KR20210018261A - 용기의 헤드 스페이스 내 가스를 검출하는 장치 - Google Patents

용기의 헤드 스페이스 내 가스를 검출하는 장치 Download PDF

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크리스토프 헤르드리트슈카
마티아스 칼
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윌코아게
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Abstract

제1 가스의 농도를 측정하기 위한 및/또는 용기의 헤드 스페이스 내 압력을 측정하기 위한 장치(1)로, 송신기-수신기 장치는 상기 헤드 스페이스를 수용하기 위한 측정 존(11)을 획정하고, 송신기-수신기 장치는, - 상기 제1 가스의 흡수선을 포함하는 파장 범위를 커버하는 전자기 방사선(5)을 방출하게 구성된 송신기(2), - 상기 파장 범위 내 전자기 방사선(5')을 수신하게 구성된 수신기(3)로, 상기 수신기 및 상기 송신기는, 상기 송신기에서 방출된 상기 전자기 방사선이 측정 존을 가로질러 상기 수신기로 도달하는 방사선 경로를 획정하게 서로에 대해 배향되어 있는, 수신기(3), - 송신기-수신기 장치를 상기 장치 또는 충전 및/또는 밀봉 기계에 고정하기 위한 고정 요소(7), 및 - 다음 중 적어도 하나를 야기하도록 구성된 전기적으로 제어 가능한 액추에이터 장치(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기-수신기 장치. - 상기 고정 요소에 대한 상기 송신기 및 상기 수신기의 공통 병진 및/또는 회전 변위, - 상기 수신기에 대한 상기 송신기의 상호 상대적인 병진 및/또는 회전 변위.

Description

용기의 헤드 스페이스 내 가스를 검출하는 장치
본 명세서에 기재되어 있는 본 발명은 특정 가스의 농도를 측정하기 위한 장치 및/또는 용기의 헤드 스페이스 내 압력을 측정하기 위한 장치에 관한 것이다. 다른 측면에서, 본 발명은 상기 장치를 사용하여 특정 가스의 농도를 측정하는 방법 및/또는 용기의 헤드 스페이스 내 압력을 측정하는 방법에 관한 것이다.
가스와의 접촉 특히 산소 같이 비-불활성 가스와의 접촉은 시간이 지남에 따라 식품 또는 의약품의 품질을 떨어뜨릴 수 있다는 것이 공지되어 있다. 예를 들어, 각 의약품의 보관 기간을 충분히 길게 하기 위해서는, 의약품용 용기 내에 잔류하는 산소의 양이 적어야 하는 것이 필수적이다. 이를 달성하기 위해, 용기에서 공기를 빼기 위해 포장 공정에서 불활성 가스 일반적으로 질소를 용기 내로 주입한다. 민감한 의약품의 경우, 잔류 산소에 필수적으로 요구되는 한도는 1-2%인 것이 일반적이다. 이러한 사양은 잔류 산소를 0.5% 이하로 요구하는 경향이 있다.
포장한 후에 용기 내 잔류 산소의 양은 작업자가 오프-라인으로 확인할 수 있다. 이를 위해, 각 샘플들을 포장 라인에서 제거한다. 충전되어 밀봉된 용기 내에 잔류하는 산소의 양을 측정하기 위해 파괴 또는 비-파괴 분석 방법이 사용될 수 있다. 그러나 이는 공정의 상대적으로 늦은 시간에서 이루어지므로, 오작동시 대량의 용기들이 영향을 받을 수 있다. 이 경우, 일부 샘플들의 잔류 산소 양의 분석에도 불구하고 경제적 손실이 예방되지 않을 수 있다. 따라서 고수율의 충전 및/또는 밀봉 기계에서, 공정의 이른 시점에서 충전된 용기의 헤드 스페이스 내 가스의 농도를 측정하는 것이 바람직하다. 그러나 특히 고수율의 충전 및/또는 밀봉 기계에서, 공간이 제한되고 추가의 취급 또는 측정 단계를 구현하기가 어렵다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 단점들을 피할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 제1항에 따른 송신기-수신기 장치에 의해 달성된다.
