JP6100266B2 - レーザカプセルマーキングシステムおよび方法 - Google Patents

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Description

本発明は、主として個別化した小さな物品の高速マーキングに関する。より詳細には本発明は、製造された印字カプセルの品質を確保しながら、治療目的でヒトによって消費可能なカプセルを量産レーザマーキングするシステムと方法に関する。

製薬業界は、医療用カプセルの印字および取扱いに対して厳しい要件を維持している。

国際公開第1991/001884号パンフレット

必要とされるのは、必須レベルの品質管理と品質保証を同時に維持しながら、通常用いられるカプセルマーキング方法と比較して、より正確および効率的なカプセルの印字を提供する医薬品カプセルのマーキングシステムである。

先行技術の特定の欠陥は、個々の消耗品をレーザマーキングするシステムと方法を提供することで、克服されることが可能である。システムの実施形態は、少なくとも二つの割出ホイール、供給機構、レーザマーカ装置、第1検査システム、排除サブシステム、排除確認センサ、および収集装置を備えることが可能である。割出ホイールは、実質的に同軸であり、さらに非常に多数の開ポケットが周りに分配されたそれぞれの周縁を有することが好ましい。それぞれポケットは、それぞれのポケットで消耗品を実質的に安定的に輸送すべく、医薬品カプセルなどの個々の消耗品を着脱自在に受容するように構成される。割出ホイールは通常、少なくとも負荷ゾーン、第1検査ゾーン、マーキングゾーン、排除ゾーン、および除荷ゾーンを通ってそれぞれのポケットの離散配列を運ぶべく、交互割出方式で増分回転するように構成される。それぞれ割出ホイールは一般にそれぞれ増分回転どうしの間で一次停止する。

供給機構は、様々な形態をとることが可能であり、そのような少なくとも一つの好適形態が、本明細書において具体的に論じられる。一般的に言えば、供給機構は、ポケットが負荷ゾーンを通って運ばれているとき、それぞれポケットに1物品を供給するように構成される。レーザマーカ装置は、物品がマーキングゾーン内に位置するそれぞれのポケットに存在するとき、その物品のマーキングに提供される。好ましくはそのようなマーキングは、それぞれの割出ホイールが一次停止している間に行われる。第1カメラは、適切な印字を確保すべく、マーキングゾーン内で印字された物品の検査に用いられる。そのような検査に基づき、システムは、それぞれの物品を受容か排除かのいずれかであるとして特定する。排除サブシステムは、排除ゾーン内のそれぞれのポケットから排除品のうちの各々を除去すべく提供される。排除確認センサは、排除品のうちの各々がそれらのそれぞれのポケットから除去されたことをシステムが確認できるようにする。収集容器と関連の物品誘導構造などの収集装置は、レーザマーカ装置によって印字されるとともにシステムの処理によって受容であると特定された物品を除荷ゾーンから受容するように構成される。

本発明のさらなる利点は、以下の好適実施形態の詳細な説明の恩恵を受けるとともに、添付図面を参照することで、当業者には明らかになり得る。

本発明にしたがうシステムの1実施形態の側面略図。 好適実施形態にしたがう割出ホイールと関連構成要素の斜視略図。 図2に示されるサブシステムの平面略図。 図3における細部4の拡大図。 図3における細部5の拡大図。 好適実施形態の主要輸送構成要素を例示する側面略図。 図6における細部7の拡大図。 図6における細部8の拡大図。 図6における細部9の拡大図。

次に図面を参照すると、同様の参照番号は、いくつかの図を通じて同一か対応する形状構成を指定する。全体的に100で示されるのは、システムの1つあるいは複数の実施形態である。

本明細書において記載される好適実施形態は、時間当たり50,000〜100,000カプセルの生産速度を可能にする独立型カプセルマーキングシステムである紫外線レーザマーカを含む。生産速度は、印字されるカプセルのサイズに少なくとも部分的に依存する可能性がある。そのような好適実施形態は、すべての適用規格にしたがう製薬業界のために特別に考案されることが可能である。

1つあるいは複数の好適実施形態においてマーキングプロセスは、TiO色素を含有するカプセルをUVレーザ照射することに基づく(たとえばCold Laser(登録商標)技術)。そのようなシステムにおいて、波長が400nm以下の短い(<50ナノ
秒)レーザパルスは、最初は白色のTiO粒子が、銀/黒に変化するとき、暴露領域を
明らかに暗色化させる。レーザ光線のうちの大部分は、原材料とは反応せず、基板表面を自由に通過する。大量に分布する色素粒子は、ビームを強く吸収する。吸収されたエネルギは、色素構造と、色彩を含む外観とを変質させるか、色素粒子を直接取り巻く物質の構造および外観を変質させるか、色素粒子と周囲物質との間の界面の外観を変質させるか、そのうちのいずれかを行う。この事実上不可逆的な変化は、印字に化学的および機械的不変性の両方を提供する。強い吸収のため、ビームエネルギの大部分は、2〜3の表層内で消散する。したがって、ほんの僅かな色素粒子(〜1%)だけが、取り込まれる。添加剤の典型的な濃度は、約2〜3wt%とし得るので、基板内の変質物質の総量は、極めて少ない(〜0.03%)。印字の深さは、添加剤の濃度に反比例し、通常25mmを超えない。非常に持続時間の短いレーザパルスは、添加剤と周囲物質との間での一定の熱交換を防ぎ、任意の構造的変質と化学的変質のうちの少なくとも一方を色素粒子自体のみに限定する。

本発明の好適実施形態は、あらゆる種類のメッセージおよび画像の印字を可能にするビーム送達システムを装備し得る。そのような実施形態は、使いやすいタッチ・スクリーン・ディスプレイ(HMI)によって制御される完全にプログラム可能なPLC駆動システムとすることが可能である。プログラムルーチンは、手動モードと校正モードならびに誤動作を特定する自己診断を含むことが可能である。誤動作が生じると、プログラムは、マーキングプロセスを自動的に停止させるとともに、トラブルシューティングの提案を提供するように構成されることが好ましい。

