JP2021009106A - 粉粒体異物検出装置および異物除去システム - Google Patents

Abstract

【課題】粉粒体中の異物を粉粒体表面に浮かび上がらせ、異物を検出することができる粉粒体異物検出装置およびそれを備えた異物除去システムを提供する。【解決手段】異物除去システム１は、粉粒体異物検出装置と、粉粒体異物検出装置が検出した異物および不良品を粉粒体から分離する分離部２２と、を備える。粉粒体異物検出装置は、振動を発生させる第２振動発生部９と、第２振動発生部９に連結されるとともに第２振動発生部９による振動によって粉粒体を移送するカメラ搬送フィーダ１１と、カメラ搬送フィーダ１１上において振動させられながら移動している粉粒体を撮像して画像データを生成するエリアカメラ１７と、画像データを解析して粉粒体中の異物および不良品を検出する解析部と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、粉粒体中の異物を光学的手段により検出する粉粒体異物検出装置およびそれを備えた異物除去システムに関する。

従来、医薬等の粉粒体中の異物を検出する方法として、目視による方法や、異物検出装置による方法がある。

例えば、特許文献１に開示の粉粒体異物検査方法および粉粒体異物検査装置によれば、粉粒体に透明部材を接触させ、撮像手段によって透明部材を通して粉粒体を撮像し、得られた画像データを画像処理することにより、粉粒体中の異物を検出する。

また、例えば、特許文献２に開示の粉粒体検査装置は、粉粒体をシート状にして搬送する粉粒体搬送手段と、拡散透過体および透明体を相互に平行対面させて配設した粉粒体落下通路と、透明体側に設けられた撮像手段と、を備える。そして、この粉粒体検査装置は、粉粒体搬送手段から粉粒体を落下させ、撮像手段によって粉粒体を撮像し、生成された撮像画像を解析することにより、粉粒体の異物を検出する。

ところで、粉粒体中に含まれる異物には非常に小さいものがあり、粉粒体に透明板を押し付けたり、粉粒体を落下させたりしても異物が粉粒体中に紛れていることがある。この場合、粉粒体を撮像しても、粉粒体に紛れている異物を撮像できないので、異物を検出できないという問題があった。

特開平９-２８１０４８号公報 実開平０５-０７３５６６号公報

そこで、本発明が解決しようとする課題は、粉粒体中の異物を表面に浮かび上がらせ、異物を検出することができる粉粒体異物検出装置およびそれを備えた異物除去システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る粉粒体異物検出装置は、
振動を発生させる振動発生部と、
前記振動発生部に連結されるとともに、前記振動発生部による振動によって粉粒体を移送する移送部と、
前記移送部上において振動させられながら移動している前記粉粒体を撮像して画像データを生成するエリアカメラと、
前記画像データを解析して前記粉粒体中の異物および不良品を検出する解析部と、を備えることを特徴とする。

上記粉粒体異物検出装置は、好ましくは、
前記エリアカメラが、振動させられながら移動している前記粉粒体を複数回経時的に撮像して複数の前記画像データを生成する。

上記粉粒体異物検出装置は、好ましくは、
前記振動発生部が、複数であって、
前記複数の振動発生部は、発生させる振動の周波数、大きさおよび方向のいずれかまたは全てが互いに異なる。

上記粉粒体異物検出装置は、好ましくは、
前記移送部が、前記エリアカメラの撮像領域において透明板を有し、
前記粉粒体異物検出装置は、さらに、前記透明板の上方および下方に配置されるとともに前記撮像領域に照射光を照射する複数の照明部を備える。

上記課題を解決するために、本発明に係る異物除去システムは、
上記粉粒体異物検出装置と、
前記粉粒体から前記粉粒体異物検出装置によって検出された異物および不良品を前記粉粒体から除去する分離部と、を備えることを特徴とする。

本発明の粉粒体異物検出装置は、粉粒体中の異物を表面に浮かび上がらせ、異物を検出することができる。また、その粉粒体異物検出装置を備えた異物除去システムは、粉粒体中の異物を除去することができる。

