JP7421485B2 - 光学的測定によって容器の健全性を判定するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
本開示は、容器の内部からのガス漏れの検出のために、容器の外表面を跨ぐ光学的測定を行うことよって、密閉容器の健全性を判定することに関する。本測定は、容器に機械力を及ぼすこと、および、容器の内部からのガス漏れの検出のために、容器の外表面を跨ぐ光学的測定を行うことを含む。特に、本開示は、パッケージ、袋、トレイなどの容器の非破壊式の漏れ試験に関する。
密封容器の健全性の確認は、多くの産業環境において重要である。いくつかの例は、食品および医薬品などの製品のパッケージングの品質管理を含む。密封容器の健全性は、密封工程もしくはバリア材料における欠陥によって、または、生産工程もしくは出荷中の損傷のため、損なわれることがある。健全性は、たとえば、容器の内部のパッケージの内容物を保つため、容器の内部の予め充填された任意のガスを所望のレベルに保つため、および、外部の雰囲気ガスが容器に入ることを防ぐためなどの、いくつかの理由のために重要である。後の２点は、容器の内容物の劣化を防ぐために、非常に重要であることがある。たとえば、酸素または水蒸気（湿気）のレベルは、多くの場合、製品の貯蔵寿命を決定する。容器における漏れを検出することに対する他の動機付けは、たとえば、水を含むが、限定されず、液体、バクテリア、ウイルス、および、他のバイオ剤などの他の物質に対する、容器の健全性を確認することにある。ガス系の漏れ検出を用いることにより、これらの他の物質に対する健全性に関する、漏れの大きさの測定、または、健全なパッケージの保証を得ることができる。
容器の健全性を確認するためのいくつかの手段が、当該技術分野において知られている。たとえば、可撓性の容器は、内部ガスの圧力の抵抗を確認するために、機械力を受けることがある。しかしながら、この方法は、典型的には、小さな漏れの検出には適しておらず、容器を損傷させるおそれも伴う。いくつかの種類の容器は、異常を検出するために、自動ビジョンシステム（automated vision system）によって検査することができるが、これもまた、小さな漏れを検出し得ず、この方法は、特定の種類の容器に限られる。小さな漏れは、顔料、または、ヘリウムなどの追跡ガスを用いる貫入試験（penetration tests）によって検出され得るが、このような試験は、多くの場合、破壊式である。別の方法は、たとえば、真空チャンバの中に容器を配置するか、または、大気もしくは他のガスにより、容器に過剰圧力を加えるか、または、これらの技術を組み合わせることにより、外部雰囲気において、容器を外的変動に晒すことがある。この方法については、漏れが存在する場合に、たとえば、一連の外部ガスまたはガス成分の変動として変化し得る１つまたは複数のパラメータを制御または測定することにより、容器の漏れを検出するためのいくつかの付加的な手段が必要とされる。別の例として、容器が、通常の空気中に大きな濃度では存在しないガス種を含む場合、ガス検出器は、ガス種の存在を検出するために、試験チャンバ中に（または、その出口に）配置され、漏れを示す。
品質管理のためのパッケージの内部のガスの非破壊式の光学的検出は、欧州特許出願第１０７２０１５１．９号明細書（Svanberg et al.）に開示されている。漏れを示す目的のために、パッケージの頭隙におけるガスの光学的検出の原理は、当該技術分野において知られている。この方法は、パッケージの内部のガスが、漏れを通じた周囲雰囲気との反応により、想定ガス成分から外れ得ることに基づく。しかしながら、通常雰囲気において、小さな漏れについて、パッケージの内部で検出可能なガス成分の変移があるまでには、非常に長い時間が掛かることがあり、多くの状況において、この方法を非実用的にしている。
密封容器の内部のガス成分／圧力の光学的測定に基づく、容器の健全性のより速い判定は、国際公開第２０１６／１５６６２２号によって取り扱われている。ここでは、容器は、ガスの濃度／圧力の強制的な変化を有する周囲に晒され、これにより、漏れが存在する場合、欧州特許出願第１０７２０１５１．９号明細書において観測される自然的な変化に比べて、容器の内部のより速い変化を引き起こす。
別の方法は、漏れたガスが抽出および検出されるガス検出セルを用いることである。この方法による欠点は、たとえば、検出のための時間、システムの複雑性、高コスト、ガスが薄められること、漏れを検出することができるためには、大量の漏れたガスが要求されることである。
前述される当該技術分野における方法のいずれも、漏れを検出するには適していない。その一例は、直列式（in-line）の測定用であり、それゆえ、このような容器における漏れを検出するための改善された新規の装置および方法は、有利である。