特定の好適実施形態は、安全な動作状態を確保すべく、多くの内部ロック装置および外部ロック装置を含むことが可能である。レーザビームは、鋼キャビネット内に完全密封さ
れる可能性がある。システムは、キャビネットのドアが開いているとき、レーザを自動的に遮断するように構成されることが可能である。しかし、据付けおよび校正手順など、一部のサービスおよび保守作業は、特定実施形態のシステムのレーザ発生器および他の光学部品へのアクセスを必要とする可能性がある。好ましくはレーザまたはレーザシステムの非密封ビームは、適正な抑制措置によって特定領域内に包含されるべきである。レーザ制御領域境界の確定において、直接、反射、および散乱放射線を考慮すべきである。

システムの特に好適な実施形態は、以下の:無印字カプセルの容器(たとえばホッパ110)、自動カプセル供給装置、自動カプセル配向・位置決めシステム(たとえば割出ホイール104と106)、マーキング装置(たとえば355nmレーザとスキャナ)、マーキング品質確認装置(たとえば第1検査カメラ124)、印字が不適切なカプセルを除去および隔離する排除システム、排除確認装置(たとえば第2検査カメラ146)、自動除荷システム(たとえば吹出空気噴射152と154(図5))、1つあるいは複数の印字カプセルの容器(たとえば収集容器150)、少なくとも一つのPLCを含む制御電子回路、およびHMIを装備したオペレータ・ワークステーションのうちの1つあるいは複数で構成されることが可能である。少なくとも一つのPLCは、全てのプロセスを同期化し、レーザパルスを誘発させ、センサおよびカメラからの信号の読み出しと分析を行い、さらに割出装置を制御および駆動させる。

システムおよび方法の一代表的実施形態においてホッパ110内に蓄えられたカプセル102は、供給機構を介して割出ドラム(たとえば割出ホイール104と106)内に負荷される。カプセルの位置決め用に所定のセル(すなわちポケット108)を備えた2ドラムが存在する。それぞれドラムは、たとえば円周方向に延びる3列の同一セルを有することが可能である。ドラムは、たとえば1.8秒ごとに一つのゾーンから別のゾーンに12カプセルの配列を割出しすることが可能である。そのような実施形態において最初の0.9秒間にドラムは、負荷カプセルを次のゾーンに移動させ、新たに12カプセルを空のセル内に負荷する。次の0.9秒間の間、ドラムは移動せず、レーザシステムは、マーキングゾーン内の12カプセルを印字し、検査システムは、検査ゾーン内の12カプセルを分析し、さらに排除システムは、排除ゾーンにおいてドラムから悪質カプセルを除去する。ドラムの移動は、別のドラムが静止している間、第1ドラムが、0.9秒間内に割出しを完了するように同期化されるが、その逆も然りである。マーキング、検査、および排除ステーションは、0.9秒ごとに1つのドラムから別のドラムに切換える作業を連続的に行う。それによって時間当たり50,000以上のカプセルの総処理量がもたらされ得る。

好適実施形態においてアセンブリは、剛性を与えるとともに光学系の不整合を防ぐどっしりとしたフレームによる金属キャビネットの内部に搭載される。適切な動作状態下において、全レーザ光線は、レーザ安全基準(たとえばANSI Z136.1−1993)にしたがってキャビネット内部に完全に密封されることが好ましい。システムは、いずれかのカバーが、開いていると、自動的にレーザを遮断するいくつかの内部ロック装置を有することが可能である。

特定の好適実施形態は、割出ホイールに個々のカプセルを供給するホッパシステムを用いる。そのような実施形態においてカプセルは、ホッパトレイから供給装置182内に落下することが可能である。PLCは、供給装置貯蔵器内のカプセルが、たとえばレベルセンサによって規定される特定の容量に達すると、ホッパを停止させるように構成されることが可能である。貯蔵器内で一定の容量/重量を維持することで、供給チャネル114を介するカプセルの移動を助ける一定重力がもたらされる。振動は、好ましくはカプセル102が互いにおよび供給システムの壁に粘着するのを防ぐのに用いられることが可能である。回転フラップ112は、貯蔵器内のカプセルをかき混ぜ、それによって凝集を防止す
るとともにチャネルへの負荷を助けるべく提供することが可能である。振動の振幅と回転速度は、一般にプログラム可能であり、カプセルの処理量、サイズ、重量、および硬度に依存して変更することができる。一般に軟カプセルの搬送は、より強い振動およびより速いフラップ回転を必要とする。供給装置トラックは、特定カプセルを収容する大きさに形成された非常に多数の個々のチャネルを含むことが可能であるが、異なる寸法のカプセルを取り扱うように構成される別のトラックと容易に交換することができる。

それぞれの実施形態において直線チャネル114は、底部からのトラックに取付けられる移送チップ118とダンシング板120からなる移送ブロックで終了する。移送チップ118は、割出ホイール上のポケットへのカプセルのほぼ接線方向の移入を提供するように構成されることが好ましい。割出ホイールに対する正確なチップの位置決めは、信頼性のある負荷を確保するように調整され得るが、特定カプセル/ポケット構成と割出速度に大きく依存する可能性がある。ポケット内へのカプセルの落下は、ダンシング板120を用いることでホイール移動と同期化させることが可能である。そのような実施形態においてダンシング板は、それぞれの割送りホイールが停止すると、カプセルの流れを止め、ホイールが動くと、移入速度を制限し、さらにチャネル内部の不規則な振動に起因するとともに、カプセルのサイズと硬度の僅かな変動によっても起因する負荷力の変動を補う。

システムと方法の一代表的実施形態においてホイール/割出アセンブリは、たとえば耐久型5相ステッピングモータ168のシャフト上に取付けられる2つの割出ホイールからなることが可能である。割出ホイールは、実質的にアルミニウムで構成されることが可能である。モータは、電子制御ボックス内に位置するドライバに接続されることが可能である。割出ホイールの径は、好ましくはたとえば約60cmかまたは実質的に60cmとすることが可能である。それぞれホイールは、たとえば特定寸法のカプセルを収容できる3列の同一ポケット/セルを備えた10プラスチック製輪止め164を含むことが可能である。ホイールは、好ましくは12セルに対応すべく割出し当り18度回転するように構成されることが可能である。カプセルの負荷および除荷は、好ましくはそれぞれのホイールが移動しているときに行われるが、マーキング、検査、および排除は、好ましくは静止モードで行われることが可能である。割出ホイールの交互回転は、実質的に連続するレーザマーキングを可能にするように同期化される。割出し当りのステップ数ならびにモータ加速度と減速度は、プログラムできることが好ましく、システム処理量要件に適合するように選択されることが好ましい。モータ168は、それぞれのホイールのあらゆる動きを確認するエンコーダが装備されることができ、システムは、モータが要求位置に到達できない場合、警報を発するように構成されることが好ましい。

