JP5917711B2

JP5917711B2 - 錠剤検査装置、錠剤検査方法、錠剤検査プログラム

Info

Publication number: JP5917711B2
Application number: JP2014542042A
Authority: JP
Inventors: 藤田　稔; 稔藤田; 祐介奈良迫
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Digital Solutions Corp
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2034-03-11
Also published as: JPWO2015136620A1; WO2015136620A1

Description

本発明の実施形態は、錠剤を検査する技術に関する。

従来、医薬品の製造過程において、ＰＴＰ（ＰｒｅｓｓＴｈｒｏｕｇｈＰａｃｋａｇｅ）包装装置によってＰＴＰシートに載置された錠剤について、ＰＴＰシートに包装すべき錠剤とは種別が異なる異種錠剤を検出する検査が知られている。このような検査においては、可視光領域に感度を持つカラーカメラを用いて、錠剤の色を判定する検査装置が用いられている。また、上述の異種錠剤の検出においては、近赤外光検出器とガルバノミラーを組み合わせて、各錠剤の近赤外スペクトルを取得して異種錠剤を検出する検査装置が用いられている。

なお、関連する技術として、特許文献１が開示されている。

特開２０１０−１１２８８７号公報

しかしながら、錠剤の色を判別することにより異種錠剤を検出する方法は、同色の異種の錠剤については適用することができない。また、近赤外スペクトルを取得することにより異種錠剤を検出する方法によれば、検査対象である錠剤は搬送されて動いていることから、ガルバノミラーを適切な角度に調整して錠剤表面の光を近赤外線検出器に導くことが難しく、安定して異種錠剤を検出することができない。つまり、従来の異種錠剤を検出する検査によれば、特に同色の異種錠剤が含まれ得るような場合、安定して異種錠剤を検出することができない、という問題があった。

本発明の実施形態は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、安定して異種錠剤を検出することができる技術を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の実施形態は、撮像された錠剤のスペクトル画像を所定の時間間隔で取得する取得部と、複数のスペクトル画像を波長方向に積分した２次元画像を生成する２次元画像生成部と、２次元画像における錠剤の所定領域を抽出画像として抽出する抽出部と、抽出画像における画素それぞれの強度スペクトルを正規化した正規化スペクトルを算出する正規化部と、選択された抽出画像における画素それぞれについて算出された正規化スペクトルの平均の２次微分を２次微分スペクトルとして算出する２次微分算出部と、２次微分スペクトルに基づいて、選択された抽出画像に対応する錠剤が所定の種別の錠剤であるかを判定する判定部とを備える。

錠剤包装システムの構成を示す概略図である。錠剤検査装置の機能構成を示すブロック図である。錠剤検査装置の動作を示すフローチャートである。時系列に並べたスペクトル画像を示す図である。複数のスペクトル画像に基づく２次元画像を示す図である。矩形領域を示す図である。波長と強度スペクトルとの関係を示すグラフである。２次微分スペクトルを示すグラフである。錠剤Ａの２次微分スペクトルの第１主成分と第２主成分の２次元空間における分布を示す図である。錠剤Ｂの２次微分スペクトルの第１主成分と第２主成分の２次元空間における分布を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。まず、本実施の形態に係る錠剤検査装置が組み込まれた錠剤包装システムの構成について、図１を参照しつつ説明する。図１は、錠剤包装システムの構成を示す概略図である。

図１に示されるように、錠剤包装システム１００は、プラスチックシート搬送部１１０、加熱装置１２０、成形装置１２１、錠剤充填装置１３０、蓋シート搬送部１４０、シール装置１５０、包装シート切り出し部１６０、取り出し部１７０、プレート１８０、近赤外スペクトルカメラ１９０、近赤外線照明１９１、錠剤検査装置９０を有する。以下、錠剤包装システム１００による錠剤の包装過程を簡単に説明する。