したがって、本開示の実施形態は、好ましくは、容器の少なくとも１つの側部の外表面の上方で送信される光によって密閉容器の健全性を非破壊的に判定するための、添付される特許請求の範囲に係るシステムまたは方法の単独または任意の組み合わせによって、上記のような当該技術分野における１つまたは複数の欠陥、不利な点、または問題を軽減するか、緩和するか、または排除することを目的とするものである。
本開示の一態様では、少なくとも１つのガスを含む密閉容器の健全性を判定する方法が、説明される。当該方法は、容器の少なくとも１つの側部に機械力を加えること、および、光センサを用いて、容器の少なくとも１つの側部の外表面の少なくとも一部を跨ぐ光信号を送信することを含んでもよい。光センサは、容器の内部の少なくとも１つのガスに感応してもよい。
当該方法はさらに、送信される光信号を検出すること、および、検出される送信される光信号に基づいて、容器の内部の少なくとも１つのガスのレベルが、容器の外部を変化させたかを判定することを含む。
当該方法のいくつかの例では、光センサは、光源および検出器であってもよい。光は、光源と検出器との間で送信され、検出される光信号は、波長可変ダイオードレーザ吸収分光（Tunable diode laser absorption spectroscopy）信号などの吸収信号であってもよい。
当該方法のいくつかの例は、力が、ローラまたはグライダなどの変形部材を用いて加えられることを含む。
当該方法のいくつかの例では、容器が、バッグまたはトレイなどのＭＡＰ食品パッケージであってもよい。
当該方法のいくつかの例では、コンベアベルトなどの直列式で、容器の健全性を判定することを含んでもよい。
当該方法のいくつかの例は、窒素（Ｎ2）などの中性ガスを用いて、光信号の送信間または光信号の送信中に、容器の周囲を充填することを含む。
開示される方法のいくつかの例では、測定されるガスは、二酸化炭素（ＣＯ2）であってもよい。
当該方法のいくつかの例は、漏れガスを光信号に移送するために、パッケージの周囲に流れを生成するように、ガスを導入することを含んでもよい。
本開示のさらなる態様では、少なくとも１つのガスを含む密封容器の健全性を判定するためのシステムが、開示される。当該システムは、容器の少なくとも１つの側部に機械力を加えるための部材または装置、少なくとも１つのガスに感応する光センサを含む。センサは、容器の少なくとも１つの側部の外表面の少なくとも一部を跨いで光信号を送信するように構成されてもよい。
当該システムはさらに、検出される送信される光信号に基づいて、容器の内部の少なくとも１つのガスのレベルが、容器の外部を変化させたかを判定するための制御ユニットを備える。
開示されるシステムのいくつかの例では、当該部材は、ローラまたはグライダなどの変形部材であってもよい。
開示されるシステムのいくつかの例では、ポンプまたはファンに接続される孔などの、抽出器または吸引部材が、光センサに隣接する少なくとも１つのガスの濃度を増加させるために、センサに近接して配置されてもよい。
開示されるシステムのいくつかの例では、光センサに隣接する前記少なくとも１つのガスの濃度を増加させるために、屋根が、センサの上方に配置されてもよい。
開示されるシステムのいくつかの例は、容器の異なる側部に配置される２つ以上のセンサを含んでもよい。
開示されるシステムのいくつかの例では、光が、容器の表面を複数回跨いで通過するように、ミラーなどの光学系を用いて、曲げられてもよい。
開示されるシステムのいくつかの例では、光が、容器の２以上の表面の上方を通過するように、ミラーなどの光学系を用いて、曲げられてもよい。
開示されるシステムのいくつかの例では、測定されるガスは、二酸化炭素（ＣＯ2）であってもよい。
開示されるシステムのいくつかの例は、漏れガスを光信号に移送するために、パッケージの周囲に流れを生成するように、ガスを導入するように構成される装置を含んでもよい。
公知のシステムおよび方法と比べて、開示されるシステムおよび方法のいくつかの有利な点は、より少ない部品および／または検出プロセスでのステップしか要求しないので、開示されるシステムが、公知のシステムおよび方法よりも複雑となり得ないことである。漏れを検出するための応答が向上させることができ、検出されるガスからの信号が増大させることができ、漏れ検出の感度を向上させることができる。
説明されるセンサの配置は、漏れがパッケージのどこに位置するかを検出するためにも用いられてもよい。
開示される方法およびシステムは、周囲ガスおよび周囲環境によっても影響を受けてもよい。
