CN100580678C - 生产中确定密封容器完整性的密封力监控装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种确定密封容器完整性的方法、装置、以及系统，其利用被转换为绝对力单位的一或多个力信号，从而提供了一种使用量化参数并且可以被验证的方法。力信号在多个数据收集通道中测量，并且可以被操作员个别地使能或者禁用，以促进机器设置与故障排除。用户界面提供了显示在容器密封工艺期间施加的力、以及关于生产线中多个容器密封机器的状态的汇总信息的显示器。

Description

生产中确定密封容器完整性的密封力监控装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及确定密封容器完整性的方法、装置、以及系统。更具体地，本发明涉及确认硬质容器密封的量化方法。这些容器一般用于医药产品，因此希望使用可被独立于特定已知样本地验证的量化方法。

背景技术

对于测试密封包装存在各种设备。这些技术包括通过相机或激光的光学检测方法，以及分析来自力量或压力计的信号的方法，用来确定密封质量。在密封工艺中力随时间的变化一般被称为力轮廓(force profile)。存在通过比较密封容器时使用的力轮廓与参考信号的力轮廓来保证确认密封完整性的各种系统。这具有需要已知样本来定义密封工艺的缺点。另外，可能难于用数目来描述在设置自动容器密封机器时所需的各种手动调节。医药工业的性质保证了可以验证的制造工艺。制造工艺必须是可再现的，并且如所希望的那样表现一贯。因此，存在一种对以量化描述的方式并以高度可重复性来定义容器密封工艺的方法、装置、以及系统的需求。

美国专利4,511,044的公开通过引用在不与本文冲突的程度上融入本文。

发明内容

本发明涉及确定密封容器完整性的方法、装置、以及系统。其尤其适合于非肠道(parenteral)医药产品。

本发明的一个特征使用绝对力单位，例如磅，来定义用于密封容器的密封力。因此，可以在不需要已知良好样本的情况下，完整地指定用于定义正确密封的容器的标准。

本发明的另一个特征为使用可被独立地使能或禁用的多个力监控。这有利于方便地检修容器密封机器的故障。通过选择性地禁用通道，操作员可以确定密封工艺的哪个阶段越界。这个特征可用于识别故障的力传感器、或者识别其中机械原因(例如容器行程路径中的碎屑)使之不能施加正确的密封力的特定区域。

本发明的另一个特征为指示在每个力监控通道上施加的力的用户界面。

本发明的另一个特征为在一个屏幕上显示多个传输系统的状态的用户界面，其用作一种操作员监控具有多个传输系统的生产线的方便方法。

根据本发明的一种实施方式，提供生产中容器密封检查的方法，包含以下步骤：对每个数据收集通道，经由用户界面设置和显示最大与最小可接受密封力极限，其中该力极限以绝对力单位指定，由此指定用于定义正确密封的容器的该力极限而无需已知的良好样本；在密封工艺期间，在多个实例处，测量施加到容器密封的力，其中每个测量从该数据收集通道的唯一实例获取；比较在每个该数据收集通道处测定的力，以确定其是否在指定极限内，并且在每次该测定力超出该指定极限时，生成拒收信号；使能至少一个该收集数据通道；以及经由用户界面更新和显示，以指示在每个该数据收集通道处的该测定力，并且提供关于该测定力是否已经超出该指定极限的指示。

优选地，该最大和最小可接受密封力极限以磅指定。

优选地，该最大和最小可接受密封力极限以千克指定。

根据本发明的另一种实施方式，提供提供生产中容器密封检查的系统，包含：多个数据收集通道；数据输入部件，用来对每个该数据收集通道，经由用户界面选择最大与最小可接受密封力极限，其中该力极限以绝对力单位指定，由此指定用于定义正确密封的容器的该力极限而无需已知的良好样本；多个测力部件，用来在密封工艺期间测量施加到容器密封的力；用来独立地使能每一个该数据收集通道的部件；比较部件，用来确定测定力是否在用户指定的极限内；以及用户界面，其向用户提供在每个该数据收集通道处所测定的绝对力单位的指示，由此每个该数据收集通道从至少一个该测力部件接收力数据。

优选地，该用户界面包含监控屏幕，该屏幕显示多个传输系统的汇总信息，该汇总信息包括缺失盖帽、缺失塞子的状态、每个力监控通道的激活状态、拒收螺线管功率状态、拒收机制激活状态、以及该汇总信息相关的传输机制的特定实例的指示。

