JP2024535521A - 容器内のガスの特性を測定するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

強度プロファイルを使用して光センサに関連する閉鎖された容器の位置を判定することによって、閉鎖された容器内のガスの少なくとも１つの特性を判定するためのインライン測定を実施するための方法およびシステムが提供される。

Description

本開示は、光学測定を実施することによって閉鎖された容器内のガスの特性を判定することに関する。特性は、容器内の圧力および／またはガス組成に関係し得る。特に、本開示は、閉鎖された容器がガスの特性を測定するために使用される光センサのビーム経路内にあることを確立するためのトリガー方法に関する。

閉鎖された容器内のガスに対する光学測定を実施するときに、高い感度および精度を達成するために特性の推定のための正しいデータを使用することが重要である。

搬送バンドなどに対するインライン測定に関して、正しいデータを得るためには、ガスの特性を判定するために使用されるデータの記録をいつ開始するかの開始点および記録をいつ停止するかが必要とされる。

記録をいつ開始して停止するかを判定する目的で、測定対象の容器の位置を検出するための別のトリガー装置が一般的に使用される。トリガー装置は、測定が実施される位置で容器を検出すると、容器に対して光学測定を実施するために使用される測定装置をトリガーする。

容器に対する測定のための強度プロファイルの開始点および終了点を得る方法は、ＷＯ２０１６／０５１３４１に記載されている。当該開示では、別のトリガー装置が使用され、位置決めセンサは、容器の位置を判定し、レーザー測定をトリガーするために使用される。当該開示では、まず、位置センサ（別のトリガー装置）および容器の速度に基づいて、スペクトルを記録する期間が判定される。その後、当該期間にわたって強度プロファイルが記録され、その間に、ボトルは、強度プロファイルを得るために使用されるレーザービームを通過する。強度プロファイルが記録された後、検出領域に出入りする容器の壁を通る低い伝送率による強度プロファイルの最小値が判定され、最小値間の強度プロファイルのサブウィンドウが判定され、これが容器内のガス圧を計算するために使用される。

当該方法にはいくつかの欠点があり、たとえば、最小値が発見可能になる前に強度プロファイル全体が記録される必要がある。さらに、当該方法は、容器の位置を検出するための追加のセンサに依存する。

したがって、容器内のガスの光学測定をトリガーするための改良されたシステムおよび方法に利点があるであろう。好ましくは、システムが、より小型化かつ高速化され、さまざまなサイズの容器に適応可能であり得る場合、これらすべてはインライン測定の利点となる。

したがって、本開示の実施形態は、好ましくは、閉鎖された容器内のガスの特性を非破壊的に判定するための添付の特許請求項によるシステムまたは方法を提供することによって、単一で、または組み合わせて、上記で特定されたものなどの当該技術分野における１つまたは複数の欠陥、不利な点、または問題を緩和、軽減、または排除しようとする。

本開示の第１の態様は、閉鎖された容器内の少なくとも１つのガスの少なくとも１つの特性を判定するためのインライン測定を実施する方法に関し、閉鎖された容器は所定の直径を有する測定領域を含む。当該方法は、光源と検出器との間に光ビームを放射する工程を含み得、光ビームは検出領域を通って伝送され得る。光ビームは、ガスの吸収波長に合わせて調整可能な波長を有し得る。

当該方法はまた、検出領域を通って伝送した光ビームに関連する検出器から伝送信号を得る工程を含み得る。

さらに、当該方法はまた、閉鎖された容器を所定の速度で検出領域に向かって前進させる工程を含み得る。

また、当該方法は、伝送信号の分析に基づいて、閉鎖された容器が検出領域にいつ入ったかを判定する工程を含み得る。

当該方法はまた、閉鎖された容器が検出領域を通って前進している間に、閉鎖された容器の測定領域を通って伝送された光ビームに関連する伝送信号に基づいて、少なくとも１つのガスの少なくとも１つの特性を推定する工程を含み得る。

いくつかの例では、当該方法は、伝送信号を連続的に得る工程を含み得る。

いくつかの例では、当該方法は、閉鎖された容器が検出領域にいつ入ったかを判定することおよび閉鎖された容器内のガスの少なくとも１つの特性を推定することの両方のために光ビームを使用する工程を含み得る。

これは、閉鎖された容器が検出領域にいつ入ったかを判定することおよび閉鎖された容器内のガスの少なくとも１つの特性を推定することの両方のために同じセンサが使用されることを意味している。

いくつかの例では、当該方法は、ガスの少なくとも１つの特性が、閉鎖された容器内のガス圧および／または閉鎖された容器内のガスの濃度のうちの少なくとも１つを含むことを含み得る。

いくつかの例では、当該方法は、閉鎖された容器が検出領域に入ることおよび／または検出領域を出ることによる伝送信号の強度の上昇（増加）および／または下降（減少）を判定するために伝送信号が使用されることを含み得る。

