CN103536947B - 容器灭菌测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

一种容器（10）灭菌设备，具有电荷载体产生装置（2）和加速装置（4）以及出射窗（12）。所述电荷载体产生装置（2）用于产生电荷载体，所述加速装置（4）用于沿着预设方向（Z）在壳体（6）内加速电荷载体，所述电荷载体通过所述出射窗（12）从所述壳体（6）中射出。该设备还包括传感器单元（20）以用于捕捉表征从出射窗（12）射出的电荷载体的至少一个测量值。根据本发明，所述传感器单元（20）具有第一传感器装置（22）和第二传感器装置（24）。所述第一传感器装置（22）与所述出射窗（12）相对设置，从而检测沿第一预设方向（Z）从所述出射窗（12）流向所述第一传感器装置（22）的电荷载体；所述第二传感器装置（24）与所述出射窗（12）相对设置，从而检测沿第二预设方向（X）从所述出射窗（12）流向所述第二传感器装置（24）的电荷载体。每个传感器装置（22,24）相对独立地检测表征从出射窗（12）射出的电荷载体的测量值（M1,M2）。

Description

容器灭菌测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及一种容器灭菌装置及方法。

背景技术

除了实际的填充操作之外，对待填充的容器进行灭菌是无菌填充设备中一个主要的生产阶段。灭菌的可能形式相对于灭菌剂及其流程管理是不同的，但它们具有共同点，其灭菌作用均受到化学处理的影响。最新的发展则与此不同，它们采用了电离辐射的方法以实现细菌的减少。在大部分应用中，辐射包括在合适设备中产生加速电子并将其引入待灭菌容器的上面或内部。在这种情况下，对容器的内部进行灭菌过程是可能的，而对容器的外部进行灭菌也是可能的。

目前市面上能买到的用于灭菌的系统具有电子产生装置、调焦装置，以及允许电子束引入容器内的结构。容器的开口越小，该设备越昂贵。为了获得必要效果，电子必须有合适的速率。为了实现这个目的，电子加速到150kV。通过这些快速电子的相互作用可以获得理想中的效果。然而，在这种情况下，轫致辐射将会以X射线辐射的形式，作为多余的副作用而产生。

为了成功地灭菌，应当确保所引入的电子束的功率维持恒定。在这种情况下，在一个已知系统中提供了金属板（起到电子吸收器的作用），该金属板固定在电子云中。该金属板吸收电子，并引导它们至测量装置，特别地，该测量装置为电流表。所测得的电流与加速装置中主要设置的电子流的一部分相对应。因此，由于具有相同的加速电压和相同的电子吸收器（材料选择），时间以及剂量的一致性可以通过测量电流进行监控。

因此，随着电流的测量，根据以前设置的剂量可以得出关于灭菌成功的结论。这意味着，那些灭菌必须的电子仍然可用。这对于表面的灭菌来说是足够的。然而，这种测量装置对于更为复杂的结构以及其通过电子辐射进行的灭菌已经难以令人满意。

发明内容

因此，本发明的目的在于即使当复杂结构如壁面设有切槽的容器需要进行灭菌时，确保对充足的电子辐射的估计。此外，本发明应当适用于那些间距根据电子辐射出射窗变化的容器。这些变化的距离同样作用于尤其是单个电子的动能。

根据本发明的这些目的通过依据独立权利要求的装置和方法得以实现。优选实施例和其他修改是从属权利要求的主题。

根据本发明的容器灭菌设备具有电荷载体产生装置，所述电荷载体产生装置用于产生电荷载体。进一步地，所述设备还包括加速装置和出射窗，所述加速装置用于沿着预设方向在壳体内加速电荷载体，所述电荷载体通过所述出射窗从所述壳体中射出。所述装置还包括传感器单元，所述传感器单元用于检测表征从出射窗射出的电荷载体（或者电荷载体的至少一个物理特征）的至少一个测量值。

根据本发明，所述传感器单元具有第一传感器装置和第二传感器装置，其中所述第一传感器装置与所述出射窗相对设置，从而检测沿着第一预设方向从所述出射窗流向所述第一传感器装置的电荷载体；进一步地，所述第二传感器装置与所述出射窗相对设置，从而检测沿着第二预设方向从所述出射窗流向所述第二传感器装置的电荷载体。

