JP2020003366A - 異物検査装置および異物検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】テラヘルツ光を用いつつ、柔軟な包装物内部の異物を確実に検査することができる異物検査装置を提供する。【解決手段】柔軟であり、外面の少なくとも一部が不透明な包装材の内部の異物を検査する異物検査装置１は、不透明な外面を平坦化するチャック２０と、二次元走査しつつ平坦化された外面にテラヘルツ光を照射するテラヘルツ光照射部３１と、テラヘルツ光が反射された戻り光を受光するテラヘルツ光受光部３２とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、異物検査装置および異物検査方法に関する。

一般に、内視鏡用処置具は、一方の面が透明な樹脂フィルムで形成されて他方の面が不織布で形成された袋に収容されて流通されている。不織布がガスを透過するため、内視鏡用処置具が袋に収容されて密閉された状態で、ガス滅菌を行うことができる。
ガス滅菌後の内視鏡用処置具に対して、袋の内部に異物が混入しているか否かが目視で検査されることがある。しかし、目視検査は透明な樹脂フィルム側から行われるため、内視鏡用処置具と不織布との間にある微小な異物を見逃す可能性がある。

テラヘルツ光は、周波数が０．１テラヘルツ（ＴＨｚ）から数ＴＨｚ程度の範囲の電磁波である。テラヘルツ光は、光の直進性と電磁波の透過性を兼ね備えており、プラスチック、塗料、紙葉などを透過する性質を有する。近年、テラヘルツ光の透過性が着目され、非破壊検査に用いられつつある（特許文献１参照）。

特許第５５３９８０４号公報

しかしながら、テラヘルツ光を内視鏡用処置具の異物検査に用いる場合、袋が柔軟であることと、テラヘルツ光で微小な異物を有効に検査できる深度が数ｍｍ程度と浅いことが問題になる。すなわち、不織布側からテラヘルツ光を照射しても、不織布表面の高低差により十分な検出ができない可能性がある。

上記事情を踏まえ、本発明は、テラヘルツ光を用いつつ、柔軟な包装物内部の異物を確実に検査することができる異物検査装置及び異物検査方法を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様は、柔軟であり、外面の少なくとも一部が不透明な包装材の内部の異物を検査する異物検査装置である。この異物検査装置は、不透明な外面を平坦化する平坦化機構と、二次元走査しつつ平坦化された外面にテラヘルツ光を照射するテラヘルツ光照射部と、テラヘルツ光が反射された戻り光を受光するテラヘルツ光受光部とを備える。

本発明の第二の態様は、柔軟であり、外面の少なくとも一部が不透明な包装材の内部の異物を検査する異物検査方法である。この異物検査方法は、不透明な外面を平坦化する平坦化工程と、二次元走査しつつ平坦化された外面にテラヘルツ光を照射するテラヘルツ光照射工程と、テラヘルツ光が反射された戻り光を受光するテラヘルツ光受光工程とを備える。

本発明の異物検査装置及び異物検査方法によれば、テラヘルツ光を用いつつ、柔軟な包装物内部の異物を確実に検査することができる。

包装された内視鏡用処置具を示す平面図である。 包装された同内視鏡用処置具を正面から見た状態の模式断面図である。 本発明の第一実施形態に係る異物検査装置を模式的に示す正面図である。 同異物検査装置のステージを示す平面図である。 同異物検査装置の使用時の一過程を示す図である。 本発明の第一実施形態に係る異物検査方法の張力付与工程を示す図である。 異物が存在しない場合の検査信号の一例を示す図である。 異物が存在する場合の検査信号の一例を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る異物検査装置を模式的に示す正面図である。