特定の好適実施形態においてホイールは、システムが作動されるたびにホーム位置に移る。ホーム位置は、近位センサ172からの信号によって生じる正確に定義されたエンコーダパルス数である。例示のために図2を参照すると、たとえば回転当り10ピン/ホーム位置174、あるいはそれぞれ輪止め当り一つのピンが存在し得る。そのような構成は、2つの割出し内でそれぞれのホイールのホーム位置をシステムが見つけられるようにする。ホーム位置決めプロセス中に排除ゾーンに入るカプセルはすべて、排除されることが好ましい。

それぞれホイールは、それぞれの鋼棒上に取付けられるとともに、たとえば止めねじで定位置に固定されることが可能である。アセンブリ全体は、好ましくは容易に持ち出すことができるとともに、構成要素の洗浄と交換のうちの少なくとも一方のために分解することができる。高コントラスト永久付着黄色ルーラは、たとえばアセンブリを作動位置に戻すための基準点を提供することが可能である。輪止めは、洗浄または交換を容易にすべく、着脱自在および交換自在とすることができる。

好適実施形態において移送ブロックから出て行くカプセルのうちの大部分は、ポケット内に適切に負荷されるだろう。しかし、一部のカプセルは、時間通りにそれぞれのポケット内に入らないかもしれないし、あぶれ個体になることもある。あぶれ個体は、ホイールとともに進み、マーキング、検査、および計数プロセスを妨げ得るので、問題となる。したがって好適実施形態において1つあるいは複数の検査カメラは、それらの排除を容易にすべく、あるいは警報を鳴らすかまたは機械を停止させるべく、あぶれ個体を特定するように構成されることが可能である。実施形態において未検出の遊離あぶれ個体は、最後には分離板上に行き着き、Uチャネルを通って排除容器内に落下する。反射センサまたは同種のものは、排除容器が満杯になると、マーキングプロセスを停止させるべく提供されることが可能である。

システムは、適切に印字されたカプセルが、分離板140の下を通って収集チャネル内に移動できるように構成されることが可能である。収集チャネルにおいて、正確に方向付けられた空気噴射が、カプセルをポケットから吹き出す。特定の好適実施形態において適切に印字されたカプセルは、1つあるいは複数の空気流群によって、それぞれのポケットから外へ押出される。たとえば1つあるいは複数の吹出モジュール(たとえば152と154)は各々、別個の流量制御装置を介して単一電磁弁に接続された6ノズルマニホルドを含むことが可能である。前記電磁弁は、ホイールが動いているときはいつであろうと開く。標準状態において、カプセルが相対的に乾燥しているとき、空気は、たとえば効果的にカプセルを除去するのに完全に十分であると認められている15〜30l/min(lpm)で流動することが可能である。カプセルがより油性の場合、カプセルは、ポケットの表面に粘着しがちなので、それぞれのポケットからカプセルを吹き出させるためにはより強い空気流を必要とする可能性がある。したがって吹出気流の強度は、好ましくはたとえばHMIを介して調整できることが可能である。

特定の実施形態は、2つの吹出アセンブリを含むことが可能である。一つ目は、分離板、Uチャネル、および透明プラスチックで製造された側壁どうしの間に挟まれた空気噴射−1マニホルドを含むことが可能である。二つ目は、空気噴射−2マニホルドを備えた収集チャネルを含むことが可能である。吹出アセンブリは、システムフレームに取付けられた保持ブラケットに貼着されることが可能である。それぞれ吹出アセンブリのうちの1つあるいは複数の構成要素は、洗浄のためフレームから容易に除去および分解されるように構成することが可能である。高コントラスト永久付着黄色ルーラ、または同種のものは、それらの最初の作業位置にアセンブリを再貼着して戻すための基準点を提供することが可能である。

例示のために図1を参照すると、1つあるいは複数の好適実施形態は、たとえば1つあるいは複数の吹出噴射群152と154の後に設置される吹出確認センサ160を含むことが可能である。透視ビーム路は、ホイールの半径方向最外面に非常に接近して2つの割出ホイールを横切るように構成されることが可能である。通常ポケット内にあるカプセルは、それぞれのポケットのやや外側に延びるので、吹出噴射後にポケットに残留するカプセルはいずれも、ビームを遮断することになるだろう。そのような遮断は、吹出確認センサに機械を停止させる信号を送信させるだろう。検出されたカプセルは、次に手動でポケットから除去されることが可能である。大きく傾斜したミラーは、オペレータが粘着カプセルの場所を探し、手動で除去するのを支援するため、ホイールのそばに設置されることが可能である。その後、分離したカプセルは、ホイールの下のドロップ容器内に落下することができる。

適切に印字されたカプセルが、それぞれのポケットから除去されると、カプセルは、割出ホイールの下に位置する収集容器内に落下することが可能である。収集容器の上面の透明なプラスチックカバーは、カプセルが飛び出ないようにすべく提供されることが可能で
ある。収集容器は、好ましくはたとえば出力がPLCに接続された精密スケールの上にあることが可能である。収集容器内の製品の重量は、リアルタイムでHMIスクリーンおよびスケールディスプレイ上に示されることが好ましい。システムは、収集容器重量が、たとえば9kgの特定重量閾値に達すると、警告(たとえば状態ライトの黄色ビーコン)を発するように構成されることが可能である。システムはさらに、収集容器重量が、たとえば10kgの重量限界閾値に達すると、完全停止するように構成され、さらに赤色ビーコンと警報音をもたらすことができる。