제1 가스의 농도를 측정하기 위한 및/또는 용기의 헤드 스페이스 내 압력을 측정하기 위한 장치를 위한 송신기-수신기 장치이다. 송신기-수신기 장치는 상기 헤드 스페이스를 수용하기 위한 측정 존을 획정하고, 송신기-수신기 장치는,
- 제1 가스의 흡수선을 포함하는 파장 범위를 커버하는 전자기 방사선을 방출하게 구성된 송신기,
- 상기 파장 범위 내 전자기 방사선을 수신하게 구성된 수신기로, 수신기 및 송신기는, 송신기에서 방출된 전자기 방사선이 측정 존을 가로질러 수신기로 도달하는 방사선 경로를 획정하게 서로에 대해 배향되어 있는, 수신기,
- 송신기-수신기 장치를 장치 또는 충전 및/또는 밀봉 기계에 고정하기 위한 고정 요소, 및
- 다음 중 적어도 하나를 야기하도록 구성된 전기적으로 제어 가능한 액추에이터 장치를 포함한다.
　　　　　　　　- 고정 요소에 대한 송신기 및 수신기의 공통 병진 및/또는 회전 변위,
　　　　　　　　- 수신기에 대한 송신기의 상호 상대적인 병진 및/또는 회전 변위.
본 발명자는, 용기 내에 잔류하는 가스 특히 산소 같은 비-불활성 가스의 양이 제품 품질에 중요하기 때문에, 용기 내에 잔류하는 가스의 양을 용기를 불활성 가스로 채우는 순간에 최대한 가깝게 모니터링 할 필요가 있음을 인식했다. 이 목표는 본 발명에 따른 송신기-수신기 장치에 의해 달성된다. 특히, 송신기-수신기 장치는 작업자의 수작업 없이 특정 용기 유형 및 치수에 맞게 조정될 수 있다. 이는, 송신기-수신기 장치가 콤팩트하게 구성될 수 있고 공간이 제한된 장소에 장착될 수 있다는 장점이 있다.
전기적으로 제어 가능한 액추에이터 장치는 하나 또는 여러 개의 서보- 또는 스텝 모터 구동 선형 축 또는 회전축을 포함할 수 있다. 액추에이터 장치는 분석 될 헤드 스페이스의 수직 위치에 대응하는 수직 위치로 송신기와 수신기를 함께 이동시키도록 구성된 수직 축을 포함할 수 있다. 수평 축은 입사되는 전자기 방사선을 헤드 스페이스를 통한 경로가 최대이거나 최소 반사가 발생하는 위치로 향하게 할 수 있다. 나가는 빔의 각도는 용기 벽의 굴절 특성을 보상하기 위해 조정될 수 있다. 추가적으로, 빔을 형성하고, 그것을 산란시키고 및/또는 그 형상 및/또는 그 시간적 및/또는 공간적 일관성(coherence)을 변경하기 위해 광학 요소가 적용될 수 있다.
조정 가능한 위치는 바이알, 주사기, 카트리지, 병과 같은 용기 유형에 따라 달라질 수 있다. 조정 가능한 위치는 용기의 크기와 충전 높이에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 운송 수단의 평면 위 10 ㎜ 내지 120 ㎜까지의 범위에서 수직 위치의 조정은 수직으로 배향된 서보- 또는 스텝 모터-구동 선형 축에 의해 가능해질 수 있다.
따라서, 전기적으로 제어 가능한 액추에이터 장치는, 고정 요소에 대한 송신기 및 수신기의 공통 변위, 수신기에 대한 송신기의 변위, 고정 요소에 대한 송신기 및 수신기의 공간적 방향의 변화 및 수신기의 공간적 방향에 대한 송신기의 공간적 방향의 변화 중 적어도 하나를 야기하도록 구성된다.
송신기 또는 수신기의 변위는 직교 좌표계에서 정의될 수 있는 위치를 변경한다. 공간적 방향의 변경은 예를 들어 송신기 또는 수신기를 틸팅하는 것으로 설명될 수 있는 직교 좌표계의 축을 중심으로 한 회전에 의해 달성된다.
예를 들어, 전자기 방사선은 적외선일 수 있다. 적외선 흡수 분광법은, 용기 내의 특정 모니터링 가스 농도와 용기 내의 압력을 결정하는 데에 적합한 것으로 알려져 있다. 이 방법은 비침습적 방식으로, 즉 측정 장치의 일부를 용기에 넣지 않고 용기의 헤드 스페이스에서 가스 농도 및/또는 압력을 결정할 수 있게 한다. 적외선 방사선만이 용기의 벽과 헤드 스페이스의 기체 상태를 통과한다는 장점이 있다. 적외선 방사선의 방사 강도는 가스 종류에 따라 특정 흡수 대역에서 감소한다. 제1 가스의 특징적인 흡수 대역이 파장 범위에 있도록 선택될 수 있다.
