JP2019529866A - 装置に導入される流体組成物の性質を検出することによって装置又はプロセスを制御するためのデバイスを備える装置、及び対応する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、装置又は装置のプロセスに導入される流体組成物の性質を制御することによって装置又はプロセスを制御するためのデバイスを備える装置に関する。デバイスは、少なくとも一つの第一アームと少なくとも一つの第二アームと少なくとも一つの接続部とを備えるチューブであって、接続部が少なくとも一つの第一アームと少なくとも一つの第二アームとを接続し、少なくとも一つの第一アームが接続部から離れる向きで少なくとも部分的に上向きになっていて、少なくとも一つの第二アームが接続部から離れる向きで少なくとも部分的に上向きになっている、チューブと、流体組成物に起因する信号を検出することによって流体組成物の性質を制御するための少なくとも一つのセンサであって、少なくとも一つの第一アームと少なくとも一つの第二アームとを接続する少なくとも一つの接続部内に位置する、少なくとも一つのセンサと、流体組成物に起因する信号を所定の値範囲を比較するように少なくとも一つのセンサに結合されたコントローラとを備える。流体組成物に起因する信号が所定の値範囲内にない場合、センサは装置又は装置のプロセスを停止する信号をコントローラに与え、流体組成物は少なくとも一つのマーカーを備え、デバイスは少なくとも一つのマーカーに起因する信号を検出するセンサを備える。本発明は、本発明のデバイスを備える装置に導入される流体組成物の性質を制御する方法に更に関する。

Description

本発明は、装置又はプロセスに導入される流体組成物の性質を制御することによって装置を制御するためのデバイスに関する。特に、本発明は、装置又はその装置のプロセスに導入される流体組成物中に存在するマーカーを検出するためのデバイスに関する。

本発明は、装置又はその装置のプロセスに導入される流体組成物の性質を制御する方法に更に関する。特に、本発明は、装置又はその装置のプロセスに導入される流体組成物中に存在するマーカーを検出する方法に関する。

更に、本発明は、装置又はプロセスに導入される流体組成物の性質を制御することによって、装置又はその装置のプロセスを制御する方法に関する。

化学物質や組成物を原材料として要する化学的プロセスや洗浄プロセス等のプロセスは、その化学物質や組成物の純度や組成の正しさに顕著に依存する。全てのプロセスパラメータを厳密に制御することが一般的である工業プロセスでは、原材料の化学物質や組成物の性質及び安定性が制御される。このようなプロセスがデバイスや装置として消費者の領域にもたらされると、こうした制御は一般的ではなくなる。しかしながら、製造業者がそのようなプロセス用に意図している化学組成物のみを消費者が使用することを確実にすることが重要である。組成に依存するプロセスにおいて消費者が不適切な組成物を使用する場合には、不適切な組成物の使用は、プロセスの失敗につながるだけではなく、デバイス／装置の損傷（可逆的又は不可逆的な損傷のいずれか）にもつながり得る。場合によっては、不適切な組成物や不適切な化学物質の使用が、消費者にとって危険な状況につながり得る。

従って、組成物の性質や成分を制御して、装置又はプロセスを始動又は停止させるデバイスを提供することが必要とされている。組成物を制御する一つの方法は、適切な組成物が装置において使用されているか否かを検出するように装置又はプロセスにセンサを組み込むことである。このようなセンサは、流体組成物の容器内に設けられ得る。しかしながら、このような構成では問題が生じ得る。何故ならば、プロセスに対して選択的な特定の組成物が使用された後に、不特定の組成物が同じ容器に追加される可能性があり、また、混和性の問題に起因してセンサによる検出が誤ったものとなる可能性があるからである。更に、装置を使用していない際に、組成物がセンサの表面上で乾き切って、センサが不適切に機能することにつながる危険性がある。

特許文献１には、流入する水の流れに対してインラインで配置されたセンサであって、流入する水の流れの硬度を感知するように構成されたセンサを含む器具が開示されている。センサはコントローラに接続され、そのコントローラは、器具のいずれかの箇所に位置する添加剤投入システムを作動させる。このようなデバイスは上述の問題に対処するために流体の感知を可能にする適切な滞留時間を提供せず、また、追加の流れ制御器や弁を要する。

特許文献２には、多段階洗浄プロセスを実施するシステム用の設備と方法が開示されていて、その設備は、各化学物質用の化学容器と、容器から一度に一種の化学物質を供給チャネルを介して洗浄対象に運び、また洗浄対象から戻りチャネルを介して容器に運ぶための手段とを備える。第一センサが供給チャネルの第一パラメータセットを監視し、第二センサが戻りチャネルの第二パラメータセットを監視する。具体的な実施形態では、センサはＵ字状バイパスパイプ内に位置する。このような実施形態は、異なる複数の流体組成物が連続して使用される場合、例えば、チューブがまずは高密度流体で充填され、次いで、低密度の流体が新たに追加される場合に問題を生じさせる。このような場合、新たに追加された低密度の流体は主チューブを流れ、Ｕ字状バイパスチューブを充填しない。このような振る舞いの理由は、Ｕ字状バイパスチューブ内に予め充填された流体が新たに追加された流体よりも重く、低密度の流体と容易に置き換わらないものとなり得るからである。このことは、センサが最初の流体を検出し続け得るという状況につながる。結果として、主チューブを迂回するチューブ内にセンサを配置することは、例えば流体の流れや密度に依存して、測定エラーをもたらし得る。

特許文献３には、濯ぎ装置での濯ぎ、洗浄、又は殺菌プロセス中に測定される濯ぎ添加剤の量を測定するためのデバイスが開示されている。そのデバイスは、濯ぎ添加剤を運ぶための測定部を含む。測定部は所定の長さ及び所定の直径を有し、その上流端に第一シリンダ状拡張部を含む。超音波センサが測定部に付随し、濯ぎ添加剤の流量の関数として、稼働時間と振幅と位相とのうち少なくとも一つの測定を行い、測定部を流れる添加剤の種類と量とのうち少なくとも一方を決定することができる。シリンダ状の刻み目を含むキャップがシリンダ状拡張部に収容されて、環状チャンバを形成する。

