JP2019534457A - ガスの濃度を測定するための方法および装置 - Google Patents

ガスの濃度を測定するための方法および装置 Download PDF

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Abstract

変形可能部分を有する壁部を有する容器20内のガス濃度を測定する方法(ガスは特定スペクトル領域内の電磁放射を吸収する)100であって、変形可能部分とその対向側の壁部のさらなる部分を対向する位置決め表面間で付勢することで対向する位置決め表面同士間で容器の付勢された体積を形成するステップ101と、測定時間110中に付勢された体積中に電磁放射を伝搬するステップ102と、付勢された体積から各放射経路に沿って伝搬された放射またはその反射放射を受け取るステップ103と、測定時間中に変形可能部分およびさらなる部分の少なくとも一方と放射経路の少なくとも1つを相対移動させるステップ104と、受け取られた放射からガス濃度を判定するステップ105とを含む方法。本発明はまた、ある濃度のモニタリング対象ガスを有する充填ガス体積を収容する封止容器を作製する方法と、この方法を実施するための装置10と、容器を充填する充填設備とを含む。

Description

本明細書において検討する本発明は、少なくとも1つの変形可能部分を有する壁部を有する容器内のガスの濃度を測定するための方法に関する。さらなる態様の下では、本発明は、所定の濃度範囲内にある濃度のモニタリング対象ガスを有する充填ガス体積を収容する封止容器を作製する方法と、かかる方法を実施するための装置とに関する。
いくつかの用途では、薬品または食品などの影響を被りやすい内容物をパッケージングするための容器内に存在するガスの組成に対して特定の要件が存在する。例えば、プロセス制御または品質管理のために、パッケージング前、パッケージング中、またはパッケージング後に容器内のガスの濃度を判定する必要がある。関連するガス濃度は、例えば容器の内容物が酸化されそれにより劣化を被り得る場合には酸素濃度などであり得る。さらに、低酸素濃度により、細菌活性または真菌活性が抑制され得る。
一例として、赤外吸収分光法が1つの既知の方法であり、これは、容器内の特定のモニタリング対象ガスの濃度判定に適しており、低侵襲的な方法で、すなわち測定装置の一部を容器内に進入させる必要を伴わずにガスの濃度を判定することを可能にする。赤外線放射のみが、容器の壁部および分析対象のガスを通過する。この赤外線放射の放射強度は、個々のガス種に固有の吸収バンド内で低減される。
医薬品または食品などの影響を被りやすい製品をパッケージングするために可撓性または変形可能な壁部を有する容器を使用することは珍しいことではない。かかる容器は、バッグ、カバーフォイルを有するトレイ、または半剛性の容器、例えばプラスチックもしくは厚紙を備える壁部を有する容器であり得る。吸収の結果がガス濃度およびガス中における放射の移動距離に左右されるため、変形可能な壁部を有する容器内のガス濃度の正確な測定は困難である。かかる容器は、容器間における変動値が大きい場合がある。特に、変形可能な壁部を有するかかる容器内に内容物を充填するプロセスがまだ完了していない場合には、この内容物体積およびそれに伴う容器のいくつかの寸法が、測定ごとに、またはさらには1回の測定の最中にも変化する場合があり、したがってガス中の放射の移動距離およびそれに伴う吸収される放射量に影響を及ぼす。
本発明の目的は、既知の方法のいくつかの難点を解消する、少なくとも1つの変形可能部分を有する壁部を有する容器内のガス濃度を測定するための方法を提供することである。
この目的は、請求項1に記載の方法により達成される。
本発明による方法は、少なくとも1つの変形可能部分を有する壁部を有する容器内のガスの濃度を測定するための方法であって、このモニタリング対象ガスは少なくとも特定のスペクトル領域内の電磁放射を吸収する。この方法は、
壁部の変形可能部分と、前記変形可能部分の対向側の前記壁部のさらなる部分とを対向する位置決め表面同士の間で付勢することにより、前記対向する位置決め表面同士の間で容器の付勢された体積を形成するステップと、
測定時間の最中に、付勢された体積中に電磁放射を伝搬するステップ、および付勢された体積から各放射経路に沿って伝搬された放射または伝搬された放射の反射放射を受け取るステップと、
測定時間の最中に、変形可能部分およびさらなる部分の少なくとも一方、ならびに放射経路の少なくとも1つを相対移動させるステップと、
受け取られた放射からガスの濃度を判定するステップと
を含む。
