(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動室の内部に熱風を吹き込むと共にコーティング液又は結合液を噴射する造粒装置において、流動室の内部から排気ダクトを通って排出される排気中に飛散している粒子数を計数し、該粒子数が多くなったときは「濡れ」が足りなくなったと判断し、該粒子数が少なくなったときは「濡れ」が過剰になったと判断する造粒装置における造粒物表面の「濡れ」の状態の測定方法。
【請求項２】
排気ダクトを通って排出される排気中に投光する投光器と、該投光器より投光されて排気中を通過した光を受光する受光素子を設け、該受光素子で受光される光量の変化により飛散している粒子数を計数することを特徴とする請求項１に記載された造粒装置における造粒物表面の「濡れ」の状態の測定方法。
【請求項３】
造粒装置が、遠心流動造粒装置又は流動層造粒装置である請求項１又は２に記載された造粒装置における造粒物表面の「濡れ」の状態の測定方法。
【請求項４】
流動室の内部に熱風を吹き込むと共にコーティング液又は結合液を噴射する造粒装置において、流動室の内部から排気ダクトを通って排出される排気中に飛散している粒子数を計数し、該粒子数が多くなったときは「濡れ」が足りなくなったと判断してコーティング液又は結合液の噴射量を増加させ、該粒子数が少なくなったときは「濡れ」が過剰になったと判断してコーティング液又は結合液の噴射量を減少させることを特徴とする造粒装置におけるコーティング液又は結合液の供給量の制御方法。
【請求項５】
排気ダクトを通って排出される排気中に投光する投光器と、該投光器より投光されて排気中を通過した光を受光する受光素子を設け、該受光素子で受光される光量の変化により飛散している粒子数を計数することを特徴とする請求項４に記載された造粒装置におけるコーティング液又は結合液の供給量の制御方法。
【請求項６】
造粒装置が、遠心流動造粒装置又は流動層造粒装置である請求項４又は５に記載された造粒装置におけるコーティング液又は結合液の供給量の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、細粒剤、顆粒剤、打錠用顆粒等の医薬品、調味料等の食品、粉末冶金、セラミック材料等の化学製品などの造粒及びコーティングを行う造粒装置における造粒物表面の「濡れ」の状態を測定する方法、及びコーティング液又は結合液の供給量を制御する方法に関する。
【従来の技術】
【０００２】
例えば顆粒や錠剤などについて、服用する際に苦みを感じさせないようにマスキングする、外観を美しくする、安定性を確保する、腸溶化や徐放化などの性質を与える、などの効果を得る目的で、コーティングが行われている。そのようなコーティングを行うための装置として、遠心流動造粒機、流動層造粒乾燥機、多機能型流動層造粒乾燥機、錠剤コーティング機等が知られている。
【０００３】
例えば、図３に示す造粒装置１にあっては、流動室２の下面に回転するローターディスク３が配置され、該ローターディスク３の下方に熱風チャンバー４が形成される。流動室２にはその内部で製造された造粒物５が存在し、該造粒物５にコーティング液又は結合液６（以下単に「コーティング液６」という）を噴射するスプレーノズル７が流動室２の上方に設けられる。また、流動室２の天井には排気ダクト８が接続される。熱風チャンバー４には給気ファン９及び熱交換器１０で生成された清浄な熱風１１が供給され、その熱風１１はローターディスク３の周縁のスリット１２を通って流動室２に吹き込まれる。以上のような造粒装置１において、ローターディスク３を回転させながらスリット１２を通して熱風１１を流動室２に吹き込むと共に、スプレーノズル７からコーティング液６を噴射することによって、造粒物５にコーティング液６がコーティングされる。流動室２に吹き込まれた熱風１１は、造粒物５の表面に付着したコーティング液６を乾燥させた後、排気となって排気ダクト８を通って排出される。かくして、流動室２の内部においてコーティング液７をコーティングされた造粒物５は、製品排出口１３から排出されるようになっている。
【０００４】