透明な塩化ビニル等からなるプラスチックシート３００は、紙部材等からなるコイルに巻き付いた状態であり、プラスチックシート搬送部１１０は、このプラスチックシート３００を、コイルから巻き解きつつ、加熱装置１２０、成形装置１２１へ搬送する。加熱装置１２０は、搬送されたプラスチックシート３００を加熱し、成形装置１２１は、加熱されたプラスチックシート３００に、錠剤を一錠ずつ入れるための複数の凹部（以後、ポケットと称する）を空圧と鋳型とを用いて一定間隔で形成する。ポケットが形成されたプラスチックシート３００は、複数の搬送ローラを経由してプレート１８０まで搬送される。

錠剤充填装置１３０は、プレート１８０まで搬送されたプラスチックシート３００上のポケットに錠剤４００を一錠ずつ供給する。なお、本実施の形態における錠剤４００としては、素錠、コーティング錠などが挙げられ、カプセル剤であっても良い。

ポケットに錠剤４００が供給されたプラスチックシート３００は、プレート１８０上のプラスチックシート３００に供給された錠剤を照射するように配置された近赤外照明１９１により近赤外光を照射され、近赤外スペクトルカメラ１９０により、プレート１８０の幅方向、すなわち、プラスチックシート３００の搬送方向に直交する方向の線上のスペクトルが撮像される。この撮像された画像は、後述の錠剤検査装置９０により処理演算され、異種錠剤を判定するために用いられる。なお、近赤外スペクトルカメラ１９０は、少なくとも１０００ｎｍ〜２３００ｎｍの波長に感度を持つものとし、近赤外スペクトルカメラ１９０による撮像は、１０ｍｓｅｃ毎に行われるものとする。

このように撮像された後、プラスチックシート３００はシール装置１５０へ搬送される。蓋シート搬送部１４０は、巻回されたアルミ箔等からなる蓋シート１４１を供給し、シール装置１５０まで搬送する。シール装置１５０は、蓋シート１４１と、ポケットに錠剤４００が供給されたプラスチックシート３００とを接合（シール）し、ＰＴＰシート５００とする。

包装シート切り出し部１６０は、蓋シート１４１とプラスチックシート３００とがシールされたＰＴＰシート５００を、所定の大きさ、すなわち錠剤の数が所定の数となるように切り出す。この切り出されたシートを包装シートと称する。取り出し部１７０は、切り出された包装シートを選別する。ここで、取り出し部１７０は、異種の錠剤、すなわち、ＰＴＰシート５００に包装すべき錠剤とは種別が異なる錠剤を含むと錠剤検査装置９０に判定された包装シートを取り除く。

錠剤検査装置９０は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）９１０、主記憶装置であるメモリ９１１、不揮発性の記憶装置９１２を少なくとも有するコンピュータであり、プレート１８０上で搬送されるプラスチックシート３００上の錠剤を検査対象とし、近赤外スペクトルカメラ１９０によって撮像された画像に対して処理演算することで、包装シートに異種の錠剤が含まれているか否かを判定する。

次に、錠剤検査装置の機能構成を、図２を参照して説明する。図２は、錠剤検査装置の機能構成を示すブロック図である。

錠剤検査装置９０は、取得部９０１、シェーディング補正部９０２、２次元画像生成部９０３、検出部９０４、抽出部９０５、正規化部９０６、選択部９０７、２次微分算出部９０８、判定部９０９を備える。これらの各機能は、予め上述の不揮発性の記憶装置９１２に保存されているプログラムが上述のメモリ９１１にロードされ、上述のＣＰＵ９１０がロードされたプログラムを演算実行することで実現される。

