(57)【要約】パッケージのリークの存在を判定するための方法および装置は、ＤＣ高電圧オフセットを伴うＡＣ高電圧を生成することを含む。パッケージは、回路内に位置する検査電極および検出電極の間に配置される。検査電極は、パッケージにＤＣ高電圧オフセットを伴うＡＣ高電圧を印加する。パッケージを流れる電流は、検出電極によって検出される。次に、検出ボードが電流の流れを処理し、パッケージ内にリークがあるかどうかを判断するプログラマブルロジックコントローラに処理された信号を送る。リークが存在する場合、信号をディスプレイに送信してユーザに通知する。【選択図】図７
2019505006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リークを検出するプロセスにおいて、
ＤＣ高電圧を伴うＡＣ電圧を用いて、薬品、食品、およびその他の製品が充填されている、アンプル、バイアル、シリンジ、パウチ、フランジ、アルミパウチのような容器、および、任意の他の容器を検査し、容器におけるピンホール、亀裂のような欠陥を検出し、または内容物がなく密封された容器の密封不全を検出することを特徴とするプロセス。
【請求項２】
ＤＣ高電圧オフセットを伴う交流電圧を用いるリーク検出装置において、
高電圧整流器に電気的に接続された検査電極と、
パルス自動変換器に電気的に接続された第１のＤＣ電圧電源であって、上記パルス自動変換器はされに高電圧制御ボードおよび高電圧整流器に電気的に接続された、上記第１のＤＣ電圧電源と、
上記高電圧制御ボード、検出ボード、プログラマブルロジックコントローラ、およびディスプレイに電気的に接続されてこれらに電力を供給する第２の直流電圧電源と、
検出ボードに電気的に接続された検出電極であって、上記検出ボードはさらに上記プログラマブルロジックコントローラに電気的に接続され、上記プログラマブルロジックコントローラはさらに上記ディスプレイに電気的に接続される、上記検出電極とを有し、
上記検出電極および上記検査電極の間にパッケージがフィットするように上記検出電極および上記検査電極が配置され、ＤＣ高電圧オフセットを有するＡＶ高電圧が上記検査電極を通じて印加されることを特徴とするリーク検出装置。
【請求項３】
上記高電圧制御ボードは、これに限定されないが、マイクロプロセッサとＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴとの組み合わせであり、
上記マイクロプロセッサは、所定のデュレーションおよびデューティサイクルのパルスを発生することにより、上記ＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴをオン・オフに切り替え、上記ＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴが上記第１のＤＣ電源から上記高電圧パルス自動変換器を通じて流れる電流のオン・オフを切り替え；上記高電圧パルス自動変換器を通じて電流のオン・オフの切り替えが、上記高電圧パルス自動リ変換器の出力端にＡＣ高電圧を生成し、
上記高電圧制御ボードは、上記マイクロプロセッサにより生成される上記パルスの上記デュレーションおよび上記デューティサイクルを変更することにより、上記生成されたＡＣ高電圧の振幅を調整する、請求項２の装置。
【請求項４】
上記検出電極は電流を検出して電流を上記検出回路に伝達し、
上記検出回路は上記電流を処理し、上記処理された信号を上記プログラマブルロジックコントローラに送り、
上記プログラマブルロジックコントローラは、測定された電流と非欠陥の電流との間の変化を処理し、
上記プログラマブルロジックコントローラは、電流における上記変化によって容器内のリークを識別し、
試験の結果を上記ディスプレイに表示する、請求項２記載の装置。
【請求項５】
上記電流における上記変化ΔＩは、ΔＩ＝ＩＤ−ＩＷＤで計算され、ここで、ＩＤは欠陥のある容器の電流であり、ＩＷＤは欠陥のない容器の電流である請求項４記載の装置。
【数８】
2019505006.tif 000010
【請求項６】
ホルダをさらに有し、
上記ホルダは、試験中に検査電極と検出電極との間にパッケージを固定する、請求項２記載の装置。
【請求項７】
上記ホルダは、試験中に上記パッケージを軸に沿って回転させる、請求項２に記載の装置。
【請求項８】
上記検査電極および上記検出電極は、試験中に上記パッケージの長さに沿って移動可能である、請求項２に記載の装置。
【請求項９】
パルス変換器および上記高電圧整流器は、上記パルス自動変換器および上記高電圧整流器に替えて、用いられ、上記ＤＣ高電圧オフセットを伴う上記ＡＣ高電圧を生成する、請求項２および３に記載の装置。
【請求項１０】
コンベアシステムをさらに有し、複数のパッケージが、ユーザの作業なしに、上記検査電極および上記検出電極の間においてパッケージを自動的に移動させるコンベアによって試験される、請求項２に記載の装置。
【請求項１１】
リーク検出試験によるオゾンの生成を減少させることをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１２】
１８．５ｋＶＰｋが５分の間だけ印加されるとき、０．００４ｐｐｍのオゾンが生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
上記容器の内部の物質に印加される電圧の量を減少させることをさらに有する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項１４】
−１８．５ｋＶの全高電圧が印加されたときに、非欠陥の容器の内部の製品に３００ＶＰｋしか印加されない、請求項１または２に記載の方法。
【請求項１５】
電流の測定された変化の感度を増加させることをさらに有する、請求項１および２に記載の方法。
【請求項１６】
シールに欠陥のある容器およびシールに欠陥のない容器に対する信号レベルの比が、１０ｋＶの総合高電圧が印加されたときに７．７Ｖ／２．２Ｖ＝３．５である、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リーク検出、具体的には高電圧リーク検出の技術分野に関し、これに限定されないが、腐敗しやすい生鮮食品または腐敗しない商品のためのバイアル、シリンジ、アンプル、パウチ、アルミパウチ、およびＩ．Ｖ．袋を含む包装容器のリーク、裂け目、破損、または他の不完全性を検出して通知するために使用される方法を実装ずる方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
リーク検出の分野では、高電圧リーク検出（ＨＶＬＤ）を使用するための２つの確立された技術がある。ＡＣ高電圧リーク検出は、慣用的なＨＶＬＤと呼ばれ、高電圧値で純粋なＡＣ電流を使用する。ＤＣ高電圧リーク検出は、ＤＣ  ＨＶＬＤと呼ばれ、高電圧値で純粋なＤＣ電圧を使用する。慣用的なＨＶＬＤとＤＣ  ＨＶＬＤの両方ともリークを最終的に検出するために高電圧を使用するけれども、この２つの方法ではＡＣ電圧とＤＣ電圧の固有の差異に基づく非常に異なる技術が使用される。慣用的なＨＶＬＤおよびＤＣ  ＨＶＬＤによって使用されるこれらの異なる技術のために、各方法は、そこに含まれる特定の包装容器および製品を試験する際に、それぞれ長所および短所が異なる。
【０００３】
慣用型ＨＶＬＤの場合、ＡＣ高電圧が容器に印加されて、製品および容器の抵抗を破壊する。次に、参照容器を流れる電流と試験された容器を流れる電流との差を検出することによって、リークの存在が判定される。差が十分に大きい場合、リークが存在すると判断される。
【０００４】
慣用型ＨＶＬＤの原理を図１Ａ〜図１Ｄに示す。慣用型ＨＶＬＤによって検査され、液体製品で満たされ、欠陥のない参照バイアル００１が図１Ａに示されている。図１Ｂにおいて、図１Ａの参照バイアルの試験は、単純化された電気等価回路で示されている。液体製品で満たされた欠陥バイアル００２の試験は図１Ｃに示され、慣用型ＨＶＬＤによって検査される。図１Ｄは、図１Ｃの欠陥バイアルの単純化された電気等価回路を表す。しかし、電気等価回路は単純化モデルに基づいており、より複雑なモデルを作成できることに注意することが重要である。
