JP2011136331A - コーティング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コーティング品質の向上。
【解決手段】回転ドラム１１の内部には測定部１３が設けられており、測定部１３は、他端部１１ｂの内壁の中央領域に設置された透光部材１３ａと光学センサ１３ｂとを備えている。粉粒体のコーティング処理時、透光部材１３ａの表面と接触する粉粒体層Ａの粒子の物性（被膜厚み、水分、コーティング性能、不純物等）に関する情報を透光部材１３ａを介してＮＩＲセンサ１３ｂによりリアルタイムで測定し、そのデータをＮＲＩ分光分析装置の処理部で処理してモニターし、その結果に応じて、フィードバック制御又は手動操作でコーティング操作条件（給気風量、給気温度、スプレー条件、回転ドラム１の回転数等）を適宜調整することにより、高い品質のコーティング処理を行うことが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、医薬品、食品、農薬等の粉粒体のコーティング、混合、乾燥等を行うコーティング装置に関し、特に、軸線回りに回転駆動される回転ドラムを備えたコーティング装置に関する。

医薬品、食品、農薬等の錠剤、ソフトカプセル、ペレット、顆粒、その他これらに類するもの（以下、これらを総称して粉粒体という。）にフィルムコーティングや糖衣コーティング等を施すために、回転ドラムを備えたコーティング装置が使用されている。

この種のコーティング装置は、例えば下記の特許文献１、２に開示されている。

特許文献１は、水平な軸線回りに回転駆動される通気式の回転ドラムを備えたコーティング装置を開示している。回転ドラムは、多角筒形の周壁部と、周壁部の一端から軸方向一方に向かって延びた多角錐形の一端部と、周壁部の他端から軸方向他方に向かって延びた多角錐形の他端部とで構成される。周壁部の各面にはそれぞれ多孔板が装着され、多孔板の多孔部によって周壁部に通気性が与えられている。そして、各多孔板の外周側にそれぞれジャケットが装着され、ジャケットと多孔板との間に通気チャンネルが形成される。

また、回転ドラムの他端側、即ちモータ等を含む回転駆動機構が設置されている側には、回転ドラムに対する乾燥エア等の処理気体の通気を制御する通気機構が配備されている。この通気機構は、回転ドラムの回転に伴って所定位置に来た通気チャンネルをそれぞれ給気ダクトと排気ダクトに連通させる機能を有する。

例えば、回転ドラムの回転に伴い、ある通気チャンネルが回転ドラムの上部に達すると、その通気チャンネルが給気ダクトと連通し、ある通気チャンネルが回転ドラムの下部に達すると、その通気チャンネルが排気ダクトと連通する。したがって、給気ダクトから回転ドラムの上部の通気チャンネルに導入された処理気体は、周壁部の上部の多孔板を通じて回転ドラムの内部に流入し、そして、粉粒体層（転動床）の内部を通過した後、周壁部の下部の多孔板を通じて通気チャンネルに流出し、さらに、通気チャンネルを通って排気ダクトに排出される。

特許文献２は、処理すべき粉粒体が内部に収容され、その軸線回りに回転駆動される通気式の回転ドラムを備えたコーティング装置において、回転ドラムは、その軸線方向に沿って、一端部と、他端部と、一端部と他端部とを連続させる周壁部とを有し、他端部は回転ドラムを回転駆動する回転駆動機構の側に位置し、一端部及び他端部にはそれぞれ通気口が設けられ、一端部及び他端部のうち一方の通気口は、処理気体を外部から回転ドラムの内部に供給するための給気口となり、一端部及び他端部のうち他方の通気口は、処理気体を回転ドラムの内部から外部に排出するための排気口となり、給気口を介して回転ドラムの内部に供給された処理気体が、回転ドラムの内部の粉粒体層中を通過して排気口から排出される構成を開示している。

