JP2009247999A - 混合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多量の粉粒体に対して極めて少量な他の粉粒体を、効率良くかつ均一に混合することができる混合装置を提供する。
【解決手段】第１の粉粒体に対して第２の粉粒体を混合する混合装置１であって、第１の粉粒体を収容する容器６と、容器の上部と底部が交互に上に位置するように、容器を回転駆動させる駆動部１０と、駆動部により容器が回転駆動されている状態で、第２の粉粒体の所定量を圧縮された気体により単一分散供給する供給部４２と、供給部と容器とを接続し、供給部から単一分散供給された第２の粉粒体が内部を通過する際に第２の粉粒体を帯電させる供給細管４６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、多量の粉粒体に対して極めて少量な他の粉粒体の混合を行なう混合装置に関するものである。

医薬品等の産業分野において、錠剤、カプセル剤、粉末剤等の経口製剤等を製造する際には、製剤の目的とする効果をもたらす薬効成分である主剤と、薬効成分の体内への吸収の制御や経口製剤としての大きさや量の確保を目的とする成分である賦形剤とを、所定の割合で配合しており、配合方法としては、主剤及び賦形剤の粉粒体を混合させる方法が一般的である。近年では、主剤が高活性化しており、主剤と賦形剤の配合割合が重量比で１：数千程度の、薬効成分が非常に希釈された製剤も製造されており、将来的には、さらに希釈された製剤の製造が予想される。そして、薬効成分の粉粒体は、このような割合の配合を可能とするために、粒径が数１０μｍ以下の微粉体で形成されている場合も多い。このような製剤では、一つの製剤に含有される薬効成分の量が非常に僅少となるため、含有量の極僅かなばらつきにより、目的とする薬効が得られなかったり、不測の副作用が発生したりする場合がある。したがって、主剤の配合割合が非常に低い製剤を製造する場合は、各原料が均一に混合されることが重要となる。

従来、主剤と賦形剤を１：数千程度の割合で配合する際には、まず始めに、主剤と賦形剤の粉粒体を、例えば１：１００の割合で容器が回転する混合装置に投入して均一に混合し、さらに、この混合粉粒体と賦形剤の粉粒体を１：数十の割合で配合して同様に混合装置で均一に混合する、という段階的な倍散が行われていた。なお、このような混合には、例えば、混合する粉粒体をコンテナ内に収容し、コンテナを回転させて粉粒体を上下に流動させることにより粉粒体の混合を行なう混合装置等が用いられている（特許文献１参照）。
特開２００６−３２０８２４号公報

ところで、上述のような主剤と賦形剤を段階的に倍散する方法は、段階的な作業が必要であるために効率が悪い。さらに、最初の倍散における賦形剤への主剤の投入は、所定量を混合の開始前に一度に投入するという方法で行なわれるのが通常であるため、混合を実施しても、主剤の粉粒体の凝集を十分に解くことができなかったり、主剤の粉粒体の粒子同士が再凝集するなどの問題があった。

本発明の課題は、多量の粉粒体に対して極めて少量な他の粉粒体を、効率良くかつ均一に混合することができる混合装置を提供することである。

請求項１記載の混合装置は、第１の粉粒体に対して第２の粉粒体を混合する混合装置であって、第１の粉粒体を収容する容器と、容器の上部と底部が交互に上に位置するように、容器を回転駆動させる駆動部と、駆動部により容器が回転駆動されている状態で、第２の粉粒体の所定量を圧縮された気体により単一分散供給する供給部と、供給部と容器とを接続し供給部から供給された第２の粉粒体が内部を通過する際に帯電させる供給細管とを備えることを特徴とする。