本発明者は、この方法を用いることにより、ガスのガス濃度が高精度にて測定され得ることに気付いた。具体的には、吸収強度の低下をもたらすだけとなる低濃度のモニタリング対象ガスが、低い誤差で判定され得る。容器の壁部の変形可能部分および容器の壁部のさらなる部分の少なくとも一方を放射経路の中の少なくとも1つに対して相対移動させることにより、電磁放射が横断する壁部の部分材料上における反射および散乱に起源を有する擾乱効果が平均化される。同一容器における連続測定が、より再現可能なものとなる。同一タイプのそれぞれ異なる容器の正確な形状または表面構造における小さな相違は、判定されるガス濃度に対して影響をあまり及ぼさない。本発明者は、様々な可能な放射経路同士の間における干渉効果がガス内における吸収として誤って解釈される場合があることに気付いた。このタイプの誤りは、低濃度のガスを測定する場合にまたはガス内部の短い放射経路長を用いて測定する場合に該当する。干渉効果は、レーザ光などの高い可干渉性の電磁放射が適用される場合には重大なものとなり得る。本発明による方法は、このタイプの誤りを効果的に緩和する。
壁部の変形可能部分および変形可能部分の対向側の壁部のさらなる部分を対向する位置決め表面同士の間で付勢するステップにより、位置決め表面に対する接触が、容器の内容物体積に対して相互に対向側に位置する壁部の2つの部分にて確立される。これにより、内容物体積内部の放射経路の長さが、例えば液体を保管するためのバッグなどのように可撓性の高い壁部を有する容器の場合でも適切に規定され得る。
壁部の変形可能部分および変形可能部分の対向側の壁部のさらなる部分を対向する位置決め表面同士の間で付勢するステップは、様々な方法で実施され得る。例えば、容器内への液体の充填が、この付勢を実現するための可能な一方法である。
当然ながら、容器の壁部は、本方法で使用される特定のスペクトル領域内の電磁放射に対して少なくとも部分的に透過性であるかまたは半透過性であることが前提とされる。
さらに検討されることとなる実施形態の任意のものと矛盾のない限りにおいて組み合され得る本発明による方法の一実施形態では、相対移動させるステップは、測定時間にまたは測定時間の一部に相当する繰返し時間を有する周期的移動において実施される。
周期的移動では、移動中の物体の位置は、繰返し時間または整数倍の繰返し時間の後においてもやはり同一である。この実施形態により、移動のサイクル中に到達した移動中における壁部のセクションの全ての位置が、測定に寄与する。壁部のセクションの正確な位置に依存する効果の効果的な平均化が、この実施形態により実現される。
すでに検討された実施形態の任意のものおよびさらに検討されることとなる実施形態の任意のものと矛盾のない限りにおいて組み合され得る本発明による方法の一実施形態では、相対移動させるステップは、操縦要素により容器の壁部に対して作用することによって誘発される。
操縦要素は、例えば壁部の変形可能部分またはさらなる部分の少なくとも一方の移動を誘発するように容器の壁部を押圧するまたは容器の壁部の一部を引くために使用され得る。操縦要素は、例えば自動充填システムのそれぞれ異なる状況間で容器を移送するためになど自動的に容器を搬送するために使用される操縦要素であってもよい。操縦要素は、容器が対向する位置決め表面間に挿入された場合に、容器の壁部の少なくとも一部を操縦するように構成され得る。
すでに検討された実施形態の任意のものおよびさらに検討されることとなる実施形態の任意のものと矛盾のない限りにおいて組み合され得る本発明による方法の一実施形態では、相対移動させるステップは、対向する位置決め表面の第1の位置決め表面を対向する位置決め表面の第2の位置決め表面に対して移動させることにより、放射経路の長さを実質的に一定に保持することによって誘発される。
この実施形態では、第1の位置決め表面の移動は、壁部の対向し合う部分の少なくとも一方の移動へと効果的に伝達される。2つの位置決め表面が相互に対して移動されることにより、容器の壁部のそれぞれ異なる部分が、移動中に相互に対して様々な位置に再配置されて、容器間にわたる放射経路の想定され得る散乱方向に関して様々な構成をとることができる。放射経路の長さは、実質的に一定に保持され、したがって放射経路の決定的経路長を一定に保持しながら不要な効果のみが変更される。放射経路の長さを実質的に一定に保持する可能な移動は、例えば放射経路に対して垂直な並進移動、放射経路に沿った軸を中心とする回転、またはリフレクタ上の点などの放射経路を規定する点を支点とした傾斜などがある。代替的には、放射に対して平行な極めて小さい並進移動によっても、放射経路の決定的経路長が実質的に一定に保持される。
位置決め表面同士の相対移動は、連続的であるか、または例えば各ステップにおける移動を含まない期間を伴うなど段階的であってもよい。
すでに検討された実施形態の任意のものおよびさらに検討されることとなる実施形態の任意のものと矛盾のない限りにおいて組み合され得る本発明による方法の一実施形態では、濃度を判定するステップは、移動の最中における壁部の変形可能部分およびさらなる部分の少なくとも一方のそれぞれ異なる位置への到達に対応する時点にて受け取られた放射に基づく。
