(57)【要約】  容器のヘッドスペース内のガス濃度を測定する方法が提供される。ヘッドスペースは、粒子及び／又は液滴を含み、及び／又は、容器は、ヘッドスペースの粒子及び／又は液滴を取り囲む外部区画を支持する。容器は、電磁放射線に対して少なくとも部分的に透過的である。この方法は、前記ヘッドスペースを入力電磁放射線に晒す段階と、前記ヘッドスペースの出力から、透過及び／又は反射及び／又は拡散された入力電磁放射線の形態の電磁放射線を受ける段階と、前記受けた電磁放射線から濃度指標結果を生成する段階と、を含み、それによって、（ａ）前記容器の外側で前記容器から離れて前記入力電磁放射線を拡散させ、及び／又は、（ｂ）前記容器の外側で前記容器から離れて前記出力電磁放射線を拡散させ、及び／又は、（ｃ）前記入力電磁放射線に対して前記ヘッドスペースを移動させる。さらに、ガス濃度試験容器の製造方法、その方法を実施するための装置、及び、自動ヘッドスペースガス分析器が提供される。
2020505609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器のヘッドスペース内のガス濃度を測定する方法であって、前記ヘッドスペースが、粒子及び／又は液滴を含み、及び／又は、前記容器が、前記ヘッドスペースの粒子及び／又は液滴を取り囲む外部区画を支持し、前記容器が、電磁放射線に対して少なくとも部分的に透過的であり、前記方法が、
前記ヘッドスペースを入力電磁放射線に晒す段階と、
透過及び／又は反射及び／又は拡散された入力電磁放射線の形態の出力電磁放射線を前記ヘッドスペースから受ける段階と、
前記受けた電磁放射線から濃度指標結果を生成する段階と、
を含み、
それによって、
（ａ）前記容器の外側で前記容器から離れて前記入力電磁放射線を拡散させ、及び／又は、
（ｂ）前記容器の外側で前記容器から離れて前記出力電磁放射線を拡散させ、及び／又は、
（ｃ）前記入力電磁放射線に対して前記ヘッドスペースを移動させる、
容器のヘッドスペース内のガス濃度を測定する方法。
【請求項２】
（ａ）前記容器の外側で前記容器から離れて前記入力電磁放射線を拡散させる段階、及び、
（ｂ）前記容器の外側で前記容器から離れて前記出力電磁放射線を拡散させる段階
の少なくとも１つが実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記粒子及び／又は液滴が、少なくとも部分的に前記ヘッドスペース内に、特にエアロゾルの形態で、及び／又は、前記容器の壁上の粒子及び／又は液滴の形態で分布している、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記粒子が、凍結乾燥物の粒子である、請求項１から３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記入力及び／又は出力電磁放射線を前記容器の外側及び遠方にさらに拡散させる段階をさらに含む、請求項２から４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記拡散させる段階が、拡散部材の表面上及び／又はその容積全体にわたって行われる、請求項２から５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの拡散部材が、エッチングされた又はサンドブラストされた表面、特にエッチングされた又はサンドブラストされたガラスプレートである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つの拡散部材が、プラスチック体、特にプラスチックフォイルである、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記拡散させる段階の間に少なくとも１つの拡散部材が移動、特に回転される、請求項６から８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記入力電磁放射線が、特に近赤外範囲、さらに特に７５０から７７０ｎｍの波長範囲の狭帯域レーザー放射線である、請求項１から９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記ガスの濃度が、
酸素（Ｏ２）、
水蒸気（Ｈ２Ｏ）、
フッ化水素酸（ＨＦ）、
アンモニアガス（ＮＨ３）、
アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、
一酸化炭素（ＣＯ）、
硫化水素（Ｈ２Ｓ）、
エチレン（Ｃ２Ｈ４）、
エタン（Ｃ２Ｈ６）、
メタン（ＣＨ４）、
塩酸（ＨＣｌ）、
ホルムアルデヒド（Ｈ２ＣＯ）、
二酸化炭素（ＣＯ２）、
オゾン（Ｏ３）、
クロロメタン（ＣＨ３Ｃｌ）、
二酸化硫黄（ＳＯ２）、又は、
窒素酸化物（ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２）
の濃度である、請求項１から１０の何れか一項に記載の方法。
【請求項１２】
ヘッドスペース内にガスを含むガス濃度試験容器の製造方法であって、前記ヘッドスペースが、粒子及び／又は液滴を含み、及び／又は、前記容器が、前記ヘッドスペースの粒子及び／又は液滴を取り囲む外部区画を支持し、前記容器が、電磁放射線に対して少なくとも部分的に透過的であり、前記ガス濃度が、所定の濃度範囲内にあり、前記方法が、請求項１から１１の何れか一項に記載の方法の段階を含み、さらに、