回転ドラムは通気式のものであるが、通気口が一端部と他端部に設けられており、周壁部には給排気用の通気部（多孔部）は設けられていない。したがって、従来の通気式の回転ドラムのように、周壁部の通気部（多孔部）を外周側からジャケットで覆って通気チャンネルを形成するといった複雑な通気構造を設ける必要はない。すなわち、本発明のコーティング装置は、通気式の回転ドラムを備えているが、回転ドラムの周壁部には給排気用の通気部（多孔部）はなく、言い換えれば、回転ドラムの周壁部は気密な構造を有し、また、回転ドラムの周壁部の外周側にジャケットで覆われる通気チャンネルもない。そのため、従来装置に比べて、洗浄作業、洗浄後のバリデーション作業を容易かつ確実に行なうことができる。

一端部及び他端部のうち一方の通気口は給気専用、他方の通気口は排気専用となり、一端部又は他端部の給気口を介して回転ドラムの内部に供給された処理気体（熱風、冷風等）は、回転ドラムの内部の粉粒体層中を通過して他端部又は一端部の排気口から排出される。そのため、粉粒体層の内部まで通気が行き渡り、粉粒体層の乾燥等の処理が斑なく充分に行なわれる。

回転ドラムは、その軸線が水平線に対して、０°≦θ≦９０°の範囲内の所定角度θをなす状態で配設される。すなわち、回転ドラムは、その軸線が水平線と平行な状態（θ＝０°）、その軸線が鉛直線と平行な状態（θ＝９０°）、その軸線が水平線に対して傾斜した状態（０°＜θ＜９０°）のうち、いずれか一つの状態を選択して配設され、運転される。好ましくは、回転ドラムは、その軸線が水平線に対して所定角度θをもって傾斜した状態で配設される。この場合、軸線の傾斜角度θは２０°≦θ≦７０°より好ましくは３０°≦θ≦４５°、特にθ＝３０°又はθ＝４５°に設定される。

回転ドラムの軸線が水平線に対して所定角度θで傾斜していることにより、回転ドラムの内部で処理し得る粉粒体の容積量が多くなるので、１回当りの処理量が増大して、生産効率が向上する。また、回転ドラムが傾斜した軸線の回りに回転することにより、回転ドラムの内部に収容された粉粒体は、回転ドラムの回転に伴い、回転方向への動きと軸線方向への動きとを伴った状態で流動するので、粉粒体層の攪拌混合効果が高く、例えば、回転ドラムの内部にいわゆるバッフル（攪拌羽根）を配設していない場合でも、充分な攪拌混合効果が得られる。もちろん、バッフルを併用すれば、より高い攪拌混合効果を得ることができる。回転ドラムの軸線を傾斜させる場合、通常、回転ドラムの後端部を傾斜下方側に位置させる。

特開２００１−５８１２５号公報 特開２００４−１４８２９２号公報

コーティング品質は装置面においては混合性、乾燥効率、スプレー性能で決定し、シビアなパラメータ設定が要求される。これらのパラメータ設定には製造者の熟練を必要とすることが多い。

日によって受け入れ錠剤の水分値が異なることが多いが、コーティングを行う前の錠剤予熱は時間や排気（品温）温度で制御されていることが一般的であり、品質に影響を与える水分値によって工程が移行するわけではない。

スプレー終了後にアフタードライを行うが、この工程も時間や排気（品温）温度で制御されていることが一般的であり、品質に影響を与える水分値を監視しているわけではないため、誤差が大きく、精密な制御が行えない。

錠剤コーティング品質であるコーティング性能は被膜厚みや緻密さで決定するが、これらの測定はコーティング終了後に事後評価される。目的とするコーティング性能が得られないときはコーティング条件を再考するなど、所望の品質を得るためには多くの時間やコストを必要とする。一般的に本工程は工程時間が長く、単位操作工程の下流となるため多くの時間とコストを費やしており、ミスが許されない。

工程中、何らかの原因で錠剤水分値が規格より増加または減少していたとしても、監視する手段が無い。

フィルムコーティングでは、受け入れ錠剤の状態によっては過乾燥となり、錠剤が脆くエッジ欠けなどの不良につながることもある。シュガーコーティングでは、サイクル毎の乾燥は時間で制御されており、工程時間の延長につながっているケースも多い。