【０００５】
図１Ａおよび図１Ｃに示すように、慣用型ＨＶＬＤ試験では、２つの電極００３，００５の間に容器００７を配置し、１つの電極が検査電極００３であり、もう１つの電極が検出電極００５であるＡＣ高電圧０２３が回路に印加される。いずれの電極とも物理的に接触することなく、試験されるべき容器が２つの電極の間に配向されるように配向される。容器は、２つの固有インピーダンスと１つの固有抵抗を有する。すなわち、検査電極から容器壁での固有インピーダンスＲ１＋（１／ｊｗＣ１）、検出電極から容器壁での固有インピーダンスＲ２＋（１／ｊｗＣ２）、および容器内の製品の固有抵抗ＲＰｒｏである。欠陥のない容器を通って得られた電流は、ＩＷＤとして表される。
【０００６】
しかし、容器にリークがあれば、図１Ｃに示すように、放電電流がピンホール、亀裂、またはシールの欠陥を介して容器に流れる。容器内のリークは、図１Ｄに示すように、インピーダンスのうちの１つが失われる結果となる。結果として生じる、欠陥のある容器を通る電流は、固有インピーダンスの喪失のために異なる値（ＩＤ）を有する電流を生じる。次いで、製品を通る信号が検出電極によって検出される。この電流の変化を検出することにより、欠陥の存在を次のように認識することができる。
【数１】
2019505006.tif 000003
【０００７】
リークがあると、インピーダンスの１つが失われる。欠陥のある容器を流れる電流は次のようになる。
【数２】
2019505006.tif 000004
【０００８】
欠陥のある容器は、欠陥のない容器（ＩＷＤ）よりも大きい電流（ＩＤ）を有する。電流の差は、容器に欠陥があるかどうかを決定し、これは、次の式で示される。
【数３】
2019505006.tif 000005
【０００９】
Ｃ１、Ｒ１、Ｃ２、Ｒ２、ＲＰｒｏは可変であり、印加されるＡＣ高電圧の振幅、材料特性（容器および液体製品の絶縁耐力など）、および液体製品の導電率に応じて変化する。印加電圧が高いほど、Ｃ１、Ｒ１、Ｃ２、Ｒ２、ＲＰｒｏのインピーダンスは低くなる。大きすぎる電圧を印加するリスクは、高電圧を印加すると上記のインピーダンスを超えるアークまたはスパークが発生し、誤ったリークとしてあらわれることがあるということである。したがって、慣用型ＨＶＬＤ技術では、リーク検出のより良い感度を得るために、容器の周りでスパークさせることなく、容器自体および容器内の液体製品の絶縁を破壊することなく、可能な最高電圧に到達する必要がある。慣用型ＨＶＬＤを使用して誤ってリークを検出するリスクは、低電導度の製品では特に高くなる。
【００１０】
慣用型ＨＶＬＤの使用は、リーク検出に使用された場合の偽陽性の危険性を無視しても、検査された容器内に保持された製品の完全性にもリスクをもたらすものである。慣用型ＨＶＬＤで使用されている純粋なＡＣ高電圧は、高減衰なしに良好な容器の容量性インピーダンスを貫通し、容器内の製品をＡＣ高電圧に直接暴露することになる。これにより、良好な容器内の製品に潜在的に有害で望ましくない高電圧の暴露をもたらし、これが、未知の副作用を伴う結果となる。この問題は、試験中の高電圧の暴露が医薬品を変性させたり、その他の害悪をもたらすかもしれない製薬分野にとって、とくに重要である。
【００１１】
慣用型ＨＶＬＤを使用する試験装置を作成するのに必要な構成要素は重くて扱いにくいので、慣用型ＨＶＬＤは機械的な欠点にも直面する。このため、慣用型ＨＶＬＤはベンチトップツールとして実用的ではない。
【００１２】
慣用型ＨＶＬＤの別の欠点は、ＡＣ高電圧がオゾンを効果的に生成してしまうので、検査中に過剰のオゾンを生成することである。
【００１３】
ＤＣ  ＨＶＬＤでは、リーク検査の対象となる容器は、そうではなくて、純粋にＤＣ高電圧で充電される。リークの存在は、充電電流および中和電流の検出によって決定される。Ｔａｋｅｄａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓのＤＣ  ＨＶＬＤシステムは、米国特許第４，１２５，８０５号（以下ではＴａｋｅｄａという）において説明され、典型的なＤＣ  ＨＶＬＤシステムの代表例である。
【００１４】
Ｔａｋｅｄａシステムは、図２に示すように、容器を充電するためにＤＣ高電圧を使用する。容器１０５は、流体製品を内部に含み、アノードロッド１０９、補助電極ロッド１１１、およびカソードプレート１０７の間に配置される。アノードロッド１０９は直流高電圧源１１５の正側に接続されている。カソードプレート１０７および補助ロッド１１１は、図２に示すように、測定抵抗１１７およびスイッチ１１９をそれぞれ介して直流高電圧源１１５の負側に接続されている２。
【００１５】
スイッチ１１９がオフになると、補助電極１１１は直流高電圧源１１５の負側に接続されず、充電も放電も行われない。しかしながら、スイッチ１１９をオンにすると、補助電極１１１が直流高電圧源１１５の負側に接続され、同時に補助電極１１１とアノードロッド１０９との間で火花放電が発生し、これが、同時に、アンプル１０５のネック部分の電荷を放電させる。他方、弁別回路１２１は、抵抗１１７の両端に発生する電位を検出するために、抵抗１１７の両端で使用される。
【００１６】
補助電極ロッド１１１からカソードプレート１０７には中和電流ｉ１が流れ、弁別回路１２１で検出される。中和電流ｉ１は、通常、補助電極１１１の放電開始直後に最大値に達し、上述したような状態では、アンプルが所定の量の流体を含んだ良好なサンプル（ピンホール等の欠陥がない）である場合には、図３に示すように、流れる中和電流（ｉ１）が１単位のピーク値を得る。
【００１７】
他方、アンプルに２ミクロン以上のピンホールなどの欠陥がある場合には、図３に示すように、中和電流ｉ３が約２単位以上流され、ここで、ｉ１は欠陥のない容器の中和電流であり、ｉ３は欠陥のある容器の中和電流である。図４は、図２に示すＴａｋｅｄａのＤＣ  ＨＶＬＤシステムの等価回路を示す。
【００１８】
ＤＣ  ＨＶＬＤの方法およびシステムの主要な欠点は、試験の連続性および一貫性の欠如である。Ｔａｋｅｄａでは、ＤＣ  ＨＶＬＤシステムは、離散的に生成され、サンプリングされる不連続な信号であるため、不連続テストである。試験された各パッケージは、１回の測定のために弁別回路を通して放電される前に充電されなければならない。パッケージの充放電は次々に行われる。これにより、低速で不連続な性質のため、生産ラインでのオンライン検査にＤＣ  ＨＶＬＤシステムを使用することはほとんど不可能である。
【００１９】
ＤＣ  ＨＶＬＤシステムのもう一つの欠点は、充放電が必要なため、試験中に印加される信号が不連続な性質をともなうことである。ＴａｋｅｄａのＤＣ  ＨＶＬＤシステムで使用される高電圧放電は、非常に確率的である可能性がある。検出された信号は離散波形であるため、ＤＣ  ＨＶＬＤの信号には特定の周波数、位相、または振幅がない。その振幅は、発生する充放電の量に依存して強く変化し、電極と欠陥との間の距離に基づいて変化してしまう。
【００２０】
さらに、ＤＣ  ＨＶＬＤ法は、アノードロッドが容器の頂部に固定される必要がある。この技術は、アンプルの検査にのみにしか使用できない。アルミニウムキャップを備えたバイアルまたは金属針付きシリンジのような容器は、金属が、ガラスまたはプラスチックと比較して導電性が高く、偽陽性の結果につながるため、ＤＣ  ＨＶＬＤによって検査することができない。ＤＣ  ＨＶＬＤは、また、カソードプレートがパッケージと接触することを必要とする。試験中のパッケージとの接触は、剛性電極を用いたオンライン試験では望ましくない。そのような接触はオンライン試験の破壊的方法であると考えられるから
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】米国特許第４，１２５，８０５号明細書である。
