一种母乳红外检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种母乳红外检测装置，所述装置包括依次设置的比色皿、样品仓、光谱检测模块、检测电路和显示器，比色皿以拔接的方式与样品仓连接，样品仓侧壁的上部设有非接触式温度传感器，样品仓侧壁的下部设有用于照射比色皿的光源，与光源相对一侧样品仓侧壁的下部设有光纤探头，光纤的另一端与光谱检测模块的光信号输入端连接，光谱检测模块的信号输出端与检测电路的信号输入端连接，检测电路的输出端与显示器连接。该母乳红外检测装置具有结构简单、便于操作、使用安全可靠、检测快捷、采样用量少，可彻底解决了堵塞问题等特点。

An infrared detection device for breast milk

The invention discloses an infrared detection device for breast milk, which comprises a colorimetric dish, a sample warehouse, a spectral detection module, a detection circuit and a display arranged in sequence. The colorimetric dish is connected with the sample warehouse in a pull-out manner. The upper part of the side wall of the sample warehouse is provided with a non-contact temperature sensor, and the lower part of the side wall of the sample warehouse is provided with a function. An optical fiber probe is arranged at the lower part of the side wall of the sample warehouse on the opposite side of the light source, the other end of the optical fiber is connected with the optical signal input end of the spectrum detection module, the signal output end of the spectrum detection module is connected with the signal input end of the detection circuit, and the output end of the detection circuit is connected with the display. The infrared detection device for breast milk has the advantages of simple structure, easy operation, safe and reliable use, fast detection, less sample consumption, and can completely solve the blockage problem.