本発明の第一実施形態について、図１から図８を参照して説明する。
図１および図２に、検査対象物である内視鏡用処置具を示す。図１は平面図であり、図２は、正面から見た状態の模式断面図である。図１に示すように、内視鏡用処置具１００は、包装材１１０の内部空間に配置された状態で封止されており、包装材１１０内に密閉されている。包装材１１０は、透明かつ柔軟な第一部材１１１と、不透明で滅菌ガスを透過する柔軟な第二部材１１２とを備えている。包装材１１０は、第一部材１１１と第二部材１１２とを対向させて、周縁を接合することにより形成されており、全体として内容物や外力等により変形できる。
第二部材１１２がガスを透過するため、内視鏡用処置具１００を包装材１１０内に密閉したまま、内視鏡用処置具をガス滅菌することができる。

包装材１１０の内部は、第一部材１１１側からは目視で観察できるが、第二部材１１２側からは目視では観察できない。したがって、内視鏡用処置具１００と第二部材１１２との間に小さい異物がある場合、第一部材１１１側からはよく見えないため、異物検査で見逃される可能性がある。
本実施形態の異物検査装置は、内視鏡用処置具１００と第二部材１１２との間に小さい異物がある場合も当該異物を好適に検出できる。

図３は、本実施形態の異物検査装置１を模式的に示す正面図である。異物検査装置１は、検査対象物を載せるステージ１０と、ステージ１０に設けられたチャック（平坦化機構、張力付与部）２０と、ステージ１０の下方に取り付けられた受発光ユニット３０と、制御部４０と、ディスプレイ５０とを備えている。

図４は、ステージ１０の平面図である。ステージ１０は、平面視において枠状に形成されており、中央部に空間Ｓを有する。平面視における空間Ｓの面積は、包装材１１０の平面視において、接合された周縁を除く収容空間Ｃｓ（図１参照）の面積以上であることが好ましい。ステージ１０は、置かれた対象物の重みで大きく変形等しないかぎり、適宜の材料で形成されてよい。

チャック２０は、爪部２１を備えており、対象物を把持できる。チャック２０は、爪部２１で把持した対象物を牽引して、対象物に張力を与えることができる。張力を与えるための構成としては、爪部２１とステージ１０とをゴム等の弾性部材で接続した構成や、爪部２１をステージ１０に対してスライド可能に取り付け、ネジ等で所望の位置に固定できるようにした構成などを例示できる。爪部２０は、少なくとも２つあれば対象物に張力を付与できる。このとき、２つの爪部２１の一方がステージ１０に固定されていてもよい。
また、チャック２０はステージ１０の空間Ｓの４辺の対角線上に設置されていてもよい。さらに、チャック２０は対象物の端面全体を把持する形状であってもよい。

受発光ユニット３０は、テラヘルツ光照射部３１と、テラヘルツ光受光部３２とを有する。
テラヘルツ光照射部３１は、テラヘルツ光（テラヘルツ電磁波）を発生する光源と、発生したテラヘルツ光を集光する光学系とを有する。テラヘルツ光照射部３１から照射されるテラヘルツ光の焦点位置は、ステージ１０の上面と同一（略同一を含む。以下同じ。）の高さに設定されている。
テラヘルツ光受光部３２は、反射されたテラヘルツ光（戻り光）を、ハーフミラー３３を経由して受け取り、検出する。テラヘルツ光受光部３２は、検出した戻り光に基づいて電気信号を生成する。
受発光ユニット３０は、図示しないモータ等の駆動部を有し、ステージ１０の面方向に２次元移動できる。したがって、受発光ユニット３０は、テラヘルツ光を照射しながら、空間Ｓをステージ１０の面方向に二次元走査することができる。

制御部４０は、受発光ユニット３０の駆動部を動作させたり、テラヘルツ光受光部３２から受け取った電気信号に基づいて検査信号を生成したりする。チャック２０の構成によっては、チャック２０を駆動して対象物に付与される張力を調節する場合もある。
制御部４０は、例えば各種プロセッサや論理回路と、プログラムとにより構成することができる。
ディスプレイ５０は、制御部４０と接続されており、異物検査装置１の各部の情報や、制御部４０が生成した検査信号を表示する。