米国特許出願公開第２００７／０２９５６６５号明細書 米国特許出願公開第２０１３／００４８０２４号明細書 独国特許第１０２００５０４６８５８号明細書

本発明の一目的は、従来技術の欠点の少なくとも一部を回避するような装置又はプロセスに導入される流体組成物の性質を制御することによって装置又はプロセスを制御するためのデバイスを提供することである。

本発明の他の目的は、装置に導入される流体組成物中のマーカーを検出するためのデバイスを提供することである。

本発明の更なる目的は、流体組成物を保持する容器と流体組成物を装置に投入するための投入部との間に位置するセンサを備えるデバイスを備える装置であって、デバイスに付随するコントローラが装置の動作又はプロセスを始動又は停止させることができる、装置を提供することである。

本発明の他の目的は、装置に導入される流体組成物中のマーカーを検出するためのデバイスを提供することであり、ここで、センサは流体組成物の密度とは無関係に機能し、特に、異なる成分又は特性、例えば異なる密度を有する複数の流体組成物が連続的に使用される場合であっても、また、容易に混和しない異なる密度を有する複数の流体組成物が連続的に使用される場合であってもセンサが機能するようにする。

本発明の更なる目的は、装置に導入される流体組成物の性質を制御する方法を提供することであり、特に、流体組成物中に存在するマーカーを検出する方法を提供することである。

本発明の第一態様によると、装置に導入される流体組成物の性質を制御することによって装置又は装置のプロセスを制御するためのデバイスを備える装置が提供される。そのデバイスは：
‐ 流入口と流出口とを備えるチューブであって、流入口が流体組成物を保持するための容器と流体連通し、流出口が装置に流体組成物を導入するための投入部と流体連通し、チューブが少なくとも一つの第一アームと少なくとも一つの第二アームと少なくとも一つの接続部とを備え、接続部が少なくとも一つの第一アームと少なくとも一つの第二アームとを接続し、少なくとも一つの第一アームが接続部から離れる向きで少なくとも部分的に上向きになっていて、少なくとも一つの第二アームが接続部から離れる向きで少なくとも部分的に上向きになっている、チューブと；
‐ 流体組成物に起因する信号を検出することによって流体組成物の性質を制御するための少なくとも一つのセンサであって、第一アームと第二アームとを接続する接続部内に位置する少なくとも一つのセンサと；
‐ 流体組成物に起因する信号を所定の値範囲と比較するように少なくとも一つのセンサに結合されたコントローラとを備え、
流体組成物に起因する信号が所定の値範囲内にない場合に、コントローラが装置又はプロセスを停止する信号を装置に与える。

好ましくは、コントローラは装置の中央処理装置に信号を与え、中央処理装置が装置又はプロセスを停止する信号を装置に与える。

流体組成物に起因する信号が所定の値範囲内にある場合、コントローラは装置又はプロセスを始動又は続行する信号を装置に与える。好ましくは、コントローラが装置の中央処理装置に信号を与え、中央処理装置が装置を始動又は続行する信号を装置に与える。

「装置を制御する」とは、装置又はプロセス（又は、装置の構成要素や部分、プロセスのサブプロセス）をいつ作動させるのかと、装置又はプロセス（又は、装置の構成要素や部分、プロセスのサブプロセス）をいつ停止又は中止するのかとを制御することを意味する。

「流体組成物の性質を制御する」とは、例えば、流体組成物の成分を制御すること、流体組成物の一つ以上の特性、例えば伝導度、温度、粘度を制御すること、特定の物質の存在又は不存在を制御すること、例えば、流体組成物中にマーカーが存在するか否かを検出することを意味する。

本発明に係るデバイスは、装置に導入される流体組成物中に存在するマーカーを検出するためのデバイスを備える。そのデバイスは、流体組成物中に存在するマーカーに起因する信号を検出するセンサを備える。

［チューブ］
上述のように、チューブは流入口と流出口とを備える。流体組成物はチューブを流入口から流出口へと流れる。流入口は好ましくは流体組成物を保持するための容器に接続され、流出口は好ましくは装置に接続され、又は装置の構成要素や部分に接続され、例えば、装置又は装置の構成要素や部分に流体組成物を投入するための投入部に接続される。

流入口は好ましくは流体組成物を保持するための容器と流体連通し、流出口は好ましくは装置と流体連通し、又は装置の構成要素や部分と流体連通し、例えば、装置又は装置の構成要素や部分に流体組成物を導入するための投入部と流体連通している。

チューブは、少なくとも一つの第一アームと、少なくとも一つの第二アームと、少なくとも一つの第一アームと少なくとも一つの第二アームとを接続する少なくとも一つの接続部とを備える。接続部はシンクとも称される。少なくとも一つの第一アームは接続部から離れる向きで少なくとも部分的に上向きにされる。同様に、少なくとも一つの第二アームは接続部から離れる向きで少なくとも部分的に上向きにされる。

流体組成物は、流体組成物を保持するための容器からデバイスのチューブに向けて流れる。その後、流体組成物は流入口からチューブに入り、少なくとも一つの第一アーム、接続部、少なくとも一つの第二アームを流れて、流出口からチューブを出て行く。

「アームが接続部から離れる向きで少なくとも部分的に上向きにされる」とは、アームの主軸が、接続部を通る仮想的な水平面、より具体的には接続部の重心を通る仮想的な水平面から離れる向きで上向きにされることを意味する。水平面は、重力場の勾配に対して垂直な平面として定義される。

好ましい実施形態では、第一アーム又は第二アームは、仮想的な水平面、例えば、第一アームと第二アームとを接続する接続部を通る仮想的な水平面に対して垂直又は実質的に垂直に向けられる。これは、第一アームの主軸又は第二アームの主軸が仮想的な水平面に対して垂直又は実質的に垂直に向けられることを意味する。特に好ましい実施形態では、第一アームの主軸と第二アームの主軸との両方が仮想的な水平面、例えば、第一アームと第二アームとを接続する接続部を通る仮想的な水平面に対して垂直又は実質的に垂直に向けられる。