レーザマーカ装置は、好ましくは二酸化チタン色素でドープされたカプセル表面の色彩変化を誘発するUV Cold Laser(登録商標)技術に基づくことが可能である。しかし、類似マーカおよびカプセルドーピングの組合せは、適切および好適な場合に用いられることができる。本明細書において言及される代表的実施形態は、5KHz繰返し率でパルス当り180μJまでの紫外線放射を発生させるパルス固体Nd:YLFレーザが装備される。パルス持続時間は、15ナノ秒未満である。赤外領域のスペクトル(1064nm)で放出される基本波は、光周波数変換システムによって355nmの紫外波長に変換される。別の実施形態は、Nd:YAGまたはNd:YVOレーザを用いることが可能である。

電力供給装置は、220VAC源、およびシリアルポートを介してPLCに直接接続されることが可能である。レーザは、緊急停止ボタンが押され、またはレーザキャビネットドアが開き、あるいはその両方が行われると、止まるように構成されることが可能である。スキャナからのゲート信号は、スキャナミラーの動きに同期してレーザQ−Sスイッチ(Laser Q−Switch)を入れたり、切ったりする。

代表的実施形態において二次元スキャナは、10cm×10cmまでのフラットフィールドに任意の英数字メッセージとグラフィック画像のうちの少なくとも一方を印字することができる。特定の実施形態において偏光ミラーは、手書きプロセスと同じように特定パターンにしたがってレーザをスキャンする。200mmの対物レンズは、カプセル表面にビームの焦点を合わせる。レーザは、秒当り5000ショットを放ち、ショット当り表面上に1永久マーキングドットを残す。ドット径は、約100〜200μmであり、大部分はレーザパルスエネルギ、焦点化対物レンズ、および表面組成に依存する。ドットどうしの間の距離は、完全にプログラム可能であるとともに、移動ミラー速度とレーザ繰返し率に依存する。速度と軌道は、完全にプログラムできるので、ロゴ、絵柄、バーコード、および英数字メッセージなど、任意の情報をカプセル表面にユーザが印字できるようになる。そのような構成に関して、代表的実施形態のシステムは、それぞれ2mmと9mmの印字高と長さを有する印字「AB123」で時間当り約50,000カプセルを印字するのに最適化されることが可能である。

レーザシステムは、固体アルミニウム板に取付けられるとともに、600μダイオードポンプ光ファイバと電力ケーブルで電力供給装置に接続されるレーザヘッドからなることが可能である。ヘッドアライメントは、初期セットアップと交換手順中にアライメント目的で調整可能であってもよい。

高速マーキングに最適化されたソフトウエアは、スキャナとレーザの両方を制御する制御盤にダウンロードされた一連のコマンドに必要な印字情報を変換するのに提供される。鏡像運動は、リアルタイムクロック(RTC)メモリに移送および格納されるPLTベクトルファイルによって規定されることが好ましい。レーザパルスは、ゲート入力を介して生じる。レーザは、ミラーが一つの点から別の点にマーキングラインに沿って移動しているとき、所定の繰返し率で放たれるが、ミラーが別のマーキングラインに空白スペースをジャンプして移動するとき、放たれていない。それぞれカプセルが印字された後、PLC
は、スキャナから信号を受信する。それぞれ位置における印字の前に、スキャナは、PLCからの許可をチェックし、カプセルがそれぞれのポケットに存在していると判定されることを確認する。スキャナは、空ポケットを通る経路どうしの間でレーザを切る(たとえばゲート信号をオンにする)。実施形態においてマーキングシーケンスの終了後、スキャナは、信号をPLCに送信し、さらに次の位置などでのマーキングの許可を受信する。

システムは、内蔵パルスエネルギメータを含むことが好ましい。パルスエネルギは、開始時、およびエンドユーザによって設定された間隔(たとえば時間ごととシフトごとのうちの少なくとも一方)でも自動的にチェックされることが可能である。限界閾値は、プログラム可能である(たとえば特定値の+/−5%)。測定エネルギが範囲から外れる場合、レーザ出力設定は、特定出力エネルギを復元するように調整されることが可能である。特定エネルギが獲得できない場合、生産は停止することになり、パルスエネルギエラーが、好ましくはオペレータのスクリーン上に出現することになるだろう。そのような場合、システムはまた、たとえば信号司令塔、および警報音で通知ライトを作動させるように構成されることが可能である。

それぞれカプセル上の印字パターンは、光学式認識/検査システムによって分析される。システムは、現行印字を特定パターンと比較し、検査パラメータのうちの一つが範囲から外れていれば、警報を鳴らし、さらにカプセルを排除する。印字品質は、関連プロセッサに接続された高解像度(たとえば1600×1200画素)グレースケール・カメラを用いることで、分析されることが可能である。検査ゾーンの照射光も通常、提供される。特定好適実施形態において検査ゾーンは、マーキングゾーンまたはフィールドと併置している。フィールドの中央と端でのカプセル上の印字は、対物レンズからカプセル表面までの距離が異なるためと、対物レンズの光学収差のため、互いに僅かに異なる。さらに、大きなマーキングフィールドの照射は通常、あまり均質ではない。実際には裸眼で見えないこれらの差異は、高解像度カメラによって容易に検出される。したがってそれぞれカプセル上の印字は、それぞれ位置に特異的な個々のパターンと比較されるべきである。

基本的な合格/不合格基準はすべて、認定手順中のシステムの実際の実行に基づき調整される。カプセル表面に置かれたカラーインクのコントラスト層で印字する伝統的方法とは異なり、グレーカラUVレーザ印字は、深さ10〜20μmの表面層に分配される。それによって、消去できない高解像度の印字がもたらされるが、印字と背景との間に鮮明な境界がないため、特殊な分析ソフトウエアツールを必要とする。合格/不合格パラメータに厳しい限界を課すことは、さもなければ妥当な印字を間違って排除させることになるが、過剰に緩い許容値は、不完全な印字カプセルを見逃がすことになるだろう。

代表的実施形態の動作において、第1検査カメラは、0.9秒ごとか、両方の割出ホイールが動いていない短い瞬間に写真を撮る。それは、一つのホイールが割出しを完了するとともにマーキングのために停止し、それと同時にまだ動かないがいつでも動ける状態にある別のホイール上でレーザが印字を完了したときに起こる。一つ目は、上部ホイール上のカプセルがマーキング位置に到達したばかりで、下部のカプセルが、ちょうどマーキングされたときに生じる。画像プロセッサは、上部ホイール上のそれぞれ非占有ポケットの位置を判定する。次にPLCは、それらの空ポケットにわたる経路どうしの間でレーザビームを消す。空ポケットマップは、後に検査カメラと排除カメラとの間の一貫性をチェックするためにも用いられることが可能である。