上記のように構成された本実施形態の異物検査装置１を用いて包装材１１０内に密閉された内視鏡用処置具１００の異物検査を行う場合の、異物検査の流れについて説明する。
まず、内視鏡用処置具１００が入った包装材１１０をステージ１０上に置く。このとき、空間Ｓの部分において包装材１１０は、ステージ１０に支持されておらず、かつ包装材１１０が柔軟であるため、図５に示すように、包装材１１０の一部は内視鏡用処置具１００の重さ等によって垂れ下がり、空間Ｓ内に突出する。

図５に示す状態の包装材１１０においては、異物検査装置１の高さ方向における第二部材１１２の高低差（最も高い部位と最も低い部位との差）Ｄｆが大きくなり、テラヘルツ光の検査可能な深度を超えてしまう。その結果、受発光ユニットを二次元に移動させるだけでは、テラヘルツ光による検査を好適に行うことができない。

使用者は、爪部２１を包装材１１０の周縁に取り付けて、チャック２０で包装材１１０を牽引する。すると、第二部材１１２には、チャック２０の牽引による張力が付与される。その結果、第二部材１１２は、図６に示すように、内視鏡用処置具１００の重さ等に抗して平坦に張られ、高低差が小さくなる（平坦化工程、張力付与工程）。

使用者は、制御部４０に検査の開始を指示する。制御部４０は、受発光ユニット３０のテラヘルツ光照射部３１および駆動部を動作させて、ステージ１０の下方からテラヘルツ光を照射しつつ空間Ｓの範囲内の第二部材１１２を非接触二次元走査する（テラヘルツ光照射工程）。走査の軌跡には特に制限はなく、適宜設定されてよい。
テラヘルツ光照射部３１から照射されたテラヘルツ光は、第二部材１１２を透過し、包装材１１０内の内視鏡用処置具１００に照射される。戻り光はテラヘルツ光受光部３２に入射し（テラヘルツ光受光工程）、テラヘルツ光受光部３２で戻り光に基づく信号が生成される（検査信号生成工程）。

照射されたテラヘルツ光は、第二部材１１２で一部反射され、残部は第二部材１１２を透過する。第二部材１１２を透過したテラヘルツ光が内視鏡用処置具１００に当たると、一部は反射されて残部はさらに透過する。したがって、戻り光は、第二部材１１２からの反射光と内視鏡用処置具１００からの反射光とを少なくとも含む。異物が存在する場合、戻り光は異物からの反射光をさらに含む。

図７および図８に、検査信号の一例を示す。この検査信号は戻り光の時間波形であり、横軸が時間、縦軸が信号強度を示している。第二部材１１２と内視鏡用処置具１００との間に異物がない場合の検査信号においては、図５に示すように、第二部材１１２からの反射光に基づく第一波形Ｗ１と、内視鏡用処置具１００からの反射光に基づく第二波形Ｗ２との間に他の波形は存在しない。
第二部材１１２と内視鏡用処置具１００との間に異物が存在する場合、図５に示すように、第一波形Ｗ１と、第二波形Ｗ２との間に、異物からの反射光に基づく第三波形Ｗ３が生じる。使用者は、ディスプレイ５０に表示された第三波形Ｗ３に基づいて、第二部材１１２と内視鏡用処置具との間に異物が存在するか否かを確認することができる。

本実施形態の異物検査装置１によれば、不透明な第二部材１１２側からテラヘルツ光を照射することにより、第二部材１１２と内視鏡用処置具１００との間にあって第一部材１１１側からの目視では確認しにくい微小な異物を確実に検出することができる。また、テラヘルツ光を用いるため、Ｘ線が透過するような、毛髪や微小な繊維、紙片等の有機物からなる異物も検出することができる。

