金属異物検知装置
【課題】凹形状の磁気感応部の対向二辺それぞれに共振型のコイルを組み込んでも対向二辺の間隙での感度が良く且つ電子回路の規模が小さい金属異物検知装置１０を実現。
【解決手段】感応部３２，３３を対向二辺とする凹形状の磁気感応部３０と、第１感応部３２に同心配置された主コイル３２ａ及び副コイル３２ｂと、第２感応部３３に同心配置された主コイル３３ａ及び副コイル３３ｂと、主コイル３２ａ，３３ａをインダクタンス部分とする共振回路４２と、副コイル３２ｂ，３３ｂの惹起信号に基づいて金属異物の検出と判定を行う検出判定回路４３〜４６とを備え、主コイル３２ａ，３３ａ同士が直列接続されて両コイル間の磁束を加増させる向きに配置され、副コイル３２ｂ，３３ｂ同士も直列接続されて両コイルの起電力を加増させる向きに配置されている。
【解決手段】感応部３２，３３を対向二辺とする凹形状の磁気感応部３０と、第１感応部３２に同心配置された主コイル３２ａ及び副コイル３２ｂと、第２感応部３３に同心配置された主コイル３３ａ及び副コイル３３ｂと、主コイル３２ａ，３３ａをインダクタンス部分とする共振回路４２と、副コイル３２ｂ，３３ｂの惹起信号に基づいて金属異物の検出と判定を行う検出判定回路４３〜４６とを備え、主コイル３２ａ，３３ａ同士が直列接続されて両コイル間の磁束を加増させる向きに配置され、副コイル３２ｂ，３３ｂ同士も直列接続されて両コイルの起電力を加増させる向きに配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検体に混入した金属異物を検知する金属異物検知装置に関し、詳しくは、鉄などの磁性体金属に加えて非鉄金属などの非磁性体金属までも金属異物として検出することができる金属異物検知装置の改良に関する。
なお、本願において、凹形状は、文字通り凹形のもの他、凹形に準じた形状も含んでおり、例えば、凵字状や、Ｕ字状、さらにはそれに台座部の付いた形状も、該当する。
【背景技術】
【０００２】
従来より（例えば特許文献１参照）、帯状の包装材料を二つ折り及び縦シールして次々に袋体を形成しながら食品や医薬品を包装した包装袋体を被検体とする金属検出装置が知られている。これは、コイルを対向配置した対向形のものであり、コイルを保持する検出部が凹形になっていて、その対向二辺に発振コイルと第１，第２受信コイルとが分かれて組み込まれている。そして、対向二辺の間隙に包装袋体を通しながら、高周波の交番磁界の受信状況を監視して、受信レベルが低下した時には金属が含有されていると判定するようになっている。この場合、第１受信コイルについては中間出力も取り込んで差動増幅することにより検出感度を高めている。
【０００３】
また（例えば特許文献２参照）、送信コイルと受信コイルとを用いる態様として、上述した対向形の他、送信コイルと二個の受信コイルと列設しておいて被検体に各コイルの中空を通過させて金属異物の検出を行う同軸形のものや、送信コイルと二個の受信コイルとを重畳的に配置した水平一面形のものも知られている。これらは、何れのタイプでも、二つの受信コイルの信号を差動増幅することにより検出感度を高めている。
さらに（例えば特許文献３参照）、上下二本組のセンサーコイルを２セット配置したものもある。この２セットは、被検体搬送路の上流と下流とに分かれて並設されている。
【０００４】
また（例えば特許文献４〜６）、被検体の接近によるセンサコイルのインピーダンス変化を利用して金属異物を検出するものも知られており、これらは、受信コイルを必要とせず、センサコイルにブリッジ回路を組み合わせることによって検出感度を高めるとともに、センサコイルにコンデンサを組み合わせて同調回路や共振回路を構成することによっても検出感度を高めている（例えば特許文献５〜６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３２５１５９号公報
【特許文献２】特開平８−１０１２７９号公報
【特許文献３】特開２００３−３０７５７２号公報
【特許文献４】特公平３−１８１４３号公報
【特許文献５】特開２０００−３２９８５８号公報
【特許文献６】特許第３８５７２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の金属異物検知装置では、送信コイルと受信コイルとを用いて受信コイルの信号を差動増幅する謂わば送受信型よりも、被検体の接近によるセンサコイルのインピーダンス変化を利用するものの方が非磁性体金属の検出性能を上げやすく、その中でも、センサコイルにコンデンサを組み合わせて共振回路を構成した謂わば共振型は、非磁性体金属の検出性能を上げたいときに使いやすいものである。
そのため、長尺の分包紙を区画しながら薬剤を分包させた分包帯を被検体とする金属異物検知にも共振型を使用することが望まれる。
【０００７】
しかしながら、共振型の金属異物検知装置には、センサコイルから離れると急激に感度が低下するという性質があるため、従来のままでは、分包帯への適用には難がある。
すなわち、分包帯は、長手方向に順送りされるが、その際、横に倒れて寝た状態で送られることは少なく、大抵、薬剤投入時の姿勢と同じく幅方向を縦にした起立状態で送られる。そのため、磁気感応部は凹形状になっているのが望ましいが、対向二辺の一方にだけセンサコイルを設けたのでは他方のところで検出性能が不足する。
【０００８】
また、例え凹形状の磁気感応部の対向二辺それぞれにセンサコイルを設けたとしても、対向二辺の間隙の中央部では依然として感度が落ちるうえ、センサコイルばかりか共振回路や検出回路も二組が必要になる。これに対しては、共振型を踏襲して凹形状の磁気感応部の対向二辺それぞれにコイルを組み込むに際し、電子回路の規模増大を抑制しながら、対向二辺の間隙での感度ができるだけ低下しないように改良することが要請される。
そこで、凹形状の磁気感応部の対向二辺それぞれに共振型のコイルが組み込まれていても対向二辺の間隙での感度が比較的良く且つ電子回路の規模が小さい金属異物検知装置を実現することが技術的な課題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の金属異物検知装置は（解決手段１）、このような課題を解決するために創案されたものであり、第１感応部と第２感応部とを対向二辺とする凹形状の磁気感応部と、前記第１感応部に同心配置された主コイル及び副コイルと、前記第２感応部に同心配置された主コイル及び副コイルと、前記主コイルをインダクタンス部分とする共振回路と、前記副コイルの惹起信号に基づいて金属異物の検出と判定を行う検出判定回路とを備えた金属異物検知装置であって、前記主コイル同士が直列に接続されており且つ両コイル間の磁束を加増させる向きに配置されており、前記副コイル同士が直列に接続されており且つ前記磁束による起電力を加増させる向きに配置されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の金属異物検知装置は（解決手段２）、上記解決手段１の金属異物検知装置であって、前記第１感応部と前記第２感応部との何れでも前記主コイルの巻き数に比べて前記副コイルの巻き数が３分の１以下になっていることを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明の金属異物検知装置は（解決手段３）、上記解決手段１，２の金属異物検知装置であって、前記共振回路と前記検出判定回路とが電気絶縁されていることを特徴とする。
また、本発明の金属異物検知装置は（解決手段４）、上記解決手段１〜３の金属異物検知装置であって、前記磁気感応部の外面のうち前記第１感応部と前記第２感応部との対向面を除く全面または一部の面に磁性体のシートが貼り付けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
このような本発明の金属異物検知装置にあっては（解決手段１）、磁気感応部が凹形状にされ、その対向二辺が第１，第２感応部にされ、それぞれに主コイルが設けられ、主コイルが共振回路に組み入れられているので、分包帯の検査に適した凹形状の磁気感応部と、金属なら鉄も非鉄も良く検出しうる共振型とを、何れも踏襲したうえで複数並設したものとなっている。しかも、そのような踏襲や直截的改良にとどまらず、それぞれの主コイルに副コイルを同心配置で付加するとともに、主コイル同士は直列接続したうえで両コイル間の磁束を加増させる向きに配置し、副コイル同士も直列接続したうえで主コイルの磁束による起電力を加増させる向きに配置し、その副コイルの惹起信号に基づいて金属異物の検出と判定を行うよう、更なる改良も加えられている。
