(57)【要約】【課題】包装容器に封入された内容物の凝固の検査を非破壊で、迅速に、簡便に、かつ、安価に行うことができる包装容器内容物の凝固検査装置及び方法を提供すること。【解決手段】加震台１０は、上面に載置され液体内容物を封入された包装容器１２を略水平方向（矢印11の方向）に往復振動させることができる。光源１３は、包装容器１２の液体内容物のほぼ液面と同じ高さの包装容器１２の側面位置から包装容器１２の液体内容物を照明する。フォトセンサ１４は、包装容器１２の液体内容物の液面揺動による反射光を検出して反射光量電気信号を生成する。凝固判定手段１５は、加震台１０により包装容器１２及び液体内容物に強制振動を与えた後に停止するときに、前記強制振動の間及び当該強制振動の停止後における液体内容物の液面揺動による反射光量の変化を検出するフォトセンサ１４の反射光量電気信号の変化に基づいて液体内容物の凝固状態を判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に載置され液体内容物を封入された包装容器を略水平方向に往復振動させることができる加震台と、
前記包装容器の前記液体内容物のほぼ液面と同じ高さの前記包装容器の側面位置から前記包装容器の液体内容物を照明する光源と、
前記包装容器の前記液体内容物の液面揺動による反射光を検出して反射光量電気信号を生成するフォトセンサと、
前記加震台により前記包装容器及び前記液体内容物に強制振動を与えた後に停止するときに、前記強制振動の間及び当該強制振動の停止後における前記液体内容物の液面揺動による反射光量の変化を検出する前記フォトセンサの前記反射光量電気信号の変化に基づいて前記液体内容物の凝固状態を判定する凝固判定手段と、
を具備することを特徴とする包装容器内容物の凝固検査装置。
【請求項２】
前記光源及び前記フォトセンサは前記加震台に固定され前記包装容器と共に振動されることを特徴とする請求項1に記載の包装容器内容物の凝固検査装置。
【請求項３】
前記包装容器は、少なくとも側面部及び上面部が光透過性を有する不透明材料よりなることを特徴とする請求項1及び請求項２のいずれかに記載の包装容器内容物の凝固検査装置。
【請求項４】
前記光源からの照明光の主発光波長及び前記フォトセンサの主感度波長は近赤外線の波長の範囲であることを特徴とする請求項1から請求項３のいずれかに記載の包装容器内容物の凝固検査装置。
【請求項５】
前記加震台の強制加震周波数は、液面遥動の固有振動数とほぼ同じ周波数又は前記固有振動数の奇数分の１とほぼ同じ周波数であることを特徴とする請求項1から請求項４のいずれかに記載の包装容器内容物の凝固検査装置。
【請求項６】
前記凝固判定手段は、前記加震台の強制加震中における前記フォトセンサの反射光量電気信号の振幅が予め設定した閾値以下であるときに凝固していると判定することを特徴とする請求項1から請求項５のいずれかに記載の包装容器内容物の凝固検査装置。
【請求項７】
前記凝固判定手段は、前記加震台の強制加震の停止後に前記加震台が減衰振動するときにおける前記フォトセンサの反射光量電気信号の減衰定数を求め当該減衰定数が予め設定した閾値以上であるときに凝固していると判定することを特徴とする請求項1から請求項６のいずれかに記載の包装容器内容物の凝固検査装置。
【請求項８】
前記凝固判定手段は、前記加震台により前記包装容器及び前記液体内容物に強制振動を与えた後に停止するときに、前記強制振動中における前記フォトセンサの反射光量電気信号の振幅と、当該強制振動の停止から一定時間経過後における前記フォトセンサの反射光量電気信号の振幅との比を求め当該比が予め設定した閾値以下であるときに凝固していると判定することを特徴とする請求項1から請求項７のいずれかに記載の包装容器内容物の凝固検査装置。
【請求項９】
前記凝固判定手段は、前記加震台により前記包装容器及び前記液体内容物に強制振動を与えた後に停止するときに、検査中の個体と同品種の製品における強制加震中の前記フォトセンサの反射光量電気信号の平均振幅と、検査中の個体における当該強制加震の停止から一定時間経過後の前記フォトセンサの反射光量電気信号の振幅との比を求め当該比が予め設定した閾値以下であるときに凝固していると判定することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の包装容器内容物の凝固検査装置。
【請求項１０】
上面に載置された物を略水平方向に往復振動を与えることができる加震台を用意するステップと、