在本例中，每个所述传感器装置相对彼此独立地检测表征从出射窗射出的电荷载体的测量值。如前面所述，根据现有技术的装置具有如下缺点：在与辐射源距离相同但测量角度不同的剂量测量将导致不同的结果。偏差的程度取决于不同的因素，这些因素显示在电子云的形状和组成上。因此，在本发明允许范围内尽可能精确地定义和监控电子云，使之能够监控灭菌效果，从而实现灭菌过程的成功。

因此，在相同距离的横向测量电子遭受比沿着加速方向从出射窗射出的电子平均更大的偏差。在这点上，其不同在于单个电子之间的动能。因此，在与辐射源距离相同但角度不同的剂量测量可以导致不同的结果。

因此，有人提议，采用第二传感器装置扩展现有技术中的已知的第一传感器装置。通过这种方式，出射电子云能够更为精确地检测与监控。

特别地，独立的测量理解为，意味着电子对第一或者第二传感器装置的作用不会影响到第二或者第一传感器装置。

这使得能够进行出射电子云的多维测量。

特别地，电荷载体是电子，但将本发明应用到其他带电的、加速的粒子，例如α粒子或质子还有正电子也是可能的。

此外，也有可能提供第三传感器装置，用于检测从出射窗沿着第三预设方向到达该第三传感器装置的电荷载体。

优选地，至少一个传感器装置检测这样的电荷载体，该电荷载体从出射窗出发，沿着电荷载体的加速方向进一步移动，或者很大可能位于沿着加速方向与出射窗相邻的区域内。

优选地，壳体通过以下的方式进行设计：至少在电荷载体产生装置和出射窗之间存在（部分）真空。

此外，优选地，壳体通过以下方式进行设计，出射窗通过容器口引入容器内部。由此，优选地，壳体具有杆状结构。

在另一优选实施例中，该装置具有传送装置，用于沿着传送路径传送容器。优选地，该装置还具有移动装置，该移动装置将灭菌单元，特别是出射窗，引进容器内部。

在本例中，特别地，容器自身可以沿着他们的长度方向进行移动。然而，移动单个的出射窗或者灭菌单元也是可能的。所述出射窗和灭菌单元两者的移动都是可能的。

在另一优选实施例中，传感器装置也设置在传送装置上，从而随着容器一同传送。优选地，然而，该传感器装置是固定的，而灭菌单元移动经过传感器装置。优选地，该传感器单元用于检测多个灭菌装置的电子束功率，优选为所有灭菌装置。优选地，所述容器为塑料容器；特别地，容器为塑料预制件，该预制件在转换处理中可转变成塑料容器。然而，容器也有可能已经成型为塑料瓶。

优选地，多个灭菌装置设置在可移动载体上，尤其是可旋转载体上。

在一个优选实施例中，所述第一传感器装置和所述出射窗之间的最短距离，以及所述第二传感器装置和所述出射窗之间的最短距离至少间隔地（intermittently）、特别在测量操作中相互之间围成一角度，所述角度为10°～170°，优选为20°～160°，优选为30～150°，优选为40°～140°，特别优选为50°～130°，以及特别优选为60°～120°。

所述角度也优选为70°～110°，特别优选为80°～100°，特别优选为接近90°。由此，在相对于出射窗成多个角度的测量成为可能，从而使得如电子云可进行三维测量。

特别优选地，两个传感器装置相互正交设置，这些传感器装置例如可以是相互正交设置的板，定义了电子云或者电子束。由此，例如，所产生的剂量，以及灭菌程度可以通过测量电流来计算。更为广泛的装置，例如具有三个或者四个这样的传感器装置，同样使得可以监控电子束位置发生改变的方向。

在另一个优选实施例中，至少一个传感器装置具有测量组件，所述测量组件扁平状（特别地为平面）或者围绕着预设表面，所述电荷载体碰撞所述预设表面，或者经过所述预设表面。由此，测量装置例如可以是金属板，但如果合适的话，也可以是开口在出射窗方向的中空结构。

由此，本发明也提供了两个或者多个测量点，所述测量点分别相对彼此定位在一个或者多个定义的角度上，具有相关联的测量单元（with respectiveassociated measuring units），且相互绝缘，用于测量电子束或者电子云。如前面所述，每一个这些传感器装置具有金属板和相关联的测量单元。然而，同样也存在这样的可能性，传感器装置具有两个或多个铝板，所述铝板相对彼此定位在定义的角度上，优选地，具有分别连接的电流表，且相互绝缘，用于测量关于电子发射的电子云或电子束。

在另一优选实施例中，所述第一传感器装置具有第一测量组件，所述第二传感器装置具有第二测量组件，所述第一测量组件与所述第二测量组件相互电绝缘。优选地，电荷载体可以在所述这些测量组件上发生碰撞。电绝缘确保了所述测量可以相互独立地进行。

