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異物検出・除去技術


 金属片、有機物片、虫などの異物の混入は、製品の品質や耐久性に大きな影響を与えます。異物の混入を予防し、それでも検出される異物を分離することは、いかなる分野においても求められています。そして、異物の特徴的な形状から由来を示唆、推定し、さらにその異物の同定によって、混入の原因を探り、食の安全の確保や、製品品質の向上、生産歩留まりの低下を防ぐことが大変重要です。
 異物の種類は分野によって異なり、それによって検出法・除去法も異なります。また、異物形状の観察は顕微鏡が主であり、無機系成分の分析にはX線や電子線を用いた機器分析が、有機系成分の分析には赤外分光分析装置や質量分析装置が使用されます。
 本書では、目的・用途に応じた異物の検出法や除去技術を幅広くまとめ、数多くの実施例を紹介しています。

 
    □体裁 A4判359ページ
    □価格 本体82,000円+消費税
    □送料 弊社負担
    □発行 2016年11月

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章 目 次

 第1章 異物の種類と異物混入防止対策
 第2章 異物の検出法および装置
 第3章 異物除去技術
 第4章 異物の分析(同定法)

詳 細 目 次

 
第1章 異物の種類と異物混入防止対策 1
 1.1 異物の種類 1
  1.1.1 原因別による異物の分類 1
  1.1.2 金属性異物の混入 2
  1.1.3 金属以外の異物の混入 3
 1.2 異物混入対策 3
  1.2.1 食品加工における異物混入対策 3
  1.2.2 医薬品における異物混入対策 5
  1.2.3 工業製品製造工程における異物混入対策 6
  引用文献(第 1 章) 8
 
