JP2011133231A - 特定ガス濃度計 - Google Patents

Abstract

【課題】 連続しておこなわれる包装体の内部の測定対象ガスの特定ガス濃度測定に対し、操作の単純化を図る。
【解決手段】 本発明によれば、包装体内部の測定対象ガスを採取するプローブと測定対象ガスの特定ガス濃度を測定する本体とから構成される特定ガス濃度計において、プローブの機構をあるいは、本体の測定部に設けた圧力や流量の変動を特定ガス濃度測定開始信号として、操作するにおいて、測定開始スイッチを操作することなく、プローブ先端の中空針が包装体内部に刺通されたと同時に測定を開始することができる。
【選択図】 図１

Description

食品や医薬品の袋梱包の包装体内部の測定対象ガス内の特定ガス（例えば、酸素や二酸化炭素など）濃度の監視や制御に用いられる特定ガス濃度計に関する。

近年、青果物、魚介類、肉類など生鮮食料品類の包装手段において包装用材の進化や低酸素ガス置換包装技術などの利用により鮮度を少しでも長期に保つ方法が発達しつつある。その場合、個々の包装体内部が、低酸素状態であるか否かを確認するために、包装体内部を個々にチェックし、品質管理を図るという要望がある。

上記要望に対し、従来の特定ガス濃度計では、第１の背景技術には図７に示すように、包装体内部の測定対象ガス１５１をシリンジ１０６を媒体として、包装体内部にシリンジ１０６先端の中空針１２２部を刺通し、測定対象ガス１５１を採取して後、特定ガス濃度計１０１本体１０３のガス注入口１２８に測定対象ガス１５１を注入し、前記特定ガス濃度計１０１内で特定ガス１５２の濃度を測定していた。

また、第２の背景技術には図８に示すように、特定ガス濃度計２０１のガス注入口２２８に測定対象ガス２５１を注入する導入管２２７を接続し、その先端に中空針２２２を備えたプローブ２２を接続した特定ガス濃度計２１を用いて、前記プローブ２０２の中空針２２２の保護ブロック２２３をリリースすることによって、包装体２０５内部に前記中空針２２２を刺通し、測定対象ガス２５１を採取し得る状況下で、測定開始スイッチ２２９を操作し測定開始信号として図示していないが特定ガス濃度計２０１本体２２３背部に設けた吸引ポンプ２３４を作動させ、包装体２０５内の測定対象ガス２５１を採取して特定ガス２５２濃度を測定していた。

特許文献１には、シリンジ３０６の先端の中空針３２２を対象物に刺通する際に針を保護する機構を設け、シリンジ３０６を用いて測定対象ガス３５１を採取する場合の、中空針３２２先端からの測定対象ガス３５１の拡散による漏れ、および中空針３２２を刺通するときの折損から保護することが記載されている。

特開平１１−１４８９２４号

ジルコニア式酸素濃度計に関する東レエンジニアリング株式会社のカタログ ジルコニア式酸素濃度計に関する他社のカタログ

上記第１の背景技術では、シリンジを媒体として測定対象ガスを採取し、特定ガス濃度計のガス注入口から、注入するという操作が必要なことから、操作が煩雑であり、時間がかかっていた。また、シリンジから特定ガス濃度計への測定対象ガスの注入に際して、測定値が圧力によって変動するため、一定の流量と圧力で特定ガス濃度計本体へ注入する必要があり、作業の熟練度が求められていた。また、シリンジの取り扱い時、先端の中空針が手に刺さるという危険性があり、自ずから慎重に作業をおこなうことになり、時間がかかるという課題があった。

また、上記第２の背景技術では、特定ガス濃度計本体に接続されたプローブの先端の針の包装体内に刺通して後、測定開始スイッチを手動操作して後測定を開始するため、測定するまでの動作が煩雑でありまた時間がかかるという課題があった。

本出願の第１の発明は、「包装体内部の測定対象ガスを採取するプローブと前記測定対象ガスの特定ガス濃度を測定する本体とから構成される特定ガス濃度計において、包装体内部の測定対象ガスに、プローブ先端の針を刺通することにより得られた測定開始信号をもとに、測定を開始する構成とした」ことを特徴とする。