【００１３】
このように主コイル毎に副コイルを同心配置したことにより、共振回路側と検出回路側とが電気的には分離可能になって、調整負担の重いブリッジ回路を採用しなくても精度良く検出することができるうえ、主コイル同士の接続も不都合なく行えることとなる。そして、主コイル同士を直列接続するとともに、副コイル同士も直列接続したことにより、共振回路側も検出判定回路側も単一コイル用の回路で足りるので、電子回路部の規模増加が抑制・回避される。また、主コイル同士も副コイル同士も磁束や起電力を加増させる向きに配置したことにより、単純な複数並設時よりも検出感度が高くなる。
したがって、この発明によれば、凹形状の磁気感応部の対向二辺それぞれに共振型のコイルが組み込まれていても対向二辺の間隙での感度が比較的良く且つ電子回路の規模が小さい金属異物検知装置を実現することができる。
【００１４】
また、本発明の金属異物検知装置にあっては（解決手段２）、どの感応部でも副コイルの巻き数を主コイルの巻き数の３分の１以下に抑えたことにより、主コイルと副コイルとが密結合していても、副コイルによって共振回路が強い影響を受けてその共振特性が変化して検出性能が低下してしまうという不所望な事態を簡便に回避することができる。
【００１５】
さらに、本発明の金属異物検知装置にあっては（解決手段３）、共振回路と検出判定回路とを電気的には絶縁したことにより、比較的大きな電流の流れる共振回路側から微弱な信号を増幅する検出回路側への電気雑音が低減されるので、検出性能が向上する。
また、本発明の金属異物検知装置にあっては（解決手段４）、磁性体シート貼付という簡便な手法で不所望な磁束の漏れや拡散を抑制・防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１について、金属異物検知装置の構造を示し、（ａ）が外観斜視図、（ｂ）が感応部の要部の正面図、（ｃ）がＤ−Ｄ矢視図、（ｄ）がＥ−Ｅ矢視図、（ｅ）が電子回路部のブロック図である。
【図２】（ａ）は横軸が周波数で縦軸が振幅の共振特性図、（ｂ）は横軸が周波数で縦軸が振幅のフィルタ特性図、（ｃ）が受信信号の波形例、（ｄ）が検知信号の波形例、（ｅ）が判別信号の波形例、（ｆ）は横軸が位置で縦軸が感度比の感度特性図である。
【図３】本発明の実施例２について、磁気感応部の構造を示し、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図、（ｃ）が底面図である。
【図４】本発明の実施例３について、金属異物検知装置およびその使用状況の外観斜視図である。
【図５】本発明の実施例４について、金属異物検知装置の薬剤分包機への適用態様を示し、（ａ）が錠剤分包機の外観斜視図、（ｂ）が散薬分包機の外観斜視図、（ｃ）が包装機構要部の外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
このような本発明の金属異物検知装置について、これを実施するための具体的な形態を、以下の実施例１〜４により説明する。
図１〜２に示した実施例１は、上述した解決手段１〜４（出願当初の請求項１〜４）を総て具現化したものであり、図３に示した実施例２は、上述した解決手段４（出願当初の請求項４）を別の態様で具現化したものであり、図４に示した実施例３は、手動式での具体例であり、図５（ａ）〜（ｃ）に示した実施例４は、自動調剤機への組込例である。
なお、それらの図示に際しては、簡明化等のため、ボルト等の締結具や，ヒンジ等の連結具，電子回路の詳細などは図示を割愛し、発明の説明に必要なものや関連するものを中心に図示した。
【実施例１】
【００１８】
本発明の金属異物検知装置の実施例１について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、（ａ）が金属異物検知装置１０の外観斜視図、（ｂ）が対向する感応部３２，３３の要部の正面図、（ｃ）がＤ−Ｄ矢視図、（ｄ）がＥ−Ｅ矢視図、（ｅ）が電子回路部４０のブロック図である。また、図２は、（ａ）が横軸に周波数をとり縦軸に共振信号の振幅をとって示した共振回路４２の共振特性図、（ｂ）が横軸に周波数をとり縦軸に通過信号の振幅をとって示したフィルタ４５のフィルタ特性図である。
【００１９】
この金属異物検知装置１０は（図１（ａ）参照）、別体の操作部２０と磁気感応部３０とをシールドケーブル１１で繋いだものであり、操作部２０は、箱体２１と、その表面に配設された感度設定器２２と電源スイッチ２３とブザー２４とＬＥＤ２５とリセットスイッチ２６とを具えている。感度設定器２２は後述の閾値Ｔｈを可変設定できれば摘みでもレバーでもダイヤルでも良く、ブザー２４は金属異物の検知時に音を発して注意を促すことができれば他の発音部材でも良く、ＬＥＤ（発光ダイオード）２５は、金属異物の検知時に光を発して注意を促すことができれば他の点灯部材でも良い。
【００２０】
磁気感応部３０は（図１（ａ）参照）、横長の連結部３１と、その一端部に立つ第１感応部３２と、連結部３１の他端部に立つ第２感応部３３とを、凹形状に連結させたものであり、第１感応部３２と第２感応部３３とが対向二辺になっていて、両者の間には分包帯５を遊挿しうる間隙３４が開いている。間隙３４は連結部３１側が閉じているが反対側が解放されているので、そこから分包帯５を差し込みさえすれば、長い分包帯５をそのどこからでも磁気感応部３０にセットすることができるようになっている。
【００２１】
第１感応部３２には（図１（ｂ）〜（ｄ）参照）、巻き枠に多数回巻かれた主コイル３２ａと、それに重ねて少数回巻かれた副コイル３２ｂとが内蔵され、外面には磁性体シート３２ｃが貼り付けられている。主コイル３２ａの巻き数に比べて副コイル３２ｂは３分の１以下になっており、重ね巻きによって主コイル３２ａと副コイル３２ｂは同心配置されたものとなっている。同様に、第２感応部３３には、巻き枠に多数回巻かれた主コイル３３ａと、それに重ねて巻かれて同心配置になった副コイル３３ｂとが内蔵され、外面には磁性体シート３３ｃが貼り付けられている。副コイル３３ｂの巻き数も主コイル３３ａの巻き数の３分の１以下になっている。必須ではないが、大抵、主コイル３２ａと主コイル３３ａは巻き数が等しく、副コイル３２ｂと副コイル３３ｂも巻き数が等しい。
【００２２】
また、主コイル３２ａと主コイル３３ａは、コイル同士が直列に接続されたうえで、主コイル３２ａの磁束３２ｄと主コイル３３ａの磁束３３ｄとが加増されるよう、両コイルの中心軸が重なって間隙３４を貫通する向きで対向配置されるとともに、コイル捲回の巻き方向と直列接続の接続順序とについても整合がとられる。副コイル３２ｂと副コイル３３ｂも主コイル３２ａ，３３ａの対向配置に随伴して同様に対向配置されたものとなり、副コイル３２ｂは間近な主コイル３２ａの磁束３２ｄにほぼ対応した起電力を生じ、副コイル３３ｂは間近な主コイル３３ａの磁束３３ｄにほぼ対応した起電力を生じるところ、副コイル３２ｂ，副コイル３３ｂもコイル同士が直列に接続されるとともに、副コイル３２ｂ，３３ｂ同士が磁束３２ｄ，３３ｄによる起電力を加増させるよう、副コイル３２ｂ，３３ｂもコイル捲回の巻き方向と直列接続の接続順序とについて整合がとられる。
【００２３】
磁性体シート３３ｃと磁性体シート３３ｃは、何れも、磁気感応部３０の外面のうちで間隙３４から遠い側面に貼り付けられて、主コイル３２ａと主コイル３３ａとを合わせた長いコイルの両端面を覆うことで、磁束３２ｄ，３３ｄの外部への漏れを抑制している。なお、第１感応部３２と第２感応部３３との対向面すなわち間隙３４側の面には磁性体シートが貼り付けられていない。磁性体の材質は、後述する発振回路４１の発振周波数で交番する磁束３２ｄ，３３ｄに対して高い透磁率を示すとともに、表面抵抗率の高いものが望ましい。そうすることにより、磁性体シート３２ｃ，３３ｃのところで、磁束を集中させるとともに磁気損失を少なくすることができる。
【００２４】
さらに、錠剤や散薬を区分収容した典型的な分包帯５を被検体とする装置では、間隙３４の幅（対向感応部３２，３３の離隔距離，特に主コイル３２ａ，３３ａの離隔距離）が２０ｍｍ〜３０ｍｍ程度にされ、間隙３４の高さ（対向感応部３２，３３の高さ，特に主コイル３２ａ，３３ａの高さ）が７０ｍｍ程度にされる。分包帯５の長手方向・送り方向における間隙３４の奥行き（対向感応部３２，３３の幅，特に主コイル３２ａ，３３ａの幅）は、小さな金属異物にも良く感応するよう狭くされ例えば１０ｍｍになっている。
【００２５】
