JP2019144005A - 成分含有量測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成分含有量の測定精度をより向上させる。【解決手段】搬送方向に一列に並んだ状態で搬送される複数の錠剤に対して近赤外線を照射する照射部１１と、錠剤で反射された近赤外線の反射光を取得し、反射光を分光してスペクトルデータを出力する分光カメラ１２と、スペクトルデータをもとに、複数の錠剤それぞれに含まれる所定成分の含有量を検出する処理部１３とを備える。分光カメラ１２は、矩形状の長尺の視野領域ＡＲを有し、視野領域ＡＲの長手方向と搬送方向とが斜めに交差するように配置され、分光カメラ１２の撮影間隔及び視野領域ＡＲの大きさは、錠剤が視野領域ＡＲ内を通過する間に同一の錠剤から反射光を複数回取得する間隔及び大きさであり、処理部１３は、同一の錠剤で反射された反射光を含む複数時点でのスペクトルデータを統合して、同一の錠剤に含まれる所定成分の含有量を検出する。【選択図】 図１

Description

本発明は、成分含有量測定装置に関する。

従来、錠剤の製造工程においては、品質管理が行われており、例えば、錠剤に近赤外帯域の照射光を照射し、錠剤により反射された照射光を用いて成分含有量を測定する方法が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。

特許第４７０７４５２号公報 特許第５７９８４００号公報

ところで、従来の方法の成分含有量の測定方法にあっては、錠剤上の測定点からの反射光を取得し、これに基づき成分含有量を測定している。
ここで、錠剤中の各成分は均一に混合されてはいるものの、成分分布にはある程度のばらつきがある。特に主薬成分が少ない場合には、成分分布のばらつきが顕著になることが多い。
このように一つの錠剤中において、成分分布にばらつきが生じている場合、錠剤上のある測定点からの反射光のみに基づき成分含有量を測定する方法では、主薬成分の多い測定点からの反射光に基づき成分含有量を測定した場合と、主薬成分の少ない測定点からの反射光に基づき成分含有量を測定した場合とでは、同一の錠剤であっても、得られる成分含有量にばらつきが生じる。つまり、測定点からの反射光に基づき取得した成分含有量を、錠剤全体の成分含有量相当値として適用するにはばらつきが大きく、錠剤全体の成分含有量の測定精度が低下することになる。
本発明は、上記未解決の問題に着目してなされたものであり、成分含有量の測定精度をより向上させることの可能な成分含有量測定装置を提供することを目的としている。

本発明の一態様によれば、一の方向に沿って列状に並んだ状態で一の方向に搬送される複数の測定対象物に対して近赤外線を照射する照射部と、測定対象物で反射された近赤外線の反射光を取得し、反射光を分光してスペクトルデータを出力する撮影部と、撮影部から出力されるスペクトルデータをもとに、複数の測定対象物それぞれに含まれる所定成分の含有量を検出する処理部と、を備え、撮影部は、矩形状の長尺の視野領域を有し、視野領域の長手方向と一の方向とが斜めに交差するように配置され、撮影部の撮影間隔及び視野領域の大きさは、測定対象物が視野領域内を通過する間に、同一の測定対象物から反射光を複数回取得する間隔及び大きさであり、処理部は、同一の測定対象物で反射された反射光を含む複数時点でのスペクトルデータを統合して、同一の測定対象物に含まれる所定成分の含有量を検出する成分含有量測定装置、が提供される。

本発明の一態様によれば、成分含有量の測定精度を向上させることができる。

本発明の成分含有量測定装置の一例を示す概略構成図である。 錠剤搬送部の一例を示す構成図である。 錠剤上の撮影領域を説明するための説明図である。 錠剤上の撮影領域を説明するための説明図である。 成分含有量測定装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る成分含有量測定方法を説明するためのスペクトルデータの一例である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
なお、以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の具体的な構成について記載されている。しかしながら、このような特定の具体的な構成に限定されることなく他の実施態様が実施できることは明らかである。また、以下の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

成分含有量測定装置１００は、例えば、図１（ａ）に示すように、打錠機１で成型された錠剤Ｍを搬送する搬送機２の側に配置される。なお、ここでは、測定対象物として錠剤Ｍを適用し、錠剤の成分含有量を測定する場合について説明するが、錠剤Ｍに限るものではなく、測定対象物として任意の物体を適用することができる。