前記決定された濃度が前記所定の濃度範囲内にある場合、前記容器を陽性試験ガス濃度容器として受け入れる段階、又は、
前記決定された濃度が前記所定の濃度範囲外にある場合、陰性試験ガス濃度容器として前記容器を排除する段階の何れかの段階を含む、ガス濃度試験容器の製造方法。
【請求項１３】
前記所定の濃度範囲が、０％から２１％、特に０％から２．０％である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
入力電磁放射線を測定領域に向けるように構成された送信機、
前記容器の前記ヘッドスペースを前記測定領域に位置決めするように構成されたホルダー、
前記測定領域から放出された出力電磁放射線を受けるように構成された受信機、及び、
前記受信機に動作可能に接続され、前記受信機によって受けた出力電磁放射線に基づいて濃度指標結果を生成するように構成された評価ユニット、
を備え、
（ａ）拡散部材が、前記送信機と前記測定領域との間に配され、及び／又は、
（ｂ）拡散部材が、前記測定領域と前記受信機との間に配され、及び／又は、
（ｃ）前記ホルダーが、前記送信機に対して移動可能である、
請求項１から１３の何れか一項に記載の方法を実行するための装置。
【請求項１５】
（ａ）拡散部材が、前記送信機と前記測定領域との間に配され、又は、
（ｂ）拡散部材が、前記測定領域と前記受信機との間に配される、
請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
さらなる拡散部材を備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
少なくとも１つの拡散部材が、その表面上及び／又はその体積全体に電磁放射線を拡散させる、請求項１５又は１６に記載の装置。
【請求項１８】
少なくとも１つの拡散部材が、エッチングされた又はサンドブラストされた表面、特にエッチングされた又はサンドブラストされたガラスプレートである、請求項１５から１７の何れか一項に記載の装置。
【請求項１９】
少なくとも１つの拡散部材が、プラスチック体、特にプラスチックフォイルである、請求項１５から１８の何れか一項に記載の装置。
【請求項２０】
少なくとも１つの拡散部材が、移動可能、特に回転可能、及び駆動可能に取り付けられている、請求項１５から１９の何れか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記送信機が、特に近赤外範囲、さらに特に７５０から７７０ｎｍの範囲の波長の電磁放射線を放出するレーザー、特にダイオードレーザーである、請求項１４から２０の何れか一項に記載の装置。
【請求項２２】
容器のヘッドスペース内のガス濃度を測定するための自動ヘッドスペースガス分析器であって、前記ヘッドスペースが、粒子及び／又は液滴を含み、前記容器が、電磁放射線に対して少なくとも部分的に透過的であり、前記自動ヘッドスペースガス分析器が、
請求項１４から２１の何れか一項に記載の装置と、
前記容器のヘッドスペースを、前記測定領域へ、及び、前記測定領域から搬送するように構成された搬送システムと、
を備える、自動ヘッドスペースガス分析器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器のヘッドスペース内のガス濃度を測定する方法に関する。さらなる態様では、本発明は、この方法を実施するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの用途では、敏感な内容物を含む容器のヘッドスペースに存在するガスの組成に対する特別な要求がある。そのような敏感な内容物は、例えば、薬や食物である。ヘッドスペース内の関連するガス濃度は、容器の内容物が酸化され、それによって劣化する可能性がある場合、例えば、酸素濃度である。酸素濃度が低いと、細菌や真菌の活動も抑制される可能性がある。ヘッドスペース内の増加したレベルの二酸化炭素の存在は、容器中の生物学的活性の指標となり得る。例えば、プロセス管理又は品質管理のためには、容器内のガスの濃度を決定する必要がある。
【０００３】
一例として、赤外吸収分光法は、既知の方法であり、これは、容器内の特定の監視ガスの濃度を決定するのに適している。この方法は、非侵襲的な方法で、すなわち測定装置の一部と共に容器内に入る必要なしに、容器のヘッドスペース内のガスの濃度を決定することを可能にする。容器の壁と分析対象のヘッドスペース内のガスを通過するのは赤外線だけである。赤外線の放射強度は、異なる種類のガスに固有の吸収帯では減少する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、容器のヘッドスペース内のガス濃度を測定する方法を提供することであり、ヘッドスペースは、粒子及び／又は液滴を含む。本発明のさらなる目的は、従来技術において知られている容器のヘッドスペース内のガス濃度を測定する方法の問題を軽減又は排除することである。本発明のさらなる目的は、その方法を実施するための装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１に係る方法によって達成される。
【０００６】