液体内容物を封入された包装容器を前記加震台の上に載置するステップと、
前記包装容器の前記液体内容物のほぼ液面と同じ高さの前記包装容器の側面位置から前記包装容器の液体内容物を照明する光源を用意するステップと、
前記包装容器の前記液体内容物の液面揺動による反射光を検出して反射光量電気信号を生成するフォトセンサを用意するステップと、
前記光源が前記包装容器の液体内容物を照明している状態において、前記加震台により前記包装容器及び前記液体内容物に強制振動を与えた後に停止するときに、前記強制振動の間及び当該強制振動の停止後における前記液体内容物の液面揺動による反射光量の変化を検出する前記フォトセンサの前記反射光量電気信号の変化に基づいて前記液体内容物の凝固状態を判定する凝固判定ステップと、
を具備することを特徴とする包装容器内容物の凝固検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包装容器に封入された包装容器内容物の凝固を検査する包装容器内容物の凝固検査装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
包装容器に封入された内容物、特に、食品や薬品等の雑菌等による凝固等の変質を検出する方法として特許文献１，２が知られている。これらは、Ｘ線を用いるため、容器が不透明であっても非破壊で検査できる利点を持つが、人体への被爆に対する防護を施す必要があり簡便な方法とは言いがたい。また、Ｘ線管やＸ線ＣＣＤは高価である。
【０００３】
他の方法としては、特許文献３に示すように、容器の一部を打撃等により振動を与え、他の部分でその振動の伝播を測定する方法があるが、この方法は容器の材質の影響が大きく、また容器の表面を伝播した振動も同時に観測されることとなるため、内容物の振動に起因する信号の割合が小さくなりＳ/Ｎが悪くなる。
【０００４】
その他の方法としては、特許文献４に示すように、ねじりばねによって回転可能に固定された台に容器を載せ、その回転自由振動の減衰を測定する方法があるが、この方法は容器が回転断面を持つものである必要がある。また、この方法で測定する内容物と容器内面の摩擦力は非常に小さいため、ばね定数の小さいばねを用いる必要があり、減衰の測定に比較的長時間を要する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２９３１８３８号公報
【特許文献２】特開２００１−２４２１００号公報
【特許文献３】特開平１０−３３１１４号公報
【特許文献４】特開平２−２３６１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、包装容器に封入された内容物の凝固の検査を非破壊で、迅速に、簡便に、かつ、安価に行うことができる包装容器内容物の凝固検査装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明に係る包装容器内容物の凝固検査装置は、上面に載置され液体内容物を封入された包装容器を略水平方向に往復振動させることができる加震台と、前記包装容器の前記液体内容物のほぼ液面と同じ高さの前記包装容器の側面位置から前記包装容器の液体内容物を照明する光源と、前記包装容器の前記液体内容物の液面揺動による反射光を検出して反射光量電気信号を生成するフォトセンサと、前記加震台により前記包装容器及び前記液体内容物に強制振動を与えた後に停止するときに、前記強制振動の間及び当該強制振動の停止後における前記液体内容物の液面揺動による反射光量の変化を検出する前記フォトセンサの前記反射光量電気信号の変化に基づいて前記液体内容物の凝固状態を判定する凝固判定手段と、を具備することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明に係る包装容器内容物の凝固検査装置は、請求項1の発明において、前記光源及び前記フォトセンサが前記加震台に固定され前記包装容器と共に振動されることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明に係る包装容器内容物の凝固検査装置は、請求項1及び請求項２のいずれかの発明において、前記包装容器が、少なくとも側面部及び上面部が光透過性を有する不透明材料よりなることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明に係る包装容器内容物の凝固検査装置は、請求項1から請求項３のいずれかの発明において、前