（作用・効果）上記第１の発明では、特定ガス濃度計の本体とプローブを導入管を用いて接続し、前記プローブの先端に中空針を設けて該中空針を包装体内部に刺通することによって測定対象ガスを採取し測定する。その場合、本発明では、吸引ポンプを接点電極のオン状態を濃度測定開始信号の引き金として稼動開始するようにしているので、前記特定ガス濃度計に接続したプローブ先端の中空針を包装体に刺通した瞬間に測定対象ガスを採取開始すると同時に、特定ガス濃度の測定を開始できる。当該構成により、改めて特定ガス濃度計本体の測定開始スイッチの手動操作をおこなうことなく、測定が開始される。測定開始スイッチの操作が不要なので、特定ガス濃度計のプローブを用いて、包装体内部の測定対象ガスの採取作業に専念できるという利点がある。

本出願の第２の発明は、「プローブが、包装体内部の測定対象ガスを採取する中空針と該中空針を保護する保護ブロックと該保護ブロックの移動を測定開始信号として検出する測定開始スイッチを設け、前記測定開始スイッチからの信号により特定ガス濃度の測定を開始する」ことを特徴とする。

（作用・効果）上記第２の発明では、第１の発明にあるように、測定対象ガスの採取開始直後に特定ガス濃度を測定開始する場合に、測定開始する測定開始信号として、特定ガス濃度計に接続されたプローブの構成として、ロック解除スイッチを操作し、中空針を保護ブロックから測定対象ガス収集のため包装体にプローブを押し付けることにより突き出るように構成するとともに、同時に接点電極がオン状態になる構成とし、測定開始信号を検出し、測定対象ガスの特定ガス濃度の測定を開始する。該構成により、測定時間を短縮するとともに、瞬時に特定ガスの濃度測定をおこなえるので、微量な測定対象ガス量で特定ガス濃度の測定ができる。

本出願の第３の発明は、「プローブが、包装体内部の測定対象ガスを採取する中空針と該中空針を保護する保護ブロックからなる特定ガス濃度計において、特定ガス濃度計が、少なくともセンサ部と吸引ポンプと圧力センサからなり、該圧力センサの圧力変動を濃度測定開始スイッチとした」ことを特徴とする。

（作用・効果）上記第３の発明では、第２の発明同様、測定対象ガスの採取開始直後に特定ガス濃度を測定開始する場合に、測定開始する測定開始信号として、特定ガス濃度計の系の中で、本体のセンサ部と吸引ポンプの間に圧力センサを設置し、測定対象ガスの採取開始により、測定対象ガスの圧力の変動を基に、特定ガス濃度計の本体内の測定対象ガス吸引ポンプを作動することにより、プローブの先の中空針を包装体に刺通するだけで、特定ガス濃度測定を開始でき、測定時間を短縮するとともに、簡易な操作で特定ガス濃度を測定できる。

本出願の第４の発明は、「プローブが、包装体内部の測定対象ガスを採取する中空針と該中空針を保護する保護ブロックからなる特定ガス濃度計において、特定ガス濃度計が、少なくともセンサ部と吸引ポンプと流量センサからなり、該流量センサの流量変動を濃度測定開始スイッチとした」ことを特徴とする。

（作用・効果）上記第４の発明では、第２の発明同様、測定対象ガスの採取開始直後に特定ガス濃度を測定開始する場合に、測定開始する測定開始信号として、特定ガス濃度計の系の中で、本体のセンサ部と吸引ポンプの間に流量センサを設置し、測定対象ガスの採取開始により、測定対象ガスの流量の変動を基に、特定ガス濃度計の本体内の測定対象ガス吸引ポンプを作動することにより、プローブの先の中空針を挿入するだけで、特定ガス濃度測定を開始でき、測定時間を短縮するとともに、簡易な操作で特定ガス濃度を測定できる。

本出願の第５の発明は、「前記特定ガス濃度計において、前記保護ブロックから長時間中空針が突出した状態で放置されたとき、前記特定ガス濃度計の異常を感知し通知するようにした」ことを特徴とする。