송신기-수신기 장치의 일 실시형태에서, 제1 가스는 비-불활성 가스이다.
용기 내 비-불활성 가스의 비율이 제품 품질에 중요하므로, 이 양을 모니터링 할 필요가 있다.
송신기-수신기 장치의 일 실시형태에서, 제1 가스가 산소이고, 파장 범위는 파장 760 ㎚를 포함한다.
의약품 또는 식품을 포장할 때 산소 농도를 낮게 하는 것이 특히 중요하다. 760 ㎚의 파장에 근접하는 특성 흡수 라인을 관찰하면, 분자 산소를 신뢰성 있게 검출할 수 있다.
송신기-수신기 장치의 일 실시형태에서, 송신기는 파장 범위 내의 전자기 방사선을 방출하게 구성된 가변 다이오드 레이저를 포함한다.
튜닝 가능한 다이오드 레이저를 사용하면, 제1 가스를 검출하는 데 사용되는 파장 범위 전체를 통해 시간에 따라 튜닝 가능한 다이오드 레이저에 의해 방출되는 비교적 좁은 파장 대역의 중심 파장을 스위핑하여 원하는 파장 범위를 커버할 수 있다. 튜닝 가능한 다이오드 레이저를 사용하면, 레이저 방사선의 대역폭보다 큰 파장 범위를 스캔할 수 있으며 결과적으로 다양한 파장에 대한 파장 데이터 세트에 대한 강도를 제공할 수 있다. 이를 달성하기 위해 레이저의 파장은 톱니 프로파일에 따라 변조될 수 있다. 수신기 측에 도착하는 신호의 고정 증폭 또는 고차 고조파 분석을 허용하기 위해, 이 변조는 추가 변조 예를 들어 빠른 정현파로 추가로 중첩될 수 있다.
일 실시형태에서, 송신기-수신기 장치는 내부 공간을 획정하고 외부 공간을 향하는 외부 면을 구비하는 케이싱을 추가로 포함하고, 상기 외부 공간은 상기 측정 존을 포함하며, 상기 전기적으로 제어 가능한 액추에이터 장치는 상기 내부 공간 내에 위치한다.
액추에이터 장치로부터 측정 존을 분리하면 가능한 선명도(clearness) 문제가 완화된다. 일반적으로 측정 존과 용기가 채워지는 위치 사이에 개방된 공간이 있다. 액추에이터 요소가 작동할 때 생성된 입자들이 케이싱의 내부 공간에 유지된다. 또한, 케이싱은 전기적으로 제어 가능한 액추에이터 장치에 의해 시프트 또는 회전되는 가동 파트와의 비자발적 충돌이 방지되므로, 작동 보안이 향상된다.
송신기-수신기 장치의 일 실시형태에서, 상기 송신기는 상기 내부 공간 내에 배치되되, 상기 파장 범위에 대해 투과성이고 적어도 상기 외부 면의 일부를 형성하는 윈도우에 의해 상기 측정 존으로부터 분리되어 있고, 상기 수신기는 상기 내부 공간 내에 배치되되 상기 윈도우 또는 상기 파장 범위에 대해 투과성이고 적어도 상기 외부 면의 일부를 형성하는 추가 윈도우에 의해 측정 존으로부터 분리되어 있다.
이 실시형태는 측정 존으로부터 송신기와 수신기를 추가로 분리할 수 있게 한다.
다른 실시형태에서, 케이싱은 다수의 파트를 포함할 수 있고, 내부 공간은 다수의 서브-공간을 포함할 수 있다. 특히 송신기는 상기 내부 공간의 제1 서브-공간에 배치될 수 있고, 수신기는 상기 내부 공간의 제2 서브-공간에 배치될 수 있다. 여기서, 제1 서브-공간과 제2 서브-공간은 분리되어 있다.
송신기-수신기 장치의 일 실시형태에서, 외부 면의 적어도 대부분은 과산화수소에 내성이 있는 재료로 형성되고 및/또는 상기 외부 면의 산술 평균 거칠기는 1.6 ㎛ 이하이고 및/또는 외부 면에는 만입부가 존재하지 않고 및/또는 외부 면의 형상은 수평면이 존재하지 않는 배향으로 되어 있다.