記光源からの照明光の主発光波長及び前記フォトセンサの主感度波長が近赤外線の波長の範囲であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明に係る包装容器内容物の凝固検査装置は、請求項1から請求項４のいずれかの発明において、前記加震台の強制加震周波数が、液面遥動の固有振動数とほぼ同じ周波数又は前記固有振動数の奇数分の１とほぼ同じ周波数であることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明に係る包装容器内容物の凝固検査装置は、請求項1から請求項５のいずれかの発明において、前記凝固判定手段が、前記加震台の強制加震中における前記フォトセンサの反射光量電気信号の振幅が予め設定した閾値以下であるときに凝固していると判定することを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明に係る包装容器内容物の凝固検査装置は、請求項1から請求項６のいずれかの発明において、前記凝固判定手段が、前記加震台の強制加震の停止後に前記加震台が減衰振動するときにおける前記フォトセンサの反射光量電気信号の減衰定数を求め当該減衰定数が予め設定した閾値以上であるときに凝固していると判定することを特徴とする。
【００１４】
請求項８の発明に係る包装容器内容物の凝固検査装置は、請求項1から請求項７のいずれかの発明において、前記凝固判定手段が、前記加震台により前記包装容器及び前記液体内容物に強制振動を与えた後に停止するときに、前記強制振動中における前記フォトセンサの反射光量電気信号の振幅と、当該強制振動の停止から一定時間経過後における前記フォトセンサの反射光量電気信号の振幅との比を求め当該比が予め設定した閾値以下であるときに凝固していると判定することを特徴とする。
【００１５】
請求項９の発明に係る包装容器内容物の凝固検査装置は、請求項1から請求項８のいずれかの発明において、前記凝固判定手段が、前記加震台により前記包装容器及び前記液体内容物に強制振動を与えた後に停止するときに、検査中の個体と同品種の製品における強制加震中の前記フォトセンサの反射光量電気信号の平均振幅と、検査中の個体における当該強制加震の停止から一定時間経過後の前記フォトセンサの反射光量電気信号の振幅との比を求め当該比が予め設定した閾値以下であるときに凝固していると判定することを特徴とする。
【００１６】
請求項１０の発明に係る包装容器内容物の凝固検査方法は、上面に載置された物を略水平方向に往復振動を与えることができる加震台を用意するステップと、液体内容物を封入された包装容器を前記加震台の上に載置するステップと、前記包装容器の前記液体内容物のほぼ液面と同じ高さの前記包装容器の側面位置から前記包装容器の液体内容物を照明する光源を用意するステップと、前記包装容器の前記液体内容物の液面揺動による反射光を検出して反射光量電気信号を生成するフォトセンサを用意するステップと、前記光源が前記包装容器の液体内容物を照明している状態において、前記加震台により前記包装容器及び前記液体内容物に強制振動を与えた後に停止するときに、前記強制振動の間及び当該強制振動の停止後における前記液体内容物の液面揺動による反射光量の変化を検出する前記フォトセンサの前記反射光量電気信号の変化に基づいて前記液体内容物の凝固状態を判定する凝固判定ステップと、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、加震台により包装容器及び液体内容物に強制振動を与えた後に停止するときに、前記強制振動の間及び当該強制振動の停止後における液体内容物の液面揺動による反射光量の変化を検出するフォトセンサの反射光量電気信号の変化に基づいて液体内容物の凝固状態を判定するため、包装容器に封入された内容物の凝固の検査を非破壊で、迅速に、簡便に、かつ、安価に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る包装容器内容物の凝固検査装置を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る包装容器の内部での液面遥動と光の反射光量の関係を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るフォトセンサの反射光量電気信号の出力波形を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る包装容器内容物の凝固検査装置を示す概略斜視図である。図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る包装容器内容物の凝固検査装置は、加震台１０と、光源１３と、フォトセンサ１４と、凝固判定手段１５と、を具備している。