従来利用されている錠剤の水分制御技術は、ドラム内（錠剤転動層内）にセンサがあるが、スプレーダストなどによってセンサ（温度計や、各種のプローブ・光源によるセンサ）面が汚れるため、再現性の高いデータを得ることは困難である。

ドラム外から測定する場合は、コーティング中にコーティング液によってドラムが汚れるため計測値の再現性や測定値の信頼性が欠ける問題がある。

近年は、近赤外線（ＮＩＲ）センサを用いた計測が注目されているが、センサやセンサ面の汚れ問題が解決されず、十分に効果を得られていない。

上記課題を解決するため、本発明は、処理すべき粉粒体が内部に収容され、その軸線回りに回転駆動される回転ドラムを備えたコーティング装置において、回転ドラムの内部に測定部が設けられており、測定部は、回転ドラムの内部の粉粒体層と接触するように配置された透光部材と、透光部材と接触する粉粒体層の粒子の物性を透光部材を介して測定する光学センサとを備えた構成を提供する。透光部材は、例えば透明なガラスで形成される。測定部の透光部材を介して光学センサにより粉粒体層の粒子の物性を測定する構成とすることにより、コーティング中のスプレーダストやドラムの汚れといった影響を受けることなくコーティング粒子の物性をリアルタイムで測定することが可能となる。

上記構成において、光学センサは、例えば近赤外線（ＮＩＲ）分光分析装置の近赤外線センサである。ＮＩＲ分光分析装置を使用してリアルタイムで錠剤品質（水分等）測定して管理することにより、ロット間のバラツキなどがある場合においても、高い再現性を持ったコーティング製品を製造できる。

例えば、コーティング品質である被膜厚み、水分、コーティング性能、不純物をリアルタイムモニターおよび制御を実施する。光学センサにより、透光部材を介して非接触式で測定する。

好ましくは、回転ドラムの軸方向の一方の端部は、該回転ドラムを回転駆動する回転駆動機構の中空状駆動軸に連結され、測定部は回転ドラムの上記端部に設けられていると共に、測定部の内部は中空状駆動軸の中空部に通じている。これにより、中空状駆動軸の中空部を利用して測定部の内部に光学センサを設置することができる。そして、透光部材の表面と接している粉粒体層の粒子（錠剤）を光学センサで測定する。透光部材は錠剤の摩損が発生しないよう回転ドラムの内壁面と段差なく設置するのが好ましい。また、測定部には、透光部材に対する付着防止用エアパージがあってもよく、エアパージは結露防止のため温風でもよい。また、エアパージは間欠入力でもよい。

本発明の実施形態を示す概略断面図である。 本発明の他の実施形態を示す概略断面図である。 粒子の水分値の測定値と実測値を示す図である。 吸光度（ＡＢＳ）の測定結果を示す図である。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るコーティング装置を示している。このコーティング装置は、特開２００４−１４８２９２号公報（特許文献２）に記載されたコーティング装置と同様の基本構成を有し、水平線に対して傾斜した軸線回りに回転駆動される通気式の回転ドラム１を備えている。

回転ドラム１は、その軸線方向に沿って、一端部１ａと、他端部１ｂと、一端部１ａと他端部１ｂとを連続させる周壁部１ｃとを有し、他端部１ｂは回転ドラム１を回転駆動する回転駆動機構２の側に位置する。一端部１ａ及び他端部１ｂにはそれぞれ通気口が設けられ、一端部１ａの通気口は処理気体を外部から回転ドラム１の内部に供給するための給気口となり、他端部１ｂの通気口は処理気体を回転ドラム１の内部から外部に排出するための排気口となる。一端部１ａの給気口を介して回転ドラム１の内部に供給された処理気体は、回転ドラム１の内部の粉粒体層中Ａを通過して他端部１ｂの排気口から排出される。

