JP4070222B2 - 錠剤の近赤外線透過スペクトル測定用器具 - Google Patents

Description

本発明は、薬剤化合物を含む錠剤の近赤外線透過スペクトル測定に好適な器具に関する。

赤外線分光学、特に、近赤外線（Near−infrared；以下略して“ＮＩＲ”という。）分光学は、試料の定性分析および定量分析のための貴重な非破壊（非浸透）方法である。分光器を用いた測定を行うのに必要とされる設備は、分光計としてよく知られるＮＩＲ光源と検出器を含んでいる。試料から反射した、または試料を透過したどちらかの入射光から、試料の原料構成要素に関する情報が測定できる。薬剤化合物の測定は分光計分析適用のなかでも重要である。薬剤中の化合物は異なる吸光度特性を有するので、試料における定性および定量特性は、試料から反射した、または試料を透過したどちらかの光を解析することによって決定できる。

ＮＩＲ分光学技術を用いた固体の測定は、主として反射技術を用いて行われる。反射率測定は、試料の表面の数ミクロンほどのところまで入射する光線の照射を１回以上伴う。
しかしながら、固体の反射率測定は、その正確さを得るためにいくらかの問題点があり、多大な努力が必要である。例えば試料に照射されるＮＩＲエネルギーを光学的に高めるような設計を行うなどの努力が必要となる。技術の進歩にも関わらず、反射率測定に伴う多くの問題点および障害はなおも存在する。測定対象の活性化合物が試料の表面に存在せず、母材の中に埋まっているような場合は、試料の活性化合物は反射技術を用いては測定できない。さらに、活性化合物は母材から完全に分類することは不可能である。均質でない試料では、代表的でない測定結果を導いてしまう可能性がある。試料の表面またはその近辺に存在する活性化合物の化学反応は、錠剤の被覆膜または周囲への露出によって、影響を受けるかもしれない。これらの要因は、反射技術を使用した測定における不正確さの一因となる。反射率測定を使用した技術では試料を粉末状に砕かなければならないものもあるが、例えば生成物破壊の検査を行うような品質制御の方法としての技術は除外する。

薬剤に関する従来の測定は、透過測定の使用を本質的に無視するかまたは見落としていた。しかし、透過測定の使用を無視してもよいのは、錠剤が不透明である場合や、ＮＩＲ光は試料中を問題になるほど透過することはないと仮定できる場合である。しかしながら多くの場合、不透明にみえる固体でも、赤外線スペクトルにおけるほとんどの光が透過するので、透過測定により有用な情報を得ることができる。

ＮＩＲ光源と検出器の間に試料を配置する適当なハードウェアが無いという更なる問題点があり、このことが薬剤化合物に関する透過測定を無視することの一因となっているかもしれない。薬剤は様々な大きさ、形状のものがあり、ハードウェアは測定される試料に簡単に適応できるようにしなければならない。したがって、薬剤化合物を含む錠剤のような小さな固体試料を、分光計機器に都合よく、効果的に設置するための方法が必要である。このような方法は、迷放射が測定を妨げないようにしなければならない。試料の周りに散乱または漏れる入射光はいずれも吸光度の測定において非線形の誤差を引き起こし測定の正確さを損なう可能性がある。

本発明は、錠剤の近赤外線透過スペクトル測定用器具に関し、特に、錠剤の近赤外線透過スペクトル測定用器具において使用される試料受けおよび遮蔽体に関するものであり、試料受けおよび遮蔽体により、光検出器に到達する迷放射の入射を最小限にするか、または排除することを課題としている。

請求項１に記載の発明は、狭いバンド幅の近赤外光ビームを錠剤を通して透過させるビーム透過手段と、前記錠剤を透過した光を検出する光検出手段と、前記光ビームを横切るように配置される錠剤受けであって、前記錠剤受けが、段付き縦穴を有する上部表面および下部表面を有する本体を有し、前記縦穴は第一部分と前記第一部分と同軸に形成される第二部分からなり、前記第二部分は前記錠剤を受容するために前記錠剤よりも小径の出口穴を有し、前記出口穴は前記下部表面から前記第二部分を介して前記錠剤を通過する前記光ビームを通過させる錠剤受けと、前記第一部分に納められ、前記錠剤の上部表面の境界の内側の境界内で前記錠剤を透過させるために前記ビーム透過手段から放出される光ビームの光路となる中心孔を有する遮蔽手段とを具備する。

請求項１に記載の発明によれば、錠剤に照射される近赤外光ビームが錠剤の周りに漏れるのを防ぐので、錠剤をバイパスして光検出器に到達する迷放射の入射を排除することができ、正確な近赤外線透過スペクトル測定を行う錠剤の赤外線透過スペクトル測定用器具を提供することができる。