この実施形態によれば、例えばアナログデジタル変換器との動作接続状態にある検出器により受け取られた受信信号が経時的に蓄積されてもよく、蓄積信号が、測定時間の終了時に評価されてもよい。代替的な可能性としては、一連の対応する予備濃度を生成するために一連の測定値を評価し、例えばこれらの一連の予備濃度からの平均値などを算出することがある。この実施形態による信号の処理方法は、検出器で受け取られた信号のローパスフィルタリングとして理解されてもよく、これにより、相対移動に対応する周波数を有する信号が濾波される。
論じられる実施形態によっては、壁部の様々な部分の中の少なくとも1つの位置が、操縦要素の位置または対向する位置決め表面の位置によって決定されてもよい。
すでに検討された実施形態の任意のものおよびさらに検討されることとなる実施形態の任意のものと矛盾のない限りにおいて組み合され得る本発明による方法の一実施形態では、伝搬するステップは、特定のスペクトル領域よりも狭いスペクトルバンド幅を有すると共に波長可変送波器周波数を備える、特にレーザである電磁放射源によって実施され、送波器周波数は、特定のスペクトル領域にわたって周期的に掃引される。
本方法のこの実施形態において適用され得る狭帯域放射源は、例えば波長可変ダイオードレーザであってもよい。この例では、周波数の掃引は、ダイオードレーザの駆動電流を変化させることによって実施され得る。波長変調技術は、このようにして適用され得る。周期的掃引は、ヘルツ領域内においてある繰返し率で実施され得る。周期的掃引に対して重畳して、例えばキロヘルツ領域内などにおけるより高い周波数の変調が適用されてもよい。この第2の例では、変調周波数および/または変調周波数のより高次の側波帯を有する信号が、例えばロックイン増幅器などにより、受け取られた信号中において正確に検出され得る。かかる波長変調方法により、受け取られたしかし擾乱源により生じた特定のスペクトル領域内の信号が、それらの周波数特性に基づき濾波され得る。例えば一次側波帯と二次側波帯との間の強度比などの解析により、検出器に到達する放射の絶対比率が不明であってもガスに関連する吸収を測定する可能な方法が実現され得る。
すでに検討された実施形態の任意のものおよびさらに検討されることとなる実施形態の任意のものと矛盾のない限りにおいて組み合され得る本発明による方法の一実施形態では、付勢するステップは、少なくとも部分的には充填ガスで容器を充填し、それにより容器の直径が対向する位置決め表面同士の間に延在するまで直径を増大させることによって実施される。
この実施形態は、充填ガスによる容器の充填を、モニタリング対象ガスの濃度を後に測定することと効果的に組み合わせる。充填された容器内のモニタリング対象ガス種または不要なガス種の濃度は、容器の壁部に付着したまたは容器の液体内容物もしくは固体内容物から放出された容器内のモニタリング対象ガスの残余が存在する場合があるため、容器内への導入前の充填ガス中に存在するそれらのガス種の濃度よりも高い場合がある。
すでに検討された実施形態の任意のものおよびさらに検討されることとなる実施形態の任意のものと矛盾のない限りにおいて組み合され得る本発明による方法の一実施形態では、付勢するステップは、壁部の変形可能部分およびさらなる部分の少なくとも一方に向かって対向する位置決め表面の少なくとも一方を移動させることによって実施される。
この実施形態は、例えば品質管理の状況などにおいて、例えばすでに充填され封止された容器内のガス濃度の測定のためなどに利用される。
所定の濃度範囲内にある、具体的には100ppm未満の、具体的には10ppm未満の、さらに具体的には1ppm未満の濃度の、特に酸素であるモニタリング対象ガスを有する充填ガス体積を収容する封止容器を作製する方法であって、
a)所定の濃度範囲内にある濃度のモニタリング対象ガスを有する充填ガスを用意するステップと、
b)用意された充填ガスで容器を少なくとも1度充填するステップと、
c)モニタリング対象ガスの濃度を判定するために本発明またはその実施形態の任意の1つによる方法のステップを適用するステップと、
濃度が所定の濃度範囲外にある場合に
d)容器から用意された充填ガスの少なくとも一部を抽出し、ステップb)およびc)を繰り返すステップ、または
濃度が所定の濃度範囲内にある場合に
e)容器を封止するステップと
を含む方法が、本発明の範囲内にさらに含まれる。
この方法により、パッケージングプロセスおよび品質管理ステップが効率的に統合される。特定のガス濃度を有する封止容器は、パッケージングプロセスのための調製ステップとしてこの方法により準備され得る。この方法により、影響を被りやすい内容物を有する容器が、容器の内容物の長期保存期限および保全性を確保する様式で作製され得る。