【００２０】
加震台１０は、上面に載置され液体内容物を封入された包装容器１２を略水平方向（矢印11の方向）に往復振動させることができる。光源１３は、包装容器１２の液体内容物のほぼ液面と同じ高さの包装容器１２の側面位置から包装容器１２の液体内容物を照明する。フォトセンサ１４は、包装容器１２の液体内容物の液面揺動による反射光を検出して反射光量電気信号を生成する。
【００２１】
凝固判定手段１５は、フォトセンサ１４に接続されている。凝固判定手段１５は、加震台１０により包装容器１２及び液体内容物に強制振動を与えた後に停止するときに、前記強制振動の間及び当該強制振動の停止後における液体内容物の液面揺動による反射光量の変化を検出するフォトセンサ１４の反射光量電気信号の変化に基づいて液体内容物の凝固状態を判定する。凝固判定手段１５は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１５１で構成されている。
【００２２】
加震台１０は、上面に載置され液体内容物を封入された包装容器１２を略水平方向（矢印１１の方向）に往復振動させることができる。加震台１０の上面の摩擦が小さく、包装容器１２が滑る可能性があるとき、包装容器１２を加震台１０の上面に任意の固定手段で固定してもよい。図中点線で示した内容物液面とほぼ同じ高さに光源１３が設置される。大きな反射光量電気信号の振幅を得るためには光源１３の光軸は、振動方向と一致させることが望ましい。本実施の形態１では,光源１３として、ピーク波長８８０ｎｍの赤外ＬＥＤを1列に並べたライン光源が用いられたが、これに限らず任意の光源が使用可能である。包装容器１２は、少なくとも側面部及び上面部が光透過性を有する不透明材料よりなる。
【００２３】
加震台１０への包装容器１２の載置を確認したら、加震台１０を振動させて包装容器１２に強制振動が加えられ、液面遥動が定常に達した後に強制振動が停止される。本実施の形態１では、加震時間を３秒とし、また、液面遥動の固有振動数が約３．６Ｈｚであったため、加震周波数がその１／３の１．２Ｈｚとされた。加震台１０の強制加震周波数が、液面遥動の固有振動数とほぼ同じ周波数又は前記固有振動数の奇数分の１とほぼ同じ周波数であることが望ましい。
【００２４】
加震中及び停止後の液面遥動による反射光量の変化は包装容器１２の上方に固定されたフォトセンサ１４によって反射光量電気信号に変換され、ＰＣ１５にこれに内蔵したＡ/Ｄ変換ボードを介して一定時間間隔ごとの反射光量電圧データとして蓄積する。本実施の形態１では、加震時間の３秒と減衰時間の２秒の計５秒間の電圧変動が１００Ｈｚでサンプリングされた。また、本実施の形態１では、フォトセンサ１４としては、８８０ｎｍにピーク感度を有し可視光感度をカットしたタイプのものが用いられ、光源１３の光の有効利用と外乱光の排除を図ったが、光源波長域にある程度の感度を持つものであれば任意のセンサが使用可能である。光源１３からの照明光の主発光波長及びフォトセンサ１４の主感度波長は近赤外線の波長の範囲であることが望ましい。
【００２５】
なお、光源１３とフォトセンサ１４は、図示しない固定手段によって加震１０台の振動テーブル上に固定され、包装容器１２と共に振動されるようになっている。これによって、光源１３と包装容器１２の間の距離変動、及び、包装容器１２とフォトセンサ１４との間の位置ずれによる光量変化を防いでいる。反射光量電圧データの解析手段が専ら停止後の減衰定数による場合には、光源１３とフォトセンサ１４が振動しない構成とすることも可能である。
【００２６】
図２は、本発明の実施の形態１に係る包装容器の内部での液面遥動と光の反射光量の関係を説明するための図である。図２の光路２０は反射光量が大きくなるときの光路を示し、図２の液面２１は反射光量が大きくなるときの液面を示し、図２の光路２２は反射光量が小さくなるときの光路を示し、図２の液面２３は反射光量が小さくなるときの液面を示している。
【００２７】
図３は、本発明の実施の形態１に係るフォトセンサの反射光量電気信号の出力波形を説明するための図である。図３の振幅３０は強制加震中の振幅を示し、図３の包絡線３１は減衰振動の包絡線を示し、図３の振幅３２は減衰中の振幅を示し、図３の時間３３は減衰中の振幅を測定するための待ち時間を示している。