搬送機２は、図２に示すように、シート状の錠剤搬送部２ａを一定方向に連続的に搬送し、錠剤搬送部２ａが搬送される過程で、打錠機１で成型された錠剤Ｍが、錠剤搬送部２ａに形成されたポケット（保持部）２ｂに収容されて搬送される。ポケット２ｂは、錠剤搬送部２ａの搬送方向に沿って一列に等間隔で形成され、ポケット２ｂは、ポケット２ｂ内に収容された錠剤Ｍが、搬送に伴って振動したり、錠剤搬送部２ａ上において回転したり移動する、振動する等、錠剤Ｍの姿勢が変化しないように錠剤Ｍを保持する。図２において、（ａ）は錠剤搬送部２ａの上面図、（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ′断面図である。なお、搬送中、錠剤Ｍが錠剤搬送部２ａ上で回転したり、移動したり、振動したりしないように錠剤Ｍを保持する方法としては、ポケット２ｂに錠剤Ｍを収容する方法に限るものではなく、どのような方法であってもよい。

なお、形状の異なる錠剤Ｍの成分含有量を測定する場合には、例えば、搬送機２において、錠剤搬送部２ａを交換可能に構成し、形状の異なる錠剤Ｍの成分含有量を測定する場合には、測定対象の錠剤Ｍの形状に合ったポケット２ｂを有する錠剤搬送部２ａを用いて搬送すればよい。また、ポケット２ｂは必ずしも等間隔で配置されていなくともよい。
搬送機２は、錠剤搬送部２ａを搬送方向に搬送し、これによって、錠剤Ｍが、搬送方向に一列に並んで等間隔で搬送される。

成分含有量測定装置１００は、図１に示すように、錠剤Ｍに対して近赤外線を照射する照明部（照射部）１１と、分光画像を撮影する分光カメラ（撮影部）１２と、分光カメラ１２により撮影した分光画像をもとに成分含有量を検出する処理部１３と、を備える。
照明部１１は、錠剤搬送部２ａに収容された複数の錠剤Ｍに対して同時に近赤外線を照射可能な位置に配置される。また、分光カメラ１２は、矩形状の長尺の視野領域ＡＲを有し、視野領域ＡＲの長手方向と錠剤搬送部２ａの搬送方向とが斜めに交差し、且つ錠剤搬送部２ａ上の複数の錠剤Ｍを視野領域ＡＲ内に含む位置に配置される。例えば、図１中に示すように、視野領域ＡＲ内に錠剤搬送部２ａ上の７個の錠剤Ｍを含むとき、視野領域ＡＲの一端側の錠剤Ｍ１は搬送方向左端側のみが視野領域ＡＲ内に含まれ、視野領域ＡＲの他端側の錠剤Ｍ２は搬送方向右端側のみが視野領域ＡＲ内に含まれるようになっている。

分光カメラ１２は、例えば搬送機２からトリガ信号が入力されるタイミングで撮影を開始し、以後、予め設定した周期で撮影を行う。分光カメラ１２は、例えば近赤外イメージング分光器を含んで構成され、矩形状の長尺の視野領域ＡＲに含まれる錠剤Ｍからの反射光を分光し、分光した分光画像をＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子により撮影し、スペクトルデータを出力する。
処理部１３は、分光カメラ１２から出力されるスペクトルデータを記憶部１３ａに記憶すると共に、異なる撮影タイミングで得られた、同一の錠剤Ｍに対応するスペクトルデータを統合し、統合したスペクトルデータをもとに、錠剤Ｍに含まれる一又は複数の所定成分の含有量を測定する。
搬送機２は、予め設定した一定速度で錠剤搬送部２ａを搬送し、搬送速度等に基づいて、分光カメラ１２の視野領域ＡＲと錠剤Ｍとの相対位置を検出し、分光カメラ１２での撮影を開始するタイミングを指示するトリガ信号を分光カメラ１２に出力する。なお、搬送機２の搬送速度は一定でなくともよく、要は、スペクトルデータを取得することができればよい。

図３は、錠剤Ｍ上の、分光カメラ１２による撮影領域を説明するための説明図である。
図１に示すように、視野領域ＡＲは、搬送方向に沿って並ぶ複数の錠剤Ｍの列に対して斜めに交差する。
そのため、図３の時点ｔ１に示すように錠剤Ｍ１のみが視野領域ＡＲに含まれる状態では、錠剤Ｍ１のうち視野領域ＡＲに含まれる領域のみが撮影される。つまり、錠剤Ｍ１のうち視野領域ＡＲと重なる搬送方向左端側の領域のみが撮影される。
続いて時点ｔ２に示すように、錠剤Ｍ１及びＭ２が視野領域ＡＲに含まれる状態では、視野領域ＡＲが、その長手方向と、錠剤Ｍの搬送方向とが交差するように配置されているため、錠剤Ｍ１については、視野領域ＡＲに含まれる領域つまり撮影領域が、時点ｔ１における撮影領域とは異なり、時点ｔ１における撮影領域よりも搬送方向右側に移動する。錠剤Ｍ２については、視野領域ＡＲに含まれる、搬送方向左端側の領域のみが撮影される。