他の好ましい実施形態では、第一アームと第二アームとのいずれかのアームの主軸と、接続部を通る、より具体的には接続部の重心を通る水平面上のそのアームの主軸の投影との間の角度は１０度から９０度の間、より好ましくは１０度から８０度の間や、１５度から７５度の間の範囲にあり、例えば３０度、４０度、５０度、６０度、又は７０度である。

チューブは、一つの第一アームと、一つの第二アームと、一つの接続部とを備える。代わりに、チューブは、一つよりも多くの第一アームと、一つよりも多くの第二アームと、一つよりも多くの接続部とを備えてもよい。

好ましい実施形態では、チューブは、Ｕ字状チューブ、Ｖ字状チューブ、コイル状チューブ、螺旋状チューブ、又は正弦曲線状（シヌソイダル）チューブを備える。

特に好ましいチューブは、一つの第一アームと、一つの第二アームと、第一アームと第二アームとを接続する接続部とを有するＵ字状チューブを備える。好ましくは、第一アームの主軸と第二アームの主軸とは平行又は実質的に平行に向けられ、また、好ましくは、第一アームの主軸と第二アームの主軸とは水平面に対して垂直又は実質的に垂直に向けられる。

第一アームの主軸と水平面上の第一アームの主軸の投影との間の角度は、第二アームと主軸と水平面上の第二アームの主軸の投影との間の角度と同じであり得て（又は実質的に同じ）、又は異なり得る。

第一アームの主軸と水平面上の第一アームの主軸の投影との間の角度が、第二アームの主軸と水平面上の第二アームの主軸の投影との間の角度と同じである場合、第一アームの主軸と第二アームの主軸とは同じ方向に向けられ得て、つまり、第一アームの主軸と第二アームの主軸とは平行又は実質的に平行である。第一アームと第二アームとを有するチューブの一例では、第一アームの主軸と水平面上の第一アームの主軸の投影との間の角度と、第二アームの主軸と水平面上の第二アームの主軸の投影との間の角度とがどちらも４５度であり、第一アームの主軸と第二アームの主軸とが平行又は実質的に平行である。

代わりに、第一アームの主軸と第二アームの主軸とは同じ方向に向けられず、第一アームの主軸と第二アームの主軸との間の角度が好ましくは９０度又は略９０度となるようにされる。第一アームと第二アームとを有するチューブの一例では、第一アームの主軸と水平面上の第一アームの主軸の投影との間の角度と、第二アームの主軸と水平面上の第二アームの主軸の投影との間の角度とはどちらも４５度であり、第一アームの主軸と第二アームの主軸との間の角度が９０度又は略９０度である。

第一アームの主軸と水平面上の第一アームの主軸の投影との間の角度が、第二アームの主軸と水平面上の第二アームの主軸の投影との間の角度と同じではない場合、第一アームの主軸と第二アームの主軸との間の角度は、好ましくは１０度から１７０度の間、例えば３０度から１６０度の間となる。第一アームの主軸と第二アームの主軸との間の角度は９０度未満となり得て、例えば６０度未満や３０度未満である。他の実施形態では、第一アームの主軸と第二アームの主軸との間の角度は９０度よりも大きくなり得て、例えば、１００度、１１０度、１２０度、１３０度、又は１４０度である。

チューブ、より具体的には少なくとも一つの第一アームと、少なくとも一つの第二アームと、少なくとも一つの接続部とはあらゆる物質製となり得る。好ましくは、チューブはポリマー物質、金属、合金、又はセラミック物質を備える。ポリマー物質製のチューブが最も好ましい。好ましいポリマー物質として、ナイロン、ポリアクリレート、ポリカーボネート、テフロン（登録商標）、ポリエチレン、ポリプロピレン、エラストマ物質、ゴム物質等が挙げられる。特に好ましいポリマー物質は、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、又はこれらの配合物を備える。少なくとも一つの第一アームと、少なくとも一つの第二アームと、接続部とは同じ物質を備え得る。代わりに、少なくとも一つの第一アーム及び／又は少なくとも一つの第二アーム及び／又は少なくとも一つの接続部は異なる物質を備え得る。

チューブの直径は、好ましくはチューブ内の流れが毛細管力の影響を受けないように選択される。チューブの内径は好ましくは少なくとも０．３ｍｍであり、より好ましくは４ｍｍから２０ｍｍの範囲内にある。少なくとも一つの第一アームの直径と、少なくとも一つの第二アームの直径と、接続部の直径とは同じであり得る。代わりに、第一アームの直径と、第二アームの直径と、接続部の直径とは互いに独立して選択される。

好ましくは、少なくとも一つのセンサは、チューブの少なくとも一つの接続部内に位置し、つまり少なくとも一つの第一アームと少なくとも一つの第二アームとの間に位置する。この位置では、液体の流れに対する抵抗が低く、少なくとも一つのセンサが受ける静水圧がチューブの他の位置よりも高い。好ましくは、チューブの少なくとも一つの接続部内に少なくとも一つのセンサを位置決めすることで、少なくとも一つのセンサが常に流体組成物と接触していて、装置又はプロセスの不使用中においても残留している流体組成物が少なくとも一つのセンサ上で乾き切らないことを保証することによって、少なくとも一つのセンサの感度が低下しないようにする。

チューブが一つよりも多くの接続部を備える場合、少なくとも一つのセンサを複数の接続部のうち一つに配置し得て、代わりに、センサを一つよりも多くの接続部に配置し得て、例えば、一つ以上のセンサをチューブの全ての接続部に配置する。

［センサ］
センサとしては、当該分野において知られているあらゆる種類のセンサが想定され得る。センサの例として、光学センサ、電気化学センサ、電気センサ、質量感知センサ、磁気センサ、温度センサ、イオンセンサが挙げられる。