在另一优选实施例中，所述测量组件均设置在公共载体（common carrier）上。优选地，所述测量组件通过绝缘区域相互分离。这可能是一种绝缘材料，但如果合适，也可以是设置在测量组件之间的气隙。

在另一优选实施例中，所述至少一个传感器装置具有用于测量电流的测量装置。通过电流的作用可以对碰撞到测量组件上的电荷载体的数量得出结论，由此也可以得知相应的辐射强度或者电子云的特征。

在另一优选实施例中，所述至少一个测量组件与出射窗之间的距离可变。优选地，两个测量组件与出射窗之间的距离都可变。

优选地，出射窗为钛合金窗，特别优选地，所述出射窗具有5～15μm的厚度。

在另一优选实施例中，所述出射窗（或者灭菌单元）相对所述传感器单元可移动。由此，传感器单元自身可以不引入容器内部，但这样的测量在实际灭菌过程之前或之后进行。然而，也有可能传感器单元沿着电荷载体的运动方向紧接出射窗，例如以固定的方式设置在灭菌装置上，例如，可以为电子束指（beam finger）。

此外，本发明还涉及一种容器灭菌方法，其中待灭菌的所述容器沿着预设传送路径传送，并在所述传送过程中通过电荷载体进行灭菌；其中，所述电荷载体由电荷载体产生装置所产生，并由电荷载体加速装置沿着出射窗的方向进行加速，且通过所述出射窗射出（特别地，射出至壳体外）。进一步地，所述电荷载体到达所述容器的表面，通过传感器单元捕捉表征从出射窗射出的电荷载体的至少一个测量值。

根据本发明，从所述出射窗沿着预设的第一方向离开的所述电荷载体通过第一传感器装置检测，从所述出射窗沿着预设的第二方向离开的所述电荷载体通过第二传感器装置检测。此外，所述第一传感器装置和所述第二传感器装置相互独立地捕捉表征所检测到的各自的电荷载体的测量值。

优选地，通过这种方式所捕捉到或者测量的数值输出给用户。优选地，所捕捉到或者测量的数值通过比较装置与所储存的数值进行比较。如果所捕捉到或者测量的数值偏离所储存的（参考）数值超过预定数量，进一步的信息，如警告信息将会输出给用户，或者关闭容器灭菌装置，以对装置进行任何可以维修的维修工作。

在另一优选实施方法中，所述测量值是电流值和/或电压值。

优选地，关于容器灭菌操作通过这些电流获得结论。优选地，通过传感器单元进行的电荷载体的检测在灭菌过程中不同的时间进行，即，将电荷载体应用到容器中。

优选地，在灭菌过程中，容器在洁净室中进行传送，所述洁净室通过至少一面墙与（未灭菌的）环境相隔离。由此，优选地，前面所述的设备具有洁净室，容器在所述洁净室内进行灭菌。在本例中，灭菌装置的各个组分，例如电荷载体产生装置或者传感器装置或者比较装置，可以设置在洁净室外部，而出射窗设置在洁净室内部。

附图说明

其他优点和实施例在附图中是显而易见的。附图中：

图1是塑料容器灭菌装置的示意图；

图2是塑料容器灭菌装置的局部视图；

图3是灭菌装置的示意图；

图4是根据现有技术的设备的示意图；

图5是根据本发明的设备的示意图。

标号清单

1灭菌装置

2电荷载体产生装置

4（电荷载体）加速装置

6壳体

10塑料容器

12出射窗

14可旋转载体

20传感器单元

22第一传感器装置

24第二传感器装置

25评估单元

26分配装置

27存储装置

28比较装置

29显示装置或信息输出装置

30载体

32测量板/测量组件

34金属板/测量组件

36测量设备，测量装置

38电源

40洁净室

50电子束指

52支撑装置

62移动装置

70灭菌装置

72供给装置

74供给轮

76排出轮

120传感器装置（现有技术）

132测量板（现有技术）

136电流测量装置（现有技术）

138电源（现有技术）

d1,d2最短距离

M1,M2测量值

W电子云

X预设方向X

Z预设方向Z

具体实施方式

图1是塑料容器灭菌装置的示意图。

图中展示了供给装置72，用于向塑料容器10供料，在本例中，塑料预先成型，并通过供给轮74进入到灭菌设备70中。该灭菌设备还包括可旋转载体14，在可旋转载体14上设有多个灭菌装置（图中并未显示）。在本例中，这些灭菌装置呈杆状结构，并能引入到塑料容器的内部。

