(57)【要約】【課題】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容器内容物の凝固検査装置及び方法を提供する。【解決手段】容器内容物の凝固検査装置であって、少なくとも加震台と光源とフォトセンサと凝固判断手段とから構成されており、前記加震台は、検査対象物である液体内容物を封入された複数の容器を、加震台の往復振動時においても不動の位置が保持できるように、複数の容器を格子状に整列させて箱詰めできる収納装置を備えていることを特徴とする容器内容物の凝固検査装置。【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、
前記容器の前記液体内容物のほぼ液面と同じ高さの前記容器の側面位置から前記容器の液体内容物を照明する光源と、
前記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、
を具備する容器内容物の凝固検査装置において、
前記加震台は、検査対象物である液体状内容物が封入された複数の容器を、加震台の往復振動時においても不動の位置が保持できるように、複数の容器を規則的に整列させて収納できる収納装置を備えていることを特徴とする容器内容物の凝固検査装置。
【請求項２】
往復振動を与えることができる加震台上に液体状内容物を封入した複数の容器を規則的に整列させて収納した収納装置を載置し、
隣接する４個の容器もしくは隣接する２個の容器と前記収納装置の壁面よりなる間隙のほぼ容器内部の液体状内容物の液面と同じ高さに光源を設置し、
該光源を点灯させて前記容器内部を照明しつつ前記加震台によって強制振動を与えた後に停止し、
加震中および停止した後の前記液体状内容物の液面揺動による反射光量の変化を容器と１対１に各容器の上方に設置したフォトセンサによって電気信号に変換し、
この電気信号の変化量によって各容器の液体状内容物の凝固状態を検査すること、を特徴とする容器内容物の凝固検査方法。
【請求項３】
光源が加震方向の間隙の1つおき、かつ加震方向の直交方向には１つおき、または全ての間隙に設置されたことを特徴とする請求項２に記載の容器内容物の凝固検査方法。
【請求項４】
光源が、隣接する４個の容器よりなる加震方向の全ての間隙に設置され、かつ加震方向の直交方向には１つおきまたは全ての間隙に設置され、加震方向偶数列の光源と奇数列の光源が交互に加震の周波数より高い周波数で点滅し、望ましくは加震による容器内容物の液面遥動の固有振動数の１０倍以上の周波数で点滅し、各フォトセンサは光源の点滅と同期して設定された特定列の光源が点灯しているときのみ信号の取り込みを行うことを特徴とする請求項２または３に記載の容器内容物の凝固検査方法。
【請求項５】
強制加震周波数が液面遥動の固有振動数とほぼ同じか固有振動数の整数分の１とほぼ同じであることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の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、容器に封入された液状内容物の凝固物の有無を検査する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】
容器に封入された内容物、特に、食品や薬品等の雑菌や異物の混入による凝固物の形成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、容器の一部に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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、容器に封入された液体状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容器内容物の凝固検査装置及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決する手段として、請求項１に記載の発明は、上面に載置され液体内容物を封入された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、
前記容器の前記液体内容物のほぼ液面と同じ高さの前記容器の側面位置から前記容器の液体内容物を照明する光源と、
前記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、
を具備する容器内容物の凝固検査装置において、
前記加震台は、検査対象物である液体状内容物が封入された複数の容器を、加震台の往復
振動時においても不動の位置が保持できるように、複数の容器を規則的に整列させて収納できる収納装置を備えていることを特徴とする容器内容物の凝固検査装置である。
【０００８】
また請求項２に記載の発明は、往復振動を与えることができる加震台上に液体状内容物を封入した複数の容器を規則的に整列させて収納した収納装置を載置し、隣接する４個の容器もしくは隣接する２個の容器と前記収納装置の壁面よりなる間隙のほぼ容器内部の液体状内容物の液面と同じ高さに光源を設置し、該光源を点灯させて前記容器内部を照明しつつ前記加震台によって強制振動を与えた後に停止し、加震中および停止した後の前記液体状内容物の液面揺動による反射光量の変化を容器と１対１に各容器の上方に設置したフォトセンサによって電気信号に変換し、この電気信号の変化量によって各容器の液体状内容物の凝固状態を検査することを特徴とする容器内容物の凝固検査方法である。