電子回路部４０は（図１（ｅ）参照）、主コイル３２ａ，３３ａを励磁して交番磁束を発生させるために、所定の一定周波数で発振する発振回路４１と、コンデンサを含んでいて直列接続の主コイル３２ａ，３３ａをインダクタンス部分とする共振回路４２とを具えている。共振回路４２のコンデンサと直列接続コイル３２ａ，３３ａとはシールドケーブル１１にて接続されて、間隙３４に何も存在しないときには共振回路４２の共振周波数と発振回路４１の発振周波数とが一致するように周波数の設計や調整がなされている。
【００２６】
そのため、発振回路４１から発振信号を受けて共振回路４２が共振するとき、間隙３４に金属等の電磁気感応部材が無ければ最も強く共振し（図２（ａ）の実線グラフ参照）、間隙３４に磁性体金属の異物が入ると共振周波数が低い方へずれると同時に共振レベルが低下・弱化し（図２（ａ）の短波線を参照）、間隙３４に非磁性体金属の異物が入ると共振周波数が高い方へずれると同時に共振レベルが低下・弱化する（図２（ａ）の長波線を参照）。なお、共振回路４２の周波数選択度特性としてのＱ値は、それが大きいほど金属異物の検知感度が上がるものであり、具体的には２０以上が好ましい。
【００２７】
発振回路４１の発振周波数は、被検体に混入した金属異物の検出に関して鉄系さえ検知できれば良しとするのか非鉄金属の検知も重視するのかに応じて適切な周波数が選択される。発振周波数が数ＫＨｚ〜１０数ＫＨｚの場合、金属異物に発生する渦電流が小さいため透磁率の大きい磁性体金属の検知には適するが、アルミニウム箔片等の非磁性体金属の検知には適さない。これに対し、発振周波数が１００ＫＨｚ〜数ＭＨｚの場合、周波数が高いため、金属異物に発生する渦電流が大きくなるので、磁性体金属の小片だけでなく、非磁性体金属の検知感度も高くなる。ここでは、薬剤を区分収容した分包帯５が被検体であり、ホチキス針や鉄ネジ等の磁性体金属だけでなく、薬剤包装アルミニウム箔の破片や真鍮ネジ等の非磁性体金属も、混入が危惧されるため、１．２５ＭＨｚや２．５ＭＨｚといった高めの周波数が採用されている。
【００２８】
また（図１（ｅ）参照）、電子回路部４０には、間隙３４に金属異物が入ったときにそこの磁場が変化したこと具体的には磁束３２ｄ，３３ｄが減ったことを検出して判定を出すために、検出判定回路４３〜４６と点灯回路４７も具えている。この検出判定回路４３〜４６と上述の共振回路４２は、不所望な相互影響を断つために、電気絶縁されている。具体的には、例えば絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ等からなるグランド分離手段によって、発振回路４１及び共振回路４２のグランドと、検出判定回路４３〜４６及び点灯回路４７のグランドとが、電気的に絶縁・分離されている。このような電気絶縁により、コモンモードノイズを除去することができる。
【００２９】
検出判定回路４３〜４６は、直列接続されている副コイル３２ｂ及び副コイル３３ｂに磁束３２ｄ及び磁束３３ｄで惹起された信号に基づいて金属異物の検出と判定を行うために、その直列接続コイル３２ｂ，３３ｂの惹起信号Ａを入力してそれに例えば包絡線検波を施すことで１．２５ＭＨｚや２．５ＭＨｚの搬送波を除去して低周波の変動信号成分を抽出する検波回路４３と、その微弱な信号を適度なレベルに増幅する増幅回路４４と、それで増幅した信号から高域遮断周波数Ｈｆより高い高周波成分と低域遮断周波数Ｌｆより低い低周波成分とを雑音として除去して検知信号Ｂを生成するバンドパスフィルタ４５と（図２（ｂ）参照）、例えばヒステリシス特性を持ったコンパレータからなる判定回路４６とを具えている。
【００３０】
判定回路４６は、フィルタ４５からの検知信号Ｂと感度設定器２２からの閾値Ｔｈとを入力し、その大小比較を行って、二値の判別信号Ｃを生成するものであり、具体的には、例えば、検知信号Ｂが閾値Ｔｈを上回ったときには、判別信号Ｃの値を有意なハイにするが、そうでなければ判別信号Ｃの値を有意でないローに維持するようになっている。
点灯回路４７は、例えばフリップフロップやラッチといった１ビットデータ保持デバイスを具えていて、判別信号ＣがハイになるとＬＥＤ２５を点灯させ、その後も点灯を継続させて、リセットスイッチ２６が操作されるとＬＥＤ２５を消灯させるようになっている。なお、ブザー２４は判別信号Ｃがハイの間だけ鳴動するようになっている。
【００３１】
この実施例１の金属異物検知装置１０について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図１（ａ）は分包帯５を被検体として金属異物検知装置１０で金属異物を検査しているところの斜視図であり、図２は、（ａ）が横軸に周波数をとり縦軸に共振信号の振幅をとって示した共振回路４２の共振特性図、（ｂ）が横軸に周波数をとり縦軸に通過信号の振幅をとって示したフィルタ４５のフィルタ特性図、（ｃ）が受信信号Ａの波形例、（ｄ）が検知信号Ｂの波形例、（ｅ）が判別信号Ｃの波形例、（ｆ）が横軸に対向感応部３２，３３間の位置をとり縦軸に比感度をとって示した磁気感応部３０の感度特性図である。
【００３２】
分包帯５を検査するときは（図１（ａ）参照）、先ず、電源スイッチ２３を操作して金属異物検知装置１０を作動させるとともに、過去の実績や適宜な予測などに基づき感度設定器２２を操作して閾値Ｔｈを適宜設定しておく。それから、金属異物検知装置１０の磁気感応部３０の間隙３４に分包帯５を差し込んで、分包帯５が間隙３４から抜け出さないよう注意しながら分包帯５をなるべく定速で長手方向に順送りする。そうすると、分包帯５に金属異物が混入していなければ、何事も起きないが、分包帯５に金属異物が混入していると、それが検知されて、ブザー２４が短時間鳴動し、ＬＥＤ２５が点灯し続ける。
【００３３】
その検知過程を詳述するが、例えば時刻ｔ１〜ｔ２の間に混入異物が間隙３４を通過したとして（図２（ｃ）参照）、時刻ｔ１以前や時刻ｔ２以後と、時刻ｔ１〜ｔ２の間とに分けて、順に説明する。時刻ｔ１以前や時刻ｔ２以後では、対向感応部３２，３３の間隙３４の磁束３２ｄ，３３ｄを妨げる金属異物が無いので、共振回路４２が強く共振して（図２（ａ）の実線グラフ参照）、副コイル３２ｂ，３３ｂの惹起信号Ａの振幅が大きく且つ一定になる（図２（ｃ）参照）。そのような惹起信号Ａからは検波しても何も抽出されないので、検知信号Ｂは信号値がゼロのままとなり（図２（ｄ）参照）、判別信号Ｃもローのままで、ブザー２４が音を発することもなく、ＬＥＤ２５が点灯することもない。
【００３４】
これに対し、時刻ｔ１〜ｔ２の間は、分包帯５の送りに伴って金属異物が主コイル３２ａ，３３ａの間隙３４の中を移動し、それで磁束３２ｄ，３３ｄが乱され更には弱められるため、共振回路４２の共振が弱まって（図２（ａ）の破線グラフ参照）、副コイル３２ｂ，３３ｂの惹起信号Ａの振幅が一時的に小さくなる（図２（ｃ）参照）。そして、その信号変動成分が、検波回路４３によって抽出され、増幅回路４４によって増幅され、フィルタ４５によって低域遮断周波数Ｌｆから高域遮断周波数Ｈｆまでの周波数範囲に限定されて（図２（ｂ）参照）、検知信号Ｂになる（図２（ｄ）参照）。
【００３５】
この検知信号Ｂの値が、時刻ｔ１〜ｔ２の間に上下動して、閾値Ｔｈを超えると（図２（ｄ）参照）、検知信号Ｂが閾値Ｔｈを上回っている間だけ判別信号Ｃが有意のハイになる（図２（ｅ）参照）。そして、判別信号Ｃがハイになると、それに対応してブザー２４が鳴動するとともにＬＥＤ２５が点灯する。ブザー２４の鳴動は判別信号Ｃがローに戻ると止むが、ＬＥＤ２５はリセットスイッチ２６が操作されるまで点灯し続ける。
こうして、分包帯５に金属異物が混入していると、それが磁気感応部３０の間隙３４を通過したときに、電子回路部４０によって検知され、ブザー２４の鳴動やＬＥＤ２５の点灯によって作業者等に報される。
【００３６】
さらに、検知感度について詳述すると（図２（ｆ）参照）、金属異物が小さくても検知しうるよう対向感応部３２，３３の幅を上述したように１０ｍｍ程度に狭めていることもあって、第１感応部３２の感度は間隙３４において第１感応部３２から離れると急激に低下する一方（図２（ｆ）の一点鎖線グラフ参照）、第２感応部３３の感度は間隙３４において第２感応部３３から離れると急激に低下するため（図２（ｆ）の二点鎖線グラフ参照）、第１感応部３２と第２感応部３３とを対向配置して単純に並列動作させたのでは、間隙３４の中央での検出感度が低いままである（図２（ｆ）において一点鎖線グラフと二点鎖線グラフと大きい方を参照）。
【００３７】