光学センサとしては、吸光度センサ、反射率センサ、蛍光センサ、屈折率センサ、光熱センサ、散乱センサが想定され得る。

電気化学センサの例として、ボルタンメトリー（電圧測定）センサ、ポテンショメトリー（電位差測定）センサ、アンペロメトリー（電流測定）センサ、ＣＨＥＭＦＥＴ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，化学的感知電界効果トランジスタ）が挙げられる。

電気センサの例として、電気分解伝導度センサ、金属酸化物半導体センサ、電気伝導度センサ、誘電率センサ、有機半導体センサが挙げられる。

質量感知センサの例として、圧電センサ、表面音響センサが挙げられる。

好ましい実施形態では、少なくとも一つのセンサは電気化学センサを備え、より好ましくは、流体組成物中に存在するマーカー、例えば流体組成物中にマーカーとして存在する没食子酸、硫酸第一鉄、ヨウ化カリウム等の分子を検出することができる電気化学センサを備える。特に好ましいセンサは、流体組成物中に存在するマーカーとしてヨウ化カリウムを検出することができる電気化学センサを備える。

特定の実施形態では、電気化学センサは、少なくとも一対の電極を備える。電極の物質は、金属、炭素、寸法安定性アノード、混合金属酸化物コーティングアノード等の導電性物質から選択される。電極は、例えば、炭素、白金、パラジウム、チタン、金、銀製であり、より好ましくは白金メッキチタン製である。マーカー分子に対する特異性を増大させるように化学的又は酵素的に修飾された電極も使用可能である。

本発明に係るデバイスを備える装置は一つのセンサを備える。代わりに、本装置は一つよりも多くのセンサ、例えば二つや三つのセンサを備える。

［流体組成物］
流体組成物としては、あらゆる流動性物質が想定可能である。装置において使用される流体組成物は、好ましくは、流体、ペースト又はゲル、つまり流れることができる組成物の形態である。流体組成物の流体は、好ましくは、洗濯物を洗濯するのに適した、硬質表面を洗浄するのに適した、又は身体ケア用や衛生用に適した洗剤成分から選択される。

好ましい流体組成物は、洗浄成分、例えば、市販の適切な洗剤成分や、特定の目的のために処方された洗剤成分を備える。その成分は、好ましくは、成分の５重量％から５０重量％の間の濃度で活性洗剤を備える。活性洗剤は、好ましくは、アニオン表面活性剤、非イオン表面活性剤、カチオン表面活性剤、両性イオン界面活性剤、又はこれらの混合物を備える。好ましくは、助剤（ビルダー）、研磨剤、芳香剤、着色剤、ポリマー、ハイドロトロープ、蛍光剤、酵素、及び／又は漂白剤等の他の剤がその成分に加えられ、例えば、成分の最大１０重量％の濃度で加えられる。

流体組成物は少なくとも一つのマーカーを備える。例えば、少なくとも一つのマーカーは、センサ、例えば、光学センサ、電気化学センサ、光熱センサ、光散乱センサ、電気センサ、質量感知センサ、磁気センサ、温度センサ、イオンセンサによって検出可能である。少なくとも一つのマーカーはトリプトファンや没食子酸等の有機分子を備え得て、又は硫酸第一鉄やヨウ化カリウム等の無機分子を備え得る。好ましいマーカーはヨウ化カリウムを備える。

［装置］
装置は電気器具（電化製品）や非電気器具であり得る。好ましい装置は、洗浄用の器具又は身体ケア用の器具を備える。好ましいプロセスは洗浄プロセスを備える。

好ましくは、本発明のデバイスは装置に部分的に又は一体的に取り付けられるか又は組み込まれる。

好ましくは、装置は中央処理装置（ＣＰＵ）を備える。好ましくは、消費者が装置のスイッチをオンにしてその動作を開始させると、装置の中央処理装置は、デバイス設定におけるマーカー分子の存在又は不存在についての試験を行う信号をセンサに与える。流体組成物がマーカー分子を含む場合、センサはマーカー分子を検出して、コントローラが、装置の動作又は装置のプロセスの開始を許可する信号を与える。好ましくは、コントローラは中央処理装置に信号を与え、中央処理装置が装置の動作又はプロセスを開始させる。

流体組成物がマーカー分子を含まない場合、センサはマーカー分子を検出せず、コントローラは装置の動作又はプロセスを停止する信号を与える。好ましくは、コントローラが中央処理装置に信号を与え、中央処理装置が装置の動作又はプロセスを停止する。

［コントローラ］
コントローラは少なくとも一つのセンサに結合され、流体組成物に起因し少なくとも一つのセンサによって検出された信号を閾値又は所定の値範囲と比較する。閾値又は所定の値範囲は、流体組成物が制御要求に合致する場合にセンサが検出する値又は値範囲に符合し、例えば、流体組成物中に存在するマーカーに起因する値又は値範囲に符合する。

流体組成物に起因し少なくとも一つのセンサによって検出された信号が、閾値に符合しないか又は所定の値範囲内にない場合、センサはコントローラに信号を与え、コントローラは、装置又はプロセスを停止する、又は装置の構成要素や部分又はプロセスのサブプロセスを停止する信号を装置に与える。

コントローラは好ましくは電子作動コントローラである。

レコーダの構成及び動作は、使用されるセンサの種類に依存する。例えば、デバイスで使用されるセンサの種類が光学センサである場合、コントローラは、入力電圧を光源に与え、バイアス電圧（必要であれば）を光学センサに与える。電気化学センサが使用される場合、好ましくは、コントローラは、電圧パルス供給器の源と、電流測定システムとを備える。電圧パルス供給器は、センサの電極間に０．０１Ｖから３Ｖの間の振幅のパルス、より好ましくは０．３５Ｖから０．９５Ｖの間の振幅のパルスを与える。