液体内容物または固体内容物と、所定の濃度範囲内にある、具体的には100ppm未満の、具体的には10ppm未満の、さらに具体的には1ppm未満の濃度の、特に酸素であるモニタリング対象ガスを有する充填ガス体積とを収容する封止容器を作製する方法であって、上述のようにある濃度のモニタリング対象ガスを有する充填ガス体積を収容する封止容器を作製する方法の前に、容器内に液体内容物または固体内容物を充填するステップを含む方法が、本発明の範囲内にさらに含まれる。
さらに、本発明は、本発明またはその実施形態による方法を実施するための装置であって、
少なくとも第1の位置決め要素の第1の位置決め表面および第2の位置決め表面であって、間に空間を画定する第1の位置決め表面および第2の位置決め表面と、
特定のスペクトル領域内の電磁放射用の送波器および特定のスペクトル領域内の電磁放射用の検出器であって、送波器から検出器への途中で空間を横断する放射経路を規定するように配置される送波器および検出器と、
容器が第1の位置決め表面と第2の位置決め表面との間に挿入されると、容器の壁部の少なくとも一部分を操縦し、それにより放射経路の中の少なくとも1つに対して相対的におよび放射経路の中の少なくとも1つにわたって容器の壁部のセクションを移動させるように構成された操縦要素に対して機械的に結合されたアクチュエータ要素であって、前出のセクションが、第1の位置決め表面および第2の位置決め表面の少なくとも一方に隣接する、アクチュエータ要素と、
送波器、検出器、およびアクチュエータ要素に対して動作可能に接続された制御ユニットと、
検出器に対して動作可能に接続され、検出器により受け取られた電磁放射に基づきガス濃度を判定するように構成された評価ユニットと
を備える装置に関する。
電磁放射の送波器は、レーザであってもよく、具体的には波長可変ダイオードレーザであってもよい。検出器は、フォトダイオードであってもよく、具体的にはシリコンフォトダイオードであってもよい。電磁放射は、近赤外領域内の、具体的にはモニタリング対象ガスの吸収線付近の範囲内の放射であってもよい。モニタリング対象ガスが酸素である例では、特定のスペクトル領域は、760ナノメートル波長から数ナノメートル範囲内の波長に及ぶ範囲であり得る。水蒸気、二酸化炭素、一酸化炭素等の吸収帯を含むスペクトル領域などの他のスペクトル領域が選択されてもよい。
送波器および/または検出器は、光ファイバにより送波器ヘッドおよび受信機ヘッドにそれぞれ接続され得る。この例では、光ファイバは、送波器と検出器との間の放射経路の一部である。光ファイバは、ガスの吸収に典型的な放射の狭帯域吸収に寄与しない。
送波器および検出器、または送波器ヘッドおよび受信機ヘッドはそれぞれ、対向する位置決め表面上に配置され得る。送波器および検出器、または送波器ヘッドおよび受信機ヘッドはそれぞれ、同一の位置決め表面上に配置され、ミラーなどのリフレクタが、他方の位置決め表面上に配置されてもよい。送波器および検出器、または送波器ヘッドおよび受信機ヘッド側において特定のスペクトル領域内の電磁放射に対して半反射性を有するリフレクタと、反対側の完全反射性リフレクタとを使用することにより、容器の直径に沿って例えば4倍または6倍など数倍にわたる放射経路を有する構成が可能である。第3および第4の位置決め表面などの追加の位置決め表面が実装されてもよい。追加の位置決め表面は、例えば複数回にわたり容器を横断する放射経路などのより複雑な放射経路を規定することにおいて有用であり得る。
位置決め表面同士の間に画定される空間は、間に壁部の変形可能部分を受けるように構成され得る。壁部の変形可能部分は、容器の可変内容物体積を画成し得る。操縦要素は、例えば自動充填システムのそれぞれ異なる場所間で容器を移送するためになど、容器を把持するためにおよび自動的に容器を搬送させるために使用される操縦要素であってもよい。
操縦要素は、容器の壁部のセクションが放射経路の中の1つに対して相対的に移動されるように、容器の壁部の少なくとも一部を操縦するように構成される。操縦される壁部の部分は、放射経路に対する移動を受ける壁部のセクションから離れていてもよい。壁部のセクションの移動は、前記放射経路の中の1つの間にわたり行われる。壁部のセクションは、第1の位置決め表面および第2の位置決め表面の少なくとも一方に隣接する。壁部のセクションは、追加の位置決め表面がある場合にはそれらに隣接してもよい。例えば操縦要素は、送波器から発せられる放射経路が、移動される容器の壁部の部分の対向側に位置する壁部のセクション中を走査するように、電磁放射用の送波器と共に容器の壁部の一部を移動させるように構成されてもよい。別の例としては、操縦要素は、放射経路の中の少なくとも1つに対する相対移動を受ける壁部のセクションに直ぐ隣接する壁部の部分を引くように構成されてもよい。
すでに検討された実施形態の任意のものおよびさらに検討されることとなる実施形態の任意のものと矛盾のない限りにおいて組み合され得る本発明による方法の一実施形態では、第1の位置決め表面は、操縦要素上に配置され、操縦要素は、第2の位置決め表面に対して可動であり、具体的には第2の位置決め表面に対して並進移動可能である、および/または回転可能である、および/または枢動可能である。