과산화수소에 내성이 있는 재료로 형성된 외부 면을 사용하여, 송신기-수신기 장치는 저온 살균 공정을 거칠 수 있으며, 여기서 기화된 과산화수소는 송신기-수신기 장치를 손상시키지 않고 적용된다. 적합한 재료는 예를 들어 스테인리스강 또는 사파이어이다. 사파이어는 또한 투명한 윈도우에 적합하다. 본 발명자는 외부 면의 나열된 특성들이 송신기-수신기 장치의 클린 룸 적합성에 개별적으로 그리고 조합하여 기여한다는 것을 인식했다. 따라서, 이 실시형태에 따른 송신기-수신기 장치는 클린 룸 환경을 필요로 하는 충전 및/또는 밀봉 스테이션에 가깝게 배치될 수 있다는 이점을 갖는다. Ra 값이라고도 하는 산술 평균 거칠기는 평가 길이 내에서 중심선에 대한 편차에서 결정된 필터링된 거칠기 프로필의 산술 평균 값이다. 클린 룸 환경에서 사용되는 장치의 표면에는 1.6 마이크로미터 미만의 Ra 값이 적당하다. 장치 또는 충전 기계에 장착될 때, 케이싱의 외부 면은 적어도 대부분이 수평이 되지 않도록 장착될 수 있다. 이를 위해, 외부 면이 곡선형으로 될 수 있다. 예를 들어, 케이싱은 아치형 천장을 가질 수 있다. 수평 부분을 피하는 또 다른 방법은 안장 모양의 형태로 케이싱의 상부를 형성하는 것이다. 바람직하게는, 케이싱의 상부 면은 장착된 위치에서 수평 방향으로부터 30°내지 45°각도로 벗어난다.
송신기-수신기 장치의 일 실시형태에서, 케이싱은 기밀(gas-tight)이다.
기밀 케이싱은 특히 입자 밀도 또는 무균 환경에 대한 엄격한 요구 사항이 존재하는 분야에서 가능한 적용 스펙트럼을 더욱 넓힌다. 더욱이, 기밀 케이싱은 측정할 제1 가스와 다른 제2 가스로 영구적으로 채워질 수 있으므로, 측정 신호에 대한 원치 않는 기여는, 케이싱 내부에 놓이는 송신기와 수신기 사이에의 방사선 경로의 섹션을 따른 제1 가스의 존재에 의해 발생하지 않는다.
일 실시형태에서, 송신기-수신기 장치는 전자기 방사선용 상기 방사선 경로를 따르는 영역을 제2 가스로 범람하게 하는 제2 가스 공급원을 추가로 포함한다.
이 실시형태에서, 제1 가스에 대한 측정 신호 특성에 대한 기여가 시험 대상 용기 주위로부터 유래하지 않도록, 제1 가스가 용기의 주변으로부터 변위될 수 있다. 제2 가스는 예를 들어 산소가 제1 가스인 경우 질소이다. 제2 가스의 공급원은 그러한 케이싱이 존재한다면, 송신기-수신기 장치의 케이싱의 내부 공간을 넘치게 하도록 구성될 수 있다. 제2 가스 공급원은 측정 존을 향하는 개구를 포함할 수 있다.
다른 실시형태에서, 빔에 대한 주변 가스의 영향을 피하기 위해 측정 빔을 방출기로부터 측정 존으로 통과시키는 데에, 빔-안내 빔-전달 시스템, 예를 들어 하나 이상의 광섬유를 포함하는 광 도파관이 사용될 수 있다.
위에 기재된 실시형태는 모순되지 않는 한 임의의 다른 실시형태와 조합될 수 있다.
본 발명의 추가적인 범위는 청구항 제10항에 따른 장치이다. 이 장치는 제1 가스의 농도를 측정하기 위한 및/또는 용기의 헤드 스페이스 내 압력을 측정하기 위한 것이다. 이 장치는,
- 본 발명에 따른 송신기-수신기 장치, 및
- 상기 수신기에 작동 가능하게 연결되며, 상기 수신기에 의해 수신된 전자기 방사선에 기초하여 상기 제1 가스의 농도 및/또는 상기 헤드 스페이스 내 압력을 나타내는 수치 값을 생성하게 구성된 평가 유닛을 포함한다.
