透明容器内粉末の重量測定方法及び透明容器内粉末の重量測定装置
【課題】容易に全数管理を行なうことができ、風や振動などの環境の影響を受けることが少ない、瓶内に充填された粉末の重量を精度良く迅速に測定可能な、透明容器内粉末の重量測定方法、及び透明容器内粉末の重量測定装置を提供する。
【解決手段】粉末２が充填された透明容器１を予め定めた角度だけ上下方向に傾斜させて握持機構に握持させる第１の工程と、透明容器１に衝撃及び／又は振動を繰り返し与え、粉末が前記透明容器空間に露出している面を平坦化させる第２の工程と、透明容器１の外からセンサー３を用いて粉末の露出表面面積を求めるためのデータを取得し、取得したデータから粉末の露出表面面積を求める第３の工程と、第３の工程で求めた粉末の露出表面の面積測定値と、予め粉末の充填重量に対する露出表面の面積の関係を測定して得られた換算用データとを対比して透明容器１内の粉末の充填重量を算出する第４の工程を有する。
【解決手段】粉末２が充填された透明容器１を予め定めた角度だけ上下方向に傾斜させて握持機構に握持させる第１の工程と、透明容器１に衝撃及び／又は振動を繰り返し与え、粉末が前記透明容器空間に露出している面を平坦化させる第２の工程と、透明容器１の外からセンサー３を用いて粉末の露出表面面積を求めるためのデータを取得し、取得したデータから粉末の露出表面面積を求める第３の工程と、第３の工程で求めた粉末の露出表面の面積測定値と、予め粉末の充填重量に対する露出表面の面積の関係を測定して得られた換算用データとを対比して透明容器１内の粉末の充填重量を算出する第４の工程を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明容器内粉末の重量測定方法及び透明容器内粉末の重量測定装置に関し、詳しくは透明容器内粉末の透明容器空間内に露出している表面面積を測定し、重量に換算する透明容器内粉末の重量測定方法及び透明容器内粉末の重量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、粉末状の薬品は、バイアル瓶に充填して保存され取引されるが、その充填重量の管理は容易ではない。該粉末の充填重量がｍｇ単位の少量であるのに対し、バイアル瓶の重量のバラツキがｇ単位であることから、バイアル瓶の重量を一定として粉末の充填重量を管理することができないからである。
【０００３】
前記の問題により、粉末状薬品の生産ラインの中で、粉末の充填量を厳密に管理しようとすると、粉末充填前のバイアル瓶風袋の重量と、粉末充填後のバイアル瓶の重量を測定しなければならないことになるので、新たな問題が発生してしまう。即ち、分解能の高い計量装置を用いてｍｇ単位の測定を行うには、１回ごとの測定につき装置が安定するまで待たなければならないので、測定に時間がかかりすぎる。また、分解能の高い計量装置は、風や振動の影響を受けると測定誤差を生じるので、風や振動を排除するための環境整備を行なわなければならない。更に、粉末充填前後のバイアル瓶の重量を異なる測定器で行なわなければならないことから、計量装置間の測定バラツキが生ずるおそれがある。これらの問題を回避可能な全数管理用の装置は高価なものになってしまう。
【０００４】
前記全数管理の問題を回避するために、抜き取り検査が行なわれている。しかし、抜き取り検査を行なうと、一の不良充填瓶が発見された場合、その前後の多量の充填瓶を不良品として扱わなければならない上に、不良品を発見できる可能性が小さくなるのを避けることはできない。また、厳密な重量測定を行わなければならないことから、風や振動を排除するための環境整備を行なわなければならない問題もある。なお、抜き取り検査方法の誤差範囲の検査実績は、１５重量％である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記従来の問題点を解決し、容易に全数管理を行なうことができ、風や振動などの環境の影響を受けることが少ない、瓶内に充填された粉末の重量を精度良く迅速に測定可能な、透明容器内粉末の重量測定方法、及び透明容器内粉末の重量測定装置を提供することを、その課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、注射用の粉末薬剤を透明なバイアル瓶に充填したものを例えば６０゜の角度に傾斜させた場合、粉末薬剤の流動性により粉末薬剤のバイアル瓶内の空間に露出する表面の面積と充填重量とが一定の相関関係を有すること、バイアル瓶に衝撃あるいは振動を繰り返し与えると粉末薬剤が均されて、その表面の状態が平坦化し空洞等がなくなって充填状態が均一化し、その相関関係の再現性の精度がより向上すること、バイアル瓶を傾斜させて充填粉末の底面高さあるいは側面高さから充填重量を求めたりする場合に比べて変化の度合いが大きいためより正確な重量測定ができることを確認し、その知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明によれば、以下に示す、透明容器内粉末の重量測定方法、透明容器内粉末の重量測定装置が提供される。
［１］
透明容器内に充填された粉末の重量を測定する方法において、
粉末が充填された前記透明容器を予め定めた角度だけ上下方向に傾斜させて握持機構に握持させる第１の工程と、
前記透明容器に衝撃及び／又は振動を繰り返し与え、粉末が前記透明容器空間に露出している面を平坦化させる第２の工程と、
前記透明容器の外からセンサーを用いて粉末の露出表面面積を求めるためのデータを取得し、取得したデータから粉末の露出表面面積を求める第３の工程と、
第３の工程で求めた粉末の露出表面の面積測定値と、予め粉末の充填重量に対する露出表面の面積の関係を測定して得られた換算用データとを対比して前記透明容器内の粉末の充填重量を算出する第４の工程を有することを特徴とする透明容器内粉末の重量測定方法。
［２］
前記センサーをその検知面の軸線方向が透明容器内に充填された粉末の露出表面に対して垂直となるように前記透明容器の上方に配置させることを特徴とする前記１に記載の透明容器内粉末の重量測定方法。
［３］
２台のセンサーを、それらの検知面の軸線方向が異なるように前記透明容器の上方と下方に配置し、
異なる角度から粉末の露出表面の面積を求めるためデータを測定し、それぞれのデータに基づいて粉末の露出表面面積を算出し、両者の露出表面面積の加算値もしくは平均値を粉末の充填重量の演算に用いる露出表面面積とすることを特徴とする前記１に記載の透明容器内粉末の重量測定方法。
［４］
１台のセンサーをその検知面の軸線方向が透明容器内に充填された粉末の露出表面に対して垂直となるように前記透明容器の上方に配置し、他の一台のセンサーをその検知面の軸線方向が透明容器底面に対して垂直となるように前記透明容器の下方に配置させすることを特徴とする前記３に記載の透明容器内粉末の重量測定方法。
［５］
前記センサーとしてカメラを用いて粉末の露出表面を撮像し、得られた画像を画像処理することにより粉末の露出表面の面積を算出することを特徴とする前記１〜４のいずれかに記載の透明容器内粉末の重量測定方法。
［６］
前記センサーとしてレーザーセンサーを用いて露出表面の測長を行い、得られた測長データに基づいて粉末の露出表面の面積を算出することを特徴とする前記１〜４のいずれかに記載の透明容器内粉末の重量測定方法。
［７］
透明容器内に充填された粉末の重量を測定する重量測定装置において、
粉末が充填された前記透明容器を予め定めた角度だけ上下方向に傾斜させて握持する握持機構と、
粉末が前記透明容器空間に露出している面を平坦化させるために前記透明容器に衝撃及び／又は振動を繰り返して与える衝撃及び／又は振動付与機構と、
前記透明容器の外から粉末の露出表面面積を求めるためのデータを取得するセンサー、及び前記センサーで取得したデータから粉末の露出表面面積を求める露出表面面積算出部からなる露出表面面積測定機構と、
予め粉末の充填重量に対する露出表面の面積の関係を測定して得られた換算用データを記憶している記憶部を備え、前記露出表面面積測定機構で求めた粉末の露出表面の面積測定値と前記換算用データを対比して、前記面積測定値を重量に換算する面積−重量換算機構とを有することを特徴とする透明容器内粉末の重量測定装置。
［８］
前記センサーを、その検知面が前記透明容器内に充填された粉末の露出表面に対して垂直となるように前記透明容器の上方に配置させたことを特徴とする前記７に記載の透明容器内粉末の重量測定装置。
［９］