これに対し、本願発明を具体化した金属異物検知装置１０にあっては、分包帯５の通過する間隙３４を挟んで対向させた主コイル３２ａ，３３ａを磁束加増態様で直列接続するとともに、主コイル３２ａに重ねて捲回した副コイル３２ｂと主コイル３３ａに重ねて捲回した副コイル３３ｂとを起電力加増態様で直列接続したことにより、間隙３４の中央でも検出感度がかなり高くなっている（図２（ｆ）の実線グラフ参照）。そのため、上述のように例えば１０ｍｍだった対向感応部３２，３３の幅に比べて、それよい二倍以上広い例えば上述の２０ｍｍ〜３０ｍｍに対向感応部３２，３３の離隔距離を広げても、小片の金属異物まで的確に検知することができる。
【実施例２】
【００３８】
本発明の金属異物検知装置の実施例２について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図３は、磁気感応部の構造を示し、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図、（ｃ）が底面図である。
この金属異物検知装置が上述した実施例１の金属異物検知装置１０と相違するのは磁気感応部であり、この金属異物検知装置の磁気感応部が上述した実施例１の磁気感応部３０と相違するのは、第１感応部３２と第２感応部３３との対向面は別として、磁気感応部の外面のほぼ全面に磁性体のシートが貼り付けられている事である。
【００３９】
具体的には、連結部３１から両感応部３２，３３に及ぶ正面と背面には磁性体シート３５が貼り付けられ（図３（ａ）参照）、連結部３１の両側面にも磁性体シート３６が貼り付けられ（図３（ｂ）参照）、連結部３１の底面にも磁性体シート３７が貼り付けられている（図３（ｃ）参照）。
この場合、上述した磁性体シート３２ｃ，３３ｃに加えて磁性体シート３５〜３７のところでも磁束が拡散しないで集中するため、磁気損失が更に低減することになるうえ、外部の磁性体たとえば鉄製工具などを金属異物検知装置の近くに置いたり近傍で使用したとしても、装置が動作を乱されるということが少なくなるので、外乱にも強くなる。
【実施例３】
【００４０】
図４に外観斜視図を示した本発明の金属異物検知装置６０は、分包帯５を人の手で送る手動式のものであり、上述した実施例１の金属異物検知装置１０と相違するのは、操作部２０と磁気感応部３０とが筐体６１に纏めて装備されて一体物になっている点と、金属異物が検知されるまでは例えばＯＫの文字を表示し金属異物が検知されると例えばＮＧの文字を表示する表示部６２が追加された点と、分包帯５を分包帯収納箱６４から分包帯収納箱６５へ送るときの向きを例えば矢印でしめす案内６３が追加された点である。
【００４１】
この場合、手送りのため、分包帯５の送り速度が変動しやすいので、バンドパスフィルタ４５の通過帯域が広げられる。例えば、フィルタ４５は、低域遮断周波数Ｌｆが１Ｈｚ程度にされ、高域遮断周波数Ｈｆが１ＫＨｚ程度にされる。
これにより、対向感応部３２，３３の幅が例えば１０ｍｍであれば、分包帯５の送り速度が１ｃｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓといった広い範囲で変化しても、検出判定が行われる。
【実施例４】
【００４２】
図５（ａ）に外観斜視図を示した錠剤分包機７０は、金属異物検知装置１０を組み込んだものであり、磁気感応部３０が分包帯５の排出口の近傍に付設されている。
図５（ｂ）に外観斜視図を示した散薬分包機７１も、金属異物検知装置１０を組み込んだものであり、やはり分包帯５の排出口の近傍に磁気感応部３０が付設されている。
排出口の外側への付設は後付が容易である。これに対し、排出口の内側に付設すれば出っ張らないので邪魔にならず外観も良い。磁気感応部３０の装着姿勢は、連結部３１を下にした凹形状の基本姿勢に限らず、連結部３１を上にした門形的な姿勢でも良く、コの字状の横向き姿勢でも、クの字状の斜め向き姿勢でも良い。
【００４３】
図５（ｃ）に包装機構の要部７２〜７７の外観斜視図を示した薬剤分包機は、金属異物検知装置１０を内蔵したものであり、錠剤分包専用機であれ散薬分包専用機であれ錠剤散薬混合可能な分包機であれ何れでも良いが、包装機構要部７２〜７７における分包帯５の送り経路を臨むところに磁気感応部３０が設置されている。
【００４４】
包装機構要部７２〜７７は、分包帯５の搬送経路に沿って上流から下流へ順に設置された縦ヒータ７２とホッパ７３と横ヒータ７４と牽引ローラ７５と方向転換ローラ７６と排出コンベア７７とを具えていて、分包帯５を区分して次々に分包袋を形成するとともに、各分包袋に薬剤を投入して封止するようになっている。
金属異物検知装置１０を設置するとき、薬剤分包済み分包帯５の搬送経路に臨ませて固定するが、好適な場所として、横ヒータ７４と牽引ローラ７５との間や、牽引ローラ７５と方向転換ローラ７６との間、排出コンベア７７のところ等が挙げられるので、そのうち何れか一カ所または複数箇所に磁気感応部３０を設置すると良い。
【００４５】
この場合、分包帯５が間欠送りされ、分包帯５が停止しているときには金属異物の検知も休むので、分包帯５の縦シール部分すなわち隣接分包袋同士の間が磁気感応部３０のところに来たときに分包帯５が停止するよう、磁気感応部３０の位置が選定されている。
また、分包帯５の送りが機械による定速送りで分包帯５の送り速度が安定しているので、バンドパスフィルタ４５の通過帯域が狭められる。例えば、分包帯５の送り速度が１ｍ／ｓであり、対向感応部３２，３３の幅が１０ｍｍであるとき、フィルタ４５は、低域遮断周波数Ｌｆが６Ｈｚ程度にされ、高域遮断周波数Ｈｆが１４Ｈｚ程度にされる。
これにより、Ｓ／Ｎ比（信号対雑音比）が向上する。
【００４６】
［その他］
上記実施例では、分包帯５が長手方向に移動することを前提としてバンドパスフィルタ４５にて惹起信号Ａの検波増幅信号から検知信号Ｂを生成するようになっていたが、金属異物の混入は稀なので、それを前提とすれば、分包帯５が停止しているときでも金属異物を検知しうる検知信号Ｂを生成することも可能である。
例えば、惹起信号Ａの検波増幅信号について、分包帯５をセットしていないときの瞬時値や平均値を基準値として記憶保持しておき，又は分包帯５のセットと無関係に瞬時値を長時間に亘って平均化した基準値を求めておき，若しくは求めながら、瞬時値と基準値との差を算出することで検知信号Ｂを生成すれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の金属異物検知装置は、分包帯５や長尺物に限らず、種々の被検体に適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
５…分包帯（被検体）、
１０…金属異物検知装置、１１…シールドケーブル、
２０…操作部、２１…箱体、２２…感度設定器、２３…電源スイッチ、
２４…ブザー（発音部材）、２５…ＬＥＤ（点灯部材）、２６…リセットスイッチ、
３０…磁気感応部、３１…連結部、
３２…第１感応部、３３…第２感応部、３２ａ，３３ａ…主コイル、
３２ｂ，３３ｂ…副コイル、３２ｃ，３３ｃ…磁性体シート、
３２ｄ，３３ｄ…磁束、３４…間隙、３５，３６，３７…磁性体シート、
４０…電子回路部、４１…発振回路、４２…共振回路、４３…検波回路、
４４…増幅回路、４５…フィルタ、４６…判定回路、４７…点灯回路、
６０…金属異物検知装置、６１…筐体、
６２…表示部、６３…案内、６４，６５…分包帯収納箱、
７０…錠剤分包機、７１…散薬分包機、７２…縦ヒータ、７３…ホッパ、
７４…横ヒータ、７５…牽引ローラ、７６…方向転換ローラ、７７…排出コンベア、
Ａ…惹起信号、Ｂ…検知信号、Ｃ…判別信号、Ｔｈ…閾値
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検体に混入した金属異物を検知する金属異物検知装置に関し、詳しくは、鉄などの磁性体金属に加えて非鉄金属などの非磁性体金属までも金属異物として検出することができる金属異物検知装置の改良に関する。
なお、本願において、凹形状は、文字通り凹形のもの他、凹形に準じた形状も含んでおり、例えば、凵字状や、Ｕ字状、さらにはそれに台座部の付いた形状も、該当する。
【背景技術】
【０００２】
従来より（例えば特許文献１参照）、帯状の包装材料を二つ折り及び縦シールして次々に袋体を形成しながら食品や医薬品を包装した包装袋体を被検体とする金属検出装置が知られている。これは、コイルを対向配置した対向形のものであり、コイルを保持する検出部が凹形になっていて、その対向二辺に発振コイルと第１，第２受信コイルとが分かれて組み込まれている。そして、対向二辺の間隙に包装袋体を通しながら、高周波の交番磁界の受信状況を監視して、受信レベルが低下した時には金属が含有されていると判定するようになっている。この場合、第１受信コイルについては中間出力も取り込んで差動増幅することにより検出感度を高めている。