第2章 異物の検出法および装置 10
 2.1 異物検査の概要 10
  2.1.1 異物状態観察のポイント 10
  2.1.2 異物検査装置 10
 2.2 食品加工、医薬品製造 11
  2.2.1 形態検査 11
   (1) 光学顕微鏡 12
   (2) デジタルマイクロスコープ 13
  2.2.2 光学検査と画像処理 13
   (1) 食品、製剤加工中異物の検出 14
    A.表面凹凸部異物の検出 14
    B.異物が移動する繊維状異物の検出 18
    C.果肉の入ったカップゼリー中の異物の検出 21
    D.粉体中の白色異物の検出 23
   (2) 飲料容器内異物 25
    A.搬送部時間差撮像位置変化により異物を検出する方法 25
    B.焦点位置を変えながら撮像する方法 26
    C.側面用照明と底面用照明を用いて異物を検出する方法 27
    D.液面浮遊異物検査装置 28
   (3) 医薬品中の異物の検出 34
    A.薬液用容器内異物の検出 34
    B.錠剤の異物、欠陥検出 37
    C.点滴パック内異物の検出 40
  2.2.3 近赤外線、赤外線分光法 41
   (1) 食品中の異物の検出 41
    A.スペクトルイメージングによる食品の異物の検出 41
    B.食品の色に関係なく混入した細くて小さな異物を検出する方法 43
    C.近赤外光を用いた包装食品の表裏各面に付着した異物の検出 44
   (2) 飲料容器内異物の検出 47
  2.2.4 X 線画像検査 49
   (1) シングルエナジータイプ 50
    A.検出能力を高めるためのアルゴリズム 51
    B.異物情報を特定するための画像のフィルタ処理 54
    C.X 線の吸収率が異なる複数の部分を有する物品中の異物混入検出 55
    D.医薬品用 X 線検査装置 56
   (2) デュアルエナジータイプ 58
    A.単一元素で構成される厚さの異なる被検物中の異物の検出 58
    B.低エネルギー画像と高エネルギー画像の輝度を一致させる方法 59
    C.独立成分分析手段を用いて分離抽出を行う方法 61
    D.異なる強度の 2 つの X 線源と 2 つの X 線ラインセンサを用いる方法 62
  2.2.5 超音波の利用 62
   (1) レトルト食品中の毛髪の検出 63
   (2) ゆで卵中の卵殻の検出 63
  2.2.6 テラヘルツ波の利用 66
   (1) スペクトルデザイン社の T 線異物検出装置 66
   (2) 裏面がアルミシートでできた樹脂容器内の粉末中の異物検出方法 67
  2.2.7 磁気の利用 72
   (1) 磁気インピーダンス効果センサを用いた金属異物の検出 72
    A.磁気インピーダンス効果センサによる食品中の磁性金属片の検出 72
    B.食品パッケージ内の金属異物の検出 75
    C.配管中を流れる流体中の金属異物の検出 76
   (2) 超伝導量子干渉素子(SQUID)を用いた微小金属異物の検出 78
    A.高温超伝導 RF−SQUID を用いた食品パッケージの食品中の金属異物の検出 78
    B.流体中に混入した磁気を帯びた異物の検出 80
   (3) ミリ波帯電磁波の利用 82
 2.3 半導体デバイスの異物および欠陥検出 84
  2.3.1 顕微鏡観察 84
   (1) 走査電子顕微鏡(SEM) 84
   (2) 走査型プローブ顕微鏡(SPM) 85
  2.3.2 電子ビーム照射 86
   (1) 負電荷を印加した試料の表面に電子ビームを照射させる方法 87
   (2) ランディングエネルギーの差による二次放出電子の差を利用する方法 88
   (3) 二次放射電子とミラー電子を利用する方法 91
  2.3.3 散乱光 95
   (1) 散乱光の強さによるウェハ表面異物の大きさの判定 95
   (2) 半導体基板上のスクラッチと付着異物の弁別 97
   (3) 複数受光角での散乱光によるレチクル表面異物の検出 102
   (4) 被検査物の法線方向の偏光フィルタを介した散乱光による表面異物の検出 105
   (5) フォトレジスト塗膜内部異物の検出 108
   (6) 透明平板基板の微小異物の検出 109
   (7) レーザ散乱結像方式によるガラス基板上異物の検出 111
   (8) 散乱光検出と反射結像型電子顕微鏡によるウェハ表面異物の同時計測 112
  2.3.4 光学式検査と信号処理 115
   (1) フォトマスク、ステンシルマスクの異物および欠陥の検出 115
    A.透過率や反射率が異なる複数の領域を抽出し領域ごとに閾値を設定する方法 115
    B.アンダーシュート画像を利用する方法 118
    C.偏光差動法 119
   (2) 基板表面付着異物の検出 121
    A.青又は紫の波長領域基板の光の照射による表面異物の検出 121
    B.回折光を利用した検査 124
    C.カラーフィルタ基板上の異物の検出(局所領域のミスマッチング処理) 126
   (3) 接合面異物や接合不良の検出 128
   (4) ブラックマトリックス形成用樹脂組成物中の異物の検出 130
  2.3.5 磁気の利用 132
   (1) 高周波誘導加熱の利用(液晶ディスプレイ用板ガラス中白金異物の検出) 132
   (2) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物中の導電性金属異物の検出 133
   (3) シート状磁性体中金属異物の検出 135
 2.4 フィルム、シート、樹脂、繊維等工業製品の異物検出 139
  2.4.1 光学式検査と信号処理 139
   (1) 板ガラス中異物の検出 139
   (2) 金属多孔体に付着異物の検出(工業製品製造) 143
   (3) フィルム状製品(導伝性フィラー)中の異物の検出(工業製品製造) 144
   (4) 近赤外光を用いた繊維状異物の検出 145
   (5) 近赤外光を用いた流し読み方式の画像読取装置による異物検出 149
  2.4.2 マイクロ波 152
   (1) マイクロ波空洞共振器による導電性異物の検出 152
   (2) 樹脂成型品中のアルミニウム等の軽金属異物の検出 154
   (3) 複数の周波数を利用する方法(フィルム中の金属異物検出) 155
   (4) マイクロ波を定在波とせずにその位相を進行させる方法
      (ガラス系、ガラス繊維等の混入する異物の除去)
157
   (5) 導電性異物を選択的に発熱させる方法(樹脂フィルム中の導電性異物の検出) 160
  2.4.3 磁気の利用 162
   (1) 最適な磁界周波数を設定する方法 163
   (2) 検出条件の異なる複数種類の物品を1台の機器で検出する方法 166
   (3) バックグラウンド磁気の影響を小さくさせる方法 168
   (4) 複数の方向から磁場を印加着磁後、消磁して残留磁気を測定する方法 170
   (5) 微小キャビティを有する樹脂成型品中に混入する金属ピンの検出 172
  2.4.4 スペクトル(多波長データ)の利用 175
   (1) 着色異物の検出 175
   (2) 金属異物と非金属異物の判別検出 176
   (3) 紡績糸中の異物の検出 179
   (4) UV 光による糸混入異物の検出 179
  2.4.5 静電容量変化を利用したリチウム電池用シートの板状金属上の金属欠陥の検出  181
  2.4.6 X 線の利用(柔らかい物質中の異物検出) 183
  引用文献(第 2 章) 184
 