第二部材１１２を下側にして包装材１１０をステージ１０上に置くと、第二部材１１２と内視鏡用処置具１００との間にある異物は、内視鏡用処置具１００によって第二部材１１２に押し付けられる。その結果、異物は第二部材１１２から数ミリメートル以内の範囲に概ね位置する。したがって、受発光ユニット３０から照射されるテラヘルツ光の焦点位置を第二部材１１２と概ね一致させることにより、受発光ユニット３０の二次元走査により、第二部材１１２と内視鏡用処置具１００との間に位置する異物を、包装材１１０全体にわたり、もれなく迅速に検出することができる。
ここで、第二部材１１２の一部が空間Ｓ内に大きく落ち込んでいる等の場合は、上述したように、受発光ユニット３０の二次元走査のみで包装材１１０全体の検査を行うことが困難になるが、異物検査装置１は、チャック２０を備えているため、ステージ１０に置かれた包装材１１０を牽引して第二部材１１２に張力を付与することができる。張力が付与された第二部材１１２は、平坦に保持されるため、受発光ユニット３０を二次元走査させるだけで、柔軟な包装材１１０全体にわたって効率よく異物検査を行うことができる。

本実施形態は、上述した張力付与工程、テラヘルツ光照射工程、および検査信号生成工程を備えるため、柔軟な包装材１１０であっても、不透明な第二部材１１２側からテラヘルツ光による異物検査を効率よくかつ確実に行うことができる。

本実施形態の異物検査装置１において、生成された検査信号の使用態様や検査信号に基づく動作は適宜変更されてよい。以下にいくつかの変形例を示すがこれはすべてではない。
・制御部４０に第一波形Ｗ１および第二波形Ｗ２の特徴情報（信号強度や発生タイミング等）を与えておき、検査信号から第一波形Ｗ１、第二波形Ｗ２、および第一波形Ｗ１および第二波形Ｗ２のいずれでもない波形を自動認識させてもよい。認識条件としては、発信周波数、反射率、時間波形、振幅スペクトル、位相スペクトルを単独または適宜組み合わせてもよい。
・検査信号をディスプレイ５０に表示せず、第三波形Ｗ３である可能性がある信号を検出した際にディスプレイ５０上の表示や音声などにより使用者に報知する構成を有してもよい。
・第三波形Ｗ３が発生した座標情報等により、異物の画像を生成し、ディスプレイ５０に表示してもよい。このとき、異物の寸法や包装材１１０における位置などの情報を併せてディスプレイ５０に表示してもよい。さらに、制御部４０に複数種類の異物の形状や寸法等の情報を与えておき、取得された異物の形状や寸法等と比較させて異物の種類を推定させ、推定結果をディスプレイ５０に表示してもよい。

異物検査装置１において、ステージ１０は必須ではない。したがって、チャック２０が他の部材に支持され、包装材１１０がチャック２０のみに支持された状態で受発光ユニット３０上に保持されてもよい。

本発明の第二実施形態について、図９を参照して説明する。以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図７に示す本実施形態の異物検査装置６１は、対象物に対して可視光を用いた異物検査を行う可視光検査ユニット７０を備えている。可視光検査ユニット７０は、ステージ１０およびチャック２０よりも高い位置に設けられている。

可視光検査ユニット７０は、少なくとも可視光を対象物により反射された可視光を受光する可視光受光部７１を備える。可視光検査ユニット７０は、さらに照明部としての可視光光源を備えてもよい。本実施形態の可視光受光部７１は、デジタルカメラであり、ステージ１０上に置かれた包装材１１０全体を平面視方向から撮像可能な位置に配置されている。
可視光検査ユニット７０は、対象物に可視光を照射する可視光照射部を備えてもよい。可視光照射部の構成は、可視光の照射態様に合わせて適宜選択できる。例えば、拡散光源、直射光源の一方または両方を備え、拡散光および直射光を単独または組み合わせて照射する構成を例示できる。照射する可視光の波長帯域も適宜設定することができる。

可視光受光部７１は、制御部４０に接続されており、可視光受光部７１が取得した包装材１１０の平面像を示す信号は、制御部４０に送られる。

異物検査装置６１を用いた包装材１１０の異物検査においては、受発光ユニット３０を使用して行うテラヘルツ光検査に加えて、可視光検査ユニット７０を使用して行う可視光検査が第一部材１１１側から行われる（可視光検査工程）。制御部４０では、可視光受光部から受信した信号に基づいて、第一部材１１１側から見た包装材１１０の画像を生成する。この画像を解析することにより、内視鏡用処置具１００以外の物体が存在するか否かを判定する。

