JP2013540267A

JP2013540267A - コンベアの汚染を検出するシステムおよび方法

Info

Publication number: JP2013540267A
Application number: JP2013530252A
Authority: JP
Inventors: ダブリュ．ボーグル，デイヴィッド; トーマス，マノイ
Original assignee: レイトラム，エル．エル．シー．
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2013-10-31
Also published as: CN103210295A; EP2622319A1; WO2012047515A1; US8939280B2; US20130206545A1

Abstract

コンベアベルト上の生物学的汚染物質または添加物質の存在および量を検出するためのコンベアシステムおよび方法。コンベアシステムは、埋め込まれたバイオセンサを有するコンベアベルトを含む。ベルト中にバイオセンサとともに配置される送信機が、バイオセンサ信号を遠隔制御器へ送信する。遠隔制御器によりコンベアベルト上の汚染レベルの遠隔監視が可能になる。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、概して、物品を搬送する動力駆動式コンベアに関し、詳細には、埋込み式バイオセンサを備えたコンベアベルトと、コンベアベルト上の生物学的汚染物質または添加物質を検出する方法とに関する。

生物学的汚染、あるいは不適切なレベルの添加物質は、食品の品質および安全性を危うくし得る。多くの分野において、食品はコンベアベルト上を連続的な工程を介して搬送される。食品の生物学的汚染物質または添加物質の存在を検出する典型的な方法は、食品のまたは食用液体のサンプル、洗浄用水または食品と接触する他の試料を採取し、それらサンプルをペトリ皿で培養し、培養物を顕微鏡で観察する工程を含む。それらの工程は人間の関与に大きく依存し、時間がかかる場合がある。

これら欠点は、本発明の特徴を具現化するコンベアベルトによって克服される。そのようなコンベアベルトの１つの形態は、コンベアベルトと一緒にコンベア経路に沿って前進し、予め決められた分析物の存在を感知し、そして対応する反応信号を生成するバイオセンサを含む。

本発明の別の態様では、本発明の特徴を具現化する搬送システムは、予め決められた分析物の存在を感知し、対応する反応信号を生成するバイオセンサと、反応信号を送信する送信機とを含む。コンベアベルトから離れた受信機が、送信機によって送信された反応信号を受信する。

本発明の特徴を具現化する搬送システムの別の形態は、予め決められた分析物の存在を感知するバイオセンサを含むコンベアベルトと、バイオセンサをコンベアベルトに装填しかつ取り外すためのバイオセンサ装填−取外し装置とを含む。

本発明の特徴を具現化する搬送システムのさらに別の形態は、物品がその上を搬送経路に沿って搬送される外面を有するコンベアベルトを含む。かき取り装置が、外面から残留物をかき取るために、搬送経路から離れるコンベアベルトの外面と接触するかき取り端部を有する。かき取り装置によってコンベアベルトの外面からかき取られた残留物を受け取るための収集器が配置される。収集器に配置されたバイオセンサが、予め決められた分析物の存在を感知し、対応する反応信号を生成する。

本発明の別の態様において、コンベアベルト上のプロセスを介して連続的に搬送される物品の汚染についてプロセスを監視する方法は、（ａ）コンベアベルトに支持されている物品をコンベア経路に沿って前進させ、（ｂ）コンベアベルトの外面の予め決められた分析物を、コンベアベルトの中に取り付けられ、コンベアベルトとともに前進し、測定値を生成するバイオセンサで検出し、（ｃ）測定値をコンベアベルトから監視ステーションへ遠隔的に送信することを含む。

本発明のこれら態様および特徴は、以下の記載、添付された請求項および添付された図面を参照することによってより良く理解される。

図１は、バイオセンサを備えたコンベアベルトを含む本発明の特徴を具現化するコンベアシステムの等角図である。図２は、図１のコンベアシステムのブロック図である。図３Ａは、図１のようなコンベアベルトに使用可能な埋込み式バイオセンサを備えたコンベアベルトモジュールの不等角図であり、導入前のバイオセンサを示す。図３Ｂは、図１のようなコンベアベルトに使用可能な埋込み式バイオセンサを備えたコンベアベルトモジュールの不等角図であり、導入後のバイオセンサを示す。図４は、図１のようなコンベアシステムに使用可能な取付け式バイオセンサを備えたフラットベルトの一部の等角図である。図５Ａは、図１のようなコンベアシステムとともに使用可能なバイオセンサ装填−取外し装置の上面図である。図５Ｂは、図５Ａの５Ｂ−５Ｂに沿って見たバイオセンサ装填−取外し装置の断面図である。図６は、コンベアベルトからかき取られた残留物が中に収集されるトレーに配置されたバイオセンサを含む本発明の特徴を具現化するコンベアシステムの別の形態の等角図である。

