JP7099875B2 - 温度表示デバイスの読取処理装置 - Google Patents
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Description
今後、温度感受性の高い食品・医薬品の急増が予想されている。製品個々に対する適正な管理は、環境・資源の社会課題を解決するツールとして、多岐にわたり広い用途でますます重要になってきている。
食品及び医薬品に対する温度管理用として電子計測器の利用は、バッテリー駆動型の動作原理であり個々の食品や医薬品に対して高コストであること、更に取扱い上の簡便性がないことから本用途に適していない。
他の温度管理用ツールとしては、示温インク材料を利用したサーモラベルがある。サーモラベルは、取扱い上簡便性ではあるが温度検知開始機能がなく、材料物性上及び発色原理から可逆性であることで温度検知の対象や利用シーンが限定され、また高精度な温度測定が困難である。
特許文献1に記載の光機能素子は、[1]スイッチ機能を備える、[2]加熱により再生不可能な消色が起こる、[3]着色状態が可視化で安定である、という3つの特徴を有している。特許文献1では、このような特徴を有する光機能素子を、温度履歴表示材として使用することが提案されている。
また、特許文献1に記載の技術は、小型薄膜なデバイス仕様実現が可能なことから利用する場所や対象を特定することがなく、フレキシビリティ性が見込めることから温度検知対象の大小サイズ等、種類を選ばない。さらに、特許文献1に記載の技術は、小型薄膜なデバイスが実現の際は、ディスポーザル性、低コスト化、簡便性が期待でき、新たな温度インジケータとして有望である。
まず、温度表示デバイスの例を説明する。
図1は、本実施形態に係る温度表示デバイス20の例を示す図である。図1に示すように、温度表示デバイス20は、基材シート21、温度インジケータ22、および時間情報表示部24を備える。
基材シート21の材質としては、ガラス、プラスチック、紙、金属(アルミニウム等)などを挙げることができる。基材シート21は、板状、箔状等であってよい。基材シート21は、可撓性を有することが好ましい。基材シート21は、温度インジケータ22に照射される光(例えば紫外線)に対して透過性であってもよいし、非透過性であってもよい。基材シート21は、例えば平面視略矩形のカード状であってよい。
また、基材シート21の材質は、後述する印字記録装置における記録方式に応じて、印字がしやすいものを選択するようにしてもよい。基材シート21の材質は、記録方式によらず、温度インジケータ22の形成、インク付着性、印字等のパターン配置等を考慮して選択してもよい。例えば、基材シート21の表面領域の少なくとも一部を感熱紙で構成した場合、当該領域は、加熱により発色する感熱紙領域となる。感熱記録式の印字記録装置を採用する場合は、前記感熱紙領域に印字することができる。
前記材料としては、特定の波長の光(例えば紫外線)が照射されて着色することで温度変化を表示可能な状態となる材料、例えば、着色後、温度に応じた速度で不可逆的に退色(消色)する材料が好ましい。この材料は、特定の波長の光の照射により着色することによって、温度の検知を開始させることができる。
前記光が紫外線であると、紫外線照射により温度インジケータ22を着色できる。紫外線のように可視光域以外の光波長域を利用することにより、任意のタイミングで温度インジケータの温度検知開始を誘起させることができる。
特定の波長の光が照射されて着色し、温度に応じた速度で不可逆的に退色(消色)する材料としては、フォトクロミック化合物がある。フォトクロミック化合物としては、例えば、ジアリールエテン系、アゾベンゼン系、スピロピラン系、フルキド系が挙げられる。
なかでも特に、ジアリールエテン系フォトクロミック化合物は、熱安定性、繰返し耐久性、高感度であること、様々な温度で光反応可能であることなどの点で好ましい。一般式(1)は、ジアリールエテン系フォトクロミック化合物の例である。
[一般式(1)中、Xは硫黄原子(S)またはスルホニル基(SO2)であり、Zは水素原子(H)またはフッ素原子(F)であり、RおよびR’は同一または異なって炭素数1~6のアルキル基または炭素数3~7のシクロアルキル基でありかつ少なくともいずれか一方が炭素数3~7の第二級アルキル基である]
図2は、本実施形態に係る温度インジケータ22における退色特性の一例を示す図である。図2の縦軸は温度インジケータ22(図1参照)の色の彩度であり、彩度が高いほど濃い色である。横軸は経過時間を示す。