上部ホイール上のそれぞれのポケット配列が検査されると、マーキングプロセスが始まり、下部ホイールは、動き始める。この間にプロセッサは、下部ホイール上のそれぞれのポケット配列内のカプセルの印字を分析し、さらに許容し難い印字のカプセルが認められると、排除システムを作動させるPLCに情報を伝達する。下部ホイール上のカプセルが
、マーキング位置に到達したばかりで、上部ホイールのカプセルが、ちょうどマーキングされたとき、次の画像が撮られる。次にプロセッサは、下部ホイール上に存在するカプセルを判定し、さらに上部ホイールの印字などを分析する。用語「上部」ホイールと「下部」ホイールは、本明細書において、ビデオモニタ上に表示される画像の配向のみを説明するのに用いられる。そのような画像は、2ホイールシステムにおけるそれぞれの割出ホイールに関する。

検査システムによって収集されたデータは、プロセス管理にも用いられる。たとえば任意の特定列における過剰の空ポケット数は、対応する供給チャネルの問題を示す可能性があり、マーキング位置のうちの大部分における再現性のある障害は、低レーザエネルギを示す可能性があり、任意の特定マーキング位置での再現性のある障害は、光学系などの特異的欠損を示す。

排除サブシステムは、モータ付きXY位置決めステージ(166)上に取付けられた排除ブロック、真空排出装置136、排除確認用の第2検査カメラ146、排除ゾーン照射ライト、および容器充填センサを備えた排除容器162のうちの1つあるいは複数を含むことが可能である。排除は、第2検査カメラを用いて確認されることが可能である。第2カメラはまた、好ましくは関連プロセッサに接続された高解像度グレースケール・カメラとすることが可能である。

排除ブロック130は、排出ノズル132とパイロットノズル134を備えることが可能である。排出ノズルは、カプセルを搬送する内径が25mmのフレキシブルホース138または均等物を介して真空排出装置136に接続することが可能である。ベルヌーイ原理(Bernoulli’s Principle)に基づき、真空排出装置136は、圧縮気流が排出装置本体内部に広がると、ノズル末端に吸引力をもたらす。特定実施形態において排出装置とパイロットノズルは、圧縮空気供給装置に直接接続されることが可能である。適用圧力は、たとえばアナログ式圧力計によって測定される空気圧レギュレータで設定されるとともに、HMIスクリーンおよび排除ゲージ上に表示されることが可能である。電磁弁は、必要時に空気供給ラインを開閉するように構成されることが可能である。圧縮空気バーストの持続時間と圧力は、プログラムできることが好ましい。システムは、排除圧が範囲から外れれば、警報を鳴らすように構成されることが可能である。

代表的実施形態において排除ゾーンに位置する24カプセル(たとえばホイール当り12)が、存在することが可能である。特定カプセルを排除する必要があるとき、XYステージ166は、排除ブロック130をホーム位置から、たとえばそれぞれのカプセルから大体1cm上の特定位置に持ち込むように構成される。電磁弁が開き、パイロット噴射は、カプセルをポケットから押出し、排除装置は、解放されたカプセルを吸込むとともに、排除容器内に搬送する。吸引力が不十分な稀な場合、除去カプセルは、排除ノズルから再び落ちることがある。ノズルが、その時点でホイールを横切って動いているなら、カプセルは、分離板上に落ち、さらに排除容器内に落下することになる。ノズルが、その時点でホーム位置にあるなら、カプセルは、落下してチューブから落ちこぼれることになる。

好適実施形態において割出しごとに、システムは、第1検査カメラ124を介してそれぞれのポケット配列のどのカプセルが排除されるべきかと、どのポケットが空であるかを判定する。そのポケット配列が、続いて排除ゾーンに到達すると、システムは、第2検査カメラ146によって撮られた画像を、第1検査カメラ画像を介して受信されたカプセル存在情報と比較する。なんらかの相違が認められると、PLCは、プロセスを止め、カメラ誤動作警告を表示し、さらにホイール上の疑わしい対応カプセル位置を示す。そのような不良は、たとえばカメラの不適切な校正によって、あるいは割出し中に1ポケットから別のポケットにカプセルが実際にジャンプすることでもたらされる可能性がある。不良が
、明らかにされると、特定の印字に欠陥があるカプセルは、それらのポケットから引っ張り出され、排除容器に送られる。次に第2検査カメラは、第2撮影を行い、カプセルの除去を確認する。欠陥カプセルのうちの少なくとも一つが、まだ所定の位置にあるなら、排除サイクルを繰り返す。あぶれカプセルが、排除シーケンス中に空ポケット内に落下すると、欠陥として扱われ、除去されることになる。プログラム可能数の試み後に排除が失敗すると、システムは、停止し、エラーメッセージを表示する。

排除サイクルが成功裏に完了すると、PLCは、サイクル中に第2検査カメラによって撮られた最初と最後の画像からのカプセル存在マップを比較し、カプセル数を増加させる。それらのポケットに残留するカプセルは、許容として加えられる。それらのポケットから除去されたカプセルは、排除として加えられる。

好適実施形態においてオペレータ・ワークステーションは、たとえばキーボードとモニタを備えたIBM互換性コンピュータ、HMIパネル、およびKVMスイッチを含むことが可能である。コンピュータは、顧客の仕様に任意に構成されるとともに、RS−232入力ポートを介してシステムの残りの部分に接続されることが可能である。様々な実施形態においてオペレータは、キーボード、補助シリアルポート、ディスクドライブまたはLANのうちの1つあるいは複数を用いることで、コンピュータに情報を入力することができる。通常動作中、コンピュータモニタは主に、第1検査カメラと関連データ処理を介して受信された現行カプセル印字の画像を表示することが可能である。