好ましくは、装置の電子中央処理装置がコントローラの動作を制御する。装置がそれ自体の中央処理装置を有さない場合、好ましくは、コントローラが中央処理装置を備える。

好ましくは、コントローラが中央処理装置に信号を与え、中央処理装置が装置に、又は装置の構成要素や部分に、又はサブプロセスに、装置又はプロセスを開始、続行又は停止する信号を与える。このようにして、コントローラは、装置に加えられた組成物が装置に含まれるプロセスに対して適切であるかどうかを特定することができる。

マーカーを検出するためのデバイス及び装置の好ましい動作では、所要のマーカー分子を有するか又は有さない何らかの組成物が存在する際に、洗浄プロセスを開始させる。しかしながら、マーカーを検出するためのデバイスが、流体組成物中にマーカー分子を検出した場合にのみ、洗浄装置において利用可能なサブプロセスを開始させる。センサがマーカー分子を検出しない場合、サブプロセスを開始せずに、洗浄ステップのみでプロセスを終了させる。

本発明の第二態様によると、装置又はプロセスに導入される流体組成物の性質を制御する方法が提供される。本方法は、流体組成物を保持するための容器から、流体組成物の性質を制御するためのデバイスに流体組成物を導入するステップを備える。

上述のように、そのデバイスは、チューブと、流体組成物に起因する信号を検出することによって流体組成物の性質を制御するための少なくとも一つのセンサと、流体組成物に起因する信号を所定の値範囲と比較するように少なくとも一つのセンサに結合されたコントローラとを備える。流体組成物に起因する信号が所定の値範囲内にない場合、センサは、装置又はプロセスを停止する信号をコントローラに与える。

本方法は、装置に導入される流体組成物中に存在するマーカーの存在を検出することによって流体組成物の性質が制御される方法に関する。

マーカーが存在しない場合、センサは、装置又はプロセスを停止する、又は装置の構成要素や部分又はプロセスのサブプロセスを停止する信号をコントローラに与える。

マーカーが流体組成物中に存在する場合、センサは、装置又はプロセスを始動又は続行させる信号をコントローラに与える。

本発明の更なる態様によると、装置に導入される流体組成物の性質を制御することによって装置又はプロセスを制御する方法が提供される。本方法は、流体組成物を保持するための容器から、流体組成物の性質を制御するためのデバイスを備える装置に流体組成物を導入するステップを備える。デバイスは、チューブと、流体組成物に起因する信号を検出することによって流体組成物の性質を制御するための少なくとも一つのセンサと、流体組成物に起因する信号を所定の値範囲と比較するように少なくとも一つのセンサに結合されたコントローラとを備える。流体組成物に起因する信号が所定の値範囲内にない場合、センサは、装置を停止する信号をコントローラに与える。

以下、添付図面を参照して本発明をより詳細に説明する。

本発明に係るデバイスの第一実施形態の例示図を示す。 本発明に係るデバイスの第二実施形態の例示図を示す。

本発明を、具体的な実施形態に関して、図面を参照して説明するが、本発明はそれに限定されるものではなく、特許請求の範囲によって定められるものである。示されている図面は概略的なものであって非限定的なものである。図面において、いくつかの要素のサイズは、例示目的で誇張されていて、縮尺通りではないものであり得る。寸法や相対的な寸法は、本発明の実際の実施には対応していない。

図１は、装置１０又はそのような装置１０の構成要素や部分、例えばプロセスドラム９に導入される流体組成物の性質を制御することによって、その装置１０又はそのような装置１０の構成要素や部分、例えばプロセスドラム９を制御するためのデバイス１２を備える装置を示す。より具体的には、図１は、装置１０又は装置１０の部分、例えば装置のプロセスドラム９に導入される流体組成物中に存在するマーカーを検出するためのデバイス１２を示す。デバイス１２は、チューブ、例えばＵ字状チューブと、流体組成物に起因する信号を検出するためのセンサ４と、コントローラ７とを備える。図１に示されるＵ字状チューブ１は、第一上向きアーム２と、第二上向きアーム３と、第一上向きアーム２と第二上向きアーム３とを接続する接続部１１とを備える。第一上向きアーム２と第二上向きアーム３とは、例えばどちらも水平面に対して垂直に向けられる。当業者には、チューブ１の他の構成も想定可能であることは明らかである。第一上向きアーム２は、流体組成物を保持するための容器５と流体連通していて、第二上向きアーム３は、装置のプロセスドラム９に流体組成物を投入するための投入部６と流体連通している。センサ４は、Ｕ字状チューブ１の接続１１内に位置する。

コントローラ７は好ましくは電子モジュールを備える。コントローラ７は例えばレコーダを備える。

表１はいくつかの考えられるマーカー分子を示す。各マーカー分子について適切なセンサが示されている。

消費者が装置１０のスイッチをオンにして、装置１０の動作を始動させると、装置１０の中央処理装置８が、流体組成物中にマーカー分子が存在するか否かの試験を行うようにセンサ４に信号を送信する。流体組成物がマーカー分子を含む場合には、センサ４がマーカー分子を検出して、例えば、コントローラ７（例えばレコーダ）が、例えば装置のプロセスドラムを備える部分９に投入部６を介して流体組成物を投入することを備えるプロセスの開始を許可する信号を中央処理装置８に送信する。

組成物がマーカー分子を含まない場合には、センサ４はマーカー分子を検出せず、コントローラ７（例えばレコーダ）は、装置１０の部分９におけるプロセスの開始を許可しない信号を中央処理装置８に送信する。

図２は、装置１０に導入される流体組成物を制御するための、より具体的には装置１０に導入される流体組成物中に存在するマーカーを検出するための他のデバイス１２を示す。デバイス１２は、チューブ１と、チューブ１内に位置するセンサ４とを備える。チューブ１は、第一上向きアーム（図示せず）と、第二上向きアーム（図示せず）と、第一上向きーアームと第二上向きアームとを接続する接続部１１とを備える。