図2に示すように、温度インジケータ22は、特定の波長の光が照射されて着色した後、時間とともに退色(消色)する。図2において、符号aは、第1の温度における色の経時変化を示す。符号bは、第1の温度より高い第2の温度における色の経時変化を示す。
符号cは、第2の温度より高い第3の温度における色の経時変化を示す。このように、温度インジケータ22は、温度が高いほど退色(消色)の速度が高くなる。色の彩度は温度に応じた値となるため、色の彩度に基づいて、温度表示デバイス20が置かれた環境の温度を知ることができる。
図3は、本実施形態に係る温度表示デバイスの読取処理システム1の構成例を示すブロック図である。
図3に示すように、温度表示デバイスの読取処理システム1は、温度表示デバイスの読取処理装置10(以下、単に読取処理装置10という)と温度表示デバイス20を含んで構成される。
図4は、本実施形態に係る温度表示デバイス20の情報を読み取って処理を行う手順例を示すフローチャートである。
図5~図9は、本実施形態に係る温度インジケータ22の温度と時間に対する振る舞いの例を示す図である。図10は、本実施形態に係る記憶部105が記憶する経過時間と色の退色と温度の関係(退色情報)の例を示す図である。
なお、図5に示した退色特性は、使用する要求仕様に合わせて温度インジケータ22の構造変更することで変更することができる。
なお、温度インジケータ22の温度における変色、経過時間における退色は不可逆であり、例えば2℃の環境から15℃の環境に曝されていた場合の色情報は15℃の色情報に変化し、2℃の環境に戻しても元に戻らない。
例えば、環境温度が2℃の場合、経過時間が0のときの色情報が色C0であり、経過時間がt1のときの色情報が色C11であり、・・・、経過時間がtnのときの色情報が色C1nである。また、環境温度が8℃の場合、経過時間が0のときの色情報が色C0であり、経過時間がt1のときの色情報が色C31であり、・・・、経過時間がtnのときの色情報が色C3nである。
なお、色情報(C0、C11、・・・、C3n)は、RGB色空間の表現、sRGB色空間の表現、CMY色空間の表現、HSV色空間の表現等のうちのいずれかであってもよい。
制御部106は、温度インジケータ22の色情報を、画像認識を行うことで認識する。また、制御部106は、温度表示デバイス20が利用開始された時刻から撮像された時刻までの経過時間を求め、求めた経過時間と認識した色情報から環境温度を推定する。例えば、認識した色情報がC21であり、経過時間がt1の場合、記憶部105が記憶する経過時間と色の退色と温度の関係(退色情報)に基づいて、環境温度が5℃であると推定する。
色情報を、RGBそれぞれが256値の色空間で表現すると、色情報を認識しきする為の比較データとして1677万色の画像データが必要になる。
しかしながら、上述したように、対象物が保管される温度の範囲が限られている場合、温度インジケータ22の色情報が変化する範囲も限られている。このため、記憶部105が記憶する色情報を認識するための情報は、これらの温度範囲に対応する画像データで足りるため、記憶するデータ量を削減することができる。このように、記憶部105が記憶する色情報を認識するための画像データを削減できることで、制御部106が色情報の認識を行うためのパターンマッチングの処理を軽減することができる。
上述したように、対象物が保管される温度の範囲が限られている場合、温度インジケータ22の色情報が変化する範囲も限られている。例えば、温度インジケータ22が450nmの光線で着色され、経過時間が0のときに色情報が青色であったとする。用途によっては、温度によって色情報が、例えば青紫色から青色の範囲で変化する場合がある。このような場合、制御部106は、図4のステップS3の処理において、撮像された画像データを例えばグレースケールに変換し、画像データの濃淡に応じて、色情報を認識するようにしてもよい。制御部106は、記憶部105が記憶する温度インジケータ22が発行されたときのグレースケールによる濃度値と、撮像された画像データのグレースケールにおける濃度値との濃度差を求めるようにしてもよい。制御部106は、求めた濃度差と、経過時間と、記憶部105が記憶する経過時間と濃度差と温度の関係(退色情報)に基づいて、保管されていた温度を推定するようにしてもよい。このような場合、記憶部105は、グレースケール化された色情報に基づいて色情報を認識する情報と、温度インジケータ22が発行されたときのグレースケールによる濃度値、経過時間と濃度差と温度の関係(退色情報)を記憶するようにしてもよい。