取得部９０１は、近赤外スペクトルカメラ１９０により１０ｍｓｅｃ毎に撮像される錠剤のスペクトル画像を順次取得する。シェーディング補正部９０２は、取得部９０１に取得されたスペクトル画像のそれぞれに対してシェーディング補正を行う。２次元画像生成部９０３は、シェーディング補正がなされたスペクトル画像を波長方向に積分した２次元画像を生成する。検出部９０４は、生成された２次元画像を２値化することにより２次元画像による錠剤位置を検出する。抽出部９０５は、２次元画像における各錠剤の中心近傍の矩形領域を抽出画像として抽出する。正規化部９０６は、各錠剤の抽出画像における画素（以降、サンプル画素と称する）の強度スペクトルの平均、標準偏差に基づいて正規化した正規化スペクトルを算出する。選択部９０７は、２次元画像から抽出された各錠剤を順次選択する。２次微分算出部は、選択された錠剤内の各画素の正規化スペクトルを錠剤内で平均化した平均スペクトルを算出し、この平均スペクトルを２次微分した２次微分スペクトルを算出する。判定部９０９は、２次微分スペクトルに基づく主成分分析を行い、選択された抽出画像に対応する錠剤が異種の錠剤であるか否かを判定する。

次に、錠剤検査装置の動作について説明する。図３は、錠剤検査装置の動作を示すフローチャートである。

図３に示すように、まず、取得部９０１は、近赤外スペクトルカメラ１９０により撮像された錠剤のスペクトル画像を取得する（Ｓ１０１）。ここで、取得部９０１により取得されるスペクトル画像について説明する。図４は、時系列に並べたスペクトル画像を示す図である。スペクトル画像は、上述したように、近赤外スペクトルカメラ１９０によりプレート１８０の幅方向の線上のスペクトルが１０ｍｓｅｃ毎に撮像されたものであり、また、ポケットに錠剤４００が供給されたプラスチックシート３００は、プレート１８０の幅方向に直交する方向に搬送されている。このため、図４に示すように、１列の錠剤に対して、搬送方向に異なる位置で複数のスペクトル画像が撮像される。また、スペクトル画像のそれぞれは、プレート１８０の幅方向ｘと波長方向λの２軸に画素が配列された画像となる。

スペクトル画像が取得された後、取得されたスペクトル画像のそれぞれに対して、シェーディング補正がなされる（Ｓ１０２）。このシェーディング補正は、スペクトル画像のｘ方向の強度のバラつきと波長ごとの感度のバラつきを補正する輝度補正処理である。具体的には、シェーディング補正は、予め近赤外スペクトルカメラ１９０により撮像されたホワイトの基準版の撮像画像をＢ（ｘ，λ）、同様に予め撮像されたダークの基準版の撮像画像をＤ（ｘ，λ）、ポケットに錠剤４００が供給されたプラスチックシート３００の撮像画像をＦ（ｘ，λ）、補正係数をＫ（ｘ，λ）＝Ｂ０／（Ｂ（ｘ，λ）−Ｄ（ｘ，λ））とした場合、シェーディング補正画像Ｆｃ（ｘ，λ）は、Ｆｃ（ｘ，λ）＝（Ｆ（ｘ，λ）−Ｄ（ｘ，λ））・Ｋ（ｘ，λ）の式で示される補正処理である。

シェーディング補正後、２次元画像生成部９０３は、複数のスペクトル画像を波長λ方向に積分した２次元画像を生成する（Ｓ１０３）。ここで、２次元画像について説明する。図５は、複数のスペクトル画像をもとに２次元画像生成部９０３が生成した２次元画像を示す図である。図５に示すように、２次元画像は、幅方向ｘ及び時間方向Ｔ（即ち搬送方向ｙ）の２軸を有する画像である。この２次元画像は、包装シート単位で作成されるものとする。

２次元画像の生成後、検出部９０４は、２次元画像を所定の閾値によって２値化し、２次元画像を構成する画素が錠剤部分かそれ以外の部分かを分類することにより、２次元画像における錠剤部分を検出し、各錠剤部分の領域をラべリングする（Ｓ１０４）。

