JP2017133953A - 錠剤検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】錠剤の一部に異常がある場合にも精度良く異常を検出することを可能とする。【解決手段】錠剤検査装置１は、搬送される測定台２０上に載置された錠剤Ｏに対して１６００ｎｍ〜２２００ｎｍの波長範囲から選ばれる所定の波長範囲の近赤外光を含む測定光を出射する光源部１０Ａ，１０Ｂと、測定光の照射によって錠剤Ｏからの反射光を分光して受光することで、錠剤Ｏのスペクトルデータを画素毎に取得する撮像部３０と、撮像部３０によって取得された錠剤Ｏに係る画素毎のスペクトルデータを正規化処理した後に、多変量解析における特徴量を算出する分析部４０と、分析部４０により算出された画素毎のスペクトルデータに対応する特徴量に基づいて、錠剤Ｏにおいて画素毎のスペクトルデータを取得した領域の異常の有無を判定する判定部５０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、錠剤の異常を検出する錠剤検査装置に関する。

従来から、下記の特許文献１，２のように、近赤外光を用いて複数の錠剤の中から異種錠剤や薬剤成分の量が相違する錠剤を検出する方法が検討されている。

国際公開第２０１５／１３６６２０号 国際公開第２０１３／００２２９１号

しかしながら、特許文献１，２に記載の方法は、異常を有する錠剤を検出することは可能であるが、例えば、錠剤の一部に異常がある場合にそれを検出することは困難であると考えられる。

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、錠剤の一部に異常がある場合にも精度良く異常を検出することが可能な錠剤検査装置を提供することを目的とする。

本願発明は、
（１）搬送される測定台上に載置された錠剤に対して１６００ｎｍ〜２２００ｎｍの波長範囲から選ばれる所定の波長範囲の近赤外光を含む測定光を出射する光源と、
前記測定光の照射によって前記錠剤からの反射光を分光して受光することで、前記錠剤のスペクトルデータを画素毎に取得する撮像手段と、
前記撮像手段によって取得された前記錠剤に係る前記画素毎のスペクトルデータを正規化処理した後に、多変量解析における特徴量を算出する分析手段と、
前記分析手段により算出された前記画素毎のスペクトルデータに対応する前記特徴量に基づいて、前記錠剤において前記画素毎のスペクトルデータを取得した領域の異常の有無を判定する判定手段と、
を備える錠剤検査装置
である。

本発明によれば、錠剤の一部に異常がある場合にも精度良く異常を検出することが可能な錠剤検査装置が提供される。

実施形態に係る錠剤検査装置の概略構成を説明する図である。 錠剤検査装置による錠剤に係る異常の有無の判定方法を説明するフロー図である。 錠剤Ｏについて説明する図である。 錠剤Ｏに係る反射光のスペクトルデータの例を示す図である。 錠剤Ｏに係る反射光のスペクトルデータを正規化処理した結果を示す図である。 錠剤Ｏの異常の有無に係る主成分分析を行った結果を示す図である。 異常の有無の判定結果の出力例である。 錠剤検査装置によって錠剤に係る異常の有無の判定及び異常の種類の特定を行う場合の手順を説明するフロー図である。

［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。

本願の錠剤検査装置は、（１）搬送される測定台上に載置された錠剤に対して１６００ｎｍ〜２２００ｎｍの波長範囲から選ばれる所定の波長範囲の近赤外光を含む測定光を出射する光源と、前記測定光の照射によって前記錠剤からの反射光を分光して受光することで、前記錠剤のスペクトルデータを画素毎に取得する撮像手段と、前記撮像手段によって取得された前記錠剤に係る前記画素毎のスペクトルデータを正規化処理した後に、多変量解析における特徴量を算出する分析手段と、前記分析手段により算出された前記画素毎のスペクトルデータに対応する前記特徴量に基づいて、前記錠剤において前記画素毎のスペクトルデータを取得した領域の異常の有無を判定する判定手段と、を備える。

上記のように、画素毎に取得されたスペクトルデータを正規化処理した後に多変量解析における特徴量を算出した後、特徴量に基づいて、錠剤において画素毎のスペクトルデータを取得した領域毎に異常の有無の判定を行う構成としている場合、錠剤の一部に異常がある場合にも異常を好適に検出することができる。さらに、スペクトルデータを正規化処理した後に分析を行うことで、錠剤の形状等に由来して撮像手段が受光する光の強度が大きく変化した場合であっても、形状等に由来する強度の変化を除去することができるため、異常の有無の判定をさらに精度よく行うことができる。

（２）また、本願発明は、上記の（１）に記載の錠剤検査装置において、前記判定手段は、特定画素において取得されたスペクトルデータに対応する前記特徴量と、前記特定画素に対して隣接する画素において取得されたスペクトルデータに対応する前記特徴量とを比較し、その結果に基づいて前記特定画素のスペクトルデータを取得した領域の異常の有無を判定する態様とすることができる。

上記のように、隣接する画素で取得されたスペクトルデータに対応する特徴量との比較を行うことで、特定画素のスペクトルデータを取得した領域の異常の有無を判定する構成とすることで、例えばノイズ等が大きく含まれるスペクトルデータに関して異常ありと誤判定されてしまうことを防ぐことが可能となり、異常の有無に係る判定精度が向上する。

（３）また、本願発明は、上記の（１）に記載の錠剤検査装置において、前記判定手段は、特定画素のスペクトルデータを取得した領域の異常の有無の判定結果と、前記特定画素に対して隣接する画素のスペクトルデータを取得した領域の異常の有無の判定結果とを比較し、その結果に基づいて前記特定画素のスペクトルデータを取得した領域の異常の有無の判定結果の信頼性を確認する態様とすることができる。