【発明の開示】
【００２２】
この発明は、慣用型のＨＶＬＤの高電圧、望ましくないレベルの電圧への傷つきやすい製品の露出、好ましくないレベルのオゾン生成、および誤ったリーク検出、並びに、ＤＣ  ＨＶＬＤの構造的柔軟性、オンライン検査限界、および変動性を、ＤＣオフセット付きでＡＣ電圧をリーク検出用に印加することにより解決するものであり、これは図６Ａ〜図６Ｄの簡略化された電気等価回路を用いて説明でき、これらの図において、ＡＣ電流は回路内のすべての要素を通じて流れることができ、他方、ＤＣ電流はコンデンサがない経路を通じてのみ流れることができる。しかしながら、電気等価回路は単純化モデルに基づいており、より複雑なモデルを作成できることに注意することが重要である。交流−直流高電圧（ＡＤＨＶ）技術は、検出電極と検査電極との間に検査対象容器を配置することを含む。高電圧発生回路は、高電圧発生のために使用され、高電圧発生回路は、パルス自動変換器、高電圧整流器、および高電圧制御ボードを含む。さらに、容器は、検査電極と検出電極との間に配置される。
【００２３】
ＤＣで電圧オフセットを伴う高電圧のＡＣ電圧が、つぎに、高電圧発生回路を介して生成され、もって、電流が検査電極を介して容器に加えられ、容器を通る電流が検出電極によって検出され、検出ボードによって処理される。コンテナを通る電流は、電気等価回路に基づいて説明することができる。
【００２４】
次に、容器を通る、検出電極における電流が処理され、容器内のリークが、電流の変化に基づいて識別され、これは式ΔＩ＝ＩＤ−ＩＷＤであり、ここで、
【数４】
2019505006.tif 000006
ＩＷＤは欠陥のないコンテナを通る電流であり、ＩＤは欠陥のあるコンテナを通る電流である。「ＡＣ  ＨＶ」は高電圧のＡＣ部分である。「ＤＣ  ＨＶ」は、高電圧のＤＣオフセットである。「Ｃ１」および「Ｒ１」はそれぞれコンテナの第１の壁の固有キャパシタンスおよび抵抗である。「Ｃ２」および「Ｒ２」はそれぞれ容器の第２の壁の固有容量および抵抗である。Ｒ３はコンテナの第１の壁の固有の高オーム抵抗である。Ｒ４はコンテナの第２の壁の固有の高オーム抵抗である。ＰＰｒｏは容器内の液体製品の固有の高オーム抵抗である。「ｆ」は交流高電圧の周波数である。
【００２５】
ＡＤＨＶリーク検出のための装置の好ましい実施例は：高電圧整流器に電気的に接続された検査電極と；パルス自動変換器に電気的に接続された第１のＤＣ電圧電源であって、上記パルス自動変換器はされに高電圧制御ボードおよび高電圧整流器に電気的に接続された、上記第１のＤＣ電圧電源と；上記高電圧制御ボード、検出ボード、プログラマブルロジックコントローラ、およびディスプレイに電気的に接続されてこれらに電力を供給する第２の直流電圧電源と；検出ボードに電気的に接続された検出電極であって、上記検出ボードはさらに上記プログラマブルロジックコントローラに電気的に接続され、上記プログラマブルロジックコントローラはさらに上記ディスプレイに電気的に接続される、上記検出電極とを有し；上記検出電極および上記検査電極の間にパッケージがフィットするように上記検出電極および上記検査電極が配置され、ＤＣ高電圧オフセットを有するＡＶ高電圧が上記検査電極を通じて印加される。
【００２６】
ＡＤＨＶリーク検出のための方法の好ましい実施例は：高電圧を発生させる高電圧発生回路を通じて接続された検出電極および検査電極の間に容器を配置するステップであって、上記高電圧発生回路は、パルス自動変換委、ＤＣ電圧電源、高電圧整流器および高電圧制御ボードを含む、上記配置するステップと；製品および上記検出電極の間、並びに上記検査電極および製品の間に容量性インピーダンスを生成するステップと；高電圧を上記高電圧発生回路を通じて生成し、もって、電流および電圧が上記検査電極を通じて上記容器に印加され、上記容器を通じて流れる電流が上記検出電極によってけんしゅつだれ、上記検出回路によって処理されるステップと；上記容器を通じて上記検出電極において流れる電流の変化を処理するステップと；上記電流の変化を通じて上記容器におけるリークを識別するステップとを含む。
【００２７】
この開示内容の構造的、機能的、および有益な側面は、以下の詳細な説明および図面を参照することによってさらに理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
実施例、先行技術、および実例は、図面を参照して、単なる一例として記載される。
【図１Ａ】慣用型のＨＶＬＤシステムを使用して試験される欠陥なしのパッケージを示すことによって従来技術を実例説明する。
【図１Ｂ】図１Ａのパッケージおよび慣用型ＨＶＬＤテスト回路の等価電気回路を示す。
【図１Ｃ】慣用型ＨＶＬＤシステムを用いて試験された欠陥のあるパッケージを示すことによって従来技術を実例説明する。
【図１Ｄ】図１Ｃの欠陥のあるパッケージおよび慣用型ＨＶＬＤ試験回路の等価電気回路を示す。
【図２】ＤＣ  ＨＶＬＤシステムの図示によって従来技術を実例説明する。
【図３】図２に示すＤＣ  ＨＶＬＤシステムの検出信号を示すことによって従来技術を実例説明する。
【図４】図２のＤＣ  ＨＶＬＤシステムの等価電気回路を示すことによって従来技術を実例説明する。
【図５】ＡＤＨＶリーク検出システムの好ましい実施例の図表を示す。
【図６Ａ】ＡＤＨＶシステムの一実施例を使用して試験される欠陥のないパッケージを示す。
【図６Ｂ】図６ＡのパッケージおよびＡＤＨＶ試験回路の等価電気回路を示す。
【図６Ｃ】慣用型ＨＶＬＤシステムを用いて試験される欠陥のあるパッケージを示す。
【図６Ｄ】図６ＣのパッケージおよびＡＤＨＶテスト回路の等価電気回路を示す図である。
【図７】バイアルを試験するように構成されたオフラインＡＤＨＶリーク検出システムの実施例を示す図である。
【図８】図８は、図７のオフラインＡＤＨＶリーク検出システムの実施例を示し、パッケージに沿った検査電極および検出電極の移動を強調する。
【図９】異なるタイプのバイアルを試験するように構成されたオフラインＡＤＶＨリーク検出システムの実施例を示す。
【図１０】異なるタイプのパッケージ、すなわちシリンジを試験するように構成されたオフラインＡＤＨＶリーク検出システムの実施例を示す。
【図１１】オンラインＡＤＨＶリーク検出システムの実施例を示す。
【図１２】検出電極に受け取られた、容器を通る、ＤＣ電圧オフセットを伴うＡＣ高電圧の測定結果のグラフ表示である。
【図１３】パッケージに印加されたときのオフセットＤＣ高電圧を伴うＡＣ高電圧の測定結果のグラフ表示である。
【図１４】パッケージの外壁における、慣用型ＨＶＬＤリーク検出の露出試験の際に収集されたデータのグラフである。
【図１５】内部液体製品における、慣用型ＨＶＬＤの露出試験中に収集されたデータのグラフである。
【図１６】図１６は、内部液体製品におけるＡＤＨＶリーク検出の露出試験中に収集されたデータのグラフである。
【図１７】パッケージの外壁でのＡＤＨＶリーク検出の露出試験中に収集されたデータのグラフである。
【図１８】慣用型ＨＶＬＤの感度試験中に収集されたデータのグラフであり、欠陥パッケージおよび非欠陥パッケージの終了時電圧の両方を示す。
【図１９】ＡＤＨＶリーク検出試験の感度試験中に収集されたデータのグラフであり、欠陥パッケージおよび非欠陥パッケージの終了時電圧の両方を示す。
【図２０】異なるタイプのパッケージ、すなわち三重点シール・ガセット・パッケージを試験するように構成されたオフラインＡＤＶＨリーク検出システムの実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
この開示内容の様々な実施例および側面は、以下に説明する詳細を参照して説明される。以下の説明および参照された図面は、この開示内容の例示であり、この開示内容を限定するものとして解釈されるべきではない。図面は必ずしも縮尺通りではない。多数の具体的な詳細は、この開示内容の様々な実施例の完全な理解を提供するために記載される。しかしながら、ある場合には、この開示内容の実施例の簡潔な議論を提供するために、周知または従来の詳細は記載されていない。