第3章 異物除去技術 188
 3.1 異物除去を必要とする分野 188
  3.1.1 食品分野 188
  3.1.2 医薬品分野 190
  3.1.3 工業業製品分野 190
 3.2 食品中の異物除去技術 193
  3.2.1 風力選別機 193
   (1) 循環式風力による選別 193
   (2) 空気を利用して 3 段階に分離 195
  3.2.2 比重選別機 197
   (1) 風力、振動力、傾斜の三要素を調整 197
   (2) 比重液に相当する空気流を利用 197
   (3) 水産物中の異物の比重分離 198
  3.2.3 振動選別機(ふるい選別機) 200
   (1) 三次元運動ふるい選別機 200
   (2) 振動分級と比重選別の複合機能 202
  3.2.4 磁力選別機 202
   (1) ベルトスピードの調整 203
   (2) 永久磁石ドラム式異物除去装置 203
   (3) マグネットドラムで鉄分を吸着し、クーラント液を浄化 203
   (4) 製品中に含まれる弱磁性異物の落下曲線を変化させて選別除去  204
   (5) 粉粒体プロセスにインラインで取付けるマグネットロータ  205
   (6) 除鉄リングを利用 205
   (7) 表面磁力が最高 15000 ガウスのステンレス棒の利用 207
  3.2.5 色彩選別機 209
   (1) ベルト式色彩選別機 209
   (2) フルカラーデジタル選別機 210
  3.2.6 電気吸引選別装置 210
  3.2.7 異物除去洗浄機 210
   (1) 水流搬送式食品洗浄機 210
   (2) 微小気泡を利用した洗浄機 211
   (3) 水圧式自動異物除去洗浄機 211
   (4) 液体の流路に超音波殺菌分解装置 211
   (5) ドライアイス洗浄システム 213
 3.3 工業製品中の異物除去技術 215
  3.3.1 吹付け 215
   (1) エアーブロー 215
    A.集塵ノズル 215
    B.製造部品等に付着している塵埃の除去 217
    C.基板に付着した異物のエアーブロー 218
    D.ドリル加工の穴内の異物の除去 221
   (2) ガス吹付け 222
    A.N2 ガスの吹付けによるフォトマスクの異物の除去 222
    B.ガス噴射による有機 EL ディスプレイ基板の異物除去 225
    C.プラズマエッチング処理後の処理ガス噴射による半導体ウエーハの異物除去 226
  3.3.2 機械的異物除去 229
   (1) 掻き出し 229
    A.弾性力を有する針状体によるフォトマスク表面凹部の異物除去 229
    B.異物除去針による基板に付着した異物の除去 230
   (2) プローブのせん断力によるステンシルマスク付着異物の除去 232
   (3) ブラシロールによる基材表面異物の除去 233
  3.3.3 粘着材による異物除去 234
   (1) 粘着ローラ 234
    A.粘着ローラによる長尺フィルムの異物除去 237
    B.粘着ローラによるウェブの異物除去 238
    C.粘着ローラによる印刷面に付着した異物の除去 240
   (2) 粘着材 241
    A.振動による粘着材の変形を利用した半導体基板の異物除去 241
    B.粘着材による撮像素子に付着した異物の除去 242
    C.樹脂膜によるフォトマスクなどの異物除去 244
    D.エネルギー硬化物質を用いたフォトマスクの異物除去 245
  3.3.4 拭取り 246
   (1) 吸水性繊維による液晶パネル部材付着異物の拭取り 246
   (2) ワイピングクロスによる液晶パネル表面異物の拭取り 247
  3.3.5 磁気の利用 249
   (1) 球状磁性体を用いた半導体封止材料中金属異物の除去 249
   (2) 磁気センサと吸引ノズルを用いた粉体中微小磁性物の除去 251
   (3) 斜面に設けられた磁石上に液体を流すことによる液体中磁性異物の除去 253
   (4) 非磁性酸化物、非磁性水酸化物の懸濁液中磁性金属異物の除去 254
  3.3.6 静電気の利用 255
   (1) 静電気除去による異物除去 255
    A.ペレット内ダスト(ペレトロン) 255
    B.偏光フィルム(住友化学) 256
    C.飲料容器(東洋製罐) 258
    D.半導体チップの異物除去 260
   (2) 静電吸着による異物除去 262
    A.ウェハなどの基板(荏原製作所) 262
    B.紙製品、フィルム製品(大日本印刷) 263
  3.3.7 波動による異物の除去 265
   (1) 超音波の利用 265
    A.超音波によるウェブフィルムの洗浄 265
    B.超音波エアーによるウェブ、基板上異物の除去 267
   (2) 衝撃波によるプリント板異物の除去 268
   (3) パルスレーザ光照射によるフォトマスク表面異物の除去 269
  3.3.8 レーザ光による異物除去および欠陥修正 271
   (1) レーザ光による有機 EL ディスプレイパネルの欠陥修正 271
    A.フォトマスクを介してレーザ光を照射する方法 272
    B.レーザの焦点を変えながら異物による欠陥を修復する方法 274
   (2) レーザ光によるカラーフィルタ基板の欠陥修正 276
   (3) 赤外線照射によるペリクル膜が装着されたマスク表面汚染物質の処理 277
   (4) 光照射と光触媒によるカラーフィルタ基板表面有機物分解 278
   (5) マイクロプローブによるカラーフィルタ基板表面付着異物の除去 280
   (6) 高エネルギービーム照射後のウエットエッチィングによるガラス基板表面の異物の除去 281
  3.3.9 微小異物の位置確認 282
   (1) フォトマスク表面異物の除去 282
   (2) EUVL マスク表面付着異物の高さ測定と異物の除去 283
   (3) 振動とエアーブロー、吸引の組合せによる半導体装置内異物の除去 285
 3.4 その他の異物除去技術 287
  3.4.1 撮像装置における異物の除去 287
   (1) 圧電素子の振動による異物の除去 287
   (2) 撮像装置内部に付着した異物の検出法と影響の除去 290
   (3) 静電気による撮像装置の異物除去 293
   (4) 平行光と拡散光を切替えて撮像した画像を比較する方法 295
   (5) 屋外や車両外部に設置した撮像光学系中異物の除去 298
   (6) 撮像素子を露光オーバーの状態にして、白飛び画像から補助異物情報を得る方法 298
   (7) 画像読取装置(スキャナー)の異物検出と影響の除去 300
  3.4.2 液中の異物除去 302
   (1) 潤滑油中の異物連続除去 302
    A.吸着材を使用する方法 302
    B.ガスを散気する方法 303
   (2) 工場排水、排水処理槽内異物の除去 304
  引用文献(第 3 章) 305
 