本発明の一実施形態に係る異物除去システムの内部を示す概略側面図である。 図１の撮像領域付近の拡大図である。 Ａ〜Ｃは、図１の撮像領域を通過する粉粒体を経時的に示す上面図である。 Ａ〜Ｃは、図１の撮像領域を通過する粉粒体を経時的に示す側面断面図である。

以下、図を参照しつつ、本発明に係る粉粒体異物検出装置およびそれを備えた異物除去システム１の一実施形態について説明する。異物除去システム１は、粉粒体異物検出装置によって粉粒体Ｐに含まれている異物Ｆおよび不良品を検出するとともに、検出した異物Ｆおよび不良品を粉粒体Ｐから除去する。本実施形態に係る粉粒体Ｐは、例えば、細粒、顆粒、粒末状の医薬品でもよいが、単なる一例であって、これに限定されない。また、不良品とは、粉粒体Ｐの製造工程などで発生した色や形の異なる粉粒体をいう。

図１および図２に示すように、粉粒体異物検出装置は、供給ホッパー２と、第１振動発生部３と、供給トラフ５と、カメラ搬送ホッパー７と、第２振動発生部９と、カメラ搬送フィーダ１１と、上照明部１３と、下照明部１４と、エリアカメラ１７と、解析部（図示しない）と、を備える。供給トラフ５およびカメラ搬送フィーダ１１が本発明の「移送部」に相当する。

供給ホッパー２は、投入された粉粒体Ｐを供給トラフ５上に供給する。供給トラフ５は、水平に配置されている。第１振動発生部３は、供給トラフ５に連結されており、供給トラフ５を所定の周波数で移送方向斜め上方へと振動させる。これにより、供給トラフ５上の粉粒体Ｐは、所定の速度で移送方向に移送される。第１振動発生部３は、振動の周波数を容易に制御可能な電磁フィーダが好ましいが、これに限定されない。

カメラ搬送ホッパー７は、供給トラフ５から移送された粉粒体Ｐをカメラ搬送フィーダ１１へと供給する。カメラ搬送フィーダ１１は、水平に配置されている。第２振動発生部９は、カメラ搬送フィーダ１１に連結されており、カメラ搬送フィーダ１１を所定周波数で移送方向斜め上方へと振動させる。これにより、カメラ搬送フィーダ１１上の粉粒体Ｐは、薄層状にされながら所定の速度で移送方向に移送される。また、粉粒体Ｐ中の異物Ｆは、第２振動発生部９の振動によって粉粒体Ｐの表面に浮かび上がらせられる。第２振動発生部９は、振動の周波数を容易に制御可能な電磁フィーダが好ましいが、これに限定されない。

カメラ搬送フィーダ１１は、粉粒体Ｐ移送経路の下流において透明板１１０を有する。透明板１１０は、水平に配置されるとともに第２振動発生部９によって振動させられる。これにより、透明板１１０上の粉粒体Ｐは、薄層状にされながら移送方向に移送される。また、粉粒体Ｐ中の異物Ｆは、透明板１１０上の粉粒体Ｐの表面に浮かび上がらせられる。なお、第２振動発生部９が発生させる振動の周波数を調整することにより、移送される粉粒体Ｐの薄層の状態を調整することができる。

上照明部１３は、透明板１１０の上方から透明板１１０上の粉粒体Ｐに照射光を照射する。上照明部１３は、例えば、拡散板および複数のＬＥＤを有するフラット照明であってもよい。本実施形態の上照明部１３は、中央にエリアカメラ１７のレンズ部を配置することができる穴あきタイプのフラット照明である。これにより、上照明部１３は、エリアカメラ１７と同軸方向から粉粒体Ｐに対して照射光を均一に照射することができる。

下照明部１４は、透明板１１０の下方から透明板１１０を通して透明板１１０上の粉粒体Ｐに照射光を照射する。下照明部１４は、上照明部１３と同様に、拡散板および複数のＬＥＤを有するフラット照明であってもよい。

エリアカメラ１７は、透明板１１０上の粉粒体Ｐを撮像して画像データを生成する。より具体的には、エリアカメラ１７は、撮像領域Ｉの粉粒体Ｐを複数回経時的に撮像して複数の画像データを生成する。これにより、エリアカメラ１７によって異物Ｆが撮像される確率が上昇する。エリアセンサが粉粒体Ｐを経時的に撮像する回数は、例えば、３回であってもよい。