本発明の特徴を具現化するコンベアシステムの１つの形態が図１に示されている。コンベアは、この例ではコンベアベルト１０として示されており、外面２２上の物品１２を、ベルトのエンドレスコンベア経路の搬送経路部分１５に沿って搬送する。例えば、コンベアベルト１０は、野菜、果物、鶏肉、肉、魚または他の生の食品あるいは加工済み食品などの物品を、搬送経路１５に沿って搬送してもよい。搬送経路の終点で、物品はコンベアベルトから離れるように搬送される。駆動スプロケット１８を回ったあと、コンベアベルト１０は戻り部分１７を進み、従動スプロケット２０を回り搬送経路部分１５へ戻る。

ベルト１０の中にまたは上に配置された１つ以上のバイオセンサ２４が、物品を汚染し得るすなわちその品質を低下させ得る１つ以上の分析物を検出し、予め決められた分析物の存在に対する反応を提供するように設定される。ヒンジ接続されたモジュール行から構成されたモジュール式プラスチックコンベアベルトを示すこの例では、バイオセンサは、ベルトの長さに沿ってかつベルトの幅にわたって離間した位置に示されている。センサはベルトの外面２２に開口しており、外面には、汚染物質または添加物質を含有し得る物品に由来する液体、脂肪および他の試料が存在し得る。バイオセンサによって選択的に検出され得る試料中に存在する分析物の例として、病原微生物、汚染物質、添加物質、分解生成物、微生物感染の化学的マーカー、細菌、細菌内毒素、マイコトキシン、ボツリヌス中毒、食中毒、連鎖球菌、大腸菌、サルモネラ菌、コレラ菌、原生動物病原体、ブドウ球菌、ウィルス、および真菌類が挙げられる。

図２に示されるように、各バイオセンサはコンベアベルト１０内の論理回路２８に結合されている。各論理回路は、プログラム式マイクロ制御装置またはハードワイヤードロジック要素によって実現されてもよい。バッファ、増幅器、アナログデジタル変換器およびマルチプレクサなどの従来式の信号調整回路要素がバイオセンサと論理回路との間に置かれてもよい。論理回路はまた、各バイオセンサの反応をコンベアベルト上の特定のセンサ位置と相関させるための固有のアドレスまたは他の識別用の証を含んでもよい。識別用の証とバイオセンサの反応は、１つ以上のメモリ要素２９に記憶することができる。一体または外部変換器を含んでもよいバイオセンサは反応を生成し、反応はバイオセンサ信号３０に変換され、信号は送信機３２によって遠隔的に送信される。送信機は、アンテナ３４を経由して無線通信リンク３６を介して、または図１のような、ベルト１０の外側の伝導性接触部４０と、ベルトの側部に沿ったコンベア構造のブラシ４２との間のオーミック接続３８を介して、無線式に送信する無線ＲＦ送信機であってもよい。受信機３３がまた、遠隔制御器４４、すなわちコンベアベルト上にも中にも配置されていない制御器から命令および制御信号を受信するために、論理回路に結合されてもよい。例えば光学式または赤外線式などの他の送信機−受信機技術を使用してもよい。ベルトに埋め込まれる構成要素の全ては、１つ以上の蓄電池など、ベルトの凹部に一緒に収容される電源４５によって電力供給されてもよい。あるいは、電源４５は、コンベアの振動または屈折（ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ）、熱勾配、またはプロセスあるいは搬送中の固有の他のエネルギー生成効果からエネルギーを収集するエネルギー収集装置であってもよい。あるいは、埋め込まれた電源４５は、図１のような外部充電装置４９を通過して再循環する時、誘電によってまたは無線充電によって電力供給されてもよい。