【０００９】
また請求項３に記載の発明は、光源が加震方向の間隙の1つおき、かつ加震方向の直交方向には１つおき、または全ての間隙に設置されたことを特徴とする請求項２に記載の容器内容物の凝固検査方法である。
【００１０】
また請求項４に記載の発明は、光源が、隣接する４個の容器よりなる加震方向の全ての間隙に設置され、かつ加震方向の直交方向には１つおきまたは全ての間隙に設置され、加震方向偶数列の光源と奇数列の光源が交互に加震の周波数より高い周波数で点滅し、望ましくは加震による容器内容物の液面遥動の固有振動数の１０倍以上の周波数で点滅し、各フォトセンサは光源の点滅と同期して設定された特定列の光源が点灯しているときのみ信号の取り込みを行うことを特徴とする請求項２または３に記載の容器内容物の凝固検査方法である。
【００１１】
また請求項５に記載の発明は、強制加震周波数が液面遥動の固有振動数とほぼ同じか固有振動数の整数分の１とほぼ同じであることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の容器内容物の凝固検査方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の検査方法によれば、容器に封入された液体状の薬品や食品の中で、雑菌等の影響で凝固物が形成された場合、その検出を非破壊かつ迅速、簡便、安価に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の検査装置の模式図
【図２】本発明の別の検査装置構成の模式図
【図３】容器内での液面遥動と光の反射状況の模式図
【図４】フォトセンサ出力波形の模式図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
図１は本発明の検査装置の模式図である。
矢印１１の方向に振動する加震台１０上に液体内容物を封入した複数の容器１２を前後左右に密着整列させて箱詰めした収納装置１３を載せる。加震台１０の摩擦が小さく、収納装置１３が滑る可能性があるときは任意の固定手段を併用することができる。
【００１５】
隣接する４個の容器もしくは隣接する２個の容器と収納装置１３の壁面よりなる間隙に容器の内容物液面とほぼ同じ高さになるように光源１４を設置する。大きな信号振幅を得るためには光源は個々の容器に対して一つの方向から照明することが望ましく、最適なのは個々の容器の加震方向から照明することであるが、本発明の容器および収納装置の構成で
は加震方向には容器が密着しており光源を設置することが出来ないため、斜め４５°の方向から照明している。
【００１６】
また、振動方向の両側から対称に照明すると信号強度を弱めあうことになるので避けるべきであり、本発明の説明例としては、加震方向の間隙の1つおきに光源を設置することで、これを回避している。またもう一つの本発明の説明例としては、加震方向と直角の方向についても間隙の１つおきに光源を設置することで最小の光源数で全ての容器を照明しているが、加震方向と直角の方向では、隣り合った間隙の全てに光源を設置することも可能である。
【００１７】
本発明の説明例としては、光源としてピーク波長８８０ｎｍ、視野角１６０°の赤外ＬＥＤをホルダとなるパイプの先端に埋め込んだものを用いた。これにより、光源の先端から下向きのほぼ半球状の領域に光が放射されることになる。近赤外光を用いることにより容器材料での散乱や印刷インキによる減光を最小限に抑える効果を得たが、十分な光量を確保できるならばこれに限らず任意の光源が使用可能である。また、光源は容器の間隙に食い込むように設置する必要があるため、図示を省略したが、光源１４の上下動機構により、収納装置１３の設置時や取り外し時には、光源１４を上方に移動するものである。
【００１８】
収納装置１３の加震台１０への載置を確認したら加震台１０を動作させて容器に強制振動を加え、液面遥動が定常状態に達した後、停止する。本発明では加震時間３秒とした。また、液面遥動の固有振動数が約３．６Hzであったため、加震周波数も３．６Hzとした。
【００１９】
加震中および停止後の液面遥動による反射光量変化は容器１２上方に固定したフォトセンサ１５によって電圧信号に変換され、ＰＣ１６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電圧データとしてＰＣ１６に蓄積する。
【００２０】
本発明の説明例では加震時間３秒と減衰時間２秒の合計５秒間の電圧変動を１００Ｈｚでサンプリングした。また、フォトセンサ１５は８８０ｎｍにピーク感度を持ち可視光感度をカットしたタイプのものを用い、光源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フォトセンサが使用可能である。
【００２１】
なお、光源１４とフォトセンサ１５は図示しない固定手段によって加震台１０の上に固定され、容器１２と共に振動するようになっている。これによって光源−容器間の距離変動や容器−フォトセンサ間の位置ずれによる光量変化を防いでいる。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は光源とフォトセンサが振動しない構成とすることも可能である。
【００２２】
この電圧データをＰＣで解析して判定を下す。
判定方法が、強制加震中の定常状態の振幅によるものであるときは、強制加震中の定常状態の振幅３０が良品サンプルの強制加震中の定常状態の振幅の平均値から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。