２台のセンサーを、それらの検知面の軸線方向が異なるように前記透明容器の上方と下方に配置し、両センサーから取得したデータから求めた粉末の露出表面面積の加算値もしくは平均値を粉末の充填重量の演算に用いる露出表面面積の面積測定値とすることを特徴とする前記７に記載の透明容器内粉末の重量測定装置。
［１０］
１台のセンサーをその検知面の軸線方向が透明容器内に充填された粉末の露出表面に対して垂直となるように前記透明容器の上方に配置し、他の一台のセンサーをその検知面の軸線方向が透明容器底面に対して垂直となるように前記透明容器の下方に配置させすることを特徴とする前記９に記載の透明容器内粉末の重量測定装置。
［１１］
前記センサーがカメラであり、該カメラで撮像した粉末の露出表面の画像を画像処理して粉末の露出表面面積を算出することを特徴とする前記７〜１０のいずれかに記載の透明容器内粉末の重量測定装置。
［１２］
前記センサーがレーザーセンサーであり、該レーザーセンサーで測長した粉末の露出表面の測長データに基づいて粉末の露出表面面積を算出することを特徴とする前記７〜１０のいずれかに記載の透明容器内粉末の重量測定装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の重量測定方法は、透明容器内に充填された粉末について、その透明容器内空間への露出表面面積を測定し、露出表面面積測定値を充填重量に換算する方法なので、風や振動などの環境からの影響を受け難い方法であり、透明容器に充填された粉末の重量の全数検査を精度良く迅速に行なうことができる。
本発明の重量測定装置は、特定の外力付与機構と、特定のセンサーと、特定の演算機構（露出表面面積算出部、記憶部、粉末重量算出部）とを有することから、前記方法を容易且つ確実に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】円筒状透明容器に充填された粉末の露出表面の説明図である。
【図２】透明容器とセンサーと照明装置の配置の一例を示す説明図である。
【図３】粉末の充填重量に対する露出表面の面積の関係を測定して得られた換算用データの一例を示すグラフである。
【図４】本発明の重量測定装置を構成する衝撃及び／又は振動付与機構の一例を示す正面図である。
【図５】図４に示す重量測定装置の平面図である。
【図６】クランピングユニットの一例を示す平面図である。
【図７】カメラ１台を用いた場合における、試料重量の変化に対する露出表面面積測定値（平均値、最大値、最小値）の変化を示すグラフである。
【図８】カメラ２台を用いた場合における、試料重量の変化に対する露出表面面積測定値（平均値、最大値、最小値）の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明について詳細に説明する。
まず、本発明の透明容器内粉末の重量測定方法について述べる。
本発明方法の測定対象となるのは、透明容器内に充填された粉末である。
該透明容器としては、バイアル瓶、アンプル瓶、ガラス瓶、樹脂瓶、シリンジ等が挙げられる。透明容器中に充填される粉末は、流動性のある粉末であれば制限はないが、典型的には注射用等の粉末薬剤が好ましく適用できる。この粉末薬剤はバイアル瓶に少量充填され、例えばバイアル瓶を６０゜傾斜させると、底面部の全面が粉末薬剤で覆われず、本発明方法が好ましく適用できるケースである。
【００１０】
透明容器の形状としては種々の形状とすることができるが、取り扱い易さ、重量測定のし易さの点から、胴体の横断面積が一定の円筒状や、四角柱状のものが好ましい。但し、透明容器内の粉末の充填量が増大するに伴って、透明容器内空間に露出している粉末の露出表面面積が変化し、両者の間に一定の相関関係を有するという条件を満たす必要がある。
【００１１】
透明容器の大きさに制限はなく、用途等に応じて適宜の大きさのものを用いることができるが、例えば前記の注射用等の粉末薬剤を充填させる場合には、通常内容積が２０〜４０ｃｍ３程度であるものが使用される。
【００１２】
粉末の充填量にも制限はなく、用途等に応じて適宜の量とすることができるが、例えば前記の注射用等の粉末薬剤の場合は、通常３００〜１０００ｍｇ程度である。
【００１３】
本発明方法においては、図１に示すように、粉末２が充填された透明容器１を、上下方向に一定角度に傾けた状態で重量測定が行われる。そのため、測定時にはクランピングユニット等を用いて固定握持される（第１の工程）。
【００１４】
透明容器１の傾斜角度は、容器の形状に応じて、粉末２の充填量の増大に伴って、前記露出表面２ａの表面積が大きく変化するように、垂直方向に対して０〜１８０°の範囲で定められる。例えば透明容器１の形状が、横断面積が一定の円筒状の場合、透明容器の中心線と垂直方向のなす角度θが４５〜６０°程度傾斜すると、粉末２の充填量の増大に伴って、前記露出表面の表面積が大きく変化するので、露出表面面積変化をセンサーで容易に捉えることができ、精度良く重量測定を行なうことができる。
なお、測定の際に、粉末２が透明容器１の底を完全に覆ってしまってからは、粉末２の露出表面面積と充填重量の関係の相関性がくずれてしまうので、透明容器１の傾斜角度はその点を考慮して設定する必要がある。
【００１５】
本発明方法においては、重量測定の際、粉末２を充填した透明容器１を傾斜させて固定握持させた状態で、透明容器１に衝撃及び／又は振動を繰返し与えて粉末２の露出表面の状態を安定させ、平坦化させるとともに、空洞等をなくし充填状態を均一化させる（第２の工程）。粉末２を単に充填させただけでは、其の表面の高さが場所により異なっていたり、粉末内部に空洞ができていたりするので、其の露出表面面積と粉末２の充填量との関係に誤差を生じ、精度良い測定が行なえない。そこで、透明容器１に衝撃及び／又は振動を繰返し与えることにより、粉末２の露出表面を安定させて平坦な状態とし、空洞をなくすことにより、測定の精度を向上させることができる。
【００１６】
本発明方法においては、衝撃か振動のどちらかを選択することもできれば、併用することもできるが、装置の構造を簡単化することができ、安価に製作できることから衝撃が好ましい。衝撃を与える方法としては、例えば、前記透明容器１を、２〜５ｍｍ程度離れた位置からバネで引いてストッパーに叩きつけ、バネを引く力を解除し、これを３０〜６０回程度繰り返して衝撃を与える方法を用いることができる。
【００１７】
次に、前記衝撃及び／又は振動を停止してから、透明容器１の外からセンサー３を用いて前記露出表面の面積を測定する（第３の工程）。センサー３は、図２に示すように、その検知面の軸線方向が透明容器内に充填された粉末の露出表面２ａに対して垂直となるように、透明容器１の上方に適当な間隔の離れた位置に設けると、透明容器内空間に露出している粉末２の露出表面面積を捉え易い。また、適宜照明装置４を用いることにより、露出表面面積の測定がし易くなる。
【００１８】
センサー３としては、ＣＣＤカメラ等のデジタルカメラ、ＴＶカメラ等のアナログカメラを用いることができ、レーザーセンサーを用いることもできる。
【００１９】
デジタルカメラを用いる場合には、得られたデータを画像処理することにより、露出表面面積を算出することができる。レーザーセンサーを用いる場合には、粉末露出表面の形状が粉末２の充填量により相似的に変化するので、予め定めた部位を測長することにより、得られた測定値から露出表面面積を算出することができる。
【００２０】
次に、得られた面積測定値と、予め粉末の充填重量に対する露出表面の面積の関係を測定して得られた換算用データとを対比することにより、透明容器１内の粉末２の充填重量が算出される（第４の工程）。換算用データは、粉末の充填重量を変化させ、各充填重量の値に対して露出表面面積を測定して得られるデータの集合である。通常は、図３に示すように曲線関係となるが、容器の形状によっては直線関係となる。
【００２１】
露出表面面積の測定値と、換算用データとの対比は、換算用データを予め記憶装置に記憶させた演算機能を有するコンピューターを用いて行なうことができる。
【００２２】
本発明方法においては、２台のセンサーを用いて、それらの検知面の軸線方向が異なるように前記透明容器の上方と下方の適当な間隔の離れた位置に配置して、異なる角度から前記露出表面の面積を求めるためのデータを取得し、得られたデータからそれぞれ露出表面の面積を求め、これらの加算値もしくは平均値を粉末２の充填重量の演算に用いる面積測定値とすることができる。このようにすると、露出表面面積の充填重量への換算精度を上げることができる。