（作用・効果）上記第５の発明では、本発明の特定ガス濃度計の測定実施中において、プローブの先端の中空針が保護ブロックによって保護されない状態で長時間放置されることを防ぐ為、接点電極のオン状態が長時間経過し放置された状態が継続している場合に中空針の安全保護と操作者に対する中空針の鋭利な部分からの保護のため、異常を感知し通知する機能を保有する。これにより、プローブとその先端の中空針始め、特定ガス濃度計の取り扱いから受けるダメージから保護することができる。

本発明によれば、包装体内部の測定対象ガスを採取するプローブと測定対象ガスの特定ガス濃度を測定する本体とから構成される特定ガス濃度計において、プローブの機構をあるいは、本体の測定部に設けた圧力や流量の変動を特定ガス濃度測定開始信号として、操作するにおいて、測定開始スイッチを操作することなく、プローブ先端の中空針が包装体内部に刺通されたと同時に測定を開始することができる。

従い、包装体内部の測定対象ガスの取得のタイミングに合わせて、特定ガス濃度計にて、特定ガスの濃度測定が開始され、連続しておこなわれる包装体の内部の測定対象ガスの特定ガス濃度測定に対し、操作の単純化とともに、測定者が包装体への中空針の刺通作業に集中できることにより、効率良く且つ短い測定時間で作業を行うことができる。

また、接点電極を設けることにより接点電極が長時間オン状態にあるとき中空針の保護と操作者への安全の配慮から警告が発せられる。

本発明の特定ガス濃度計の全体構成図。 本発明の特定ガス濃度計に接続されたプルーブの作動を説明する図。 本発明の特定ガス濃度計に接続されたプルーブの操作を説明する図。 本発明の特定ガス濃度計の測定開始信号を圧力センサを用いての検出を説明する図。 本発明の特定ガス濃度計の測定開始信号を流量センサを用いての検出を説明する図。 本発明の特定ガス濃度計の測定動作を説明するフローチャート。 従来の特定ガス濃度計の第１の測定事例を説明する図。 従来の特定ガス濃度計の第２の測定事例を説明する図。

図１は、本発明の特定ガス濃度計１の全体構成図を示す。特定ガス濃度計１は、特定ガス濃度を測定する本体３と測定対象ガス５１を採取するプローブ２とその間を結合するケーブル４とからなる。ケーブル４は、後に接点電極２５による測定開始信号を本体３に伝達する信号用の電線４１が３本と、測定対象ガス５１をプローブ２から本体３へ送達する導入管２７とからなる。

図３は、プローブ２の操作を示す図であり、プローブ２を形成するケース２１の先端部分に包装体５内部に刺通する中空針２２とそれを保護する保護ブロック２３を備える。また、図２のプルーブ２の作動を示す図にあるように、中空針２２が突き出せる様に、中空針２２の背部には、ケース２１との間にばね２６を備え、中空針２２は、プローブ２２内で固定されている。ケース２１に備えられたロック解除スイッチ２４を作動する。図２（ｂ）に示すように、包装体５にプローブ２を当てて押し付けることにより、ばね２６が圧縮され保護ブロック２３から中空針２２が突き出る。また、ばね２６が、圧縮されるとともに接点電極２５の接触が断たれた状態時をオンとし、特定ガス５２濃度測定開始の引き金となり本体３内の吸引ポンプ３４が稼動する。測定対象ガス５１が採取できる長さに保護ブロック２３より図２（ｂ）に示すような状態に突き出し、図３（ｂ）に示すように、包装体５内部に中空針２２が貫通して刺通出来るように中空針２２が突き出した状態となる。

さらに、包装体５内部に中空針２２が刺通され、測定対象ガス５１が採取され始め、中空針２２に接続された導入管２７を通じ本体３と結合するケーブル４を経て本体３に送られる。速やかに測定対象ガス５１が本体３に運ばれるように、すでに稼動開始している本体３内の吸引ポンプ３４によって吸引される。