いくつかの例では、当該方法は、伝送信号の強度の上昇および／または下降を判定するために強度の導関数が使用されることを含み得る。

いくつかの例では、当該方法は、光ビームがパルス状であり、各パルスが所定の振幅を有することを含み得、ここで、パルス振幅は、伝送信号の強度の上昇および／または下降を判定するために使用される。

いくつかの例では、当該方法は、検出器がＰＳＤであることを含み得、ここで、伝送信号は、閉鎖された容器が検出領域にいつ入ったかおよび／または検出領域をいつ出たかを検出するために、光ビームの偏向を判定するために使用される。

いくつかの例では、当該方法は、閉鎖された容器が検出領域に入ることおよび／または検出領域を出ることによる伝送信号の強度の上昇（増加）および／または下降（減少）を判定するために偏向が使用されることを含み得る。

いくつかの例では、当該方法は、閉鎖された容器内のガスの少なくとも１つの特性を推定するために使用されるデータを得るための期間の開始点および／または終了点を判定するために、速度が伝送信号とともに使用されることを含み得る。

いくつかの例では、当該方法は、伝送信号に基づいて閉鎖された容器が検出領域に入ったと判定された後に、速度に基づいて、期間の開始点および／または終了点が所定の期間に設定されることを含み得る。

いくつかの例では、当該方法は、閉鎖された容器の測定領域の直径が、閉鎖された容器内のガスの特性を推定するために使用されるデータを得て使用される期間の終了点を判定するために使用されることを含み得る。

いくつかの例では、当該方法は、閉鎖された容器の測定領域の速度および／または直径を推定するために、伝送信号の強度に基づいて判定された下降および／または上昇の２つの間で測定された時間が使用されることを含み得る。

いくつかの例では、当該方法は、閉鎖された容器の測定領域が上部空間の一部であることを含み得る。

いくつかの例では、当該方法は、閉鎖された容器が検出領域内にないときの検出領域内のガスのバックグランド濃度を判定するために、伝送信号が使用されることを含み得る。

いくつかの例では、当該方法は、閉鎖された容器内のガスの特性の推定を実施するときのオフセットを低減するために、ガスのバックグラウンド濃度が使用されることを含み得る。

本開示の別の態様は、閉鎖された容器内のガスの少なくとも１つの特性を判定するためのインライン測定を実施するためのシステムに関し、閉鎖された容器は所定の直径を有する測定領域を含む。システムは光センサを含み得、光センサは、光センサの光源と検出器との間に光ビームを放射するように構成され、ここで、光ビームは検出領域を通って伝送可能である。光ビームは、閉鎖された容器内のガスの吸収波長に合わせて調整可能な波長を有し得る。

センサは、光ビームに関連する伝送信号を得るように構成され得る。

システムはまた、閉鎖された容器を所定の速度で検出領域に向かって前進させるための手段を含み得る。

システムはまた、伝送信号に基づいて、閉鎖された容器が検出領域にいつ入ったかを判定するように構成された制御ユニットを含み得る。制御ユニットはさらに、閉鎖された容器が検出領域を通って前進している間に、閉鎖された容器の測定領域を通って伝送した光ビームに関連する伝送信号に基づいて少なくとも１つのガスの少なくとも１つの特性を推定するように構成され得る。

システムはまた、検出されている伝送光信号に基づいて、上記容器の完全性を判定するように構成された制御ユニットを含み得る。

本開示の例が可能であるこれらおよび他の態様、特徴および利点は、本開示の例の以下の説明から明らかになり、解明され、添付の図面が参照される。

本開示のシステムを使用して測定されている容器の概略例を例示している。 閉鎖された容器が光ビームを通過する間の測定された強度の概略例を例示している。 光パルスの概略例を例示している。 本開示に従って測定するための方法のフローチャートの概略例を例示している。 容器を移動させるための概略的なカルーセルを例示している。 図５Ａに例示されたカルーセル内に配置された容器に対して実施された測定を例示している。 図５Ａに例示されたカルーセル内に配置された容器に対して実施された測定を例示している。

ここで、本開示の具体的な実施例が添付図面を参照して説明される。しかし、本開示は、多くの異なる形態で具体化され得、本明細書に明記される実施例に限定されると解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施例は、本開示が徹底的かつ完全なものとなり、本開示の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。

以下の開示は、閉鎖された容器の非破壊検査の例に焦点を当てている。本発明は、閉鎖された容器内のガスの特性を判定することに適用可能である。閉鎖された容器は、少なくとも部分的に光学的に透明な材料で作られている。閉鎖された容器は、ボトル、ベール、ジャー、アンプル、缶などであり得る。閉鎖された容器はまた、パッケージ、バッグ、トレイなどであり得る。容器は、少なくとも１つのガスで完全に充填され得る。いくつかの例では、閉鎖された容器は、少なくとも部分的に液体または固体などの内容物で充填され得る。容器が内容物で部分的に充填されている場合、容器は、ガスが充填された上部空間を含み得る。