個々の消耗品のレーザマーキング用システム100の実施形態は、主として少なくとも二つの割出ホイール104と106、供給機構182、レーザマーカ装置126、第1検査システム124(第1カメラなど)、排除サブシステム、排除確認センサ、および収集装置150を含む。例示のために図2と図3を参照すると、割出ホイール104と106は通常、実質的に同軸であり、さらに非常に多数の開ポケット108が周りに分配されたそれぞれの周縁を有する。それぞれポケット108は、それぞれのポケット108で物品102を実質的に安定に輸送すべく、医薬品カプセルなどの個々の消耗品102を着脱自在に受容するように構成されることができる。割出ホイールは、少なくとも負荷ゾーン121、マーキングゾーン146、第1検査ゾーン、排除ゾーン128、および除荷ゾーン170を通ってぞれぞれのポケットの離散配列(たとえば図5の178を参照)を運ぶため、交互割出方式で増分回転するように構成されることが好ましい。それぞれ割出ホイールは、それぞれの増分回転どうしの間で一時停止することが好ましい。特定の実施形態においてマーキングゾーンと第1検査ゾーンは、実質的または完全に併置されることが可能である。

供給機構は、負荷ゾーン121を通って運ばれるそれぞれポケット108内に物品102のうちの一つを供給するように構成されることが好ましい。レーザマーカ装置126は、それぞれの割出ホイールが一次停止する間にマーキングゾーン146内に位置するそれぞれのポケット108内の物品102のマーキングに提供される。マーキングゾーン146内で印字された物品は、第1カメラ124によって、適切に印字されているかを検査し、さらに許容または排除かのいずれかであると特定されることが可能である。排除サブシステムは、排除ゾーン128内のそれぞれのポケットから排除品のうちの各々を除去すべく提供される。排除確認センサは、好ましくはそれぞれ排除品の除去を確認すべく提供されることが可能である。150で示される収集容器などの収集装置は、通常レーザマ−カ装置126によって印字されるとともに、許容であると特定された物品を除荷ゾーン170から受容するように構成される。好適実施形態において物品は、たとえばソフトカプセル、コーティング錠、または同種のものなど医薬品カプセルとすることが可能である。そのような実施形態においてそれぞれ前記カプセルのうちの少なくとも外層は、一般にレーザ光を吸収することで色彩変化が生じる添加剤を含む。

特定の実施形態においてそれぞれ周縁は、非常に多数の湾曲輪止め164からなる。それぞれそのような輪止めは、それぞれの割出ホイール(たとえば104または106)に着脱自在および交換自在に固定されることが可能である。輪止め164は、好ましくは実質的に、たとえば白色アセタール樹脂、または同種のものなどの医療用ポリマーから製造されることが可能である。

例示のために図2と図3を参照すると、好適実施形態は、全般的に1つあるいは複数のステッピングモータ168を含む。そのような実施形態において割出ホイールの増分回転は、これらのステッピングモータを介して実行されるように構成される。特定の実施形態は、それぞれ増分回転が、約16〜18度になり得るように、構成されることが可能である。これは、システムが、たとえば異なるサイズのカプセルのマーキングに合わせるように再構成できるように容易に調整可能であってもよい。

システム100の特定の実施形態に依存して、それぞれ離散配列は、たとえば長方形配列で配置されたポケット群からなり得る。例示のために図5を参照すると、特定の好適実施形態におけるそれぞれポケット配列178は、3×4配置の12ポケットからなることが可能である。

システム100の特定の好適実施形態において各々またはすべての割出ホイールの回転加速度および回転減速度は、たとえばオペレータにとって使いやすいヒューマン・マシン・インターフェース(HMI)を介して容易に再プログラム可能であってもよい。

特定の好適実施形態は、たとえばそれぞれポケット配列178内の空ポケットを検出する空ポケット存在センサを含む。そのような実施形態においてシステム100の制御ロジックは、それぞれの配列178内に存在する物品102をマーキングする間、レーザマーカ装置126がいずれかの空ポケット内にもマーキングエネルギを向けないように構成される。空ポケット存在センサは、第1カメラとすることが可能である。第1カメラ124は、配列178内の物品が、レーザマーカ装置126によって印字される前に、たとえばマーキングゾーン146内のそれぞれの配列178の第1空ポケット存在画像を撮るように構成されることが可能である。

特定の実施形態において排除確認センサは、第2カメラ146とすることが可能である。第2カメラ146はさらに、第2ポケット存在画像を第1カメラ124によって先に撮られた同じ配列のそれぞれの第1空ポケット存在画像と比較すべく、配列178の第2空ポケット存在画像を受信するように構成されることが可能である。そのような比較は、機械またはマーキングプロセスが、動作の食違いを経験している時期をシステムが検出できるようにし、さらに機械を自動的に停止させ、警告を示せるようにするか、または両方を可能にする。

例示のために図6と図8を参照すると、特定の実施形態において排除サブシステムは、パイロットノズル134と排出ノズル132を備える排除ブロック130を含むことが可能である。排除ブロックは、排除品に非常に接近してノズルを同時に位置付けるため、排除ゾーン面にわたって少なくとも二次元で作動可能であってもよく、その結果パイロットノズル134は、排除品を瞬間的に吹き付けてそれぞれのポケットから解放するように構成され、一方で排出ノズル132は、排除容器162に搬送すべく解放された排除品184を実質的同時に瞬間的に吸込むように構成される。排除ブロックの作動は、たとえばXYステージ166を介して達成されることが可能である。

例示のために図4と図7を参照すると、特定の実施形態において供給機構は、割出ホイ
ール104と106間の界面と、供給トラックの湾曲移送チップ118との全体的に上側に配置されるダンシング板120を含むことが可能である。ダンシング板120は、それぞれの割出ホイールが一時停止しているとき、移送チップからの物品の流れを保持的に停止するように、さらにそれぞれの割出ホイールが回転しているとき、それぞれのポケット108内への物品の移入を促進すべく振動するように構成されることが可能である。