【０００３】
また（例えば特許文献２参照）、送信コイルと受信コイルとを用いる態様として、上述した対向形の他、送信コイルと二個の受信コイルと列設しておいて被検体に各コイルの中空を通過させて金属異物の検出を行う同軸形のものや、送信コイルと二個の受信コイルとを重畳的に配置した水平一面形のものも知られている。これらは、何れのタイプでも、二つの受信コイルの信号を差動増幅することにより検出感度を高めている。
さらに（例えば特許文献３参照）、上下二本組のセンサーコイルを２セット配置したものもある。この２セットは、被検体搬送路の上流と下流とに分かれて並設されている。
【０００４】
また（例えば特許文献４〜６）、被検体の接近によるセンサコイルのインピーダンス変化を利用して金属異物を検出するものも知られており、これらは、受信コイルを必要とせず、センサコイルにブリッジ回路を組み合わせることによって検出感度を高めるとともに、センサコイルにコンデンサを組み合わせて同調回路や共振回路を構成することによっても検出感度を高めている（例えば特許文献５〜６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３２５１５９号公報
【特許文献２】特開平８−１０１２７９号公報
【特許文献３】特開２００３−３０７５７２号公報
【特許文献４】特公平３−１８１４３号公報
【特許文献５】特開２０００−３２９８５８号公報
【特許文献６】特許第３８５７２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の金属異物検知装置では、送信コイルと受信コイルとを用いて受信コイルの信号を差動増幅する謂わば送受信型よりも、被検体の接近によるセンサコイルのインピーダンス変化を利用するものの方が非磁性体金属の検出性能を上げやすく、その中でも、センサコイルにコンデンサを組み合わせて共振回路を構成した謂わば共振型は、非磁性体金属の検出性能を上げたいときに使いやすいものである。
そのため、長尺の分包紙を区画しながら薬剤を分包させた分包帯を被検体とする金属異物検知にも共振型を使用することが望まれる。
【０００７】
しかしながら、共振型の金属異物検知装置には、センサコイルから離れると急激に感度が低下するという性質があるため、従来のままでは、分包帯への適用には難がある。
すなわち、分包帯は、長手方向に順送りされるが、その際、横に倒れて寝た状態で送られることは少なく、大抵、薬剤投入時の姿勢と同じく幅方向を縦にした起立状態で送られる。そのため、磁気感応部は凹形状になっているのが望ましいが、対向二辺の一方にだけセンサコイルを設けたのでは他方のところで検出性能が不足する。
【０００８】
また、例え凹形状の磁気感応部の対向二辺それぞれにセンサコイルを設けたとしても、対向二辺の間隙の中央部では依然として感度が落ちるうえ、センサコイルばかりか共振回路や検出回路も二組が必要になる。これに対しては、共振型を踏襲して凹形状の磁気感応部の対向二辺それぞれにコイルを組み込むに際し、電子回路の規模増大を抑制しながら、対向二辺の間隙での感度ができるだけ低下しないように改良することが要請される。
そこで、凹形状の磁気感応部の対向二辺それぞれに共振型のコイルが組み込まれていても対向二辺の間隙での感度が比較的良く且つ電子回路の規模が小さい金属異物検知装置を実現することが技術的な課題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の金属異物検知装置は（解決手段１）、このような課題を解決するために創案されたものであり、第１感応部と第２感応部とを対向二辺とする凹形状の磁気感応部と、前記第１感応部に同心配置された主コイル及び副コイルと、前記第２感応部に同心配置された主コイル及び副コイルと、前記主コイルをインダクタンス部分とする共振回路と、前記副コイルの惹起信号に基づいて金属異物の検出と判定を行う検出判定回路とを備えた金属異物検知装置であって、前記主コイル同士が直列に接続されており且つ両コイル間の磁束を加増させる向きに配置されており、前記副コイル同士が直列に接続されており且つ前記磁束による起電力を加増させる向きに配置されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の金属異物検知装置は（解決手段２）、上記解決手段１の金属異物検知装置であって、前記第１感応部と前記第２感応部との何れでも前記主コイルの巻き数に比べて前記副コイルの巻き数が３分の１以下になっていることを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明の金属異物検知装置は（解決手段３）、上記解決手段１，２の金属異物検知装置であって、前記共振回路と前記検出判定回路とが電気絶縁されていることを特徴とする。
また、本発明の金属異物検知装置は（解決手段４）、上記解決手段１〜３の金属異物検知装置であって、前記磁気感応部の外面のうち前記第１感応部と前記第２感応部との対向面を除く全面または一部の面に磁性体のシートが貼り付けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
このような本発明の金属異物検知装置にあっては（解決手段１）、磁気感応部が凹形状にされ、その対向二辺が第１，第２感応部にされ、それぞれに主コイルが設けられ、主コイルが共振回路に組み入れられているので、分包帯の検査に適した凹形状の磁気感応部と、金属なら鉄も非鉄も良く検出しうる共振型とを、何れも踏襲したうえで複数並設したものとなっている。しかも、そのような踏襲や直截的改良にとどまらず、それぞれの主コイルに副コイルを同心配置で付加するとともに、主コイル同士は直列接続したうえで両コイル間の磁束を加増させる向きに配置し、副コイル同士も直列接続したうえで主コイルの磁束による起電力を加増させる向きに配置し、その副コイルの惹起信号に基づいて金属異物の検出と判定を行うよう、更なる改良も加えられている。
【００１３】
このように主コイル毎に副コイルを同心配置したことにより、共振回路側と検出回路側とが電気的には分離可能になって、調整負担の重いブリッジ回路を採用しなくても精度良く検出することができるうえ、主コイル同士の接続も不都合なく行えることとなる。そして、主コイル同士を直列接続するとともに、副コイル同士も直列接続したことにより、共振回路側も検出判定回路側も単一コイル用の回路で足りるので、電子回路部の規模増加が抑制・回避される。また、主コイル同士も副コイル同士も磁束や起電力を加増させる向きに配置したことにより、単純な複数並設時よりも検出感度が高くなる。
したがって、この発明によれば、凹形状の磁気感応部の対向二辺それぞれに共振型のコイルが組み込まれていても対向二辺の間隙での感度が比較的良く且つ電子回路の規模が小さい金属異物検知装置を実現することができる。
【００１４】
また、本発明の金属異物検知装置にあっては（解決手段２）、どの感応部でも副コイルの巻き数を主コイルの巻き数の３分の１以下に抑えたことにより、主コイルと副コイルとが密結合していても、副コイルによって共振回路が強い影響を受けてその共振特性が変化して検出性能が低下してしまうという不所望な事態を簡便に回避することができる。
【００１５】
さらに、本発明の金属異物検知装置にあっては（解決手段３）、共振回路と検出判定回路とを電気的には絶縁したことにより、比較的大きな電流の流れる共振回路側から微弱な信号を増幅する検出回路側への電気雑音が低減されるので、検出性能が向上する。
また、本発明の金属異物検知装置にあっては（解決手段４）、磁性体シート貼付という簡便な手法で不所望な磁束の漏れや拡散を抑制・防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１について、金属異物検知装置の構造を示し、（ａ）が外観斜視図、（ｂ）が感応部の要部の正面図、（ｃ）がＤ−Ｄ矢視図、（ｄ）がＥ−Ｅ矢視図、（ｅ）が電子回路部のブロック図である。
【図２】（ａ）は横軸が周波数で縦軸が振幅の共振特性図、（ｂ）は横軸が周波数で縦軸が振幅のフィルタ特性図、（ｃ）が受信信号の波形例、（ｄ）が検知信号の波形例、（ｅ）が判別信号の波形例、（ｆ）は横軸が位置で縦軸が感度比の感度特性図である。
【図３】本発明の実施例２について、磁気感応部の構造を示し、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図、（ｃ）が底面図である。