センサ４はチューブ１の接続部１１内に位置する。センサ４は、第一電極４’と第二電極４”という二つの電極を備える電気化学センサを備える。第一電極４’及び第二電極４”は、電圧パルス供給器１３及びコントローラ７（例えばレコーダ）に接続され、これら両者１３及び７が電子モジュール１４を形成する。電極４’及び４”はチューブ内部に位置し、電極４’及び４”が流体組成物と完全に接触するようにする。装置１０の中央処理装置８は、装置１０におけるプロセスを開始するための流体組成物の供給を開始する際に、電圧パルス供給器１３に信号を送信する。そうすると、電圧パルス供給器１３が、パルス電圧入力を生成して、電極４’及び４”に送信する。電圧パルス供給器１３は、パルスの振幅が流体組成物中に存在するマーカー分子の酸化還元電位に等しくなるようにパルスを発生させるようにプログラムされている。電極同士間の電流応答がコントローラ７（例えばレコーダ）によって記録される。コントローラ７（例えばレコーダ）は、測定値を中央処理装置８に送り返し、中央処理装置８がデータを分析して、投入部６に配送中の流体組成物がマーカー分子を含むか否かの決定を行う。

本発明にとって重要なのは、本発明に係るデバイスを備える装置が、異なる複数の流体組成物を使用する際、例えば、異なる複数の流体組成物を連続して使用する際にデバイスが適切に機能することを保証することであるので、Ｕ字状チューブ内に存在する予め充填された流体組成物が新たな流体組成物で置換される際における本発明に係るデバイスの効率を評価する。

具体的には、Ｕ字状チューブ内に存在している予め充填された流体組成物が、その予め充填された流体組成物の密度とは異なる密度を有する新たな流体組成物で置換される際に、本発明に係るデバイスを備える装置を評価する。

効率を評価するためのデバイス設定は、第一上向きアームと、第二上向きアームと、第一アームと第二アームとを接続する接続部とを有するチューブを備える。第一アーム及び第二アームは水平面に垂直に対して向けられる。チューブはＵ字状チューブを形成する。Ｕ字状チューブの第一アーム及び第二アームの長さは例えば８ｃｍであり、Ｕ字状チューブの内径は例えば１ｃｍである。マーカー分子を検出するのに使用されるセンサは、例えば電気化学センサを備え、その電気化学センサは例えば白金メッキチタン製の二つの電極を備える。二つの電極は、図２に示されるように、デバイスのＵ字状チューブの接続部の内部に位置する。ＢＡＳ１００Ｗエレクトロケミカルワークステーションをセンサとして用いた。センサの第一電極をエレクトロケミカルワークステーションの作用電極に対応する端子に接続した。ワークステーションの補助電極端子及び基準電極端子を短絡させて、第二電極に接続した。

評価は以下のステップを備える：
ｉ．異なる複数の流体組成物の密度の決定；
ｉｉ．異なる複数の流体組成物のｍＡ単位での電流値の和（Ｉｓ）の評価：
ｉｉｉ．異なる密度を有する異なる複数の組成物を逐次使用する際におけるデバイスの性能評価。

［ｉ．各組成物の密度の決定］
例１から例４と称する四種の市販の洗剤組成物と、マーカー分子を含むマーカー洗剤組成物とを評価で用いた。マーカー分子は例えばヨウ化カリウムを備える。例１から例４の市販の洗剤組成物の密度を以下の手順で測定した。乾燥した１０ｍｌの標準的な容量フラスコの重量を求めた。乾燥した１０ｍｌの標準的な容量フラスコの重量は初期重量Ｗ１と称される。四種の市販の洗剤の流体組成物と、マーカー洗剤組成物とを乾燥した１０ｍｌの標準的な容量フラスコに注いだ。組成物の下部メニスカスが「１０ｍｌ」の容量の印に正確に接していることを確実にした。組成物で充填されたフラスコの最終重量（Ｗ２）を以下に示す。

組成物の密度を以下の式を用いて計算した：
密度 ＝ （Ｗ２−Ｗ１）／Ｖ
ここで、
Ｗ１ ＝ ｋｇ単位でのフラスコの初期重量
Ｗ２ ＝ ｋｇ単位でのフラスコの最終重量
Ｖ ＝ ０．００００１ｍ^３（つまり１０ｍｌに等しい）

四種の市販の洗剤組成物の密度とマーカー洗剤組成物の密度は以下の表２に挙げられている。

マーカー洗剤組成物は、アドバンスト・サーファクタンツ・インディア社製の直鎖アルキルベンゼンスルホン酸（ＬＡＳ酸，ｌｉｎｅａｒ ａｌｋｙｌ ｂｅｎｚｅｎｅ ｓｕｐｈｏｎｉｃ ａｃｉｄ）を４１．６７ｇ用い、それを攪拌しながら３４８ｇの脱イオン水と混合し、ｐＨが８になるまで１０％の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）で中和することで調製された。中和後に、１０ｇのモノプロピレングリコールと、５７．１４ｇのメルク社製のラウリルエーテル硫酸ナトリウム（ＳＬＥＳ，ｓｏｄｉｕｍ ｌａｕｒｙｌ ｅｔｈｅｒ ｓｕｌｐｈａｔｅ）とを混合させながら加えた。０．１ｇのＳＤファインケミカルズ社製のヨウ化カリウムを組成物に加えた。

［ｉｉ．異なる複数の流体組成物のｍＡ単位での電流値の和（Ｉｓ）の評価］
それぞれ１２ｍｌの例１から例４の洗剤組成物とマーカー洗剤組成物とを、Ｕ字状チューブが完全に充填されるようにしてデバイスのチューブに予め充填することで、評価を行った。組成物中のヨウ化カリウム（ＫＩ）を検出するため、各流体についてのｍＡ単位での電流値の和（Ｉｓ）を、単一パルスのクロノアンペロメトリー法を用いて測定した。ヨウ化カリウム（ＫＩ）の酸化還元電位に対応する振幅０．６Ｖのパルスを電極に３秒間印加した。二つの電極間の電流を５ｍｓ毎に測定し、１００ｍｓから３秒までの電流値の和（Ｉｓ）を求めた。評価対象の全ての組成物のＩｓの値を表３に示す。