优选地，提供所读取的当前绝对力单位的用户界面以模拟标尺的形式绘制。

优选地，该测力部件为多个压电换能器。

优选地，比较部件为微处理器，其比较对应于测得力的数字化值与在存储器中存储的绝对力极限的预定集合。

附图说明

图1显示结合本发明的检测系统的容器密封装置。

图2显示图1所示实施例的力监控机制的细节。

图3显示本发明的用来监控力水平的示范性用户界面屏幕。

图4为显示多通道密封力监控算法的流程图。

图5为本发明实施例的系统框图。

图6为本发明的显示具有多个传输系统的汇总信息的监控屏幕的另一示范性用户界面。

图7为显示监控力水平的替换方法的另一示范性用户界面。

具体实施方式

图1显示结合本发明的检测系统的容器密封装置。正进行密封工艺的容器显示为附图标记100。在所示实施例中，由顶部加压元件110从上部、以及由底部加压元件120从底部向容器100施加力。容器100置于平台170上，该平台170容纳底部加压元件120。由顶部支架160将顶部加压元件110悬挂在容器100之上。平台170、顶部支架160、底部加压元件120、以及顶部加压元件110构成传输系统，总称为附图标记130。传输系统130安装在基座190之上、固定块150之下。如该图所示，容器从左向右经过传送带系统。当容器这样做时，由顶部加压元件110与底部加压元件120向密封施加变化量的力。

在沿行程路径的各个间隔处，顶部加压元件110与在位于传输系统130之上的固定支架150上安装的力传感器140进行接触。在进行接触的时间段期间，力传感器140产生可以由绝对力单位(例如磅或千克)表示的信号。可以通过各种方式实现力传感器，包括使用例如测压计(load cell)、应变仪、或者一或多个压电式换能器等设备。

图2显示图1所示实施例的力监控机制的细节。顶部加压元件110包含轴承180，其提供与力传感器140的机械接触，同时有利于加压元件的相对水平运动。

图3显示本发明的用来监控力水平的示范性用户界面屏幕300。该屏幕呈现关于密封力监控系统的一或多个通道的各种数据。通道指示符302显示哪个通道与下面显示的数据相关。项目304显示由力传感器检测的当前的力。项目306显示在操作过程期间来自力传感器的预定数目的读数的平均值。项目308显示在操作过程期间来自力传感器的最小力读数。项目310显示在操作过程期间来自力传感器的最大力读数。项目312为关于项目304所显示的当前力未超过指定范围的指示。项目314显示对于在密封工艺期间、对于通道指示符302所指示的通道、所使用的最小可接受力的用户设置。项目316显示对于在密封工艺期间、对于通道指示符302所指示的通道、所使用的最大可接受力的用户设置。项目318为关于项目304所显示的当前力超过指定范围的指示，并且表示故障情况。

图4为显示多通道密封力监控算法的流程图。在该示范性流程图中，对两个通道进行力评估：通道1，被标记为350；以及通道2，被标记为351。对每个通道进行类似的处理。对于通道1的细节也应用于通道2，并且在本发明的实施例中可采用任意其他通道。现在参照通道1处理部分350，在步骤350，检测加压元件处于正确位置，与对应通道的力传感器具有充分的机械接触。可接受位置有一范围。该范围由位置检测部件定义，该部件监控加压元件相对于力传感器的位置。该位置检测部件可以由本领域公知的各种设备实现，包括位置编码器、限位开关、以及光学传感器。一旦确定加压元件位置与力传感器具有充分的接触，就在步骤356从力传感器收集数据。该数据一般为表示加压元件位移的模拟信号的形式。在步骤360，处理该数据信号。该处理可以包括放大、过滤、噪声消除、以及数字化，以将该信号转换为可以由微处理器设备以数字方式处理的格式。在步骤364，经过处理的数据被转换为绝对力单位，例如磅或千克。在步骤368，将该力与为该通道设立的最小与最大极限相比较。如果该力在指定极限内，则在步骤370激活PASS(合格)信号。如果在步骤368确定该力超出指定极限，则在步骤372灭活PASS信号。不管步骤368的确定结果如何，在步骤374都更新检查统计数字。在步骤378，对该系统中存在的所有通道的PASS信号进行逻辑“与”运算。如果所有PASS信号都被激活，则认为该容器通过了密封检查。如果来自至少一个通道的PASS信号没有被激活，则认为该容器未通过密封检查，并且在步骤382激活拒收信号。该信号可以用来激活拒收机制，该机制将有缺陷的容器转发到保留区域，由此用来将其与通过密封检查的容器相分离。