「備える／含む」という用語は、明細書において用いられるときに、記載される特徴、整数、または要素の存在を明示しているとみなされるが、１つまたは複数の他の特徴、整数、要素、またはこれらの群の存在または付加を排除するものではないことが、強調されるべきである。
本開示の具体例が、添付図面を参照して、ここに説明される。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書において記載される例に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの例は、本開示が、本開示の範囲を当業者に、徹底的かつ完全に、および十分に伝わるように、提供されている。
以下の開示は、容器の内部からのガス漏れの検出のために、容器の外表面を跨いで光学的測定を行うことで、容器の健全性を判定することに適用可能である本開示の例に焦点を当てている。測定は、容器に機械力を及ぼし、容器の内部からのガス漏れの検出のために、容器の外表面を跨いで光学的測定を行うことを含んでもよい。本開示は、パッケージ（packages）、バッグ（bags）、トレイ（trays）などの密閉容器の非破壊漏れ検査に関する。たとえば、開示されるシステムおよび方法は、密閉パッケージまたは容器からの漏れの検出を改善するために、用いることができる。しかしながら、この説明が、この用途に限定されず、密閉容器の健全性を判定するために必要である、他の多くのシステムに適用され得ることは、当業者に理解されるであろう。
容器は、少なくとも１種類のガスを含む密閉バッグまたは密閉トレイであってもよい。いくつかの例は、調整雰囲気（modified atmosphere）を有する容器（ＭＡＰ）であってもよい。調整雰囲気は、たとえば、食品パッケージ、薬剤などの貯蔵寿命を向上させるために、パッケージにおいて一般的に用いられる。一般的に用いられるガスは、酸素（Ｏ2）量を低下させるための二酸化炭素（ＣＯ2）または窒素（Ｎ2）である。これは、好気性生物（aerobic organisms）の成長を鈍化させ、酸化反応を防止するために行われる。それゆえ、これらのパッケージを監視し、たとえば、パッケージング中に、漏れがないように確認することは、重要である。二酸化炭素（ＣＯ2）および酸素（Ｏ2）とは別に、容器および製品によっては、他のガスも同様に、監視することができる。
図１は、図３Ａ～３Ｆに係る光センサの実施形態６０の模式例を示している。図中において、光源２１０は、容器２００の上表面などの外表面２０１を超えて跨ぐように、光信号２１２を検出器２１１に送信する。
これらの例において、変形具などの機械部材または装置２２０が、容器２００の少なくとも１つの側部に力を加えるために用いられる。加えられる力は、ある程度まで容器２００を変形させてもよい。容器２００の変形により、容器２００の内部のガス２３１が、存在し得る孔またはクラック２３０を通じて漏れ出すことがある。機械部材２２０を用いる際に、任意の孔またはクラック２３０から漏れ出し得るガス２３１の量は、自然に漏れ出す量よりも多くなることがある。これにより、パッケージの内容物またはパッケージの内容物の一部であり得る、異物の混入による、孔、クラック、不良の接合または接着された封止部または縫合部、パッケージの破れによって、容器からの漏れがあることを検出するか、または表示を受け取る機会を改善する。
図面において、ローラ２２０は、容器２００の上側部２０１に力を加えるために用いられる。ローラ２２０は、容器２００が機械部材２２０の下方で通過するか、または機械部材２２０が容器２００の上方で移動することを容易にする。代替的に、機械部材２２０は、容器２００に対して低い摩擦力を有するように取り扱われように、梁（beam）または板などのグライダであってもよい。
代替的に、いくつかの例では、機械部材２２０は、測定中に、容器２００の側部２００１を一時的に押圧してもよい。押圧は、容器２００が、たとえば、コンベアベルトに沿って移動している間に、振動するように行われてもよい。
代替的に、いくつかの例では、機械部材２２０を用いずに、空気などのガスの噴流が、容器２００の側部２０１に力を加えるために、用いられてもよい。
代替的に、容器２００の上側部２０１に押圧するのではなく、図１、２Ａ、および２Ｂに示されるように、力が、容器２００の任意の１つの側部または複数の側部に加えられてもよい。
ローラ、グライダ、もしくは押圧器などの機械部材によって、または、ガスの噴流によってのいずれかで、容器の側部に加えられる力は、存在し得る任意の孔を通じて内部ガスを出させられる容器を一時的に変形させる。これは、容器の外部の漏れたガスの濃度を増加させ、これにより、システムの感度を向上させ得る信号を増大させ、これにより、他の方法で検出し得るよりも、小さい孔からの漏れの検出率を改善させる。