続いて時点ｔ３に示すように、錠剤Ｍ１からＭ３が視野領域ＡＲに含まれる状態では、錠剤Ｍ１、Ｍ２については、視野領域ＡＲに含まれる領域が搬送方向右側にずれるため、錠剤Ｍ１、Ｍ２上の時点ｔ２での撮影領域とは異なる領域が撮影され、新たに視野領域ＡＲに含まれた錠剤Ｍ３については、搬送方向左端の一部の領域のみが撮影される。
以後、同様に、時点ｔ４〜ｔ７に示すように、錠剤Ｍ１からＭ７のいずれかが視野領域ＡＲに含まれる状態では、各時点で、視野領域ＡＲに含まれる領域が搬送方向右側に順にずれて、錠剤Ｍ上の、一つ前の時点での撮影領域とは異なる領域が撮影され、新たに視野領域ＡＲに含まれた錠剤については搬送方向左端側の領域のみが撮影される。

そして、時点ｔ８に示すように、錠剤Ｍ１が視野領域ＡＲから外れた状態では、今度は錠剤Ｍ２からＭ８が視野領域ＡＲに含まれるため、これら錠剤Ｍ２からＭ８それぞれの一部が撮影されることになる。
ここで、錠剤Ｍ１のみに着目すると、時点ｔ１から時点ｔ７では、それぞれ錠剤Ｍ１上の異なる領域を撮影しているため、時点ｔ１から時点ｔ７で、錠剤Ｍ１の略全体を網羅して撮影が行われたことになる。つまり、時点ｔ１から時点ｔ７の各時点で得られたスペクトルデータにおいて、錠剤Ｍ１に対応するスペクトルデータを抽出し、錠剤Ｍ１に対応するスペクトルデータを統合することによって、図４に示すように、平面視で錠剤Ｍ１をほぼ網羅するスペクトルデータを得ることができることになる。

したがって、この統合したスペクトルデータを用いて所定成分の含有量を測定すれば、錠剤Ｍ１において成分分布にばらつきが生じていたとしても、実際の成分分布に則して、錠剤Ｍ１に含まれる成分含有量を検出することができる。つまり、成分分布にばらつきがあったとしても、錠剤Ｍ１の複数領域のスペクトルデータを統合して得たスペクトルデータを用いて含有量を検出することにより、成分分布のばらつきを平均化することができ、錠剤Ｍ１全体の成分含有量の測定精度を向上することができる。

ここで、搬送機２による搬送速度と、分光カメラ１２による撮影間隔とは、例えば、錠剤Ｍ１を複数時点で撮影した撮影領域と、錠剤Ｍ１の表面とを対応させたときに、複数時点における撮影領域が錠剤Ｍ１の表面全体を覆い、且つ、各時点の撮影領域が重畳しないように設定すればよい。このように錠剤Ｍ１全体を覆い且つ撮影領域が重畳しないように設定することによって、錠剤Ｍ１の全体における所定成分の含有量を高精度に検出することができる。また、撮影間隔と視野領域ＡＲとを、例えば、錠剤Ｍ１が視野領域ＡＲ内を通過する間に、錠剤Ｍ１の一部を複数回撮影することのできる撮影間隔と視野領域ＡＲの大きさとに設定してもよい。

なお、撮影領域が重畳しないようにする場合に限るものではなく、例えば、撮影領域が重畳するように撮影してもよい。このように撮影領域が重畳する場合には、同一錠剤Ｍの各撮影タイミングにおけるスペクトルデータを統合する際に重畳する領域を考慮して統合すればよい。また、逆に撮影領域が重畳しないように撮影するようにしてもよい。このように錠剤Ｍ全体が撮影されない場合には、同一錠剤Ｍの各撮影タイミングにおけるスペクトルデータを統合する際に撮影されていない領域を考慮して統合すればよく、例えば補完する等して統合したスペクトルデータを取得すればよい。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
図５は、成分含有量測定装置１００での処理手順の一例を示すフローチャートである。
搬送機２では、打錠機１で成型された錠剤Ｍを錠剤搬送部２ａのポケット２ｂに収容し、予め設定された一定速度で錠剤Ｍを搬送する。また、搬送機２は、例えば、錠剤Ｍの搬送速度等に基づいて予め設定した撮影タイミングでトリガ信号を分光カメラ１２に出力する。
成分含有量測定装置１００では、搬送機２からトリガ信号を入力すると、撮影処理を開始し、以後、予め設定した周期で撮影を行う。これにより視野領域ＡＲ内に含まれる複数の錠剤Ｍそれぞれの一部のみが撮影され、分光カメラ１２からスペクトルデータが出力される（ステップＳ１）。