上記説明の包装体５内部から測定対象ガス５１を吸引する為の吸引ポンプ３４の稼動のタイミングであるが、特定ガス濃度計１の全体構成の中から、測定開始信号を得ると同時に測定開始を始める。該測定開始信号は、プローブ２の接点電極２５からなる測定開始スイッチ２９から発信される場合や、本体３側に設置の圧力センサ３５や流量センサ３６の変動を測定開始信号の引き金として発信される場合もある。また、その他、測定対象ガス５１が吸引ポンプ３４により吸引され、特定ガス５２の測定が可能となったことを知らせる測定開始信号の引き金として信号を発するものであれば、本願の実施例に記載の測定開始信号に制限されるものでは無く、他の測定開始信号を用いても良い。

本体３は、図１に示す様に本体ケース３１内部にプローブ２と接続されたケーブル４に含む導入管２７に接続されその先に特定ガス５２を測定するセンサ部３３が接続されその後にさらに導入管２７が延長されて、その先に吸引ポンプ３４が備えられている。

また、図４は、下記の実施例３の場合についての本体３の事例を説明する図である。本体ケース３１内部にケーブル４に被覆された導入管２７に接続され、測定対象ガス５１を吸引し特定ガス５２を測定する装置として、センサー部３３および吸引ポンプ３４との間に測定開始信号の引き金となる信号を発信するための圧力センサ３５が備えられる。

また、図５は、下記の実施例２の場合についての本体３の事例を説明する図である。本体ケース３１内部にケーブル４に被覆された導入管２７に接続され、測定対象ガス５１を吸引し特定ガス５２を測定する装置として、センサー部３３および吸引ポンプ３４との間に測定開始信号の引き金となる信号を発信するための流量センサ３６が備えられる。

尚、本体３の内部には、特定ガス５２の濃度測定をおこなうセンサー部３３、その他、流量センサ３６や圧力センサ３５及び吸引ポンプ３４を制御するＣＰＵ３２が備えられ、本体ケース３１外部に必要に応じて準備されたディスプレー３７に表示するデータを整理し且つ記憶するように構成されている。

ここで、本願発明の流れを図６のフローチャートを用いて説明する。
まず、特定ガス濃度計１と測定対象の包装体５を準備する。次に、プローブ２を図３に記載のようにペンシルを持つように保持し、中空針２２側を包装体５に近づけてロック解除スイッチ２４を解除する。ここで、プルーブ２を包装体５に押し付ける。その時、該押し付け力により、プローブ２内のばね２６が圧縮されるとともに、接点電極２５の接触が離されオン状態になる。接点電極２５のオン状態になるタイミングを濃度測定開始信号の引き金がオンしたことと判定し、本体３内の吸引ポンプ３４が稼動開始するとともにセンサ部３３にて濃度測定がなされる。該測定データは、本体３内のＣＰＵ３２に通知されるとともにディスプレー３７に明示される。

ところで、図６の右側に背景技術−２に記載した従来例の濃度測定のフローチャートを比較例として記載しているが、この場合は、プローブ２２のロック解除スイッチ２２４を解除するとともに、本体２３に設けられている測定開始スイッチ２２９を手動でオンする必要があり、その短時間に、試料として限りのある測定対象ガス２５１が本体２３内を通じて、大気内に拡散してしまうなどにより、特定ガス２５２の精度良い測定ができなくなる可能性を秘める。

包装体５内部の測定対象ガス５１を中空針２２を刺通して採取するにあたり、その瞬間から、特定ガス濃度計１の本体３内の吸引ポンプ３４で吸引された測定対象ガス５１成分の特定ガス５２の濃度の測定がなされないと、吸引ポンプ３４で吸引しているかぎり、包装体５内の測定対象ガス５１の量は限定されるので、早期に測定を開始しなければ測定対象ガス５１は大気中に拡散してしまう。背景技術には、図７に示すように特定ガス濃度計１０１の本体１０３に測定開始スイッチ１２９が操作されその後測定がなされる例が記載されているが、量に限界がある測定対象ガス１５１成分の特定ガス１５２濃度を正確に測定するためには、時間的に機会を逸する可能性もある。