以上のような造粒装置で製造される顆粒や錠剤等について、優れたマスキング、美しい外観、徐放機能等を与えるためには、所望の厚さで緻密なコーティング層を顆粒や錠剤等の表面に再現性良く形成させることが重要である。また、表面にコーティング液が付着した顆粒や錠剤等の造粒物同士が付着凝集することなく、コーティング操作が円滑に行なわれるようにすることも必要である。そのためには、流動室内に存在している造粒物表面の「濡れ」の状態を正確に測定すると共に、スプレーノズルから噴射するコーティング液の噴射量を常に制御し、造粒物の表面に適当な厚さの層を形成するようにコーティング液を付着させるようにしなければならない。即ち、図４（ａ）に示すように、流動室内に供給されるコーティング液２０の噴射量が多すぎるときは顆粒、錠剤等の造粒物２１の表面にコーティング液２０が過剰に付着した「濡れ」が過剰の状態となり、複数の造粒物２１同士が付着するといった問題が発生する。また、このように付着された造粒物２１同士が乾燥後に離れた場合には、造粒物２１の表面にコーティング物質が部分的に存在しないピンホールができるといった問題が発生する。一方、図４（ｃ）に示すように、コーティング液２０の噴射量が少なすぎるときは造粒物２１の表面にコーティング液２０が十分に付着していない「濡れ」の足りない状態となり、造粒物２１の表面にコーティング液２０が充分に付着せずにコーティング液は粒子２２となった状態で飛散してしまい、目的とする厚さのコーティング層が得られなかったり、粗いコーティング層となったりする。従って、造粒物表面の「濡れ」の状態を正確に把握してコーティング液の噴射量を常に好適なものに制御することにより、図４（ｂ）に示すような適当な厚さの層となるようにコーティング液２０を造粒物２１の表面に付着させて良好な「濡れ」の状態とし、造粒物２１の表面にコーティング物質がまんべんなく付着した均一なコーティング層を形成することが重要である。特に造粒物の表面の「濡れ」の状態が良好である範囲は狭く、また、経時的にコーティング液の噴射量の適切な値が変化するため、造粒物の表面の「濡れ」の状態を正確に計測して、コーティング液の噴射量を常に制御する事が製品の品質を高めるために必要である。
【０００５】
従来、造粒物表面の「濡れ」の状態を測定する方法として次のものが知られている。
（１）顆粒、錠剤中に電気伝導度計を挿入し、その電気伝導度計で測定される電気伝導度を顆粒や錠剤の表面水分量の代用値とする方法（船越嘉郎ら”Ａ  ＮｏｖｅｌＡｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ  Ｇｒａｎｕｌａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  ａ  Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ−Ｆｌｕｉｄｉｚｉｎｇ−Ｄｒｉｖｅ．”Ｐｏｗｄｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２７、１３（１９８０））。
（２）遠心流動造粒機で造粒するに際し、槽内の流動粒子にセンサーを接触させてその運動抵抗を測定する方法（友田宣孝ら：日本薬学会第１１３年会講演要旨集、ＮＯ．４、６１（１９９３））、（井上速男：第１０回製剤と粒子設計シンポジウム講演要旨集、１１１（１９９３））
（３）パンコーティング機を使用した糖衣コーティングにおいて、マイクロフォンから収録した音を周波数解析して錠剤の湿潤度を計測する方法（脇本たけし”粉体成形物の流動時に発生する雑音の利用”粉体工学会誌、１７、６９３（１９８０））。
（４）流動層造粒における水分測定を近赤外線水分計で行う方法（田中雅夫ら”流動層造粒における槽内水分と造粒機構についての考察”第７回製剤と粒子設計シンポジウム講演要旨集、６６（１９９０））。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来の測定方法には次のような問題がある。