【技术实现步骤摘要】
一种母乳红外检测装置
本专利技术涉及乳液分析仪器
，具体涉及一种母乳或其他哺乳动物乳液的红外检测装置。
技术介绍
目前母乳或其他哺乳动物乳液分析国内基本都是超声法，是由超声牛奶测试仪而来，但对于母乳或其他哺乳动物乳液而言，由于母乳或其他哺乳动物乳液中各营养成分在各阶段差异很大，而且和牛奶中的成分有很大不同，例如母乳脂肪球大小只有牛奶脂肪球体积的约1/30，因此其超声特性相差很大。国外也有母乳分析仪，也有用超声法的(也是基于超声牛奶测试仪的基础上改造的)，也有用红外法的，例如瑞典的MIRRIS公司，其采用的是中、远红外技术进行母乳宏量元素分析。超声技术其最大的问题是可提供分析的参数较少，主要是波速和衰减两个参数，但母乳中包含许多种成分，如水、蛋白质、乳糖、脂肪、矿物质等等，而且这些成分彼此相关，互相影响，因此仅仅用两个参数去建立这种多参数的模型，其在数学上也是十分困难的，而且这些参数大都是对温度敏感，因此还必须有非常精确的控温装置，其温度控制的精确度需要达到±0.1℃，因此控温系统必须密闭而且结构也十分复杂，并且由于其采用流通池结构，堵塞是一个绕不过的难点，因此给售后带来十分大的困难。例如瑞典的MIRRIS公司,虽然其采用的是中、远红外技术，但中、远红外光源的稳定性控制是一个难点，因为波长越长，其热辐射也越强，对散热也有较高的要求，为了解决背景辐射的影响，一般需要给检测器进行制冷，还要对仪器的光源进行散热处理，防止仪器内部温度过高。另外，对红外光谱的检测，传统检测无外乎三种：一是多个窄带滤光片组合进行滤光；二是步进电机带动衍射光栅进行分光(即红外单色仪)，运用单个检测器进行检测；三是采用平场光栅片分光，采用线阵红外检测器进行检测(常见为红外光纤光谱仪)。这三种方法各有优劣，第一种由于滤光片带宽所限，其只能对有限的、确定波长的光谱进行检测，其通光孔径大，利于获得较大的信噪比，但结构较大，分析波长数目受限，分辨率不高；第二种红外单色仪方式，由于需要采用电机驱动光栅旋转，其体积较大，重量也很大，检测时间较长，价格十分高昂，并不适合集成到检测设备中；第三种红外光纤光谱仪方式体积相对较小，重量较轻，因为没有活动组件，因此检测速度也较快，但其价格非常高昂，如果作为一个红外检测组件嵌入设备中，整机价格将让用户无法承受。瑞典的MIRRIS公司实际采用的是第一种方法，可以保证较小的体积和相对较低的成本，但其检测的光谱受限，实际也影响了其检测的准确程度，而且其采用的流通池结构也存在严重的堵塞问题。而且以上这些设备都还存在牛奶检测的通病，因为牛奶检测不需要顾及用量的问题，因此样品量相对较大，通常在5～20mL。而母乳(尤其是初乳)实际分泌乳量是有限的，存在着和宝宝争食的情况。另外以上检测均采用流通池的方式，接头较多，管路较长，容易发生堵塞问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种结构简单、便于操作、使用安全可靠、检测快捷、采样用量少，可彻底解决了堵塞问题的一种母乳红外检测装置。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是设计所述装置包括依次设置的比色皿、样品仓、光谱检测模块、检测电路和显示器，比色皿以拔接的方式与样品仓连接，样品仓侧壁的上部设有非接触式温度传感器，样品仓侧壁的下部设有用于照射比色皿的光源，与光源相对一侧样品仓侧壁的下部设有光纤探头，光纤探头与光线的一端连接，光纤的另一端与光谱检测模块的光信号输入端连接，光谱检测模块的信号输出端与检测电路的信号输入端连接，检测电路的输出端与显示器连接。其中优选的技术方案是，所述光谱检测模块包括依次设置的狭缝、前截止滤光片、第一汇聚透镜、平场光栅片、聚焦透镜、数字微镜阵列、第二汇聚透镜和红外探测传感器，其中前截止滤光片竖向设置，其中前截止滤光片的截止波长为830nm，光密度值大于4，前截止滤光片前方设有具有窄缝的挡板，所述光信号输入端与狭缝相对应；在前截止滤光片的另一侧设有平场光栅片，所述平场光栅片与光入射方向呈11°夹角倾斜设置，所述数字微镜阵列设置在前截止滤光片的斜下方，且与平场光栅片平行，所述第一汇聚透镜设置在前截止滤光片与平场光栅片之间，所述聚焦透镜设置在平场光栅片与数字微镜阵列之间，所述第二汇聚透镜设置在数字微镜阵列后方，所述红外探测传感器设置在第二汇聚透镜的后方，所述第一汇聚透镜与第二汇聚透镜的对称轴线相互平行，且第一汇聚透镜竖向轴线与前截止滤光片平行设置，所述聚焦透镜的长轴线与平场光栅片呈11°夹角。由于上述技术方案采用了数字微镜阵列，入射光经平场光栅片分光后，反射的光谱照射在不同位置的微镜上，通过调节各个位置微镜的角度，就可以通过反射使得不同波长的光经第二汇聚透镜后依次聚焦在红外探测传感器上，这样在整个检测系统中，只使用了一个InGaAs(铟镓砷)检测器，从而代替了非常昂贵的阵列红外检测器，使得大幅降低设备成本成为可能。而数字微镜阵列技术已经在DLP(DigitalLightProcession数字光处理)技术中大量应用(例如投影机中就大量采用了DLP技术)，其成本不高，因此该模块设计方案大大的降低了成本，而且对测试精度和速度并没有大的影响。进一步优选的技术方案是，所述光源为近红外光源，近红外光源的波长为850～1700nm，所采用的光源为卤素灯。红外光源可以采用(包括近红外、中红外、远红外)的波长范围为0.8～20um。本专利技术采用的是近红外光谱的分析方法，因为在中、远红外对光源的要求较高，由于有较大的热辐射，必须进行散热处理，而且光源的长时间的稳定性较差，必须进行光源校准，还要进行长时间的预热。因为采用了数字微镜阵列技术，由于材质的限制，其适用于近红外和中红外波段，不适用于远红外波段，本专利技术采用的波长范围为0.85～1.7um，为近红外波段，对应光源采用的是卤素灯。进一步优选的技术方案还有，所述比色皿外部为长方体，内部为上宽下窄的渐变楔形结构。进一步优选的技术方案还有，所述比色皿为一次性使用的塑料或玻璃容器。专用的一次性比色皿，其下方薄的部分用于红外光谱透射测试，其上方较厚的部分用于温度测试。温度测试采用热电堆的方式，在远红外区进行非接触式温度测量，这样即可以保证对样品没有污染，也可以快速精确的测量出样品温度，其测试时间为1～2秒钟，测试准确度可以达到±0.1℃。完成全部的测试只需要约5～10秒钟，因为无需精确控温装置，测试速度相比原有的母乳分析仪(无论是超声法还是红外法)的1～2分钟都有了极大的提高。优选的技术方案还有，所述检测电路包括主板，主板通过连接器分别与接口板与显示器相连接，主板上包括有I/V转换信号处理模块、高分辨率24位A/D转换器、可编程逻辑模块、ARM处理器、电源整理模块、控制模块、通讯模块和存储模块，并具有显示器接口；所述电源整理模块为各个器件提供相应的电压源，ARM处理器通过控制模块控制风扇和光源，控制模块通过可编程逻辑模块控制数字微镜阵列的偏转，控制模块再通过I/V转换信号处理模块将入射光照射在InGaAs传感器的电流信号转换为电压信号并放大，再将电压信号传递至A/D转换器，转换后的数字信息传送至ARM处理器，ARM处理器将处理后的结果经显示器接口发送至TFT液晶屏上进行显示，并将结果保存至存储模块中，和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种母乳红外检测装置，其特征在于，所述装置包括依次设置的比色皿、样品仓、光谱检测模块、检测电路和显示器，比色皿以拔接的方式与样品仓连接，样品仓侧壁的上部设有非接触式温度传感器，样品仓侧壁的下部设有用于照射比色皿的光源，与光源相对一侧样品仓侧壁的下部设有光纤探头，光纤探头与光纤的一端连接，光纤的另一端与光谱检测模块的光信号输入端连接，光谱检测模块的信号输出端与检测电路的信号输入端连接，检测电路的输出端与显示器连接。