図１に示される模式的な例では、容器２００は、センサ、および、容器２００を変形させるために用いられる機械部材２２０に対して、移動してもよい。容器２００は、たとえばコンベアベルトによって移動してもよい。代替的に、容器２００は、機械部材２２０およびセンサが容器２００に対して移動している間、固定される。
付加的および／または代替的に、いくつかの例では、抽出器部材または吸引部材（図示せず）が、センサのレーザ光線２１２に隣接して配置されてもよい。いくつかの例では、抽出器部材または吸引部材は、レーザ光線２１２、および、容器２００を変形させるために機械部材２２０の両方に隣接して配置されてもよい。
抽出器部材または吸引部材は、センサに近接する容器２００から漏れたガス２３１の濃度を増大させるために用いられもよく、これにより、システムの感度の向上に導く信号を増大させる。向上した感度は、より小さい孔またはクラック２３０を検出することを可能にするが、検出をより速くもする。
抽出器部材または吸引部材は、容器２００に向く側に沿って配置される空洞（lumen）または孔を有する梁（beam）またはチューブから作製されてもよい。空洞は、ポンプ、ファン、または抽出器に接続されてもよく、用いられる際に、ポンプ、ファン、または抽出器は、孔を通じて空気を吸い込む。容器２００における孔またはクラック２３０から漏れた任意のガス２３１は、センサの光線経路において漏れたガスの濃度を増大させる抽出器部材または吸引部材に引き寄せられ、これにより、信号を増大させる。
図２Ａおよび図２Ｂは、システムの検出率および感度をさらに向上させるための実施形態７０、８０の２つの異なる模式的な例を示している。向上は、光源３１０と検出器３１１との間で送信される光線３１２の上方に、屋根（roof）、遮蔽体（screen）、覆い体（cap）、または丸屋根（dome）３２１を加えるにより達成される。屋根、遮蔽体、覆い体、または丸屋根３１２は、光線３１２に隣接するクラックの孔３３０から漏れたガス３３１の濃度を増大させることができる。
付加的に、いくつかの例では、屋根、遮蔽体、覆い体、丸屋根３１２は、容器３００の１つの側部３０１に力を加えるために用いられる機械部材または装置３２０とともに用いられてもよい。
図２Ａに示される例では、屋根、遮蔽体、覆い体、または丸屋根３２１は、容器３００の側部３０１の全体を覆うように配置される。光線３１２が、容器３００の外表面３０１を跨いで送信されることを可能にするために、屋根、遮蔽体、覆い体、または丸屋根３２１は、孔３２２とともに設けられてもよい。
図２Ｂに示される例では、屋根、遮蔽体、覆い体、または丸屋根３２１は、光線の上方で局所的に配置される。
屋根、遮蔽体、または覆い体３２１は、図３Ａおよび３Ｂに示される曲がった形状のほかに、任意の適切な形状を有してもよく、屋根、遮蔽体、または覆い体３２１は、たとえば、ドーム形状または平坦であってもよい。
図１、２Ａおよび２Ｂに示されるような配置の実施形態は、パッケージが、コンベアベルトに沿って移動する間に、非直列式または直列式で行われてもよい。実施形態は、いくつかの例では、容器がセンサに対して移動するのではなく、センサが容器に対して移動するものであってもよい。
付加的に、いくつかの例では、容器の周囲は、光信号の送信間または光信号の送信中に、窒素（Ｎ2）などの中性ガスで充填されてもよい。測定間で中性ガスを充填する際には、周囲は、測定を妨害し得る任意のガスから浄化することができる。したがって、感度は、増大し得る。
測定中に、一定の流量を有する充填など、容器の周囲に中性ガスを適用する際には、測定のバックグラウンド（background）は、低い。したがって、漏れたガスは、より検出され易くなることがあり、これにより、感度は、増大する。
図示される例では、容器からの漏れがあるかを判定するために、吸収が測定される。代替手段は、検出される光信号が分散スペクトル（disperse spectra）または励起スペクトル（excitation spectra）である、レーザ誘起蛍光（laser induced fluorescence）に基づく光センサを用いてもよい。構成は類似するが、光源は、検出器が蛍光信号を検出するために移動する間に、光線遮蔽器（beam blocker）で終端するパルスレーザであってもよい。代替的な構成は、光学系がレーザ光線を容器の側部の全体を覆い得る面に形成するために用いられる平面レーザ誘起蛍光（planar laser-induced fluorescence）であってもよい。
図３Ａ～３Ｆは、機械力を加える間に、システムまたは方法において用いられる、光センサの例示的な構成を示している。
