JP7094576B2 - 食肉の骨のスキャンのための方法と装置 - Google Patents
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Description
第5585603号 物体の塊
第6023497号 調整された検出器
第6299524号
第6512812号 単一のエミッター
第6546071号 単一のエミッター
第6563904号 単一のエミッター
第6600805号 2つの源
第6370223号 2つの源と厚さを抑えるためのレーザープロファイル
第6449334号 2つの源、2つのエネルギー
第6597759号 2つの源、2つのエネルギー
第6597761号 CT
第5182764号 CT
第6430255号 CT
第6590956号 CT
第6018562号 CT
第7060981号 CTは、コストを増加させて複数の源を用いることによって速度を増加させた。
該方法は、
上記食肉サンプルの領域上に光の少なくとも1つの波長を放射する工程、
上記食肉サンプルの上記領域から反射された光を受け取り、上記反射された光の振幅を測定する工程、
および、データ処理装置において、多変量解析によって上記食肉サンプルの各領域の上記反射された光の振幅を比較する工程、ならびに、
上記多変量解析から上記食肉サンプル中の表面の欠陥の存在を判定する工程、を含む。
上記食肉サンプルの領域上に超音波の少なくとも1つの周波数を放射し、上記食肉サンプルから戻ってきた超音波を受け取る工程、
戻ってきた上記超音波の振幅と飛行時間を測定する工程、
多変量解析によって上記食肉サンプルの各領域について戻ってきた上記超音波の振幅と飛行時間を比較する工程、
上記多変量解析から、上記食肉サンプル中の表面と内部の欠陥の存在を判定する工程。
該方法は、
上記食肉サンプルの領域上に超音波の少なくとも1つの周波数を放射する工程、
上記食肉サンプルから戻ってきた超音波を受け取る工程、
戻ってきた上記超音波の振幅と飛行時間を測定する工程、
多変量解析によって上記食肉サンプルの各領域について戻ってきた上記超音波の振幅と飛行時間を比較する工程、
上記多変量解析から、上記食肉サンプル中の表面と内部の欠陥の存在を判定する工程を含む。
本明細書に記載される配置は、表面上又は食物製品の塊中の異物の検出のための方法に、スペクトル画像解析と超音波測定の組み合わせを提供する。非常に大まかなスペクトル画像解析は、表面の付近にある異物を検出するために使用され、超音波は、サンプルの塊内の異物を検出するために使用される。サンプルは、光及び反射光、又は一連の振幅データポイントを提供するために測定されるラマン散乱光により照射される。サンプルは、超音波によっても同様に照射され、反射音波により、時間遅延を含む一連の振幅データポイントが提供される。その後、これらのスペクトルデータポイント及び音響データポイントは、n次元空間における一連のベクトルを導き出すための統計的方法により処理される。このようなベクトルは、欠陥の存在又は不在を示す。典型的に、ベクトルは、サンプル中の骨、軟骨、脂肪、肉(狭い意味で食肉又は筋肉)、又は皮膚の存在、及び故に欠陥の存在又は不在を示す。
不規則なサンプルの形状により起こり得るシャドーイング効果を排除するために、光学測定は全て、およその後方散乱の幾何学的形態(backscatter geometry)で行われる。照明は、鏡面反射の効果を制限するように、可能な限り均一に拡散している。拡散照明は、1以上のLambertianラジエータで構成される分散光源の使用により達成される。均質性を改善するために拡散器プレートが使用され得る。照明は随意に偏光され、偏光子は、鏡面反射を減少させるためにサンプルと検出器との間に位置する入射偏光に対して90°回転される。一般的な照明方向は、150°より大きく、好ましくは可能な限り180°に近く、通常5°以内での空間的な考慮を可能にする。ビームスプリッターが使用される場合、照明方向は180°であり得る。照明とサンプルとの間の空間は空気であり得るが、より好ましくは、屈折率の変化を減らすために液体である。別の実施形態において、対象の波長領域において送信する材料で構成されたローラーは、サンプルに接して配される。