본 발명의 추가의 범위는 청구항 제11항에 따른 충전 및/또는 밀봉 기계이다. 충전 및/또는 밀봉 기계는 용기 내에 액체 또는 고체 내용물을 충전하기 위한 충전 스테이션, 본 발명에 따른 장치 및 상기 용기를 상기 충전 스테이션으로부터 상기 장치의 상기 측정 존으로 운송하게 구성된 컨베이어 시스템을 포함한다.
충전 및/또는 밀봉 기계는 케이싱을 갖는 본 발명의 장치를 포함할 수 있다. 케이싱은 클린 룸 환경에 적합하도록 구성될 수 있다. 충전 기계 내부에 장착된 위치에서, 케이싱에 수평면이 없을 수 있다. 케이싱 천장의 면은 아치형이거나 수평면에 대해 20°내지 120°, 특히 30°내지 45°의 경사각을 가질 수 있다. 즉, 천장 면에 수직인 표면은 중력 방향에 대해 20°내지 120°, 특히 30°내지 45°의 각도를 형성한다.
본 발명의 추가의 범위는 청구항 제12항에 따른 방법이다. 이 방법은 제1 가스의 가스 농도를 결정하는 방법 및/또는 용기의 헤드 스페이스 내 압력을 측정하는 방법이다. 이 방법은 본 발명에 따른 장치를 사용한다. 이 방법은 전기적으로 제어 가능한 액추에이터 장치를 사용하여 송신기 및/또는 수신기의 위치 또는 공간적 방향을 조정하는 단계를 포함한다.
또한 본 발명의 범위는 청구항 제13항에 따른 방법이다. 이것은 액체 또는 고체 내용물 위의 헤드 스페이스 내에 기상 물질을 포함하는 시험 밀봉된 용기를 제조하는 방법이다. 이 방법에 의해 얻어지는 제품에서, 기상 물질의 제1 가스의 가스 농도는 사전에 결정된 시험 한계 미만이다. 이 방법은,
- 내용물을 용기 내로 충전하여 헤드 스페이스에 내용물이 없게 설정하는 단계,
- 제2 가스 특히 불활성 가스를 상기 용기 내로 안내하여, 상기 용기의 내부 공간에서 이전의 기상 물질을 변위시키는 단계,
- 밀봉 수단으로 상기 충전된 용기를 밀봉시키는 단계,
- 제10항에 따른 장치를 사용하여 충전되어 밀봉된 용기의 헤드 스페이스 내 제1 가스의 가스 농도를 측정하는 단계, 및
- 측정된 제1 가스의 가스 농도가 시험 한계를 상회하면 충전되어 밀봉된 용기를 거절하고 또는 측정된 제1 가스의 가스 농도가 시험 한계를 상회하지 않으면 충전되어 밀봉된 용기를 시험 밀봉된 용기로 승인하는 단계를 포함한다.
본 발명의 변형 예에서, 제1 가스는 산소이다.
본 발명의 변형 예에서, 충전된 용기의 헤드 스페이스 내 제1 가스의 가스 농도를 측정하는 단계 이전에, 전기적으로 제어 가능한 액추에이터 장치를 사용하여 송신기 또는 수신기를 시프트 또는 회전시킴으로써 측정 존이 용기의 헤드 스페이스와 중첩되게 하는 추가 단계가 수행된다.
이 방법의 변형은 특히 멸균 환경 내에서 수작업 없이 다양한 유형과 크기의 용기를 처리할 수 있다는 장점이 있다. 측정 존을 측정할 용기의 헤드 스페이스와 겹치게 하는 단계는 동일한 용기의 배치(batch)에서 측정을 시작할 때 수행될 수 있다. 이 경우 필요한 위치와 공간 방향은 다양한 유형의 용기에 대한 각 정보를 포함하는 데이터베이스에서 읽을 수 있다. 전기적으로 제어 가능한 액추에이터 장치는 송신기와 수신기를 각각의 위치로 이동시키고 공간 방향을 조정하도록 제어 될 수 있다. 또한, 이러한 초기 위치 지정 또는 대안으로 송신기 및 수신기의 위치 및 공간적 방향이 각 개별 용기에 대해 조정될 수 있다. 이러한 조정은 동일한 유형의 다른 용기의 개별적인 변형 또는 장치에 대한 용기들의 위치의 변화에 대처할 수 있게 한다. 이 조정은 예컨대 전자기 방사선의 수신 강도를 최대에 가깝게 유지하기 위해 피드백 루프를 적용하여 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 방법들의 변형에서, 이 방법의 단계들이 제11항에 따른 충전 및/또는 밀봉 기계를 사용하여 수행되고, 충전된 용기들이 연속적으로 상기 측정 존을 통과하거나 또는 핸들링 시스템이 충전된 용기의 개별 샘플을 집어서 이들을 측정 존으로 이동시킨다.