ここで、包装体５内部の測定対象ガス５１を中空針２２を刺通して採取するにあたり、その瞬間から接点電極のオン状態を濃度測定開始信号の引き金として吸引ポンプが稼働開始するように設定してあるが、吸引ポンプ３４が稼働する前であっても、測定対象ガス５１を採取する瞬間から、プローブ２を包装体５に中空針２２を刺通するために押さえることによる圧力によって、測定対象ガス５１は、中空針２２を通じて導入管２７に送られる。その時、吸引ポンプ３４稼働する前であっても、ポンプ仕様としてダイヤフラムポンプを用いているので、大気と通じており、導入管２７まで、測定対象ガス５１は、小さい圧力であっても、刺通の瞬間から入り込む。

また、センサ部３３での測定に必要な特定ガス５２の必要量は、概ね３ミリリットルであるが、吸引ポンプ３４の容量が６０ミリリットル／分に設定されているので、測定にかかる時間は３秒程度である。その場合、ケーブル４を構成する中の測定対象ガス５１を採取後搬送する導入管２７は、濃度測定が安定しておこなわれる範囲として、概ね管内径が０．５平方ミリメートルから０．６平方ミリメートル程度が好ましい。さらにプローブ２と本体３との間を結合するケーブル４で被覆されている導入管２７の長さは、短い方が有利であるが、実施結果からは、５００ミリメートルから７００ミリメートルであっても支障はなかった。

本願発明の第１の実施例では、上記問題を解決する手段として、中空針２２が包装体５内部に刺通された瞬間から測定作業が開始される様に、プローブ２のロック解除スイッチ２４を解除し包装体５内にプローブ２を押し付けて中空針２２がばね２６が圧縮されることによって保護ブロック２３から押し出されて刺通されるその瞬間から測定が開始できるように設定してある。

これにより、数秒間でセンサー部３３を通過する測定対象ガス５１成分の特定ガス５２濃度が測定できる。測定データは、ＣＰＵ３２に送られ、必要に応じて記憶媒体に記憶されるとともに、その瞬時の状態がディスプレー３７に表示される。

〔実施例１〕では、測定対象ガス５１をプローブ２を通じて採取するために、プローブ２のロック解除スイッチ２４を解除後、包装体５にプローブ２を押し付けることにより測定開始スイッチ２９となる接点電極２５の作用を測定開始信号の引き金として、中空針２２が保護ブロック２３より突き出し、中空針２２を包装体５内部に刺通することにより、測定対象ガス５１が、本体３内の吸引ポンプ３４でケーブル４を通じて吸引され、同時に通過途上のセンサ部３３で特定ガス５２の濃度測定が開始される。

〔実施例２〕では、特定ガス５２の濃度測定開始の引き金として、図４に示すように、本体３内のセンサ部３３と吸引ポンプ３４の間に設置された圧力センサ３５の変動を測定開始信号の引き金として捉まえ、特定ガス５２の濃度測定が開始される。

前記のように、吸引ポンプ３４にダイヤフラム式のポンプを用いているので、包装体５内部の測定対象ガス５１を中空針２２を刺通して採取する瞬間から、圧力の変動が生じるので、実施例１の接点電極のオン状態になることを吸引ポンプ３４の稼動開始とセンサー部３３での測定開始の引き金とする場合と実質的には、差違が無いと云える。

さらに、〔実施例３〕としては、図５に示すように、特定ガス５２の濃度測定開始の引き金として、本体３内のセンサ部３３と吸引ポンプ３４の間に設置された流量センサ３６の変動を測定開始信号の引き金として捉まえ、特定ガス５２の濃度測定が開始される。

実施例３のように、吸引ポンプ３４にダイヤフラム式のポンプを用いているので、包装体５内部の測定対象ガス５１を中空針２２を刺通して採取する瞬間から、流量の変動が生じるので、実施例１の接点電極のオン状態になることを吸引ポンプ３４の稼動開始とセンサー部３３での測定開始の引き金とする場合と実質的には、差違が無いと云える。

以上、特定ガス５２の濃度測定開始の引き金として、上記３件の実施例を示したが、その他、特定ガス濃度計１の系の中から、濃度測定開始の引き金としてふさわしい測定開始信号が、タイムリーに得られるものであれば、その他の方法や装置を用いても良い。