表３から明らかなように、マーカー洗剤組成物は、マーカー分子を含まない例１〜例４の他の流体よりも高いＩｓ値を示し、これは、電極間の印加電位に対するマーカー流体の全体的な電流応答に対するＫＩ酸化現象の寄与を意味している。

［ｉｉｉ．異なる密度を有する異なる複数の組成物を逐次使用する際におけるデバイスの性能評価］
それぞれ１２ｍｌの例１から例４の洗剤組成物を、Ｕ字状チューブが完全に充填されるようにしてデバイスのチューブに予め充填することで、評価を行った。次いで、４０ｍｌのマーカー洗剤組成物を加えた。これを、例１から例４の各洗剤組成物に対して繰り返し行った。

他の実験設定では、洗剤組成物を加える順序を逆にし、つまり、最初に、マーカー洗剤組成物でＵ字状のチューブを充填し、次いで、例１から例４の他の洗剤組成物を加えた。デバイス内部を例１から例４の洗剤組成物でそれぞれ充填した後に、マーカー分子が存在するか否かについて組成物を試験した。密度の異なる異なる複数の組成物を逐次用いる際におけるデバイスを用いたマーカー分子の評価効率を示すデータが表４に示されている。

表４から明らかなように、二番目の組成物をチューブ内部に充填させた後に測定したＩｓ値は二番目の組成物のみに対応するＩｓ値に等しい。これは、特定の密度の予め充填された組成物が、異なる密度の新たな組成物で確実に置換されることをデバイスが保証していることを意味している。

１ チューブ
２ 第一アーム
３ 第二アーム
４ センサ
５ 容器
６ 投入部
７ コントローラ
８ 中央処理装置
９ ドラム
１０ 装置
１１ 接続部
１２ デバイス
１３ 電圧パルス供給器
１４ 電子モジュール

特許文献３には、超音波センサを用いた流体又は液体の流速の検出に基づいて濯ぎ装置又はその装置のプロセスを制御することが開示されていて、特に、濯ぎ装置での濯ぎ、洗浄、又は殺菌プロセス中に測定される濯ぎ添加剤の量を測定するためのデバイスが開示されている。そのデバイスは、濯ぎ添加剤を運ぶための測定部を含む。測定部は所定の長さ及び所定の直径を有し、その上流端に第一シリンダ状拡張部を含む。超音波センサが測定部に付随し、濯ぎ添加剤の流量の関数として、稼働時間と振幅と位相とのうち少なくとも一つの測定を行い、測定部を流れる添加剤の種類と量とのうち少なくとも一方を決定することができる。シリンダ状の刻み目を含むキャップがシリンダ状拡張部に収容されて、環状チャンバを形成する。

第一態様によると、本発明は、装置（１０）に導入される流体組成物中の少なくとも一つのマーカーの存在又は不存在を検出することによって装置（１０）又は装置（１０）のプロセスを制御するためのデバイス（１２）を備える装置（１０）に関し、本デバイス（１２）は、
‐ 流入口と流出口とを備えるチューブ（１）であって、流入口が流体組成物を保持するための装置（１０）の容器（５）と流体連通し、流出口が流体組成物を装置（１０）に導入するための装置（１０）の投入部（６）と流体連通し、チューブ（１）が少なくとも一つの第一アーム（２）と少なくとも一つの第二アーム（３）と少なくとも一つの接続部（１１）とを備え、接続部（１１）が少なくとも一つの第一アーム（２）と少なくとも一つの第二アーム（３）とを接続し、少なくとも一つの第一アーム（２）が接続部（１１）から離れる向きで少なくとも部分的に上向きになっていて、少なくとも一つの第二アーム（３）が接続部（１１）から離れる向きで少なくとも部分的に上向きになっている、チューブ（１）と、
‐ 流体組成物中のマーカーに起因する信号を検出することによって流体組成物中のマーカーの存在を検出するための少なくとも一つのセンサ（４）であって、第一アーム（２）と第二アーム（３）とを接続する接続部（１１）内に位置する少なくとも一つのセンサ（４）と、
‐ 流体組成物中のマーカーに起因する信号を所定の値範囲と比較するように少なくとも一つのセンサ（４）に結合されたコントローラ（７）とを備え、
流体組成物中のマーカーに起因する信号が所定の値範囲内にない場合に、コントローラ（７）が装置（１０）の動作又は装置（１０）のプロセスを停止する信号を装置（１０）に与える。

第二態様によると、本発明は、本発明に係る装置（１０）又は装置（１０）のプロセスを制御する方法に関し、本方法は、流体組成物を保持するための容器（５）からデバイス（１２）を備える装置（１０）内に流体組成物を導入するステップと、少なくとも一つのセンサ（４）が流体組成物中の少なくとも一つのマーカーに起因する信号を検出することによって流体組成物中の少なくとも一つのマーカーの存在又は不存在を制御するステップと、コントローラ（７）が流体組成物中のマーカーに起因する信号を所定の値範囲と比較するステップとを備え、信号が所定の値範囲内にない場合に、コントローラ（７）が装置（１０）の動作又は装置（１０）のプロセスを停止する信号を装置（１０）に与える。
本発明の一態様によると、本発明は、装置又はプロセスに導入される流体組成物の性質を制御する方法を開示する。本方法は、流体組成物を保持するための容器から、流体組成物の性質を制御するためのデバイスに流体組成物を導入するステップを備える。

本発明の更なる態様によると、本発明は、装置に導入される流体組成物の性質を制御することによって装置又はプロセスを制御する方法にも関する。本方法は、流体組成物を保持するための容器から、流体組成物の性質を制御するためのデバイスを備える装置に流体組成物を導入するステップを備える。デバイスは、チューブと、流体組成物に起因する信号を検出することによって流体組成物の性質を制御するための少なくとも一つのセンサと、流体組成物に起因する信号を所定の値範囲と比較するように少なくとも一つのセンサに結合されたコントローラとを備える。流体組成物に起因する信号が所定の値範囲内にない場合、センサは、装置を停止する信号をコントローラに与える。