次に、抽出部９０５は、２次元画像における全ての錠剤部分それぞれについて、その中心の座標（ｘｃ，ｙｃ）を算出し、この座標を中心とする矩形領域内の画像を抽出画像として抽出する（Ｓ１０５）。ここで、矩形領域について説明する。図６は、矩形領域を示す図である。図６に示すように、矩形領域は、少なくともいずれの錠剤部分内にも収まる大きさとし、矩形領域内の画素において中心の座標近傍の画素がより多くなるような大きさが望ましい。

抽出画像の抽出後、正規化部９０６は、波長と強度スペクトルとの関係を示すグラフである図７に示されるような強度スペクトルの平均及び標準偏差を算出する（Ｓ１０６）。具体的には、２次元画像における全ての抽出画素にについて、ｉ番目の画素の強度スペクトルｌ（λ，ｉ）の平均ｌａｖｅ（ｉ）、標準偏差ｌｓｔｄ（ｉ）を、画素ｉを固定でλを振らせて算出する。次に、正規化部９０６は、強度スペクトルｌ（λ，ｉ）を正規化した正規化スペクトルｌｃ（λ，ｉ）を、ｌｃ（λ，ｉ）＝（ｌ（λ，ｉ）−ｌａｖｅ（ｉ））／ｌｓｔｄ（ｉ）により算出する（Ｓ１０７）。

次に、選択部９０７は、包装シートにおける錠剤を順次選択する（Ｓ１０８）。具体的には、選択部９０７は、撮像画像における錠剤部分に対応する正規化スペクトルを順次選択する。

次に、２次微分算出部９０８は、選択された正規化スペクトルの平均スペクトルを算出し、この平均スペクトルの２次微分を２次微分スペクトルとして算出する（Ｓ１０９）。具体的には、２次微分算出部９０８は、画素ｉ∈選択された抽出画像として、選択された抽出画像の平均スペクトルｌｔｂｌ（λ）をｌｔｂｌ（λ）＝ＳＵＭ｛ｌｃ（λ，ｉ）｝／ＳＵＭ｛１｝により算出する。さらに、２次微分算出部９０８は、図８に示されるような２次微分スペクトルＤｔｂｌ（λ）を、Ｄｔｂｌ（λ）＝ｌｔｂｌ（λ＋Δλ）−ｌｔｂｌ（λ−Δλ）により算出する。

次に、判定部９０９は、選択された錠剤、すなわち、選択された抽出画像に対応する錠剤が異種の錠剤であるか否かを判定する（Ｓ１１０）。ここで、判定部９０９は、選択された抽出画像の２次微分スペクトルＤｔｂｌ（λ）の主成分を主成分分析法を用いて算出し、この選択された錠剤の主成分と予め算出した錠剤種ごとの２次微分スペクトルの主成分との隔たりが所定の閾値以上である場合、選択された錠剤が異種の錠剤であると判定する。この判定において、錠剤種ごとの２次微分スペクトルの主成分とは、特定の錠剤種について検査対象とする錠剤と同様に算出された、図９及び１０に示すような２次微分スペクトルの主成分を示す。ここで、図９、１０は、それぞれ、錠剤Ａの２次微分スペクトルの第１主成分と第２主成分の２次元空間における分布、錠剤Ｂの２次微分スペクトルの第１主成分と第２主成分の２次元空間における分布を示し、いずれの図においても、横軸は第１主成分、縦軸は第２主成分である。

これらの処理によって、包装シート内に異種の錠剤が含まれるか否かを判定することができ、異種の錠剤が含まれる包装シートは取り出し部１７０により取り除かれる。

以上説明した錠剤検査装置によれば、同色の錠剤についても異種の錠剤であるかを判別することができる。また、近赤外光検出器とガルバノミラーを用いた検査装置に比べて、安定して錠剤の検査を行うことができ、複雑な装置構成を必要としないことから、錠剤検査を行うまでの装置の設定を容易にすることが可能となる。

