可能となったつ質はその
最初の段階において溶解され若しくは溶剤・結合剤（上
述のケースでは水）中で緊、密に結合した状態となる。

又、他の、周知の方法と異なり、溶剤を用いなくても例
えばあらゆるｍＲのチーズ・魚・肉等のように主たる物
質の当初の状態が粉状・ペースト状・液体状いがなるも
のであっても、主たる物質を変形せずに、本発明の方。

法により所定の濃度を決定することができる。同時に又
、調査される物質の性質の機能に応じて赤外線の波長の
範囲を変化させることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１ｒＩ！Ｊは本発明の一部を断面で表した装置全体の
側面図、第−１第１図のｎ−ｎ線についての断面図、第
３ＷＪは第１図の■−■線についての断面図、第４図は
第１図のｆＶ−ｆＶ線についての断面図、第５図は第１
図のｖ−ｖ線についての断面図である。 ５　・・・　試料キャリヤ ６　・・・　ガイド部材 ７　・・・　小板 ８　・・・　コグベルト ９．１０・・　・　プーリ １１　　・・・　滑動板 ２９．３０．３１・　リフト装置 ２６　　・・・　ワイヤ ４０　　・・・　反射体 ４７　　・・・　検出器 ４８　　・・・　フィルタペーパーテープ４９　　・・
・　供給リール ５０　　・・・　巻取リリール ５１　　・・・　カセット 特許出願人　ソシエテ・シヴイル・ド・プレヴエジー・
エル・ニス 代理人　　　弁理士　小池　　晃 同　　円相　榮− 同　　矢野　公子 手続ネ市正書（方式） 昭和６３年２月賢　日 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 １、事件の表示 昭和６２年　特許願　第２７５５７０号２、発明の名称 乳等の液体の自動分光分析方法及び装置３、補正をする
者 事件との関係　　特許出願人 住所　フランス国、う・モット・ダヴアイアンエフ　３
８７７０、う・メリー（番地なし）名称　ソシエテ・シ
ヴイル・ドウ・ブレヴエ９．昭和６２年１２月２４日（
発送日：昭和６３年１月２６日）６、補正の対象 （１）代理権を証明する書面 （２）図面 ７、補正の内容 （１）別紙の通り委任状及びその訳文を補充する。 （２１Ｊｆｌｌ書に最初に添付した図面を別紙の通りに
浄書する（内容に変更なし）。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）数種の周波数バンドにおける赤外線吸収度の計測
   において、 分析対象となる液体を少量正確に採収し、これを赤外線
   透通性材料から成る小板の上部表面に配分し、 この液体を回転装置により前記小板上に円形に塗布し、 この液体を塗布すると同時に乾いたしみになるまでこれ
   を乾燥させ、 この乾いたしみを移送する小板に当該液体の溶剤を用い
   ずに分光分析を施し、 次回の計測を行う前に前記小板の上部表面を拭き取るこ
   とにより清浄する各種工程を連続して行うことを特徴と
   する、乳等の液体の分光分析方法。
2. （２）正確な容量の液体を採収して前記小板の上に配分
   し、この液体を所定の表面に塗布すると同時に得られた
   しみを乾燥させ、この乾いたしみを移送する小板に分光
   分析を施し、所定の洗浄液及び溶剤を用いてフィルタペ
   ーパーテープによりこれを拭き取る各種の工程を連続し
   て行う１乃至４までの各種の観測点と、前記各観測点に
   次々に移送するために、少なくとも１の小板を運搬する
   試料キャリヤを水平且つ直進的に移動させるための装置
   とから成る分光分析装置。
3. （３）前記正確な容量の液体を採収する装置は、分析さ
   れる物質を収容したセルの壁面を介して液体を漏らさぬ
   ように滑動する小板から成り、この小板には内側にノン
   ウェットの壁面を有する較正オリフィスが配設され、こ
   のオリフィスは液体中に浸透されて液体を円筒状に正確
   な容量採収し、採収された液体は短いエア・ジェットに
   よりこの小板上に送出されることを特徴とする、特許請
   求の範囲第２項に記載の分光分析装置。
4. （４）前記滑動する小板はセラミック製であり、前記較
   正オリフィスの内部はノンウェット性材料により被覆さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載
   の分光分析装置。
5. （５）前記塗布装置は直角に折曲され、回転スピンドル
   の端部に据え付けられたワイヤから成り、この回転スピ
   ンドルは前記小板と接触するために前記小板に接近し且
   つ後退する装置を備えており、この塗布装置全体は加熱
   及び送風装置を備えた外囲いに収納されていることを特
   徴とする、特許請求の範囲第２項乃至第４項のいずれか
   １項に記載の分光分析装置。
6. （６）前記赤外線の発生源はペルチエ冷却器を備えた反
   射体内に収納された炭素電球から成り、赤外線を透過す
   る材質製の各々真空分離された２枚のディスクにより密
   閉されていることを特徴とする、特許請求の範囲第２項
   乃至第５項のいずれか１項に記載の分光分析装置。
7. （７）同一基板上に据え付けられた単体の検出器の回路
   網より成る放射検出器が配設され、各検出器は計測に使
   用される種々の周波数バンドを検出することを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項乃至第６項のいずれか１項に記
   載の分光分析装置。
8. （８）前記計測に使用される周波数バンドは少なくとも
   １７７０〜１７２０ｗ／ｃｍ（５．６５０〜５．８１４
   μｍ）、１５８０〜１４９０ｗ／ｃｍ（６．３２９〜６
   ．７１１μｍ）、及び１０７０〜１０００ｗ／ｃｍ（９
   ．３４５〜１０００μｍ）の３種類の周波数バンドより
   構成されることを特徴とする、特許請求の範囲第２項乃
   至第７項のいずれか１項に記載の分光分析装置。
9. （９）前記清浄工程における前記小板を拭き取り磨いて
   清浄するための水平方向の移動は、移動の向きを２方向
   に変えることにより試料キャリヤ板を各々の観測点に運
   搬するための動きを生じる装置によりもたらされること
   を特徴とする、特許請求の範囲第２項乃至第８項のいず
   れか１項に記載の分光分析装装置。
10. （１０）前記清浄工程で使用されるフィルタペーパーテ
    ープは、供給リール及び巻取りリールの双方を有するカ
    セット内にローディングされることを特徴とする、特許
    請求の範囲第２項乃至第９項のいずれか１項に記載の分
    光分析装置。