本発明は、薬剤の錠剤などのような固体試料を、スペクトル測定を行う位置に運ぶためのものである試料受け装置または試料配置装置に関するものである。試料受け装置は、遮蔽装置と組み合わされて、錠剤の縁から光が漏れるのを防ぐとともに、逆に試料中を透過する放射の検出を妨げるのを防ぐ。試料中を透過せずに検出器に到達する迷光を削減または排除することによって、正確な測定が可能となる。本発明はさらに、複数のスペクトル測定をすばやくユーザが実行できるように、様々な自動化を図る一方、位置決め装置および遮蔽体の組み合わせにより、さらに利点を具体化している。

本発明にかかる装置の第一実施例の断面図を図１に示す。同図によれば、装置は、外筒１４および内部の光ファイバー束１６を有する検査プローブ１２を備えている。格子スペクトル計からなる光源１０は、光ファイバー束１６に狭いバンド幅のＮＩＲ光を供給する。検査プローブ１２は、支持体（詳細は図示していない）の最上部の面１８および最下部の面１９によって定義されるスロット１５の上方の固定位置に据え付けられる。スロット１５内には試料受け２０が収納されており、スロット１５の直ぐ下には検査プローブ１２と略同軸になるよう検出器２２が配置されている。本発明の機器は薬剤の生成物の測定のために設計されたものであるが、試料の錠剤は測定を必要とする物質であれば、どんな固体から構成されるものでよい。検出器２２は錠剤２４中を透過したＮＩＲ放射（近赤外領域のスペクトル線）の振幅を検出するもので、その検出信号をコンピュータ２３に伝送し、コンピュータ２３は検出器２２からの信号を透過測定の解析を行うためにディジタル形式に変換し、取り込む。

試料受け２０は最上部面２５および下部表面４２を有し、側壁２６および環状の面２８によって最上部面２５に開口する第一円柱状縦穴が形成される。第一縦穴の中には、中心孔を有する環状の遮蔽体３０が収容される。遮蔽体３０の高さは側壁２６の高さより低く、中心孔の直径は錠剤２４の直径の約３分の２または６７％である。遮蔽体３０は試料受け２０の最上部面２５より上へ出っ張らないような大きさにする。遮蔽体３０の底面は中心孔の縁で錠剤２４の頂部表面３２と直接接する。第二円柱状縦穴は第一縦穴と同中心であり、側壁面３４および出口穴を有する底面３６によって形成され、第一縦穴の面２８に開口する。第二縦穴は錠剤２４を収容する。

図２は試料受け２０を上から見た図である。同図によれば、面２８と同じ平面の底面および第一縦穴の側壁２６と交差する２つの鉛直の側壁によって形成される差し入れ口３８を有する。差し入れ口３８は試料受け２０の側面に開口し、第一縦穴を連通させる。差し入れ口３８は遮蔽体３０の着脱を容易にするものである。さらに図２に示されるように、第二縦穴の底面３６の出口穴３９から試料受け２０の下部表面４２に連通する中央通路が供給される。

使用する際、まず、錠剤２４が試料受け２０の第二縦穴の中に挿入される。ついで、遮蔽体３０が第一縦穴の中に置かれ、錠剤２４の頂部表面３２と接触する。試料受け２０は手動で、面１８および面１９によって形成されるスロット１５の中に挿入され、試料受け２０と検出器２２の間に並べられる。錠剤２４が置かれると、光源と検出器２２が稼動され、測定が行われる。

試料受け２０の大きさは、試料の錠剤に適合するように正確に形成され、錠剤の周りから光が漏れる可能性を最小限に食い止める。解析を要する各錠剤の形状の独自の大きさに適合するように、個々の試料受けと遮蔽体は作成されるよう考案されている。試料受け２０の第一縦穴は直径が０．６００インチである。錠剤を収容する試料受け２０の第二縦穴は直径０．４００インチで錠剤の直径より大きい。試料受け２０の第二縦穴の直径を正確に決めることにより、試料周りに漏れる入射光は著しく少なくなる。第二縦穴の側壁３４の高さは可変であり、錠剤の高さの約８０％になるように設計される。錠剤の高さより第二縦穴の側壁３４の高さを顕著に小さくすることにより、遮蔽体が錠剤の頂部表面３２と確実に接するようにする。錠剤が穴の中でがたつかないように、第二縦穴は最低でも錠剤の高さの約２５％の高さの側壁３４を有する。第二縦穴の底面３６に形成される出口穴３９は、錠剤の直径の約６７％または３分の２の直径で形成される。