이에 따라, 이 방법을 적용할 때, 본 발명에 따른 장치는 두 작동 모드에서 사용될 수 있다. 먼저, 충전된 용기의 배치에서 픽업된 각 샘플을 시험하기 위해, 그리고 충전된 모든 용기들을 인-라인 시험하기 위해.
아래에서 도면들을 참고하여 본 발명을 추가로 예시한다.
도 1은 본 발명에 따른 송신기-수신기 장치의 개략도이다.
도 2는 용기의 헤드 스페이스 내 제1 가스의 농도를 측정하기 위한 장치 및/또는 압력을 측정하기 위한 장치의 일 실시형태의 개략도이다.
도 1은 본 발명에 따른 송신기-수신기 장치(1)를 개략적으로 그리고 간략하게 도시한 도면이다. 송신기-수신기 장치(1)가 작동하는 상태로 도시되어 있다. 송신기(2)는 전자기 방사선(5)을 측정 존(11)을 향해 방출한다. 전자기 방사선은 이중 화살표로 표기되어 있다. 측정 존을 통과한 방사선(5')은 수신기(3)에 의해 수신된다. 고정 요소(7)는 주변 환경에 있는 요소들에 송신기-수신기 장치(1)를 고정할 수 있다. 전기적으로 제어될 수 있는 액추에이터 장치(8)는 송신기와 수신기를 고정 요소에 대하여 그리고 서로에 대하여 시프트 또는 회전시키도록 구성되어 있다. 액추에이터 장치의 작동에 의해 상정할 수 있는 이동이 화살표로 상징적으로 지시되어 있다. 파선으로, 송신기-수신기 장치의 일부가 아닌 용기(10)가 가능한 측정 위치로 도시되어 있다. 측정 존(11)은 용기의 헤드 스페이스 즉 용기의 내용물 위의 공간과 중첩된다. 도시되어 있는 액추에이터 장치는 다중 축 액추에이터 장치이다. 예를 들어 송신기 및 수신기를 위 또는 아래로 동시에 변위시킴으로써, 고정 요소에 대한 측정 존의 높이를 조정할 수 있다. 송신기 및 수신기 사이의 거리 또한 조정될 수 있다. 송신기 및 수신기의 상대적인 공간적 방향을 조정하기 위해 송신기를 회전시키거나 틸팅시킬 수 있으며, 이는 측정 존을 떠난 방사선이 수신에 닿는 것을 보장하는 것과 같이 용기 벽에서의 굴절 효과를 처리한다. 고정 요소에 직접 부착되어 있는 수평 방향 선형 축에 의해, 송신기 및 수신기는 전체적으로 수평 방향으로 변위될 수 있다. 파선으로 도시되어 있는 평가 유닛(4)은 수신기(3)에 작동 가능하게 연결될 수 있으며, 송신기-수신기 장치(1)를 용기의 헤드 스페이스 내 제1 가스의 농도를 측정하기 위한 장치 및/또는 압력을 측정하기 위한 장치로 보완할 수 있다.