閉鎖された容器内のガスの特性を判定することによって、有用な情報がもたらされ得、たとえば、そのような測定値が、容器の完全性を判定するために有用であり得る。閉鎖された容器の完全性は、容器が適切に密閉されていることまたは容器が漏出しているかどうかに関する情報を提供し得る。当該特性はまた、容器内の内容物の情報を提供することができ得る。

当該特性は、閉鎖された容器内のガス圧を得ることおよび／またはやガス濃度などのガスを判定することに関連し得る。

容器は、少なくとも１種のガスを含む密閉バッグまたは密閉トレイであり得、その例はガス置換された（ＭＡＰ）容器であり得る。ガス置換は、保存期間を改善するためにパッケージで一般的に使用され、たとえば、食品パッケージや、薬品などにおいて、一般的に使用されるガスは、酸素（Ｏ２）の量を減らすための二酸化炭素（ＣＯ２）または窒素（Ｎ２）である。これは、好気性生物の成長を遅らせ、酸化反応を防ぐために作られる。したがって、これらのパッケージをモニターし、たとえば梱包中に漏出がないことを確認することが重要である。二酸化炭素（ＣＯ２）や酸素（Ｏ２）以外にも、容器および製品に応じて、他のガスをモニターすることもできる。

本開示は、特に、閉鎖された容器がいつビーム経路内にあるかを判定するための方法に向けられ、測定が行われ得る。

本明細書に記載される方法は、機械的にそれほど大規模でないセットアップで行うことができるという利点を有している。

容器内部の圧力およびガス組成は両方とも、光吸収分光法を使用して測定され得る。特に、可変ダイオードレーザー吸収分光法（ＴＤＬＡＳ）が適用され得る。

図１はシステムの概略例１００を例示している。システムは、容器１内のガス２の特性を推定するための光学測定用に設計されている。容器は、内容物３と、ガスが充填された上部空間２とを含み得る。容器は検出領域４内に配置されているものとして例示されている。

検出領域４は、２つの対向する壁、トンネル、または壁で囲まれたスペースなどの、部分的な囲い部５によって画定され得る。壁で囲まれたスペースは、たとえば、アーチ状に配置され得るか、または逆Ｕ字の形状を有し得る。

検出領域４は光センサ６、７を含み得る。光センサ６、７は、部分的な囲い部５の対向する壁に配置され得る。光センサは、光源６と検出器７との間の検出領域４を通って伝送される光ビームを放射するように構成されている。代替的に、光源６および検出器７は同じ側に配置され、反対側には反射部材が配置される。反射部材は光を拡散させ得る。

センサ６、７は、容器１の上部空間２を測定するように構成され得る。好ましくは、センサ６、７は、容器１内に存在するガスのうちの少なくとも１つの分光信号を検出するように設計または調整される。

検出領域４を通って伝送される光ビームは、容器内のガスの吸収ピークに合わせて調整可能な波長を有し得る。

例示された配置は、インラインで検査を実施するように構成され得る。たとえば、容器を移動させるコンベアベルトにビームを交差させることによって行われる。

容器１は、容器を検出領域４に通して移動させるために、搬送バンド（図示せず）上で搬送され得るか、またはカルーセル（図示せず）に配置され得る。搬送バンドまたはカルーセルは、容器の充填および密封中にインラインで使用するために当該技術分野で知られている。

容器１は、一定量のガスを有し、完全性試験にさらされ得る。容器に漏出が発生した場合、容器内のガスが周囲に漏出し得、および／または周囲のガスが容器内に漏出し得る。したがって、絶対濃度などの、容器１内のガスの濃度は、容器１内の圧力と同様に、変化し得る。

記載されたシステムでは、光源６は、たとえばコリメートされた光ビームを伝送する白色光源、またはダイオードレーザー、半導体レーザーなどの、少なくとも１つのレーザー源であり得る。光源に使用される波長または波長範囲は、容器内の少なくとも１種のガスの吸収スペクトルと一致するように選択される。検出器７は、たとえば、光源の波長または波長範囲を検出することができるように選択される、フォトダイオード、光電子増倍管、ＣＣＤ検出器、ＣＭＯＳ検出器、Ｓｉ検出器、ＩｎＧａＡｓ検出器であり得る。検出器７はまた、位置感知装置（ＰＳＤ）などのアレイであり得る。

検出された光は、容器１内の少なくとも１つのガスの特性を判定するために制御ユニット（図示せず）において分析され得る。制御ユニットは、コードを実行し得るコンピュータ、マイクロプロセッサ、あるいは電子回路、または検出器によって検出された光を分析するように構成されたソフトウェアであり得る。