（１）の方法は造粒溶媒が水のような電気伝導体で無ければ実施できない。近年、ＤＤＳ（Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍ）等で溶出遅延をさせている製剤にあっては、有機溶媒系の造粒溶媒が使用される事も多いが、かかる場合には（１）の方法では造粒物表面の「濡れ」の状態を測定できない。
（２）の方法は接触式であるためにセンサーへ造粒粒子が付着して検出精度が低下する、製品が汚染される等の問題がある。
（３）の方法は機種や錠剤の種類により発生する音が異なるので、適用範囲が限られる。
（４）の方法は造粒溶媒がアルコール系の場合は、造粒溶媒が水分系である場合ほどの測定精度を期待できない。
【０００７】
本発明の目的は以上のような課題を解決し、造粒装置の流動室内に存在する造粒物の表面の「濡れ」の状態を正確に計測でき、コーティング液の噴射量を常に好適な範囲に制御できる方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、流動室の内部に熱風を吹き込むと共にコーティング液又は結合液を噴射する造粒装置において、流動室の内部から排気ダクトを通って排出される排気中に飛散している粒子数を計数し、該粒子数が多くなったときは「濡れ」が足りなくなったと判断し、該粒子数が少なくなったときは「濡れ」が過剰になったと判断する造粒装置における造粒物表面の「濡れ」の状態の測定方法が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、流動室の内部に熱風を吹き込むと共にコーティング液又は結合液を噴射する造粒装置において、流動室の内部から排気ダクトを通って排出される排気中に飛散している粒子数を計数し、該粒子数が多くなったときは「濡れ」が足りなくなったと判断してコーティング液又は結合液の噴射量を増加させ、該粒子数が少なくなったときは「濡れ」が過剰になったと判断してコーティング液又は結合液の噴射量を減少させることを特徴とする造粒装置におけるコーティング液又は結合液の供給量の制御方法が提供される。
【００１０】
以上のような測定方法及び制御方法において、排気ダクトを通って排出される排気中に投光する投光器と、該投光器より投光されて排気中を通過した光を受光する受光素子を設け、該受光素子で受光される光量の変化により飛散している粒子数を計数することができる。そして造粒装置は、例えば遠心流動造粒装置又は流動層造粒装置である。
【００１１】
【作用】
本発明者らは、造粒装置の流動室内に存在する顆粒や錠剤等の造粒物の表面において直接測定するのでなく、流動室内に噴射されたコーティング液の液滴のうち、造粒物に付着せずに飛散して流動室の内部から排気ダクトを通って排出されてしまう粒子の数量を計数することによって、造粒物表面の「濡れ」の状態を測定できることに着目した。そして、排気ダクトを通って排出される排気中にレーザ光を投光し、そこを粒子が遮るときの光量の変化を受光素子で検知することにより、排気ダクトを通って飛散排出されるコーティング液の粒子数を計数する実験を行った。その結果、コーティング液の噴射量が少なすぎて造粒物表面の「濡れ」が足りない状態の場合には、排気ダクトを通って飛散排出されるコーティング液の粒子のカウント数が多くなり、逆に、コーティング液の噴射量が多すぎて造粒物表面の「濡れ」が過剰な状態の場合には、排気ダクトを通って飛散排出されるコーティング液の粒子のカウント数が少なくなるという知見を得た。そこで、本発明者らはかかる知見に基づき、排気ダクトを通って排出される排気中に飛散しているコーティング液の粒子数をオンラインで計測し、その粒子数を造粒物表面の「濡れ」の代用特性として捉え、コーティング液の噴射量のフィードバック制御を行うことにより、優れたマスキング、美しい外観、徐放機能等を備えた製品を製造することを可能ならしめた。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