ローラーは、バイオフィルムの蓄積を防ぐために清潔にされる。全ての実施形態において、反射要素及び/又は屈折要素で構成される光学システムは、サンプルの小さな表面領域から散乱又は反射された放射線を検出素子上に拡大してマッピングするために使用される。小さな表面領域の長さ寸法はx/2であり、対応する空間周波数は2/xである。空間周波数1/xで特徴を解像するために、ナイキストの定理は、2/xでのサンプリングを必要とする。更に、光学システムは、変調伝達関数の分析により判定されるように、高忠実度でスペクトル周波数2/xの変調を伝達しなければならない。光学検出素子は、光ダイオード又はボロメーターである。広範囲の波長にわたって電磁放射に反応するボロメーターは、あまり敏感ではなく、応答時間が更に遅い。ボロメーターは、気流に敏感であり、通常は光学窓を持つ真空筐体で覆われている。窓の材料の光学的特徴は、ボロメーターの実際の波長領域を判定する。
本発明は更に、サンプル搬送装置の幅に及ぶように配置される超音波トランスデューサーのアレイを含み、これにより、サンプル領域の全ての領域をスキャンすることができる。サンプリング領域の壁は、超音波震動を吸収且つ弱めるように設計された材料で覆われる。例えば、アレイは、光学的な例に使用されるコンベアシステムの幅に一致するように約210mm幅であり得る。他の大きさも可能であり、特定のコンベアシステムの大きさにほぼ一致するように選択されねばならない。3つの変形が構想される。第1の変形は、水性媒体を介して音響振動をサンプルに伝達する。この場合、後方反射の幾何学的形態が好ましい。第2の変形において、サンプルは、コンベアベルトの片側に置かれ、少なくとも1つの変換器は、コンベヤベルトのもう片側に液体を介して繋がれる。音響信号は、コンベアベルトを介して、サンプルを介して伝達され、且つ、少なくとも1つの変換器により受けられる前に空気間隙を通って移動する。送信機と受信機の位置は交換されてもよい。第3の変形は、ローラーを介して音響振動をサンプルに伝達する。この場合、1つ以上の変換器がローラーに取り付けられる。変換器はローラーにより回転し得るが、より好ましくは、中心付近で固定して位置付けられ、液体を介してローラーの移動面に繋げられる。
スペクトル測定および超音波測定からの信号は、欠陥の有無を推論するために従来の統計モデルを使用するデータ処理装置に送信される。供給された情報は、検出器からの特定波長での振幅、および飛行時間とともに音響振幅を含む。
エッジ振幅は、データ処理装置によって、直接および対角線上に当接している、8つの隣接領域から試験された領域まで特定される。理論上、これらは、その後、試験された中心振幅から隣接した周辺振幅までの勾配に関して比較され、勾配がノイズ閾値分だけ標準より大きいときに、エッジおよび従って骨の存在を検出する。
およそ50マイクロ秒の強い反応は骨を示す。
Claims (17)
- 軟組織サンプル中に完全または部分的に埋め込まれた小さな物体を検出する方法であって、
該方法は、
(I)前記軟組織サンプルの領域上に複数の異なる波長の光を放射する工程、
(II)前記軟組織サンプルの前記領域から反射された光を受け取り、前記反射された光の振幅を測定する工程、
(III)前記軟組織サンプルの前記領域上に少なくとも1つの周波数の超音波を放射して、前記軟組織サンプルから戻ってきた超音波信号を受け取る工程、
(IV)および、データ処理装置において、複数の異なる波長における光の振幅、前記振幅の勾配から得られたエッジ確率、および前記受け取られた超音波信号の多変量解析によって前記軟組織サンプルの各前記領域の前記反射された、前記複数の異なる波長における光の振幅を比較する工程、ならびに、
(V)前記多変量解析から導出された多変量統計的モデルを使用して、前記多変量解析から前記軟組織サンプル中の表面の欠陥の存在を判定する工程、を含み、
ここで、前記多変量統計的モデルは、波長依存性、前記振幅の前記勾配から得られた前記エッジ確率、および共通データベクトルにロードされた、前記受け取られた超音波信号の前記測定に基づいて、前記領域内に欠陥が存在する累積確率を計算する、方法。 - 単一波長の光が放射され、前記反射された光はラマン散乱され、
該方法は、
