JP6703780B2 - 液体物検知装置および液体物検知方法 - Google Patents

Description

本発明は、スーツケースまたは旅行カバン等の荷物内に液体物が存在するか否かを検知する液体物検知装置および液体物検知方法に関する。

近年、飛行機、新幹線等の公共輸送機関における安全性確保の重要性が増している。飛行機の搭乗者に対する空港でのセキュリティチェックは、従来、厳格に行われており、機内に持ち込むペットボトル飲料等の液体物に対しては、その内容物が可燃性液体等の危険物に換装されていないかを判定する目的で、液体の種別を判別する装置が活用されている。

たとえば、特許文献１は、各種形状の容器に適用でき、また、容器内液体の残存量がまちまちな場合であっても適用可能な液体種別判別装置を開示する。特許文献１において、液体種別判別装置は、２枚の平板電極が対向して配置される平板型のコンデンサと、内部に液体を収容できる非導電性の容器を保持する容器支持部材と、コンデンサを含む発振回路と、その発振周波数を検知する制御部とを備えており、発振周波数から液体種別を判別することが示されている。

たとえば、特許文献２は、容器内部の液体種別を、容器の材質によらず、容器外部から迅速に、好ましくは非接触で判別できる液体種別判別装置を開示する。特許文献２において、アルミニウム製等導電性の容器の外側にハロゲンヒータと赤外線サーモパイルを配置し、ハロゲンヒータがＯＦＦの状態で容器の表面温度を測定し、その後ハロゲンヒータをたとえば２秒間ＯＮにし、さらにその後、容器の表面温度を測定し、先の測定結果との差を求め、その差が閾値より小さければ容器内液体は安全な水を主成分とする液体であると判断できることが開示されている。

たとえば、特許文献３は、容器内部の液体種別を、容器の材質によらず、容器外部から迅速に判別できる液体種別判別装置を開示する。特許文献３において、アルミニウム製等導電性の容器の外壁には可撓性のプラスチックフィルムが該容器に接触する態様で設けられ、このプラスチックフィルムには電気抵抗素子からなる熱源および温度センサが設けられ、熱源がＯＦＦの状態で容器の表面温度を測定し、熱源をたとえば２秒間ＯＮにし、たとえば０．５秒後の容器の表面温度を測定し、先の測定結果との差を求め、その差が閾値より小さければ容器内液体は安全な水を主成分とする液体であると判断できることが開示されている。

たとえば、特許文献４は、肉厚の厚い容器であっても、容器内にガソリン等の危険な液体が入っているか否かを判定でき、且つ、液体爆発物や酸・アルカリの液体も正確に判別可能とする液体検査装置を開示する。特許文献４において、液体検査装置は、液体の入った容器の重量及び誘電率を計測する重量センサ及び誘電率センサと、容器の種類ごとの判定基準重量及び判定基準誘電率が記録されたデータベースと、判定基準重量及び判定基準誘電率、並びに、計測重量と計測誘電率が入力される液体判定部とを備えることが開示され、液体判定部は計測重量と計測誘電率が判定基準重量及び判定基準誘電率を満たすか否か評価し、満たさなければ液体が危険物であると判断して報知器を作動させることが示されている。

たとえば、特許文献５は、ボトル等の容器が不透明でも該容器に収納された液体物を高速で同定できる液体物検査装置を開示する。特許文献５において、液体物の充填されたボトルが、静電容量センサの電極板間のテーブル上に衝撃を加えて配置されると、静電容量センサが液体物の誘電率εを測定し、同時に、静電容量センサは、電極板間に衝撃を加えてボトルが配置された瞬間から、液体物の表面波に起因して発生する見かけの誘電率ε１の時間的な減衰特性を測定し、さらに、この見かけの誘電率ε１の時間的な減衰特性を対数処理して減衰係数（すなわち、見かけの誘電率ε１の減衰特性の包絡線の勾配）を求めることが開示されている。また、減衰係数は液体物の流体粘度が高いほど減衰勾配が大きい傾向にあるので、減衰係数から液体物の流体粘度を推定して液体物を同定することができること、即ち、液体物の誘電率εと流体粘度とを用いて該液体物を同定することが開示されている。

再表２００５／００８２３０号公報 再表２００５／０６４３２４号公報 特開２００７−００３５４８号公報 特開２００８−１５７６８５号公報 特開２０１１−１３３３４２号公報