具体的には、対象となる方法は、容器のヘッドスペース内のガス濃度を測定する方法である。容器のヘッドスペースは、粒子及び／又は液滴を含み、及び／又は、容器は、ヘッドスペースの粒子及び／又は液滴を取り囲む外部区画を支持する。容器は、電磁放射線に対して少なくとも部分的に透過的である。この方法はいくつかの段階、すなわち、ヘッドスペースを入力電磁放射線に晒す段階と、ヘッドスペースの出力から、透過及び／又は反射及び／又は拡散された入力電磁放射線の形態の電磁放射線を受ける段階と、受けた電磁放射線から濃度指標結果を生成する段階と、を含む。それによって、すなわち同時に、
（ａ）容器の外側で容器から離れて入力電磁放射線が拡散され、及び／又は、
（ｂ）容器の外側で容器から離れて出力電磁放射線を拡散され、及び／又は、
（ｃ）入力電磁放射線に対してヘッドスペースが移動される。
【０００７】
拡散とは、電磁放射線のかなりの部分、例えば放射の５０％超を確率的に散乱させることを意味する。従って、近接した電磁放射線の入射光線は通常、拡散後に異なる方向を有する。
【０００８】
３つの選択肢（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は全て、容器のヘッドスペースを横切る電磁放射線の多数の様々な可能な放射線経路にわたって平均化する効果を有する。容器のヘッドスペースは、実際の固体又は液体の内容物／容器の充填物の上の気体空間又は空間を表す。粉末又は凍結乾燥物のような固形分の場合には、ヘッドスペースは、容器の内容物の間及びその周囲にも広がることがある。したがって、ヘッドスペースは、容器が完全に満たされていない場合にのみ存在する。選択肢（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）のそれぞれは、それ自体で今述べた平均化効果を生み出す。選択肢の平均化メカニズムが独立しているため、１つ以上の選択肢を組み合わせると平均化効果が高まる。多数の様々な可能な放射線経路にわたる平均化は、容器のヘッドスペース内の粒子及び／又は液滴の個々の分布からの濃度指標結果の依存性を減少させる。このようにして、本発明による方法によって生成された濃度指標結果の再現性を改善することができる。
【０００９】
本発明者らは、吸収分光法によって決定されたガス濃度が、粒子及び／又は液滴が容器のヘッドスペース内又はヘッドスペースの近くに存在する場合に大きく変動することを認識した。一般に、吸収分光法は、明確に定義された放射線経路が容器のヘッドスペースを横切る限り信頼性の高い結果を提供する。ヘッドスペースが粒子及び／又は液滴を含む場合、そのような明確な経路はなく、測定結果は、容器のヘッドスペース内の粒子及び／又は液滴の個々の分布に強く依存する。凝縮物の小滴のような、容器の外側部分に位置する粒子及び／又は小滴は、それらの発生、サイズ分布、及び容器壁におけるそれらの局所的な濃度が、異なる容器の間で経時的に変化し得るので、放射線経路に同様の影響を及ぼし得る。特に温度が変化した後、水滴は、ヘッドスペースを囲む部分の容器壁の外側に凝縮する可能性がある。さらに、粒子及び／又は液滴自体が電磁放射線を吸収し、その結果として濃度指標結果を偽造する可能性がある。一般的に言えば、容器のヘッドスペース内及び／又はヘッドスペースを取り囲む容器の外部区画上に位置する粒子及び／又は液滴は、出力電磁放射線の強度の低下を引き起こす。容器は同様に、その外面にラベルを有してもよく、又は、ガスの濃度の測定に悪影響を及ぼす自動注射器などの追加の要素を備えていてもよい。本発明による方法は、これらの問題を少なくとも部分的に軽減する。
【００１０】
入力電磁放射線が、既に拡散された、すなわち散乱された容器の外側に拡散されている場合（オプション（ａ）参照）、電磁放射線はヘッドスペースに衝突し、従って、その中に位置する粒子及び／又は液滴にも衝突する。散乱電磁放射線は、最初に透過した電磁放射線と同じ波長を含むが、もはや一様に向けられているのではなく、むしろ多数の方向に向けられている。その結果、電磁放射線は、様々な箇所で容器、特にヘッドスペースに当たる。受けた出力電磁放射線は、それ故、多数の様々な可能な放射経路にわたって平均化され、この放射経路は、例えば様々な経路長及び様々な方向を含む。
【００１１】
容器壁又は容器壁の少なくとも一部にわたる平均化は、入力電磁放射線に対してヘッドスペースを移動することによって可能になる（選択肢（ｃ）を参照）。このような相対的な移動は、様々な位置で撮影された幾つかのスナップショットにわたる平均化に匹敵する。
【００１２】
本発明による方法は、一般に電磁放射線に適用可能である。そのような電磁放射線の例は、赤外線である。
【００１３】
本発明による方法の一実施形態では、矛盾しない限り、これから取り組む実施形態の何れかと組み合わせることができる。
（ａ）容器の外側で容器から離れて入力電磁放射線を拡散させる段階、及び、
（ｂ）容器の外側で容器から離れて出力電磁放射線を拡散させる段階
の少なくとも１つが行われる。
【００１４】
電磁放射線を拡散させることは、拡散板のような簡単な手段によって達成することができ、測定結果の再現性を高めるために非常に有効である。
【００１５】
矛盾しない限り、先に述べた実施形態の何れか及びこれから取り組む実施形態の何れかと組み合わせることができる、本発明による方法の一実施形態において、粒子及び／又は液滴は、特にエアロゾルの形態及び／又は容器の壁上の粒子及び／又は液滴の形態でヘッドスペース内に少なくとも部分的に分布している。
【００１６】
エアロゾルは、気体中の微細な固体粒子又は液滴を表し、埃やミストは、エアロゾルと見なされる。粒子が容器の壁に配置されている場合、粒子は、例えば、微細に分布した静電粒子であり得る。液滴は、例えば、容器内に貯蔵されているか、又は、壁部の液体斑点であり得る高粘性及び／又は油性液体から生じる。