【００２３】
２台のセンサーは、例えば、その検知面の軸線方向が粉末２の露出表面に対して垂直な上下の方向の適当な間隔の離れた位置に配置することができる。また、１台のセンサーをその検知面の軸線方向が粉末２の露出表面２ａに対して垂直となるように、適当な間隔の離れた上方の位置に設け、他の１台のセンサーを、その検知面の軸線方向が傾けられた透明容器の底面に対して垂直となるように、適当な間隔の離れた下方の位置に設けてもよい。２台のセンサーを用いることにより、測定バラツキを小さくし、測定値の信頼性を向上させることができる。
【００２４】
本発明方法によれば、１５重量％の誤差範囲内で透明容器１内の粉末２の充填量を全数管理することができる。
【００２５】
次に、透明容器内粉末の重量測定装置について説明する。
本発明の重量測定装置は、握持機構と、衝撃及び／又は振動付与機構と、露出表面面積測定機構と、面積−重量換算機構とを備えるものである。
【００２６】
図４に本発明の透明容器内粉末の重量測定装置を構成する衝撃及び／又は振動付与機構の一例を正面図で、図５に平面図で示す。
図４、図５において、１１は固定台、１２は固定ブロック、１２ａはリニアスライダ、１３ａ、１３ｂは偏芯円板カムの回転軸の支持台、１４は偏芯円板カム、１４ａはピン、１５は偏芯円板カム１４の回転軸、１６はリンクアーム、１７は垂直スライドベース、１８（１８ａ（１）、１８ａ（２）、１８ｂ）は透明容器握持部、１９は衝撃受部、２０はバネ装置、２１はストッパー、３０はモーターをそれぞれ示す。
【００２７】
衝撃及び／又は振動付与機構（以下、単に衝撃付与機構ともいう。）においては、図４、図５に示すように、固定台１１の上に、固定ブロック１２が固定台１１に対して垂直方向に配置されて固定されており、固定ブロック１２はリニアスライダ１２ａを介して垂直スライドベース１７に連結されている。固定ブロック１２上に取付けられているリニアスライダ１２ａは、上下方向に滑らかに運動可能であることから、垂直スライドベース１７は、リニアスライダ１２ａと共に上下方向に滑らかに運動可能である。
【００２８】
垂直スライドベース１７には、図面視上右方向に伸びるリンクアーム１６が締結されている。
一方、固定ブロック１２の図面視上右方向には、リンクアーム１６に対して直角方向且つ固定台１１に対して水平方向に設けられた軸１５を中心に、図４視上時計方向に回転する偏芯円板カム１４が設けられており、図５に示すように、軸１５はその両端が偏芯円板カムの回転軸の支持台１３ａ、１３ｂで支えられており、支持台１３ａ、１３ｂは固定台１１に固定されている。
【００２９】
前記リンクアーム１６の右方向先端は、図４、図５に示すように、偏芯円板カム１４の軸１５の中心線近傍の位置まで伸びていると共に、ピン１４ａが、偏芯円板カム１４の円周近傍に図４視上手前側を向いて取付けられており、ピン１４ａが図面視上で軸１５の中心線より左側にあるときはリンクアーム１６に接触し、支えることができる。従って、ピン１４ａが図４視上時計回りに回転すると、ピン１４ａがリンクアーム１６に接触している間、リンクアーム１６を持ち上げ続け、偏芯円板カム１４が更に回転してピン１４ａがリンクアーム１６から外れると、リンクアーム１６は急激に落下する。更に、偏芯円板カム１４が回転を続けると、リンクアーム１６は上昇と落下を繰返す。
【００３０】
前記の通り、リンクアーム１６は、図面視上固定ブロック１２を超えて左側に伸びて、垂直スライドベース１７と連結されている。垂直スライドベース１７には、図面視上左側に伸びる透明容器握持部１８が取付けられている。透明容器握持部１８は、連結部材１７に対して固定されている固定部１８ａと、固定部１８ａに対して傾き角度変更可能なクランピングユニット１８ｂとを有し、クランピングユニット１８ｂは軸１８ｃを中心として傾き角度θ゜を変更可能に構成されている。
【００３１】
固定部１８ａの下面には衝撃受部１９が設けられている。衝撃受部１９の下方には、衝撃受部１９が落下した場合に衝撃受部１９と衝突可能に、ストッパー２１が固定台１１に設けられている。そして、バネ装置２０が固定部１８ａと固定台１１との間に設けられていて、固定部１８ａを常に下方に引張っている。従って、前記のように、リンクアーム１６が上昇すると、透明容器握持部１８が上昇し、リンクアーム１６が落下すると、透明容器握持部１８が共に落下し、衝撃受部１９がストッパー２１に衝突すると、透明容器握持部１８の落下が止まり、容器握持部１８に固定されている透明容器１を通して、透明容器１内の粉末に衝撃が伝わる。リンクアーム１６が上昇、落下を繰返すと、透明容器１内の粉末が連続して衝撃を受ける。
【００３２】
クランピングユニット１８ｂは、その上面に対して透明容器１を法線方向に固定することができる。従って、クランピングユニット１８ｂの水平方向に対する角度を所望されるθ°に設定して、クランピングユニット１８ｂで透明容器１を固定すると、透明容器１はその中心線が垂直方向に対してθ°傾いた状態で固定されるので、容器握持部１８（固定部１８ａ及びクランピングユニット１８ｂ）が上昇、落下を繰返すと、透明容器１が設定された角度θ°で傾いた状態で透明容器内の粉末は連続して衝撃を受けることになる。
【００３３】
なお、クランピングユニットは透明容器１を固定握持することができれば如何なる構造でもよいが、例えば、次のようにすることができる。
クランピングユニット１８ｂは、図６に示すように、握持固定部２２ａと握持可動部２２ｂとを有し、握持固定部２２ａ及び握持可動部２２ｂの内側中央には、透明容器１を握持可能にＶ型の切込みが形成されている。握持固定部２２ａのＶ型の切込みの左右には、貫通孔２３ａ、２３ｂが設けられ、握持可動部２２ｂの対向する位置には、貫通孔２３ｃ、２３ｄが設けられている。貫通孔２３ａには連結部材１７側からボルト２４の先端が挿入され、ボルト２４の先端は更に握持可動部の貫通孔２３ｃを貫通し、握持可動部２２ｂから外側に出ているボルト２４の先端にはエアーシリンダー２６ａが取付けられている。同様に、貫通孔２３ｂには連結部材１７側からボルト２５の先端が挿入され、ボルト２５の先端は更に握持可動部の貫通孔２３ｄを貫通し、握持可動部２２ｂから外側に出ているボルト２５の先端にはエアーシリンダー２６ｂが取付けられている。
【００３４】
透明容器１を握持固定部２２ａのＶ型の切込と握持可動部２２ｂのＶ型の切込との間に配置し、エアーシリンダー２５ａ、２５ｂの作動により、エアーシリンダー２５ａ、２５ｂと連結部材１７側のボルトの頭２４ａ、２５ａで握持固定部２２ａと握持可動部２２ｂを締め付けることにより、透明容器１が固定される。
【００３５】
なお、固定部１８ａは、連結部材１７に対して垂直方向、且つ固定台１１に対して垂直方向を向く２枚の固定板１８ａ（１）、１８ａ（２）からなり、固定板１８ａ（１）、１８ａ（２）は連結部材１７に結合されている。前記握持固定部２２ａは全体がＴ字型であり、Ｔ字の垂直部２２ｃは２枚の固定板１８ａ（１）、１８ａ（２）に挟まれており、固定板１８ａ（１）、１８ａ（２）とＴ字の垂直部２２ｃを貫通する貫通孔２７が形成され、貫通孔２７を用いてボルトとナット２８（軸１８ｃ）で回転可能に固定されている。
【００３６】
本発明の重量測定装置は、透明容器１の空間内に露出している粉末２の露出表面の面積を測定するための、センサー３と必要に応じて使用される照明４とを有する露出表面面積測定機構を備えている。
なお、センサー３及び照明４は、固定台１１が載置されている台（図示せず。）に設けられたスタンド（図示せず。）に固定されている。
【００３７】
センサー３は、粉末の露出表面面積を測定できものであれば、ＣＣＤカメラ等のデジタル方式のカメラや、ＴＶカメラ等のアナログ方式のカメラ、レーザーセンサーを用いることもできる。センサー３は、水平方向を向いている粉末の露出表面の面積を容易に捉えられることから、通常、その光軸を下方に向けて、透明容器１の上方に設けられる。なお、前記したように、２台以上のセンサーを取り付けることもできる。
【００３８】
デジタル方式のカメラを用いて得られたデータからは、画像処理により露出表面面積が求められる。画像処理は、通常コンピューターを用いて行なわれる。また、レーザーセンサーを用いる場合には、露出表面の予め定めた部位を測長して得られた測長データから露出表面面積が算出される。この処理も、通常コンピューターを用いて行なわれる。
【００３９】