【図４】本発明の実施例３について、金属異物検知装置およびその使用状況の外観斜視図である。
【図５】本発明の実施例４について、金属異物検知装置の薬剤分包機への適用態様を示し、（ａ）が錠剤分包機の外観斜視図、（ｂ）が散薬分包機の外観斜視図、（ｃ）が包装機構要部の外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
このような本発明の金属異物検知装置について、これを実施するための具体的な形態を、以下の実施例１〜４により説明する。
図１〜２に示した実施例１は、上述した解決手段１〜４（出願当初の請求項１〜４）を総て具現化したものであり、図３に示した実施例２は、上述した解決手段４（出願当初の請求項４）を別の態様で具現化したものであり、図４に示した実施例３は、手動式での具体例であり、図５（ａ）〜（ｃ）に示した実施例４は、自動調剤機への組込例である。
なお、それらの図示に際しては、簡明化等のため、ボルト等の締結具や，ヒンジ等の連結具，電子回路の詳細などは図示を割愛し、発明の説明に必要なものや関連するものを中心に図示した。
【実施例１】
【００１８】
本発明の金属異物検知装置の実施例１について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図１は、（ａ）が金属異物検知装置１０の外観斜視図、（ｂ）が対向する感応部３２，３３の要部の正面図、（ｃ）がＤ−Ｄ矢視図、（ｄ）がＥ−Ｅ矢視図、（ｅ）が電子回路部４０のブロック図である。また、図２は、（ａ）が横軸に周波数をとり縦軸に共振信号の振幅をとって示した共振回路４２の共振特性図、（ｂ）が横軸に周波数をとり縦軸に通過信号の振幅をとって示したフィルタ４５のフィルタ特性図である。
【００１９】
この金属異物検知装置１０は（図１（ａ）参照）、別体の操作部２０と磁気感応部３０とをシールドケーブル１１で繋いだものであり、操作部２０は、箱体２１と、その表面に配設された感度設定器２２と電源スイッチ２３とブザー２４とＬＥＤ２５とリセットスイッチ２６とを具えている。感度設定器２２は後述の閾値Ｔｈを可変設定できれば摘みでもレバーでもダイヤルでも良く、ブザー２４は金属異物の検知時に音を発して注意を促すことができれば他の発音部材でも良く、ＬＥＤ（発光ダイオード）２５は、金属異物の検知時に光を発して注意を促すことができれば他の点灯部材でも良い。
【００２０】
磁気感応部３０は（図１（ａ）参照）、横長の連結部３１と、その一端部に立つ第１感応部３２と、連結部３１の他端部に立つ第２感応部３３とを、凹形状に連結させたものであり、第１感応部３２と第２感応部３３とが対向二辺になっていて、両者の間には分包帯５を遊挿しうる間隙３４が開いている。間隙３４は連結部３１側が閉じているが反対側が解放されているので、そこから分包帯５を差し込みさえすれば、長い分包帯５をそのどこからでも磁気感応部３０にセットすることができるようになっている。
【００２１】
第１感応部３２には（図１（ｂ）〜（ｄ）参照）、巻き枠に多数回巻かれた主コイル３２ａと、それに重ねて少数回巻かれた副コイル３２ｂとが内蔵され、外面には磁性体シート３２ｃが貼り付けられている。主コイル３２ａの巻き数に比べて副コイル３２ｂは３分の１以下になっており、重ね巻きによって主コイル３２ａと副コイル３２ｂは同心配置されたものとなっている。同様に、第２感応部３３には、巻き枠に多数回巻かれた主コイル３３ａと、それに重ねて巻かれて同心配置になった副コイル３３ｂとが内蔵され、外面には磁性体シート３３ｃが貼り付けられている。副コイル３３ｂの巻き数も主コイル３３ａの巻き数の３分の１以下になっている。必須ではないが、大抵、主コイル３２ａと主コイル３３ａは巻き数が等しく、副コイル３２ｂと副コイル３３ｂも巻き数が等しい。
【００２２】
また、主コイル３２ａと主コイル３３ａは、コイル同士が直列に接続されたうえで、主コイル３２ａの磁束３２ｄと主コイル３３ａの磁束３３ｄとが加増されるよう、両コイルの中心軸が重なって間隙３４を貫通する向きで対向配置されるとともに、コイル捲回の巻き方向と直列接続の接続順序とについても整合がとられる。副コイル３２ｂと副コイル３３ｂも主コイル３２ａ，３３ａの対向配置に随伴して同様に対向配置されたものとなり、副コイル３２ｂは間近な主コイル３２ａの磁束３２ｄにほぼ対応した起電力を生じ、副コイル３３ｂは間近な主コイル３３ａの磁束３３ｄにほぼ対応した起電力を生じるところ、副コイル３２ｂ，副コイル３３ｂもコイル同士が直列に接続されるとともに、副コイル３２ｂ，３３ｂ同士が磁束３２ｄ，３３ｄによる起電力を加増させるよう、副コイル３２ｂ，３３ｂもコイル捲回の巻き方向と直列接続の接続順序とについて整合がとられる。
【００２３】
磁性体シート３３ｃと磁性体シート３３ｃは、何れも、磁気感応部３０の外面のうちで間隙３４から遠い側面に貼り付けられて、主コイル３２ａと主コイル３３ａとを合わせた長いコイルの両端面を覆うことで、磁束３２ｄ，３３ｄの外部への漏れを抑制している。なお、第１感応部３２と第２感応部３３との対向面すなわち間隙３４側の面には磁性体シートが貼り付けられていない。磁性体の材質は、後述する発振回路４１の発振周波数で交番する磁束３２ｄ，３３ｄに対して高い透磁率を示すとともに、表面抵抗率の高いものが望ましい。そうすることにより、磁性体シート３２ｃ，３３ｃのところで、磁束を集中させるとともに磁気損失を少なくすることができる。
【００２４】
さらに、錠剤や散薬を区分収容した典型的な分包帯５を被検体とする装置では、間隙３４の幅（対向感応部３２，３３の離隔距離，特に主コイル３２ａ，３３ａの離隔距離）が２０ｍｍ〜３０ｍｍ程度にされ、間隙３４の高さ（対向感応部３２，３３の高さ，特に主コイル３２ａ，３３ａの高さ）が７０ｍｍ程度にされる。分包帯５の長手方向・送り方向における間隙３４の奥行き（対向感応部３２，３３の幅，特に主コイル３２ａ，３３ａの幅）は、小さな金属異物にも良く感応するよう狭くされ例えば１０ｍｍになっている。
【００２５】
電子回路部４０は（図１（ｅ）参照）、主コイル３２ａ，３３ａを励磁して交番磁束を発生させるために、所定の一定周波数で発振する発振回路４１と、コンデンサを含んでいて直列接続の主コイル３２ａ，３３ａをインダクタンス部分とする共振回路４２とを具えている。共振回路４２のコンデンサと直列接続コイル３２ａ，３３ａとはシールドケーブル１１にて接続されて、間隙３４に何も存在しないときには共振回路４２の共振周波数と発振回路４１の発振周波数とが一致するように周波数の設計や調整がなされている。
【００２６】
そのため、発振回路４１から発振信号を受けて共振回路４２が共振するとき、間隙３４に金属等の電磁気感応部材が無ければ最も強く共振し（図２（ａ）の実線グラフ参照）、間隙３４に磁性体金属の異物が入ると共振周波数が低い方へずれると同時に共振レベルが低下・弱化し（図２（ａ）の短波線を参照）、間隙３４に非磁性体金属の異物が入ると共振周波数が高い方へずれると同時に共振レベルが低下・弱化する（図２（ａ）の長波線を参照）。なお、共振回路４２の周波数選択度特性としてのＱ値は、それが大きいほど金属異物の検知感度が上がるものであり、具体的には２０以上が好ましい。
【００２７】
発振回路４１の発振周波数は、被検体に混入した金属異物の検出に関して鉄系さえ検知できれば良しとするのか非鉄金属の検知も重視するのかに応じて適切な周波数が選択される。発振周波数が数ＫＨｚ〜１０数ＫＨｚの場合、金属異物に発生する渦電流が小さいため透磁率の大きい磁性体金属の検知には適するが、アルミニウム箔片等の非磁性体金属の検知には適さない。これに対し、発振周波数が１００ＫＨｚ〜数ＭＨｚの場合、周波数が高いため、金属異物に発生する渦電流が大きくなるので、磁性体金属の小片だけでなく、非磁性体金属の検知感度も高くなる。ここでは、薬剤を区分収容した分包帯５が被検体であり、ホチキス針や鉄ネジ等の磁性体金属だけでなく、薬剤包装アルミニウム箔の破片や真鍮ネジ等の非磁性体金属も、混入が危惧されるため、１．２５ＭＨｚや２．５ＭＨｚといった高めの周波数が採用されている。
【００２８】
また（図１（ｅ）参照）、電子回路部４０には、間隙３４に金属異物が入ったときにそこの磁場が変化したこと具体的には磁束３２ｄ，３３ｄが減ったことを検出して判定を出すために、検出判定回路４３〜４６と点灯回路４７も具えている。この検出判定回路４３〜４６と上述の共振回路４２は、不所望な相互影響を断つために、電気絶縁されている。具体的には、例えば絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ等からなるグランド分離手段によって、発振回路４１及び共振回路４２のグランドと、検出判定回路４３〜４６及び点灯回路４７のグランドとが、電気的に絶縁・分離されている。このような電気絶縁により、コモンモードノイズを除去することができる。