上記のように、隣接する画素で取得されたスペクトルデータに基づいた異常の有無の判定結果との比較を行うことで、特定画素のスペクトルデータを取得した領域の異常の有無の判定結果の信頼性を確認する構成とすることで、例えばノイズ等が大きく含まれるスペクトルデータに関して異常ありと誤判定されてしまうことを防ぐことが可能となり、異常の有無に係る判定精度が向上する。

（４）また、本願発明は、上記の（１）〜（３）に記載の錠剤検査装置において、前記判定手段は、前記錠剤において前記画素毎のスペクトルデータを取得した領域の異常の有無の判定結果に基づいて、前記錠剤が異常を有しているか否かを錠剤単位で判定する態様とすることができる。

上記のように、画素毎のスペクトルデータを取得した領域の異常の有無の判定結果に基づいて、錠剤単位でも異常を有しているか否かを判定する構成とすることで、一部でも異常を有している錠剤とそれ以外の錠剤との区別をしやすくなり、後段での異常錠剤の除去等を好適に行うことが可能となる。

（５）また、本願発明は、上記の（１）〜（４）に記載の錠剤検査装置において、前記分析手段において、前記錠剤において前記画素毎のスペクトルデータを取得した領域の異常があると判定した場合に、当該画素のスペクトルデータについて当該異常の種類を特定するための分析を行う第２の分析手段と、前記第２の分析手段による分析結果に基づいて、前記錠剤において前記画素毎のスペクトルデータを取得した領域における異常の種類を判定する第２の判定手段と、をさらに備える態様とすることができる。

上記のように、錠剤における異常の種類を判定する第２の分析手段及び第２の判定手段を備えることで、錠剤において検出された異常の種類についても特定することが可能となり、錠剤において検出された異常についてより詳細な情報を得ることができる。

（６）また、本願発明は、上記の（１）〜（５）に記載の錠剤検査装置において、前記測定台における前記錠剤の載置面は、測定光に対する反射率が１０％未満である態様とすることができる。

撮像手段では、錠剤の背景となる測定台の載置面のスペクトルデータも取得する場合がある。この場合、錠剤検査装置では、取得されたスペクトルデータが錠剤に係るものか背景に係るものであるかを区別する必要がある。そこで、測定台の載置面において測定光に対する反射率を上記の範囲とすることで、反射率の差に基づいて、錠剤に係るスペクトルデータかどうかの区別がしやすくなる。

（７）また、本願発明は、上記の（１）〜（６）に記載の錠剤検査装置において、前記判定手段による判定結果を前記錠剤における前記画素毎のスペクトルデータを取得した領域毎に色調の変化を用いて出力する出力手段をさらに備える態様とすることができる。

上記のように、出力手段により、判定結果を錠剤における画素毎のスペクトルデータを取得した領域毎に色調の変化を用いて出力する構成とすることで、錠剤のどの領域に異常があるかを視覚的に分かりやすく出力することが可能となる。

［本願発明の実施形態の詳細］
本発明に係る錠剤検査装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

図１は、本発明の実施形態に係る錠剤検査装置１の概略構成を説明する図である。図１に示される錠剤検査装置１は、所定の方向に搬送される測定対象物である錠剤Ｏに対して近赤外光を照射することで、錠剤Ｏからの反射光を検出して解析することで、錠剤Ｏに係る異常を検出する装置である。このような錠剤検査装置１は、例えば、錠剤Ｏの検査等に用いられる。錠剤検査装置１の錠剤Ｏとしては、食品又は医薬品等の錠剤が挙げられる。錠剤検査装置１において検出する「異常」とは、例えば、錠剤Ｏが異種品である場合、錠剤Ｏの少なくとも一部が正常品とは異なる材料（異種錠剤の材料や、変質等が生じた材料）を含む場合、錠剤Ｏの内部構造に異常が生じている場合、等が挙げられる。錠剤Ｏの内部構造に異常が生じている場合とは、例えば、錠剤Ｏがコーティング錠剤であり、コーティング層の剥がれにより一部分において素錠部分がむき出しになっている場合、素錠部分とコーティング層との間に隙間が生じている場合や、素錠が変形していたことに由来してコーティング層の厚みが大きく変化している場合等が挙げられる。また、本実施形態に係る錠剤検査装置１は、１錠毎の異常の発生の有無だけではなく、錠剤Ｏにおいて異常が発生している部分を特定することが可能とされている。この点については後述する。

錠剤検査装置１は、近赤外光の測定光を搬送手段により搬送される測定台２０上の錠剤Ｏに対して照射することにより得られる反射光を測定し、その反射光の強度又はスペクトル形状等に基づいて錠剤Ｏの光学測定を行う。このため、錠剤検査装置１は、光源部１０Ａ，１０Ｂ、錠剤Ｏを載置すると共に搬送手段により搬送される測定台２０、撮像部３０（撮像手段）、分析部４０（分析手段）、判定部５０（判定手段）、及び出力部６０（出力手段）を備える。

本実施形態で説明する錠剤検査装置１では、搬送手段が例えばコンベア、シューター、リフト等の搬送機構により構成され、測定台２０上に載置された錠剤Ｏが、搬送方向（図１における矢印Ａ方向）に移動するとする。

撮像部３０は、測定台２０の面内で搬送方向（矢印Ａ方向）に対して垂直な方向に長辺を有する視野領域を有して撮像を行う。本実施形態では、撮像部３０がラインカメラである場合について説明する。