以该种方式进行灭菌的塑料容器10可通过排出轮76再从装置中排出。

标号20在任何情况下涉及固定的传感器单元，该传感器单元检测单个灭菌装置的电子束质量或者电子束剖面（beam profile）。在本例中，有可能仅提供了一个这样的传感器单元20，例如在载体14的始端或末端处，或者在沿着载体14的塑料容器的传送路径上。然而，进一步地，该传感器单元20已经出现在供给轮74的区域内或者排出轮76的区域内也是可能的。如图1所示，提供了多个这样的传感器单元，例如能够在灭菌过程之前或之后实现测量，也是可能的。

标号25整体识别为评估单元，该评估单元评估由传感器单元20所捕捉到的测量值。优选地，该评估单元25设有用于分配测量值到设置在载体14上的单个灭菌装置的分配装置26。由此，例如，一个稳定射出有缺陷的辐射的特定灭菌装置可以识别出来。由此，例如，单个灭菌装置可设有信号输出装置，而传感器单元20可设有接收单元，该接收单元除了测量信号外还接收一个信号，该信号表征特定的灭菌装置。特定灭菌单元的分配也可基于载体14的旋转位置进行。

标号27涉及一种存储装置，用于存储那些表征特定灭菌的参考数值。进一步地，还提供了比较装置28，用于比较测量值与存储在存储装置中的参考数据。进一步地，还提供了显示装置或者信息输出装置29，该装置根据测量值向用户发送信号，并向用户提供有关灭菌效果的信息。例如，显示了电子云的程式化图像。

图2展示了灭菌装置70的细节。应当理解的是，多个灭菌装置1设置在该灭菌装置上。每一个这些灭菌装置1具有能引入到容器10内部的杆状结构或者电子束指50。图2展示了该容器为塑料瓶，但如前面所述，该容器也可为（优选为）塑料预制件。杆状结构50（或电子束指）设置在出射窗（图中并未显示）所在位置的下端，并引入容器10的内部。为此，容器10通过支撑装置52夹持住，比如说夹子，并通过移动装置62（例如线性马达）而提升。

在一个优选实施例中，灭菌装置1以这样的方式进行：塑料容器在洁净室40中传送。在本例中，载体14自身可能已经形成该洁净室的一面墙。此外，优选地，提供用于密封载体14的密封构件，或者提供一面相对于不可移动墙的洁净室的可移动墙。该密封装置可以是如所谓的调压室（surge tank），该调压室设有圆周的液体填充通道，所述各个可以相对移动的组件插入（例如以剑的形式）该圆周的液体填充通道中。在如图2所示的实施例中，特定灭菌装置的组件，特别地，如电子产生器和电子加速器，优选地设置在整体指定为40的洁净室的外部。

图3以可引入待灭菌容器内的电子束指50的形式展示了容器灭菌装置的粗略示意图。该电子束指包括壳体6，真空作用于该壳体内部。电荷载体产生装置2产生电荷载体，特别是电子。而加速装置4（仅示意性展示）对这些电荷载体沿着出射窗12的方向进行加速。在本例中，该灭菌装置1或者电子束指50也有可能设有用于向出射窗供给冷却空气的通道。同样地，出射窗也有可能设有封闭的液体冷却。

图4是根据现有技术的测量装置。在本例中，提供了测量板132，该测量板132设置在出射窗的下方，因而可以与从出射窗射出的电子云中的电荷载体或者电子相接触。标号136涉及用于测量电流的电流测量装置，该电流通过电荷载体的碰撞产生。标号138识别为电源，而标号120整体识别为传感器装置。

图5展示了根据本发明的传感器装置。应当认识到，除了第一传感器装置22之外，根据本发明的传感器单元20还包括第二传感器装置24。第二传感器装置24包括测量板34，在如图4所示的实施例中，测量板34垂直于测量板或者测量组件32。因此，通过电子云W离开的电子束取决于相互正交的两块板。

然而，也有可能两块这样的板的延伸不是如图5所示，而是例如沿着相互垂直的方向延伸到电子云的侧边。如前面所述，这些测量组件32、34具有其他角度也是可能的。标号d1指定的是测量组件32和出射窗之间的最短距离，而标号d2指定的是测量组件34和出射窗之间的最短距离。应当认识到，在这里的这些距离的方向是相互垂直的。标号X和Z指定了电荷载体或电子各自（中间（mean））的传播方向。标号M1和M2指定了由测量装置36输出的数值，如前面所述，这些数值相互独立，并应用到如图1所示的评估单元25中。标号38再次指定了电源。