処理部１３は、分光カメラ１２からスペクトルデータを入力すると、データ抽出処理を開始し、入力されたスペクトルデータから、錠剤Ｍ毎にそれぞれに対応するスペクトルデータを抽出し、錠剤Ｍと対応するスペクトルデータとを対応付けて記憶部１３ａに記憶する（ステップＳ２）。以後、処理部１３では、分光カメラ１２からスペクトルデータを入力する毎に錠剤Ｍと対応するスペクトルデータとを対応付けて記憶部１３ａに記憶する。

ここで、視野領域ＡＲは、図３に示すように複数の錠剤Ｍを含み、錠剤Ｍどうしは例えば一定間隔等、所定間隔で一列に並んでいるため、得られるスペクトルデータの波形から、錠剤Ｍが存在する部分と、錠剤Ｍが存在しない部分とを切り分けることができる。また、錠剤Ｍの搬送速度及び撮影タイミングから、視野領域ＡＲ内における錠剤Ｍが存在する部分が、どの錠剤に対応するのかを対応付けることができる。したがって、分光カメラ１２から得られたスペクトルデータから、錠剤Ｍ毎に対応するスペクトルデータを抽出することができる。

続いて、処理部１３では、視野領域ＡＲ外となり、スペクトルデータの取得が終了した錠剤Ｍが存在するか否かを判断し（ステップＳ３）、視野領域ＡＲ外となった錠剤Ｍが存在するときにはステップＳ４に移行して、含有量検出処理を行う。すなわち、記憶部１３ａに記憶されている同一の錠剤Ｍに対応する複数時点におけるスペクトルデータを統合し、統合したスペクトルデータに基づき、この錠剤Ｍ中の所定成分の含有量を検出する。
そして、検出した含有量を外部に通知する通知処理を行い（ステップＳ５）、例えば、含有量を外部に通知する、或いは、含有量が許容範囲を超える場合等含有量に異常がある場合には、含有量が異常であることを外部に通知する等の処理を行う。そして、ステップＳ３に戻り、同様にして、新たに視野領域ＡＲ外となり、スペクトルデータの取得が終了した錠剤Ｍについて所定成分の含有量の測定を行う。

ステップＳ４での含有量の検出は、統合したスペクトルデータに対し、例えば、平滑化処理、平均化処理、標準化処理、吸光度変換処理、一次微分処理、二次微分処理、ベースライン補正処理、波長データの選択処理等といった、波形処理を行い、波形処理により得た波形処理スペクトルデータに基づき、ＰＣＡ（Principle Component Analysis）やＰＬＳ（Partial Least Squares regression）といった多変量解析を用いて、錠剤Ｍの主薬成分の含有量を決定する。

以上の処理を行うことによって、例えば図３の場合には、時点ｔ８で錠剤Ｍ１が視野領域ＡＲ外となったときに、錠剤Ｍ１に対する所定成分の含有量の検出が行われ、次の時点で錠剤Ｍ２が視野領域ＡＲ外となったときに、錠剤Ｍ２に対する所定成分の含有量の検出が行われる。
ここで、錠剤Ｍにおいて成分分布にばらつきが生じている場合、錠剤Ｍ上の一点のみからスペクトルデータを取得して含有量を求める方法にあっては、ある成分の含有量が比較的大きい地点のスペクトルデータを取得して解析を行って含有量を求めた場合と、含有量が比較的少ない地点のスペクトルデータを取得して解析を行って含有量を求めた場合とでは、得られる含有量が異なる。つまり、得られるスペクトルデータが図６（ａ）に示すように異なるため、それぞれのスペクトルデータに基づき得られる含有量は異なる。すなわち、錠剤Ｍ上のスペクトルデータを取得する地点によって含有量が異なることになり錠剤Ｍ全体の含有量の測定精度がその分低下することになる。