特許文献１〜５に記載の装置を用いれば、ペットボトル等容器内部の液体物が安全なものか危険物であるかを比較的簡単に判定することができる。しかし、特許文献１〜５に記載の装置は、液体容器近傍の静電容量や温度変化を計測して判定するものであるため、判定対象物（容器）を装置内のセンサに近づける必要があり、悪意ある搭乗者が旅行カバン等手荷物内に危険物液体を隠し持っているような場合、これを検知することができない。

手荷物内の液体物を検知するには、たとえば、Ｘ線透視装置のような高価な検査装置を用いることが可能であるものの、そのような検査装置を備えない場合、手荷物を開いて目視検査する他なく、検査のスループットが低下し、好ましくない。空港におけるセキュリティチェックのように搭乗者数がある程度限定される場合には、手荷物開陳による目視検査も選択肢としてあり得るものの、新幹線等鉄道輸送の利用者を検査対象者とする場合、膨大な人数を迅速に処理する必要があり、手荷物開陳による目視検査は現実問題として選択できる余地はなく、Ｘ線透視装置のような高価な検査装置を設置することもコスト上昇を招き好ましくない。

本発明の目的は、新幹線等の公共輸送機関を利用する利用者の手荷物内に液体物が存在するか否かを迅速かつ低コストに検知することができる液体物検知装置および液体物検知方法を提供することにある。本発明の液体物検知装置および液体物検知方法により手荷物内に液体物が存在すると判定された場合には、利用者には当該液体物の提示を促し、その安全性を検査して輸送機関の安全性確保に資することができる。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、被検物の重さを計測し、計測値を前記被検物の重量値として出力する計測部と、前記重量値を取得し、前記重量値の時間変動から、前記被検物の内部に液体物が存在するか否かを判断する判断部と、前記判断部が前記液体物の存在を肯定したとき、前記液体物が前記被検物の内部に存在する旨を報知する報知部と、を有する液体物検知装置を提供する。

前記判断部が、所定の計測期間における前記重量値の時間変動から、前記液体物の存否を判断し、前記計測期間が、前記重さの計測開始から所定の待機期間の経過後に開始するものであっても良い。この場合、前記判断部は、前記計測期間における前記重量値の時間変動を代表する変動代表値が所定の閾値を超えた場合に、前記液体物の存在を肯定することができる。前記変動代表値として、前記重量値の平均偏差、分散、標準偏差、二乗平均平方根（ＲＭＳ）または最大最少差を挙げることができる。

前記計測部が、前記被検物の重さの０．１％以上の分解能を有することが好ましい。前記計測部が、支持体との間に弾性部を有してもよい。可燃性ガスを検知するガス検知器をさらに有してもよい。前記被検物に振動を加える加振部をさらに有し、前記加振部により前記被検物に振動を加えた時点から前記重さの計測を開始してもよい。

本発明の第２の態様においては、前記した液体物検知装置を用いた液体物検知方法であって、前記被検物を前記計測部に載置するステップと、前記被検物の前記計測部への載置を契機として、前記重さの計測を開始するステップと、前記判断部において前記重量値を取得し、前記重量値の時間変動から、前記被検物の内部に液体物が存在するか否かを判断するステップと、前記判断するステップにおいて前記液体物が存在すると判断したとき、前記報知部が前記液体物の存在を報知するステップと、を有する液体物検知方法を提供する。あるいは、前記加振部を有する液体物検知装置を用いた液体物検知方法であって、前記被検物を前記計測部に載置し、前記加振部が前記被検物に振動を加えるステップと、前記加振部による前記被検物への加振を契機として、前記重さの計測を開始するステップと、前記判断部において前記重量値を取得し、前記重量値の時間変動から、前記被検物の内部に液体物が存在するか否かを判断するステップと、前記判断するステップにおいて前記液体物が存在すると判断したとき、前記報知部が前記液体物の存在を報知するステップと、を有する液体物検知方法を提供する。

液体物検知装置１００を示した概念ブロック図である。 液体物検知装置１００の動作を説明するための概念図である。 液体物検知装置１００における水入りペットボトルの荷重出力の時間変動を示すグラフである。 比較にために示した本の荷重出力の時間変動を示すグラフである。 液体物検知装置２００を示した概念ブロック図である。 液体物検知装置２００における水入りペットボトルの荷重出力の時間変動を示すグラフである。 比較にために示した本の荷重出力の時間変動を示すグラフである。 液体物検知装置３００を示した概念ブロック図である。 液体物検知装置４００を示した概念ブロック図である。