遠隔受信機４６は、コンベアベルトに埋め込まれた受信機３３から、無線通信リンク３６を介してアンテナ４８を経由して、またはオーミック接続３８を介して、バイオセンサ信号３０を受信する。受信機４６はバイオセンサ信号を遠隔制御器４４へ送る。制御器４４とアンテナ４８またはオーミック接続３８との間に接続された送信機４７を使用して、命令および制御信号を、ベルトに支持されたバイオセンサ回路へ送ってもよい。制御器４４に接続されたオペレータ入力装置５０を使用して、バイオセンサまたはアラーム設定値あるいは表示されるデータを選択してもよい。設定値および例えば特定添加物質のレベルに対するバイオセンサ反応から、制御器は添加物質供給器２６を調整して添加物質のレベルを最適範囲内に訂正する。同じく制御器４４を使用して駆動スプロケットを駆動するモータ５２の速度を制御してもよく、あるいはコンベアを停止してもよい。ビデオディスプレイ５４を使用してシステム運転状況および設定値を監視してもよく、あるいはアラーム状況を表示してもよい。また、分析物量が所定レベルを超えているなど、プロセス中の不規則性を警告するために、制御器によってよりはっきり見えるまたは聞こえるアラーム５６が使用されてもよい。制御器は、プログラム可能な論理制御器、ラップトップ、デスクトップ、あるいは他の適切なコンピュータ装置であってもよい。

バイオセンサの１つの形態は、図３Ａおよび３Ｂに示されるようなチップ形状の微小電気機械（ＭＥＭＳ）ベースのインピーダンスバイオセンサ５８である。ＭＥＭＳベースのバイオセンサは、平行な電極６０の行の形態にある相互に嵌合された電極と外側感知表面６２とを有するシリコンチップを含む。大腸菌Ｏ１５７：Ｈ７細菌など、予め決められた分析物が感知表面に結合すると、電極間のインピーダンスが分析物の濃度レベルによって変化する。センサが既知の電圧を電極に印加すると、インピーダンスの変化が電流の変化として測定される。それが予め決められた分析物（この例では大腸菌）の存在に対するバイオセンサの反応である。バイオセンサの信号調整回路が反応をバイオセンサ信号３０へ変換し、バイオセンサ信号３０はベルトから送信され、遠隔制御器４４（図２）によってインピーダンスレベル設定値と比較され、分析物の濃度を決定し、そしてアラーム５６を鳴らすか、コンベアベルト１０を停止するか、添加物質の注入を調整するか、または指示されたどんな作動も実行するようにする。バイオセンサの支持回路６４を構成する信号調整回路、論理回路、送信機、アンテナ、および他の関連構成要素は、バイオセンサ５８と一緒に配置される。モジュールの上面７０に開口する凹部６８を有する感知ベルトモジュール６６は、感知面６２がモジュールの上面７０と面一になった状態でバイオセンサ５８を保持する。感知ベルトモジュールは、他の感知モジュールとまたはセンサのない標準モジュールと横並びに接続されてベルト行を形成してもよく、ベルト行は端部同士がヒンジ接続されて、モジュール式コンベアベルトとして図１のコンベアベルト１０を実現する。ベルトモジュールは、例えば熱可塑性高分子材料から、射出成形プロセスで作製される。バイオセンサ５８は、接着剤によって、あるいはスナップロック式保持機構、蓋またはモジュールに取付け可能な他の保持器などの機械的手段によって、あるいは吸盤によって、凹部６８内に保持することができる。

あるいは図１のコンベアベルトは、内側の駆動要素の有無にかかわらず、図４のようなフラットベルト７２として実現される。コンベアベルトのこの形態では、バイオセンサ５８は、ボルト、ねじ、リベット、接着剤または他の結合具によってベルトの外面７４に取り付けられる。しかし代わりにバイオセンサまたはその支持回路を、製造中にベルト中に成形するあるいは押出すことができる。

図５Ａおよび５Ｂは、図３Ａおよび３Ｂに示されるモジュール６６に類似したベルトセンサモジュール７６を示す。バイオセンサ用の凹部７８が、モジュール７６の外側８２に開口８０を有する。ベルトモジュールの外側８２に隣接して、バイオセンサ装填−取外し装置８４があり、それはバイオセンサ５８のスタック８６を収容する。ばねプレート８９に載置されるバイオセンサ５８のスタック８６をコイルばね８８が上方へ装填位置８９に付勢し、そこからバイオセンサ５８をベルトモジュールの凹部７８へ自動的に装填することができる。押し部材、または押しロッド９２を有する空気アクチュエータ９０が、スタックの一番上のバイオセンサ５８を、モジュール７６の外側８２の開口８０を介して凹部７８に押す。液圧式、電磁式または電気機械式など、他の線状アクチュエータを代わりに使用して、バイオセンサを感知位置に装填してもよい。制御器４４（図２）は所定のセットスケジュールに従いバイオセンサを装填するようにアクチュエータを制御可能である。また、感知モジュール７６およびベルト行の他のどのベルトモジュールも、凹部７８と連通する横方向通路９４を有してもよい。細長い押し部材を用いて、バイオセンサを取り外すためにアクチュエータ９０を使用することができるが、それはバイオセンサを、凹部から、横方向に整列された通路を介して、ベルトの反対側の外へ収集用落し箱９６へ押すことによって実行される。従って、バイオセンサの装填および取外しは、バイオセンサをコンベアベルトの中へまたは外へ移動させるために、同じアクチュエータを使用することによって、簡単に調整することができる。もちろん、取り外しを手でまたは他の手段で実行して、凹部にバイオセンサを装填するためにアクチュエータを使用できることができる。