解析部は、エリアカメラ１７によって生成された画像データを解析し、粉粒体Ｐ中の異物Ｆおよび不良品を検出する。解析部は、例えば、予め定められた色、大きさもしくは形状またはその全てに基づいて、画像データ中に異物Ｆがあるか否か、および画像データ中の粉粒体Ｐが不良品であるか否かを判定してもよい。

図１に示すように、異物除去システム１は、さらに、振動モーター１９、シュート２１、分離部２２、不良品シュート２３、不良品受け容器２４、良品シュート２６、除金属部２８、良品受け容器３０と、を備える。

シュート２１は、透明板１１０出口と分離部２２との間に設けられている。シュート２１は、透明板１１０を通過した粉粒体Ｐを分離部２２に放出する。振動モーター１９は、シュート２１に振動を発生させ、粉粒体Ｐがシュート２１に付着するのを防止するとともに所定の速度で粉粒体Ｐを分離部２２へと放出させる。

分離部２２は、解析部によって検出された異物Ｆおよび不良品を粉粒体Ｐから分離させる。分離部２２は、例えば、異物Ｆおよび不良品を粉粒体Ｐから分離するための弁を有するとともに、エリアカメラ１７が異物Ｆを撮像した後から所定のタイミングで弁を開閉することにより、分離部２２を通過する粉粒体Ｐの一部を不良品シュート２３側に導き、この粉粒体Ｐの一部に含まれている異物Ｆおよび不良品を他の粉粒体Ｐから分離させてもよい。

分離部２２によって粉粒体Ｐから分離された異物Ｆおよび不良品は、不良品シュート２３を介して不良品受け容器２４に除去される。

分離部２２によって異物Ｆおよび不良品を分離された粉粒体Ｐは、良品シュート２６を介して良品受け容器３０に回収される。除金属部２８は、良品シュート２６に設けられており、磁力によって良品シュート２６内を移送される粉粒体Ｐから金属類を吸い寄せる。これにより、質量が大きく透明板１１０上で粉粒体Ｐの表面に浮かび上がらなかった粉粒体Ｐ中の金属類を粉粒体Ｐから除去することができる。

次に、図２〜図４を参照して本実施形態における異物検出装置が異物Ｆを検出する方法について詳細に説明する。

まず、図２を参照して、第２振動発生部９の構成について詳細に説明する。第２振動発生部９は、固定フレーム９ａと、固定コア９ｂと、コイル９ｃと、可動コア９ｄと、板バネ９ｅと、可動フレーム９ｆと、を有する。

固定コア９ｂは固定フレーム９ａに係止されており、コイル９ｃは、固定コア９ｂに係止されている。板バネ９ｅの下端部は、固定フレーム９ａに係止されており、板バネ９ｅの上部は、可動コア９ｄおよび可動フレーム９ｆに係止されている。可動コア９ｄは、コイル９ｃに流れる交流半波脈動電流に応じた電磁石の吸収力により固定コア９ｂ側（図２の左斜め下方）に吸い寄せられるとともに、板バネ９ｅの反発力により図２の右斜め上方に移動する。可動フレーム９ｆは、可動コア９ｄの動きに連動して図２の左斜め下から右斜め上方へと振動し、可動フレーム９ｆに係止されているカメラ搬送フィーダ１１も同方向に振動させられる。透明体もカメラ搬送フィーダ１１とともに同方向に振動させられる。

カメラ搬送フィーダ１１上および透明体上の粉粒体Ｐは、カメラ搬送フィーダ１１および透明体が振動によって移送方向の逆斜め下に移動すると、カメラ搬送フィーダ１１および透明体の下降が早いので移送方向に落下する。次いで、カメラ搬送フィーダ１１および透明体が板バネ９ｅの反発力により本来の位置に戻るため移送方向斜め上方に移動すると、粉粒体Ｐは、カメラ搬送フィーダ１１および透明体とともに移送方向斜め上方に加速度を受ける。これにより、粉粒体Ｐは、カメラ搬送フィーダ１１上および透明体上を跳ねるように移送方向に移動する。このとき、粉粒体Ｐよりも軽い異物Ｆは、より高く跳ね上げられることにより、徐々に粉粒体Ｐの表面に浮かび上がらせられる。