包装体５内部の測定対象ガス５１を本体３に接続したプローブ２の保護ブロック２３で保護された中空針２２をプローブ２の先端の保護ブロック２３のロック解除スイッチ２４を解除し、包装体５にプローブ２を押し付けることによって、保護ブロック２３より先端に中空針２２を突き出し、包装体５内部に刺通することにより測定対象ガス５１を採取し始めると同時に、濃度測定開始信号の引き金となるプローブ２内の接点電極をオンとなるので本体３内の吸引ポンプ３４で吸引を開始し、本体３内のセンサ部３３にて、特定ガス５２濃度の測定を開始する。

上記実施例に記載のように、当該濃度測定開始信号としては、本体３内に設置された、流体センサ３６や圧力センサ３５の変動を当該濃度測定開始信号とすることもできる。

これにより、背景技術に記載の様に、包装体５に測定対象ガス５１を採取するシリンジ６の先端の中空針２２を刺通して採取し、特定ガス濃度計１の本体３のガス注入口２８からあらためて注入する操作や、濃度測定開始信号として、本体３などに設けられた測定開始スイッチ２９を操作したりすること無く、プローブ２の先端の中空針２２が包装体５に刺通されると同時に、特定ガス５２の濃度測定が開始されることにより、ボリュームの少ない測定対象ガス５１であっても、特定ガス５２濃度を精度良く測定できる。

１（１０１）（２０１） 特定ガス濃度計
２（２０２） プローブ
２１ ケース
２２（１２２）（２２２）（３２２）中空針
２３（２２３） 保護ブロック
２４ ロック解除スイッチ
２５ 接点電極
２６ ばね
２７ 導入管
２８（１２８）（２２８） ガス注入口
２９（１２９）（２２９） 測定開始スイッチ
３（１０３）（２０３） 本体
３１（１３１）（２３１） 本体ケース
３２ ＣＰＵ
３３ センサー部
３４（２３４） 吸引ポンプ
３５ 圧力センサ
３６ 流量センサ
３７（１３７）（２３７） ディスプレー
４（２０４） ケーブル
４１ 電線
５（１０５）（２０５） 包装体
５１（１５１）（２５１）（３５１）測定対象ガス
５２（１５２）（２５２）（３５２）特定ガス
１０６（３０６） シリンジ

Claims (5)

1. 包装体内部の測定対象ガスを採取するプローブと前記測定対象ガスの特定ガス濃度を測定する本体とから構成される特定ガス濃度計において、
   包装体内部の測定対象ガスに、プローブ先端の針を刺通することにより得られた測定開始信号をもとに、測定を開始する構成としたことを特徴とする特定ガス濃度計。
2. プローブが、包装体内部の測定対象ガスを採取する中空針と該中空針を保護する保護ブロックと該保護ブロックの移動を測定開始信号として検出する測定開始スイッチを設け、前記測定開始スイッチからの信号により特定ガス濃度の測定を開始することを特徴とする請求項１に記載の特定ガス濃度計。
3. プローブが、包装体内部の測定対象ガスを採取する中空針と該中空針を保護する保護ブロックからなる特定ガス濃度計において、
   特定ガス濃度計が、少なくともセンサ部と吸引ポンプと圧力センサからなり、
   該圧力センサの圧力変動を濃度測定開始スイッチとしたことを特徴とする請求項１に記載の特定ガス濃度計。
4. プローブが、包装体内部の測定対象ガスを採取する中空針と該中空針を保護する保護ブロックからなる特定ガス濃度計において、
   特定ガス濃度計が、少なくともセンサ部と吸引ポンプと流量センサからなり、
   該流量センサの流量変動を濃度測定開始スイッチとしたことを特徴とする請求項１に記載の特定ガス濃度計。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一つの請求項に記載の前記特定ガス濃度計において、前記保護ブロックから長時間中空針が突出した状態で放置されたとき、前記特定ガス濃度計の異常を感知し通知するようにしたことを特徴とする特定ガス濃度計。

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