光源部１０Ａ，１０Ｂは、点光源であってもよいが、撮像部３０がラインカメラである場合には、ロッド光源として実現することができる。光源部１０Ａ，１０Ｂがロッド光源である場合、光源部１０Ａ，１０Ｂは、それぞれ光源と、光源に対して光学的に接続されると共に視野領域に対して平行な方向に延びて、測定光を出射するガラスロッドと、を含んで構成される。光源部１０Ａ，１０Ｂは、近赤外光を測定台２０上の錠剤Ｏが配置される領域に対して照射する。２つの光源部１０Ａ，１０Ｂは、錠剤Ｏの搬送方向に沿って撮像部３０を挟んで配置され、それぞれ測定台２０に対する近赤外光の入射角が４５°となるように配置されている。

光源部１０Ａ，１０Ｂは、測定光として近赤外光を照射する。測定光の波長範囲は、錠剤Ｏによって適宜選択される。測定光としては、具体的には、波長範囲が８００ｎｍ〜２５００ｎｍの光が好適に用いられ、特に１０００ｎｍ〜２３５０ｎｍの光が好適に用いられる。また、錠剤Ｏの錠剤の表面のコーティング層に異常がないかを判定する場合には、波長範囲が１６００ｎｍ〜２２００ｎｍの光が好適に用いられる。本実施形態の錠剤検査装置１では、少なくとも波長範囲１６００ｎｍ〜２２００ｎｍの中から選ばれる波長幅が６ｎｍ以上の範囲（所定の波長範囲）におけるスペクトルデータを取得して分析を行うことで好適に分析を行うことができる。したがって、光源部１０Ａ，１０Ｂは、分析に用いられる波長範囲よりも広い波長範囲の近赤外光を出射する必要がある。なお、光源部１０Ａ，１０Ｂの光源は、例えばハロゲンランプとして実現されるが、これに限定されない。

光源部１０Ａからの測定光Ｌ１及び光源部１０Ｂからの測定光Ｌ２は、測定台２０の表面の照射領域に対して出射される。光源部１０Ａ，１０Ｂがロッド光源である場合、照射領域は、測定台２０上において搬送方向（矢印Ａ方向）に対して垂直な方向に延びるライン状に延びる領域となる。なお、光源部１０Ａ，１０Ｂの構成は上記に限定されない。

なお、光源部１０Ａ，１０Ｂは、本実施形態で説明する構成のように、撮像部３０を挟んで両側に配置するのが好ましい。このように撮像部３０を挟んで両側に設置することで、錠剤Ｏに凹凸がある場合でも、撮像部３０の視野領域における光量の面内ムラを低減することができる。

光源部１０Ａ，１０Ｂから出力された測定光Ｌ１，Ｌ２は、照射領域上の錠剤Ｏに入射する。錠剤Ｏに入射した光はその表面から反射光として出射される。そして、その一部が、反射光Ｌ３として撮像部３０に入射する。なお、光源部の構成は、上記の構成に限定されるものではない。なお、本実施形態では、反射光Ｌ３が錠剤Ｏからの拡散反射光である場合について説明している。

測定台２０を搬送させる搬送手段は、例えば、搬送機構とモータとを含んで構成され、モータの駆動により搬送機構が動作することで、搬送機構に取り付けられた測定台を所定の搬送方向へ移動させることができるが、上記の構成に限定されるものではない。

測定台２０は、錠剤Ｏを上面に載置するため、錠剤Ｏに対する背景領域となる。したがって、測定台２０の表面（錠剤Ｏの載置面）は、近赤外光の反射率が錠剤Ｏとは大きく異なることが好ましい。具体的には、測定台２０の表面は、測定光に対する反射率が１０％未満であることが好ましい。この場合、反射率の差に基づいて、錠剤Ｏを撮像したかどうかの区別がしやすくなる。

撮像部３０は、光源部１０Ａ，１０Ｂから照射領域に対して照射される測定光に対して錠剤Ｏから出射される反射光Ｌ３をレンズ３１から入射して、分光カメラ３２において受光することで、錠剤Ｏの撮像を行う。分光カメラ３２は、照射領域と重なって形成され且つ測定台２０上において搬送方向（矢印Ａ方向）に対して垂直な方向に延びるライン状の視野領域からの光を分光した後に、ライン状又は２次元に配置された画素により構成される受光面により受光する。その後受光面における受光により発生する電荷をＡ／Ｄ変換器によってデジタル変換し、波長領域ごとに光強度の分布を示すデジタル情報を生成する。生成されたデジタル情報は、撮像部３０から分析部４０へ送られる。なお、本実施形態では、視野領域が分光カメラ３２の真下にある場合について説明するが、この配置は特に限定されない。

撮像部３０は、ハイパースペクトル画像を取得するハイパースペクトルセンサであってもよい。ハイパースペクトル画像とは、一画素が複数の波長データにより構成されている画像であり、画素毎にそれぞれ複数の波長に対応した反射強度データからなるスペクトル情報が含まれている。すなわち、ハイパースペクトル画像は、画像を構成する画素毎に、それぞれ複数波長の強度データを持つという特徴から、画像としての二次元的要素と、スペクトルデータとしての要素をあわせ持った三次元的構成のデータである。

本実施形態に係る錠剤検査装置は、錠剤Ｏの所定の領域（撮像領域）を撮像した画素単位で、複数波長の強度データ、すなわち、スペクトルデータを取得することを特徴とする。したがって、錠剤Ｏの一部を構成する撮像領域毎からの反射光Ｌ３のスペクトルデータを個別に取得可能な構成であれば、撮像部３０としてハイパースペクトルセンサとは異なる構成を用いてもよい。例えば、検出波長を変更しながら錠剤Ｏを複数回撮像することにより、一画素に係る波長データを複数取得する構成としてもよい。なお、スペクトルデータとは、１画素あたり少なくとも３つの波長帯域における強度データが含まれるデータのことを指す。