図11は、本実施形態の読取処理装置10の表示部104上に表示される情報の例を示す図である。
符号g101、g102それぞれが示す領域の画像は、表示部104上に表示される画像の例である。
本実施形態では、温度表示デバイスの読取処理装置10の制御部106が、経過時間を温度インジケータ22に埋め込まれている使用開始された時刻を示す情報と撮像された時刻との差に基づいて求めるようにした。そして、本実施形態では、制御部106が、認識した色情報と経過時間を、記憶部105が記憶する退色情報を参照することで、対象物が曝された環境温度を推定するようにした。さらに、本実施形態では、制御部106が、推定した温度が、温度管理範囲である所定の温度範囲以内であるか否かを判断するようにした。
また、本実施形態によれば、温度範囲を逸脱しない状態であるか否かの判断や、温度管理範囲を逸脱し範囲以外の環境に曝されたか否かの判断を、容易に高精度に確認することができる。
第1実施形態では、図1に示したように温度表示デバイス20が、基材シート21、温度インジケータ22、および時間情報表示部24を備える例を説明したが、これに限られない。
図13は、本実施形態に係る温度表示デバイスの読取処理システム1Aの構成例を示すブロック図である。
図13に示すように、温度表示デバイスの読取処理システム1Aは、読取処理装置10A、温度表示デバイス20A、およびサーバー装置40を含んで構成される。読取処理装置10Aとサーバー装置40は、ネットワーク30を介して接続されている。
サーバー装置40は、読取処理装置10Aがネットワーク30を介して送信した情報を受信する。サーバー装置40は、受信した情報に基づいて、温度表示デバイス20Aが装着された対象物が曝されていた温度を推定し、推定した結果を、ネットワーク30を介して読取処理装置10Aへ送信する。すなわち、サーバー装置40は、第1実施形態で読取処理装置10が行っていた画像処理等を行い、処理した結果を読取処理装置10Aへ送信する。
図14は、本実施形態に係る温度表示デバイスの読取処理システム1Aが行う処理手順例を示すフローチャートである。
読取処理装置10Aが撮像部101によって温度インジケータ22を撮影する環境によっては、温度インジケータ22の色情報を適切に認識できない場合があり得る。色情報を適切に認識できない要因として以下がある。
[I]撮像が行われる環境(室内、屋外)
[II]室内で撮像される場合、室内で使用されている光源の種類(蛍光灯、LED(発光ダイオード)、白熱灯、ハロゲンライト等)
[III]屋外で撮像される場合、撮像される時間帯や季節等
[IV]その他(温度インジケータ22の色差違い、撮像部101の光学系や画像処理部の影響、撮影時の露出条件等の影響等)
なお、上述した要因は一例であり、これに限られない。
校正が必要であると判断した場合、制御部41は、記憶部42が記憶する補正係数情報を用いて、温度インジケータ22の色情報を校正(補正)する。
図15は、本実施形態に係るサーバー装置40の記憶部42が記憶する補正係数情報の例を示す図である。
図15に示す例では、記憶部42が、校正用の色情報と校正用色情報部23の色情報の差の大きさ毎に、補正値を対応つけて、表形式で記憶している。例えば、第2の差は第1の差より大きく、第3の差は第2の差より大きい。また、第2の補正値は第1の補正値より大きく、第3の補正値は第2の補正値より大きい。
本実施形態では、サーバー装置40の制御部41が、経過時間を温度インジケータ22に埋め込まれている使用開始された時刻を示す情報と撮像された時刻との差に基づいて求めるようにした。そして、本実施形態では、制御部41が、認識した色情報と経過時間を、記憶部42が記憶する退色情報を参照することで、対象物が曝された環境温度を推定するようにした。さらに、本実施形態では、制御部41が、推定した温度が、温度管理範囲である所定の温度範囲以内であるか否かを判断するようにした。
また、本実施形態によれば、温度範囲を逸脱しない状態であるか否かの判断や、温度管理範囲を逸脱し範囲以外の環境に曝されたか否かの判断を、容易に高精度に確認することができる。
次に、温度表示デバイス20または温度表示デバイス20Aを発行する発行装置50について説明する。なお、以下の説明では、温度表示デバイス20を発行する例を説明する。
図16は、実施形態に係る温度表示デバイス20の発行装置50を示す概略図である。図17は、実施形態に係る発行装置50の構成例を示すブロック図である。
なお、基材供給部55は、予め所定の大きさに切断された温度表示デバイスを供給できる方式(枚葉式)を採用してもよい。