【技术特征摘要】
1.一种母乳红外检测装置，其特征在于，所述装置包括依次设置的比色皿、样品仓、光谱检测模块、检测电路和显示器，比色皿以拔接的方式与样品仓连接，样品仓侧壁的上部设有非接触式温度传感器，样品仓侧壁的下部设有用于照射比色皿的光源，与光源相对一侧样品仓侧壁的下部设有光纤探头，光纤探头与光纤的一端连接，光纤的另一端与光谱检测模块的光信号输入端连接，光谱检测模块的信号输出端与检测电路的信号输入端连接，检测电路的输出端与显示器连接。2.如权利要求1所述的母乳红外检测装置，其特征在于，所述光谱检测模块包括依次设置的狭缝、前截止滤光片、第一汇聚透镜、平场光栅片、聚焦透镜、数字微镜阵列、第二汇聚透镜和红外探测传感器，其中前截止滤光片竖向设置，前截止滤光片的截止波长为830nm，光密度值大于4，前截止滤光片前方设有具有窄缝的挡板，所述光信号输入端与狭缝相对应；在前截止滤光片的另一侧设有平场光栅片，所述平场光栅片与光入射方向呈11°夹角倾斜设置，所述数字微镜阵列设置在前截止滤光片的斜下方，且与平场光栅片平行，所述第一汇聚透镜设置在前截止滤光片与平场光栅片之间，所述聚焦透镜设置在平场光栅片与数字微镜阵列之间，所述第二汇聚透镜设置在数字微镜阵列后方，所述红外探测传感器设置在第二汇聚透镜的后方，所述第一汇聚透镜与第二汇聚透镜的对称轴线相互平行，且第一汇聚透镜竖向轴线与前截止滤光片平行设置，所述聚焦透镜的长轴线与平场光栅片呈11°夹角。3.如权利要求2所述的母乳红外检测装置，其特征在于，所述光源为近红外光源，近红外光源的波长为850～1700nm，所采用的光源为卤素灯。4.如权利要求3所述的母乳红外检测装置，其特征在于，所述比色皿外...

【专利技术属性】
技术研发人员：田海波，洪川，
申请(专利权)人：上海贝高医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31