この実施形態により、壁部の一部分および放射経路の相対移動を誘発する効果的な方法が可能となる。
すでに検討された実施形態の任意のものおよびさらに検討されることとなる実施形態の任意のものと矛盾のない限りにおいて組み合され得る本発明による方法の一実施形態では、第1の位置決め面および第2の位置決め面は、平坦状であり、相互に対して実質的に平行に配置される。
すでに検討された実施形態の任意のものおよびさらに検討されることとなる実施形態の任意のものと矛盾のない限りにおいて組み合され得る本発明による方法の一実施形態では、第1の位置決め要素は、第2の位置決め面に対して平行に並進移動可能である。
この実施形態により、例えば容器内部の放射経路の長さを実質的に一定に保持しながら、放射経路に対して垂直な壁部の一部分の大きな移動を誘発することが可能となる。
すでに検討された実施形態の任意のものおよびさらに検討されることとなる実施形態の任意のものと矛盾のない限りにおいて組み合され得る本発明による方法の一実施形態では、第1の位置決め面および第2の位置決め面の少なくとも一方が、電磁放射用のリフレクタに対して剛体的に連結される。
放射経路は、光軸に対して垂直な方向にリフレクタを移動させる場合に反射点の位置が移動されないため、リフレクタの厳密な位置とは無関係であってもよい。この実施形態によれば、容器の内部体積の少なくとも2倍を横断する放射経路が可能となる。
すでに検討された実施形態の任意のものおよびさらに検討されることとなる実施形態の任意のものと矛盾のない限りにおいて組み合され得る本発明による方法の一実施形態では、この装置は、容器の開口に対して連結されるように構成された、ならびに容器を膨張および収縮させるように動作可能であるガス流導入デバイスをさらに備える。
この実施形態により、ガスの濃度の測定を実施する装置において、ガスでの容器の充填またはガスでの容器のフラッシングが可能となる。容器の膨張は、本発明による方法の付勢するステップにおいて適用されてもよい。
さらに、本発明は、容器を充填するための充填設備であって、容器が容器の内方体積を画成する壁部を有し、壁部が少なくとも1つの変形可能部分を有し、充填設備が本発明による装置またはその装置の実施形態のいずれかを装置を備える、充填設備に関する。
この装置は、少なくとも変形可能部分を有する壁部を有する容器を搬送するように構成された自動充填設備において品質管理またはプロセス制御ステップを実施するために適用される。本発明による充填設備は、一般的にガス濃度の判定が困難である可撓性バッグなどの容器内のガス濃度の正確な判定をもたらす。
次に、図面の助けを借りて本発明をさらに説明する。
本発明による方法の流れ図である。 本発明による方法において測定時間の最中に発生する状況の概略図である。 本発明による装置の一実施形態の概略図である。 放射経路を規定する種々の一構成の概略図である。 放射経路を規定する種々の一構成の概略図である。 放射経路を規定する種々の一構成の概略図である。 本発明による装置のさらなる実施形態の概略図である。 本発明による方法の一実施形態のステップで発生する状況の概略図である。 本発明による方法の一実施形態のステップで発生する状況の概略図である。 本発明による方法の一実施形態のステップで発生する状況の概略図である。 所定の濃度範囲内にある濃度のモニタリング対象ガスを有する充填ガス体積を収容する封止容器を作製する方法の流れ図である。
図1は、本発明による方法100の流れ図を概略的かつ簡略的に示す。方法100は、少なくとも1つの変形可能部分を有する壁部を有する容器内のガスの濃度を測定するための方法である。ガスは、少なくとも特定のスペクトル領域内の電磁放射を吸収する。初めに、壁の変形可能部分と変形可能部分の対向側のさらなる部分とを対向し合う位置決め表面間において付勢するステップ101が実施される。それにより、対向し合う位置決め表面間の容器の付勢される体積が形成される。測定時間110の最中に、3つのプロセスが同時に実施される。これらのプロセスは、
付勢された体積中に電磁放射を伝搬させるプロセス102、
付勢された体積から各放射経路に沿って伝搬放射または伝搬放射の反射放射を受け取るプロセス103、および
変形可能部分およびさらなる部分の少なくとも一方と放射経路の中の少なくとも1つとを相対移動させるプロセス104
である。
最後のステップは、受け取られた放射からガスの濃度を判定するステップ105である。