この請求項１記載の混合装置は、容器の回転駆動中に第２の粉粒体の所定量を圧縮された気体により単一分散供給する供給部を備えているため、第２の粉粒体を粒子単位で分散させた状態で混合装置の容器内へ投入することができる。また、この混合装置は、供給部と容器とを接続し供給部から供給された第２の粉粒体が内部を通過する際に、第２の粉粒体を帯電させる供給細管を備えているため、帯電させられた第２の粉粒体の粒子は、同電荷を帯びたことにより互いに反発し合い、粒子同士の再凝集が防止される。さらに、第２の粉粒体に第１の粉粒体が帯びている電荷と正負が反対の電荷を帯電させれば、第１の粉粒体と第２の粉粒体の粒子を互いに強く付着させて複合化粒子を構成させることができる。そして、この複合化粒子を容器の回転駆動により拡散させることで、第２の粉粒体の配合割合が非常に低い場合であっても、第２の粉粒体が均一に分散された精密な混合を容易に実現することができる。

また、請求項２記載の混合装置は、供給細管の容器側の端部が容器内の第１の粉粒体から露出している状態で、供給部から第２の粉粒体が供給されることを特徴とする。

この請求項２記載の混合装置によれば、供給細管の容器側の端部が容器内の第１の粉粒体から露出している状態、すなわち、供給細管の容器側の端部が容器の回転中に容器内で流動している第１の粉粒体により閉塞されていない状態で、供給部から第２の粉粒体が供給される。したがって、供給細管の端部付近に位置している第１の粉粒体の一部だけに第２の粉粒体が噴出されるのを防止することができる。

また、請求項３記載の混合装置は、供給細管の容器側の端部が、容器内で上方に屈曲した形状を有することを特徴とする。

この請求項３記載の混合装置によれば、供給細管の容器側の端部は、容器内で上方に屈曲した形状を有しているため、容器側の端部は容器内のより上方に位置することになる。したがって、第１の粉粒体をより多く投入した場合であっても、容器の回転により容器内で流動している第１の粉粒体により容器側の端部が閉塞されるのを防止することができる。

さらに、請求項４記載の混合装置は、駆動部による容器の回転駆動に同期して、供給細管の容器側の端部が容器内の第１の粉粒体から露出したときに、供給部から第２の粉粒体が間歇供給されることを特徴とする。

この請求項４記載の混合装置によれば、駆動部による容器の回転駆動に同期して、供給細管の容器側の端部が容器内の第１の粉粒体から露出したときに、第２の粉粒体が容器側の端部から圧縮気体により容器内へ間歇供給される。したがって、容器の回転により容器内で流動している第１の粉粒体が供給細管の容器側の端部を閉塞していないときに第２の粉粒体が噴出されるようにすることができる。

また、請求項５記載の混合装置は、第１の粉粒体は、賦形剤からなる微粉体であり、第２の粉粒体は、主剤からなる微粉体であることを特徴とする。

この請求項５記載の混合装置によれば、例えば、主剤と賦形剤の配合割合が１：数千以上の精密混合を実現することができる。

本発明の混合装置によれば、容器が回転駆動されている状態で、第２の粉粒体を粒子単位で分散させた状態で混合装置の容器内へ投入することができる。また、供給細管により第２の粉粒体を帯電させるため、帯電した第２の粉粒体の粒子が互いに反発して、粒子同士の再凝集が防止される。さらに、第２の粉粒体の粒子に、第１の粉粒体が帯びている電荷と正負が反対の電荷を帯電させて、第１の粉粒体の粒子と強く付着した複合化粒子を生成させることで、より容易に精密混合を実現することができる。

また、供給細管の容器側の端部が容器内の第１の粉粒体から露出している状態で、供給部から第２の粉粒体が供給されるため、供給細管の端部付近に位置している第１の粉粒体の一部だけに、第２の粉粒体が噴出されるのを防止することができる。さらに、供給細管の容器側の端部が、容器内で上方に屈曲した形状を有する場合には、供給細管の容器側の端部が容器内のより上方に位置するため、第１の粉粒体をより多く投入した場合であっても、容器の回転により容器内で流動している第１の粉粒体により容器側の端部が閉塞されるのを防止することができ、一度により多くの粉粒体の混合を行なうことができる。また、駆動部による容器の回転駆動に同期して、供給細管の容器側の端部が容器内の第１の粉粒体から露出したときに供給部から第２の粉粒体が間歇供給される場合には、第１の粉粒体が供給細管の容器側の端部を閉塞しているときには第２の粉粒体が噴出されず、供給細管の端部付近に位置している第１の粉粒体の一部だけに第２の粉粒体が噴出されるのを防止することができる。そして、第１の粉粒体が、賦形剤からなる微粉体であり、第２の粉粒体が、主剤からなる微粉体である場合には、例えば、主剤と賦形剤の配合割合が１：数千以上の精密混合を実現することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る混合装置について説明する。なお、以下の説明においては、微粉体である賦形剤（第１の粉粒体）に微粉体である主剤（第２の粉粒体）を、賦形剤と主剤の配合割合が１００００：１となるように混合する場合を例として説明する。

