温度によって発色時間が異なるインクを活用した、商品の品質を判定するシステムの試作に成功

2021年3月26日
株式会社日立製作所

日立は、食料や医薬品の品質(鮮度や劣化など)をモニタリングすることが可能な、温度によって発色時間が異なるインクを開発しました。さらに、本インクと、製品情報を持つIDコードを組み合わせた製品管理ラベルを作成し、その発色度合いから、ラベルを貼り付けた商品の品質を判定するシステムのプロトタイプを開発しました。独自のデジタル色調補正技術により、インクの色濃度の読み取り誤差を1%まで低減できることを確認しました。今後、日立は、お客さまとの協創を通じて本技術の実用化を進めるとともに、既に提供している配送業務の最適化サービス^*1、バリューチェーンを統合管理するプラットフォーム^*2などへの適用をめざし、商品廃棄の少ない、環境にやさしい社会の実現に貢献していきます。

背景および取り組んだ課題

• 市場に出回る食料や医薬品などでは、期限切れや品質劣化などの様々な理由で廃棄されることが問題となっているが、適正に温度管理すれば品質の劣化を防ぐことができ、無駄な廃棄の削減に繋がることが期待される
• これまで日立は温度検知インク^*3を開発し、商品の温度管理の異常を検知することで安心・安全な品質管理に貢献してきたが、温度履歴をモニタリングする精度に課題があった
• 品質の劣化は、主に分解、酸化、重合などの化学反応に由来し、高温でそれらの反応は加速されるため、そのモニタリングには低温では遅く、高温では早い発色反応を示すインクの開発が必要であった。さらに、変化した色を高精度にデジタル化し、品質とリンクする技術も必要であった
  

開発した技術

• 品質劣化と連動し温度によって異なる発色時間を示すインク材料設計技術
• ラベル設計と画像データ処理によるインク色濃度の高精度デジタル化技術

確認した効果

• 様々な外部環境下で製品管理ラベルをスマートフォン内蔵のカメラにより撮影し、読取精度を確認したところ、本デジタル色調補正を行うことでインクの色濃度の読み取り誤差を1%まで低減できることを確認。

発表する論文、学会、イベントなど

• WIPO^*4運営の環境技術の活用を促進するためのオンラインプラットフォーム「WIPO GREEN」にて紹介https://wipogreen.wipo.int/wipogreen-database/articles/20511

開発した技術の詳細

1. 品質劣化と連動し温度によって異なる発色時間を示すインク材料設計技術

食料や医薬品の品質劣化は温度とともに指数関数的に加速します。そこで、低温では遅く、高温では早い発色反応を示す材料開発により、品質劣化と連動した発色変化を実現しました。また、それらの材料をインク中に均一分散する技術により、画像読取に適した均一発色を実現しました。

2. ラベル設計と画像データ処理によるインク色濃度の高精度デジタル化技術

ラベルに付与したインクの周囲に4色の色見本を配置し、読取画像から抽出したRGB値^*5を補正することで、インクの色濃度を高精度にデジタル化しました。取得した発色変化データと予め入力した品質データとを紐付けておくことで、ラベルの読取画像からの品質の出力を可能にしました。データをクラウド上で管理することにより、生産から消費者までの流通過程のステークホルダー間で情報共有できます。

照会先

株式会社日立製作所 研究開発グループ