【００３０】
ここで使用されるように、用語「ＡＤＨＶ」は、ＤＣ高電圧オフセットを伴うＡＣ高電圧の使用に関する交流−直流高電圧の略語である。
【００３１】
ここで使用されるように、用語「電気的に接続される」は、電気信号または電流が物体間で伝送されるように、電気回路内の１つまたは複数の物体または要素を接続する任意の既知の方法を指す。一般に、電気回路内の１つまたは複数のオブジェクトを電気的に接続するために、ワイヤ、ケーブル、ラインなどの製品が使用される。
【００３２】
パッケージングにおけるリークを検出する方法３００の好ましい実施例は、回路内にＤＣ高電圧オフセットを有するＡＣ高電圧を生成することを含む。パッケージ３０５は、回路内に位置する検査電極３０１と検出電極３０３との間に配置される。検査電極３０１は、ＤＣ高電圧オフセット３２９を有するＡＣ高電圧３２３をパッケージ３０５に印加する。その後、パッケージを流れる電流は、検出電極によって検出される。次いで、検出ボードは、リーク３１１がパッケージ内に存在するかどうかを判定するために、電流フローを処理する。リークが存在する場合、信号をディスプレイに送信してユーザに通知する。
【００３３】
ＡＤＨＶを使用してリークを検出する方法を示すために、複数の図が提供される。図６Ａは、ＡＤＨＶ法を用いて試験される、欠陥がないパッケージ３０５を示す。図６Ｂは、図６Ａの試験の等価電気回路表現を示す。図６Ｃは、ＡＤＨＶ法を用いて試験される欠陥があるパッケージ３０５を示す。図６Ｄは、図６Ｃの試験の等価電気回路表現を示す。図６Ａ〜図６Ｄにおいて、Ｃ１はパッケージの第１壁の固有容量、Ｒ１はパッケージの第１の壁の固有抵抗、Ｃ２はパッケージの第２の壁の固有容量、Ｒ２はパッケージの第２の壁の固有抵抗、ＲＰｒｏはコンテナ内の液体材料の固有高オーム抵抗を表し、ｆはＡＣ高電圧の周波数を表し、Ｌ０は、ＡＣ電流を遮断するための簡略化等価回路の理想インダクタを表し、Ｃ０はＤＣ電流を遮断するための簡略化等価回路の理想キャパシタを表し、ＩＷＤは欠陥のない容器を通る電流３０７を表し、ＩＤは欠陥のある容器を通る電流３０９を表す。Ｃ１、Ｒ１、Ｃ２、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、ＲＰｒｏは可変であり、印加されるＡＣ高電圧の振幅、印加されるＤＣ高電圧オフセットのレベル、容器および液体製品の絶縁耐力のような材料特性、液体製品の導電率に依存して変化する。
【００３４】
回路にＡＣおよびＤＣの両方の電圧を印加すると、パッケージに欠陥がある場合、パッケージ内の材料はＤＣ高電圧にさらされる。典型的には、パッケージは、印加されたＤＣ高電圧を強く減衰させる絶縁体からなる。
【００３５】
ＡＤＨＶ法は、ＡＣ電圧およびＤＣ電圧の両方を印加するため、ＡＣ電流およびＤＣ電流の両方が検査パッケージに流れる。図６Ｂの単純化された電気回路では、ＡＣ電流が回路内のすべての構成要素を通って流れることができ、一方、ＤＣ電流は、キャパシタなしの経路を通ってしか流れることができない。図６Ｂは、欠陥のないパッケージの試験を示し、図６Ｂの電流の全電流ＩＷＤは、以下の式を用いてＡＣ電流およびＤＣ電流の和として求めることができる。
【数５】
2019505006.tif 000007
【００３６】
ＡＣ電流およびＤＣ電流の両方は不良パッケージにも流れる。図６Ｄの単純化された電気回路では、ＡＣ電流は回路内のすべての構成要素を通って流れることができ、ＤＣ電流はキャパシタなしの経路を通ってしか流れることができない。欠陥パッケージの試験を示す図６Ｄの電流の総電流ＩＤは、以下の式を用いてＡＣ電流およびＤＣ電流の和として求めることができる。
【数６】
2019505006.tif 000008
【００３７】
パッケージにリークが存在すると、コンデンサＣ１が電気回路から欠落し、Ｒ１とＲ３の値がゼロになる。したがって、欠陥のあるパッケージを通る電流は、欠陥のないパッケージを流れる電流よりも大きい。欠陥のあるパッケージを通る電流と欠陥のないパッケージを通る電流との間の差異は、次の式を使用してリークの検出を可能にする。
【数７】
2019505006.tif 000009
ここで、ΔＩ＞０の場合、リークが存在する。
【００３８】
ＤＣ高電圧オフセットを伴うＡＣ高電圧は、パルス自動変換器またはパルス変換器のいずれか、高電圧制御ボード、高電圧整流器、およびＤＣ電圧電源を使用して生成される。
【００３９】
検査電極は、ブラシ、ロッド、スチール、または類似の形状の物体の形態で、剛性、半剛性、または可撓性であってもよい。さらに、検査電極は、金属、導電性ポリマー、または他の種類の導電性材料で作ることができる。ＤＣ高電圧オフセットを伴うＡＣ高電圧の印加中に、検査電極がパッケージに接触するか、またはパッケージと検査電極との間に小さな空隙が存在する可能性がある。
【００４０】
検出電極は、ブラシ、ロッド、スチール、または同様の形状の物体の形態の剛性、半剛性、または可撓性であってもよい。さらに、検出電極は、金属、金属合金、導電性ポリマー、または他の種類の導電性材料で作ることができる。ＤＣ高電圧オフセットを伴うＡＣ高電圧で生成された電流の検出中に、検出電極がパッケージに接触するか、またはパッケージと検出電極との間に小さな空隙が存在する可能性がある。
【００４１】
パッケージは、バイアル、シリンジ、アンプル、ポーチ、バッグ、ブローシール、および他の種類の容器の形態であっても良く、これは、プラスチック、ガラス、アルミニウムホイル、または他の適切な種類の材料で作られて良く、これは、医薬品、食品、または同様の生鮮食品または傷つきやすい製品で満たされるのに最適である。
【００４２】
パッケージングにおけるリークを検出する方法の別の実施例では、ＤＣ高電圧オフセットを有するＡＣ高電圧が回路内に生成される。パッケージは、回路内に位置する検査電極と検出電極との間に配置される。パッケージは、検査電極と検出電極との間で単一の軸に沿って回転される。さらに、検査電極および検出電極は、パッケージが回転するにつれてパッケージの長さに沿って移動する。検査電極は、パッケージにＤＣ高電圧オフセットを加えたＡＣ高電圧を印加する。パッケージを流れる電流は、検出電極によって検出される。次いで、検出ボードは、電流フローを処理して、好ましい実施例と同じ式を使用してパッケージ内にリークが存在するかどうかを判定する。リークが存在する場合、ユーザが視覚化するための信号がディスプレイに送られる。
【００４３】
ＤＣ高電圧オフセットを伴うＡＣ高電圧は、パルス自動変換器またはパルス変換器のいずれか、高電圧制御ボード、および高電圧整流器を使用して生成される。
【００４４】
検査電極は、ブラシ、ロッド、スチール、または類似の形状の物体の形態で、剛性、半剛性、または可撓性であってもよい。さらに、検査電極は、金属、導電性ポリマー、または他の種類の導電性材料で作ることができる。ＤＣ高電圧オフセットを伴うＡＣ高電圧の印加中に、検査電極がパッケージに接触するか、またはパッケージと検査電極との間に小さな空隙が存在する可能性がある。
【００４５】
検出電極は、ブラシ、ロッド、スチール、または同様の形状の物体の形態の剛性、半剛性、または可撓性であってもよい。さらに、検出電極は、金属、金属合金、導電性ポリマー、または他の種類の導電性材料で作ることができる。ＤＣ高電圧オフセットを伴うＡＣ高電圧で生成された電流の検出中に、検出電極がパッケージに接触するか、またはパッケージと検出電極との間に小さな空隙が存在する可能性がある。
【００４６】
パッケージは、バイアル、シリンジ、アンプル、パウチ、および、任意の他の種類の容器の形態であって良く、これはプラスチック、ガラス、アルミニウム箔、または任意の他の種類の材料で製造されて良く、これに、薬品、食品、または他の類似の製品で満たされて好適である。
【００４７】