図３Ａは、密閉容器１００からの漏れがあるかを判定するための光センサの模式的で例示的な構成１０を示している。
光センサは、レーザなどの光源１１０と、検出器１１１とを含む。光源は、白色光源であってもよく、または、ダイオードレーザ、半導体レーザなどの少なくとも１つのレーザ光源であってもよい。光源のために用いられる波長または波長域は、容器１００の内部の少なくとも１種類のガスの吸収スペクトル（absorption spectra）に適合するように選択される。検出器１１１は、光源１１０の波長または波長域を検出し得るものから選択される、たとえば、フォトダイオード、光電増倍器、ＣＣＤ検出器、ＣＭＯＳ検出器、ＩｎＧａＡｓ検出器であってもよい。
光源１１０は、容器１００の側部の外表面１０１の一部を少なくとも跨ぐ光信号１１２を送信する。光信号１１２は、外表面１０１に隣接するか、または、外表面１０１の上方で、ある間隔をおいてなど、外表面１０１の上方で送信される。光信号１１２は、横切るなどで外表面１０１を跨いで一側方から一側方に、または、外表面１０１の対角線などである角度で、または、外表面１０１に沿うように、送信されてもよい。光センサは、容器１００の上方で、容器の側部に沿って、または、容器の下方で、光信号１１２を送信してもよい。
図３Ｂは、別の角度からの図３Ａにおける光センサの模式的な構成１０を示している。
代替的に、図３Ａおよび３Ｂに示される構成について、光源１１０および検出器１１１は、同じ側に配置されてもよく、光は、光源１１０および検出器１１１と反対に配置される、ミラーなどの反射素子で反射される光信号１１２を有することにより、外表面１０１を二度跨ぐように送信されてもよい。
図３Ｃは、光センサのさらなる構成２０を示している。この例では、光信号１１２は、容器１００の３つの側部の３つの外表面１０１、１０２、１０３を跨いで光源１１０から検出器１１１に送信される。光信号１１２は、この例では、ミラーなどの反射素子１１３ａ、１１３ｂにより曲げられる。１つの反射素子１１３ａ、１１３ｂを用いることだけによって、光信号１１２は、図示されるような３つの外表面ではなく、２つの外方面を跨いで送信されてもよい。代替的に、図３Ｄにおいて、第３の反射部材１１３ｃを加えることによる、光センサのさらなる構成３０で示されるように、光信号１１２は、容器１００の４つの外表面を跨いで送信されてもよい。
付加的および／または代替的に、ミラー、ビームスプリッタ、およびプリズムなどの、異なる光素子による、いくつかの例では、光信号１１２は、容器１００のさらなる外表面を跨いで送信されてもよい。これはまた、さらなる検出器の使用を含んでいてもよい。
図３Ｅは、光センサのさらなる模式的な構成４０を示しており、構成４０では、光信号１１２が光源１１０から検出器１１１に送信される。光信号１１２は、図示された例では、容器１００の外表面１１０を跨いで反射される光線を有するように、２つの反射素子１１３ａ、１１３ｂを用いて曲げられる。外表面１０１を二度跨いで送信される光信号１１２を有するために、ただ１つの反射素子が用いられる、他の構成が、可能である。
代替的に、３以上の反射素子１１３ａ、１１３ｂが、４回以上、外表面１０１を跨いで送信される光を有するために、用いられ得る。
図３Ｆは、構成５０の模式的な例を示しており、構成５０では、２つのセンサが、容器１００の２つの外表面に及ぶように用いられている。第１の光センサは、容器１００の第１の外表面１０１を跨ぐ光信号１１２を送信する光源１１０を含む。第２の光センサは、容器１００の第２の外表面１０２を跨ぐ光信号１１６を送信する光源１１４および検出器１１１を含む。付加的な光センサが、容器１００のさらなる外表面に及ぶように、用いられ得る。
図３Ａ～３Ｆで与えられる例では、測定は、波長可変ダイオードレーザ吸収分光（Tunable diode laser absorption spectroscopy）などの吸収分光（absorption spectroscopy）に基づく。ガス信号の変化が、容器の内部の少なくとも１種類のガスと合致して検出されると、その容器は、一定の閾値によって与えられる漏れがあると見做される。漏れは、トレイの端部またはバッグの開口部に対する薄片（foil）などの、不良の接合または接着された封止部または縫合部によるものであることがある。容器の内部の種類が、二酸化炭素（ＣＯ2）などのように、周辺バックグラウンド（ambient background）に存在する場合、バックグラウンド（background）と比べて、ＣＯ2の吸収ピークの増加は、容器が漏れていることを示すことがある。