これに対し、本実施形態に係る成分含有量測定装置１００では、図３に示すように、一つの錠剤Ｍに対して、錠剤Ｍ全体を網羅するように複数回に分けて複数領域におけるスペクトルデータを取得しているため、図６（ｂ）に示すように、複数領域におけるスペクトルデータを統合したスペクトルデータから得られる含有量は、錠剤Ｍにおける成分分布が平均化された含有量となる。つまり、錠剤Ｍ全体の含有量の測定精度を向上させることができる。
また、仮に、矩形状の視野領域ＡＲの長手方向と錠剤Ｍの搬送方向とが直交するように分光カメラ１２を配置した場合、錠剤Ｍの全面を撮影するには、錠剤Ｍが視野領域ＡＲの短手方向の幅だけ進む周期で分光カメラ１２での撮影を行う必要があり、撮影可能な周期には制約があることから、搬送速度が制約を受けることになる。

これに対し、本実施形態における成分含有量測定装置１００では、図３に示すように、視野領域ＡＲの長手方向と錠剤Ｍの搬送方向とが同一方向となり、且つ視野領域ＡＲと錠剤Ｍの搬送方向とが斜めに交差するように分光カメラ１２を配置している。そのため、錠剤Ｍの全面を撮影するためには、錠剤Ｍ上において視野領域ＡＲと重なる領域が視野領域ＡＲの短手方向の幅だけずれた状態となる位置、つまり、図３の場合には、時点ｔ１から時点ｔ２の位置まで錠剤Ｍ１が移動する周期で分光カメラ１２での撮影を行えばよい。したがって、視野領域ＡＲの長手方向と錠剤Ｍの搬送方向とが直交する方向に分光カメラ１２が配置され、視野領域ＡＲの短手方向の幅だけ移動する周期で撮影する場合に比較して、撮影周期はより長い。そのため、搬送速度の自由度をより大きくすることができ、言い換えれば、高い処理性能を有する処理装置を用いなくとも、所定成分の含有量を容易に検出することができる。

また、上記実施形態においては、打錠機で成型した後の搬送路において、成分含有量測定装置１００による成分含有量の測定を行う場合について説明したが、これに限るものではなく、錠剤Ｍが一列に搬送される搬送路であれば適用することができる。また、成分含有量の測定を行うために、錠剤Ｍを一列に搬送する搬送路を別途設け、この搬送路において成分含有量の測定を行うようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、錠剤Ｍが搬送方向に沿って一列に搬送される搬送路において成分含有量の測定を行う場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、錠剤Ｍが搬送方向に沿って二列等複数列に並んだ状態で搬送される搬送路において、成分含有量の測定を行うことも可能である。錠剤Ｍが複数列に並んだ状態で搬送される場合には、全ての列それぞれに含まれる錠剤Ｍが同時に視野領域ＡＲ内に含まれるように、分光カメラ１２を、その視野領域ＡＲの長手方向と錠剤Ｍの搬送方向とが斜めに交差するように配置すればよい。
なお、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画され得る。

１ 打錠機
２ 搬送機
１１ 照明部
１２ 分光カメラ
１３ 処理部
１３ａ 記憶部
１００ 成分含有量測定装置

Claims (5)

1. 一の方向に沿って列状に並んだ状態で前記一の方向に搬送される複数の測定対象物に対して近赤外線を照射する照射部と、
   前記測定対象物で反射された前記近赤外線の反射光を取得し、前記反射光を分光してスペクトルデータを出力する撮影部と、
   前記撮影部から出力されるスペクトルデータをもとに、前記複数の測定対象物それぞれに含まれる所定成分の含有量を検出する処理部と、を備え、
   前記撮影部は、矩形状の長尺の視野領域を有し、当該視野領域の長手方向と前記一の方向とが斜めに交差するように配置され、
   前記撮影部の撮影間隔及び前記視野領域の大きさは、前記測定対象物が前記視野領域内を通過する間に、同一の測定対象物から前記反射光を複数回取得する間隔及び大きさであり、
   前記処理部は、前記同一の測定対象物で反射された反射光を含む複数時点での前記スペクトルデータを統合して、前記同一の測定対象物に含まれる所定成分の含有量を検出することを特徴とする成分含有量測定装置。
2. 前記測定対象物は前記一の方向に沿って一列に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の成分含有量測定装置。
3. 前記測定対象物は錠剤であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成分含有量測定装置。
4. 前記複数の測定対象物を前記一の方向に沿って列状に並んだ状態で前記一の方向に搬送する搬送機を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の成分含有量測定装置。
5. 前記搬送機は、前記複数の測定対象物を保持する保持部を備え、
   前記保持部は、前記複数の測定対象物を一定の姿勢に保持することを特徴とする請求項４に記載の成分含有量測定装置。

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