도 2는 제1 가스의 농도를 측정하기 위한 장치 및/또는 용기의 헤드 스페이스 내 압력을 측정하기 위한 장치의 일 실시형태를 개략적으로 그리고 간략하게 도시한다. 도 1과 관련하여 설명한 구성요소들 외에, 이 장치는 케이싱(9)을 포함한다. 케이싱은 송신기(2), 수신기(3) 및 액추에이터 장치(8)를 보유하는 내부 공간을 획정한다. 케이싱은 측정 존(11)을 포함하는 외부 공간을 획정한다. 윈도우(6) 및 추가 윈도우(6')는 제1 가스를 검출하기 위해 사용된 파장 범위의 전자기 방사선에 대해 투과성(transparent)이다. 송신기에서 나온 방사선(5)이 윈도우(6)를 가로질러 통과하여 측정 존(11)에 도달한다. 측정 존을 통과한 방사선(5')은 추가 윈도우(6')를 지나 내부 공간 내로 입사하여 수신기(3)에 의해 수신된다. 파선으로 지시되어 있는 장치(30)가 머신 베드(21) 위에 장착될 수 있다. 이러한 머신 베드는 충전 기계에 속한다. 또한, 용기(10)를 장치로 운송하기 위한 운송 수단(20)이 표기되어 있다. 이러한 운송 수단은 충전 기계의 컨베이어 시스템에 속한다. 도시된 실시형태에서, 제2 가스의 공급원(22)은 제2 가스로 용기 주위와 장치의 내부 공간을 세정하도록 구성된다. 제2 가스는 측정 대상인 제1 가스와는 다르며, 예를 들어 제1 가스가 산소인 경우에 제2 가스는 질소일 수 있다. 케이싱의 천장(9')은 수평면이 회피되도록, 이 도면에 도시되어 있는 단면과 수직을 이루는 방향으로 정의된 안장형 지붕 또는 아치형일 수 있다.
1　　　　　　송신기-수신기 장치(transmitter-receiver arrangement)
2　　　　　　송신기(transmitter)
3　　　　　　수신기(receiver)
4　　　　　　평가 유닛(evaluation unit)
5, 5'　　방사선(radiation)
6, 6'　　투명 윈도우(transparent window)
7　　　　　　고정 요소(fixating element)
8　　　　　　액추에이터 장치(actuator arrangement)
9　　　　　　케이싱(casing)
9'　　　　　케이싱의 천장(ceiling of casing)
10　　　　　용기(container)
11　　　　　측정 존(measuring zone)
20　　　　　운송 수단(transport means)
21　　　　　머신 베드(machine bed)
22　　　　　제2 가스 공급원(source of second gas)
30　　　　　제1 가스의 농도 측정 장치 및/또는 용기의 헤드 스페이스 내 압력 측정 장치(apparatus for measuring a concentration of a first gas and/or for measuring a pressure in a headspace of a container)

Claims (16)

  1. 제1 가스의 농도를 측정하기 위한 및/또는 용기의 헤드 스페이스 내 압력을 측정하기 위한 장치(1)로,
    송신기-수신기 장치는 상기 헤드 스페이스를 수용하기 위한 측정 존(11)을 획정하고, 송신기-수신기 장치는,
    - 상기 제1 가스의 흡수선을 포함하는 파장 범위를 커버하는 전자기 방사선(5)을 방출하게 구성된 송신기(2),
    - 상기 파장 범위 내 전자기 방사선(5')을 수신하게 구성된 수신기(3)로, 상기 수신기 및 상기 송신기는, 상기 송신기에서 방출된 상기 전자기 방사선이 측정 존을 가로질러 상기 수신기로 도달하는 방사선 경로를 획정하게 서로에 대해 배향되어 있는, 수신기(3),
    - 송신기-수신기 장치를 상기 장치 또는 충전 및/또는 밀봉 기계에 고정하기 위한 고정 요소(7), 및
    - 다음 중 적어도 하나를 야기하도록 구성된 전기적으로 제어 가능한 액추에이터 장치(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기-수신기 장치.