この方法のさらなる実施例は、回路内にＤＣ高電圧オフセットを有するＡＣ高電圧を生成することを含む。パッケージがコンベア上に置かれる。コンベアは、回路内に位置する検査電極と検出電極との間でパッケージを移動させる。検査電極は、パッケージにＤＣ高電圧オフセットを加えたＡＣ高電圧を印加する。パッケージを流れる電流は、検出電極によって検出される。次いで、検出ボードは、電流フローを処理して、好ましい実施例と同じ式を使用してパッケージ内にリークが存在するかどうかを判定する。リークが存在する場合、ユーザが視覚化するための信号がディスプレイに送られる。
【００４８】
ＤＣ高電圧オフセットを伴うＡＣ高電圧は、パルス自動変換器またはパルス変換器のいずれか、高電圧整流器およびＤＣ電圧電源を使用して生成される。
【００４９】
検査電極は、ブラシ、ロッド、スチール、または類似の形状の物体の形態で、剛性、半剛性、または可撓性であってもよい。さらに、検査電極は、金属、導電性ポリマー、または他の種類の導電性材料で作ることができる。ＤＣ高電圧オフセットを伴うＡＣ高電圧の印加中に、検査電極がパッケージに接触するか、またはパッケージと検査電極との間に小さな空隙が存在する可能性がある。
【００５０】
検出電極は、ブラシ、ロッド、スチール、または同様の形状の物体の形態の剛性、半剛性、または可撓性であってもよい。さらに、検出電極は、金属、金属合金、導電性ポリマー、または他の種類の導電性材料で作ることができる。ＤＣ高電圧オフセットを伴うＡＣ高電圧で生成された電流の検出中に、検出電極がパッケージに接触するか、またはパッケージと検出電極との間に小さな空隙が存在する可能性がある。
【００５１】
パッケージは、バイアル、シリンジ、アンプル、ポーチ、バッグ、ブローシール、および他の任意の容器であって良く、これはプラスチック、ガラス、アルミニウムホイル、または他の適切な種類の材料で作られて良く、医薬品、食品、または同様の生鮮食品または傷つきやすい製品で満たされていて良い。
【００５２】
ＡＤＨＶ検査方法を適用するための装置の多くの実施例が存在する。そのような実施例は、検査されるパッケージのタイプや、パッケージが一度に１つずつテストされるかどうか（オフラインテストとしても知られる）、または複数のパッケージがユーザ操作なしで連続的にテストされるか（ラインテストとしても知られている）に応じて変化する。
【００５３】
図５に示すように、リーク検出回路２００の好ましい実施例は、高電圧ケーブル２０３によって高電圧整流器２０５に接続された検査電極２０１を含み、この高電圧整流器２０５はパルス自動変換器２０８にさらに電気的に接続され、第１のＤＣ電圧電源２０９がパルス自動変換器２０８に電気的に接続され、パルス自動変換器２０８は高電圧制御ボード２１１に電気的に接続され、高電圧制御ボード２１１はプログラマブルロジックコントローラ２１７に電気的に接続され、検出電極２２７はシールドケーブル２２５を介して検出ボード２１９に電気的に接続され、検出ボード２１９はプログラマブルコントローラに電気的に接続され、ディスプレイ２１５はプログラマブルロジックコントローラに電気的に接続され、第２のＤＣ電源２１３は高電圧制御ボード２１１、検出ボード２１９、プログラマブルロジックコントローラ２１７、およびディスプレイ２１５に電気的に接続され、ここで、検査電極２０１および検査電極２０１は、パッケージがこれら検査電極２０１および検査電極２０１の間にフィットするように配置され、一旦、このパッケージが検査電極２０１および検出電極の間に配置されると、ＤＣ高電圧オフセットを伴うＡＣ高電圧がこのパッケージに印加される。ＤＣ高電圧オフセットを伴うＡＣ高電圧は、ＤＣ電圧電源２１３、高電圧整流器２０５、および高電圧制御器を伴うパルス自動変換器２０８以外の当技術分野で知られている手段によって生成されて良く、これに限定されないが、ＤＣ電圧電源２１３、高電圧整流器２０５、および高電圧制御器を伴うパルス自動変換器２０８によって生成されて良い。そのような場合、検査電極２０１は、高電圧整流器２０５に電気的に接続され、この高電圧整流器２０５はパルス変換器２０８に電気的に接続される。
【００５４】
ＤＣ電源２０９、高電圧制御ボード２１１、および、高電圧パルス自動変換器２０８の組み合わせ、または、ＤＣ電源２０９、高電圧制御ボード２１１、パルス変換器２０８の組み合わせのいずれかがＡＣ高電圧を発生する。
【００５５】
高電圧制御ボード２１１は、これに限定されるものではないが、マイクロプロセッサとＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴとの組み合わせであって良い。マイクロプロセッサは、所定のデュレーションおよびデューティサイクルのパルスを生成することによりＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴをオンおよびオフにし、これは、高電圧パルス自動変換器２０８または高電圧パルス変換器２０８を通じてＤＣ電源２０９から流れる電流の流れをオンおよびオフする。高電圧パルス自動変換器２０８または高電圧パルス変換器２０８を通る電流がオンおよびオフに切り替えられるので、ＡＣ高電圧が、高電圧パルス自動変換器２０８または高電圧パルス変換器２０８の出力端に形成される。高電圧制御ボード２１１は、生成されたＡＣ高電圧の振幅を、パルスのデュレーションおよびデューティサイクルを変更することによって調整する。
【００５６】
高電圧整流器２０５は、ＡＣ高電圧を整流し、ＡＣ高電圧にＤＣオフセットを付与する。ＤＣオフセットを伴うＡＣ高電圧は、高電圧ケーブル２０３および検査電極２０１を介してパッケージに印加される。
【００５７】
ＤＣ高電圧オフセットを伴うＡＣ高電圧が検査電極２０１を介してパッケージ２０２に、一旦、印加されると、検出電極２２７は結果としてパッケージ２０２を流れる電流を受け取る。電流は電流検出ボード２１９に進み、電流が処理されてリークが存在するか否かを決定される。
【００５８】
検出ボード２１９はプログラマブルロジックコントローラ２１７に電気的に接続されている。検出ボード２１９は受信信号を処理し、処理された信号をプログラマブルロジックコントローラ２１７に送り、ディスプレイはリークがあるかどうかを示す。プログラマブルロジックコントローラ２１７は、電流検出ボード２１９に電気的に接続されており、もって、プログラマブルロジックコントローラ２１７は、所望の方法で検出ボード２１９と相互作用するようにプログラムすることができる。プログラマブルロジックコントローラ２１７は、高電圧制御ボード２１１に電気的に接続されており、もってプログラマブルロジックコントローラ２１７は、所望の方法で高電圧制御ボード２１１と相互作用するようにプログラムすることができる。ディスプレイ２１５は、プログラマブルロジックコントローラ２１７に電気的に接続され、オーディオおよびビジュアル情報を含むプログラマブルロジックコントローラに格納された情報をユーザに提供する。第２の直流電圧電源は、高電圧制御ボード２１１、検出ボード２１９、プログラマブルロジックコントローラ２１７、ディスプレイ２１５に接続され、これらに電力を供給するようになっている。
【００５９】
ＤＣ高電圧オフセットを伴うＡＣ高電圧は、ＤＣ電圧電源２０９、高電圧制御ボード２１１、および高電圧整流器２０５を伴うパルス自動変換器２０７以外の当技術分野で知られている手段によって生成されてもよく、例えば、これに限定されないが、DC電圧電源２０９、高電圧制御ボード２１１、高電圧整流器２０５を伴うパルス変換器２０８によって生成されて良い。そのような場合、検査電極２０１は、高電圧整流器２０５に電気的に接続され、これは、パルス自動変換器２０７またはパルス変換器２０８に電気的に接続されている。
【００６０】
パッケージ２０２は、バイアル、シリンジ、アンプル、または他の類似のポーチ、ボトル、容器、または密閉されたホルダであって良い。さらに、パッケージ２０２は、プラスチック、ガラス、または、容量性および抵抗性の特性を示す別の材料で作ることができる。パッケージは、典型的には製品で満たされ、これは、制約的ではないが、食品、医薬品、生物学的製剤、または他の同様の製品を含む。試験中にパッケージ２０２を固定するためにホルダを使用することができる。ホルダは、これに限定されないが、トレイ、固定機構を備えたロッド、ベルト、または他の同様の装置を含んで良い。さらに、ホルダは、ホルダおよびパッケージを検査電極および検出電極の間で回転させる回転機構に取り付けて良い。