図４は、構成９０の模式的な例を示しており、構成９０では、たとえば空気または窒素などの付加的なガスの流れ５０１が、パッケージ５００における漏れ位置から、光源５１０と検出器５１１との間で送信される光線５１２への、ガス移送を増大させるために導入されている。この例では、光線５１２は、パッケージの上方を通過する。代替的に、図３Ａ～３Ｆに関して説明される任意の構成が用いられてもよい。たとえば、漏れがパッケージ５００の底側部にある場合、漏れガスが光線５１２に届くのを促進するために、ガスの流れ５０１を下方から導入することは、有益であることがある。導入されるガス流５０１は、光線５１２に向かって、および、光線５１２を通って、パッケージ５１２の表面を跨ぐ、層流、または、乱流、または、それらの間の混合であり得る流れを生成してもよい。ガスの導入は、この例示的な図では、排気口として機能する、表面を跨ぐ多数の小さな孔に備える装置５０２を通じて行われる。装置は、ガス給気口５０３に接続され得る。ガス導入はまた、たとえば、単一の吐出ノズルまたは多孔質材料などによる、他の方法で行われてもよい。ガス導入はまた、パッケージの他の側部で発生してもよい。
この構成９０の有利な点は、漏れガスを光線５０１に移送することを促進することである。これは、漏れガスに関する信号を増大させることができる。
図４に示される構成９０は、図１、２Ａ、および２Ｂに関して説明されるように、パッケージ５００に機械力を加えるための部材または装置とともに、用いられてもよい。
本明細書で開示されるシステムはさらに、容器の内部の少なくとも１つのガスのレベルが、検出される送信される光信号に基づいて、容器の外部を変化させたかを判定するための制御ユニットを含んでもよい。本明細書で説明される、すべての判定または計算は、検出器に接続される制御ユニットまたはデータ処理装置（図示せず）によって、実行されてもよい。制御ユニットは、データ処理装置であってもよく、１つまたは複数の汎用用途または特定用途の演算装置において実行される、特定用途のソフトウェア（または、ファームウェア）によって実装されてもよい。本明細書において、このような演算装置のそれぞれの「要素」または「手段」は、方法ステップの概念的な等価物を指し、要素／手段とハードウェアまたはソフトウェアのルーチンの特定の部分との間では、必ずしも１対１の対応はしないと理解されるべきである。ハードウェアの一部は、異なる手段／要素を備える。たとえば、処理ユニットは、１つの指示を実行する際に、１つの要素／手段として機能するが、別の指示を実行する際に、別の要素／手段として機能する。さらに、１つの要素／手段は、いくつかの場合において、１つの指示によって実行されてもよいが、いくつかの他の場合において、複数の指示によって実行されてもよい。このようなソフトウェア制御の演算装置は、たとえば、ＣＰＵ（「中央処理装置」）、ＤＳＰ（「デジタル信号処理装置」）、ＡＳＩＣ（「特定用途向け集積回路」）、個別のアナログおよび／またはデジタル素子、または、ＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）などのいくつかの他のプログラム可能な論理装置などの、１つまたは複数の処理ユニットを含んでいてもよい。データ処理装置１０はさらに、システムメモリを含む様々なシステム素子を処理ユニットに結合させるシステムメモリおよびシステムバスを含んでいてもよい。システムバスは、任意の様々なバス構成を用いる、メモリバスまたはメモリ制御装置（controller）、周辺バスおよびローカルバスを含む、任意の複数種のバス構造であってもよい。システムメモリは、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、読み書き可能なメモリ（ＲＡＭ）、およびフラッシュメモリなどの、揮発性および／または不揮発性メモリの形態で、コンピュータ記憶媒体を含んでいてもよい。特定用途のソフトウェアは、磁気媒体、光学媒体、フラッシュメモリカード、デジタルテープ、ソリッドステートＲＡＭ（solid state RAM）、ソリッドステートＲＯＭ（solid state ROM）などの、演算装置に含まれるか、または演算装置に演算装置にアクセス可能なシステムメモリまたは他の取り外し可能／取り外し不能な揮発性／不揮発性のコンピュータ記憶媒体に格納されていてもよい。データ処理装置１０は、シリアルインターフェース、パラレルインターフェース、ＵＳＢインターフェース、ワイヤレスインターフェース、ネットワークアダプタなど、ならびに、Ａ／Ｄコンバータなどの、１つまたは複数のデータ取得装置などの、１つまたは複数の通信インターフェースを含んでいてもよい。特定用途のソフトウェアは、記録媒体および読み出し専用メモリを含む、任意の適切なコンピュータ読み取り可能な媒体において、制御ユニットまたはデータ処理装置に提供されてもよい。