本発明の重量測定装置は、面積−重量換算機構を有している。面積−重量換算機構は、前記のようにして得られた露出表面面積測定値と、予め粉末の充填重量に対する露出表面の面積の関係を測定して得られた換算用データとを対比して、前記面積測定値を重量に換算する処理が行なわれる。
【００４０】
面積−重量換算機構の換算処理は、通常コンピューターが利用される。この場合、記憶装置に予め粉末の充填重量に対する露出表面の面積の関係を測定して得られた換算用データを記憶させておき、コンピューターの演算部で、取り込んだ露出表面面積測定値と、記憶装置から読み出した換算用データを対比させ、露出表面面積測定値に対応する充填重量を算出して、求める充填重量とする。
【実施例】
【００４１】
次に、本発明の実施例を述べる。
【００４２】
＜実施例１＞
本実施形態の重量測定装置を用い、透明容器内に充填された粉末の重量測定を行った。
（１）容器：透明ガラスバイアル瓶（φ２３ｍｍ円筒状、容量１２４６ｍｍ３、 栓（材質：ゴム、アルミ蓋）
（２）粉末： ６４７ｍｇ、粉末高さ３ｍｍ
（４）透明容器の傾斜角度：垂直方向に対して６０°
（５）透明容器の落下高さ： ４ｍｍ、落下回数３００回／分で合計４０回
（６）日立国際電気社製ＣＣＤカメラ「ＫＰ−Ｆ３３」１台を透明容器内の粉末の露出表面の真上に設置
解像度 横６４０画素×縦４８０画像
視野角 横４６．７ｍｍ×縦３５ｍｍ
分解能 ０．０７ｍｍ／画素
（７）画像処理：デクシス社製画像処理装置「ＴＡ−３００１−００１」を用いた。
【００４３】
上記条件で、予め粉末の充填重量に対する露出表面の面積の関係を、粉末の充填重量を４７２ｍｇから８７６ｍｇまで、３３ｍｇ又は３４ｍｇおきに変化させて透明容器に充填した。各充填重量ごとに２個の試料を作り、各々の試料について１０回の測定を行った。
得られたデータをまとめた結果を表１に示す。更に、表１をグラフ化した図面（横軸：試料重量、縦軸：露出表面積の測定値（平均値、最大値、最小値））を図７に示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
図７から、充填重量の多い測定値の最小値と充填重量の少ない測定値の最大値とが重なることがなければ、充填重量の測定を誤ることがないという観点から、充填重量５７３〜７７５ｍｇの範囲において誤差範囲−１０〜５重量％で重量を判別できることが判る。
【００４６】
＜実施例２＞
ＣＣＤカメラ「ＫＰ−Ｆ３３」２台を用い、１台を６０°傾けて透明容器内の粉末の露出表面の真上に設置し、他の１台をその検知面の軸線方向が透明底面に対して垂直となるように前記透明容器の下方に設置した以外は、実施例１と同様に粉末の充填重量の測定を行った。
結果を表２に示す。更に、表２をグラフ化した図面（横軸：試料重量、縦軸：露出表面積の測定値（平均値、最大値、最小値））を図８に示す。
【００４７】
【表２】
【００４８】
表１と表２の対比から、ＣＣＤカメラを２台用いると、測定バラツキが小さくなり、安定した測定が行なえることが判る。また、図８から、充填重量５７３〜７７５ｍｇの範囲において誤差範囲−１０〜５重量％で重量を判別できることが判る。
【符号の説明】
【００４９】
１ 透明容器
２ 粉末
２ａ 露出表面
３ センサー
４ 照明
１１ 固定台
１２ 固定ブロック
１２ａ リニアスライダ
１３ａ、１３ｂ 偏芯円板カムの回転軸の支持台
１４ 偏芯円板カム
１４ａ ピン
１５ 偏芯円板カムの回転軸
１６ リンクアーム
１７ 垂直スライドベース
１８ 透明容器握持部
１８ａ 固定部
１８ａ１、１８ａ２ 固定板
１８ｂ クランピングユニット
１８ｃ 軸
１９ 衝撃受部
２０ バネ装置
２１ ストッパー
２２ａ 握持固定部
２２ｂ 握持可動部
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ 貫通孔
２４ ボルト
２４ａ ボルトの頭
２５ａ ボルトの頭
２６ａ、２６ｂ エアーシリンダー
２７ 貫通孔
２８ ボルトとナット
３０ モーター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明容器内粉末の重量測定方法及び透明容器内粉末の重量測定装置に関し、詳しくは透明容器内粉末の透明容器空間内に露出している表面面積を測定し、重量に換算する透明容器内粉末の重量測定方法及び透明容器内粉末の重量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、粉末状の薬品は、バイアル瓶に充填して保存され取引されるが、その充填重量の管理は容易ではない。該粉末の充填重量がｍｇ単位の少量であるのに対し、バイアル瓶の重量のバラツキがｇ単位であることから、バイアル瓶の重量を一定として粉末の充填重量を管理することができないからである。
【０００３】
前記の問題により、粉末状薬品の生産ラインの中で、粉末の充填量を厳密に管理しようとすると、粉末充填前のバイアル瓶風袋の重量と、粉末充填後のバイアル瓶の重量を測定しなければならないことになるので、新たな問題が発生してしまう。即ち、分解能の高い計量装置を用いてｍｇ単位の測定を行うには、１回ごとの測定につき装置が安定するまで待たなければならないので、測定に時間がかかりすぎる。また、分解能の高い計量装置は、風や振動の影響を受けると測定誤差を生じるので、風や振動を排除するための環境整備を行なわなければならない。更に、粉末充填前後のバイアル瓶の重量を異なる測定器で行なわなければならないことから、計量装置間の測定バラツキが生ずるおそれがある。これらの問題を回避可能な全数管理用の装置は高価なものになってしまう。
【０００４】
前記全数管理の問題を回避するために、抜き取り検査が行なわれている。しかし、抜き取り検査を行なうと、一の不良充填瓶が発見された場合、その前後の多量の充填瓶を不良品として扱わなければならない上に、不良品を発見できる可能性が小さくなるのを避けることはできない。また、厳密な重量測定を行わなければならないことから、風や振動を排除するための環境整備を行なわなければならない問題もある。なお、抜き取り検査方法の誤差範囲の検査実績は、１５重量％である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記従来の問題点を解決し、容易に全数管理を行なうことができ、風や振動などの環境の影響を受けることが少ない、瓶内に充填された粉末の重量を精度良く迅速に測定可能な、透明容器内粉末の重量測定方法、及び透明容器内粉末の重量測定装置を提供することを、その課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、注射用の粉末薬剤を透明なバイアル瓶に充填したものを例えば６０゜の角度に傾斜させた場合、粉末薬剤の流動性により粉末薬剤のバイアル瓶内の空間に露出する表面の面積と充填重量とが一定の相関関係を有すること、バイアル瓶に衝撃あるいは振動を繰り返し与えると粉末薬剤が均されて、その表面の状態が平坦化し空洞等がなくなって充填状態が均一化し、その相関関係の再現性の精度がより向上すること、バイアル瓶を傾斜させて充填粉末の底面高さあるいは側面高さから充填重量を求めたりする場合に比べて変化の度合いが大きいためより正確な重量測定ができることを確認し、その知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明によれば、以下に示す、透明容器内粉末の重量測定方法、透明容器内粉末の重量測定装置が提供される。
［１］
透明容器内に充填された粉末の重量を測定する方法において、
粉末が充填された前記透明容器を予め定めた角度だけ上下方向に傾斜させて握持機構に握持させる第１の工程と、
前記透明容器に衝撃及び／又は振動を繰り返し与え、粉末が前記透明容器空間に露出している面を平坦化させる第２の工程と、
前記透明容器の外からセンサーを用いて粉末の露出表面面積を求めるためのデータを取得し、取得したデータから粉末の露出表面面積を求める第３の工程と、
第３の工程で求めた粉末の露出表面の面積測定値と、予め粉末の充填重量に対する露出表面の面積の関係を測定して得られた換算用データとを対比して前記透明容器内の粉末の充填重量を算出する第４の工程を有することを特徴とする透明容器内粉末の重量測定方法。
［２］
前記センサーをその検知面の軸線方向が透明容器内に充填された粉末の露出表面に対して垂直となるように前記透明容器の上方に配置させることを特徴とする前記１に記載の透明容器内粉末の重量測定方法。
［３］
２台のセンサーを、それらの検知面の軸線方向が異なるように前記透明容器の上方と下方に配置し、