図１に示す造粒装置１は先に図３で説明したものと同様の構成を備えており、流動室２の下方に熱風チャンバー４が形成され、流動室２にはその内部で製造された造粒物５が存在し、該造粒物５にコーティング液６を噴射するスプレーノズル７が流動室２の上方に設けられる。スプレーノズル７には、調液タンク３０に入れられているコーティング液６が送液ポンプ３１の稼働によって供給される。排気ダクト８は流動室２の天井に接続されている。熱風チャンバー４には給気ファン９及び熱交換器１０で生成された清浄な熱風１１が供給され、その熱風１１は熱風チャンバー４上方の流動室２に吹き込まれる。
【００１３】
造粒装置１の排気ダクト８を通って排出される排気中に投光する投光器３２と、該投光器３２より投光されて排気中を通過した光を受光する受光素子３３が設けられる。図示の例では、投光器３２はパルス幅が約３０μｍのレーザ光を投光する半導体レーザで構成され、また、受光素子３３はレーザ光を受けることにより、その受光量に応じたアナログ電圧を出力する。図２に示すように、投光器３２から投光されたレーザ光は投光器側レンズ３４を介して平行光にされて排気中に送り出され、更に排気中を通過したレーザ光は受光側レンズ３５を介して受光素子３３に集光される。従って、もし排気中にコーティング液の粒子３６が存在する場合には、その影ができることによって受光素子３３に集光されるレーザ光の光量が少なくなり、受光素子３３から出力されるアナログ電圧が、排気中にコーティング液の粒子３６が存在しない場合に出力されるアナログ電圧よりも小さい値となる。
【００１４】
図１に示すように、これら投光器３２及び受光素子３３と、アンプ４０、微分器４１、カウンター４２、パルス電流変換器４３によって計測部４４が構成され、プロセスコトローラ４６及びインバーターモータ４７によって制御部４８が構成される。制御部４８で発せられた信号はインバーターモータ４７を介してコーティング液６の送液ポンプ３１に入力される。
【００１５】
さて、本発明にあっては以上のような造粒装置１において、給気ファン９及び熱交換器１０で生成した清浄な熱風１１を熱風チャンバー４から流動室２に吹き込むと共に、スプレーノズル７からコーティング液６を噴射することによって、造粒物５にコーティング液６をコーティングする。流動室２に吹き込まれた熱風１１は、造粒物５の表面に付着したコーティング液６を乾燥させた後、排気となって排気ダクト８を通って排出される。
【００１６】
計測部４４においては、投光器３２からパルス幅約３０μｍのレーザ光を投光し、該レーザ光を排気ダクト８を通る排気中に照射する。もし排気ダクト８を通過する排気中にコーティング液の粒子３６が存在する場合には、その影によって受光素子３３に集光されるレーザ光の光量が一時的に少なくなり、受光素子３３から出力されるアナログ電圧が、排気中にコーティング液の粒子３６が存在しない場合に出力される場合のアナログ電圧に比べて一時的に降下する。この電圧の微妙な降下変化を微分器４０により微分処理し、電圧が一度降下して復元する変曲点でパルスを発生させる。従って、このパルスの発生回数をカウンターで計数することによって、投光器３２と受光素子３３を結ぶ光軸上を通過した粒子数を求めることが可能となる。そして、排気風速が一定であれば、こうして求められた粒子数は、流動室２内においてスプレーノズル７から噴射されたコーティング液６の液粒子の内、造粒物５に付着せずに飛散してしまったコーティング液粒子の量に比例するので、このパルスの発生回数をカウンターで計数することによって造粒物５に付着せずに飛散してしまったコーティング液粒子の量を測定できることとなる。しかして、このように計数されたコーティング液粒子数はパルス電流変換器４３により電流値に変換され、制御部４８のプロセスコントローラ４６に入力される。
【００１７】
制御部４８では、プロセスコントローラ４６において予め好ましいコーティング液の飛散粒子数の範囲を設定しておく。そして、計測部４４のパルス電流変換器４３から入力された実際の排気中のコーティング液粒子数と、プロセスコントローラ４６において予め設定されたコーティング液の好ましい飛散粒子数の範囲を比較する。排気中のコーティング液粒子数がその範囲よりも多い場合には、流動室２内の造粒物５の表面の「濡れ」が足りなくなったと判断し、送液ポンプ３１の稼働を増加させる命令を発する。こうして制御部４８で発せられた増加の命令はインバーターモーター４７を介して送液ポンプ３１に入力され、これにより送液速度が速くなってコーティング液の噴射量が増加される。一方、排気中のコーティング液粒子数がプロセスコントローラ４６に設定された範囲よりも少ない場合には、流動室２内の造粒物５の表面の「濡れ」が過剰になったと判断し、送液ポンプ３１の稼働を減少させる命令を発する。こうして制御部４８で発せられた減少の命令はインバーターモーター４７を介して送液ポンプ３１に入力され、これにより送液速度が遅くなってコーティング液の噴射量は減少される。