图5为本发明实施例的系统框图。该图显示三个通道处理块，标记为项目430、432、434。每个通道处理块内的元件是类似的。项目402为位置检测系统。其提供信号给微处理器408，微处理器408处理在存储器410中存储的程序指令与数据。力传感器404提供表示加压元件位移的信号。该信号由信号处理器块406处理，以将其转换为适合于微处理器408解释的形式。微处理器接收来自用户的输入，并且通过用户界面412向用户提供反馈。该用户界面包括一或多个显示屏幕。可选地，其可以包含音频设备，例如扬声器、蜂鸣器、或者铃。可选地，其可以包含一或多个灯，其可以发光或者闪烁，以指示特定情况，例如过多的缺陷容器。用户界面还包含数据输入部件，用于用户向系统输入数据。该部件可以包含诸如键盘、鼠标、和/或触摸屏等元件。可选地，用户界面还可以包含用于以下的机制：读取和/或写入数据存储介质，例如软盘、存储器卡、压缩盘驱动器、或者其他数据存储机制。用来与微处理器通信的用户界面-微处理器通信链接416可以包含内部总线。可替换地，用户界面可以通过远程通信协议(包括串行协议、联网协议(例如以太网或者互连网协议)、或者无线通信协议)与微处理器通信。微处理器408比较来自每个通道处理块的信号，并且根据用户输入的极限进行评估。如果这些评估中的至少一个被认为是超出指定的范围，则激活拒收信号414。该拒收信号可以用来激活拒收机制，该机制将缺陷容器发送到保留区域，由此用来将其与已通过密封检查的容器相分离。如果必要的话，可以将拒收信号的激活延迟一预定周期，以允许故障容器到达拒收机制。虽然方框图显示各个元件为分离的，但是某些元件可以包含在单个离散的组件内。例如，特定微处理器可以将信号处理、和/或存储器集成到微处理器设备中。

图6为本发明的显示具有多个传输系统的汇总信息的监控屏幕的另一示范性用户界面。其总称为项目600。该屏幕包含几列。“缺失塞子”列602与“缺失盖帽”列604基于来自经常与容器密封机器一起用于生产线的其他检查装备的指示。列606、608、以及610指示每个力监控通道是否被使能。列616指示传输机制的一个实例，在该用户界面中称为“主轴”(spindle)。每个列都由多个状态指示符618组成。每个状态指示符618都包含文本部分620。某些状态指示符618还包含图标部分622。状态指示符618的文本部分620可以包含诸如“通”或“断”等词语，以反映该功能被使能还是禁用。另外，图标部分622可以显示特定颜色，诸如绿色，以指示功能被使能，并且显示另一颜色，诸如红色，以指示功能被禁用。对于传输机制列616，每个状态指示符都显示关于该传输系统的参考号。因此，这允许从一个屏幕观看多个传输系统的状态，从而用作一种操作员从一个屏幕监控多个传输系统的方便方式。

图7为显示监控力水平的替换方法的另一示范性用户界面。其总称为项目640。在该实施例中，监控三个力通道。包含每个通道监控显示的元件是类似的。绘制当前力读数642以类似于模拟标尺。项目648为指示当前力的标记。项目650为指示最小力极限的标记。项目652为指示最大力极限的标记。在每个当前力读数642之下，为最小力极限644(其显示在操作过程期间来自力传感器的最小力读数)以及最大力极限646(其显示在操作过程期间来自力传感器的最大力读数)。

操作

使用本发明的方式可以包含校准力传感器的步骤。这可以通过向传感器施加基准力来达到。例如可以向力传感器施加100磅的力，然后将相应的信号存储为基准信号。在正常操作期间，可以将测得信号与该基准比较，并且对其进行缩放以导出绝对力读数。可以通过对每个基准信号的模数转换、以及使用微处理器来比较这些数字值，来进行所述比较。一旦完成了校准处理，管理员就可以对特定尺寸容器进行机器设置。

例如，在三通道系统中，密封特定类型的容器的参数可以为：

通道号	范围(磅)
		通道1	40-45
通道2	43-48
		通道3	45-50

该数据可以通过用户界面输入。可替换地，该数据可以从数据存储介质(例如软盘、存储器卡、CD ROM驱动器、或者其他数据存储介质)中存储的数据载入。这允许从所存储的记录(其定义了对特定类型容器的密封参数)方便地载入重要的机器设置数据。该系统将使用这些值作为接受或者拒收密封容器的基础。如果拒收密封容器，则声明拒收信号。该拒收信号可被连接到产品流指挥机制，例如螺线管(solenoid)，该机制将把有缺陷的容器推入保留区域中，由此用来将其与已通过密封检查的容器相分离。

现在参照图6，监控屏幕600显示关于生产线的各种数据。其集合来自生产线中使用的其他检查装备的信号，例如缺失塞子或者缺失盖帽的信号。其显示多个传输系统的力监控通道以及拒收机制的状态。在该用户界面实施例中，传输系统被称为“主轴”。用户可以选择用于给定传输系统的力监控系统的细节。图3与图7显示用于监控给定传输系统的力通道的监视器的示范性实施例。