【００２９】
検出判定回路４３〜４６は、直列接続されている副コイル３２ｂ及び副コイル３３ｂに磁束３２ｄ及び磁束３３ｄで惹起された信号に基づいて金属異物の検出と判定を行うために、その直列接続コイル３２ｂ，３３ｂの惹起信号Ａを入力してそれに例えば包絡線検波を施すことで１．２５ＭＨｚや２．５ＭＨｚの搬送波を除去して低周波の変動信号成分を抽出する検波回路４３と、その微弱な信号を適度なレベルに増幅する増幅回路４４と、それで増幅した信号から高域遮断周波数Ｈｆより高い高周波成分と低域遮断周波数Ｌｆより低い低周波成分とを雑音として除去して検知信号Ｂを生成するバンドパスフィルタ４５と（図２（ｂ）参照）、例えばヒステリシス特性を持ったコンパレータからなる判定回路４６とを具えている。
【００３０】
判定回路４６は、フィルタ４５からの検知信号Ｂと感度設定器２２からの閾値Ｔｈとを入力し、その大小比較を行って、二値の判別信号Ｃを生成するものであり、具体的には、例えば、検知信号Ｂが閾値Ｔｈを上回ったときには、判別信号Ｃの値を有意なハイにするが、そうでなければ判別信号Ｃの値を有意でないローに維持するようになっている。
点灯回路４７は、例えばフリップフロップやラッチといった１ビットデータ保持デバイスを具えていて、判別信号ＣがハイになるとＬＥＤ２５を点灯させ、その後も点灯を継続させて、リセットスイッチ２６が操作されるとＬＥＤ２５を消灯させるようになっている。なお、ブザー２４は判別信号Ｃがハイの間だけ鳴動するようになっている。
【００３１】
この実施例１の金属異物検知装置１０について、その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図１（ａ）は分包帯５を被検体として金属異物検知装置１０で金属異物を検査しているところの斜視図であり、図２は、（ａ）が横軸に周波数をとり縦軸に共振信号の振幅をとって示した共振回路４２の共振特性図、（ｂ）が横軸に周波数をとり縦軸に通過信号の振幅をとって示したフィルタ４５のフィルタ特性図、（ｃ）が受信信号Ａの波形例、（ｄ）が検知信号Ｂの波形例、（ｅ）が判別信号Ｃの波形例、（ｆ）が横軸に対向感応部３２，３３間の位置をとり縦軸に比感度をとって示した磁気感応部３０の感度特性図である。
【００３２】
分包帯５を検査するときは（図１（ａ）参照）、先ず、電源スイッチ２３を操作して金属異物検知装置１０を作動させるとともに、過去の実績や適宜な予測などに基づき感度設定器２２を操作して閾値Ｔｈを適宜設定しておく。それから、金属異物検知装置１０の磁気感応部３０の間隙３４に分包帯５を差し込んで、分包帯５が間隙３４から抜け出さないよう注意しながら分包帯５をなるべく定速で長手方向に順送りする。そうすると、分包帯５に金属異物が混入していなければ、何事も起きないが、分包帯５に金属異物が混入していると、それが検知されて、ブザー２４が短時間鳴動し、ＬＥＤ２５が点灯し続ける。
【００３３】
その検知過程を詳述するが、例えば時刻ｔ１〜ｔ２の間に混入異物が間隙３４を通過したとして（図２（ｃ）参照）、時刻ｔ１以前や時刻ｔ２以後と、時刻ｔ１〜ｔ２の間とに分けて、順に説明する。時刻ｔ１以前や時刻ｔ２以後では、対向感応部３２，３３の間隙３４の磁束３２ｄ，３３ｄを妨げる金属異物が無いので、共振回路４２が強く共振して（図２（ａ）の実線グラフ参照）、副コイル３２ｂ，３３ｂの惹起信号Ａの振幅が大きく且つ一定になる（図２（ｃ）参照）。そのような惹起信号Ａからは検波しても何も抽出されないので、検知信号Ｂは信号値がゼロのままとなり（図２（ｄ）参照）、判別信号Ｃもローのままで、ブザー２４が音を発することもなく、ＬＥＤ２５が点灯することもない。
【００３４】
これに対し、時刻ｔ１〜ｔ２の間は、分包帯５の送りに伴って金属異物が主コイル３２ａ，３３ａの間隙３４の中を移動し、それで磁束３２ｄ，３３ｄが乱され更には弱められるため、共振回路４２の共振が弱まって（図２（ａ）の破線グラフ参照）、副コイル３２ｂ，３３ｂの惹起信号Ａの振幅が一時的に小さくなる（図２（ｃ）参照）。そして、その信号変動成分が、検波回路４３によって抽出され、増幅回路４４によって増幅され、フィルタ４５によって低域遮断周波数Ｌｆから高域遮断周波数Ｈｆまでの周波数範囲に限定されて（図２（ｂ）参照）、検知信号Ｂになる（図２（ｄ）参照）。
【００３５】
この検知信号Ｂの値が、時刻ｔ１〜ｔ２の間に上下動して、閾値Ｔｈを超えると（図２（ｄ）参照）、検知信号Ｂが閾値Ｔｈを上回っている間だけ判別信号Ｃが有意のハイになる（図２（ｅ）参照）。そして、判別信号Ｃがハイになると、それに対応してブザー２４が鳴動するとともにＬＥＤ２５が点灯する。ブザー２４の鳴動は判別信号Ｃがローに戻ると止むが、ＬＥＤ２５はリセットスイッチ２６が操作されるまで点灯し続ける。
こうして、分包帯５に金属異物が混入していると、それが磁気感応部３０の間隙３４を通過したときに、電子回路部４０によって検知され、ブザー２４の鳴動やＬＥＤ２５の点灯によって作業者等に報される。
【００３６】
さらに、検知感度について詳述すると（図２（ｆ）参照）、金属異物が小さくても検知しうるよう対向感応部３２，３３の幅を上述したように１０ｍｍ程度に狭めていることもあって、第１感応部３２の感度は間隙３４において第１感応部３２から離れると急激に低下する一方（図２（ｆ）の一点鎖線グラフ参照）、第２感応部３３の感度は間隙３４において第２感応部３３から離れると急激に低下するため（図２（ｆ）の二点鎖線グラフ参照）、第１感応部３２と第２感応部３３とを対向配置して単純に並列動作させたのでは、間隙３４の中央での検出感度が低いままである（図２（ｆ）において一点鎖線グラフと二点鎖線グラフと大きい方を参照）。
【００３７】
これに対し、本願発明を具体化した金属異物検知装置１０にあっては、分包帯５の通過する間隙３４を挟んで対向させた主コイル３２ａ，３３ａを磁束加増態様で直列接続するとともに、主コイル３２ａに重ねて捲回した副コイル３２ｂと主コイル３３ａに重ねて捲回した副コイル３３ｂとを起電力加増態様で直列接続したことにより、間隙３４の中央でも検出感度がかなり高くなっている（図２（ｆ）の実線グラフ参照）。そのため、上述のように例えば１０ｍｍだった対向感応部３２，３３の幅に比べて、それよい二倍以上広い例えば上述の２０ｍｍ〜３０ｍｍに対向感応部３２，３３の離隔距離を広げても、小片の金属異物まで的確に検知することができる。
【実施例２】
【００３８】
本発明の金属異物検知装置の実施例２について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図３は、磁気感応部の構造を示し、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図、（ｃ）が底面図である。
この金属異物検知装置が上述した実施例１の金属異物検知装置１０と相違するのは磁気感応部であり、この金属異物検知装置の磁気感応部が上述した実施例１の磁気感応部３０と相違するのは、第１感応部３２と第２感応部３３との対向面は別として、磁気感応部の外面のほぼ全面に磁性体のシートが貼り付けられている事である。
【００３９】
具体的には、連結部３１から両感応部３２，３３に及ぶ正面と背面には磁性体シート３５が貼り付けられ（図３（ａ）参照）、連結部３１の両側面にも磁性体シート３６が貼り付けられ（図３（ｂ）参照）、連結部３１の底面にも磁性体シート３７が貼り付けられている（図３（ｃ）参照）。
この場合、上述した磁性体シート３２ｃ，３３ｃに加えて磁性体シート３５〜３７のところでも磁束が拡散しないで集中するため、磁気損失が更に低減することになるうえ、外部の磁性体たとえば鉄製工具などを金属異物検知装置の近くに置いたり近傍で使用したとしても、装置が動作を乱されるということが少なくなるので、外乱にも強くなる。
【実施例３】
【００４０】
図４に外観斜視図を示した本発明の金属異物検知装置６０は、分包帯５を人の手で送る手動式のものであり、上述した実施例１の金属異物検知装置１０と相違するのは、操作部２０と磁気感応部３０とが筐体６１に纏めて装備されて一体物になっている点と、金属異物が検知されるまでは例えばＯＫの文字を表示し金属異物が検知されると例えばＮＧの文字を表示する表示部６２が追加された点と、分包帯５を分包帯収納箱６４から分包帯収納箱６５へ送るときの向きを例えば矢印でしめす案内６３が追加された点である。
【００４１】