図５は、測定１０００に関する模式図を示している。図は、２つの曲線を示し、漏れがある状態の１つの曲線４００と、漏れがない状態のバックグラウンド（background）または容器である１つの曲線４１０である。増加した強度の吸収ピーク４１０は、漏れがあることを示す。
付加的に、いくつかの例では、バックグラウンド（background）４１０とピーク４００との間の差分４２０を計算することによって、孔またはクラックの大きさなどの、漏れの大きさが見積もられてもよい。
図６は、密閉容器の健全性を判定する方法１１００を示している。密閉容器は、少なくとも１種類のガスを含む。検出されるべき少なくとも１種類のガスは、容器の外部の周囲雰囲気に存在しないか、または、容器の内部でより高い濃度で存在するかのいずれかである。当該方法は、以下のステップを含む。
光センサを用いて、容器の少なくとも１つの側部の外表面の少なくとも一部を跨いで、光信号を送信する１００１。光センサは、容器の内部の少なくとも１種類のガスに感応する。
送信される光信号を検出する１００２。
検出される光信号に基づいて、容器の内部の少なくとも１種類のガスが、容器の外部で検出されたかを判定する１００３。
容器は、少なくとも１種類のガスを含む密閉バッグまたは密閉トレイであってもよい。いくつかの例は、調整雰囲気（modified atmosphere：ＭＡＰ）を有する容器であってもよい。調整雰囲気は、たとえば、食品パッケージ、薬剤などの貯蔵寿命を向上させるために、パッケージにおいて一般的に用いられる。一般的に用いられるガスは、酸素（Ｏ2）量を低下させるための二酸化炭素（ＣＯ2）または窒素（Ｎ2）である。これは、好気性生物（aerobic organisms）の成長を鈍化させ、酸化反応を防止するために行われる。それゆえ、これらのパッケージを監視し、たとえば、パッケージング中に、漏れがないように確認することは、重要である。ＣＯ2およびＮ2とは別に、他のガスが、容器および製品によっては、同様に監視することができ、たとえば、特定の製品に対しては、酸素（Ｏ2）が、対象となってもよい。
方法１１００は、単一の容器に対して行われるか、または、コンベアベルトのように、直列式で行われてもよい。
方法のいくつかの例において、光センサは、光源および検出器であり、光は、光源と検出器との間で送信される。検出される光信号は、吸収信号である。センサの例は、たとえば、波長可変ダイオードレーザ吸収分光（Tunable diode laser absorption spectroscopy：ＴＤＬＡＳ）であってもよい。
代替的に、いくつかの例では、光センサは、レーザ誘起蛍光（laser induced fluorescence：ＬＩＦ）に基づいてもよい。検出される光信号は、分散スペクトル（disperse spectra）または励起スペクトル（excitation spectra）であり得る。ＬＩＦセンサは、レーザ誘起蛍光（laser induced fluorescence）を用いてもよい。
感度を向上させるために、力は、容器の１つの側部に加えられる。力は、ローラまたはグライダなどの機械部材を用いて、加えられる。図７は、ＣＯ2の検出に基づく、システムを通過する、４つの漏れているトレイパッケージの例示的な測定結果を示す。パッケージは、頭隙において、増大するＣＯ2のレベルを有し、小さな力を生成するローラを用いて、トレイの上部フィルムに圧力をわずかに加えられる。漏れているパッケージがシステムを通過すると、検出器は、ｐｐｍ＿ｍ単位（ｐｐｍメートル（parts-per-million meter）のＣＯ2）で測定される、この具体例では、パッケージの外部で増大するＣＯ2のレベルにより、鋭いピークを記録する。各測定点は、３００ｍｓの期間内での平均ＣＯ2信号を表す。
上述される例において、ガス濃度を絶対値で測定することは、必ずしも必要ではないことに留意すべきである。いくつかの例では、ガス濃度に関連する信号を測定することで、十分である。いくつかの例では、スペクトル信号は（spectroscopic signal）、ガス圧力に関連する。
いくつかの例では、少なくとも１つの基準容器が用いられ、基準容器は、漏れを有さないか、または、既知の特徴を示す漏れを有する。基準容器に対する測定は、その後の容器に対して測定される信号との比較のために用いられる基準信号（baseline signal）を提供する。
本発明は、具体例を参照しながら、上述されている。しかしながら、上述されるもの以外の例が、本開示の範囲内で、同様に可能である。ハードウェアまたはソフトウェアによって方法を実施する、上述されるもの以外の異なる方法ステップが、本発明の範囲で提供することができる。本発明の異なる特徴およびステップは、説明されたもの以外の他の組み合わせで、組み合わせることができる。本開示の範囲は、添付される特許請求の範囲のみによって、限定されるものではない。