（実施の形態１）
図1は、液体物検知装置１００を示した概念ブロック図である。液体物検知装置１００は、支持体１０２、計測部１０４、判断部１０６および報知部１０８を有する。支持体１０２は、計測部１０４を支持し、容易に振動しない頑丈な台座等で構成される。

計測部１０４は、本体１０４ａ、計量皿１０４ｂ、脚１０４ｃを有する。計量皿１０４ｂには、被検物１２０が載置され、本体１０４ａは、被検物１２０の重さを計測する。脚１０４ｃは、本体１０４ａおよび計量皿１０４ｂを支持体１０２上で支え、計量皿１０４ｂを水平に維持する機構等を備えても良い。本体１０４ａは、重さの計測値を被検物１２０の重量値として出力する。

判断部１０６は、本体１０４ａが出力する重量値を取得し、重量値の時間変動から、被検物１２０の内部に液体物１２２が存在するか否かを判断する。判断部１０６については後に詳述する。

報知部１０８は、判断部１０６が液体物１２２の存在を肯定したとき、液体物１２２が被検物１２０の内部に存在する旨を報知する。報知部１０８は、検査員等が報知された旨を認知できるようなものであればよく、音、光、振動等、報知手段は問われない。報知部１０８は、具体的には警報ブザー、警報ランプ等の警報器が例示できる。

図２は、液体物検知装置１００の動作を説明するための概念図である。時刻ｔ_０において被検物１２０を計量皿１０４ｂに載置すると、計測部１０４の出力値である荷重が増加し、時刻ｔ_１までの比較的激しい振動の後、荷重の出力値は比較的落ち着いた値を示すようになる。実線は、液体物１２２を内部に有する場合、破線は液体物１２２を内部に有さない場合を示す。時刻ｔ_１経過後において、液体物１２２を内部に有さない場合（破線）では、荷重出力値がほとんど一定である一方、液体物１２２を内部に有する場合（実線）は、小さな振動が継続して観察されることを本願発明者らは認識した。これは、被検物１２０の内部にあって液体物１２２の液面が振動し、当該振動が微小な荷重出力の振動として観察されているものと推察できる。

以上のような知見によれば、荷重計測の開始時刻ｔ_０から荷重出力値が比較的落ち着く時刻ｔ_１までの期間を待機期間ΔＴ_０とし、待機期間ΔＴ_０の経過後、微小な振動出力が継続的に観察され得る十分な時刻ｔ_２までの期間を計測期間ΔＴ_１とし、計測期間ΔＴ_１における荷重出力（重量値）の時間変動を計測することで、液体物１２２の存否を判断することが可能になる。判断部１０６は、計測期間ΔＴ_１における微小振動の有無を判断するものであり、重量値の時間変動を代表する変動代表値を微小振動の大きさと見做し、変動代表値が所定の閾値を超えた場合に液体物１２２があると判断する。すなわち、判断部１０６は、本体１０４ａが出力する重量値を取得し、計測期間ΔＴ_１における重量値の時間変動を代表する変動代表値が所定の閾値を超えた場合に、液体物１２２の存在を肯定するよう判断する。変動代表値として、重量値の平均偏差、分散、標準偏差、二乗平均平方根（ＲＭＳ）または最大最少差が例示できる。

図３は、液体物検知装置１００における水入りペットボトルの荷重出力の時間変動を示すグラフであり、図４は、比較にために示した本の荷重出力の時間変動を示すグラフである。図３に示すデータは、容量５００ｍｌのペットボトルに水を４２３ｇ程度入れた場合の実測値であり、図４に示す比較データは、４２８ｇ程度の重さの本（書籍）の実測値である。計測部１０４として、計測分解能が０．０１ｇのパーソナル電子天秤を用いた。各図において実線、点線、破線、一点鎖線の４本のデータを示しているが、各データは同様の条件での４回の実験結果を示す。