なお、撮像部３０は、拡散反射光を撮像可能な位置に配置することが好ましい。光源部１０Ａ，１０Ｂからの測定光Ｌ１、Ｌ２が錠剤Ｏの表面で正反射した場合の正反射光は、光量（強度）は多いがノイズが多いため、錠剤Ｏに係る情報の検出精度が低下する可能性が考えられる。したがって、反射光Ｌ３として拡散反射光のみを検出可能な位置に撮像部３０を配置することが好ましい。

分析部４０は、撮像部３０から送られる反射スペクトルの情報（スペクトルデータ）を受け取り、種々の演算処理等を行う。撮像部３０が取得したスペクトルデータのうち、分析の対象となるのは、錠剤Ｏからの反射光に係るスペクトルデータである。一方、撮像部３０からは背景である測定台２０を撮像したスペクトルデータも送られる場合があるので、分析部４０において、錠剤Ｏに係るスペクトルデータと背景に係るスペクトルデータとを区別する処理を行ってもよい。

また、分析部４０では、錠剤Ｏの錠剤の撮像位置によってスペクトルデータが変化することから、予めスペクトルデータの正規化処理を行った後に、錠剤の異常を判定する際に用いる特徴量を算出する。具体的には、錠剤の異常を判定する際に用いられる多変量解析における特徴量を各画素のスペクトルデータ毎に算出する。なお、正規化処理を行う前のスペクトルデータまたは正規化処理を行った後のスペクトルデータにクベルカムンク変換を施してもよい。また、正規化処理と同様の効果を奏する操作として、二次微分処理がある。

錠剤の異常の判定に用いる多変量解析方法としては、主成分分析、因子分析、クラスター分析等を用いることができる。また、サポートベクタマシン等の機械学習方式も用いることができる。本実施形態では、主成分分析を用いる場合について説明する。主成分分析の場合、スペクトルデータに対応する特徴量として、分析に用いる主成分（第１主成分、第２主成分、…）のローディングに対応するスコア値を用いることができる。

なお、分析部４０は、錠剤の異常の有無を判定するためのスペクトルデータに対応する特徴量の算出に係る処理のほか、他の判定を行うための統計演算等を行ってもよい。

判定部５０は、分析部４０によって算出されたスペクトルデータ毎の特徴量に基づいて、各画素のスペクトルデータ毎に、異常の有無を判定する。特徴量に基づいて異常の有無を判定する場合には、異常の有無を判定するための閾値を特定する情報を予め判定部５０が保持しておき、その閾値に基づいて判定を行う。なお、判定部５０は、必要に応じて、近隣する画素のスペクトルデータの特徴量や判定結果に基づいて、画素毎の判定結果の信頼性を確認する構成としてもよい。さらに、錠剤毎に異常の有無を判定する構成を備えていてもよい。

出力部６０は、判定部５０における判定結果を出力する機能を有する。出力方法は特に限定されないが、判定部５０では、画素毎に異常の有無の判定が行われることから、例えば、判定結果に応じて色を変化しながら出力する態様とすることができる。

上記の分析部４０、判定部５０及び出力部６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶装置であるＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）、他の機器との間の通信を行う通信モジュール、並びにハードディスク等の補助記憶装置等のハードウェアを備えるコンピュータとして構成することができる。そして、これらの構成要素が動作することにより、分析部４０、判定部５０及び出力部６０としての機能が発揮される。

次に、錠剤検査装置１を利用した異常の有無の判定方法について、図２のフロー図を参照しながら説明する。図２では、錠剤Ｏの錠剤に異常があるか否かを、画素毎に判定をした上で、錠剤単体として異常があるか否かを判定するまでについて説明する。また、各工程において行われる処理の具体例等を図３〜図７等を参照しながら説明する。

まず、光源部１０Ａ，１０Ｂによって、搬送中の測定台２０上の錠剤Ｏに対して測定光Ｌ１，Ｌ２を照射することで、撮像部３０により、錠剤Ｏからの反射光Ｌ３に係るスペクトルデータを取得する（Ｓ０１）。移動する測定台２０上の錠剤Ｏからの反射光Ｌ３を撮像部３０のラインカメラで検出することで、錠剤Ｏの各位置に対応したスペクトルデータを画素毎に取得することができる。

次に、分析部４０において、各画素のスペクトルデータの正規化処理を行う（Ｓ０２）。スペクトルデータが錠剤Ｏの組成を反映した拡散反射スペクトルに加えて光源からの正反射光のスペクトルを含む、もしくは、錠剤のある測定点が他の測定点と比較し測定位置が低くなり反射光量が少なくなり錠剤の面において反射光量にムラが生じる等の状態である場合、スペクトルデータの正規化処理を行うことで後段の異常有無の判定を好適に行うことができる。この点について、図３〜図５を参照しながら説明する。