Claims (13)

1. 装置に導入される流体組成物の性質を制御することによって該装置又は該装置のプロセスを制御するためのデバイス（１２）を備える装置（１０）であって、前記デバイス（１２）が、
   流入口と流出口とを備えるチューブ（１）であって、前記流入口が前記流体組成物を保持するための容器（５）と流体連通し、前記流出口が前記流体組成物を前記装置（１０）に導入するための投入部（６）と流体連通し、該チューブが少なくとも一つの第一アーム（２）と少なくとも一つの第二アーム（３）と少なくとも一つの接続部（１１）とを備え、前記接続部が前記少なくとも一つの第一アーム（２）と前記少なくとも一つの第二アーム（３）とを接続し、前記少なくとも一つの第一アーム（２）が前記接続部（１１）から離れる向きで少なくとも部分的に上向きになっていて、前記少なくとも一つの第二アーム（３）が前記接続部（１１）から離れる向きで少なくとも部分的に上向きになっている、チューブ（１）と、
   前記流体組成物に起因する信号を検出することによって前記流体組成物の性質を制御するための少なくとも一つのセンサ（４）であって、前記第一アーム（２）と前記第二アーム（３）とを接続する前記接続部（１１）内に位置する少なくとも一つのセンサ（４）と、
   前記流体組成物に起因する信号を所定の値範囲と比較するように前記少なくとも一つのセンサ（４）に結合されたコントローラ（７）とを備え、
   前記流体組成物に起因する信号が前記所定の値範囲内にない場合に、前記センサ（４）が前記装置（１０）又は前記装置のプロセスを停止する信号を前記コントローラ（７）に与え、前記流体組成物が少なくとも一つのマーカーを備え、前記デバイス（１２）が前記少なくとも一つのマーカーに起因する信号を検出するセンサ（４）を備える、デバイス（１２）を備える装置。
2. 前記チューブ（１）の少なくとも一つの第一アーム（２）及び／又は少なくとも一つの第二アーム（３）が仮想的な水平面に対して垂直又は実質的垂直に向けられている、請求項１に記載のデバイス（１２）を備える装置。
3. 前記少なくとも一つの第一アーム（２）が第一主軸を有し、前記少なくとも一つの第二アーム（３）が第二主軸を有し、前記第一主軸と水平面上の前記第一主軸の投影との間の角度が１０度から９０度の間の範囲にあり及び／又は前記第二主軸と水平面上の前記第二主軸の投影との間の角度が１０度から９０度の間の範囲にある、請求項１又は２に記載のデバイス（１２）を備える装置。
4. 前記少なくとも一つの第一アーム（２）の第一主軸と前記少なくとも一つの第二アーム（３）の第二主軸との間の角度が１０度から１７０度の間の範囲にある、請求項３に記載のデバイス（１２）を備える装置。
5. 前記チューブ（１）がＵ字状チューブ、Ｖ字状チューブ、コイル状チューブ、螺旋状チューブ、又は正弦曲線状チューブを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス（１２）を備える装置。
6. 前記チューブ（１）が少なくとも０．３ｍｍの内径を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載のデバイス（１２）を備える装置。
7. 前記少なくとも一つのセンサ（４）が、光学センサ、電気化学センサ、電気センサ、質量感知センサ、磁気センサ、温度センサ、及びイオンセンサから成る群から選択されたセンサである、請求項１から６のいずれか一項に記載のデバイス（１２）を備える装置。
8. 前記少なくとも一つのセンサ（４）が電気化学センサである、請求項７に記載のデバイス（１２）を備える装置。
9. 前記少なくとも一つのセンサ（４）が第一電極と第二電極とを備える、請求項７又は８に記載のデバイス（１２）を備える装置。
10. 前記コントローラ（７）が電圧パルス供給器と電流測定システムとを備える、請求項７から９のいずれか一項に記載のデバイス（１２）を備える装置。
11. 前記コントローラ（７）が前記流体組成物中の前記マーカーの酸化電流を決定する、請求項１から１０のいずれか一項に記載のデバイス（１２）を備える装置。
12. 装置（１０）に導入される流体組成物の性質を制御する又は前記装置のプロセスを制御する方法であって、前記流体組成物を保持するための容器（５）から請求項１から１１のいずれか一項に記載のデバイス（１２）を備える装置（１０）内に前記流体組成物を導入するステップを備え、前記デバイス（１２）がチューブ（１）と、前記流体組成物に起因する信号を検出することによって前記流体組成物の性質を制御するための少なくとも一つのセンサ（４）と、前記流体組成物に起因する信号を所定の値範囲と比較するように前記少なくとも一つのセンサ（４）に結合されたコントローラ（７）とを備え、前記流体組成物に起因する信号が前記所定の値範囲内にない場合に、前記センサ（４）が前記装置（１０）又は前記装置のプロセスを停止する信号を前記コントローラ（７）に与え、前記流体組成物中のマーカーの存在を検出することによって前記流体組成物の性質が制御される、方法。
13. 装置又は該装置のプロセスに導入される流体組成物の性質を制御することによって該装置を制御する方法であって、前記流体組成物を保持するための容器（５）から請求項１から１１のいずれか一項に記載のデバイス（１２）を備える装置（１０）内に前記流体組成物を導入するステップを備え、前記デバイス（１２）がチューブ（１）と、前記流体組成物に起因する信号を検出することによって前記流体組成物の性質を制御するための少なくとも一つのセンサ（４）と、前記流体組成物に起因する信号を所定の値範囲と比較するように前記少なくとも一つのセンサ（４）に結合されたコントローラ（７）とを備え、前記流体組成物に起因する信号が前記所定の値範囲内にない場合に、前記センサ（４）が前記装置（１０）又は前記装置のプロセスを停止する信号を前記コントローラ（７）に与え、前記流体組成物中のマーカーの存在を検出することによって前記流体組成物の性質が制御される、方法。

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