本明細書および請求の範囲において、ここに用いられる「１つの」という不定冠詞（「a」および「an」）は、それに反することが明確に示されていなければ、「少なくとも１つの」（「at least one」）を意味すると理解されるべきである。「および／または」（「and/or」）という語句は、そのように結合される要素の「いずれかまたは両方」（「either or both」）、すなわち、ある場合には接続して存在し、他の場合には分離して存在する要素を意味することを理解されるべきである。
Claims (14)
- 少なくとも１つのガスを含む密閉された容器の健全性を判定する方法であって、
前記方法は、
前記容器の少なくとも上表面の一部に機械的な力を加えることと、
光センサを用いて、前記容器の少なくとも１つの側部の外表面の少なくとも一部を跨ぐ光信号を送信することであって、前記光センサは、前記容器の内部の前記少なくとも１つのガスに感応し、前記光センサが、波長可変ダイオードレーザである光源、および検出器を備え、前記光信号が、前記光源と前記検出器との間で送信される、前記光信号を送信することと、
送信された前記光信号を検出することと、
波長可変ダイオードレーザ吸収分光（ＴＤＬＡＳ）信号である、送信されて検出された前記光信号に基づいて、前記容器の内部の前記少なくとも１つのガスのレベルが、前記容器の外部を変化させたかを判定することと
を含む、方法。 - 前記力は、ローラまたはグライダなどの変形部材を用いて加えられる、請求項１記載の方法。
- 前記容器は、バッグまたはトレイなどの、ＭＡＰ食品パッケージである、請求項１または２記載の方法。
- コンベアベルトなどの直列式で、前記容器の健全性を判定することを含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
- 窒素（Ｎ2）などの中性ガスを用いて、前記光信号の送信間または前記光信号の送信中に、前記容器の周囲を充填することを含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
- 測定されるガスは、二酸化炭素（ＣＯ2）である、請求項１～５のいずれか１項に記載の方法。
- 漏れガスを前記光信号に移送するために、前記容器の周囲に流れを生成するように、ガスを導入することを含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。
- 少なくとも１つのガスを含む密封された容器の健全性を判定するためのシステムであって、前記システムは、
前記容器の少なくとも上表面の一部に機械的な力を加えるための部材と、
前記少なくとも１つのガスに感応する光センサであって、前記光センサは、前記容器の少なくとも１つの側部の外表面の少なくとも一部を跨いで光信号を送信するように構成され、前記光センサが、波長可変ダイオードレーザである光源、および検出器を備え、前記光信号が、前記光源と前記検出器との間で送信される、光センサと、
波長可変ダイオードレーザ吸収分光（ＴＤＬＡＳ）信号である、送信されて検出された前記光信号に基づいて、前記容器の内部の前記少なくとも１つのガスのレベルが、前記容器の外部を変化させたかを判定するための制御ユニットと
を備える、システム。 - 前記部材は、ローラまたはグライダなどの変形部材である、請求項８記載のシステム。
- ポンプまたはファンに接続される孔などの、抽出器または吸引部材が、前記光センサに隣接する前記少なくとも１つのガスの濃度を増加させるために、前記光センサに近接して配置される、請求項８または９記載のシステム。
- 前記光センサに隣接する前記少なくとも１つのガスの濃度を増加させるために、屋根が、前記光センサの上方に配置される、請求項８～１０のいずれか１項に記載のシステム。
- １つまたは複数のセンサが、前記容器の異なる側部に配置されるか、または、光が、前記容器の少なくとも１つの側部の外表面の少なくとも一部を複数回跨いで通過するように、ミラーなどの光学系を用いて曲げられるか、または、光が、前記容器の２以上の表面の上方を通過するように、ミラーなどの光学系を用いて曲げられる、請求項８～１１のいずれか１項に記載のシステム。
- 測定されるガスは、二酸化炭素（ＣＯ2）である、請求項８～１２のいずれか１項に記載のシステム。
- 装置は、漏れガスを前記光信号に移送するために、前記容器の周囲に流れを生成するように、ガスを導入するように構成される、請求項８～１３のいずれか１項に記載のシステム。
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