図３（Ａ）は錠剤Ｏの一例の側面図である。また、図３（Ｂ）は、錠剤検査装置１を用いて錠剤Ｏを撮像した結果を示している。なお、図３（Ｂ）では、撮像部３０で受光した特定の波長（１５００ｎｍ）の反射光Ｌ３の強度を、反射光Ｌ３の出射元である錠剤Ｏの位置に対応させて白黒の濃淡で示しているものである。一般的に、錠剤はコーティング層の厚みが均一であることから、錠剤の表層からの反射光のスペクトルは、錠剤の撮像位置に関係なく同様となると考えられる。しかしながら、錠剤は通常平坦な円盤状ではなく、図３（Ａ）の錠剤と同様に、中央部分Ｔ１は平坦であるが、周縁部Ｔ２は側面に向かって傾斜又は曲線を描いている場合が多い。錠剤表面の傾斜が変わると、光源部１０Ａ，１０Ｂからの測定光Ｌ１，Ｌ２の照射によって錠剤表面から出射されて撮像部３０に入射する反射光Ｌ３の強度が変化する。具体的には図３（Ｂ）に示すように、平坦な中央部分Ｔ１に対して周縁部Ｔ２からの反射光Ｌ３の強度が小さくなるというわけではなく、錠剤表面の傾斜に対応して反射光Ｌ３の強度が大きくなる領域も存在する。

図３（Ｂ）の錠剤におけるＰ１〜Ｐ５の５点からの反射光Ｌ３のスペクトルデータ（波長範囲１０００ｎｍ〜２２００ｎｍ）の例を図４に示す。図４に示すように、平坦な中央部分Ｔ１に対応する点Ｐ１，Ｐ２からの反射光Ｌ３のスペクトルデータに対して、中央部分Ｔ１と周縁部Ｔ２との境界付近の点Ｐ３からの反射光Ｌ３のスペクトルデータのほうが、全体的に反射光強度が大きくなる。また、周縁部Ｔ２の点Ｐ４，Ｐ５の反射光強度は、点Ｐ１〜３からの反射光強度よりも小さくなる。このように、錠剤からのスペクトルデータを用いて分析を行う場合、表面の傾斜によってスペクトルデータの形状自体が変化し、単なる比較では、異常の有無を精度よく行う判定することが困難な可能性がある。

これに対して、本実施形態では、分析に係る演算処理を行う前に、スペクトルデータの正規化処理を行い、錠剤Ｏの外形に由来する変化を除去する。図４に示す各スペクトルデータについて正規化処理を行った結果を図５に示す。

なお、本実施形態では、正規化処理の一種である標準正規化（Standard Normal Variate：ＳＮＶ）を行った。具体的な数式は、以下の数式（１）の通りである。

図５に示すように、各スペクトルデータに対して正規化処理を行うことで、錠剤の外形に由来する反射光Ｌ３の強度の変化を除去することができる。したがって、正規化処理を行った後のスペクトルデータを用いて、異常の有無に係る判定を行う。

次に、分析部４０において、取得された各画素のスペクトルデータ毎に、多変量解析における特徴量の算出を行う（Ｓ０３）。本実施形態では、主成分分析における主成分に係る主成分ローディングに対するローディングスコア値をスペクトルデータ毎に算出する。そして、判定部５０では、ローディングスコア値に基づいて、錠剤においてスペクトルデータを取得した領域に異常があるか否かの判定を画素毎に行う（Ｓ０４）。

錠剤の一部の領域に異常があるかの判定に用いられる特徴量に用いられる主成分ローディング（ローディングベクトル）は、異常の有無が明らかである学習用のデータを用いて予め設定される。撮像部３０により、測定の対象となる錠剤Ｏからの反射光Ｌ３に係るスペクトルデータを取得することとは別に、学習用のスペクトルデータを取得し（Ｓ１１）、錠剤Ｏのスペクトルデータと同様に正規化処理（Ｓ１２）を行った後に、主性分分析によって、特徴量に用いる主成分ローディング（ローディングベクトル）を算出する（Ｓ１３）。ここで算出する主成分ローディングとは、錠剤に異常が発生している領域のスペクトルデータと、異常が発生していない領域のスペクトルデータとを分離可能とする主成分ローディングである。そして、異常の有無が不明である錠剤Ｏに係るスペクトルデータについて、予め求めた主成分ローディングに対するスコア値を算出（Ｓ０３）し、スコア値に基づいて当該スペクトルデータが異常を示すスペクトルデータであるか否かを判定する。これにより、当該スペクトルデータを取得した領域（画素）が異常であるか否かを判定する。

ここで、錠剤に異常が発生している領域のスペクトルデータと、異常が発生していない領域のスペクトルデータとを分離可能な主成分ローディングを算出した結果の例について、図６を参照しながら説明する。図６は、特定の錠剤において異常が発生している領域を撮像したスペクトルデータと、錠剤における異常が発生していない（正常である）領域を撮像したスペクトルデータと、を標準正規化処理（波長範囲１０００ｎｍ〜２３５０ｎｍ）した後、それぞれ１０データずつランダムに抽出し、主成分分析を行って両者が分離できるようにプロットしたものである。

図６では、第１主成分を横軸とし、第４主成分を縦軸としてプロットしている。図６において、領域Ｒ１は、錠剤において異常が発生している領域を撮像したスペクトルデータに対応するスコア値をそれぞれプロットした上で、各点について標準偏差σに基づく３σ値を含む領域を示したものである。同様に、領域Ｒ２は、錠剤において異常が発生していない領域を撮像したスペクトルデータに対応するスコア値をそれぞれプロットした上で、各点に対する３σ値を含む領域を示したものである。図６に示すように、第１主成分ローディングに対するスコア値と第４主成分ローディングに対するスコア値とを利用すると、錠剤に異常がある場合のスペクトルデータに対応した領域Ｒ１と、錠剤に異常がない場合のスペクトルデータに対応した領域Ｒ２と、を明確に区別することができる。したがって、異常が発生しているか不明である錠剤Ｏに係る画素毎のスペクトルデータについても、それぞれ第１主成分ローディングに対するスコア値と第４主成分ローディングに対するスコア値とを算出した結果を用いて、領域Ｒ１（異常）、領域Ｒ２（正常）のいずれに属するかによって、スペクトルデータが錠剤に異常が発生していることを示すデータであるかを判定することができる。