図６に示されるように、バイオセンサ５８は、トレーなどの収集器９８に配置される。かき取り装置１００は、かき取り端部１０２または刃を有し、コンベアベルト１０６がスプロケットまたはプーリセット（不図示）周囲に巻き付く時、コンベアベルト１０６の外面１０４と接触する。コンベアベルト１０６上の残留物がかき取り装置１００によって外面１０４からかき取られ、収集器トレー９８に向けられる。バイオセンサ５８が、コンベアベルトからかき取られた残留物の中の予め決められた分析物の存在および量を検出する。あるいはバイオセンサ５８をかき取り装置１００に埋め込むことができる。

本発明を好ましい形態に関して詳細に記載したが、他の形態が可能である。例えば、バイオセンサの感知部分を支持回路から分離した支持体に収容することができ、その結果、支持回路の残部を取り替えることなくバイオセンサを取り替えることができるようにする。回路の残部を、ベルトと一体に成形するまたは押出すことによって、またはベルト凹部に埋め込むことによって、ベルトの永久的な部分とすることができる。別の例として、例に示されたバイオセンサは、それらの感知表面がベルトの左および右側にある状態で示されている。しかし、それらはベルト幅のどこにでも、ベルトの下に、またはモジュールベルトのヒンジ領域に、試料と接触する最良の位置に応じて、位置付けることができる。遠隔装置は、過剰な分析物量に反応して多種類の作動を実行するように柔軟性を提供する。記載したそれら作動に加えて、制御器は、より頻繁に試験するようにその後の生産運転の予定を立てる：汚染の重大度に応じて異なるレベルのアラームを鳴らす：プロセス中、消毒、廃棄および再処理など、改善または予防措置を開始する：インターネット、携帯電話システム、または衛星中継を介したプロセスのより遠隔的な監視を実行する：あるいは、テキストメッセージ、Ｅメール、またはポケットベル信号など、様々な警報システムを介して遠隔アラームを送ることができる。従ってこれら少数の例が示すように、特許請求の範囲は、本発明の特徴を記載するために使用される例の形態の詳細に限定されるものではない。