管理员可以禁用任何数量的力监控通道。在容器密封机器的设置或者故障排除期间，这是有用的。例如，通过隔离容器的故障原因或者故障力传感器。

结论

因此，本发明的密封力监控装置、系统、以及方法提供以下益处：

1)其使用绝对力单位，例如磅或千克，来定义用于密封容器的密封力。因此，可以完全指定用于定义正确密封容器的标准，而不需要已知良好样本。

2)在密封工艺期间，其采用多个力监控通道。这有利于方便地排除容器密封机器的故障。

3)其提供用户界面，指示施加到每个力监控通道的力。

4)其提供用户界面，在一个屏幕上显示多个传输系统的状态，从而用作一种管理员监控具有多个传输系统生产线的方便方式。

5)其提供了用于可以验证的密封容器的系统。

虽然以上描述包含许多具体细节，但是不应该将这些细节理解为限制本发明的范围，而应理解为仅仅提供本发明的一些目前优选实施例的说明。

例如，虽然所公开的实施例显示了三个力监控通道，但是在本发明的范围内，可以具有更多或更少的力监控通道。所公开的实施例显示了使用位置检测部件来监控加压元件相对于力传感器的位置。但是，可以具有集成到每个加压元件的力传感器，其方向与加压元件一致，由此消除了对位置检测的需要。在该结构中，可以对每个加压元件提供恒定的力监控。另外，虽然所公开的实施例显示了对于每个容器有两个加压元件，但是也可以使用单个加压元件。不管容器密封机器使用单个还是两个加压元件，本发明都可以用来在密封工艺期间检查容器。

所公开的实施例显示了转盘式传输系统，其以径向运动移动容器。但是，也可以具有不同类型的传输系统。例如，可以使用直线式传输系统。不管传输系统配置如何，本发明都可以用来在密封工艺期间检查容器。

还要注意：在不影响本发明功能的前提下，可以改变密封装置的加压机制。例如，可以使用诸如凸轮等机械部件来控制在密封工艺期间使用的力轮廓。也可以使用电控部件，例如螺线管，来控制在密封工艺期间使用的力轮廓。也可以使用液压动力部件。不管指定力轮廓的部件如何，本发明都可以用来在密封工艺期间检查容器。

Claims (8)

1.一种生产中容器密封检查的方法，包含以下步骤：

a.对每个数据收集通道，经由用户界面设置和显示最大与最小可接受密封力极限，其中该力极限以绝对力单位指定，由此指定用于定义正确密封的容器的该力极限而无需已知的良好样本；

b.在密封工艺期间，在多个实例处，测量施加到容器密封的力，其中每个测量从所述数据收集通道的唯一实例获取；

c.比较在每个所述数据收集通道处测定的力，以确定其是否在指定极限内，并且在每次所述测定力超出所述指定极限时，生成拒收信号；

d.使能至少一个所述收集数据通道；以及

e.经由用户界面更新和显示，以指示在每个所述数据收集通道处的所述测定力，并且提供关于所述测定力是否已经超出所述指定极限的指示。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述最大和最小可接受密封力极限以磅指定。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述最大和最小可接受密封力极限以千克指定。

4.一种提供生产中容器密封检查的系统，包含：

a.多个数据收集通道；

b.数据输入部件，用来对每个所述数据收集通道，经由用户界面选择最大与最小可接受密封力极限，其中该力极限以绝对力单位指定，由此指定用于定义正确密封的容器的该力极限而无需已知的良好样本；

c.多个测力部件，用来在密封工艺期间测量施加到容器密封的力；

d.用来独立地使能每一个所述数据收集通道的部件；

e.比较部件，用来确定测定力是否在用户指定的极限内；以及

f.用户界面，其向用户提供在每个所述数据收集通道处所测定的绝对力单位的指示，

由此每个所述数据收集通道从至少一个所述测力部件接收力数据。

5.如权利要求4所述的系统，其中所述用户界面包含监控屏幕，该屏幕显示多个传输系统的汇总信息，所述汇总信息包括缺失盖帽、缺失塞子的状态、每个力监控通道的激活状态、拒收螺线管功率状态、拒收机制激活状态、以及所述汇总信息相关的传输机制的特定实例的指示。

6.如权利要求4所述的系统，其中提供所读取的当前绝对力单位的用户界面以模拟标尺的形式绘制。

7.如权利要求4所述的系统，其中所述测力部件为多个压电换能器。

8.如权利要求4所述的系统，其中比较部件为微处理器，其比较对应于测得力的数字化值与在存储器中存储的绝对力极限的预定集合。

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