この場合、手送りのため、分包帯５の送り速度が変動しやすいので、バンドパスフィルタ４５の通過帯域が広げられる。例えば、フィルタ４５は、低域遮断周波数Ｌｆが１Ｈｚ程度にされ、高域遮断周波数Ｈｆが１ＫＨｚ程度にされる。
これにより、対向感応部３２，３３の幅が例えば１０ｍｍであれば、分包帯５の送り速度が１ｃｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓといった広い範囲で変化しても、検出判定が行われる。
【実施例４】
【００４２】
図５（ａ）に外観斜視図を示した錠剤分包機７０は、金属異物検知装置１０を組み込んだものであり、磁気感応部３０が分包帯５の排出口の近傍に付設されている。
図５（ｂ）に外観斜視図を示した散薬分包機７１も、金属異物検知装置１０を組み込んだものであり、やはり分包帯５の排出口の近傍に磁気感応部３０が付設されている。
排出口の外側への付設は後付が容易である。これに対し、排出口の内側に付設すれば出っ張らないので邪魔にならず外観も良い。磁気感応部３０の装着姿勢は、連結部３１を下にした凹形状の基本姿勢に限らず、連結部３１を上にした門形的な姿勢でも良く、コの字状の横向き姿勢でも、クの字状の斜め向き姿勢でも良い。
【００４３】
図５（ｃ）に包装機構の要部７２〜７７の外観斜視図を示した薬剤分包機は、金属異物検知装置１０を内蔵したものであり、錠剤分包専用機であれ散薬分包専用機であれ錠剤散薬混合可能な分包機であれ何れでも良いが、包装機構要部７２〜７７における分包帯５の送り経路を臨むところに磁気感応部３０が設置されている。
【００４４】
包装機構要部７２〜７７は、分包帯５の搬送経路に沿って上流から下流へ順に設置された縦ヒータ７２とホッパ７３と横ヒータ７４と牽引ローラ７５と方向転換ローラ７６と排出コンベア７７とを具えていて、分包帯５を区分して次々に分包袋を形成するとともに、各分包袋に薬剤を投入して封止するようになっている。
金属異物検知装置１０を設置するとき、薬剤分包済み分包帯５の搬送経路に臨ませて固定するが、好適な場所として、横ヒータ７４と牽引ローラ７５との間や、牽引ローラ７５と方向転換ローラ７６との間、排出コンベア７７のところ等が挙げられるので、そのうち何れか一カ所または複数箇所に磁気感応部３０を設置すると良い。
【００４５】
この場合、分包帯５が間欠送りされ、分包帯５が停止しているときには金属異物の検知も休むので、分包帯５の縦シール部分すなわち隣接分包袋同士の間が磁気感応部３０のところに来たときに分包帯５が停止するよう、磁気感応部３０の位置が選定されている。
また、分包帯５の送りが機械による定速送りで分包帯５の送り速度が安定しているので、バンドパスフィルタ４５の通過帯域が狭められる。例えば、分包帯５の送り速度が１ｍ／ｓであり、対向感応部３２，３３の幅が１０ｍｍであるとき、フィルタ４５は、低域遮断周波数Ｌｆが６Ｈｚ程度にされ、高域遮断周波数Ｈｆが１４Ｈｚ程度にされる。
これにより、Ｓ／Ｎ比（信号対雑音比）が向上する。
【００４６】
［その他］
上記実施例では、分包帯５が長手方向に移動することを前提としてバンドパスフィルタ４５にて惹起信号Ａの検波増幅信号から検知信号Ｂを生成するようになっていたが、金属異物の混入は稀なので、それを前提とすれば、分包帯５が停止しているときでも金属異物を検知しうる検知信号Ｂを生成することも可能である。
例えば、惹起信号Ａの検波増幅信号について、分包帯５をセットしていないときの瞬時値や平均値を基準値として記憶保持しておき，又は分包帯５のセットと無関係に瞬時値を長時間に亘って平均化した基準値を求めておき，若しくは求めながら、瞬時値と基準値との差を算出することで検知信号Ｂを生成すれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の金属異物検知装置は、分包帯５や長尺物に限らず、種々の被検体に適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
５…分包帯（被検体）、
１０…金属異物検知装置、１１…シールドケーブル、
２０…操作部、２１…箱体、２２…感度設定器、２３…電源スイッチ、
２４…ブザー（発音部材）、２５…ＬＥＤ（点灯部材）、２６…リセットスイッチ、
３０…磁気感応部、３１…連結部、
３２…第１感応部、３３…第２感応部、３２ａ，３３ａ…主コイル、
３２ｂ，３３ｂ…副コイル、３２ｃ，３３ｃ…磁性体シート、
３２ｄ，３３ｄ…磁束、３４…間隙、３５，３６，３７…磁性体シート、
４０…電子回路部、４１…発振回路、４２…共振回路、４３…検波回路、
４４…増幅回路、４５…フィルタ、４６…判定回路、４７…点灯回路、
６０…金属異物検知装置、６１…筐体、
６２…表示部、６３…案内、６４，６５…分包帯収納箱、
７０…錠剤分包機、７１…散薬分包機、７２…縦ヒータ、７３…ホッパ、
７４…横ヒータ、７５…牽引ローラ、７６…方向転換ローラ、７７…排出コンベア、
Ａ…惹起信号、Ｂ…検知信号、Ｃ…判別信号、Ｔｈ…閾値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１感応部と第２感応部とを対向二辺とする凹形状の磁気感応部と、前記第１感応部に同心配置された主コイル及び副コイルと、前記第２感応部に同心配置された主コイル及び副コイルと、前記主コイルをインダクタンス部分とする共振回路と、前記副コイルの惹起信号に基づいて金属異物の検出と判定を行う検出判定回路とを備えた金属異物検知装置であって、前記主コイル同士が直列に接続されており且つ両コイル間の磁束を加増させる向きに配置されており、前記副コイル同士が直列に接続されており且つ前記磁束による起電力を加増させる向きに配置されていることを特徴とする金属異物検知装置。
【請求項２】
前記第１感応部と前記第２感応部との何れでも前記主コイルの巻き数に比べて前記副コイルの巻き数が３分の１以下になっていることを特徴とする請求項１記載の金属異物検知装置。
【請求項３】
前記共振回路と前記検出判定回路とが電気絶縁されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された金属異物検知装置。
【請求項４】
前記磁気感応部の外面のうち前記第１感応部と前記第２感応部との対向面を除く全面または一部の面に磁性体のシートが貼り付けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載された金属異物検知装置。
【請求項１】
第１感応部と第２感応部とを対向二辺とする凹形状の磁気感応部と、前記第１感応部に同心配置された主コイル及び副コイルと、前記第２感応部に同心配置された主コイル及び副コイルと、前記主コイルをインダクタンス部分とする共振回路と、前記副コイルの惹起信号に基づいて金属異物の検出と判定を行う検出判定回路とを備えた金属異物検知装置であって、前記主コイル同士が直列に接続されており且つ両コイル間の磁束を加増させる向きに配置されており、前記副コイル同士が直列に接続されており且つ前記磁束による起電力を加増させる向きに配置されていることを特徴とする金属異物検知装置。
【請求項２】
前記第１感応部と前記第２感応部との何れでも前記主コイルの巻き数に比べて前記副コイルの巻き数が３分の１以下になっていることを特徴とする請求項１記載の金属異物検知装置。
【請求項３】
前記共振回路と前記検出判定回路とが電気絶縁されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された金属異物検知装置。
【請求項４】
前記磁気感応部の外面のうち前記第１感応部と前記第２感応部との対向面を除く全面または一部の面に磁性体のシートが貼り付けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載された金属異物検知装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−５８８３０（Ｐ２０１１−５８８３０Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０５８３８（Ｐ２００９−２０５８３８）
【出願日】平成２１年９月７日（２００９．９．７）
【出願人】（０００１５１４７２）株式会社トーショー (156)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月７日（２００９．９．７）
【出願人】（０００１５１４７２）株式会社トーショー (156)
【Ｆターム（参考）】
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