【００６１】
検査電極２０１および検出電極２２７の両方は、その用途に応じて異なる形状にすることができ、異なる材料で作ることができる。検査電極２０１および検出電極２２７は、金属、金属合金、導電性ポリマー、磁性材料、または他の種類の導電性材料で作ることができる。検査電極２０１および検出電極２２７は、剛性、半剛性、または可撓性であってもよく、ブラシ、ロッド、くしまたは類似の形状の物体の形態であってもよい。ＤＣ高電圧オフセットを伴うＡＣ高電圧で生成された電流の印加および検出中に、検査電極２０１および検出電極２２７の両方がパッケージ２０２に接触することができる。逆に、パッケージ２０２と検査電極２０１と検出電極２２７との間に小さな空隙２０４を設けることができる。小さい空隙２０４は、検査電極２０１とパッケージとの間、及び検出電極２２７とパッケージ２０２との間にあってもよい。検査電極２０１と検出電極２２７は、検査中に互いに接触すべきではなく、アーク放電を防止するのに十分離れて配置されるべきである。
【００６２】
検査電極２０１および検出電極２２７は、パッケージに対して移動可能であっても良い。検査電極および検出電極の一方または双方にスライド機構を取り付けることができる。スライド機構は、パッケージの長さに沿って、パッケージの方に、またはパッケージから離れる方向に移動することができる。この動きは、検査電極と検出電極との間のパッケージの設置および取り外し中に電極を離れるように動かすことを可能にする。スライド機構によってもたらされる動きにより、検査電極および検出電極は、試験中に傾斜、曲線または不規則な形状を有するパッケージとの接触を維持するか、またはパッケージからの距離を均一に維持することができる。
【００６３】
オンライン検査のためにリーク検出回路２００と共にコンベアを使用することもできる。検査電極２０１と検出電極２２７との間でパッケージを移動させるコンベア上に１つ以上のパッケージが配置される。検査されるパッケージのタイプに応じて、検査電極２０１および検出電極２２７は、試験中、パッケージ２０２と接触するように構成されて良く、あるいは、電極２０１および２２７と２２７とパッケージ２０２との間に空隙を設けるように間隔を空けて配置するように構成されて良い。コンベアは、検査電極２０１を、ＤＣ高電圧オフセットを伴うＡＣ高電圧をパッケージ２０２の一方の表面に印加するような態様で位置付けるのを可能にし、検出電極２２７を、パッケージ２０２の反対側の表面に得られる電流を受け取るように位置付けることを可能にするように構成される。図１１は、コンベアと連結されたリーク検出回路２００の１つの実現可能な実施例の例を提供する。図１１において、コンベアは、一連のローラであり、検出電極が２つのローラの間に配置され、検査電極がコンベアの上にぶら下がっている。もう１つの実現可能な構成は、２つのベルトを備えたコンベアシステムである。電極２０１および２２７は、２つのコンベアベルトの間に互いに所定の距離をおいて配置され、電極間の直接的なスパークを防止する。リーク検出システム２００を備えたコンベアの使用は、検討した好ましい実施例の要素の構造的多様性を限定するものではない。
【００６４】
図７は、具体的に試験インターフェース４０２において、リーク検出システム４００の別の実施例を示し、ここで、パッケージ４０９は、検査電極４０１と検出電極４０３との間に固定される。ホルダ４１１は、この実施例では倍あるとして示される、パッケージ４０９を、試験中に水平に固定する。回転機構４１３は、試験中にホルダ４１１およびパッケージ４０９を同軸に回転させる。この実施例では、検査電極４０１および検出電極４０３は、検査中にパッケージ４０９の傷またはマーキングを防止するために、パッケージ４０９に接触しない。
【００６５】
検査用スライド機構４１７は検査電極４０１に取り付けられている。検査用スライド機構４１７は検査中に検査電極４０１をパッケージ４０９の長さに沿って前後に水平に移動させる。検出用スライド機構４１５は、検出電極４０３に取り付けられている。検出用スライド機構４１５は、検査中に検出電極４０３をパッケージ４０９の長さに沿って前後に水平移動させる。
【００６６】
図８は、リーク検出システム４００の同一の実施例を示す。ただし、図８は、検査電極４０１および検出電極４０３が検査用スライド機構４１７および検出用スライド機構４１５にそれぞれ取り付けられたときに実現可能な、検査電極４０１および検出電極４０３の位置付けの実例を説明する。図７は、検査電極４０１および検出電極４０３が中央に位置付けられているのを示し、図８は、電極４０１および４０３のズレを示し、こえは、スライド機構４１５および４１７によって電極４０１および４０３を、試験中、パッケージ４０９の長さ方向に沿って前後にスライドさせることができることを示す。
【００６７】
高電圧ケーブル４０５は、図７に示される実施例の検査電極４０１をリーク検出回路２００の残りの要素に接続し、これは好ましい実施例で説明され、図５において示される。同様に、シールドケーブル４０７は、リーク検出回路２００の残りの要素に接続され、これ好ましい実施例で説明され、図５において示される。
【００６８】
図９は、リーク検出システム５００の別の実施例を示し、具体的には、試験インターフェース５０２において、これを示し、ここで、パッケージ５０５が検査電極５０１および検出電極５０３の間に固定されている。ホルダ５１７は、この実施例では、パッケージ５０５、この実施例ではバイアルを、試験中に水平に固定する。回転機構５１９は、試験中にホルダ５１７およびパッケージ５０５を同軸に回転させる。トレイ５１５は、パッケージ５０５の下に配置される。この実施例でも、検査電極５０１および検出電極５０３は、検査中にパッケージ５０５の傷またはマーキングを防止するために、パッケージ５０５に接触しない。
【００６９】
検査用スライド機構５０９は検査電極５０１に取り付けられている。検査用スライド機構５０９は検査中に検査電極５０１をパッケージ５０５の長さに沿って前後に水平移動させる。検出用スライド機構５０７は、検出電極５０３に取り付けられている。検出用スライド機構５０７は、試験中に検出電極５０３をパッケージ５０５の長さに沿って前後に水平に移動させる。電極５０１および５０３は、図９において、ズレており、これは、スライド機構５０７および５０９が、試験中に、パッケージ５０１の長さに沿って電極５０１および５０３を前後にスライドさせることができることを示す。残りの要素、それらの変形、および構造上の連携は、好ましい実施例で説明されるとおりである。
【００７０】
高電圧ケーブル５１１は、図９に示される実施例の検査電極５０１を、リーク検出回路２００の残りの要素に接続し、これは、好ましい実施例において説明され、図５に示される。同様に、シールドケーブル５１３は、検出電極５０３を、リーク検出回路２００の残りの要素に接続し、これは、好ましい実施例において説明され、図５に示される。残りの要素、それらの変形形態、および構造上の連携は、好ましい実施例で説明されるとおりである。
【００７１】
図１０は、リーク検出システム６００のさらに別の実施例を示し、特に、検査インターフェース６０２において、これを示し、ここで、検査電極６０１および検出電極６０３の間にパッケージ６１３が固定されている。ホルダ６０９は、パッケージ６１３を、試験中、水平に固定し、この実施例ではシリンジとして示す。回転機構６１１は、試験中にホルダ６０９およびパッケージ６１３を同軸に回転させる。トレイ６１５は、パッケージ６１３の下に配置される。検査電極６０１および検出電極６０３は、この実施例では、パッケージ６１３に接触しないので、検査中のパッケージ６１３の傷またはマーキングを防止する。
【００７２】