【００１８】
かくして、本発明によれば以上のような流動室２の内部に熱風１１を吹き込むと共にコーティング液６を噴射して造粒物５のコーティングを行う造粒装置１において、流動室２の内部から排気ダクト８を通って排出される排気中に飛散しているコーティング液６の粒子３６の数を計測部４４によって計数し、粒子数が設定範囲よりも多くなったときは制御部４８によって「濡れ」が足りなくなったと判断し、送液ポンプ３１の稼働を増加させる命令を発してコーティング液６の噴射量を増加させ、一方、粒子数が設定範囲よりも少なくなったときは「濡れ」が過剰になったと判断し、送液ポンプ３１の稼働を減少させる命令を発してコーティング液６の噴射量を減少させるものである。従って、本発明方法によれば、流動室２の内部から排気ダクト８を通って排気として飛散排出されてしまうコーティング液６の粒子３６の粒子数をある一定範囲に納めることによりコーティング液の噴射量を常に好適な範囲に制御することが可能となる。本発明方法によれば、以上のようなコーティング液の噴射量をフィードバック制御することにより、過剰な「濡れ」による造粒物の付着凝集や、「濡れ」が不十分なことによるコーティング不足といった問題を解決し、設計通りの膜厚、緻密さを備えたコーティング層を造粒物の表面に形成することができる。
【００１９】
次に、本発明方法の実験例を説明する。造粒装置としてフロイント産業株式会社製の遠心流動造粒機：ＣＦ３６０を用いて、図１で説明したものと同様にその排気ダクトに投光器と受光素子を設けると共に、投光器と受光素子に計測部と制御部を接続し、制御部によって送液ポンプの稼働を制御した。
【００２０】
なお、実験に用いた各装置類は以下の通りである。
投光器及び受光素子：キーエンス製のレーザ判別センサー  ＬＸ２−１００
微分器：キーエンス製の光学式通過センサー  ＰＧ−６１０
カウンター：キーエンス製の電子式カウンター（回転式速度計）  ＲＸ−２０
パルス電流変換器：山本電機製
【００２１】
以上の条件で排気中に飛散しているコーティング液の粒子の数を計数し、粒子数が設定範囲よりも多くなったときはコーティング液の噴射量を増加させ、粒子数が設定範囲よりも少なくなったときはコーティング液の噴射量を減少させるように制御してコーティング操作を行った。図５〜図７に、計測部において微分器で微分処理されて電圧が一度降下し復元する変曲点で発生させたパルス５０の発生回数を時間との関係において示した。図５〜図７においてパルス５０の発生回数が排気ダクト中で計数されたコーティング液の粒子の数を示している。図５は設定範囲よりも多い粒子数が計測された場合を示している。このように設定範囲よりも多い粒子数が計測されるときは、先に図４（ｃ）で説明したように、造粒物の表面にコーティング液が十分に付着していない「濡れ」の足りない状態になっている。そこで、この場合は計測部において「濡れ」が足りなくなったと判断し、送液ポンプの稼働を増加させる命令を発する。一方、計測粒子数が設定範囲にある場合には図６に示すようになった。このように計測粒子数が設定範囲にあるときは、先に図４（ｂ）で説明したように、造粒物の表面に適当な厚さのコーティング層が形成されているので、この場合は送液ポンプの稼働はそのままの状態に維持される。そして、図７は設定範囲よりも少ない粒子数が計測された場合である。このように設定範囲よりも少ない粒子数しか計測されないときは、先に図４（ａ）で説明したように、造粒物の表面にコーティング液が過剰に付着した状態である。そこで、この場合は計測部において「濡れ」」が過剰になったと判断し、送液ポンプの稼働を減少もしくは停止させる命令を発する。
【００２２】