図１は本発明の実施の形態に係る混合装置の側面図、図２は混合装置の上面図、図３は混合装置の混合容器の縦断面図（駆動軸の軸結合部と供給細管の端部を含む断面図）である。図１〜図３に示すように、混合装置１は、主剤と賦形剤の混合を行う混合部２と、主剤の供給を行なう供給部４とを備えている。混合部２は、内部に粉粒体を収容して混合を行なう混合容器６と、混合容器６へ回転駆動力を伝達する駆動軸８と、回転駆動力を発生させる駆動部である駆動モータ１０を備えている。

混合容器６は、角筒形状の胴部６２の上方に賦形剤の投入口６４を備えた上面部６６を有し、下方に混合された微粉体の排出口６８を備えた四角錘形状の排出部７０を有している。投入口６４及び排出口６８は、それぞれ着脱可能な蓋体６５及びハッチ６９で密閉される。また、胴部６２の第１側面６２ａのほぼ中央には、略円柱形状の円柱部１２ａと結合部材１２ｂを有する軸結合部１２が、円柱部１２ａの中心軸が第１側面６２ａと６０度の角度を成すように斜傾させて結合されている。軸結合部１２は、円柱部１２ａの中心軸と駆動軸８の中心軸が同一直線上に位置するように、駆動軸８の一方の端部と結合される。これにより、混合容器６の第１側面６２ａは、軸結合部１２を介して結合している駆動軸８に対して６０度の角度を成すようにして、片持ちで支持される。また、駆動軸８の他方の端部は駆動モータ１０に結合されている。なお、混合容器６を混合粉粒体の搬送容器として使用する場合などには、軸結合部１２を駆動軸８に対して着脱可能な構造としてもよい。

混合容器６は、駆動軸８に対して６０度の角度を成すようにして支持されているので、駆動モータ１０の回転駆動力により駆動軸８が回転させられると、駆動軸８の中心軸の延長線を回転軸として、混合容器６の上部と底部が交互に上に位置するように回転する。このような回転により、内部の粉粒体は変則的かつ複雑に流動してより均一な混合が実現される。なお、前記角度は６０度に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。

図１に示すように、供給部４は、供給装置４２と、供給装置４２に内蔵され、供給装置４２に投入された主剤の微粉体を圧縮気体により粒子単位で分散して放出する図示しない粉体分散機（特開平４−３３０９５７号公報に記載のもの）と、放出された微粉体が通過する供給細管４６と、圧縮気体を供給装置４２に供給する圧縮気体供給源４８とを備えている。

供給細管４６は直線状の形状を有し、一端部に供給装置４２に内蔵された粉体分散機が接続されている。供給細管４６の他端部７２は、混合容器６の第１側面６２ａに対向する第２側面６２ｂに設けられた軸受７４に挿嵌されており、内側を通過してきた主剤の微粉体を混合容器６内へ噴出するために混合容器６内に露出している。ここで、軸受７４は、混合容器６の回転軸と第２側面６２ｂとの交点、すなわち、第２側面６２ｂにおける混合容器６の回転の中心に設置されているので、混合容器６が回転しても軸受７４に挿嵌されている供給細管４６は回転せずに位置を保つことができる。