【００１７】
矛盾しない限り、先に述べた実施形態の何れか及びこれから取り組む実施形態の何れかと組み合わせることができる、本発明による方法の別の実施形態では、粒子は、凍結乾燥物の粒子である。
【００１８】
この場合、ヘッドスペースは、凍結乾燥物の粒子の間又は周囲に広がる。凍結乾燥物の製造方法のために、得られる凍結乾燥粉末、すなわち凍結乾燥物それ自体は、非常に静電的であり得、容器の壁に付着する傾向があり得る。凍結乾燥を受ける物質の性質に応じて、凍結乾燥の過程で気泡又は飛沫が生じることがある。そのような場合、凍結乾燥がヘッドスペース内のガス濃縮が行われるのと同じ容器内で行われる場合には、ランダムに分布した凍結乾燥物がヘッドスペースの領域内の壁を覆ってもよい。これらの場合の何れにおいても、ヘッドスペース中の凍結乾燥物の存在は、ガス濃度の測定中に容器のヘッドスペースを通過する電磁放射線の反射及び散乱を引き起こし得る。本発明のこの実施形態による方法は、ヘッドスペース内に存在する凍結乾燥物によるそのような反射及び／又は散乱が濃度指標結果の精度及び／又は再現性に及ぼす影響を低減する。凍結乾燥は、腐りやすい材料を保存し、又は、材料を輸送に便利にするための一般的な方法である。特に、薬物、ビタミン及び他の敏感な物質は、凍結乾燥物として入手可能である。しかし、特にそのような敏感な物質のためには、敏感な物質が貯蔵されている容器のヘッドスペース内の酸素等のガスの濃度を測定する信頼できる方法を提供することが非常に重要であり得る。
【００１９】
矛盾しない限り、先に述べた実施形態の何れか及びこれから取り組む実施形態の何れかと組み合わせることができる、本発明による方法の別の実施形態では、この方法はさらに、容器の外側で入力及び／又は出力電磁放射線をさらに拡散させる段階を含む。
【００２０】
この方法が２つの拡散段階又は２段階の拡散段階を含む場合、この方法は、驚くべきことにさらに優れた結果を提供する。
【００２１】
矛盾しない限り、先に述べた実施形態の何れか及びこれから取り組む実施形態の何れかと組み合わせることができる、本発明による方法の別の実施形態では、拡散段階は、拡散部材の表面上及び／又は体積全体にわたって行われる。
【００２２】
そのような拡散部材は、例えば、いくつかの異なる向きの反射面及び／又は回折面を含む粗面を有するディスク又はプレートであり得る。拡散が拡散部材の体積全体にわたって行われる場合、拡散部材は、例えば、粒界、微小亀裂又はガス包有物を含む物体であり得る。
【００２３】
矛盾しない限り、先に述べた実施形態の何れか及びこれから取り組む実施形態の何れかと組み合わせることができる、本発明による方法の別の実施形態では、少なくとも１つの拡散部材は、エッチングされた又はサンドブラストされた表面、特にエッチングされた又はサンドブラストされたガラスプレートである。
【００２４】
矛盾しない限り、先に述べた実施形態の何れか及びこれから取り組む実施形態の何れかと組み合わせることができる、本発明による方法の別の実施形態では、少なくとも１つの拡散部材は、プラスチック体、特にプラスチックフォイルである。
【００２５】
そのようなプラスチックフォイルの例は、艶消し接着テープである。
【００２６】
矛盾しない限り、先に述べた実施形態の何れか及びこれから取り組む実施形態の何れかと組み合わせることができる、本発明による方法の別の実施形態では、拡散段階中に、少なくとも１つの拡散部材が移動され、特に回転される。
【００２７】
拡散部材が動いている場合、電磁放射線の散乱は、拡散部材の表面又は本体の少なくとも一部にわたって平均化される。拡散部材の運動は、反射面及び／又は回折面の運動も引き起こし、従って、より多様な放射経路を引き起こす。衝突する電磁放射線ビームの直径が小さい場合、反射／回折、従って散乱は、拡散部材の小さい面積／領域上のみで／内部で起こる。最悪の場合、これは、ビームが１つの反射／回折面上でのみ反射／回折され、従って、１つの放射経路のみを引き起こすことを意味する。特別な場合には、ガスの濃度を測定するために高い入力電磁放射線出力が適用されてもよく、その場合、潜在的にかなりの割合の電磁放射線が小さい領域に堆積し、容器壁又は拡散器における損傷を引き起こし得、及び／又は、容器内の物質を局所的に破壊することさえあり得る。少なくとも１つの拡散部材を移動させることは、いくつかの異なる反射／回折面を設けることによって今説明した損傷効果が生じないことを保証する。
【００２８】
矛盾しない限り、先に述べた実施形態の何れか及びこれから取り組む実施形態の何れかと組み合わせることができる、本発明による方法の別の実施形態では、入力電磁放射線は、特に近赤外範囲、さらに特に７５０から７７０ｎｍの波長範囲の狭帯域レーザー放射である。
【００２９】
約７６０ｎｍの範囲の電磁放射線は、７６０ｎｍに近い吸収極大を有する酸素（Ｏ２）を検出するのに特に適している。吸収極大を中心とした＋／−６０ｐｍほどの狭い波長範囲は、酸素の吸収線を測定するのに十分であり得る。
【００３０】