この出口穴３９の直径は遮蔽体の中心孔の直径と同じ大きさで、かつ、軸方向に一列に並ぶようにする。遮蔽体の高さおよび中心孔の直径ともに可変であり、錠剤の大きさによって決められる。試料の下部表面と検出器の間の距離は約０．００５インチである。
本実施例において、測定の工程では、ＮＩＲスペクトルの範囲で、狭いバンド幅の光の中心周波数を変化するようにスペクトル計の格子を回転させる。格子が回転すると、スペクトル範囲を通して波長を徐々に間隔を空けて、増やしながら測定できる。コンピュータは公知の技術を用いて、試料を分類して、試料の成分を定性分析するなどを含む解析するための透過測定の結果を解析する。

試料の錠剤は光ファイバー束と検出器の途中に存在させ、ＮＩＲ放射が周囲へ漏れずに試料を通過し、検出器へ確実に到達するようにしている。錠剤を挿入するのに必要最小限の大きさの試料受け縦穴を有することにより、光の漏れを最小限にしている。さらに、遮蔽体が錠剤の上へ直接静置されるとともに錠剤の大きさより小さい中心孔を有することで、錠剤をバイパスするＮＩＲ光の可能性を最小限にしている。これらは、光ファイバー束が錠剤の頂部表面の面積より狭い断面積を有することにより、さらに、出口穴が錠剤より小さく形成されることにより達成できる。

さらに、ＮＩＲ光は格子スペクトル計から放射され、検査プローブの中で終端している光ファイバー束を介して伝達され、その放射は空中を介して試料に直接伝達されることによってエネルギーは保護される。ほとんどの分光学的分析において、試料は波長の全スペクトルを同時に受けるので、試料によるエネルギーの吸収を伴い、それにより熱せられ、文字どおり焼けてしまうリスクがある。ある種の薬剤の試料の活性化化合物は特に熱低下に敏感である。もし、試料の品質を低下させてしまったら、試料をさらに、他の分析で分析して、正確な測定結果を得ることが不可能となる。本発明の好ましい実施例によれば、前散乱されたＮＩＲ放射は、試料が受ける熱を最小限にする。

図３は本発明における装置の第二実施例を示す図であり、試料受け４０の第二縦穴の中に試料の錠剤が入っている状態を示している。本実施例において、検査プローブ１２は錠剤と検出器に対して直線的に軸方向に動くように搭載される。図４に示されるように、第二実施例では遮蔽フード４４が可動検査プローブ１２に付属されている。遮蔽フード４４は中心孔４６を有し、中心孔４６は錠剤の直径の約６７％または３分の２の直径を有する。第１実施例と同様に、検査プローブ１２の光ファイバー束１６は、ＮＩＲ光源としての格子スペクトル計に接続される。遮蔽フード４４は通常円形で平らな底面を有し、中心孔４６の縁で錠剤と直接接するようになっている。この接触の仕方は図１に示した遮蔽体３０と同じである。遮蔽フード４４は、光ファイバー束１６から放出されるＮＩＲ光源を錠剤の頂部表面の面積より狭い範囲の錠剤の上部表面に照射させる。錠剤の表面より小さい範囲を照射することにより、錠剤の端と試料を収容している縦穴の側面から光が漏れるのを防ぐので、光の漏れを最小限にできる。これにより、錠剤周りにＮＩＲ照射が漏れる可能性を最小限にする。さらに、中心孔４６の直径は試料受けの底面に形成された出口通路の直径と同じである。

検査プローブ１２の外筒１４に取り付けられる振り子軸４８は検査プローブ１２を動かすためのものである。ネジ７５は振り子軸４８の一端に、ネジ付き固定リング６４を介して検査プローブ１２を回転可能に保持するためのものである。振り子軸４８は安定装置軸５２上にある位置５０を枢軸として回転する。検査プローブ１２と反対側の他端で振り子軸４８はカム５４と接している。カム５４の回転によって、振り子軸４８は検査プローブ１２を試料の上で昇降させる。カム５４はコンピュータによって制御されるモータ５５によって回転する。命令に応じてモータ５５は発動し、カム５４を回転させ、振り子軸４８が検査プローブ１２を試料の錠剤に向かって降下させる。検査プローブ１２は錠剤と直接接触することによって、さらに下方へ動かないようになっていて、従って測定時は検査プローブ１２は試料の上へ静止される。図３に示されるように、検査プローブ１２が降下して錠剤と接触したとき、遮蔽フード４４は試料受け４０の上部表面より下の穴へと入っていく。