図2は、本発明による方法における測定時間の最中に発生する状況を概略的かつ簡略的に示す。放射経路6が、電磁放射用の送波器4にて起始し、電磁放射用の検出器5にて終端する。第1の対向位置決め面1および第2の対向位置決め面2が、容器の少なくとも一部を受けるための体積を画定する。これらの位置決め面を画定する要素の断面が、対角方向線影により示され、これらの位置決め面の断面が、この図では線として視認できる。これらの位置決め面は、相互に対して対向側に配置される。容器20が、第1の位置決め面1と第2の位置決め面2との間に配置される。本方法の先行ステップの結果として、容器の壁部の第1のセクション21は、第1の位置決め面と接触状態にある。容器20の内容物体積の対向側では、容器の壁部の第2のセクション22が、第2の位置決め面2と接触状態にある。このようにすることで、容器内部の放射経路のセクションが適切に規定される。両矢印17で示唆されるように、操縦要素16が、容器の壁部に対接した状態でアクチュエータ要素12によって移動される。この移動により、放射経路に対する容器の壁部のセクションの移動(両矢印24により示唆される)が誘発される。
図3は、本発明による装置の一実施形態の概略部分断面図を示す。この実施形態では、第1の位置決め表面1は、操縦要素16の表面であり、第2の位置決め要素2'の表面である第2の位置決め表面2に対して平行に可動である。送波器4および検出器5は、第2の位置決め要素2'に対して固定位置に配置される。放射経路6が、送波器4からリフレクタ11を経由して検出器まで確立され、それにより容器20の内部の体積を2度横断する。リフレクタ11は、第1の位置決め表面1と共に可動である。リフレクタの移動は、この移動が放射経路に対してほぼ垂直に行われ、リフレクタ上の反射点の位置がこの移動により影響されないことにより、放射経路長を大幅に変化させることはない。アクチュエータ要素12が、操縦要素16に対して機械的に結合される。操縦要素は、両矢印17により示唆される方向に並進可能である。制御ユニット8が、破線により示唆されるように送波器4、検出器5、およびアクチュエータ要素12に対して動作的に接続される。評価ユニット9が、検出器5に対して動作的に接続される。この図では、測定時間の最中の状況が示される。電磁放射は、矢印で示唆されるように放射経路をたどり、操縦要素16は、2つの若干変位された輪郭により示唆されるように移動中である。この移動により、少なくとも容器20の壁部のセクション22において若干の移動が誘発される。本明細書において示すような容器20は、封止され周囲に対して過圧下でガスを収容する、例えばプラスチックから作製されたバッグなどであってもよい。
図4a)〜図4c)は、放射経路を規定する種々の構成の概略図を示す。理解を容易にするために、図3に示す装置の実施形態の簡略図に関連してこれらの構成を示すが、これらの構成は他の実施形態と組み合わせることもできる。
図4a)は、第1の位置決め表面1および第2の位置決め表面2の近傍にそれぞれ配置された送波器4および検出器の構成を示す。放射経路6が、第1の位置決め表面および第2の位置決め表面に対して垂直な方向に、これらの位置決め表面間の空間を1度横断する。
図4b)の構成では、図4a)と同様の構成が示される。ここでは、送波器および検出器の位置は、送波器ヘッド14および受信機ヘッド15に置き換えられている。送波器4および検出器5は、幾分かの距離をおいて配置され、2つの光ファイバ13がそれぞれ、送波器ヘッド14に送波器4を、および受信機ヘッド15に検出器5をそれぞれ接続する。
図4c)は、対向する位置決め表面1、2のそれぞれの上に位置決めされた2つのミラー11を備える構成を示す。ここでは、放射経路6が、送波器4から検出器5までの進路上において位置決め表面間の空間を4度にわたって横断する。
図5は、本発明による装置10のさらなる実施形態の概略図を示す。図3に示す実施形態と比較して、この装置はガス流導入デバイス7をさらに備える。ガス流導入デバイスは、容器20を膨張または収縮させるように動作可能である。ここでは、測定時間の最中の状況が図示される。調製ステップとして、変形可能壁部を有する容器20が、容器の対向壁部同士が第1の位置決め表面1および第2の位置決め表面2と接触状態になるように、ガス流導入デバイス7によって膨張されている。この装置のこの実施形態により、容器内部のガス濃度が充填ガスの導入の直後に測定され得る。一連の膨張および収縮が、ガスのあらかじめ指定された組成が容器内部において達成されるまで、充填ガスで容器をフラッシングするために適用され得る。この組成は、例えば1%未満もしくはさらには100ppm未満、具体的には10ppm未満、さらに具体的には1ppm未満の酸素濃度などの低酸素濃度であってもよい。
図6a)、図6b)、および図6c)は、本発明による方法の一実施形態のステップにおいて発生する状況の概略図を示す。可撓性バッグの形態を有し得る空の容器が、対向する位置決め表面1、2間に配置される。容器20は、ガス流導入デバイス7に対して連結される。図6b)では、容器は、容器の開口23を通してガスを導入することによって膨張される。それにより、図6a)に示唆される第1の位置決め表面と第2の位置決め表面との間の距離D1と一致するまで、容器の直径D2が増大する。図6c)は、電磁放射30が送波器4からリフレクタ11上における反射を介して検出器5まで伝搬される、測定時間の最中の状況を示す。