矛盾しない限り、先に述べた実施形態の何れか及びこれから取り組む実施形態の何れかと組み合わせることができる、本発明による方法の別の実施形態では、ガスの濃度は、酸素（Ｏ２）、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、フッ化水素酸（ＨＦ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、メタン（ＣＨ４）、塩酸（ＨＣｌ）、ホルムアルデヒド（Ｈ２ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、オゾン（Ｏ３）、クロロメタン（ＣＨ３Ｃｌ）、二酸化硫黄（ＳＯ２）、又は、窒素酸化物（ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２）の濃度である。
【００３１】
前述の物質の吸収極大は、７００ｎｍと６０００ｎｍの間の波長範囲にある。
【００３２】
さらに、ヘッドスペース内のガスを用いてガス濃度試験容器を製造する方法が扱われている。容器のヘッドスペースは、粒子及び／又は液滴を含み、及び／又は、容器は、ヘッドスペースの粒子及び／又は液滴を取り囲む外部区画上にあり、容器は、電磁放射線に対して少なくとも部分的に透過的であり、ガス濃度は、所定の濃度範囲内にある。この方法は、容器のヘッドスペース内のガスの濃度を測定する方法の前述の実施形態の何れか又は実施形態の組合せの段階を含み、さらに、決定された濃度が所定濃度範囲内である場合には、容器を陽性試験ガス濃縮容器として受け入れる段階、又は、決定された濃度が所定の濃度範囲外である場合には、容器を陰性試験ガス濃度容器として排除する段階を含む。
【００３３】
ヘッドスペース内のガスを用いてガス濃度試験容器を製造する今説明した方法は、品質制御又は品質管理のための手段として使用することができる。例えば、容器の充填工程に対して非侵襲的工程管理を行うことができる。充填が完了した後、ガス濃度の試験は、一方で充填プロセス自体のオンライン品質制御を可能にする。ガス濃度の不規則性は、標準化されたプロセスからの逸脱又は充填システムの機能不全を示している可能性がある。他方では、ガス発生微生物による汚染又は酸化による充填物質の潜在的な劣化を検出することができ、当該容器を廃棄することができる。このようにして、規格外の製品が市場に出るのを防ぐ。
【００３４】
矛盾しない限り、先に述べた実施形態の何れか及びこれから取り組む実施形態の何れかと組み合わせることができる、本発明によるヘッドスペース内のガスを用いてガス濃度試験容器を製造する方法の一実施形態では、所定の濃度範囲は、０％から２１％、特に０％から２．０％である。この濃度範囲は、ヘッドスペース内の酸素濃度に適用することができる。
【００３５】
さらに本発明の範囲内には、本発明による容器のヘッドスペース内のガス濃度を測定する方法及び／又は本発明によるヘッドスペース内のガスを用いてガス濃度試験容器を製造する方法を実施するための装置がある。
【００３６】
上述の方法のうちの１つ又はそれらの組合せを実行するためのそのような装置は、入力電磁放射線を測定領域に向けるように構成された送信機、容器のヘッドスペースを測定領域に位置決めするように構成されたホルダー、測定領域から放出された出力電磁放射線を受け取るように構成された受信機、及び、受信機に動作可能に接続され、受信機によって受け取られた出力電磁放射線に基づいて濃度指標結果を生成するように構成された評価ユニットを備える。同時に、（ａ）この装置は、送信機と測定領域との間に配置された拡散部材を含み、及び／又は、（ｂ）この装置は、測定領域と受信機との間に配置された拡散部材を含み、及び／又は、（ｃ）この装置のホルダーは、送信機に対して移動可能である。
【００３７】
送信機は、例えば、ダイオードレーザーのようなレーザーであってもよく、フォトダイオードは、受信機として機能することができ、ホルダーは、プレート又はグラブのような支持構造体であってもよく、送信機によって送信された入力電磁放射線に対してヘッドスペースを動かすことができるように任意に移動可能である。評価ユニットは、例えば、強度／波長強度データを提供することができ、アナログ−デジタル変換器、マイクロプロセッサ及び／又はメモリを備えることができる。濃度指標結果は、それぞれのガスの吸収線の吸収極大における波長λ１における強度Ｉ（λ１）（例えば、酸素の場合、７６０ｎｍ付近の吸収極大）と、この吸収線に近いが、離れている波長λ２での強度Ｉ（λ２）（酸素の場合、吸収極大から６０μｍ離れたような）との間の比較値を有する測定量によって提供され得る。この場合、濃度指標結果は、（Ｉ（λ２）−Ｉ（λ１））／Ｉ（λ２）として計算することができる。
【００３８】
測定領域は、測定されるべきガスを含む容器のヘッドスペースが上述の方法のうちの任意の１つ又はそれらの組合せを適用するために配置されるように指定される面積／領域を表す。
【００３９】
矛盾しない限り、先に述べた実施形態の何れか及びこれから取り組む実施形態の何れかと組み合わせることができる、本発明によるヘッドスペース内のガスを用いてガス濃度試験容器を製造する方法の一実施形態では、この装置は、さらなる拡散部材を備える。
【００４０】
そのような追加の第２又はさらなる拡散部材は、例えば、送信機と容器との間、すなわち入力光路内、容器と受信機との間、すなわち出力光路内、送信機と入力光路の第１の拡散部材との間、又は、受信機と出力光路内の第１の拡散部材との間に配置することができる。
【００４１】
矛盾しない限り、先に述べた実施形態の何れか及びこれから取り組む実施形態の何れかと組み合わせることができる、本発明によるヘッドスペース内のガスを用いてガス濃度試験容器を製造する方法の他の実施形態では、