标号30指定了一个载体，在该载体上设置了两个测量组件32和34。载体30此处作为绝缘体，因此，两个测量组件32和34之间不可能有电流流过，从而两个测量装置36可相互独立地分别测量由于电荷载体碰撞产生的各自的电流。

优选地，如图5所示的测量装置可设置在灭菌装置的进口和出口之间。单个连续辐射的灭菌装置或指发射器产生与传感器单元20相接触的电流。通过两个测量组件32和34之间的比较，电流强度使之可以检测电子云W或者电子束，以及灭菌的能力，并得出结论。

然而，本发明并不局限于图中所示能引入容器内部的电子束指，还可以是，例如，应用到固定电荷载体发射器，尤其是电子发射器中。

申请人保留要求申请文件中所公开的对本发明来讲必需的全部特征的权利，只要与现有技术相比，这些特征自身或其结合是新颖的。

Claims (12)

1.一种容器(10)灭菌设备，具有电荷载体产生装置(2)和加速装置(4)以及出射窗(12)，所述电荷载体产生装置(2)用于产生电荷载体，所述加速装置(4)用于沿着所述出射窗(12)的方向在壳体(6)内加速电荷载体，所述电荷载体通过所述出射窗(12)从所述壳体(6)中射出；其中，所述设备还包括传感器单元(20)，所述传感器单元(20)用于捕捉表征从所述出射窗(12)射出的电荷载体的至少一个测量值；其特征在于，所述传感器单元(20)具有第一传感器装置(22)和第二传感器装置(24)，其中所述第一传感器装置(22)与所述出射窗(12)相对设置，从而检测沿第一预设方向(Z)从所述出射窗(12)流向所述第一传感器装置(22)的电荷载体；所述第二传感器装置(24)与所述出射窗(12)相对设置，从而检测沿第二预设方向(X)从所述出射窗(12)流向所述第二传感器装置(24)的电荷载体；其中，所述第一传感器装置(22)和所述第二传感器装置(24)相对独立地检测表征从所述出射窗(12)射出的电荷载体的测量值(M1,M2)；所述第一传感器装置(22)和所述出射窗(12)之间的最短距离(d1)，以及所述第二传感器装置(24)和所述出射窗(12)之间的最短距离(d2)相互之间围成一角度，所述角度为30～150°。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述角度为40°～140°。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述角度为50°～130°。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述角度为60°～120°。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一传感器装置(22)和所述第二传感器装置(24)中的至少一个具有测量组件(32,34)，所述测量组件(32,34)扁平或者围绕着预设表面，所述电荷载体碰撞所述预设表面。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一传感器装置(22)具有第一测量组件(32)，所述第二传感器装置(24)具有第二测量组件(34)，所述第一测量组件(32)与所述第二测量组件(34)相互电绝缘。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述第一测量组件(32)和所述第二测量组件(34)均设置在公共载体(30)上。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一传感器装置(22)和所述第二传感器装置(24)中的至少一个具有用于测量电流的测量装置(36)。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述出射窗(12)相对所述传感器单元(20)可移动。

10.一种容器灭菌方法，其中待灭菌的所述容器(10)沿着预设传送路径传送，并在所述传送过程中通过电荷载体进行灭菌；其中，所述电荷载体由电荷载体产生装置(2)产生，并由电荷载体加速装置(4)进行加速；所述加速装置(4)沿着出射窗(12)的方向对所述电荷载体加速；所述电荷载体通过所述出射窗(12)射出，并经过所述容器(10)的表面，通过传感器单元(20)捕捉表征从出射窗(12)射出的电荷载体的至少一个测量值，其特征在于，从所述出射窗沿着第一预设方向(Z)离开的所述电荷载体通过第一传感器装置(22)检测，从所述出射窗沿着第二预设方向(X)离开的所述电荷载体通过第二传感器装置(24)检测，所述第一传感器装置(22)和所述第二传感器装置(24)相互独立地捕捉表征所检测到的各自的电荷载体的测量值(M1,M2)；所述第一传感器装置(22)和所述出射窗(12)之间的最短距离(d1)，以及所述第二传感器装置(24)和所述出射窗(12)之间的最短距离(d2)相互之间围成一角度，所述角度为30～150°。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一传感器装置(22)和所述第二传感器装置(24)中的至少一个检测碰撞到预设的几何平面上者经过所述几何平面的电荷载体。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述测量值是电流。