供給装置４２は、主剤の投入口を有し、投入された主剤の微粉体を圧縮気体供給源４８から供給された圧縮気体の高速気流により粉体分散機へ送出する。送出された主剤の微粉体は、粉体分散機で粒子単位に単一分散されて、供給細管４６内へ放出される。

圧縮気体供給源４８が供給する圧縮気体としては、主剤を送出できるものであれば、特に制限は無く、空気の他に、窒素、アルゴンやネオンなどの不活性気体などを挙げることができる。また、必要に応じ圧縮気体に含まれる水分の増減の制御を行なうことも考えられる。

以下、上述した実施の形態に係る混合装置を用いた主剤と賦形剤の混合について説明する。

まず、図１に示す混合容器６の上面部６６に設けられた投入口６４を密閉している蓋体６５を取り外し、賦形剤の所定量を混合容器６内に投入後、蓋体６５で投入口６４を再び密閉する。このとき、排出口６８はハッチ６９により密閉されている。賦形剤の投入量は、混合容器６の第２側面６２ｂに設けられた供給細管４６の端部７２が、堆積した賦形剤により閉塞されない程度にする。なお、混合容器６を混合装置から着脱可能な搬送容器として使用する場合などには、既に賦形剤が投入された混合容器６を搬送して来て、軸結合部１２を駆動軸８に結合して設置すればよい。

次に、主剤の所定量（賦形剤の１／１００００の量）を供給装置４２に投入し、圧縮気体の供給圧や流速、さらに容器の回転時間や回転速度等を設定して混合の開始を指示すると、駆動モータ１０が起動して混合容器６の回転が始まる。次に、圧縮気体供給源４８から供給装置４２内へ供給された圧縮気体の高速気流が、主剤の微粉体を粉体分散機へと送出する。送出された主剤の微粉体は、粉体分散機内を高速で通過することにより、粒子単位に単一分散させられて、供給細管４６へと放出される。供給細管４６内へ放出された主剤の微粉体の微粒子は、供給細管４６内を通過する際に、供給細管４６の内壁面に衝突して摩擦帯電する。ここで、微粒子の摩擦帯電量は、微粒子の成分や粒径、細管内の通過速度、圧縮気体に含まれる水分、あるいは供給細管４６の材質、内径や長さ等によって決定される。したがって、供給細管４６の材質や長さ等については、微粒子に所定の帯電量を与えるように適宜選択すればよい。また、混合する微粉体の成分、粒径、混合比等が変更された際に対応できるように、供給細管４６の長さ調節や交換が可能な構成としてもよい。

微粉体の各微粒子が供給細管４６の内壁面に衝突して帯電すると、各微粒子は互いに反発しあう。したがって、微粒子同士が付着して凝集することなく、単一分散された状態を保ったまま混合容器６内に供給される。一方、賦形剤の微粒子も混合容器６内で混合されることで摩擦帯電されるので、賦形剤の微粒子が帯びる電荷と正負が反対の電荷を主剤の微粒子が帯びるように、供給細管４６の材質、長さ等を選択するのが好ましい。このような選択を行なえば、混合容器６内に供給された主剤の微粒子と容器内の賦形剤の微粒子とが、より確実かつ強固に付着して、複合化粒子を形成することができる。

供給細管４６を通過する際に帯電した主剤の微粒子は、供給細管４６の混合容器６側の端部７２から、圧縮気体供給源４８から供給された圧縮気体の高速気流と共に、回転している混合容器６内へ噴出されて単一分散供給される。図４の断面図（混合容器の回転軸と直行する断面による混合容器の縦断面図）に示されるように、単一分散供給された主剤の微粒子は、図中の矢印方向に回転する混合容器６内で崩れ落ちるように流動している賦形剤の微粉体に対して上方から広範囲にわたって噴出される。噴出された主剤の微粒子は、賦形剤の微粒子と、両者の帯電電荷により互いに付着して複合化粒子を形成する。なお、混合容器６内は供給された圧縮気体により一時的に加圧された状態となるが、該圧縮気体量は混合容器６の容量に対して極微量であるため、減圧用の開放弁などは設置していない。