（ａ）拡散部材が、送信機と測定領域との間に配され、又は、
（ｂ）拡散部材が、測定領域と受信機との間に配される。
【００４２】
この装置のこの実施形態は、少なくとも１つの拡散部材を含む。
【００４３】
矛盾しない限り、先に述べた実施形態の何れか及びこれから取り組む実施形態の何れかと組み合わせることができる、本発明によるヘッドスペース内のガスを用いてガス濃度試験容器を製造する方法の他の実施形態では、少なくとも１つの拡散部材は、その表面上及び／又はその体積全体に電磁放射線を拡散させる。
【００４４】
そのような拡散部材は、例えば、いくつかの異なる向きの反射面及び／又は回折面を含む粗面を有するディスク又はプレートであり得る。拡散が拡散部材の体積全体にわたって行われる場合、拡散部材は、例えば、粒界、微小亀裂又はガス包有物を含む物体であり得る。
【００４５】
矛盾しない限り、先に述べた実施形態の何れか及びこれから取り組む実施形態の何れかと組み合わせることができる、本発明によるヘッドスペース内のガスを用いてガス濃度試験容器を製造する方法の他の実施形態では、少なくとも１つの拡散部材は、エッチングされた又はサンドブラストされた表面、特にエッチングされた又はサンドブラストされたガラスプレートである。
【００４６】
矛盾しない限り、先に述べた実施形態の何れか及びこれから取り組む実施形態の何れかと組み合わせることができる、本発明によるヘッドスペース内のガスを用いてガス濃度試験容器を製造する方法の他の実施形態では、少なくとも１つの拡散部材は、プラスチック体、特にプラスチックフォイルである。
【００４７】
そのようなプラスチックフォイルの例は、艶消し接着テープである。
【００４８】
矛盾しない限り、先に述べた実施形態の何れか及びこれから取り組む実施形態の何れかと組み合わせることができる、本発明によるヘッドスペース内のガスを用いてガス濃度試験容器を製造する方法の他の実施形態では、少なくとも１つの拡散部材は、移動可能、特に回転可能、及び駆動可能に取り付けられている。
【００４９】
拡散部材は、モーターで駆動することができ、例えば、その中心の周りに回転可能に取り付けられている光散乱特性を含むディスクである。回転運動の代わりに、拡散部材を上下又は左右に動かすことができる。前述の動きの場合、動きの方向は、透過電磁放射線、すなわち光の伝播方向に対して垂直であることが好ましい。別の種類の動きは、拡散部材を傾けることによって、拡散部材を移動させることによって、又は、動きの組合せによって行われ得る。言及された全ての種類の動きは、例えば、拡散部材を振動させることによって実行されてもよい。
【００５０】
矛盾しない限り、先に述べた実施形態の何れか及びこれから取り組む実施形態の何れかと組み合わせることができる、本発明によるヘッドスペース内のガスを用いてガス濃度試験容器を製造する方法の他の実施形態では、送信機は、特に近赤外範囲、さらに特に７５０から７７０ｎｍの範囲の波長の電磁放射線を放出するレーザー、特にダイオードレーザー、さらには同調可能ダイオードレーザーである。
【００５１】
約７６０ｎｍの範囲の電磁放射線は、７６０ｎｍに近い吸収極大を有する酸素（Ｏ２）を検出するのに特に適している。吸収極大を中心とした＋／−６０ｐｍほどの狭い波長範囲は、酸素の吸収線を測定するのに十分であり得る。送信機が例えばレーザーの場合、レーザーは、パルスレーザー又は連続レーザーであり得る。パルスレーザーの使用は、波長及び時間の割り当て、及び、その結果としての時間分解強度対波長強度データセットの提供を可能にする。波長可変レーザーの使用、例えば同調可能ダイオードレーザーの使用は、レーザー放射の帯域幅よりも大きい波長範囲の走査を可能にし、その結果、様々な波長について波長データセットにわたる強度を提供することができる。これを達成するために、レーザーの波長は、のこぎり歯のプロファイルに従って変調されてもよい。この変調は、追加の変調によって、例えば、受信機側での信号のロックイン増幅又は高次高調波分析を可能にするために、高速正弦波を用いて、さらに重ね合わせることができる。
【００５２】
吸収分光法のための典型的なレーザー出力は、０．６ｍＷと５ｍＷとの間にある。
【００５３】
本発明はさらに、容器のヘッドスペース内のガスの濃度を測定するための自動ヘッドスペースガス分析器に関する。ヘッドスペースは、粒子及び／又は液滴を含み、容器は、電磁放射線に対して少なくとも部分的に透過的である。自動ヘッドスペースガス分析器は、本発明による上述の装置の何れか１つ又はそれらの組合せと、容器のヘッドスペースを測定領域へ及び測定領域から搬送するように構成されたコンベヤシステムとを備える。
【００５４】
今述べた自動ヘッドスペースガス分析器は、例えば自動充填施設に統合される場合に品質制御又は品質管理を容易にすることができる。容器が充填された後、ガス濃度の試験は、ランダムに又は連続的なサンプリングによって行われ得る。一方では充填プロセスの品質を監視することができ、他方では品質基準を満たさない、すなわち所定の最大ガス濃度を超える容器の選別を可能にし、それによって規格外の製品が市場に入らないようにする。
【００５５】
本発明は、図を用いてさらに以下に例示される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】ガスの濃度を測定する方法を実施するための本発明による装置の概略図である。
【図２】ガスの濃度を測定する方法を実施するための本発明による装置の一実施形態の概略図である。