容器１内の少なくとも１つのガスを検出することによって、検出された伝送信号に基づいて、容器１内の圧力および／または容器１内の少なくとも１つのガスの濃度を判定することが可能である。測定された容器１内の圧力および／または容器１内の少なくとも１つのガスの濃度は、容器１の完全性を判定するために使用することができる。

いくつかの例では、光センサ６、７は、可変ダイオードレーザー吸収分光法（ＴＤＬＡＳ）に基づいたセンサからなる。

いくつかの例では、光センサ６、７は、散乱媒体吸収分光法（ＧＡＳＭＡＳ）でのガス用のセンサからなる。ＧＡＳＭＡＳ技術は、容器１の上部空間２などの間隙または空洞にガスが閉じ込められている、ホスト材料のガス分光シグネチャよりも典型的に１００００倍鮮明である、鮮明なガス分光シグネチャを調査するために使用され得る。ＧＡＳＭＡＳは、大気ガスのモニタリング用に開発された狭帯域ダイオードレーザー分光法と、生体医学の光学で周知されている拡散媒体光伝搬とを組み合わせる。狭帯域光源から容器１に注入された光子は、伝送または後方散乱装置で検出され得る。当該技術は、リモートセンシングアプリケーション（ＬＩＤＡＲ ＧＡＳＭＡＳまたは多重散乱（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）ＬＩＤＡＲ）にも拡張されている。ＧＡＳＭＡＳセンサシステムおよび検出原理の一例は、引用によって本明細書に組み込まれるＥＰ１０７２０１５１．９（Ｓｖａｎｂｅｒｇら）に記載されている。

ＥＰ１０７２０１５１．９に記載されたガス検知機器は、容器内の酸素および水蒸気をモニターするための２つのダイオードレーザードライバからなる。使用される波長に応じて、他のガスまたは３つ以上のガスのモニタリングが可能である。複数のダイオードレーザー（ＤＬ）からの光は集められ、２つのファイバに分離され、１つはバックグラウンドをモニターするために使用され、もう１つはサンプルに送られる。２つのダイオードレーザーは、容器１に対して半透過である波長で動作し得ることで、ＧＡＳＭＡＳ技術を適したものにしている。レーザー光は、光ファイバおよび手持ち式ファイバヘッドを介して上部空間に誘導される。サンプルから出て現れる散乱光は検出器によって取得され、生成された信号はコンピュータ（図示せず）によってサンプリングされる。本例では、波長を正弦波的に変調し、生成された高調波を試験することによって機器の感度を高めるために、波長変調技術が使用される。いくつかの例では、さまざまな周波数で変調することによって、水蒸気と酸素の同時検出が可能になる。

システム１００は、容器１に接触することなく容器１を評価し得、代わりに離れた距離から容器内のガスを検出する。これは、検出の速度が増加され得るために利点があり、容器のインラインのモニタリングのためにも利点がある。

ＥＰ１０７２０１５１．９に記載された方法は、光を容器の外側から容器に向けて狭帯域レーザー光源から放射する工程を含む。容器内で散乱した光の吸収信号を測定し、吸収は、光が散乱されて容器内を移動するときに容器内の少なくとも１つのガスによって引き起こされる。測定は容器の外で行われ、評価は容器に対して非侵入的である。

サンプル内での光の散乱により、ＧＡＳＭＡＳ法で得られた吸収信号の評価における課題は、光が受けたガス相互作用の経路長が不明であることである。

経路長は、ランベルト・ベールの法則によって判定されるように、濃度定量化のための従来のガス吸収分光法において重要である。

他のタイプのＧＡＳＭＡＳシステムおよび方法は、記事「Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｔｒａｐｐｅｄ Ｇａｓ －Ｇａｓ ｉｎ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｍｅｄｉａ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ」；Ｓｖａｎｂｅｒｇ，Ｓ；Ｌａｓｅｒ Ｐｈｙｓｉｃｓ，２０１０，Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．１，ｐｐ．６８－７７；ＩＳＳＮ １０５４－６６０Ｘに記載されており、そこに記載されているこれらのシステムおよび方法は、引用により組み込まれる。

たとえば、伝送モードでは酸素と水蒸気が同時にモニターされ得る。使用される波長に応じて、他のガスまたは３つ以上のガスのモニタリングが可能である。代替的に、いくつかの例では、システム４００は後方散乱測定用に構成されてもよい。共通の検出器が使用され、さまざまな変調周波数でタグ付けされた２つの分光信号の位相感度検出によって２つの信号は分離される。部分的に共通の光ファイバ経路が使用され得る。たとえば、今記載したような構成で記録されるＧＡＳＭＡＳ信号は、間隙または上部空間内のガス濃度、ガス、および複雑な多重散乱プロセスにおけるガスを通る有効経路長に依存する。それゆえ、記録されたガス痕跡の強度は、概して、等価経路長Ｌｅｑとして表される。