複合化粒子の形成後、さらに混合容器６の回転を続けると、複合化粒子が混合微粒体の中で徐々に拡散され、均一かつ精密な混合が実現される。なお、精密混合をより確実に行なうために、混合容器６の内部に、周知の、垂直あるいは水平な軸を中心に回転する攪拌羽根付スクリュー等を設けてもよい。混合の終了後は、混合容器６の底部７０に設けられたハッチ６９を開放して、混合微粉体を排出口６８から排出する。

この第１の実施の形態に係る混合装置によれば、供給装置より送出された主剤の微粉体の微粒子は、粉体分散機を高速で通過することにより粒子単位に単一分散し、さらに、供給細管内を通過する際に帯電するので、混合容器内に供給された微粒子は互いに反発し、再度付着して凝集するのを防止することができる。そして、主剤の微粒子に、容器内の賦形剤の微粒子が帯びている電荷と正負が反対の電荷を帯電させることにより、主剤と賦形剤の微粒子がより強く付着した複合化粒子を形成することができる。また、帯電した主剤の微粒子は、容器内に露出している供給細管の端部から高速気流と共に噴出されて容器内に単一分散供給され、流動している賦形剤の微粉体の上方で広範囲に拡散される。したがって、上述の複合化粒子を広範囲で形成することができるので、効率の良い精密混合を達成することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る混合装置について説明する。なお、第２の実施の形態に係る混合装置は、供給細管４６の混合容器６側の端部の形状が、第１の実施の形態に係る混合装置１の供給細管４６の混合容器６側の端部の形状と異なるが、この点以外は、第１の実施の形態に係る混合装置１と同一の構成を備えている。したがって、第２の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態に係る混合装置と同一の構成については説明を省略する。また、この第２の実施の形態に係る混合装置の説明においては、第１の実施の形態に係る混合装置と同一の構成には第１の実施の形態で用いた符号と同一の符号を付して説明を行なう。

第２の実施の形態では、図５の断面図（駆動軸の軸結合部と供給細管の端部を含む混合容器の縦断面図）に示すように、供給細管４６は混合容器６内で上方にクランク状に屈曲した屈曲部４６ａを有し、屈曲部４６ａの先端に端部７２ａが設けられる。このような構成により、主剤の微粉体は混合容器６のより上方から噴出されることになる。

この第２の実施の形態に係る混合装置によれば、第１の実施の形態と同様に、混合が開始されて混合容器６が回転を始めても、軸受７４に挿嵌された供給細管４６は回転せずに位置を保つため、供給細管４６の屈曲部の端部７２ａは、回転する混合容器６内において常に混合容器６内の上方に位置することになる。したがって、本第２の実施の形態においては、上述の第１の実施の形態において投入できる賦形剤の量よりも多く、例えば、停止時の容器の深さの２／３程度まで賦形剤を投入しても、混合容器が回転するときに流動する賦形剤により供給細管の端部が閉塞されることがなく、一回の混合でより多くの混合微粉体を製造することができる。

次に、本発明の第３の実施の形態に係る混合装置について説明する。なお、第３の実施の形態に係る混合装置は、第１の実施の形態に係る混合装置１と混合容器６、供給細管４６及び軸受７４の構成が異なるが、これらの点以外については、第１の実施の形態に係る混合装置１と同一の構成を備えている。したがって、第３の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態に係る混合装置と同一の構成については説明を省略する。また、この第３の実施の形態に係る混合装置の説明においては、第１の実施の形態に係る混合装置と同一の構成には第１の実施の形態で用いた符号と同一の符号を付して説明を行なう。