異なる角度から粉末の露出表面の面積を求めるためデータを測定し、それぞれのデータに基づいて粉末の露出表面面積を算出し、両者の露出表面面積の加算値もしくは平均値を粉末の充填重量の演算に用いる露出表面面積とすることを特徴とする前記１に記載の透明容器内粉末の重量測定方法。
［４］
１台のセンサーをその検知面の軸線方向が透明容器内に充填された粉末の露出表面に対して垂直となるように前記透明容器の上方に配置し、他の一台のセンサーをその検知面の軸線方向が透明容器底面に対して垂直となるように前記透明容器の下方に配置させすることを特徴とする前記３に記載の透明容器内粉末の重量測定方法。
［５］
前記センサーとしてカメラを用いて粉末の露出表面を撮像し、得られた画像を画像処理することにより粉末の露出表面の面積を算出することを特徴とする前記１〜４のいずれかに記載の透明容器内粉末の重量測定方法。
［６］
前記センサーとしてレーザーセンサーを用いて露出表面の測長を行い、得られた測長データに基づいて粉末の露出表面の面積を算出することを特徴とする前記１〜４のいずれかに記載の透明容器内粉末の重量測定方法。
［７］
透明容器内に充填された粉末の重量を測定する重量測定装置において、
粉末が充填された前記透明容器を予め定めた角度だけ上下方向に傾斜させて握持する握持機構と、
粉末が前記透明容器空間に露出している面を平坦化させるために前記透明容器に衝撃及び／又は振動を繰り返して与える衝撃及び／又は振動付与機構と、
前記透明容器の外から粉末の露出表面面積を求めるためのデータを取得するセンサー、及び前記センサーで取得したデータから粉末の露出表面面積を求める露出表面面積算出部からなる露出表面面積測定機構と、
予め粉末の充填重量に対する露出表面の面積の関係を測定して得られた換算用データを記憶している記憶部を備え、前記露出表面面積測定機構で求めた粉末の露出表面の面積測定値と前記換算用データを対比して、前記面積測定値を重量に換算する面積−重量換算機構とを有することを特徴とする透明容器内粉末の重量測定装置。
［８］
前記センサーを、その検知面が前記透明容器内に充填された粉末の露出表面に対して垂直となるように前記透明容器の上方に配置させたことを特徴とする前記７に記載の透明容器内粉末の重量測定装置。
［９］
２台のセンサーを、それらの検知面の軸線方向が異なるように前記透明容器の上方と下方に配置し、両センサーから取得したデータから求めた粉末の露出表面面積の加算値もしくは平均値を粉末の充填重量の演算に用いる露出表面面積の面積測定値とすることを特徴とする前記７に記載の透明容器内粉末の重量測定装置。
［１０］
１台のセンサーをその検知面の軸線方向が透明容器内に充填された粉末の露出表面に対して垂直となるように前記透明容器の上方に配置し、他の一台のセンサーをその検知面の軸線方向が透明容器底面に対して垂直となるように前記透明容器の下方に配置させすることを特徴とする前記９に記載の透明容器内粉末の重量測定装置。
［１１］
前記センサーがカメラであり、該カメラで撮像した粉末の露出表面の画像を画像処理して粉末の露出表面面積を算出することを特徴とする前記７〜１０のいずれかに記載の透明容器内粉末の重量測定装置。
［１２］
前記センサーがレーザーセンサーであり、該レーザーセンサーで測長した粉末の露出表面の測長データに基づいて粉末の露出表面面積を算出することを特徴とする前記７〜１０のいずれかに記載の透明容器内粉末の重量測定装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の重量測定方法は、透明容器内に充填された粉末について、その透明容器内空間への露出表面面積を測定し、露出表面面積測定値を充填重量に換算する方法なので、風や振動などの環境からの影響を受け難い方法であり、透明容器に充填された粉末の重量の全数検査を精度良く迅速に行なうことができる。
本発明の重量測定装置は、特定の外力付与機構と、特定のセンサーと、特定の演算機構（露出表面面積算出部、記憶部、粉末重量算出部）とを有することから、前記方法を容易且つ確実に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】円筒状透明容器に充填された粉末の露出表面の説明図である。
【図２】透明容器とセンサーと照明装置の配置の一例を示す説明図である。
【図３】粉末の充填重量に対する露出表面の面積の関係を測定して得られた換算用データの一例を示すグラフである。
【図４】本発明の重量測定装置を構成する衝撃及び／又は振動付与機構の一例を示す正面図である。
【図５】図４に示す重量測定装置の平面図である。
【図６】クランピングユニットの一例を示す平面図である。
【図７】カメラ１台を用いた場合における、試料重量の変化に対する露出表面面積測定値（平均値、最大値、最小値）の変化を示すグラフである。
【図８】カメラ２台を用いた場合における、試料重量の変化に対する露出表面面積測定値（平均値、最大値、最小値）の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明について詳細に説明する。
まず、本発明の透明容器内粉末の重量測定方法について述べる。
本発明方法の測定対象となるのは、透明容器内に充填された粉末である。
該透明容器としては、バイアル瓶、アンプル瓶、ガラス瓶、樹脂瓶、シリンジ等が挙げられる。透明容器中に充填される粉末は、流動性のある粉末であれば制限はないが、典型的には注射用等の粉末薬剤が好ましく適用できる。この粉末薬剤はバイアル瓶に少量充填され、例えばバイアル瓶を６０゜傾斜させると、底面部の全面が粉末薬剤で覆われず、本発明方法が好ましく適用できるケースである。
【００１０】
透明容器の形状としては種々の形状とすることができるが、取り扱い易さ、重量測定のし易さの点から、胴体の横断面積が一定の円筒状や、四角柱状のものが好ましい。但し、透明容器内の粉末の充填量が増大するに伴って、透明容器内空間に露出している粉末の露出表面面積が変化し、両者の間に一定の相関関係を有するという条件を満たす必要がある。
【００１１】
透明容器の大きさに制限はなく、用途等に応じて適宜の大きさのものを用いることができるが、例えば前記の注射用等の粉末薬剤を充填させる場合には、通常内容積が２０〜４０ｃｍ３程度であるものが使用される。
【００１２】
粉末の充填量にも制限はなく、用途等に応じて適宜の量とすることができるが、例えば前記の注射用等の粉末薬剤の場合は、通常３００〜１０００ｍｇ程度である。
【００１３】
本発明方法においては、図１に示すように、粉末２が充填された透明容器１を、上下方向に一定角度に傾けた状態で重量測定が行われる。そのため、測定時にはクランピングユニット等を用いて固定握持される（第１の工程）。
【００１４】
透明容器１の傾斜角度は、容器の形状に応じて、粉末２の充填量の増大に伴って、前記露出表面２ａの表面積が大きく変化するように、垂直方向に対して０〜１８０°の範囲で定められる。例えば透明容器１の形状が、横断面積が一定の円筒状の場合、透明容器の中心線と垂直方向のなす角度θが４５〜６０°程度傾斜すると、粉末２の充填量の増大に伴って、前記露出表面の表面積が大きく変化するので、露出表面面積変化をセンサーで容易に捉えることができ、精度良く重量測定を行なうことができる。
なお、測定の際に、粉末２が透明容器１の底を完全に覆ってしまってからは、粉末２の露出表面面積と充填重量の関係の相関性がくずれてしまうので、透明容器１の傾斜角度はその点を考慮して設定する必要がある。
【００１５】
本発明方法においては、重量測定の際、粉末２を充填した透明容器１を傾斜させて固定握持させた状態で、透明容器１に衝撃及び／又は振動を繰返し与えて粉末２の露出表面の状態を安定させ、平坦化させるとともに、空洞等をなくし充填状態を均一化させる（第２の工程）。粉末２を単に充填させただけでは、其の表面の高さが場所により異なっていたり、粉末内部に空洞ができていたりするので、其の露出表面面積と粉末２の充填量との関係に誤差を生じ、精度良い測定が行なえない。そこで、透明容器１に衝撃及び／又は振動を繰返し与えることにより、粉末２の露出表面を安定させて平坦な状態とし、空洞をなくすことにより、測定の精度を向上させることができる。
【００１６】
本発明方法においては、衝撃か振動のどちらかを選択することもできれば、併用することもできるが、装置の構造を簡単化することができ、安価に製作できることから衝撃が好ましい。衝撃を与える方法としては、例えば、前記透明容器１を、２〜５ｍｍ程度離れた位置からバネで引いてストッパーに叩きつけ、バネを引く力を解除し、これを３０〜６０回程度繰り返して衝撃を与える方法を用いることができる。