図7は、所定の濃度範囲内にある、具体的には100ppm未満の、具体的には10ppm未満の、さらに具体的には1ppm未満の濃度の、特に酸素であるモニタリング対象ガスを有する充填ガス体積を収容する封止容器を作製する方法200を示す。この方法は、以下の一連のステップを、すなわち
a)所定の濃度範囲内にある濃度のモニタリング対象ガスを有する充填ガスを用意するステップ201と、
b)用意された充填ガスで容器を少なくとも1度充填するステップ202と、
c)モニタリング対象ガスの濃度を判定するために本発明または本発明の実施形態の中の任意の1つによる方法のステップを適用するステップ203と
を含む。
次いで、判定された濃度に基づき判定210を行う。
濃度が所定の濃度範囲外にある場合には(矢印「いいえ」)、
d)次いで容器から用意された充填ガスの少なくとも一部を抽出するステップ204
が実施され、ステップb)およびc)が判定210の時点に再び達するまで繰り返される。
濃度が所定の濃度範囲内にある場合には(矢印「はい」)、
e)容器を封止するステップ205
が実施される。
結果として、モニタリング対象ガスのガス濃度に関する所定の要件を満たす封止容器が作製される。
1 第1の位置決め表面
1' 第1の位置決め要素
2 第2の位置決め表面
2' 第2の位置決め要素
3 第1の位置決め表面と第2の位置決め表面との間の空間
4 送波器
5 検出器
6 放射経路
7 ガス流導入デバイス
8 制御ユニット
9 評価ユニット
10 装置
11 リフレクタ
12 アクチュエータ要素
13 光ファイバ
14 送波器ヘッド
15 受信機ヘッド
16 操縦要素
17 操縦要素の移動
20 容器
21 壁部の第1のセクション
22 壁部の第2のセクション
23 開口
24 壁部のセクションの移動
30 電磁放射
D1 距離(第1の位置決め面と第2の位置決め面との間の)
D2 直径(容器の)
100 方法(ガスの濃度を測定するための)
101、102、103、104、105 方法ステップ
110 測定時間
200 方法(封止容器を作製する)
201、202、203、204、205 方法ステップ
210 判定

Claims (17)

  1. 少なくとも1つの変形可能部分を有する壁部を有する容器内のガスの濃度を測定するための方法(100)であって、前記ガスは、少なくとも特定のスペクトル領域内の電磁放射を吸収し、前記方法は、
    前記壁部の前記変形可能部分と、前記変形可能部分の対向側の前記壁部のさらなる部分とを対向する位置決め表面同士の間で付勢することにより、前記対向する位置決め表面同士の間で前記容器の付勢された体積を形成するステップ(101)と、
    測定時間(110)の最中に、前記付勢された体積中に電磁放射を伝搬するステップ(102)、および前記付勢された体積から各放射経路に沿って伝搬された放射または前記伝搬された放射の反射放射を受け取るステップ(103)と、
    前記測定時間の最中に、前記変形可能部分および前記さらなる部分の少なくとも一方、ならびに前記放射経路の少なくとも1つを相対移動させるステップ(104)と、
    受け取られた前記放射から前記ガスの前記濃度を判定するステップ(105)と
    を含む、方法。
  2. 相対移動させる前記ステップは、前記測定時間にまたは前記測定時間の一部に相当する繰返し時間を有する周期的移動において実施される、請求項1に記載の方法。
  3. 相対移動させる前記ステップは、操縦要素により前記容器の前記壁部に対して作用することによって誘発される、請求項1または2に記載の方法。
  4. 相対移動させる前記ステップは、前記対向する位置決め表面の第1の位置決め表面を前記対向する位置決め表面の第2の位置決め表面に対して移動させることにより、前記放射経路の長さを実質的に一定に保持することによって誘発される、請求項1または2に記載の方法。
  5. 前記濃度を判定する前記ステップは、前記移動の最中における前記壁部の前記変形可能部分および前記さらなる部分の少なくとも一方のそれぞれ異なる位置への到達に対応する時点にて受け取られた放射に基づく、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 伝搬する前記ステップは、前記特定のスペクトル領域よりも狭いスペクトルバンド幅を有すると共に波長可変送波器周波数を備える、特にレーザである電磁放射源によって実施され、前記送波器周波数は、前記特定のスペクトル領域にわたって周期的に掃引される、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 付勢する前記ステップは、少なくとも部分的には充填ガスで前記容器を充填し、それにより前記容器の直径が前記対向する位置決め表面同士の間に延在するまで前記直径を増大させることによって実施される、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 付勢する前記ステップは、前記壁部の前記変形可能部分および前記さらなる部分の少なくとも一方に向かって前記対向する位置決め表面の少なくとも一方を移動させることによって実施される、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 所定の濃度範囲内にある、具体的には100ppm未満の、具体的には10ppm未満の、さらに具体的には1ppm未満の濃度の、特に酸素であるモニタリング対象ガスを有する充填ガス体積を収容する封止容器を作製する方法(200)であって、