なお、異常の有無を判定するために用いる主成分ローディングを決定するために用いるスペクトルデータ（学習用のスペクトルデータ）の取得箇所は、錠剤における中央部分（強度の強い部分等）Ｔ１及び周縁部Ｔ２の両方を含めることが好ましい。また、学習用のスペクトルデータとしては、単画素で取得したスペクトルデータを用いてもよいが、複数画素で用いられたスペクトルデータを平均化して利用してもよい。

錠剤においてスペクトルデータを取得した領域に異常があるか否かの判定の結果、全ての画素に係るスペクトルデータにおいて異常なしと判定された場合（Ｓ０４−ＮＯ）には、出力部６０により「異常なし」との結果を出力して終了する（Ｓ０５）。一方、判定の結果、少なくとも一部の画素に係るスペクトルデータにおいて異常ありと判定された場合（Ｓ０４−ＹＥＳ）には、当該判定結果の信頼性を確認する処理を行ってもよい。錠剤に異常が発生した場合、その異常は、１つの画素によってスペクトルデータが取得される領域よりも広い範囲に分布していることが多いと考えられる。また、装置におけるノイズ等に由来して形状が変化したスペクトルデータを取得してしまうことも考えられる。したがって、信頼性を確認する手法として、異常を示す結果が得られたスペクトルデータを取得した画素に対して、その周辺の画素により取得されたスペクトルデータにも同様に異常を示すもの含まれるか否かに基づいて、信頼性を判断する方法を用いることができる（Ｓ０６）。

具体的には、異常を示す結果が得られたスペクトルデータから算出されたローディングスコア値と、その周辺の画素により取得されたスペクトルデータから算出されたローディングスコア値と、を比較して、スコア値の差が所定の範囲内であるスペクトルデータを取得した画素が複数あれば、当該画素における「異常あり」の結果に信頼性があると判断する、等の方法がある。また、スコア値で比較をすることに代えて、各画素に関する異常の有無の判定結果を利用して、「異常あり」と判定された特定の画素の周囲の画素のうちの複数が「異常あり」と判定されていれば、当該画素における「異常あり」の結果に信頼性があると判断するという態様としてもよい。信頼性を確認する方法は特に限定されないが、上記のような信頼性を確認する処理を含めることで、ノイズ等に由来するスペクトルデータの異常を錠剤の異常として判定することを減らすことができる。

次に、判定部５０では、異常判定の信頼性を確認した結果、錠剤が異常を有するか否かを判定する（Ｓ０７）。信頼性を確認した結果、特定の画素での「異常あり」という判定結果の信頼性に問題があると判断される場合がある。その場合には、「異常なし」と判定し（Ｓ０７−ＮＯ）、出力部６０により「異常なし」との結果を出力して終了する（Ｓ０５）。一方、信頼性を確認した結果依然として錠剤の一部が異常であると判定される場合には、当該画素により撮像された領域を含む錠剤全体を「異常あり」の錠剤と判断し（Ｓ０７−ＹＥＳ）、出力部６０により「異常あり」との結果を出力して終了する（Ｓ０８）。

なお、図２に示すフロー図では、錠剤単位で「異常あり」「異常なし」の判定結果を出力する場合について示しているが、その際に、「異常あり」と判定された領域を特定した状態で出力することもできる。

図７は、画素毎の異常の有無の判定結果を、錠剤の形状に対応させてスペクトルデータを取得した領域（撮像した領域）毎に色調を変化させて示した図である。また、図６で示した主成分分析のローディングを用いて、異常の有無が不明である錠剤を錠剤Ｏとして、錠剤検査装置１を用いてスペクトルデータを取得して異常の有無を画素毎に判定した結果を示している。図７（Ａ）では、全画素において「異常なし」と判定された錠剤を示したものである。また、図７（Ｂ）では、撮像した画素の一部で取得されたスペクトルデータに基づいて「異常あり」と判定された錠剤を示したものである。したがって、図７（Ｂ）に示す錠剤では、「異常なし」と判定された領域Ｓ１と、「異常あり」と判定された領域Ｓ２と、を視覚的にも区別が可能となっている。このように、異常の有無に係る画素毎の判定結果を、錠剤の形状に対応させてスペクトルデータを取得した領域（撮像した領域）毎に色分けして示すことで、錠剤のどの領域に異常があるかが分かりやすくなる。

以上のように、本実施形態に係る錠剤検査装置１によれば、撮像部３０において画素毎に取得されたスペクトルデータを分析部４０において正規化処理した後に、多変量解析における特徴量を算出する。そして、判定部５０では、特徴量に基づいて、錠剤Ｏにおいて画素毎のスペクトルデータを取得した領域毎に異常の有無の判定を行う構成としている。したがって、錠剤Ｏの一部に異常がある場合にも異常を好適に検出することができる。従来の錠剤に係る異常検査装置は、錠剤単位での判定を行うことが一般的であった。したがって、異常と判定された錠剤における異常発生部位を特定するためには、改めて詳細な分析を行う必要があった。これに対して、本実施形態に係る錠剤検査装置１では、異常が発生している領域の特定も可能となる。さらに、錠剤検査装置１では、判定部５０において、スペクトルデータを正規化処理した後に分析を行うことで、錠剤の形状等に由来して撮像手段が受光する光の強度が大きく変化した場合であっても、形状等に由来する強度の変化を除去することができるため、異常の有無の判定をさらに精度よく行うことができる。