図５に示されるように、本実施例で使用される試料受け４０は、１０個の段差のある試料縦穴を有し、通常、参照番号７０で示されるように、弓形に配置される。つまみ７２は試料受け４０を取り扱うためのものであり、開口部７４は回転軸に試料受け４０を滑り込ませるためのものである。試料受け４０の縦穴７０はそれぞれ第一実施例で説明したものと実質的に同じであるが、差し込み口３８と同じような差し込み口は必要ではない。

コンピュータは図６に示されるステップ式（変速）モータ５６の動作も制御し、回転軸５８および試料受け４０が静置される回転テーブル６０をともに回転させる。回転テーブル６０の直径は試料受け４０の直径より小さく、各底穴６６は試料受け４０を貫通し、回転テーブル６０とも重ならずに開口している。試料受け４０の上のくぼみ部６２でスプリングクリップ６８によって、試料受け４０は回転軸５８周りに保持される。これらのモータ５６、回転軸５８および回転テーブル６０は検査プローブ１２に試料の錠剤を連続供給するためのものである。モータ５６は、モータ５５と同期して動作し、検査プローブ１２の下に試料受け４０上の試料縦穴が並んだときに、検査プローブ１２を試料の錠剤の上で昇降させる。センサ５７は試料受けの位置を検出するためのものである。

本実施例においても、第一実施例と同様に、測定の工程では、ＮＩＲスペクトルの範囲で、狭いバンド幅の光の中心周波数を変化するようにスペクトル計の格子を回転させる。格子が回転すると、スペクトル範囲を通して波長を徐々に間隔を空けて、増やしながら測定できる。コンピュータは公知の技術を用いて、試料を分類して、試料の成分を定性分析するなどを含む解析するための透過測定の結果を解析する。

試料の錠剤は光ファイバー束と検出器の途中に存在させることにより、ＮＩＲ放射が周囲へ漏れずに試料を通過し、検出器へ確実に到達するようにしている。錠剤を挿入するのに必要最小限の大きさの試料受け縦穴を有することにより、光の漏れを最小限にしている。さらに、遮蔽体が直接錠剤の上へ直接静置されるとともに錠剤の大きさより小さい中心孔を有することで、錠剤をバイパスするＮＩＲ光の可能性を最小限にしている。これらは光ファイバー束が錠剤の頂部表面の面積より狭い断面積を有することにより、さらに、出口穴が錠剤より小さく形成されることにより、達成できる。

さらに、本実施例においても第一実施例と同様に、ＮＩＲ光は格子スペクトル計から放射され、検査プローブの中で終端している光ファイバー束を介して伝達され、その放射は空中を介して試料に直接伝達されることによってエネルギーは保護される。前散乱されたＮＩＲ放射は、試料が受ける熱を最小限にする。
さらに、本発明における第三実施例を図７から９を用いて説明すると、本実施例は自動的にソフトウェア制御される検査プローブ昇降機を備え、第二実施例で説明したように試料の上で検査プローブを昇降する。図８および９に示されるように、本実施例で使用される試料受け７６は検査プローブの下に錠剤を一つ配置するものである。試料受け７６は、側壁７７および側壁７８の間に終端壁８０に接触するまで手動で挿入される。側壁７８は支点８５を有し、支点８５を軸として回転するようになっている。図９に示されるように、初め、側壁７８はスプリング８１により傾いた第一の位置にある。図８に示されるように、試料受け７６が挿入されると、スプリング８１に力がかけられ、側壁７８が第二の位置へ支点８５を軸として回転し、錠剤を測定する位置に試料受け７６を保持する。本実施例の試料受け７６は一つの錠剤を保持するものであり、第一縦穴の差し入れ口の特徴が異なる以外は図２で説明した試料受けに類似している。第三実施例の遮蔽体は、図３から６の第二実施例で説明した検査プローブの遮蔽フード４４と同じである。第二実施例と同じように、試料受けが測定位置に来たとき、検査プローブを順次に下げるようにモータ５５を動作させる命令が準備される。

本実施例においても、第一および第二実施例と同様に、測定の工程では、ＮＩＲスペクトルの範囲で、狭いバンド幅の光の中心周波数を変化するようにスペクトル計の格子を回転させる。格子が回転すると、スペクトル範囲を通して波長を徐々に間隔を空けて、増やしながら測定できる。コンピュータは公知の技術を用いて、試料を分類して、試料の成分を定性分析するなどを含む解析するための透過測定の結果を解析する。