本実施形態の異物検査装置６１も、上述した異物検査装置１と同様に、柔軟な包装材に対して、不透明な第二部材側からテラヘルツ光による異物検査を効率よくかつ確実に行うことができるという効果を奏する。

さらに、異物検査装置６１は、可視光検査ユニット７０を備えるため、第一部材側からも可視光検査を行うことができる。その結果、包装材１１０を両側から検査することができ、異物をより確実に検出できる。

本実施形態において、可視光検査の態様は、上述した制御部の自動判定には限定されない。
例えば、包装材１１０の平面視画像がディスプレイ５０に表示され、使用者が目視により異物の有無を判定してもよい。
また、先に第一部材１１１側から対象物の可視光画像を取得し、可視光画像に基づいて内視鏡用処置具１００の位置を特定してもよい。このようにすると、テラヘルツ光の照射範囲を内視鏡用処置具１００およびその周囲に限定し、検査時間を短縮することができる。

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成要素の組み合わせを変えたり、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。

例えば、ステージの空間に透明な樹脂やガラス等を配置し、ステージの上面全体を平坦に構成してもよい。このようにすれば、包装材を配置するだけで対象物の下部が概ね平坦になるため、対象物によっては張力付与を省略して検査を簡便にすることができる。

本発明の異物検査装置は、ステージを振動させる機構を備えてもよい。この場合、対象物の側面に付着してテラヘルツ光の検査深度外に位置している異物があっても、振動により第二部材上に落下させて検出することができる。
また、ステージは、中央部に空間を有してさえいれば上述した枠状に限られず、Ｃ字状やＵ字状であってもよい。

本発明の異物検査方法および異物検査装置の対象物は、上述した内視鏡用処置具には限定されない。本発明の異物検査方法および異物検査装置の対象物は、包装材の一部が不透明である場合に特に有効である。

１、６１ 異物検査装置
１０ ステージ
２０ チャック（平坦化機構、張力付与部）
３１ テラヘルツ光照射部
３２ テラヘルツ光受光部
７１ 可視光受光部
１１０ 包装材
１１１ 第一部材
１１２ 第二部材

Claims (7)

1. 柔軟であり、外面の少なくとも一部が不透明な包装材の内部の異物を検査する異物検査装置であって、
   不透明な前記外面を平坦化する平坦化機構と、
   二次元走査しつつ平坦化された前記外面にテラヘルツ光を照射するテラヘルツ光照射部と、
   前記テラヘルツ光が反射された戻り光を受光するテラヘルツ光受光部と、
   を備える、
   異物検査装置。
2. 前記平坦化機構は、前記包装材を牽引して張力を付与する張力付与部である、
   請求項１に記載の異物検査装置。
3. 中央部に空間を有するステージをさらに備え、
   前記張力付与部が、前記ステージに取り付けられている、
   請求項２に記載の異物検査装置。
4. 前記包装袋に反射した可視光を受光する可視光受光部をさらに備える、
   請求項１に記載の異物検査装置。
5. 柔軟であり、外面の少なくとも一部が不透明な包装材の内部の異物を検査する異物検査方法であって、
   不透明な前記外面を平坦化する平坦化工程と、
   二次元走査しつつ平坦化された前記外面にテラヘルツ光を照射するテラヘルツ光照射工程と、
   前記テラヘルツ光が反射された戻り光を受光するテラヘルツ光受光工程と、
   を備える、
   異物検査方法。
6. 前記平坦化工程は、前記包装材を牽引して張力を付与する張力付与工程である、
   請求項５に記載の異物検査方法。
7. 前記包装袋は、透明で柔軟な第一部材と、不透明かつ柔軟で滅菌ガスを透過可能な第二部材とで形成されている、請求項５に記載の異物検査方法。

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