図６の断面図（駆動軸の軸結合部と供給細管の端部を含む混合容器の縦断面図）に示すように、供給細管４６は直線細管４６ｂと屈曲細管４６ｃから構成されており、直線状の直線細管４６ｂは、混合容器６側の端部が混合容器６の外部に設けられた支持部７６に挿嵌されている。屈曲細管４６ｃは、一端部が直線細管４６ｂの端部に対して回転可能に接続されている。また、屈曲細管４６ｃは、混合容器６の第２側面６２ｂに沿って上方へ向かって屈曲しており、上面部６６を貫通して混合容器６内に端部７２ｂが露出している。このような構成により、混合が開始されて混合容器６が回転を始めると、供給細管の端部７２ｂも混合容器６と一体となって回転を始めるため、混合容器６の上面部６６が下方に位置するときは端部７２ｂも下方に位置し、賦形剤の微粉体により端部７２ｂが閉塞される。したがって、供給細管の端部７２ｂからの主剤の微粉体の噴出は、混合容器６の上面部６６が上方に、すなわち端部７２ｂが上方に位置して混合容器６内の賦形剤の微粉体から露出しているときに間歇的に行なわれる。例えば、図７に示すように、供給細管の端部７２ｂが図７の矢印で示される回転範囲にあるときに主剤が噴出されるように、駆動モータ１０による回転駆動に同期して、供給装置４２から主剤の微粉体が間歇的に供給される。

この第３の実施の形態に係る混合装置によれば、主剤の供給は、混合容器と一体となって回転する供給細管の端部が容器内の微粉体から露出しているときに行われるように、駆動モータによる回転駆動に同期して間歇的に行なわれる。したがって、混合容器の回転中に供給細管の端部が下方に位置して微粉体で閉塞されているときには、端部からの主剤の噴出は行なわれず、供給細管の端部付近に位置している賦形剤の一部だけに主剤が噴出されるのを防止し、均一な混合が行なわれる。

なお、上述の実施の形態においては、粉体分散機を用いて主剤の微粉体を単一分散供給しているが、例えば、圧縮気体供給源４８から供給される高速気流に主剤の微粉体を放出して単一分散供給するエジェクタなどを用いてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る混合装置の構成を示す側面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る混合装置の構成を示す上面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る混合装置の混合容器の構成を示す縦断面図である。 混合容器が回転しているときの状態を示す混合容器の縦断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る混合容器の構成を示す縦断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る混合容器の構成を示す縦断面図である。 第３の実施の形態に係る混合容器において主剤の噴出が行なわれる回転範囲を示す断面図である。

符号の説明

１…混合装置、２…混合部、４…供給部、６…混合容器、８…駆動軸、１０…駆動モータ、１２…軸結合部、４２…供給装置、４６…供給細管、４６ａ…屈曲部、４６ｂ…直線細管、４６ｃ…屈曲細管、４８…圧縮気体供給源、６２…胴部、６２ａ…第１側面、６２ｂ…第２側面、６６…上面部、７２，７２ａ，７２ｂ…端部、７４…軸受、７６…支持部

Claims (5)

1. 第１の粉粒体に対して第２の粉粒体を混合する混合装置であって、
   前記第１の粉粒体を収容する容器と、
   前記容器の上部と底部が交互に上に位置するように、前記容器を回転駆動させる駆動部と、
   前記駆動部により前記容器が回転駆動されている状態で、前記第２の粉粒体の所定量を圧縮された気体により単一分散供給する供給部と、
   前記供給部と前記容器とを接続し、前記供給部から単一分散供給された前記第２の粉粒体が内部を通過する際に前記第２の粉粒体を帯電させる供給細管と、
   を備えることを特徴とする混合装置。
2. 前記供給細管の前記容器側の端部が前記容器内において前記第１の粉粒体から露出している状態で、前記供給部から前記第２の粉粒体が供給されることを特徴とする請求項１記載の混合装置。
3. 前記供給細管の前記容器側の端部は、前記容器内で上方に屈曲した形状を有することを特徴とする請求項２記載の混合装置。
4. 前記駆動部による前記容器の回転駆動に同期して、前記供給細管の前記容器側の端部が前記容器内において前記第１の粉粒体から露出したときに、前記供給部から前記第２の粉粒体が間歇供給されることを特徴とする請求項２または３に記載の混合装置。
5. 前記第１の粉粒体は、賦形剤からなる微粉体であり、
   前記第２の粉粒体は、主剤からなる微粉体であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の混合装置。

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