図３および図４に示すとおり、図４の比較データにおいて時刻ｔ_１の経過後に荷重値の振動（時間変動）が見られないのに対し、図３の水入りペットボトルのデータにおいては時刻ｔ_１の経過後にも荷重値が継続的に振動（時間変動）していることがわかる。時刻ｔ_１経過後の一定期間（計測期間ΔＴ_１）を設定し、当該期間における重量値の時間変化を計測することで、液体物の有無を判別できるがわかる。

なお、計測部１０４の重量計測における分解能は、被検物１２０の重さの０．１％以上とすることができ、好ましくは０．０１％以上、さらに好ましくは０．００２％以上とすることができる。図３および図４に示す例の場合、被検物１２０の重量が約５００ｇ、計測部１０４の分解能が０．０１ｇであることから、被検物１２０の重さに対する分解能の比は０．００２％である。図３に示すデータの場合、変動代表値として重量値の最大最少差を採用したとすれば、０．５ｇの分解能で十分に時間変動が検出できることから、被検物１２０の重さに対する分解能の比が０．１％あれば十分であると言える。

（実施の形態２）
図５は、液体物検知装置２００を示した概念ブロック図である。液体物検知装置２００は、計測部１０４が、支持体１０２との間に弾性部２０２を有する点を除き、実施の形態１の液体物検知装置１００と同様である。以下の説明において液体物検知装置１００と同様な部分は説明を省略する。

弾性部２０２は、ゴム等の弾性を有する弾性部材、または、バネ等の弾性を生じるよう機械的に構成した弾性機構、の何れであってよい。弾性部２０２は、具体的には、バネ機構等の弾性体を計測部１０４の脚１０４ｃに適用したものである。図５においてはバネ機構を例示している。弾性部２０２を有することで、水入りペットボトル等液体物１２２の計測期間ΔＴ_１における重量値の時間変動を、より安定な微小変動とすることができる。

図６は、液体物検知装置２００における水入りペットボトルの荷重出力の時間変動を示すグラフである。図７は、比較にために示した本の荷重出力の時間変動を示すグラフである。各図において実線、点線、破線、一点鎖線の４本のデータを示しているが、各データは同様の条件での４回の実験結果を示す。図７の比較データにおいて時刻ｔ_１の経過後に荷重値の振動（時間変動）がほとんど見られないのに対し、図６の水入りペットボトルのデータにおいては時刻ｔ_１の経過後にも荷重値が継続的に振動（時間変動）している点は、図３および図４に示す液体物検知装置１００の場合と同様である。さらに、図６の水入りペットボトルのデータにおける時刻ｔ_１の経過後の微小変動は、図３の場合と比較してより安定的である。このような時刻ｔ_１経過後の荷重出力値の安定的な時間変動は、弾性部２０２の存在により得られたものと考えられる。計測期間ΔＴ_１における安定的な時間変動（微小振動）は、判断部１０６におけるより安定的な液体物１２２の検出に寄与することから、弾性部２０２を有する液体物検知装置２００は、より安定して液体物１２２を検知することができると言える。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

たとえば、図８に示す液体物検知装置３００のように、被検物１２０の検出センサ３０２および加振部３０４をさらに有することができる。検出センサ３０２が被検物１２０を検出すると加振部３０４が被検物１２０に振動を加え、加振部３０４により被検物１２０に振動を加えた時点から重さの計測を開始することができる。加振部３０４が被検物１２０に振動を加えることで、被検物１２０内部に液体物１２２が存在する場合に液体物１２２内部の液体に確実に振動を加え、微小振動を確実に発生させることができる。逆に、加振部３０４により振動を加えても微小振動を検出しない場合には、液体物１２２が存在しないことの確実性を高めることができる。つまり、加振部３０４により、検査をより確実なものにすることができる。

また、たとえば、図９に示す液体物検知装置４００のように、可燃性ガスを検知するガス検知器４０２をさらに有することができる。ガス検知器４０２により、検査をより確実なものにすることができる。

上記した液体物検知装置２００、３００および４００は、各々液体物検知装置１００にはない固有の特徴的な構成（弾性部２０２、加振部３０４およびガス検知器４０２）を有するが、これらは単独で別々に適用するだけでなく、各々組み合わせて適用することも可能である。たとえば液体物検知装置１００の構成に加えて、弾性部２０２および加振部３０４を備える構成、弾性部２０２およびガス検知器４０２を備える構成、弾性部２０２、加振部３０４およびガス検知器４０２を備える構成、としてもよい。