【００２３】
判定方法が、減衰振動の減衰定数によるものである場合は、減衰振動の包絡線３１を、数１で定義し、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。
【数１】
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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。
【００２４】
判定方法が、強制加震中の定常状態の振幅で、停止から一定時間経過後の振幅を割った
比によるものであるときには、強制加震中の定常状態の振幅３０で、停止から減衰中の振幅を測定するための待ち時間経過後の振幅３２を割って比を求め、その比が良品サンプルの平均値から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。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。
【００２５】
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定常状態の振幅３０で、検査中の個体の停止から減衰中の振幅を測定するための待ち時間経過後の振幅３２を割った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定常状態の振幅３０で、停止から減衰中の振幅を測定するための待ち時間経過後の振幅３２を割った比を求め、その比が良品サンプルの平均値から一定のマージンを差し引いた値が、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。本発明では上記４種の判定方法を任意に切り替えて使用できるように構成した。
【００２６】
次に、本発明の別の実施形態について説明する。
図２は本発明の別の検査装置構成の模式図である。
加震台１０から収納装置１３までの構成は前述の実施形態と同じである。
前述の実施形態では最後列の光源は隣接する２個の容器と収納装置の壁面よりなる間隙に設置したが、この間隙は隣接する４個の容器よりなる間隙の半分の大きさであり光源サイズや容器形状によっては光源の設置が困難であり、照明条件の違いにより最後列の容器から得られる信号強度が他と異なることがあり得る。
【００２７】
収納装置内の容器配置が偶数列であればこのような問題は発生しないが、一般に収納装置形状は外部要因であり、検査装置の構成上の要求によって変更することは困難である。
【００２８】
本実施形態では全ての光源が隣接する４個の容器よりなる間隙に設置されるためこのような問題が発生する懸念はない。一方、これらの光源を常時点灯していると振動方向の両側から対称に照明することになり、信号強度が弱められてしまう。本実施形態では光源１４を手前の列から交互に１４ａと１４ｂの２グループに分け、両者が交互に点灯するよう光源電源１７を制御する。ＰＣ１６も予め行う設定に従い、フォトセンサ１５の個体ごとに１４ａまたは１４ｂのいずれかが点灯しているときのみ信号の取り込みを行うようにする。ただし、最前列のフォトセンサ１５ａに関しては光源１４ａの点灯時に信号の取り込みを行うようにする必要があり、最後列のフォトセンサ１５ｅに関しては光源１４ｂの点灯時に信号の取り込みを行うようにする必要がある。中間の１５ｂ、１５ｃ、１５ｄに関しては１４ａ、１４ｂいずれの点灯時に信号の取り込みを行うことも可能である。本実施形態では１５ｂ、１５ｄは１４ａの点灯時に信号の取り込みを行い、１５ｃは１４ｂの点灯時に信号の取り込みを行った。
【００２９】
光源の点滅と信号取り込みを同期させるため、光源電源１７とＰＣ１６間は点灯タイミングの情報を通知する通信手段１８で結ばれている必要がある。本実施形態ではＰＣ側がマスターとなり、光源電源１７に点灯／消灯信号を送ることで同期を行ったが、逆に光源電源１７が内部プログラムに従って点滅を行い、ステータス信号をＰＣ１６側に送る同期方法を取ることも可能である。
【００３０】
本実施形態でも各フォトセンサから１００Ｈｚでサンプリングを行ったので、光源１４ａ、１４ｂは互いに半周期位相をずらしつつ１００Ｈｚで点滅させた。  
得られた電圧データは前述の実施形態と全く同様であるので、解析、判定の方法も全く同じ形態をとることが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…加震台
１１…加震方向
１２…容器
１３…収納装置
１４…光源
１４ａ…光源（奇数列）
１４ｂ…光源（偶数列）
１５…フォトセンサ
１５ａ…フォトセンサ（最前列）
１５ｂ…フォトセンサ（２列目）
１５ｃ…フォトセンサ（３列目）
１５ｄ…フォトセンサ（４列目）
１５ｅ…フォトセンサ（最後列）
１６…ＰＣ
１７…光源電源
１８…通信手段
２０…光量が大きくなるときの光路
２１…光量が大きくなるときの液面
２２…光量が小さくなるときの光路
２３…光量が小さくなるときの液面
３０…強制加震中の定常状態の振幅
３１…減衰振動の包絡線
３２…減衰中の振幅を測定するための待ち時間経過後の振幅
３３…減衰中の振幅を測定するための待ち時間
【図４】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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