【００１７】
次に、前記衝撃及び／又は振動を停止してから、透明容器１の外からセンサー３を用いて前記露出表面の面積を測定する（第３の工程）。センサー３は、図２に示すように、その検知面の軸線方向が透明容器内に充填された粉末の露出表面２ａに対して垂直となるように、透明容器１の上方に適当な間隔の離れた位置に設けると、透明容器内空間に露出している粉末２の露出表面面積を捉え易い。また、適宜照明装置４を用いることにより、露出表面面積の測定がし易くなる。
【００１８】
センサー３としては、ＣＣＤカメラ等のデジタルカメラ、ＴＶカメラ等のアナログカメラを用いることができ、レーザーセンサーを用いることもできる。
【００１９】
デジタルカメラを用いる場合には、得られたデータを画像処理することにより、露出表面面積を算出することができる。レーザーセンサーを用いる場合には、粉末露出表面の形状が粉末２の充填量により相似的に変化するので、予め定めた部位を測長することにより、得られた測定値から露出表面面積を算出することができる。
【００２０】
次に、得られた面積測定値と、予め粉末の充填重量に対する露出表面の面積の関係を測定して得られた換算用データとを対比することにより、透明容器１内の粉末２の充填重量が算出される（第４の工程）。換算用データは、粉末の充填重量を変化させ、各充填重量の値に対して露出表面面積を測定して得られるデータの集合である。通常は、図３に示すように曲線関係となるが、容器の形状によっては直線関係となる。
【００２１】
露出表面面積の測定値と、換算用データとの対比は、換算用データを予め記憶装置に記憶させた演算機能を有するコンピューターを用いて行なうことができる。
【００２２】
本発明方法においては、２台のセンサーを用いて、それらの検知面の軸線方向が異なるように前記透明容器の上方と下方の適当な間隔の離れた位置に配置して、異なる角度から前記露出表面の面積を求めるためのデータを取得し、得られたデータからそれぞれ露出表面の面積を求め、これらの加算値もしくは平均値を粉末２の充填重量の演算に用いる面積測定値とすることができる。このようにすると、露出表面面積の充填重量への換算精度を上げることができる。
【００２３】
２台のセンサーは、例えば、その検知面の軸線方向が粉末２の露出表面に対して垂直な上下の方向の適当な間隔の離れた位置に配置することができる。また、１台のセンサーをその検知面の軸線方向が粉末２の露出表面２ａに対して垂直となるように、適当な間隔の離れた上方の位置に設け、他の１台のセンサーを、その検知面の軸線方向が傾けられた透明容器の底面に対して垂直となるように、適当な間隔の離れた下方の位置に設けてもよい。２台のセンサーを用いることにより、測定バラツキを小さくし、測定値の信頼性を向上させることができる。
【００２４】
本発明方法によれば、１５重量％の誤差範囲内で透明容器１内の粉末２の充填量を全数管理することができる。
【００２５】
次に、透明容器内粉末の重量測定装置について説明する。
本発明の重量測定装置は、握持機構と、衝撃及び／又は振動付与機構と、露出表面面積測定機構と、面積−重量換算機構とを備えるものである。
【００２６】
図４に本発明の透明容器内粉末の重量測定装置を構成する衝撃及び／又は振動付与機構の一例を正面図で、図５に平面図で示す。
図４、図５において、１１は固定台、１２は固定ブロック、１２ａはリニアスライダ、１３ａ、１３ｂは偏芯円板カムの回転軸の支持台、１４は偏芯円板カム、１４ａはピン、１５は偏芯円板カム１４の回転軸、１６はリンクアーム、１７は垂直スライドベース、１８（１８ａ（１）、１８ａ（２）、１８ｂ）は透明容器握持部、１９は衝撃受部、２０はバネ装置、２１はストッパー、３０はモーターをそれぞれ示す。
【００２７】
衝撃及び／又は振動付与機構（以下、単に衝撃付与機構ともいう。）においては、図４、図５に示すように、固定台１１の上に、固定ブロック１２が固定台１１に対して垂直方向に配置されて固定されており、固定ブロック１２はリニアスライダ１２ａを介して垂直スライドベース１７に連結されている。固定ブロック１２上に取付けられているリニアスライダ１２ａは、上下方向に滑らかに運動可能であることから、垂直スライドベース１７は、リニアスライダ１２ａと共に上下方向に滑らかに運動可能である。
【００２８】
垂直スライドベース１７には、図面視上右方向に伸びるリンクアーム１６が締結されている。
一方、固定ブロック１２の図面視上右方向には、リンクアーム１６に対して直角方向且つ固定台１１に対して水平方向に設けられた軸１５を中心に、図４視上時計方向に回転する偏芯円板カム１４が設けられており、図５に示すように、軸１５はその両端が偏芯円板カムの回転軸の支持台１３ａ、１３ｂで支えられており、支持台１３ａ、１３ｂは固定台１１に固定されている。
【００２９】
前記リンクアーム１６の右方向先端は、図４、図５に示すように、偏芯円板カム１４の軸１５の中心線近傍の位置まで伸びていると共に、ピン１４ａが、偏芯円板カム１４の円周近傍に図４視上手前側を向いて取付けられており、ピン１４ａが図面視上で軸１５の中心線より左側にあるときはリンクアーム１６に接触し、支えることができる。従って、ピン１４ａが図４視上時計回りに回転すると、ピン１４ａがリンクアーム１６に接触している間、リンクアーム１６を持ち上げ続け、偏芯円板カム１４が更に回転してピン１４ａがリンクアーム１６から外れると、リンクアーム１６は急激に落下する。更に、偏芯円板カム１４が回転を続けると、リンクアーム１６は上昇と落下を繰返す。
【００３０】
前記の通り、リンクアーム１６は、図面視上固定ブロック１２を超えて左側に伸びて、垂直スライドベース１７と連結されている。垂直スライドベース１７には、図面視上左側に伸びる透明容器握持部１８が取付けられている。透明容器握持部１８は、連結部材１７に対して固定されている固定部１８ａと、固定部１８ａに対して傾き角度変更可能なクランピングユニット１８ｂとを有し、クランピングユニット１８ｂは軸１８ｃを中心として傾き角度θ゜を変更可能に構成されている。
【００３１】
固定部１８ａの下面には衝撃受部１９が設けられている。衝撃受部１９の下方には、衝撃受部１９が落下した場合に衝撃受部１９と衝突可能に、ストッパー２１が固定台１１に設けられている。そして、バネ装置２０が固定部１８ａと固定台１１との間に設けられていて、固定部１８ａを常に下方に引張っている。従って、前記のように、リンクアーム１６が上昇すると、透明容器握持部１８が上昇し、リンクアーム１６が落下すると、透明容器握持部１８が共に落下し、衝撃受部１９がストッパー２１に衝突すると、透明容器握持部１８の落下が止まり、容器握持部１８に固定されている透明容器１を通して、透明容器１内の粉末に衝撃が伝わる。リンクアーム１６が上昇、落下を繰返すと、透明容器１内の粉末が連続して衝撃を受ける。
【００３２】
クランピングユニット１８ｂは、その上面に対して透明容器１を法線方向に固定することができる。従って、クランピングユニット１８ｂの水平方向に対する角度を所望されるθ°に設定して、クランピングユニット１８ｂで透明容器１を固定すると、透明容器１はその中心線が垂直方向に対してθ°傾いた状態で固定されるので、容器握持部１８（固定部１８ａ及びクランピングユニット１８ｂ）が上昇、落下を繰返すと、透明容器１が設定された角度θ°で傾いた状態で透明容器内の粉末は連続して衝撃を受けることになる。
【００３３】
なお、クランピングユニットは透明容器１を固定握持することができれば如何なる構造でもよいが、例えば、次のようにすることができる。
クランピングユニット１８ｂは、図６に示すように、握持固定部２２ａと握持可動部２２ｂとを有し、握持固定部２２ａ及び握持可動部２２ｂの内側中央には、透明容器１を握持可能にＶ型の切込みが形成されている。握持固定部２２ａのＶ型の切込みの左右には、貫通孔２３ａ、２３ｂが設けられ、握持可動部２２ｂの対向する位置には、貫通孔２３ｃ、２３ｄが設けられている。貫通孔２３ａには連結部材１７側からボルト２４の先端が挿入され、ボルト２４の先端は更に握持可動部の貫通孔２３ｃを貫通し、握持可動部２２ｂから外側に出ているボルト２４の先端にはエアーシリンダー２６ａが取付けられている。同様に、貫通孔２３ｂには連結部材１７側からボルト２５の先端が挿入され、ボルト２５の先端は更に握持可動部の貫通孔２３ｄを貫通し、握持可動部２２ｂから外側に出ているボルト２５の先端にはエアーシリンダー２６ｂが取付けられている。