【００２８】
ＰＣ１５は、フォトセンサ１４の反射光量電気信号（反射光量電圧データ）の変化に基づいて液体内容物の凝固状態を判定する。判定方法が強制加震中の定常の振幅によるものであるときは、図３の振幅３０が良品サンプルの平均振幅に一定のマージンを差し引いて予め設定した閾値以下であるときに凝固していると判定する。すなわち、凝固判定手段１５は、加震台１０の強制加震中におけるフォトセンサ１４の反射光量電気信号の振幅が予め設定した閾値以下であるときに凝固していると判定する。
【００２９】
判定方法が減衰振動の減衰定数によるものである場合には、減衰振動の図３の包絡線３１をY(t)=ｋ＊exp(-a*t)と定義し、減衰振動波形のピーク点をデータ点として最小二乗近似により減衰定数aを求める。その減衰定数ａが良品サンプルの平均値に一定のマージンを加えて予め設定した閾値以上であるときに凝固していると判定する。すなわち、凝固判定手段１５は、加震台１０の強制加震の停止後に液面２１、２３が減衰振動するときにおけるフォトセンサ１４の反射光量電気信号の減衰定数を求め当該減衰定数が予め設定した閾値以上であるときに凝固していると判定する。
【００３０】
判定方法が強制加震中の定常の振幅と停止から一定時間経過後の振幅との比によるものであるときには、強制加震中の図３の振幅３０と停止から一定時間３３経過後の図３の振幅３２との比を求め、その比が良品サンプルの平均値に一定のマージンを差し引いて予め設定した閾値以下であるときに凝固していると判定する。すなわち、凝固判定手段１５は、加震台１０により包装容器１２及び液体内容物に強制振動を与えた後に停止するときに、強制振動中におけるフォトセンサ１４の反射光量電気信号の振幅と、当該強制振動の停止から一定時間経過後におけるフォトセンサ１４の反射光量電気信号の振幅との比を求め当該比が予め設定した閾値以下であるときに凝固していると判定する。この方法は、減衰が激しく、減衰中のピーク点が多数取れない場合に有効な方法である。
【００３１】
判定方法が検査中の個体と同品種の製品における強制加震中の平均振幅と検査中の個体の停止から一定時間経過後の振幅との比によるものであるときには、予め求めた同品種の製品の強制加震中の平均振幅と停止から一定時間３３経過後の振幅３２との比を求め、その比が良品サンプルの平均値に一定のマージンを差し引いて予め設定した閾値以下であるときに凝固していると判定する。すなわち、凝固判定手段１５は、加震台１０により包装容器１２及び液体内容物に強制振動を与えた後に停止するときに、検査中の個体と同品種の製品における強制加震中のフォトセンサ１４の反射光量電気信号の平均振幅と、検査中の個体における当該強制加震の停止から一定時間経過後のフォトセンサ１４の反射光量電気信号の振幅との比を求め当該比が予め設定した閾値以下であるときに凝固していると判定する。この方法は、強制加震中の振幅も減衰振動中の振幅も小さく、したがって比較的大きな誤差を含んでいる場合に有効な方法である。
【００３２】
ＰＣ１５１は、包装容器１２の液体内容物が凝固していると判定したときに、液体内容物の凝固を報知する警報表示をし、かつ、液体内容物の凝固を報知する警報音を発生する。
【００３３】
以上に説明したように、本発明の凝固検査装置は、包装容器を透過した光量を測定するため非破壊であり、加震から減衰までの時間で数秒程度と迅速であり、かつ、人体を始めほとんどの物体に対して無害な光を用いるため法規上の規制や防護の必要がなく簡便である。また、本発明の凝固検査装置は、一般に広く使用されている加震台、光源、フォトセンサ及びＰＣの組み合わせで装置を構成するため安価である。また、本発明の検査装置は、包装容器内容物の挙動のみを観察するため、包装容器の材質、形状の影響を受けることがなく、往復振動を用いるため非回転断面の容器であっても検査可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  加震台
１２  包装容器
１３  光源
１４  フォトセンサ
１５  凝固判定手段
１５１  パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
【図１】
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【図２】
2010261749.tif 000004
【図３】
2010261749.tif 000005