代替的に、散乱媒体を通る平均経路長が、時間分解測定から導出されてもよい。光子到着時間のヒストグラムを得るために、遅延同時単光子計数技術が使用され得る。

いくつかの例では、光センサ６、７は伝送モードで動作しており、すなわち、光送信機６は検出領域４の片側に配置され、光検出器７は容器１の上部空間２の反対側に配置され、光ビームは、光送信機６から上部空間２などの容器を通って光検出器７に伝送される。

いくつかの例では、光センサは反射モードで動作しており、すなわち、光送信機は光検出器と同じ容器の側に配置され、光検出器７は容器１からの後方散乱光を記録する。

いくつかの例では、光送信機６および光検出器７は、容器１上で互いに関連して任意の位置に位置づけられ、光検出器７は容器１からの散乱光を記録する。

いくつかの例では、光は、光ファイバによって容器へとおよび／または容器から誘導される。いくつかの例では、光は、レンズ、ミラー、ウィンドウ、または光を誘導および方向付ける他の手段を含む光学部品を介して容器へとおよび／または容器から誘導される。

部分的な囲い部５などの検出領域４のいくつかの例では、光センサ６、７が配置されている対向する壁間の距離は、固定距離９を有し得る。固定距離９は、最も一般的なサイズの容器が検出領域４を通過することを可能にするように選択され得る。ボトルおよびバイアルの場合、距離９は、９ｃｍ未満、８ｃｍ未満、５ｃｍなど、１０ｃｍ未満であり得る。

検出領域４を通過する際に、容器が、１ｃｍ未満など、検出器に近い場合、有利であり得る。これは、部分的な囲い部５など、検出領域４に対して、容器が搬送バンドまたはカルーセル上でどのように配置されるかによって達成され得る。代替的に、システム１００のいくつかの例では、容器を検出器７に向けて誘導することによって容器１を検出器７により近づけて配置するために、ガイド部８が使用されてもよい。

バイアルにおける内容物の特性が予想される値と一致しないか、または予想される値の範囲内にない場合、バイアルは排除システムを使用して排除され得る。排除システムは、バイアルを搬送バンドから押し出すために機械式プッシャーを使用する機械式のものであり得る。代替的に、排除システムは、バイアルを搬送バンドから押し出すために圧縮空気を使用してもよい。

図２は、閉鎖された容器が光ビームを通過する間の測定された強度プロファイル２００の概略例を例示している。閉鎖された容器が光ビームを通過するとき、検出器は、強度プロファイルを生成する伝送信号を検出し得る。この強度プロファイルの一部が、閉鎖された容器内のガスの特性を判定するために使用され得る。光ビームはパルス化され得、容器内のガスの特性は、レーザービームが容器を通って伝送させられる間に一定時間にわたってパルスを合計することによって得られ得る。

したがって、容器内のガスの特性を推定するためのデータ収集をいつ開始し、いつ停止するかを確立することが重要である。強度プロファイル２００では、この期間は、１１であり、２つの異なる最小値間で発見される。最小値は、容器の壁が光ビームを通過するときに強度プロファイル２００において得られる。

容器内のガスの特性を推定するために使用されるデータ収集をいつ開始するかを確立するために、強度プロファイルの下降（減少）１２ａおよび／または上昇（増加）１３ａが検出され得る。下降１２ａおよび／または上昇１３ａを発見する１つの方法は、強度の導関数を得ることであり得る。この方法は、光センサからの伝送信号を経時的に平均化し、その後、その導関数を得ることによって行われ得る。

閉鎖された容器が光ビームを通って前進する速度、および測定される容器の一部の幅または直径などの、容器のいくつかの特性を把握することによって、容器内のガスの特性の推定に使用される伝送信号を収集するための開始点および終了点を確立することができる。たとえば、強度プロファイルの下降１２ａが検出された場合、容器を前進させる搬送バンドまたはカルーセルの速度を把握することによって、強度期間１１の開始の近傍など、上昇１３ａでのデータ収集のための開始点を確立することができる。容器の速度および幅および／または直径を把握することによって、強度期間１１の終了の近傍の停止点など、下降１２ａでのデータ収集のための停止点が確立され得る。

いくつかの例では、搬送バンドの速度を測定するために別のセンサが使用され得る。たとえば、搬送バンドの速度は連続的に測定され得る。測定された速度は、搬送バンドの速度の変動を予め設定された速度に修正するなど、遅延なく連続的かつ高速に搬送バンドの速度を調整するために使用され得る。代替的に、および／または追加的に、センサはエンコーダであり、エンコーダからのデータが、バイアル内のガスの特性を計算するために使用される速度値を連続的に調整するために使用されてもよい。

このようにして、測定をトリガーすることおよび測定を実施することの両方に同じ光ビームを使用することができる。さらに、閉鎖された容器内のガスの特性を推定するための収集されたデータの収集および分析は、強度プロファイル全体が記録された後に測定に使用される右側領域に対して強度スペクトルが分析される必要がある場合よりも高速に実行され得る。