特定の実施形態において第1検査システム(第1カメラ124を含み得る)は、両方の割出ホイールが、それぞれの増分回転どうしの間で瞬間的に一時停止するそれぞれ期間中にマーキングゾーン画像を受信するように構成されることができる。マーキングゾーン画像は、好ましくはマーキングゾーン146内に現在位置付けられるそれぞれ割出ホイールの配列178を包含することが可能である。マーキングゾーン画像は、これから印字されるべきマーキングゾーン146における配列の空ポケット存在データと、印字されたばかりのマーキングゾーン146における配列のマーキング検査データとを提供するように構成されることができる。そのような特定の実施形態において第1検査システム124は、約0.9秒ごとにマーキングゾーン画像を受信するように構成されることが可能であり、それぞれ増分回転は、約0.9秒ごとに行われるように構成されることが可能である。

例示のために図1と図6を参照すると、特定の実施形態はさらに、印字されるとともに許容された物品をそれぞれのポケットから抜出しやすくするため、除荷ゾーン170に1つあるいは複数のガス噴射を向けるように構成される少なくとも一つの吹出アセンブリ(たとえば152と154を参照)を含むことが可能である。また実施形態は、好ましくは除荷ゾーン170を通って運ばれた全ポケットが、負荷ゾーン121に戻る前に空であるかを確認する吹出確認センサ160を含むことが可能である。

この開示の残りの部分の利点に関して明らかにされるように、個々の消耗品のレーザマーキング方法は、以下の段階:実質的に同軸であり、さらに数多くの開ポケットが周りに分配されるそれぞれの周縁を有する少なくとも二つの割出ホイールを提供する段階と;交互割出方式で割出ホイールを増分回転させるとともに、それぞれ回転後にそれぞれ割出ホイールを一時停止させることで、少なくとも負荷ゾーン121、マーキングゾーン146、排除ゾーン128、および除荷ゾーン170を通ってそれぞれのポケット108の離散配列178を運ぶ段階と;供給機構によって負荷ゾーンを通って運ばれるそれぞれポケット内に1物品を供給する段階と;それぞれの割出ホイールが一時停止する間にマーキングゾーン146内に位置するそれぞれのポケット内のそれぞれ物品をレーザマーキングする段階と;印字品が適切に印字されているかどうかを判定すべく第1カメラを介してマーキングゾーン内で印字された物品を検査し、その後、印字品を排除か許容であるとして特定する段階と;排除サブシステムを介して排除ゾーン128内のそれぞれのポケットからそれぞれ排除品を除去する段階と;排除確認センサ146によってそれぞれ排除品の除去を確認する段階と;印字されるとともに許容であると特定された物品を除荷ゾーン170から収集する段階とのうちの1つあるいは複数を含むことが可能である。

直ぐ上に記載された方法の特定実施形態はさらに、両方の割出ホイールがそれぞれの増分回転どうしの間で瞬間的に一時停止するそれぞれ期間中に第1カメラを介してマーキングゾーン画像を受信する段階を含むことが可能である。マーキングゾーン画像は、マーキングゾーン146内に位置付けられたそれぞれ割出ホイールの配列178を包含し、マーキングゾーン画像は、これから印字されるべき配列の空ポケット存在データと、まさに印字された配列のマーキング検査データとを提供するように構成されることが可能である。

上記の方法の特定実施形態はさらに、以下の段階:パイロットノズルと排出ノズル132を備える排除ブロック130を提供する段階と;排除品184に非常に接近してノズルを同時に位置付けるべく、排除ゾーン128にわたって1つあるいは複数次元で排除ブロ
ック130を作動させる段階と;パイロットノズルによって、排除品184を瞬間的に吹き付けてそれぞれのポケット108から解放する段階と;排除容器150に搬送すべく解放された排除品を排出ノズル132によって、瞬間的に吸込む段階とを含むことが可能である。

本発明の実施形態を例示および説明してきたが、これらの実施形態は、本発明のあらゆる可能な形態を例示および説明することを意図するものではない。むしろ、明細書において用いられる言葉は、限定よりはむしろ説明の言葉であり、当然のことながら、様々な変更は、本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく行われることが可能である。

Claims (20)