試料の錠剤は光ファイバー束と検出器の途中に存在させることにより、ＮＩＲ放射が周囲へ漏れずに試料を通過し、検出器へ確実に到達するようにしている。錠剤を挿入するのに必要最小限の大きさの試料受け縦穴を有することにより、光の漏れを最小限にしている。さらに、遮蔽体が直接錠剤の上へ直接静置されるとともに錠剤の大きさより小さい中心孔を有することで、錠剤をバイパスするＮＩＲ光の可能性を最小限にしている。これらは光ファイバー束が錠剤の頂部表面の面積より狭い断面積を有することにより、さらに、出口穴が錠剤より小さく形成されることにより、達成できる。

さらに、本実施例においても第一および第二実施例と同様に、ＮＩＲ光は格子スペクトル計から放射され、検査プローブの中で終端している光ファイバー束を介して伝達され、その放射は空中を介して試料に直接伝達されることによってエネルギーは保護される。前散乱されたＮＩＲ放射は、試料が受ける熱を最小限にする。

上述の各実施例において、検査プローブ、試料受けおよび検出器の間の距離の合計を最小限に保つようにする。赤外線放射と試料の間の距離の短縮は光エネルギーの減衰を最小限にするので、本発明では重要である。検査プローブ内の光ファイバーと錠剤の頂部表面の間の正確な距離は、形状および選択される実施例によって異なる。例えば、図１で説明した固定式検査プローブを備えた第一実施例において、検査プローブと試料の錠剤の頂部表面の間の距離は約１／１６インチから５／３２インチ程度の範囲である。また、図３から９で説明した自動検査プローブ昇降機を備えた第二および第三実施例においては、検査プローブと試料の錠剤の頂部表面の間の距離は０．０１０から０．０２０インチの間である。

本発明の第一実施例の部分断面側面図である。 第一実施例の試料受けの上面図である。 本発明の第二実施例の側面図である。 第二実施例の検査プローブと遮蔽フードの先端部の斜視図である。 第二実施例の試料受けの上面図である。 第二実施例の図３とは逆側の側面図であり、回転軸と回転テーブルを示している。 本発明の第三実施例の側面図である。 第三実施例の検査位置に試料受けが挿入された状態を示す上面図である。 本発明の第三実施例の検査位置の外側に試料受けが位置したときの上から見た部分図である。

符号の説明

１０ 光源
１２ 検査プローブ
１４ 外筒
１５ スロット（収容手段）
１６ 光ファイバー束
１８ 最上部の表面
１９ 最下部の表面
２０ 試料受け（錠剤受け）
２２ 検出器
２３ コンピュータ
２４ 錠剤
２５ 最上部面（錠剤受けの上部表面）
２６ 第一縦穴（段付き縦穴の第一部分）の側壁
２８ 第一縦穴（段付き縦穴の第一部分）の環状の表面
３０ 遮蔽体（遮蔽手段）
３２ 錠剤の頂部表面
３４ 第二縦穴（段付き縦穴の第二部分）の側壁
３６ 第二縦穴（段付き縦穴の第二部分）の底面
３９ 出口穴
４０ 試料受け（錠剤受け）
４２ 下部表面（錠剤受けの下部表面）
４４ 遮蔽フード
４６ 中心孔
４８ 振り子軸（昇降手段）
５０ 位置
５２ 安定装置軸
５４ カム
５５ モータ（昇降手段）
５６ ステップ式（変速）モータ（回転手段）
５７ センサ
５８ 回転軸
６２ くぼみ
６４ ネジ付き固定リング
６６ 底穴
６８ スプリングクリップ（取り付け手段）
７０ 弓形形状
７２ つまみ
７４ 開口部
７５ ネジ
７６ 試料受け（錠剤受け）
７７，７８ 側壁
８０ 終端壁
８１ スプリング
８５ 支点

Claims (1)

1. 錠剤を介して狭いバンド幅の近赤外光ビームを透過させるビーム透過手段と、
   前記錠剤を透過した光を検出する光検出手段と、
   前記光ビームを横切るように配置される錠剤受けであって、前記錠剤受けが、段付き縦穴を有する上部表面および下部表面を有する本体を有し、前記縦穴は第一部分と前記第一部分と同軸に形成される第二部分からなり、前記第二部分は前記錠剤を受容するために前記錠剤よりも小径の出口穴を有し、前記出口穴は前記下部表面から前記第二部分を介して前記錠剤を通過する前記光ビームを通過させる錠剤受けと、
   前記第一部分に納められ、前記錠剤の上部表面の境界の内側の境界内で前記錠剤を透過させるために前記ビーム透過手段から放出される光ビームの光路となる中心孔を有する遮蔽手段とを具備する錠剤の近赤外線透過スペクトル測定用器具。

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