図３Ａ〜図３Ｃは、撮像領域Ｉを通過する粉粒体Ｐを経時的に示す上面図であり、図４Ａ〜図４Ｃは、その側面断面図である。図３および図４中の矢印は、粉粒体Ｐの移送方向を示している。

エリアカメラ１７は、本実施形態では、撮像領域Ｉを通過する粉粒体Ｐを経時的に３回撮像し、３つの画像データを生成する。図３Ａおよび図４Ａに示すように、粉粒体Ｐ中の異物Ｆは、撮像領域Ｉにおいて、粉粒体Ｐの表面に露出していないときがある。しかしながら、エリアカメラ１７は、撮像領域Ｉを通過する粉粒体Ｐを経時的に複数回撮像することにより、異物Ｆが粉粒体Ｐ上に露出したところを撮像することができる。

解析部は、複数（本実施形態では３つ）の画像データを解析し、画像データから異物Ｆを検出する。解析部は、少なくとも１つの画像データから異物Ｆを検出すると、この画像データに対応する粉粒体Ｐの部分に異物Ｆが存在すると判定する。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

・供給トラフ５、カメラ搬送フィーダ１１および透明板１１０のいずれかまたは全ては、傾斜して配置されていてもよい。この場合、これらの傾斜角度を調整できることが好ましい。

・第１振動発生部３および第２振動発生部９は、発生させる振動の周波数、大きさおよび方向のいずれかまたは全てが互いに異なってもよい。この場合、第２振動発生部９が発生させる振動の周波数を第１振動発生部３よりも高くするとともに振動の大きさを第１振動発生部３よりも大きくすることにより、供給トラフ５上よりもカメラ搬送フィーダ１１上の方が粉粒体Ｐの移送速度が速くなるので、粉粒体Ｐは、カメラ搬送フィーダ１１上においてより薄い層にされる。

・分離部は、例えば、撮像領域Ｉを通過した粉粒体Ｐを所定のタイミングで吸引して異物Ｆおよび不良品を除去するタイプや、撮像領域Ｉを通過した粉粒体Ｐを落下させた後、所定のタイミングで圧縮空気を噴射して異物Ｆおよび不良品を分離するタイプでもよく、特に限定されない。

１ 異物除去システム
２ 供給ホッパー
３ 第１振動発生部
５ 供給トラフ（移送部）
７ カメラ搬送ホッパー
９ 第２振動発生部
１１ カメラ搬送フィーダ（移送部）
１１０ 透明板
１３ 上照明部
１４ 下照明部
１７ エリアカメラ
１９ 振動モーター
２１ シュート
２２ 分離部
２３ 不良品シュート
２４ 不良品受け容器
２６ 良品シュート
２８ 除金属部
３０ 良品受け容器
Ｐ 粉粒体
Ｆ 異物
Ｉ 撮像領域

Claims (5)

1. 振動を発生させる振動発生部と、
   前記振動発生部に連結されるとともに、前記振動発生部による振動によって粉粒体を移送する移送部と、
   前記移送部上において振動させられながら移動している前記粉粒体を撮像して画像データを生成するエリアカメラと、
   前記画像データを解析して前記粉粒体中の異物および不良品を検出する解析部と、を備える
   ことを特徴とする粉粒体異物検出装置。
2. 前記エリアカメラは、振動させられながら移動している前記粉粒体を複数回経時的に撮像して複数の前記画像データを生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の粉粒体異物検出装置。
3. 前記振動発生部は、複数であって、
   前記複数の振動発生部は、発生させる振動の周波数、大きさおよび方向のいずれかまたは全てが互いに異なる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の粉粒体異物検出装置。
4. 前記移送部は、前記エリアカメラの撮像領域において透明板を有し、
   前記粉粒体異物検出装置は、さらに、前記透明板の上方および下方に配置されるとともに前記撮像領域に照射光を照射する複数の照明部を備える
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の粉粒体異物検出装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の粉粒体異物検出装置と、
   前記粉粒体から前記粉粒体異物検出装置によって検出された異物および不良品を前記粉粒体から分離する分離部と、を備える
   ことを特徴とする異物除去システム。

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