検査用スライド機構６０５は検査電極６０１に取り付けられている。検査用スライド機構６０５は試験中に検査電極６０１をパッケージ６１３の長さに沿って前後に水平移動させる。検出用スライド機構６０７は、検出電極６０３に取り付けられている。検出用スライド機構６０７は、試験中に検出電極６０３をパッケージ６１３の長さに沿って前後に水平に移動させる。電極６０１および６０３は、図１０と同様の相対位置にあるが、前の実施例で説明したようにパッケージ６１３の長さに沿って独立してスライドすることができる。
【００７３】
図１０に示す実施例の検査電極６０１は、リーク検出回路２００に関連する残りの要素に接続され、これは、好ましい実施例で説明され、図５に示される。同様に、検出電極６０３は、リーク検出回路２００に関連する、残りの構成要素に接続され、これは、好ましい実施例で説明され、図５に示される。残りの要素、それらの変形形態、および構造上の連携は、好ましい実施例で説明するとおりである。
【００７４】
図１１は、リーク検出システム７００のコンベアの実施例を示し、特にこれを試験インターフェース７０２において示し、ここで、パッケージ７０９は１または複数の検査電極７０１と検出電極７０３との間で搬送される。コンベア７０７は、先行する実施例においてパッケージ７０９を固定するホルダと同一の機能を実現し、これは、この実施例において非堅固なＩＶバッグとして示され、これは検査電極７０１および検出電極７０３の間にある。好ましい実施例と同様に、図１１に示すコンベアの実施例は、他の形状、寸法、材料、およびデザインのパッケージを試験するのに使用されて良く、これは、バイアル、アンプル、シリンジ、パウチ、および類似の容器を含むが、これに限定されない。さらに、好ましい実施例と同様に、検査電極７０１および検出電極７０３は、ブラシのみに限定される必要はなく、好ましい実施例で提供される変形を含んで良い。
【００７５】
この実施例では、検査電極７０１および検出電極７０３は、先の実施例に示すような、ロッドの代わりにブラシを用いる。検査電極７０１および検出電極７０３は、コンベア７０７がパッケージ７０９を２つの電極７０１と７０３との間を通過する際に、パッケージ７０９の対向する面でパッケージ７０９に接触する。電極７０１と７０３は、試験中、十分に離間されており、もって、アーク放電を防止する。
【００７６】
電極用スライド機構７０５が検査電極７０１に取り付けられている。電極用スライド機構７０５は試験中に検査電極７０１をコンベア７０７の幅方向に往復移動させる。図１１には示されていないが、同様の電極用スライド機構を検出電極７０３に取り付けることにより、試験中に検出電極をコンベア７０７の幅に沿って前後にスライドさせることができる。
【００７７】
図１１に示す実施例の検査電極７０１は、リーク検出回路２００に関連する残りの要素に接続され、これは好ましい実施例において説明され、図５において示される。同様に、検出電極７０３は、リーク検出回路２００に関連する残りの要素に接続され、これは好ましい実施例において説明され、図５において示される。残りの要素、これらの変形、および構造上の連携は好ましい実施例において説明されるとおりである。
【００７８】
図２０は、さらに別の実施例のリーク検出システム８００を示し、とくに、これを検査インターフェース８０２において示し、ここで、パッケージ８１３が検査電極８０１および検出電極８０３の間に固定されている。トレイ８１５は、試験中、パッケージ８１３の下に配置され、パッケージを固定する。この実施形例でも、検査電極８０１および検出電極８０３は、試験中にパッケージ８１３に接触せず、パッケージ８１３の傷またはマーキングを防止する。
【００７９】
検査用スライド機構８０５は検査電極８０１に取り付けられている。検査用スライド機構８０５は試験中に検査電極８０１をパッケージ８１３の長さに沿って前後に水平移動させる。検出用スライド機構８０７は、検出電極８０３に取り付けられている。検出用スライド機構８０７は、試験中に検出電極８０３をパッケージ８１３の長さに沿って前後に水平に移動させる。電極８０１および８０３は、図２０と同様の相対位置にあるが、先行する実施例で説明したようにパッケージ８１３の長さに沿って独立してスライドすることができる。
【００８０】
この実施例８００では、主に試験されるパッケージ８１３は、ガセットポーチ、または３重シールポイントを有するパッケージである。検査電極８０５は、パウチのガセットの下に配置され、その点は、パッケージの三重シール点にガセット側から接触する。
【００８１】
図２０に示す実施例の検査電極８０１は、リーク検出回路２００に関連する残りの要素に接続され、これは、好ましい実施例において説明され図５に示されている。同様に、検出電極８０３は、リーク検出回路２００に関連する残りの要素に接続され、これは、好ましい実施例において説明され図５に示されている。残りの要素、それらの変形例、および構造上の連携は、好ましい実施例において説明されるとおりである。パッケージは、薬品、食品、または他の製品で満たされ、トレイ８１５内に、直立状態になるように載置される。
［例］
［例１］
［慣用型ＨＶＬＤ露出］
【００８２】
どのようなＨＶＬＤ技術においても、容器の周りでスパークを発生させることなく、容器内の液体および製品の絶縁を破壊することなく、欠陥に対して高い信号応答を生成するために可能な限り高い電圧に到達する必要があり、同時に、リーク検出の感度を高めるために容器を導電性にするひつようがある。
【００８３】
慣用型のＨＶＬＤ技術がリーク検出に使用される場合、印加された純粋なＡＣ高電圧は、良好な容器の容量性インピーダンスを高い減衰なしに通り抜け、容器内の製品をＡＣ高電圧に直接暴露することになる。この結果、良好な容器内の製品が高電圧に露出され、これは潜在的に有害であり好ましくなく、負の副作用をもたらす。
【００８４】
慣用型のＨＶＬＤ試験中に容器内の製品がどれだけの電圧の露出を受けるかを決定するために、１８．５ｋＶＰｋのＡＣ高電圧下に１５ｍＬのバイアルを入れ、容器内の電圧を測定した。バイアルには欠陥がなく、水道水で満たされていた。この測定には、１：１０００の比のＴｅｋｔｒｏｎｉｘ  Ｐ６０１５Ａ高電圧プローブとＴｅｋｔｒｏｎｉｘ  ＴＤＳ２０２４オシロスコープを使用した。水道水の導電率は８７．５μＳであった。電圧測定プローブを、尖った検査電極の近くのバイアルの内壁に配置した。図１５は、慣用型のＨＶＬＤシステムによる試験中のバイアル内部の水の測定電圧を示す。図１４は、慣用型のＨＶＬＤ（１８．５ｋＶＰｋ）による試験中にバイアルの外壁に印加された測定電圧を示す。この測定には、１：１０００の比のＴｅｋｔｒｏｎｉｘ  Ｐ６０１５Ａ高電圧プローブとＴｅｋｔｒｏｎｉｘ  ＴＤＳ２０２４オシロスコープを使用した。
【００８５】
図１５に示すように、バイアル内部の水道水の測定電圧は約７ｋＶＰｋであった。この実験結果は、慣用型のＨＶＬＤシステムで試験した場合、バイアル内部の高感度の薬品が直接高電圧に曝されていることを示す。バイアル内の製品に対するこの高電圧の影響は、熱感受性または他の要因によって変化する。
［例２］
［ＡＤＨＶ露出］
【００８６】
慣用型のＨＶＬＤ技術に対するＡＤＨＶ試験の主な利点の１つは、容器内の製品が高電圧に直接さらされないことである。シリンジ、バイアル、および他の容器は、ガラスまたはプラスチック製である。ガラスおよびプラスチックは電気絶縁体であり、これは、性質上容量性であり、本質的に、同じ大きさのＡＣ高電圧よりもＤＣ高電圧を完全に遮断または減衰する。容器内の製品は、ＤＣ高電圧オフセットから完全に絶縁されているか、比較的低いＤＣ電圧にのみさらされている。製品は、容器のリークの存在の下、ＤＣ高電圧に晒されるだけである。
【００８７】
ＡＤＨＶによる試験中に容器内の製品が高電圧にさらされないことを証明するために、慣用型のＨＶＬＤシステム（水道水で満たされた１５ｍＬのバイアル）で例１で使用したのと同じサンプルを試験した。水道水の導電率は８７．５μＳであった。ＡＤＨＶシステムに印加された電圧のピーク振幅は−１８．５ｋＶＰｋであった。
【００８８】