Claims

コンベアベルトとともにコンベア経路に沿って前進し、予め決められた分析物の存在を感知し、対応する反応信号を生成するバイオセンサを含むことを特徴とするコンベアベルト。
請求項１に記載のコンベアベルトがさらに、前記バイオセンサと関連付けられた送信機を含み、前記送信機が前記反応信号を送信することを特徴とするコンベアベルト。
請求項１に記載のコンベアベルトにおいて、前記バイオセンサがＭＥＭＳベースのセンサであることを特徴とするコンベアベルト。
請求項３に記載のコンベアベルトにおいて、前記ＭＥＭＳベースのセンサが外側感知面を有し、前記外側感知面のインピーダンスが、前記外側感知面上の前記予め決められた分析物の量によって変化し、前記反応信号がインピーダンスの前記変化を示すことを特徴とするコンベアベルト。
請求項１に記載のコンベアベルトがさらに、前記コンベアベルトに凹部を含み、前記バイオセンサが前記凹部に存在することを特徴とするコンベアベルト。
請求項１に記載のコンベアベルトにおいて、前記バイオセンサが前記コンベアベルトの外面に取り付けられることを特徴とするコンベアベルト。
予め決められた分析物の存在を感知し、対応する反応信号を生成するバイオセンサと、
前記反応信号を送信する送信機と
を含むコンベアベルトと、
前記送信機によって送信された前記反応信号を受信する前記コンベアベルトから離れた受信機と
を含むことを特徴とするコンベアシステム。
請求項７に記載のコンベアシステムにおいて、前記バイオセンサがＭＥＭＳベースのセンサであることを特徴とするコンベアシステム。
請求項８に記載のコンベアシステムにおいて、前記ＭＥＭＳベースのセンサが外側感知面を有し、前記外側感知面のインピーダンスが、前記外側感知面上の前記予め決められた分析物の量によって変化し、前記反応信号がインピーダンスの前記変化を示すことを特徴とするコンベアシステム。
請求項７に記載のコンベアシステムにおいて、前記コンベアベルトが前記バイオセンサを受け入れる凹部を含むことを特徴とするコンベアシステム。
請求項７に記載のコンベアシステムがさらに、前記バイオセンサを前記コンベアベルトに装填しかつ取り外すためのバイオセンサ装填−取外し装置を含むことを特徴とするコンベアシステム。
請求項７に記載のコンベアシステムにおいて、前記バイオセンサが前記コンベアベルトの外面に取り付けられることを特徴とするコンベアシステム。
請求項７に記載のコンベアシステムがさらに、前記コンベアベルトの外側に遠隔ステーションを含み、前記遠隔ステーションが前記バイオセンサを監視するために前記受信機によって受信された前記反応信号を処理することを特徴とするコンベアシステム。
コンベアベルト上のプロセスを介して連続的に搬送される物品の汚染について前記プロセスを監視する方法であって、
コンベアベルトに支持されている物品をコンベア経路に沿って前進させ、
前記コンベアベルトの外面の予め決められた分析物を、前記コンベアベルトの中に取り付けられ、前記コンベアベルトとともに前進し、測定値を生成するバイオセンサで検出し、
前記測定値を前記コンベアベルトから監視ステーションへ遠隔的に送信するステップ
を含むことを特徴とする方法。
請求項１４に記載の方法がさらに、前記測定値が所定の限界点を超える場合、アラームを作動するステップを含むことを特徴とする方法。
予め決められた分析物の存在を感知するバイオセンサを含むコンベアベルトと、
前記バイオセンサを前記コンベアベルトに装填しかつ取り外すためのバイオセンサ装填−取外し装置と
を含むことを特徴とするコンベアシステム。
請求項１６に記載のコンベアシステムにおいて、前記コンベアベルトが、前記バイオセンサを収容する凹部と、前記コンベアベルトの外側の前記凹部からの開口とを含み、前記バイオセンサ装填−取外し装置が、前記コンベアベルトの外側の前記開口を介して前記凹部に前記バイオセンサを押す押し部材を含むことを特徴とするコンベアシステム。
請求項１６に記載のコンベアシステムにおいて、前記コンベアベルトが、前記バイオセンサを収容する凹部と、前記凹部と連通する横方向通路と、前記コンベアベルトの外側の開口とを含み、前記バイオセンサ装填−取外し装置が、前記横方向通路および前記コンベアベルトの外側を介して前記凹部から前記バイオセンサを押す押し部材を含むことを特徴とするコンベアシステム。
物品がその上を搬送経路に沿って搬送される外面を有するコンベアベルトと、
前記外面から残留物をかき取るために、前記搬送経路から離れる前記コンベアベルトの前記外面と接触するかき取り端部を有するかき取り装置と、
前記かき取り装置によって前記コンベアベルトの前記外面からかき取られた前記残留物を受け取るために設置された収集器と、
予め決められた分析物の存在を感知し、対応する反応信号を生成するために、前記かき取り装置および前記収集器の一方に配置されたバイオセンサと
を含むことを特徴とするコンベアシステム。
請求項１９に記載のコンベアシステムにおいて、前記バイオセンサがＭＥＭＳベースのセンサであることを特徴とするコンベアシステム。
請求項２０に記載のコンベアシステムにおいて、前記ＭＥＭＳベースのセンサが外側感知面を有し、前記外側感知面のインピーダンスが、前記外側感知面上の前記予め決められた分析物の量によって変化し、前記反応信号がインピーダンスの前記変化を示すことを特徴とするコンベアシステム。
請求項１９に記載のコンベアシステムにおいて、前記バイオセンサが前記反応信号を送信する送信機を含むことを特徴とするコンベアシステム。
請求項２２に記載のコンベアシステムがさらに、前記送信機によって送信された前記反応信号を受信する前記バイオセンサから離れた受信機を含むことを特徴とするコンベアシステム。