    a)前記所定の濃度範囲内にある濃度の前記モニタリング対象ガスを有する充填ガスを用意するステップ(201)と、
    b)前記用意された充填ガスで容器を少なくとも1度充填するステップ(202)と、
    c)前記モニタリング対象ガスの濃度を判定するために請求項1から8のいずれか一項に記載の方法の前記ステップを適用するステップ(203)と、
    前記濃度が前記所定の濃度範囲外にある場合に
    d)前記容器から前記用意された充填ガスの少なくとも一部を抽出し、前記ステップb)およびc)を繰り返すステップ(204)、または
    前記濃度が前記所定の濃度範囲内にある場合に
    e)前記容器を封止するステップ(205)と
    を含む、方法。
  10. 液体内容物または固体内容物と、所定の濃度範囲内にある、具体的には100ppm未満の、具体的には10ppm未満の、さらに具体的には1ppm未満の濃度の、特に酸素であるモニタリング対象ガスを有する充填ガス体積とを収容する封止容器を作製する方法であって、請求項9に記載の方法の前に、前記容器内に前記液体内容物または固体内容物を充填するステップを含む、方法。
  11. 請求項1から10のいずれか一項に記載の方法を実施するための装置(10)であって、
    少なくとも第1の位置決め要素(1')の第1の位置決め表面(1)および第2の位置決め表面(2)であって、間に空間(3)を画定する第1の位置決め表面(1)および第2の位置決め表面(2)と、
    前記特定のスペクトル領域内の電磁放射用の送波器(4)および前記特定のスペクトル領域内の電磁放射用の検出器(5)であって、前記送波器から前記検出器への途中で前記空間を横断する放射経路(6)を規定するように配置される送波器(4)および検出器(5)と、
    容器(20)が前記第1の位置決め表面と前記第2の位置決め表面との間に挿入されると、前記容器の壁部の少なくとも一部分を操縦し、それにより前記放射経路の中の少なくとも1つに対して相対的におよび前記放射経路の中の少なくとも1つにわたって前記容器の前記壁部のセクションを移動させるように構成された操縦要素(16)に対して機械的に結合されたアクチュエータ要素(12)であって、前記セクションは、前記第1の位置決め表面および前記第2の位置決め表面の少なくとも一方に隣接する、アクチュエータ要素(12)と、
    前記送波器、前記検出器、および前記アクチュエータ要素に対して動作可能に接続された制御ユニット(8)と、
    前記検出器に対して動作可能に接続され、前記検出器により受け取られた電磁放射に基づきガス濃度を判定するように構成された評価ユニット(9)と
    を備える、装置。
  12. 前記第1の位置決め表面(1)は、前記操縦要素(16)上に配置され、前記操縦要素は、前記第2の位置決め表面に対して可動であり、具体的には前記第2の位置決め表面に対して並進移動可能である、および/または回転可能である、および/または枢動可能である、請求項11に記載の装置。
  13. 前記第1の位置決め面(1)および前記第2の位置決め面(2)は、平坦状であり、相互に対して実質的に平行に配置される、請求項11または12に記載の装置。
  14. 前記第1の位置決め要素は、前記第2の位置決め面に対して平行に並進移動可能である、請求項13に記載の装置。
  15. 前記第1の位置決め面および前記第2の位置決め面の少なくとも一方が、前記電磁放射用のリフレクタ(11)に対して剛体的に連結される、請求項11から14のいずれか一項に記載の装置。
  16. 前記容器(20)の開口(23)に対して連結されるように構成された、ならびに前記容器を膨張および収縮させるように動作可能であるガス流導入デバイス(7)をさらに備える、請求項11から15のいずれか一項に記載の装置。
  17. 容器を充填するための充填設備であって、前記容器は、前記容器の内方体積を画成する壁部を有し、前記壁部は、少なくとも1つの変形可能部分を有し、前記充填設備は、請求項11から16のいずれか一項に記載の装置を備える、充填設備。
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