  1. 個々の消耗品をレーザマーキングするシステムであって、前記システムは、
    同軸でありさらに複数の開状態のポケットが周りに分配されるそれぞれの周縁を有する少なくとも二つの割出ホイールであって、それぞれ前記ポケットは、それぞれの前記ポケットで前記消耗品を安定に運ぶべく、個々の消耗品を着脱自在に受容するように構成され、前記割出ホイールは、少なくとも負荷ゾーン、マーキングゾーン、検査ゾーン、排除ゾーン、および除荷ゾーンを通ってそれぞれの前記ポケットの離散配列を運ぶべく、交互割出方式で増分回転するように構成され、それぞれ割出ホイールは、それぞれの増分回転どうしの間で一時停止することと;
    れぞれポケット内に、前記負荷ゾーンを通って運ばれる前記消耗品のうちの一つを供給するように構成される供給機構と;
    それぞれの前記割出ホイールが一時停止している間に、前記マーキングゾーン内に位置するそれぞれのポケット内の前記消耗品をマーキングするレーザマーカ装置と;
    前記マーキングゾーン内で印字された消耗品が、適切に印字されているかを検査され、さらに許容か排除かのいずれかであると特定され得る第1検査システムと;
    前記排除ゾーン内のそれぞれのポケットから排除であると特定された消耗品である排除品のうちの各々を、除去する排除サブシステムと;
    前記排除品のそれぞれ前記除去を確認する排除確認センサと;
    前記レーザマーカ装置によって印字されさらに許容であると特定された消耗品を、前記除荷ゾーンから受容するように構成される収集装置と
    を含む、システム。
  2. それぞれ前記周縁は、湾曲した複数の輪止めからなり、
    それぞれ前記輪止めは、それぞれの前記割出ホイールに着脱自在および交換自在に固定される、
    請求項1記載のシステム。
  3. 前記輪止めは、医療用ポリマーから製造される、
    請求項2記載のシステム。
  4. 前記システムはさらに、1つあるいは複数のステッピングモータを含み、
    前記増分回転は、前記1つあるいは複数のステッピングモータを介して実行されるように構成される、
    請求項1記載のシステム。
  5. それぞれ前記マーキングゾーンおよび前記検査ゾーンは、併置される、
    請求項1記載のシステム。
  6. 前記割出ホイールの回転加速度および回転減速度は、再プログラムできるように設定されている
    請求項1記載のシステム。
  7. 前記消耗品は、医薬品カプセルである、
    請求項1記載のシステム。
  8. それぞれ前記医薬品カプセルのうちの少なくとも外層は、レーザ光を吸収することで色彩変化をもたらす添加剤を含む、
    請求項7記載のシステム。
  9. 前記システムはさらに、空の前記ポケットである空ポケットを検出する空ポケットセンサを含み、
    前記システムは、それぞれの前記離散配列内に存在する消耗品をマーキングする間、前記レーザマーカ装置がマーキングエネルギを前記空ポケット内に向けないように構成される、
    請求項1記載のシステム。
  10. 前記空ポケットセンサは、前記第1検査システムであり、
    前記第1検査システムは、配列内の消耗品が前記レーザマーカ装置によって印字される前に、前記マーキングゾーン内のそれぞれの前記離散配列の第1空ポケット存在画像を撮るように構成される、
    請求項9記載のシステム。
  11. 記排除確認センサは第2カメラであり、
    前記第2カメラはさらに、第2空ポケット存在画像を同じ離散配列のそれぞれの前記第1空ポケット存在画像と比較すべく、離散配列の前記第2空ポケット存在画像を受信するように構成される、
    請求項10記載のシステム。
  12. 前記排除サブシステムは、パイロットノズルと排出ノズルとを備える排除ブロックを含み、
    前記排除ブロックは、排除品に非常に接近して前記パイロットノズルと前記排出ノズルとを同時に位置付けるべく、前記排除ゾーンにわたって少なくとも二次元で作動でき、したがって前記パイロットノズルは、瞬間的に吹き付けそれぞれのポケットから前記排除品を解放するように構成され、
    前記排出ノズルは、排除容器に搬送すべく、解放された前記排除品を実質的に同時に瞬間的に吸込むように構成される、
    請求項1記載のシステム。
  13. 前記供給機構は、前記割出ホイールどうしの間の界面と、供給トラックの湾曲移送チップの全体的に上方とに配置されるダンシング板を含み、
    前記ダンシング板は、それぞれの前記割出ホイールが一時停止するとき、前記湾曲移送チップからの消耗品の流れを保持停止させ、さらにそれぞれの前記割出ホイールが回転しているとき、それぞれのポケット内への消耗品の移入を促進すべく振動するように構成される、
    請求項1記載のシステム。
  14. 前記第1検査システムは、両方の割出ホイールが、それぞれの増分回転どうしの間で瞬間的に一時停止するそれぞれ期間中にマーキングゾーン画像を受信するように構成され、
    前記マーキングゾーン画像は、前記マーキングゾーン内に位置するそれぞれ前記割出ホイールの前記離散配列を包含し、
    前記マーキングゾーン画像は、これから印字されるべき配列のポケット存在データと、印字されたばかりの配列のマーキング検査データとを提供するように構成される、
    請求項1記載のシステム。
  15. 前記第1検査システムは、0.9秒ごとに前記マーキングゾーン画像を受信するように構成され、
    それぞれ前記増分回転は、0.9秒ごとに行われるように構成される、
    請求項14記載のシステム。
  16. 前記システムはさらに、印字されさらに許容された消耗品をそれぞれのポケットから抜取り易くすべく、前記除荷ゾーンに1つあるいは複数のガス噴射を向けるように構成される少なくとも一つの吹出アセンブリを含む、
    請求項1記載のシステム。
  17. 前記システムはさらに、前記負荷ゾーンに戻る前に前記除荷ゾーンを通って運ばれたポケットすべてが、空であることを確認する吹出確認センサを含む、
    請求項16記載のシステム。
  18. 個々の消耗品のレーザマーキング方法であって、前記レーザマーキング方法は、
    同軸であって、さらに複数の開状態のポケットが周りに分配されるそれぞれの周縁を備える少なくとも二つの割出ホイールを提供することと;
    前記割出ホイールを交互割出方式で増分回転させ、さらにそれぞれ前記増分回転後にそれぞれ前記割出ホイールを一時停止させることで、少なくとも負荷ゾーン、マーキングゾーン、排除ゾーン、および除荷ゾーンを通ってそれぞれの前記ポケットの離散配列を運ぶことと;
    供給機構を介して前記負荷ゾーンを通って運ばれるそれぞれポケット内に前記消耗品のうちの一つを供給することと;
    それぞれの前記割出ホイールが一時停止する間に前記マーキングゾーン内に位置するそれぞれのポケット内のそれぞれ前記消耗品を、レーザマーキングすることと;
    前記消耗品が適切に印字されているかを判定すべく、第1検査システムを介して前記マーキングゾーン内の印字された前記消耗品である印字品を検査し、次に前記印字品を排除または許容であるとして特定することと;
    排除サブシステムを介して前記排除ゾーン内のそれぞれのポケットから、それぞれ前記排除であると特定された消耗品である排除品を除去することと;
    排除確認センサによってそれぞれ前記排除品の除去を確認することと;
    印字され、さらに許容であると特定された消耗品を前記除荷ゾーンから収集することとを含む、方法。
  19. 前記方法はさらに、
    前記第1検査システムを介して、両方の割出ホイールがそれぞれの増分回転どうしの間
    で瞬時に一時停止するそれぞれ期間中にマーキングゾーン画像を受信することを含み、
    前記マーキングゾーン画像は、前記マーキングゾーン内に位置するそれぞれ前記割出ホイールの前記離散配列を包含し、
    前記マーキングゾーン画像は、これから印字されるべき配列の空ポケット存在データと、印字されたばかりの配列のマーキング検査データとを提供するように構成される、
    請求項18記載の方法。
  20. 前記方法はさらに、
    パイロットノズルと排出ノズルとを備えた排除ブロックを提供することと;
    排除品に非常に接近して前記パイロットノズルと前記排出ノズルとを同時に位置付けるべく、前記排除ゾーンにわたって1つあるいは複数次元で前記排除ブロックを作動させることと;
    前記パイロットノズルによって、瞬間的に吹き付けそれぞれのポケットから前記排除品を解放することと;
    排除容器に搬送すべく前記排出ノズルを介して、解放された前記排除品を瞬間的に吸込むことと
    を含む、請求項18記載の方法。
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