上記した実施の形態では、主に液体物検知装置について説明したが、本発明は液体物検知方法として把握することも可能である。すなわち、被検物１２０を計測部１０４に載置するステップと、被検物１２０の計測部１０４への載置を契機として、重さの計測を開始するステップと、判断部１０６において重量値を取得し、重量値の時間変動から、被検物１２０の内部に液体物１２２が存在するか否かを判断するステップと、判断するステップにおいて液体物１２２が存在すると判断したとき、報知部１０８が液体物１２２の存在を報知するステップと、を有する液体物検知方法として把握することができる。また、被検物１２０を計測部１０４に載置し、加振部３０４が被検物１２０に振動を加えるステップと、加振部３０４による被検物１２０への加振を契機として、重さの計測を開始するステップと、判断部１０６において重量値を取得し、重量値の時間変動から、被検物１２０の内部に液体物１２２が存在するか否かを判断するステップと、判断するステップにおいて液体物１２２が存在すると判断したとき、報知部１０８が液体物１２２の存在を報知するステップと、を有する液体物検知方法として把握することができる。

１００…液体物検知装置、１０２…支持体、１０４…計測部、１０４ａ…本体、１０４ｂ…計量皿、１０４ｃ…脚、１０６…判断部、１０８…報知部、１２０…被検物、１２２…液体物、２００…液体物検知装置、２０２…弾性部、３００…液体物検知装置、３０２…検出センサ、３０４…加振部、４００…液体物検知装置、４０２…ガス検知器。

Claims (9)

1. 被検物の重さを計測し、計測値を前記被検物の重量値として出力する計測部と、
   前記重量値を取得し、前記重量値の時間変動から、前記被検物の内部に収容可能な大きさの容器に入った液体物が存在するか否かを判断する判断部と、
   前記判断部が前記液体物の存在を肯定したとき、前記液体物が前記被検物の内部に存在する旨を報知する報知部と、を有し、
   前記計測部が、前記被検物の重さの０．１％以上の分解能を有する
   液体物検知装置。
2. 前記判断部が、所定の計測期間における前記重量値の時間変動から、前記液体物の存否を判断し、
   前記計測期間が、前記重さの計測開始から所定の待機期間の経過後に開始する
   請求項１に記載の液体物検知装置。
3. 前記判断部は、前記計測期間における前記重量値の時間変動を代表する変動代表値が所定の閾値を超えた場合に、前記液体物の存在を肯定する
   請求項２に記載の液体物検知装置。
4. 前記変動代表値が、前記重量値の平均偏差、分散、標準偏差、二乗平均平方根（ＲＭＳ）または最大最少差である
   請求項３に記載の液体物検知装置。
5. 前記計測部が、支持体との間に弾性部を有する
   請求項１から請求項４の何れか一項に記載の液体物検知装置。
6. 可燃性ガスを検知するガス検知器をさらに有する
   請求項１から請求項５の何れか一項に記載の液体物検知装置。
7. 前記被検物に振動を加える加振部をさらに有し、
   前記加振部により前記被検物に振動を加えた時点から前記重さの計測を開始する
   請求項１から請求項６の何れか一項に記載の液体物検知装置。
8. 請求項１から請求項６の何れか一項に記載の液体物検知装置を用いた液体物検知方法であって、
   前記被検物を前記計測部に載置するステップと、
   前記被検物の前記計測部への載置を契機として、前記重さの計測を開始するステップと、
   前記判断部において前記重量値を取得し、前記重量値の時間変動から、前記被検物の内部に液体物が存在するか否かを判断するステップと、
   前記判断するステップにおいて前記液体物が存在すると判断したとき、前記報知部が前記液体物の存在を報知するステップと、
   を有する液体物検知方法。
9. 請求項７に記載の液体物検知装置を用いた液体物検知方法であって、
   前記被検物を前記計測部に載置し、前記加振部が前記被検物に振動を加えるステップと、
   前記加振部による前記被検物への加振を契機として、前記重さの計測を開始するステップと、
   前記判断部において前記重量値を取得し、前記重量値の時間変動から、前記被検物の内部に液体物が存在するか否かを判断するステップと、
   前記判断するステップにおいて前記液体物が存在すると判断したとき、前記報知部が前記液体物の存在を報知するステップと、
   を有する液体物検知方法。