【図３】ガスの濃度を測定する方法を実施するための本発明による装置のさらなる実施形態の概略図である。
【図４ａ】本発明によるガスの濃度を測定する方法を示す概略図である。
【図４ｂ】本発明によるガスの濃度を測定する方法を示すさらなる概略図である。
【図５】濃度指標結果を導き出すことができる例示的な測定値であり、その測定値は、本発明によるガスの濃度を測定する方法の一実施形態を実施する際に中間結果物としてもたらされる。
【図６】所定の濃度範囲内にあるガス濃度を有するヘッドスペース内のガスを用いてガス濃度試験容器を製造する本発明による方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
図１は、ガスの濃度を測定する方法を実施するための本発明による装置を概略的かつ単純化して示す。
【００５８】
図示の装置は、電磁放射線４を送るように構成された送信機１を含む。さらに、この装置は、ヘッドスペース１１が測定領域６の内側に配置されるように、ヘッドスペース１１を有する容器１０を位置決めすることができるホルダー５を備える。さらに、この装置は、測定領域６又はむしろヘッドスペース１１が受ける透過及び／又は反射入力電磁放射線４’の形態の出力電磁放射線４”を受けるように構成された受信機２を備える。さらに、この装置は、受信機２によって受けられた電磁放射線に基づいて濃度指標結果を生成するように構成された評価ユニット７を備える。さらに、この装置は、容器のヘッドスペースを横切る電磁放射線の多数の様々な可能な放射経路にわたって平均化する少なくとも１つの手段を含む。一方では、そのような手段は、送信機１によって送られている電磁放射線４を拡散させ（２１）、それによって測定領域６又はむしろヘッドスペース１１が受ける入力電磁放射線４’を拡散させるように構成することができる。他方では、そのような手段は、出力電磁放射線４”が受信機２によって受けられる前に、送信及び／又は反射された入力電磁放射線４”の形態で出力電磁放射線４”を拡散する（２２）ように構成され得る。さらに、そのような手段は、入力電磁放射線４’に対してヘッドスペース１１を移動させる（２３）ように構成することができる。前述の手段は、単独で又は様々な組合せで適用することができる。
【００５９】
図２は、測定位置にあるガス及び容器の濃度を測定する方法を実施するための本発明による装置の一実施形態を概略的かつ単純化して示す。
【００６０】
図示の装置は、電磁放射線４を送る送信機１を備える。電磁放射線４は、この装置の一部である拡散部材３’によって拡散される。やはり装置の一部であるホルダー５上に、容器１０が置かれる。例示的な容器１０は、凍結乾燥医薬品などの内容物１３を収容するが、内容物１３の上にヘッドスペース１１が形成されるように内容物１３で完全には満たされていない。内容物１３の粒子及び／又は液滴１２は、ヘッドスペース１１の領域で容器１０の壁に付着している。ヘッドスペース１１は、送信機１と容器１０との間に配置されている拡散部材３’、又は、むしろヘッドスペース１１が配置されることが意図されている測定領域によって拡散されている入力電磁放射線を受ける。送信及び／又は反射された入力電磁放射線の形態の出力電磁放射線４”は、この装置の一部である受信機２によって受けられる。受けた出力電磁放射線４”に基づいて、評価ユニット７は、濃度指標結果を生成する。評価ユニット７も装置の一部である。
【００６１】
図３は、測定位置にあるガス及び容器の濃度を測定する方法を実施するための本発明による装置のさらなる実施形態を概略的かつ単純化して示す。
【００６２】
このさらなる実施形態は、拡散部材の量及び位置に関して、並びに、ヘッドスペース１１内の粒子／液滴１２の分布に関して、図２に示されている実施形態とは異なる。ただ１つの拡散部材の代わりに、この実施形態は、２つの拡散部材３’、３”を含む。２つの拡散部材３'、３”は、直列に配置され、一方の拡散部材３’が他方の拡散部材３”の後ろにある。結果として、送信機１によって送られた電磁放射線４は、二段階又は二つの段階で拡散される。１つの段階は、第１の拡散部材３”によって実行され、第２の段階は、第２の拡散部材３’によって実行される。両方の拡散部材３'、３”は、電磁放射線４の経路内で、送信機１の後かつ容器１０の前に、容器１０の外側に配置されている。図示の装置の実施形態に特有のものではない例として、粒子及び／又は液滴１２は、図２に示すように容器の壁に付着していないが、ミスト又は埃の形態でヘッドスペース１１内に細かく分布している。
【００６３】
図４ａは、本発明によるガスの濃度を測定する方法の３つの変形例を説明する概略図を示す。縦の破線は、“ａ＋ｂ”、“ａ”及び“ｂ”としてマークされている４つの変形例を区切る。
【００６４】
示されている３つの変形例の全てに共通するのは、以下の段階である：
−入力電磁放射線にヘッドスペースを晒す段階（２０１）、
−透過及び／又は反射された入力電磁放射線の形態の出力電磁放射線をヘッドスペースから受ける段階（２０２）、及び、
−受けた電磁放射線から濃度指標結果を生成する段階（２０３）。
【００６５】
さらに、文字ａ＋ｂで示されている左側では、
−入力電磁放射線を容器の外側に拡散させる段階（２１）、及び、
−出力電磁放射線を容器の外側に拡散する段階（２２）が示される。
【００６６】
さらに、文字ａで示されている中央では、
−入力電磁放射線を容器の外側に拡散する段階（２１）が示される。
【００６７】
さらに、文字ｂで示される右側では、