回転ドラム１の内部には測定部３が設けられており、この実施形態では、測定部３は、他端部１ｂの内壁（多孔部を有するディスクプレート）の中央領域に設置された透光部材３ａと光学センサ３ｂとを備えている。透光部材３ａは、例えば、透明なガラス、特に強化ガラスで椀状に形成され、その周縁部が他端部１ｂの内壁と段差がない状態で設置されている。回転ドラム１の回転時、透光部材３ａの表面の全領域（又は一部領域）は粉粒体層Ａと接触する。光学センサ３ｂは、例えば、近赤外線（ＮＩＲ）分光分析装置のＮＩＲセンサであり、透光部材３ａによって粉粒体層Ａと仕切られた測定部３の内部に配置されている。測定部３の内部は回転駆動機構２の中空状駆動軸２ａの中空部に通じており、ＮＩＲセンサ３ｂの検出情報は、中空状駆動軸２ａの中空部に挿通されたケーブル３ｃを介して外部のＮＲＩ分光分析装置の処理部に送られる。

粉粒体（例えば医薬品錠剤）のコーティング処理時、透光部材３ａの表面と接触する粉粒体層Ａの粒子の物性（被膜厚み、水分、コーティング性能、不純物等）に関する情報を透光部材３ａを介してＮＩＲセンサ３ｂによりリアルタイムで測定し、そのデータをＮＲＩ分光分析装置の処理部で処理してモニターし、その結果に応じて、フィードバック制御又は手動操作でコーティング操作条件（給気風量、給気温度、スプレー条件、回転ドラム１の回転数等）を適宜調整することにより、高い品質のコーティング処理を行うことが可能となる。

図２は、本発明の第２の実施形態に係るコーティング装置を示している。このコーティング装置は、特開２００１−５８１２５号公報（特許文献１）に記載されたコーティング装置と同様の基本構成を有し、水平線と平行な軸線回りに回転駆動される通気式の回転ドラム１１を備えている。

回転ドラム１１は、多角筒形の周壁部１１ｃと、周壁部の一端から軸方向一方に向かって延びた一端部１１ａと、周壁部１１ｃの他端から軸方向他方に向かって延びた他端部１１ｂとで構成される。周壁部１１ｃの各面にはそれぞれ多孔板が装着され、多孔板の多孔部によって周壁部１１ｃに通気性が与えられている。そして、各多孔板の外周側にそれぞれジャケット１１ｄが装着され、ジャケット１１ｄと多孔板との間に通気チャンネル１１ｅが形成される。

回転ドラム１１の他端部１１ｂの側には、回転駆動機構１２と、回転ドラム１１に対する乾燥エア等の処理気体の通気を制御する通気機構１４が配備されている。この通気機構１４は、回転ドラム１１の回転に伴って所定位置に来た通気チャンネル１１ｅをそれぞれ図示されていない給気ダクトと排気ダクトに連通させる機能を有する。例えば、図示されていない給気ダクトから回転ドラム１１の上部の通気チャンネル１１ｅに導入された処理気体は、周壁部１１ｃの上部の多孔板を通じて回転ドラム１１の内部に流入し、そして、粉粒体層Ａの内部を通過した後、周壁部１１ｃの下部の多孔板を通じて通気チャンネル１１ｅに流出し、さらに、通気チャンネル１１ｅを通って図示されていない排気ダクトに排出される。

回転ドラム１１の内部には測定部１３が設けられており、この実施形態では、測定部１３は、他端部１１ｂの内壁の中央領域に設置された透光部材１３ａと光学センサ１３ｂとを備えている。透光部材１３ａは、例えば、透明なガラス、特に強化ガラスでプレート状に形成され、その周縁部が他端部１１ｂの内壁と段差がない状態で設置されている。回転ドラム１１の回転時、透光部材１３ａの表面の一部領域（又は全領域）は粉粒体層Ａと接触する。光学センサ１３ｂは、例えば、近赤外線（ＮＩＲ）分光分析装置のＮＩＲセンサであり、透光部材１３ａによって粉粒体層Ａと仕切られた測定部１３の内部に配置されている。測定部１３の内部は回転駆動機構１２の中空状駆動軸１２ａの中空部に通じており、ＮＩＲセンサ１３ｂの検出情報は、中空状駆動軸１２ａの中空部に挿通されたケーブル１３ｃを介して外部のＮＲＩ分光分析装置の処理部に送られる。