【００３４】
透明容器１を握持固定部２２ａのＶ型の切込と握持可動部２２ｂのＶ型の切込との間に配置し、エアーシリンダー２５ａ、２５ｂの作動により、エアーシリンダー２５ａ、２５ｂと連結部材１７側のボルトの頭２４ａ、２５ａで握持固定部２２ａと握持可動部２２ｂを締め付けることにより、透明容器１が固定される。
【００３５】
なお、固定部１８ａは、連結部材１７に対して垂直方向、且つ固定台１１に対して垂直方向を向く２枚の固定板１８ａ（１）、１８ａ（２）からなり、固定板１８ａ（１）、１８ａ（２）は連結部材１７に結合されている。前記握持固定部２２ａは全体がＴ字型であり、Ｔ字の垂直部２２ｃは２枚の固定板１８ａ（１）、１８ａ（２）に挟まれており、固定板１８ａ（１）、１８ａ（２）とＴ字の垂直部２２ｃを貫通する貫通孔２７が形成され、貫通孔２７を用いてボルトとナット２８（軸１８ｃ）で回転可能に固定されている。
【００３６】
本発明の重量測定装置は、透明容器１の空間内に露出している粉末２の露出表面の面積を測定するための、センサー３と必要に応じて使用される照明４とを有する露出表面面積測定機構を備えている。
なお、センサー３及び照明４は、固定台１１が載置されている台（図示せず。）に設けられたスタンド（図示せず。）に固定されている。
【００３７】
センサー３は、粉末の露出表面面積を測定できものであれば、ＣＣＤカメラ等のデジタル方式のカメラや、ＴＶカメラ等のアナログ方式のカメラ、レーザーセンサーを用いることもできる。センサー３は、水平方向を向いている粉末の露出表面の面積を容易に捉えられることから、通常、その光軸を下方に向けて、透明容器１の上方に設けられる。なお、前記したように、２台以上のセンサーを取り付けることもできる。
【００３８】
デジタル方式のカメラを用いて得られたデータからは、画像処理により露出表面面積が求められる。画像処理は、通常コンピューターを用いて行なわれる。また、レーザーセンサーを用いる場合には、露出表面の予め定めた部位を測長して得られた測長データから露出表面面積が算出される。この処理も、通常コンピューターを用いて行なわれる。
【００３９】
本発明の重量測定装置は、面積−重量換算機構を有している。面積−重量換算機構は、前記のようにして得られた露出表面面積測定値と、予め粉末の充填重量に対する露出表面の面積の関係を測定して得られた換算用データとを対比して、前記面積測定値を重量に換算する処理が行なわれる。
【００４０】
面積−重量換算機構の換算処理は、通常コンピューターが利用される。この場合、記憶装置に予め粉末の充填重量に対する露出表面の面積の関係を測定して得られた換算用データを記憶させておき、コンピューターの演算部で、取り込んだ露出表面面積測定値と、記憶装置から読み出した換算用データを対比させ、露出表面面積測定値に対応する充填重量を算出して、求める充填重量とする。
【実施例】
【００４１】
次に、本発明の実施例を述べる。
【００４２】
＜実施例１＞
本実施形態の重量測定装置を用い、透明容器内に充填された粉末の重量測定を行った。
（１）容器：透明ガラスバイアル瓶（φ２３ｍｍ円筒状、容量１２４６ｍｍ３、 栓（材質：ゴム、アルミ蓋）
（２）粉末： ６４７ｍｇ、粉末高さ３ｍｍ
（４）透明容器の傾斜角度：垂直方向に対して６０°
（５）透明容器の落下高さ： ４ｍｍ、落下回数３００回／分で合計４０回
（６）日立国際電気社製ＣＣＤカメラ「ＫＰ−Ｆ３３」１台を透明容器内の粉末の露出表面の真上に設置
解像度 横６４０画素×縦４８０画像
視野角 横４６．７ｍｍ×縦３５ｍｍ
分解能 ０．０７ｍｍ／画素
（７）画像処理：デクシス社製画像処理装置「ＴＡ−３００１−００１」を用いた。
【００４３】
上記条件で、予め粉末の充填重量に対する露出表面の面積の関係を、粉末の充填重量を４７２ｍｇから８７６ｍｇまで、３３ｍｇ又は３４ｍｇおきに変化させて透明容器に充填した。各充填重量ごとに２個の試料を作り、各々の試料について１０回の測定を行った。
得られたデータをまとめた結果を表１に示す。更に、表１をグラフ化した図面（横軸：試料重量、縦軸：露出表面積の測定値（平均値、最大値、最小値））を図７に示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
図７から、充填重量の多い測定値の最小値と充填重量の少ない測定値の最大値とが重なることがなければ、充填重量の測定を誤ることがないという観点から、充填重量５７３〜７７５ｍｇの範囲において誤差範囲−１０〜５重量％で重量を判別できることが判る。
【００４６】
＜実施例２＞
ＣＣＤカメラ「ＫＰ−Ｆ３３」２台を用い、１台を６０°傾けて透明容器内の粉末の露出表面の真上に設置し、他の１台をその検知面の軸線方向が透明底面に対して垂直となるように前記透明容器の下方に設置した以外は、実施例１と同様に粉末の充填重量の測定を行った。
結果を表２に示す。更に、表２をグラフ化した図面（横軸：試料重量、縦軸：露出表面積の測定値（平均値、最大値、最小値））を図８に示す。
【００４７】
【表２】
【００４８】
表１と表２の対比から、ＣＣＤカメラを２台用いると、測定バラツキが小さくなり、安定した測定が行なえることが判る。また、図８から、充填重量５７３〜７７５ｍｇの範囲において誤差範囲−１０〜５重量％で重量を判別できることが判る。
【符号の説明】
【００４９】
１ 透明容器
２ 粉末
２ａ 露出表面
３ センサー
４ 照明
１１ 固定台
１２ 固定ブロック
１２ａ リニアスライダ
１３ａ、１３ｂ 偏芯円板カムの回転軸の支持台
１４ 偏芯円板カム
１４ａ ピン
１５ 偏芯円板カムの回転軸
１６ リンクアーム
１７ 垂直スライドベース
１８ 透明容器握持部
１８ａ 固定部
１８ａ１、１８ａ２ 固定板
１８ｂ クランピングユニット
１８ｃ 軸
１９ 衝撃受部
２０ バネ装置
２１ ストッパー
２２ａ 握持固定部
２２ｂ 握持可動部
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ 貫通孔
２４ ボルト
２４ａ ボルトの頭
２５ａ ボルトの頭
２６ａ、２６ｂ エアーシリンダー
２７ 貫通孔
２８ ボルトとナット
３０ モーター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明容器内に充填された粉末の重量を測定する方法において、
粉末が充填された前記透明容器を予め定めた角度だけ上下方向に傾斜させて握持機構に握持させる第１の工程と、
前記透明容器に衝撃及び／又は振動を繰り返し与え、粉末が前記透明容器空間に露出している面を平坦化させる第２の工程と、
前記透明容器の外からセンサーを用いて粉末の露出表面面積を求めるためのデータを取得し、取得したデータから粉末の露出表面面積を求める第３の工程と、
第３の工程で求めた粉末の露出表面の面積測定値と、予め粉末の充填重量に対する露出表面の面積の関係を測定して得られた換算用データとを対比して前記透明容器内の粉末の充填重量を算出する第４の工程を有することを特徴とする透明容器内粉末の重量測定方法。
【請求項２】
前記センサーをその検知面の軸線方向が透明容器内に充填された粉末の露出表面に対して垂直となるように前記透明容器の上方に配置させることを特徴とする請求項１に記載の透明容器内粉末の重量測定方法。
【請求項３】
２台のセンサーを、それらの検知面の軸線方向が異なるように前記透明容器の上方と下方に配置し、異なる角度から粉末の露出表面の面積を求めるためデータを測定し、それぞれのデータに基づいて粉末の露出表面面積を算出し、両者の露出表面面積の加算値もしくは平均値を粉末の充填重量の演算に用いる露出表面面積とすることを特徴とする請求項１に記載の透明容器内粉末の重量測定方法。
【請求項４】
１台のセンサーをその検知面の軸線方向が透明容器内に充填された粉末の露出表面に対して垂直となるように前記透明容器の上方に配置し、他の一台のセンサーをその検知面の軸線方向が透明容器底面に対して垂直となるように前記透明容器の下方に配置させることを特徴とする請求項３に記載の透明容器内粉末の重量測定方法。
【請求項５】
前記センサーとしてカメラを用いて粉末の露出表面を撮像し、得られた画像を画像処理することにより粉末の露出表面の面積を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の透明容器内粉末の重量測定方法。
【請求項６】