本実施の形態において、錠剤検査プログラムは上述した錠剤検査装置９０の内部に予めインストールされているものとして記載したが、本発明における錠剤検査プログラムは記憶媒体に記憶されたものも含まれる。ここで記憶媒体とは、磁気テープ、磁気ディスク（ハードディスクドライブ等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤディスク等）、光磁気ディスク（ＭＯ等）、フラッシュメモリ等、錠剤検査装置９０に対し脱着可能な媒体や、さらにネットワークを介することで伝送可能な媒体等、上述した錠剤検査装置９０におけるコンピュータで読み取りや実行が可能な全ての媒体をいう。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

９０錠剤検査装置、９０１取得部、９０３２次元画像生成部、９０５抽出部、９０６正規化部、９０７選択部、９０８２次微分算出部、９０９判定部。

Claims

シートのポケット内に載置された複数の錠剤を検査する錠剤検査装置であって、
近赤外スペクトルカメラにより撮像された複数の錠剤それぞれの複数のスペクトル画像を所定の時間間隔で取得する取得部と、
前記複数のスペクトル画像を波長方向に積分した２次元画像を生成する２次元画像生成部と、
前記２次元画像における複数の錠剤それぞれの所定領域を複数の抽出画像として抽出する抽出部と、
前記複数の抽出画像における画素それぞれの強度スペクトルの平均及び標準偏差に基づいて正規化した正規化スペクトルを算出する正規化部と、
前記複数の抽出画像を順次選択する選択部と、
選択された抽出画像における画素それぞれについて算出された正規化スペクトルの平均の２次微分を２次微分スペクトルとして算出する２次微分算出部と、
前記２次微分スペクトルに基づいて、前記選択部により選択された抽出画像に対応する錠剤が所定の種別の錠剤であるかを判定する判定部と
を備える錠剤検査装置。
前記判定部は、前記２次微分スペクトルに基づく主成分分析に基づいて、前記選択部により選択された抽出画像に対応する錠剤が前記所定の種別の錠剤であるかを判定することを特徴とする請求項１に記載の錠剤検査装置。
前記抽出部は、前記複数の錠剤のそれぞれについて中心座標を算出し、該中心座標を基準とする矩形領域を複数の抽出画像として抽出することを特徴とする請求項１または２に記載の錠剤検査装置。
シートのポケット内に載置された複数の錠剤を検査する錠剤検査方法であって、
コンピュータが、
近赤外スペクトルカメラにより撮像された複数の錠剤それぞれの複数のスペクトル画像を所定の時間間隔で取得し、
前記複数のスペクトル画像を波長方向に積分した２次元画像を生成し、
前記２次元画像における複数の錠剤それぞれの所定領域を複数の抽出画像として抽出し、
前記複数の抽出画像における画素それぞれの強度スペクトルの平均及び標準偏差に基づいて正規化した正規化スペクトルを算出し、
前記複数の抽出画像を順次選択し、
選択された抽出画像における画素それぞれについて算出された正規化スペクトルの平均の２次微分を２次微分スペクトルとして算出し、
前記２次微分スペクトルに基づいて、前記選択部により選択された抽出画像に対応する錠剤が所定の種別の錠剤であるかを判定する錠剤検査方法。
シートのポケット内に載置された複数の錠剤の検査をコンピュータに実行させる錠剤検査プログラムであって、
近赤外スペクトルカメラにより撮像された複数の錠剤それぞれの複数のスペクトル画像を所定の時間間隔で取得し、
前記複数のスペクトル画像を波長方向に積分した２次元画像を生成し、
前記２次元画像における複数の錠剤それぞれの所定領域を複数の抽出画像として抽出し、
前記複数の抽出画像における画素それぞれの強度スペクトルの平均及び標準偏差に基づいて正規化した正規化スペクトルを算出し、
前記複数の抽出画像を順次選択し、
選択された抽出画像における画素それぞれについて算出された正規化スペクトルの平均の２次微分を２次微分スペクトルとして算出し、
前記２次微分スペクトルに基づいて、前記選択部により選択された抽出画像に対応する錠剤が所定の種別の錠剤であるかを判定する
処理をコンピュータに実行させる錠剤検査プログラム。