代替的に、測定のトリガーと測定の実施の両方に同じレーザーが使用される。データの収集をトリガーするために別の位置決めセンサが使用されてもよい。たとえば、容器が検出領域にいつ入ったかおよび／または検出領域をいつ出たかを検出するために、第２のレーザービームが使用されてもよい。

代替的に、および／または追加的に、いくつかの例では、下降１２ａおよび上昇１３ａは、光ビームにおけるパルスの振幅を使用することによって検出されてもよい。これは、容器が検出領域に入っていることを示唆し得る。光ビームのパルスが閾値より低い場合、それらは破棄される。これは、強度が閾値を超えて再び増加するとき、強度プロファイルの下降１２ａがあることを示唆し得、強度プロファイルの上昇１３ａが示唆され得る。再び、容器を前進させる搬送バンドまたはカルーセルの速度を把握することによって、上昇１３ａでのデータ収集のための開始点が確立される他に、容器の速度および幅または直径を把握することによって、下降１２ａでの停止点も確立され得る。

いくつかの例では、閉鎖された容器が移動する速度を把握する必要があることの代わりに、容器が検出領域に入る点と検出領域を出る点の両方が、強度データから判定されてもよい。この場合、前述した技術のいずれかを使用して進入が確立される。出口点は、図２に例示される強度プロファイルの強度期間１１後の第２の最小値を表す下降１２ｂまたは上昇１３ｂを判定することによって導出され得る。第２の最小値は、本明細書で前述した技術のいずれかを使用して判定され得る。

代替的に、および／または追加的に、いくつかの例では、下降１２ａ、１２ｂおよび上昇１３ａ、１３ｂは、検出領域を通って伝送されている光の位置を測定するためにＰＳＤを使用することによって検出されてもよい。これは、容器の壁に当たる光が、容器を通って伝送させられている伝送信号と比較して異なる角度を有するため、光ビームの偏向を観察することによって実施され得、強度プロファイルの最小値が確立され得る。

追加的に、いくつかの例では、閉鎖された容器内のガスの特性の推定のための特定の品質を有するデータを得るために、パルス振幅に対する閾値が使用され得る。パルスの振幅が低い場合、吸収特性は小さくなり、したがって、伝達する情報も少なくなる。それゆえ、ガスの特性の推定に使用されるパルスは、主に強度期間１１中に収集されることが好ましい。これは、容器を通る伝送信号の強度が最も高くなる期間である。

たとえば、強度プロファイル２００の強度期間１１の前の第１の最小値が判定され、容器が検出領域に入ったとみなされる。これは、データが閉鎖された容器内のガスの特性の推定のために収集され得ることを意味している。最初に収集されたデータは、ガスの特性の良好な推定値を得るために必要とされる振幅を有していないかもしれない。それゆえ、閾値が設定され得、閾値よりも低い振幅を有するパルスは破棄される。容器が検出領域を通って移動した場合、パルスの特性が変化し、振幅は増加する。振幅が設定された閾値に達すると、強度期間１１が開始され、パルスはそれ以上破棄されなくなる。

光ビームのパルスの振幅の値が、設定された閾値を下回ると、パルスは再び無視され得る。これは、容器が、検出領域を通って移動し、強度期間１１の終了に達したときに起こり得る。データの収集は、第２の最小値が判定されるまで継続され得る。

閾値はまた、閾値を下回る強度期間１１中の強度を無視するために使用され得る。これは、たとえば、バイアルの汚れ、またはバイアルのガラス壁の厚さが一定でないなどの、バイアルのガラス壁における不規則性によるものであり得る。

少なくとも２つの下降点１２ａ、１２ｂおよび／または上昇点１３ａ、１３ｂを検出することによって、容器を前進させる搬送バンドまたはカルーセルの速度が推定され得る。たとえば、速度は、下降１２ａ、１２ｂおよび上昇１３ａ、１３ｂの強度プロファイルの最小値のうちの１つを確立することによって得られ得る。代替的に、下降１２ａまたは上昇１３ａの第１の最小値および下降１２ｂまたは上昇１３ｂの第２の最小値を確立することによって速度が得られてもよい。代替的に、速度は、上昇または下降中に、強度プロファイルの導関数または二次導関数を分析することによって得られてもよい。

これは、計算を実施するときに速度をモニターして、速度の変化を調整する、または容器を前進させる搬送バンドまたはカルーセルの速度を制御するために使用され得る。

いくつかの例では、モニターされた速度が搬送バンドの設定された速度と異なる場合、これは、測定される容器の一部が、いくつかの例において搬送バンドの速度を使用して判定され得るため、バイアル内のガスに対する測定の精度に影響を及ぼし得る。計算のための強度が取得される期間は、検出領域に出入りするバイアルの移動に依存する。計算は、モニターされた速度を使用して修正され得、したがって、測定の精度を向上させる。