前記ラマン散乱された光を異なる波長に分けるために波長選択器を通して前記ラマン散乱光を分光させる工程をさらに含み、そしてさらに前記異なる波長の光の振幅を測定するさらなる工程を含んでなる、請求項1に記載の方法。 - 前記単一波長が疑似単色であり、488、515、532、594、633、635、650、660、670、780、808、830、850、980、および1064nmの可視光と赤外光から選択される、請求項2に記載の方法。
- 前記単一波長が488、515、532、594、633、635、650、660、670、780、808、830、850、980、および1064nmの可視光と赤外光から選択される、請求項2に記載の方法。
- 前記光が広帯域白色光であり、
該方法は、
反射された光を異なる波長に分けるために波長選択器によって前記反射された光を分光させる追加の工程と、前記異なる波長の振幅を測定するさらなる追加の工程を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記少なくとも1つの波長の光が900~2600nmの範囲から選択される近赤外線波長である、請求項1に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの波長の光が少なくとも2つの別の波長を含む、請求項1に記載の方法。
- 各々の波長について別々の時間に前記少なくとも2つの別の波長を放射する工程と、各々の波長について別々の時間に反射された光の前記振幅を測定する工程を含む、請求項7に記載の方法。
- 前記少なくとも2つの別の波長が620~640nmと720~760nmを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記少なくとも2つの別の波長が540~570、620~640、および720~760nmの3つの波長を含む、請求項8に記載の方法。
- 各々の別々の波長の振幅を測定する工程が、ピクセルの同じ焦点面アレイによって測定される、請求項8に記載の方法。
- 各々の別々の波長の振幅を測定する工程が、ピクセルの2つの別の焦点面アレイによって測定され、各々の焦点面アレイが異なる波長を測定する、請求項8に記載の方法。
- 前記データ処理装置は前記軟組織サンプルのサンプル領域に対応する複数の光振幅を受け取り、前記データ処理装置は、光振幅からn-次元のデータベクトルを生成し、多変量解析によって生成される較正セットと前記データベクトルを比較して、これらがサンプルの各サンプル領域について骨、軟骨、脂肪、肉または皮膚、あるいは汚染物質に対応するかどうかを判定し、望ましくない物質が識別されると、ロジック信号が送信されてサンプルを止める合否判定ゲートを作動させ、そうでない場合、ロジック信号は送信されない、請求項1に記載の方法。
- 前記データ処理装置は、各波長について、直接かつ対角線上に当接する隣接領域から前記サンプル領域までの振幅を識別し、すべての波長について前記サンプル領域と当接する領域全体の勾配を計算し、前記勾配と振幅からn-次元のデータベクトルを生成し、多変量解析によって生成される較正セットと前記データベクトルを比較し、さらにサンプル領域間の境界の存在を判定し、望ましくない物質が識別されると、ロジック信号が送信されてサンプルを止める合否判定ゲートを作動させ、そうでない場合、ロジック信号は送信されない、請求項13に記載の方法。
- 前記データ処理装置は、前記軟組織サンプルのサンプル領域に対応する複数の音響振幅と前記振幅の飛行時間を受け取り、前記データ処理装置は、前記サンプル中の骨の存在を判定するために前記振幅を標準的な振幅と比較し、骨が存在する場合、ロジック信号が送信されてサンプルを止める合否判定ゲートを作動させ、そうでない場合、ロジック信号は送信されない、請求項1に記載の方法。
- 前記データ処理装置は、各波長について前記振幅を標準偏差に中心化および正規化する、請求項1に記載の方法。
- 同じ波長のLEDの各タイプは、論理プロセッサと組み合わせて、スイッチング回路により制御される電力変換装置を有し、それによって同じ波長のLEDの各タイプが別々にストロボされる、請求項1に記載の方法。
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