以上の方法に従って自動制御を行いながらコーティング操作を連続的に行い、得られた製品の性状を調べた。なお、運転中、流動室から排出された排気中に含有されているエタノール含量を経時的に測定した。エタノールは本実験例においてコーティング液の溶剤として用いられており、本実験例では、このエタノール含量と排気中で計数される粒子数は次のような一義的な対応関係を有している。即ち、図７のように計数される粒子数が少なく、図４（ａ）に示したように造粒物表面の「濡れ」が過剰の状態のときは、排気中のエタノール含量は高くなる。この場合は、送液ポンプの回転数を下げるか、又は停止させる制御を行う。一方、図５のように計数される粒子数が多く、図４（ｃ）に示したように造粒物表面の「濡れ」が足りない状態のときは、排気中のエタノール含量は少なくなる。この場合は、送液ポンプの回転数を上げる。なお、図６のように計数される粒子数が所定の範囲にあって、図４（ｂ）に示したように造粒物表面の「濡れ」が良好なときは、排気中のエタノール含量もそれに対応した適当な範囲内（例えば１．８〜２．４ｗ／ｗ％）にあるので、送液ポンプの回転数は変えない。
【００２３】
図８に、実験例において経時的に測定したエタノール含量と送液ポンプの回転数の変化を示した。本発明方法の実験例の結果、コーティング操作中に造粒物同士が付着凝集することなく、コーティング操作を円滑に行なうことができた。また、実験例で得られた製品は優れたマスキング、美しい外観、徐放機能等を備えていた。
【００２４】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明方法は遠心流動造粒機のみならず、その他の形式の流動造粒装置（流動層（ワルスタータイプを含む）、転動造粒装置など）等においても適用することができる。さらに、顆粒のコーティングだけでなく、本発明方法は、錠剤、丸剤、カプセルのコーティングや造粒工程などにも適用できる。また、本発明方法を実施するにあたって、風速計等を用いて排気風速を併せて測定したり、投光器及び受光素子を複数組設置してそれぞれの計測値を比較するようにすれば、測定の信頼性をより高めることが可能となる。なお、排気中で計数されたコーティング液粒子数が設定範囲よりも多い場合には、熱風チャンバーからの給気温度を下げる、給気風量を下げる等のフィードバック制御を行うことも考えられる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明方法は、コーティング液が水系であるか有機溶媒系であるかを問わずに実施でき、優れたマスキング、美しい外観、徐放機能等を備えたコーティング性状の良い製品を得ることができる。また、「濡れ」の状態を判断するに際し、製品に直接接触することがないため汚染の心配がない。本発明方法は、顆粒・錠剤何れをコーティングする場合にも実施できる。
【００２６】
なお、一般に市販されているエアーサンプリング方式の微粒子カウンターはオンライン計測には適さず、リアルタイムなフィードバックができない。コーティング液の粒子を計測する手段としては、オンライン計測が可能でリアルタイムなフィードバックができるように、投光器と受光素子の組合わせを利用するのがよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例にかかる造粒装置の説明図
【図２】投光器と受光素子の説明図
【図３】造粒装置の説明図
【図４】造粒物表面の「濡れ」の状態の説明図
【図５】パルスの発生回数と時間の関係を示すグラフ図
【図６】パルスの発生回数と時間の関係を示すグラフ図
【図７】パルスの発生回数と時間の関係を示すグラフ図
【図８】エタノール含量及び送液ポンプの回転数と時間の関係を示すグラフ図
【符号の説明】
１    造粒装置
２    流動室
５    造粒物
６    コーティング液
８    排気ダクト
１１  熱風
３２  投光器
３３  受光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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