いくつかの例では、速度が設定された速度と異なる場合、モニターされた速度はソフトウェアで設定され得、それにより、次のバイアルが、事前に測定された速度に基づいて分析され得る。

また、強度プロファイルの第１の上昇１３ａおよび第２の下降１２ｂを確立することによって、容器の幅または直径が確立されてもよい。この情報は、容器のサイズの変化を調整する、または新しいタイプの容器がシステムに導入されたかどうかを確立するために使用され得る。

容器間の強度１０、１４は、周囲またはバックグラウンドにおけるガスの濃度を計算するために使用され得る。これは、たとえば、周囲空気または検出領域内の制御されたガス組成物であり得る。この値は、平均化され得、容器が、検出領域内でセンサの光源と検出器との間の距離、またはセンサとセンサの反対側の反射面との間の距離よりも短い直径を有する場合、閉鎖された容器内のガス濃度の推定におけるオフセットを除去または低減するために使用され得る。

代替的に、期間１１の前の期間１０においてガスのために得られた値は、容器内のガスの特性を推定するときに周囲ガスによるオフセットを除去または低減するために使用される。

容器間の強度１０、１４はまた、容器間の強度１０、１４が容器を介して測定された強度１１とは異なるはずであるため、容器が同期している（in phase）かどうかを判定するために使用され得る。容器が同期していない場合、閉鎖された容器内のガスの特性を推定するための測定は、容器間などの、強度プロファイルの間違ったセクションで実施され得る。

図３は、光パルス３００の概略例を例示している。各光パルスは、容器内のガスに関連する吸収ピーク１５ａ、１５ｂを含む。パルスに重み付けを行うことによって、強度プロファイルの第１の上昇１３ａおよび強度プロファイルの第２の下降１２ｂにより近いおよび／またはその時点でのパルスが容器内のガスの特性の推定に与える影響は少なくなる。代替的に、セクション１１にわたってパルスを合計するときに、強度プロファイルの第１の上昇１３ａおよび強度プロファイルの第２の下降１２ｂにより近いおよび／またはその時点でのパルスが容器内のガスの特性の推定に与える影響は少なくなる。

図４は、本発明に従って容器内のガスの特性を測定するための方法４００のフローチャートの概略例を例示している。当該方法は、
光源と検出器との間に光ビームを放射する工程１００１を含み得る。光ビームは検出領域を通って伝送され得る。光ビームは、ガスの吸収波長に合わせて調整可能な波長を有し得る。
当該方法はまた、検出領域を通って伝送された光ビームに関連する検出器から伝送信号を得る工程１００２を含み得る。
当該方法はまた、閉鎖された容器を所定の速度で検出領域に向かって前進させる工程１００３を含み得る。
当該方法はまた、伝送信号の分析に基づいて、閉鎖された容器が検出領域にいつ入ったかを判定する工程１００４を含み得る。
当該方法はまた、閉鎖された容器が検出領域を通って前進している間に、閉鎖された容器を通って伝送した光ビームに関連する伝送信号に基づいて少なくとも１つのガスの少なくとも１つの特性を推定する工程１００５を含み得る。

図５Ａは、本明細書の方法を試験するために使用される容器を移動させるための概略的なカルーセル５００を例示している。容器内の位置には、０％の酸素を有する２本のバイアル、２％の酸素を有する２本のバイアル、２０％の酸素を有する２本のバイアル、および空気を有する２本のバイアルが含まれている。

図５Ｂおよび５Ｃは、図５Ａに例示されたカルーセル内に配置された容器に対して実施された酸素濃度測定６００、７００を例示している。測定値は、測定がどれほど正確であるかを例示しており、０％の酸素を有するバイアルと２％の酸素を有するバイアルとの間の違いの他に、２０％の酸素を有するバイアルと空気を有するバイアルとの間の違いも検出することが可能であることを例示している。

本発明は、具体的な例を参照して上で説明されてきた。しかし、上記以外の例も本開示の範囲内で等しく可能である。ハードウェアまたはソフトウェアによって方法を実施する、上記のものとは異なる方法の工程が、本発明の範囲内で提供されてもよい。本発明の様々な特徴および工程は、記載されたもの以外の組み合わせで組み合わされてもよい。本開示の範囲は、添付の特許請求項によってのみ限定される。

本明細書および特許請求の範囲で使用される不定冠詞「ａ」および「ａｎ」は、反対に明確に示されない限り、「少なくとも１つ」を意味すると理解されるべきである。本明細書および特許請求の範囲で使用される「および／または」という句は、結合された要素、すなわち、場合によっては接続的に存在し、他の場合では離接的に存在する要素の「いずれかまたは両方」を意味すると理解されるべきである。

Claims (18)