    　　　　　　　　- 상기 고정 요소에 대한 상기 송신기 및 상기 수신기의 공통 병진 및/또는 회전 변위,
    　　　　　　　　- 상기 수신기에 대한 상기 송신기의 상호 상대적인 병진 및/또는 회전 변위.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가스가 비-불활성 가스인 것을 특징으로 하는 송신기-수신기 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 가스가 산소이고, 상기 파장 범위는 파장 760 ㎚를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기-수신기 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 송신기(2)는 상기 파장 범위 내의 전자기 방사선을 방출하게 구성된 가변 다이오드 레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기-수신기 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 송신기-수신기 장치는 내부 공간을 획정하고 외부 공간을 향하는 외부 면을 구비하는 케이싱(9)을 추가로 포함하고, 상기 외부 공간은 상기 측정 존을 포함하며, 상기 전기적으로 제어 가능한 액추에이터 장치는 상기 내부 공간 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 송신기-수신기 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 송신기(2)는 상기 내부 공간 내에 배치되되, 상기 파장 범위에 대해 투과성이고 적어도 상기 외부 면의 일부를 형성하는 윈도우(6)에 의해 상기 측정 존으로부터 분리되어 있고, 상기 수신기는 상기 내부 공간 내에 배치되되 상기 윈도우(6) 또는 상기 파장 범위에 대해 투과성이고 적어도 상기 외부 면의 일부를 형성하는 추가 윈도우(6')에 의해 측정 존으로부터 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 송신기-수신기 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 외부 면의 적어도 대부분은 과산화수소에 내성이 있는 재료로 형성되고 및/또는 상기 외부 면의 산술 평균 거칠기는 1.6 ㎛ 이하이고 및/또는 외부 면에는 만입부가 존재하지 않고 및/또는 외부 면의 형상은 수평면이 존재하지 않는 배향으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 송신기-수신기 장치.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이싱이 기밀인 것을 특징으로 하는 송신기-수신기 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자기 방사선용 상기 방사선 경로를 따르는 영역을 제2 가스로 범람하게 하는 제2 가스 공급원을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기-수신기 장치.
  10. 제1 가스의 농도를 측정하기 위한 및/또는 용기의 헤드 스페이스 내 압력을 측정하기 위한 장치(30)로, 상기 장치는,
    - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 송신기-수신기 장치, 및
    - 상기 수신기에 작동 가능하게 연결되며, 상기 수신기에 의해 수신된 전자기 방사선에 기초하여 상기 제1 가스의 농도 및/또는 상기 헤드 스페이스 내 압력을 나타내는 수치 값을 생성하게 구성된 평가 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 용기를 충전하기 위한 충전 및/또는 밀봉 기계로,
    용기 내에 액체 또는 고체 내용물을 충전하기 위한 충전 스테이션, 제10항에 따른 장치(30) 및 상기 용기를 상기 충전 스테이션으로부터 상기 장치의 상기 측정 존으로 운송하게 구성된 컨베이어 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 및/또는 밀봉 기계.
  12. 제1 가스의 가스 농도의 결정 및/또는 용기의 헤드 스페이스 내 압력을 측정하기 위한 방법으로, 상기 방법은 제10항에 따른 장치를 사용하고, 상기 방법은 상기 전기적으로 제어 가능한 액추에이터 장치를 사용하여 상기 송신기 및/또는 수신기의 위치 또는 공간적 방향을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 액체 또는 고체 내용물 위의 헤드 스페이스 내에 기상 물질을 포함하는 시험 밀봉된 용기를 제조하는 방법으로, 상기 기상 물질의 제1 가스의 가스 농도는 사전에 결정된 시험 한계 미만이고, 상기 방법은,
    - 상기 내용물을 상기 용기 내로 충전하여 상기 내용물이 없는 상기 헤드 스페이스를 설정하는 단계,
    - 제2 가스 특히 불활성 가스를 상기 용기 내로 안내하여, 상기 용기의 내부 공간에서 이전의 기상 물질을 변위시키는 단계,
    - 밀봉 수단으로 상기 충전된 용기를 밀봉시키는 단계,
    - 제10항에 따른 장치를 사용하여 충전되어 밀봉된 용기의 상기 헤드 스페이스 내 상기 제1 가스의 가스 농도를 측정하는 단계, 및
    - 상기 측정된 상기 제1 가스의 가스 농도가 상기 시험 한계를 상회하면 상기 충전되어 밀봉된 용기를 거절하고 또는 상기 측정된 상기 제1 가스의 가스 농도가 상기 시험 한계를 상회하지 않으면 상기 충전되어 밀봉된 용기를 시험 밀봉된 용기로 승인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 제1 가스가 산소인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    충전된 용기의 상기 헤드 스페이스 내 상기 제1 가스의 가스 농도를 측정하는 상기 단계 이전에, 전기적으로 제어 가능한 액추에이터 장치를 사용하여 상기 송신기 또는 수신기를 시프트 또는 회전시킴으로써 상기 측정 존이 상기 용기의 상기 헤드 스페이스와 중첩되게 하는 추가 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법의 단계들이 제11항에 따른 충전 및/또는 밀봉 기계를 사용하여 수행되고, 충전된 용기들이 연속적으로 상기 측정 존을 통과하거나 또는 핸들링 시스템이 충전된 용기의 개별 샘플을 집어서 이들을 측정 존으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 방법.
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