また、上記の錠剤検査装置１では、隣接する画素で取得されたスペクトルデータに対応する特徴量との比較を行うことで、特定画素のスペクトルデータを取得した領域の異常の有無を判定する構成としている。この場合、例えばノイズ等が大きく含まれるスペクトルデータに関して異常ありと誤判定されてしまうことを防ぐことが可能となり、異常の有無に係る判定精度が向上する。

また、隣接する画素で取得されたスペクトルデータに基づいた異常の有無の判定結果との比較を行うことで、特定画素のスペクトルデータを取得した領域の異常の有無の判定結果の信頼性を確認する構成とした場合においても、誤判定されてしまうことを防ぐことが可能となり、異常の有無に係る判定精度が向上する。

さらに、錠剤検査装置１のように、画素毎のスペクトルデータを取得した領域の異常の有無の判定結果に基づいて、錠剤単位で異常を有しているか否かを判定する構成とすることで、一部でも異常を有している錠剤とそれ以外の錠剤との区別をしやすくなり、後段での異常錠剤の除去等を好適に行うことが可能となる。

また、撮像部３０では、錠剤の背景となる測定台２０の載置面のスペクトルデータも取得する場合があり、錠剤検査装置１では、取得されたスペクトルデータが錠剤に係るものか背景に係るものであるかを区別する必要があること。したがって、上記の錠剤検査装置１のように、測定台の載置面において測定光に対する反射率を１０％未満とすることで、錠剤Ｏに係るスペクトルデータかどうかの区別がしやすくなる。

また、出力部６０により、判定結果を錠剤における画素毎のスペクトルデータを取得した領域毎に色調の変化を用いて出力する構成とすることで、錠剤のどの領域に異常があるかを視覚的に分かりやすく出力することが可能となる。

（変形例）
上記実施形態では、錠剤検査装置１では、錠剤における特定の領域における異常の有無を判定する構成について説明した。しかしながら、錠剤検査装置１において錠剤Ｏの特定の領域における異常を検出した場合に、錠剤検査装置１において異常の種類（異物、変質、コーティング層の剥がれ、等）を特定する構成を備えていてもよい。

錠剤検査装置１において異常の種類を特定する場合、錠剤検査装置１の分析部４０は、画素のスペクトルデータについて当該異常の種類を特定するための分析を行う第２の分析手段としての機能をさらに備えることができる。また、錠剤検査装置１の判定部５０は、第２の分析手段として機能する分析部４０による分析結果に基づいて、錠剤において画素毎のスペクトルデータを取得した領域における異常の種類を判定する第２の判定手段としての機能をさらに備えることができる。

異常の種類を特定する場合にも、異常の有無を判定する場合と同様に、多変量解析を用いることができる。ただし、多変量解析において異常の有無を判定する場合に用いる特徴量と、異常の種類を特定する場合に用いる特徴量及び当該特徴量に基づいて判定を行う際の判定基準は、当然ながら異なると考えられる。多変量解析として主成分分析を用いる場合であっても、異常の種類を特定する場合に用いる主成分ローディングは、異常の有無を判定する場合に用いる主成分ローディングとは異なる。そして、異常の種類を特定する際のローディングスコア値の閾値も当然ながら異なる。また、異常の種類を特定する際の多変量解析に用いる特徴量を決定する際に用いるスペクトルデータ（学習用のスペクトルデータ）も、異常の有無を特定する際の多変量解析に用いる特徴量を決定する際に用いるスペクトルデータ（学習用のスペクトルデータ）とは異なる。このように、錠剤検査装置１において異常の種類についても特定する構成を備える場合には、錠剤検査装置１において、異常の有無を判定するための多変量解析に係る情報と、異常の種類を特定するための多変量解析に係る情報と、が保持される。なお、異常の種類を特定する場合には、多変量解析を用いない構成としてもよい。例えば、スペクトルデータにおける特定の波長に係る強度が閾値以上である場合には、異常の種類が変質であると判断するような構成としてもよい。

次に、錠剤検査装置１において、異常の有無を判定し、さらに異常の種類を特定する場合の具体的な手順について、図８のフロー図を参照しながら説明する。図８では、錠剤Ｏの錠剤に異常があるか否かを画素毎に判定をした後に、異常ありと判定された場合について、異常の種類を特定する構成について説明する。

まず、光源部１０Ａ，１０Ｂによって、搬送中の測定台２０上の錠剤Ｏに対して測定光Ｌ１，Ｌ２を照射することで、撮像部３０により、錠剤Ｏからの反射光Ｌ３に係るスペクトルデータを取得する（Ｓ２１）。次に、分析部４０において、スペクトルデータの正規化処理を行う（Ｓ２２）。さらに、分析部４０において、取得された各画素のスペクトルデータ毎に、多変量解析における特徴量の算出を行う（Ｓ２３）。本実施形態では、予め学習用のスペクトルデータを用いて算出された主成分ローディング（ローディングベクトル）（Ｓ１１〜Ｓ１３）に対するローディングスコア値をスペクトルデータ毎に算出する。そして、判定部５０では、ローディングスコア値に基づいて、錠剤においてスペクトルデータを取得した領域に異常があるか否かの判定を画素毎に行う（Ｓ２４）。錠剤においてスペクトルデータを取得した領域に異常があるか否かの判定の結果、全ての画素に係るスペクトルデータにおいて異常なしと判定された場合（Ｓ２４−ＮＯ）には、出力部６０により「異常なし」との結果を判定結果として出力して終了する（Ｓ２５）。上記の一連の工程（Ｓ２１〜Ｓ２５）は、上述した異常の有無の判定の方法（Ｓ０１〜Ｓ０５）と同じである。