照射部53による照射光の波長は、例えば紫外光領域(例えば250~400nm)である。紫外線は、殺菌等に用いられる短波長から、可視光領域に近い長波長に至る広い範囲で温度インジケータ(例えば図1の温度インジケータ22)の着色が可能であるが、フォトクロミック化合物の開環体と閉環体の吸収スペクトルに基づいて、使用する照射光の波長を選択するのが望ましい。
光源としては、LED式、ランプ式等がある。光源は、温度表示デバイス(例えば図1の温度表示デバイス20)の仕様、および発行装置50の仕様に応じて選択することができる。小型の発行装置50においては、紫外線LEDを光源として用いるのが好適である。紫外線LEDは波長帯域が狭いため、温度表示デバイスの温度インジケータ部のフォトクロミック吸収スペクトルから波長を選択し、その波長の光を照射できる紫外線LEDを選択するのが好ましい。ランプ式のように広い波長帯域の光源を用いる場合は、温度インジケータ部の吸収スペクトルに応じて、フィルターにより照射光の発色特性を調整することも可能である。
光源は、例えば発行装置50の筐体(図示略)の内部に設けられる。光源は、光の照射時において発行装置50外に照射光が漏れないことが好ましい。光源は、印字記録部52より下流側(温度表示デバイスの搬送方向の下流側)であって、発行装置50の出口(温度表示デバイスが搬出される搬出口)に近い位置に設けられることが好ましい。光照射により温度表示デバイスの温度インジケータ部が温度検知を開始することから、光源が発行装置50の出口に近い位置にあると、温度検知の開始から短時間で対象製品に温度表示デバイスを取り付けできるためである。
印字制御部512は、印字記録部52による温度表示デバイスへの表示情報の印字を制御する。前記表示情報は、例えば、温度表示デバイスの温度検知の開始時間になる時間情報、商品情報等である。
計時部514は、照射部53において温度インジケータに光を照射する照射時間を計時し、時間情報(照射時間)を出力する。この構成によれば、正確な時間を温度表示デバイス20Bに印字できる。
図16に示すように、基材供給部55から温度表示デバイス20Bを送り出す。印字記録部52では時間情報をコード化して時間情報表示部24に印字する(図1参照)。時間情報は、例えば、計時部514(図17)から出力された時間情報(照射時間)に基づいて得られた、温度検知の開始時間である。
温度表示デバイス20は温度検知の対象となる製品に取り付けられる。
Claims (3)
- 時間情報を示す時間情報の画像と、色の変化で温度と経過時間に関する情報の表示を行う温度情報の画像と、を含む撮像された時刻情報が付加された温度表示デバイスの画像を取得する取得部と、
温度によって変化した色と経過時間と温度との関係である退色情報を温度毎に記憶する記憶部と、
前記温度情報を含む画像から検出した温度と前記経過時間によって変化した色に関する色情報と、前記時間情報を含む画像から検出した前記時間情報に基づく経過時間と、前記記憶部が記憶する前記退色情報と、に基づいて、前記温度表示デバイスが曝された温度を推定する温度推定部と、
を備え、
前記温度表示デバイスは、
前記温度表示デバイスが発行された前記時間情報を含む領域と、
温度変化を検知して色の変化によって前記温度情報を示す領域と、
前記温度表示デバイスは、色に関する情報の校正用の領域と、
を備え、
前記温度情報を示す領域は、前記経過時間に応じて色が変化し、
前記記憶部は、前記校正用の領域に色に関する情報と、校正を行うか否かの校正閾値を記憶し、
前記取得部は、前記校正用の領域の画像を取得し、
前記温度推定部は、取得された前記校正用の領域の画像から検出した色に関する情報と、前記記憶部が記憶する校正用の領域に色に関する情報とを比較し、比較した結果と前記記憶部が記憶する校正閾値を比較し、比較した結果に応じて、前記温度情報を含む画像から検出した前記色情報を校正するか否かを判断する温度表示デバイスの読取処理装置。 - 前記温度推定部は、前記温度情報を含む画像における波長成分を限定して、前記温度表示デバイスが曝された環境の温度を推定する、請求項1に記載の温度表示デバイスの読取処理装置。
- 前記温度推定部は、前記温度情報を含む画像をグレースケール化し、前記グレースケース化した画像の濃淡に基づいて、前記温度表示デバイスが曝された環境の温度を推定する、請求項1または請求項2に記載の温度表示デバイスの読取処理装置。
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