前記センサーとしてレーザーセンサーを用いて露出表面の測長を行い、得られた測長データに基づいて粉末の露出表面の面積を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の透明容器内粉末の重量測定方法。
【請求項７】
透明容器内に充填された粉末の重量を測定する重量測定装置において、
粉末が充填された前記透明容器を予め定めた角度だけ上下方向に傾斜させて握持する握持機構と、
粉末が前記透明容器空間に露出している面を平坦化させるために前記透明容器に衝撃及び／又は振動を繰り返して与える衝撃及び／又は振動付与機構と、
前記透明容器の外から粉末の露出表面面積を求めるためのデータを取得するセンサー、及び前記センサーで取得したデータから粉末の露出表面面積を求める露出表面面積算出部からなる露出表面面積測定機構と、
予め粉末の充填重量に対する露出表面の面積の関係を測定して得られた換算用データを記憶している記憶部を備え、前記露出表面面積測定機構で求めた粉末の露出表面の面積測定値と前記換算用データを対比して、前記面積測定値を重量に換算する面積−重量換算機構とを有することを特徴とする透明容器内粉末の重量測定装置。
【請求項８】
前記センサーを、その検知面が前記透明容器内に充填された粉末の露出表面に対して垂直となるように前記透明容器の上方に配置させたことを特徴とする請求項７に記載の透明容器内粉末の重量測定装置。
【請求項９】
２台のセンサーを、それらの検知面の軸線方向が異なるように前記透明容器の上方と下方に配置し、両センサーから取得したデータから求めた粉末の露出表面面積の加算値もしくは平均値を粉末の充填重量の演算に用いる露出表面面積の面積測定値とすることを特徴とする請求項７に記載の透明容器内粉末の重量測定装置。
【請求項１０】
１台のセンサーをその検知面の軸線方向が透明容器内に充填された粉末の露出表面に対して垂直となるように前記透明容器の上方に配置し、他の一台のセンサーをその検知面の軸線方向が透明底面に対して垂直となるように前記透明容器の下方に配置させることを特徴とする請求項９に記載の透明容器内粉末の重量測定装置。
【請求項１１】
前記センサーがカメラであり、該カメラで撮像した粉末の露出表面の画像を画像処理して粉末の露出表面面積を算出することを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の透明容器内粉末の重量測定装置。
【請求項１２】
前記センサーがレーザーセンサーであり、該レーザーセンサーで測長した粉末の露出表面の測長データに基づいて粉末の露出表面面積を算出することを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の透明容器内粉末の重量測定装置。
【請求項１】
透明容器内に充填された粉末の重量を測定する方法において、
粉末が充填された前記透明容器を予め定めた角度だけ上下方向に傾斜させて握持機構に握持させる第１の工程と、
前記透明容器に衝撃及び／又は振動を繰り返し与え、粉末が前記透明容器空間に露出している面を平坦化させる第２の工程と、
前記透明容器の外からセンサーを用いて粉末の露出表面面積を求めるためのデータを取得し、取得したデータから粉末の露出表面面積を求める第３の工程と、
第３の工程で求めた粉末の露出表面の面積測定値と、予め粉末の充填重量に対する露出表面の面積の関係を測定して得られた換算用データとを対比して前記透明容器内の粉末の充填重量を算出する第４の工程を有することを特徴とする透明容器内粉末の重量測定方法。
【請求項２】
前記センサーをその検知面の軸線方向が透明容器内に充填された粉末の露出表面に対して垂直となるように前記透明容器の上方に配置させることを特徴とする請求項１に記載の透明容器内粉末の重量測定方法。
【請求項３】
２台のセンサーを、それらの検知面の軸線方向が異なるように前記透明容器の上方と下方に配置し、異なる角度から粉末の露出表面の面積を求めるためデータを測定し、それぞれのデータに基づいて粉末の露出表面面積を算出し、両者の露出表面面積の加算値もしくは平均値を粉末の充填重量の演算に用いる露出表面面積とすることを特徴とする請求項１に記載の透明容器内粉末の重量測定方法。
【請求項４】
１台のセンサーをその検知面の軸線方向が透明容器内に充填された粉末の露出表面に対して垂直となるように前記透明容器の上方に配置し、他の一台のセンサーをその検知面の軸線方向が透明容器底面に対して垂直となるように前記透明容器の下方に配置させることを特徴とする請求項３に記載の透明容器内粉末の重量測定方法。
【請求項５】
前記センサーとしてカメラを用いて粉末の露出表面を撮像し、得られた画像を画像処理することにより粉末の露出表面の面積を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の透明容器内粉末の重量測定方法。
【請求項６】
前記センサーとしてレーザーセンサーを用いて露出表面の測長を行い、得られた測長データに基づいて粉末の露出表面の面積を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の透明容器内粉末の重量測定方法。
【請求項７】
透明容器内に充填された粉末の重量を測定する重量測定装置において、
粉末が充填された前記透明容器を予め定めた角度だけ上下方向に傾斜させて握持する握持機構と、
粉末が前記透明容器空間に露出している面を平坦化させるために前記透明容器に衝撃及び／又は振動を繰り返して与える衝撃及び／又は振動付与機構と、
前記透明容器の外から粉末の露出表面面積を求めるためのデータを取得するセンサー、及び前記センサーで取得したデータから粉末の露出表面面積を求める露出表面面積算出部からなる露出表面面積測定機構と、
予め粉末の充填重量に対する露出表面の面積の関係を測定して得られた換算用データを記憶している記憶部を備え、前記露出表面面積測定機構で求めた粉末の露出表面の面積測定値と前記換算用データを対比して、前記面積測定値を重量に換算する面積−重量換算機構とを有することを特徴とする透明容器内粉末の重量測定装置。
【請求項８】
前記センサーを、その検知面が前記透明容器内に充填された粉末の露出表面に対して垂直となるように前記透明容器の上方に配置させたことを特徴とする請求項７に記載の透明容器内粉末の重量測定装置。
【請求項９】
２台のセンサーを、それらの検知面の軸線方向が異なるように前記透明容器の上方と下方に配置し、両センサーから取得したデータから求めた粉末の露出表面面積の加算値もしくは平均値を粉末の充填重量の演算に用いる露出表面面積の面積測定値とすることを特徴とする請求項７に記載の透明容器内粉末の重量測定装置。
【請求項１０】
１台のセンサーをその検知面の軸線方向が透明容器内に充填された粉末の露出表面に対して垂直となるように前記透明容器の上方に配置し、他の一台のセンサーをその検知面の軸線方向が透明底面に対して垂直となるように前記透明容器の下方に配置させることを特徴とする請求項９に記載の透明容器内粉末の重量測定装置。
【請求項１１】
前記センサーがカメラであり、該カメラで撮像した粉末の露出表面の画像を画像処理して粉末の露出表面面積を算出することを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の透明容器内粉末の重量測定装置。
【請求項１２】
前記センサーがレーザーセンサーであり、該レーザーセンサーで測長した粉末の露出表面の測長データに基づいて粉末の露出表面面積を算出することを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の透明容器内粉末の重量測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１０２７０４（Ｐ２０１１−１０２７０４Ａ）
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５６７５３（Ｐ２００９−２５６７５３）
【出願日】平成２１年１１月１０日（２００９．１１．１０）
【出願人】（５９９０６６１４８）株式会社 デクシス (3)
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１０日（２００９．１１．１０）
【出願人】（５９９０６６１４８）株式会社 デクシス (3)
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