一方、判定の結果、少なくとも一部の画素に係るスペクトルデータにおいて異常ありと判定された場合（Ｓ２４−ＹＥＳ）には、異常ありとの判定結果が分析部４０に送られ、分析部４０において、異常ありと判定されたスペクトルデータに関して、異常の種類を特定する際に用いる特徴量としての第２のローディングスコア値を算出する（Ｓ２６）。そして、分析部４０において算出された第２のローディングスコア値に基づいて、判定部５０において、異常の種類を特定する（Ｓ２７）。その後、出力部６０により画素毎のスペクトルデータに対応する異常の有無の判定結果と、異常がある場合にはその種類を特定した結果と、を判定結果として出力して終了する（Ｓ２５）。

このように、錠剤検査装置１において、錠剤における異常の種類を判定する第２の分析手段及び第２の判定手段を備えることで、錠剤において検出された異常の種類についても特定することが可能となり、錠剤において検出された異常についてより詳細な情報を得ることができる。

なお、錠剤検査装置１は、図２で示した手順と、図８で示した手順とを組み合わせた構成としてもよい。両者の手順を組み合わせることで、例えば、画素毎のスペクトルデータから、錠剤の各領域における異常の有無を判定した後、錠剤単位で異常の有無を判定すると共に、異常を検出した領域に関しては異常の種類を特定し、これらをまとめて出力部６０寄り出力する構成とすることができる。

以上、本発明の実施形態に係る錠剤検査装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、錠剤検査装置の構成は、上記には限定されない。

また、上記実施形態では、錠剤検査装置において、２次元配置された複数の画素が第１の方向に配列する画素についてはそれぞれ波長情報を割り当てると共に、第１の方向に対して直交する第２の方向に配列する画素についてはそれぞれ測定対象物の位置情報を割り当てて、第２の方向に沿った各単位領域の近赤外スペクトルデータをそれぞれ取得する構成について説明したが、錠剤のスペクトルデータを画素毎に取得することができる構成であれば、その構成は上記に限定されない。また、複数の錠剤が搬送方向に並んでいる場合についても、１錠ごとに異常を判定し出力するが、カメラを複数台利用して、複数の錠剤を同時に計測してもよい。また、可視光域のセンサで得た錠剤の情報をフィードフォワードする構成として、近赤外分析・判定の精度や確度を向上させる構成としてもよい。

また、上記実施形態では、錠剤検査装置１において、分析に用いられる特徴量に係る主成分ローディングの算出（Ｓ１１〜Ｓ１３）を行う場合について説明したが、錠剤Ｏの分析に用いられる主成分ローディングの算出自体は錠剤検査装置１とは異なる装置で行い、錠剤検査装置１では、予め算出された主成分ローディングを利用して、錠剤Ｏのスペクトルデータ毎に主成分ローディングに対するスコア値を算出する構成としてもよい。

１…錠剤検査装置、１０Ａ，１０Ｂ…光源部、２０…測定台、３０…撮像部、４０…分析部、５０…判定部、６０…出力部。

Claims (7)

1. 搬送される測定台上に載置された錠剤に対して１６００ｎｍ〜２２００ｎｍの波長範囲から選ばれる所定の波長範囲の近赤外光を含む測定光を出射する光源と、
   前記測定光の照射によって前記錠剤からの反射光を分光して受光することで、前記錠剤のスペクトルデータを画素毎に取得する撮像手段と、
   前記撮像手段によって取得された前記錠剤に係る前記画素毎のスペクトルデータを正規化処理した後に、多変量解析における特徴量を算出する分析手段と、
   前記分析手段により算出された前記画素毎のスペクトルデータに対応する前記特徴量に基づいて、前記錠剤において前記画素毎のスペクトルデータを取得した領域の異常の有無を判定する判定手段と、
   を備える錠剤検査装置。
2. 前記判定手段は、特定画素において取得されたスペクトルデータに対応する前記特徴量と、前記特定画素に対して隣接する画素において取得されたスペクトルデータに対応する前記特徴量とを比較し、その結果に基づいて前記特定画素のスペクトルデータを取得した領域の異常の有無を判定する請求項１に記載の錠剤検査装置。
3. 前記判定手段は、特定画素のスペクトルデータを取得した領域の異常の有無の判定結果と、前記特定画素に対して隣接する画素のスペクトルデータを取得した領域の異常の有無の判定結果とを比較し、その結果に基づいて前記特定画素のスペクトルデータを取得した領域の異常の有無の判定結果の信頼性を確認する請求項１に記載の錠剤検査装置。
4. 前記判定手段は、前記錠剤において前記画素毎のスペクトルデータを取得した領域の異常の有無の判定結果に基づいて、前記錠剤が異常を有しているか否かを錠剤単位で判定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の錠剤検査装置。
5. 前記分析手段において、前記錠剤において前記画素毎のスペクトルデータを取得した領域の異常があると判定した場合に、当該画素のスペクトルデータについて当該異常の種類を特定するための分析を行う第２の分析手段と、
   前記第２の分析手段による分析結果に基づいて、前記錠剤において前記画素毎のスペクトルデータを取得した領域における異常の種類を判定する第２の判定手段と、
   をさらに備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の錠剤検査装置。
6. 前記測定台における前記錠剤の載置面は、測定光に対する反射率が１０％未満である請求項１〜５のいずれか一項に記載の錠剤検査装置。
7. 前記判定手段による判定結果を前記錠剤における前記画素毎のスペクトルデータを取得した領域毎に色調の変化を用いて出力する出力手段をさらに備える請求項１〜６のいずれか一項に記載の錠剤検査装置。