第4章 異物の分析(同定法) 309
4.1 由来の確認と推定 309
4.1.1 試薬を使った試験 309
4.1.2 生物由来異物の同定 311
   (1) ヒト由来異物の同定 311
   (2) ヒト以外生物異物の同定 312
4.1.3 顕微鏡観察による同定例 313
   (1) スンプ法を利用した光学顕微鏡 313
   (2) 混入虫異物の検出 314
    A.食品の表面に付着したユスリカ科(成虫)の一種 314
    B.製品に混入したヤマトシミ 315
   (3) もずくに混入した破片 316
   (4) 走査型電子顕微鏡による観察 317
    A.コロッケ中の爪様物質 317
    B.佃煮中のガラス様物質 318
 4.2 無機系成分分析 319
  4.2.1 蛍光 X 線分析法(XRF、EDX) 319
   (1) 原理 319
   (2) エネルギー分散型蛍光 X 線分析装置(EDX)の特性 320
   (3) 計数率が閾値を一定時間以上越えても判定する方法 322
   (4) X 線分析顕微鏡とマッピング分析 323
   (5) 食品中金属異物の分析 324
  4.2.2 エネルギー分散形 X 線分析装置(SEM−EDS) 328
   (1) 原理 328
   (2) 鉄異物の分析 328
  4.2.3 電子線プルーブマイクロアナライザ(EPMA) 329
   (1) 原理 329
   (2) ゴム中に含まれていたガラス片の分析 330
   (3) 電界放出型電子線マイクロアナライザ(FE−EPMA) 330
 4.3 有機系成分分析 330
  4.3.1 赤外分光分析(IR) 330
   (1) FT−IR の原理と特徴 330
   (2) PET ボトルに混入した黒色異物(フッ素ゴム)の分析 332
   (3) 布製品表面付着物の分析 332
   (4) ATR 法との組合せによる分析 334
    A.リースリングワインのコルクに付着していた白色析出物の分析 334
    B.ポータブル FT−IR「Nicolet iS5」を用いた食品分析 335
    C.顕微 ATR イメージングによるダメージフリーの不良/異物分別 337
   (5) 顕微 FT−IR とマイクロサンプリング 338
    A.カラーフィルター上異物の分析 339
    B.PP フィルム中の異物の分析 339
   (6) 顕微FT−IRと蛍光イルミネーションによるポリプロピレンフィルム中の微小異物の分析 340
   (7) 顕微赤外イメージングによる微小異物の高速スクリーニング 342
  4.3.2 質量分析法による異物の分析 344
   (1) 熱分解ガスクロマトグラフィ質量分析法の異物分析への応用 345
    A.異物中の有機成分の定性分析 345
    B.データベース作成 347
   (2) 微小試料の質量分析法 348
   (3) 飛行時間型二次イオン質量分析法(ToF−SIMS)の異物分析への応用 349
    A.原理 349
    B.Si ウエハ上微小異物の同定 350
  4.3.3 顕微レーザラマンによる微小異物の同定 352
   (1) 基板上の異物の同定 352
   (2) ウェハ上の微小異物の同定 353
   (3) ポリマ内部に埋没した白色異物の同定 354
 4.4 医薬品の元素(金属不純物)分析 355
  引用文献(第 4 章) 358

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