粉粒体（例えば医薬品錠剤）のコーティング処理時、透光部材１３ａの表面と接触する粉粒体層Ａの粒子の物性（被膜厚み、水分、コーティング性能、不純物等）に関する情報を透光部材１３ａを介してＮＩＲセンサ１３ｂによりリアルタイムで測定し、そのデータをＮＲＩ分光分析装置の処理部で処理してモニターし、その結果に応じて、フィードバック制御又は手動操作でコーティング操作条件（給気風量、給気温度、スプレー条件、回転ドラム１の回転数等）を適宜調整することにより、高い品質のコーティング処理を行うことが可能となる。

図３は、図１に示すコーティング装置を用いた錠剤のコーティング処理において、測定部３により測定した粒子の水分値の測定値と、該粒子の水分値の実測値を示している。同図から理解できるように、粒子の水分値の測定値と実測値とは良好な相関関係を示す。

ところで、ＮＩＲセンサの投光部から投光される近赤外線光が透光部材の表面で乱反射を起こすと、受光部には粉粒体層の粒子表面で反射した反射光成分に加え、透光部材の表面で乱反射した乱反射光成分も検出されてしまい、検出精度が低下する場合がある。この問題は、透光部材の表面に対するＮＩＲセンサの設置角度（ＮＩＲセンサの受光部又は投光部の光軸と透光部材の表面とのなす角度）を調整することによって是正することができる。

ＮＩＲセンサの好ましい設置角度を求めるために、吸光度（ＡＢＳ）を測定した。吸光度（ＡＢＳ）の測定は、図１に示すコーティング装置に粒子（サンプル錠剤）を投入し、回転ドラム１を回転させ、ＮＩＲセンサ３ｂの設置角度を変え、ＮＩＲセンサ３ｂから波長１２００〜１５００ｎｍ（水分測定のために必要な波長領域）の光を投光して行った。その測定結果を図４に示す。図４において、横軸はＮＩＲセンサ３ｂの設置角度（ＮＩＲセンサ３ｂの受光部の光軸と透光部材３ａの表面とのなす角度）、縦軸は吸光度（ＡＢＳ：負の値）である。

吸光度（ＡＢＳ）の値が低いほど、光の乱反射の影響は少なくなる。すなわち、吸光度（ＡＢＳ）の値が低いほど、錠剤表面で反射した反射光成分の影響が大きくなり、より高精度な測定が可能になる。図４に示す測定結果から、吸光度（ＡＢＳ）の値が−５０以下のときに、オフラインで測定したサンプル錠剤の水分値と良好な相関性を示した。このことから、ＮＩＲセンサ３ｂの設置角度は５〜１５°が好ましいことが判明した。

１、１１ 回転ドラム
２、１２ 回転駆動機構
２ａ、１２ａ 中空状駆動軸
３、１３ 測定部
３ａ、１３ａ 透光部材
３ｂ、１３ｂ ＮＲＩセンサ

Claims (3)

1. 処理すべき粉粒体が内部に収容され、その軸線回りに回転駆動される回転ドラムを備えたコーティング装置において、
   前記回転ドラムの内部に測定部が設けられており、該測定部は、前記回転ドラムの内部の粉粒体層と接触するように配置された透光部材と、該透光部材と接触する前記粉粒体層の粒子の物性を該透光部材を介して測定する光学センサとを備えていることを特徴とするコーティング装置。
2. 前記光学センサが近赤外線分光分析装置の近赤外線センサであることを特徴とする請求項２に記載のコーティング装置。
3. 前記回転ドラムの軸方向の一方の端部は、該回転ドラムを回転駆動する回転駆動機構の中空状駆動軸に連結され、前記測定部は前記回転ドラムの前記端部に設けられていると共に、該測定部の内部は前記中空状駆動軸の中空部に通じていることを特徴とする請求項１又は２に記載のコーティング装置。

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