−出力電磁放射線を容器の外側に拡散する段階（２２）が示される。
【００６８】
図４ｂは、本発明によるガスの濃度を測定する方法の４つの変形例を説明するさらなる概略図を示す。縦の破線は、“ａ＋ｂ＋ｃ”、“ａ＋ｃ”、“ｂ＋ｃ”及び“ｃ”としてマークされている４つの変形例を区切る。
【００６９】
示されている４つの変形例の全てに共通するのは、以下の段階である：
−ヘッドスペースを入力電磁放射線に晒す段階（２０１）、
−透過及び／又は反射された入力電磁放射線の形態の出力電磁放射線をヘッドスペースから受ける段階（２０２）、及び、
−受けた電磁放射線から濃度指標結果を生成する段階（２０３）。
【００７０】
さらに、文字ａ＋ｂ＋ｃで示されている左側に、
−入力電磁放射線を容器の外側に拡散させる段階（２１）、
−出力電磁放射線を容器の外側に拡散させる段階（２２）、及び、
−入力電磁放射線に対してヘッドスペースを動かす段階（２３）
が示される。
【００７１】
さらに、文字ａ＋ｃで示される左中央では、
−入力電磁放射線を容器の外側に拡散させる段階（２１）、及び、
−入力電磁放射線に対してヘッドスペースを動かす段階（２３）
が示される。
【００７２】
さらに、文字ｂ＋ｃで示される右中央では、
−出力電磁放射線を容器の外側に拡散させる段階（２２）、及び、
−入力電磁放射線に対してヘッドスペースを動かす段階（２３）
が示される。
【００７３】
文字ｃで示され、右側に示される変形例は、次の段階によって特徴付けられる。
−入力電磁放射線に対してヘッドスペースを動かす段階（２３）が示される。
【００７４】
図５は、濃度指標結果を導き出すことができる例示的な測定値を示し、その測定値は、本発明によるガスの濃度を測定する方法の一実施形態を実施する際に中間結果物としてもたらされる。
【００７５】
グラフは、電磁放射線の波長（ｘ軸）に対してプロットされた電磁放射線の強度（ｙ軸）を示す。さらに、送信機によって送られる電磁放射線の強度Ｉ０（上の破線）が示されている。実線は、受信機によって受けた出力電磁放射線の波長依存強度を示す。出力電磁放射線の強度は、波長Ｘ（下側破線）に対して最小のＩｍｉｎを含む。この波長は、容器のヘッドスペース内のガスの吸収極大を表す。そのようなグラフは、例えば、ΔＩ２及びＩ０の関数としてヘッドスペース内のガスを示す濃度指標結果を決定するために使用することができるいくつかの比較値ΔＩ１、ΔＩ２及びΔＩ３を提供する。
【００７６】
図６は、ヘッドスペース内にガスを有するガス濃度試験容器を製造する方法２００を示し、ヘッドスペースは、粒子及び／又は液滴を含み、容器は、電磁放射線に対して少なくとも部分的に透過的であり、ガス濃度は、所定の濃度範囲内にあり、特に２１％未満、特に２．０％未満の上限を有する濃度範囲内にある。この方法は、特に酸素濃度に適用することができる。この方法は、最初の段階として以下を含む：
−ヘッドスペースを入力電磁放射線に晒す段階（２０１）、
−透過及び／又は反射された入力電磁放射線の形態の出力電磁放射線をヘッドスペースから受ける段階（２０２）、
−受けた電磁放射線から濃度指標結果を生成する段階（２０３）、
それによって、
（ａ）容器の外側に前記入力電磁放射線を拡散させる段階（２１）、及び／又は、
（ｂ）容器の外側に前記出力電磁放射線を拡散させる段階（２２）、及び／又は、
（ｃ）前記入力電磁放射線に対して前記ヘッドスペースを移動させる段階（２３）。
【００７７】
次いで、決定された濃度に応じて、決定されたガス濃度が所定の範囲内にあるか否かの決定が行われる（２１０）。
【００７８】
濃度が所定の濃度範囲内にある場合（矢印「ｙｅｓ」）、この容器を陽性試験ガス濃縮容器として受け入れる段階（２０４）が行われる。
【００７９】
濃度が所定の濃度範囲外である場合（矢印「ｎｏ」）、この容器を陰性試験ガス濃度容器として排除する段階（２０５）が行われる。
【００８０】
その結果、所定の濃度範囲内にあるガス濃度を有するヘッドスペース内のガスを有するガス濃度試験容器が製造される。
【符号の説明】
【００８１】
１  送信機
２  受信機
３  拡散部材
３’  拡散部材
３”  拡散部材
４  電磁放射線
４’  入力電磁放射線
４”  出力電磁放射線
５  ホルダー
６  測定領域
７  評価ユニット
１０  容器
１１  ヘッドスペース
１２  粒子及び／又は液滴
１３  内容物
２１  拡散入力電磁放射線
２２  拡散出力電磁放射線
２３  移動
２００  ヘッドスペース内にガスを有するガス濃度試験容器の製造方法
２０１  ヘッドスペースを入力電磁放射線に晒す段階
２０２  ヘッドスペースから出力電磁放射線を受ける段階
２０３  濃度指標結果を生成する段階
２０４  陽性試験として容器を受け入れる段階
２０５  陰性試験として容器を排除する段階
２１０  決定
【図１】
2020505609.tif 000003
【図２】
2020505609.tif 000004
【図３】
2020505609.tif 000005
【図４ａ】
2020505609.tif 000006
【図４ｂ】
2020505609.tif 000007
【図５】
2020505609.tif 000008
【図６】
2020505609.tif 000009
【国際調査報告】
2020505609.tif 000010
2020505609.tif 000011
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