1. 閉鎖された容器内のガスの少なくとも１つの特性を判定するためのインライン測定を実施する方法であって、前記閉鎖された容器が所定の直径を有する測定領域を含み、前記方法が、
   光源と検出器との間に光ビームを放射する工程であって、前記光ビームが検出領域を通って伝送され、前記光ビームが前記ガスの吸収波長に合わせて調整可能な波長を有する、光ビームを放射する工程と、
   前記検出領域を通って伝送された前記光ビームに関連する前記検出器から伝送信号を得る工程と、
   前記閉鎖された容器を所定の速度で前記検出領域に向かって前進させる工程と、
   前記伝送信号の分析に基づいて、前記閉鎖された容器が前記検出領域にいつ入ったかを判定する工程と、
   前記閉鎖された容器が前記検出領域を通って前進している間に、前記閉鎖された容器の前記測定領域を通って伝送された前記光ビームに関連する前記伝送信号に基づいて、少なくとも１つのガスの少なくとも１つの特性を推定する工程と、を含む方法。
2. 前記伝送信号を連続的に得る、請求項１に記載の方法。
3. 前記閉鎖された容器が前記検出領域にいつ入ったかを判定することおよび前記閉鎖された容器内の前記ガスの前記少なくとも１つの特性を推定することの両方のために前記光ビームを使用する、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記ガスの前記少なくとも１つの特性が、前記閉鎖された容器内のガス圧および／または前記閉鎖された容器内の前記ガスの濃度のうちの少なくとも１つを含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記閉鎖された容器が前記検出領域に入ることおよび／または前記検出領域を出ることによる前記伝送信号の強度の上昇および／または下降を判定するために前記伝送信号が使用される、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記伝送信号の前記強度の前記上昇および／または前記下降を判定するために前記強度の導関数が使用される、請求項５に記載の方法。
7. 前記光ビームがパルス状であり、各パルスが所定の振幅を有し、前記パルスの前記振幅が、前記伝送信号の前記強度の前記上昇および／または下降を判定するために使用される、請求項５に記載の方法。
8. 前記検出器がＰＳＤであり、前記伝送信号が、前記閉鎖された容器が前記検出領域にいつ入ったかおよび／または前記検出領域をいつ出たかを検出するために、前記光ビームの偏向を判定するために使用される、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記閉鎖された容器が前記検出領域に入ることおよび／または前記検出領域を出ることによる前記伝送信号の強度の上昇および／または下降を判定するために前記偏向が使用される、請求項８に記載の方法。
10. 前記少なくとも１つの特性を推定するための開始点および／または終了点を判定するために、前記速度が前記伝送信号とともに使用される、請求項１～９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記伝送信号に基づいて前記閉鎖された容器が前記検出領域に入ったと判定された後に、前記速度に基づいて、前記開始点および／または前記終了点が所定の期間に設定される、請求項１０に記載の方法。
12. 前記閉鎖された容器の前記測定領域の前記直径が、前記終了点を判定するために使用される、請求項１０または１１に記載の方法。
13. 前記閉鎖された容器の前記測定領域の前記速度および／または前記直径を推定するために、前記伝送信号の前記強度に基づいて判定された前記下降および／または前記上昇の２つの間で測定された時間が使用される、請求項４～１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記閉鎖された容器の前記測定領域が上部空間の一部である、請求項１～１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記伝送信号が、前記閉鎖された容器が前記検出領域内にないときの前記ガスのバックグラウンド濃度を判定するために使用される、請求項１～１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 前記閉鎖された容器内の前記ガスの前記特性の推定を実施するときのオフセットを除去するために、前記ガスの前記バックグラウンド濃度が使用される、請求項１５に記載の方法。
17. 閉鎖された容器内のガスの少なくとも１つの特性を判定するためのインライン測定を実施するためのシステムであって、前記閉鎖された容器が所定の直径を有する測定領域を含み、前記システムが、
    光源と検出器との間に光ビームを放射するように構成された光センサであって、前記光ビームが検出領域を通って伝送され、前記光ビームが前記ガスの吸収波長に合わせて調整可能な波長を有する、光センサを備え、
    前記光センサが、前記光ビームに関連する伝送信号を得るように構成されており、前記システムがさらに、
    前記閉鎖された容器を所定の速度で前記検出領域に向かって前進させるための手段と、
    前記伝送信号の分析に基づいて、前記閉鎖された容器が前記検出領域にいつ入ったかを判定するように構成された制御ユニットと、を備え、
    前記制御ユニットが、前記閉鎖された容器が前記検出領域を通って前進している間に、前記閉鎖された容器の前記測定領域を通って伝送された前記光ビームに関連する前記伝送信号に基づいて、少なくとも１つのガスの少なくとも１つの特性を推定するようにさらに構成されている、システム。
18. 前記システムが、請求項２～１６のいずれか１項に記載の方法の工程を実施するように構成されている、請求項１７記載のシステム。

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