実験用バイアルには欠陥がなかった。この測定には、１：１０００の比のＴｅｋｔｒｏｎｉｘ  Ｐ６０１５Ａ高電圧プローブとＴｅｋｔｒｏｎｉｘ  ＴＤＳ２０２４オシロスコープを使用した。
【００８９】
ＡＤＨＶをバイアルの外壁に印加したときに測定されたＡＤＨＶ電圧を図１８に示す。この図から、ＡＣ成分の振幅は約５ｋＶＰＰであり、ＤＣ高電圧オフセットは約１６ｋＶであることがわかる。この測定には、１：１０００の比のＴｅｋｔｒｏｎｉｘ  Ｐ６０１５Ａ高電圧プローブとＴｅｋｔｒｏｎｉｘ  ＴＤＳ２０２４オシロスコープを使用した。
【００９０】
図１６に示すように、ＡＤＨＶに基づくＨＶＬＤ技術による試験中のバイアル内部の製品の測定電圧は約−３００ＶＰｋであった。電圧測定プローブは、検査電極の近くのバイアルの内壁に配置した。この測定には、１：１０００の比のＴｅｋｔｒｏｎｉｘ  Ｐ６０１５Ａ電圧プローブとＴｅｋｔｒｏｎｉｘ  ＴＤＳ２０２４オシロスコープを使用した。
【００９１】
試験結果は、欠陥が存在しない場合、製品（この場合は水道水）がＡＤＨＶ技術による試験中に高電圧にさらされないことを示している。高いＤＣ電圧は、容器の容量性インピーダンスによって強く減衰した。この結果と比較して、慣用型のＨＶＬＤシステムにおけるバイアル内部の測定電圧は７ｋＶＰｋであった。要約すると、ＡＤＨＶに基づくＨＶＬＤ技術は、医薬品およびバイオテクノロジー産業で使用される唯一のＨＶＬＤ法であり、真に非破壊的である。
［例３］
［オゾン生成］
【００９２】
ＡＤＨＶに基づくＨＶＬＤ技術のもう１つの重要な利点は、慣用型のＨＶＬＤ技術よりもずっと少ないオゾンしか生成しないことである。ＡＤＨＶ法によって生成されるオゾンの量は、慣用型のＨＶＬＤ法によって生成されるオゾンの量に比べて無視できる程度である。ＡＤＨＶに基づくＨＶＬＤ技術と比較して、試験中に、慣用型のＨＶＬＤシステムがどれだけのオゾンを生成するかを決定する実験が行われた。０．００１ｐｐｍ分解能の校正済みＡｅｒｏｑｕａｌ  ２００シリーズオゾン検出器を両方のシステムの試験室内に設置した。両方のシステムは密閉されていた。
【００９３】
慣用型のＨＶＬＤシステムにおける交流高電圧振幅は、１８．５ｋＶＰｋに設定された。交流高電圧を５分間ターンオンした。オゾン検出器は、試験終了時にチャンバ内で０．１５０ｐｐｍのオゾンを検出した。ＡＤＨＶシステムでの高電圧振幅を−１８．５ｋＶＰｋに設定し、５分間ターンオンした。チャンバ内のオゾンは、試験終了時に０．００４ｐｐｍであった。
【００９４】
この実験は、ＡＤＨＶシステムが、慣用型のＨＶＬＤシステムと比較して、動作中のオゾン生成の点でより安全な検査ツールであることを示している。これは、コンベアベルト上でＨＶＬＤシステムをオンラインで連続稼働させる場合に特に重要である。ＨＬＶＤは、このような設定で作業員の周りにオゾンを常に生成する。
［例４］
［感度］
【００９５】
ＡＤＨＶは、低導電性の水性生成物で満たされた容器内のリークを検出する際、慣用型のＨＶＬＤシステムより高い感度を有する。図１２は、水道水で満たされた欠陥のないシリンジの試験中に検出電極で検出されたＡＤＨＶ電圧のグラフ表示を示す。水の伝導率は８７．５μＳであった。図１３は、容器に印加されるＡＤＨＶ電流のグラフ表示を示す。
【００９６】
同一の試料を用いて２つの系の感度を決定し、比較することによって実験を行った。欠陥のある１ｍＬシリンジと欠陥のない１ｍＬシリンジを試験した。欠陥のあるシリンジには、Ｌｅｎｏｘ  Ｌａｓｅｒによって製造され、認定された２ミクロンのレーザー穴あきピンホールがあった。
【００９７】
慣用型のＨＶＬＤシステムの試験では、高電圧は１２ｋＶＰｋに設定された。慣用型のＨＶＬＤシステムの結果を図１８に示す。実線は不良シリンジの信号を示し、破線は不良のないシリンジの信号を示す。電圧は１２ｋＶＰｋであった。シリンジを３２０ｒｐｍで回転させた。検出されたシグナルは、欠陥のないシリンジについては約３．６Ｖであり、欠陥のあるシリンジについては約５．４Ｖであった。欠損の有無によるシリンジの信号レベルの比は、５．４Ｖ／３．６Ｖ＝１．５であった。
【００９８】
ＡＤＨＶシステムの試験のために、電圧は１２ｋＶＰｋに設定された。欠損あり、および欠損なしの、１ｍＬシリンジをＡＤＨＶシステムで試験した。図１９に示すように、実線は不良のシリンジを表している。破線は、シリンジの欠陥のない信号を示す。慣用型のＨＶＬＤシステムと異なり、ＡＤＨＶシステムの実線は、信号の最大振幅の位置であるリークの位置を通知する。高電圧は１２ｋＶＰｋに設定した。試験した両方のシリンジを３２０ｒｐｍで回転させた。欠陥のないシリンジについて検出された信号は、不良なシリンジについて２．２Ｖおよび７．７Ｖであった。不具合のないシリンジに対する欠陥のあるシリンジの信号レベルの比は、７．７Ｖ／２．２Ｖ＝３．５であった。
【００９９】
この実験は、ＡＤＨＶ技術が慣用型のＨＶＬＤ技術の２倍以上の感度を示し、慣用型のＨＶＬＤ技術では漏とさらないものも正確に突き止めることを示す。
【符号の説明】
【０１００】
００１    参照バイアル
００２    欠陥バイアル
００３    検査電極
００５    検出電極
００７    容器
０２３    ＡＣ高電圧
１０５    容器
１０７    カソードプレート
１０９    アノードロッド
１１１    補助電極ロッド
１１５    直流高電圧源
１１７    測定抵抗
１１９    スイッチ
１２１    弁別回路
２００    リーク検出回路
２０１    検査電極
２０２    パッケージ
２０３    高電圧ケーブル
２０４    空隙
２０５    高電圧整流器
２０８    高電圧パルス自動変換器（高電圧パルス変換器）
２０９    第１のＤＣ電圧電源
２１１    高電圧制御ボード
２１３    第２のＤＣ電圧電源
２１５    ディスプレイ
２１７    プログラマブルロジックコントローラ
２１９    電流検出ボード
２２５    シールドケーブル
２２７    検出電極
３０１    検査電極
３０３    検出電極
３０５    パッケージ
３２３    ＡＣ高電圧
３２９    ＤＣ高電圧オフセット
４００    リーク検出システム
４０１    検査電極
４０２    試験インターフェース
４０３    検出電極
４０５    高電圧ケーブル
４０７    シールドケーブル
４０９    パッケージ
４１１    ホルダ
４１３    回転機構
４１５    検出用スライド機構
４１７    検査用スライド機構
５００    リーク検出システム
５０１    検査電極
５０１    パッケージ
５０２    試験インターフェース
５０３    検出電極
５０５    パッケージ
５０７    検出用スライド機構
５０９    検査用スライド機構
５１１    高電圧ケーブル
５１３    シールドケーブル
５１５    トレイ
５１７    ホルダ
５１９    回転機構
６００    リーク検出システム
６０１    検査電極
６０２    検査インターフェース
６０３    検出電極
６０５    検査用スライド機構
６０７    検出用スライド機構
６０９    ホルダ
６１１    回転機構
６１３    パッケージ
６１５    トレイ
７００    リーク検出システム
７０１    検査電極
７０２    試験インターフェース
７０３    検出電極
７０５    電極用スライド機構
７０７    コンベア
７０９    パッケージ
８００    リーク検出システム
８０１    検査電極
８０２    検査インターフェース
８０３    検出電極
８０５    検査用スライド機構
８０７    検出用スライド機構
８１３    パッケージ
８１５    トレイ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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