CN1232339C - 混合设备 - Google Patents

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Abstract

一种将许多物料，最好是粉状物料，尤其是药用组分的成分，混合成具有要求均匀度的混合物的设备，其包括；一不旋转的混合器皿(7)；至少一进料机构，其用于把所述物料送入所述器皿(7)；一搅拌装置(31)，其在所述器皿(7)内侧用于制备所述混合物；以及至少一检测装置(23)，其用于在线地在所述器皿(7)的一个或多个位置上监视在被分离的混合物的均匀度，其中所述至少一检测装置(23)包括一用于把输入辐射导向所述器皿(7)的单元(43)，以及至少一用于探测由所述器皿(7)中的所述输入辐射和所述物料相互作用形成的输出辐射的探测器单元(45)。

Description

混合设备
                    技术领域
本发明涉及一种将许多物料，最好是粉状物料，尤其是药用组分的成分，混合成具有要求均匀度的混合物的设备和方法。
                    背景技术
在将活性药剂加工成投放给接受者的形式时，混合组分是关键的步骤。药用组分包括一些独立的成分，包括活性药剂，其必须被混合成均匀的混合物，以确保将合适的剂量送给接受者。
药用混合物中非活性成分的浓度也是重要的，因为其决定混合物的物理特性，例如在接受者胃中药片溶解的速率。
从EP-B-0631810中得知一种用于将药用组分的成分混合成均匀混合物的现有技术的设备。该已知设备包括一容器，通过连续地旋转该容器在其中备制混合物。布置一分光镜检测装置用于在线地检测在旋转容器中备制的混合物的均匀度。检测装置有一探头，通过与容器的旋转轴线一致的孔进入容器。
该现有技术的设备的一个主要缺点是其受限的进入容器内部的通道。于是，几乎没有合适的用于在线检测的位置。例如，在所有类型的粉状混合器中都有一些滞流的局部区域，或者该处混合不像其它各处有效。从而，在旋转轴线上检测到的均匀度不是容器中混合物实际均匀度的代表。而且，现有技术的设备结构复杂。
SU-A-1402856公开一种混合热色组分的设备，例如胆固醇液晶。把配料送入一设置有中心搅拌器的静止容器。使一薄层混合物穿过容器的内板和窗口之间。通过用加热器在该层引入温度梯度，分析在窗口观察到的色温特性确定均匀度的程度。这种设备不适于检测大多数物质的均匀度，特别是药用组分等。
                    发明内容
本发明提供一种用许多物料制备具有所需均匀度的混合物的混合设备，其包括：
一不旋转的混合器皿7；
至少一进料机构13，14，其用于把所述物料送入所述器皿7；
一搅拌装置31，其在所述器皿7内侧用于制备所述混合物；以及
至少一检测装置23，25，27，其被构形成在线地在器皿的多个位置上监测在所述器皿7中制备的混合物的均匀度，其中，所述至少一检测装置23，25，27包括一用于把输入辐射导向所述器皿7的单元43，以及至少一用于探测由所述器皿7中的所述输入辐射和所述物料相互作用形成的输出辐射的探测器单元45。
本发明还提供一种用许多物料制备具有所需均匀度的混合物的方法，其包括下述步骤：
把所述待混合的物料导入不旋转混合器皿7中；
通过致动所述器皿7中的搅拌装置31在混合器皿7中混合物料；
提供至少一检测装置23，25，27，其被构形成在线地在器皿的多个位置上监测在所述器皿7中制备的混合物的均匀度，以及
把输入辐射导入所述器皿7，再探测由所述输入辐射与所述器皿7内的所述物料互相作用下的输出辐射，而在所述器皿7的一个或多位置在线地置监测在器皿内备制的混合物的均匀度。
用创造性的技术能把检测装置布置成在器皿中的任何位置检测混合物的均匀度。不旋转的器皿提供了把检测装置容易地连接到器皿上。还可以不介入地进行检测，即不影响在混合的物料。而且，同时能在任何所需的位置检测混合物的均匀度。这会通过更好的优化检测方法，相对于局部不均匀以及整个批料的称重的平均检测，使器皿中的混合过程的实际状态有更好的图面。
                        附图说明
参照附图，仅通过示例描述本发明的优选实施例，其中：
图1示意地示出根据本发明的第一实施例的混合设备；
图2较为详细地示出根据本发明的可选第二实施例的混合设备；
图3示出图1和2的混合设备的检测装置；
图4示出第一改型的检测装置；
图5示出第二改型的检测装置；
图6示出第三改型的检测装置；
图7示出在图2的检测设备中备制混合物时采集的在NIR区的分辨光谱辐射；以及
图8是一图表，其来源于与图7所示类似的数据主元分析。
                    具体实施方式
图1所示的混合设备包括一用于混合物料的混合装置1，在该实施例中是一有一静止不旋转混合器皿的分批混合器，特别是一带有一内部搅拌装置(未示)的对流混合器，一用于容放待由混合装置1混合的第一物料的第一供应管3以及一用于容放待由混合装置1混合的第二物料的第二供应管5。混合装置包括一混合器皿7，在器皿7的顶部有第一和第二入口端口8，9，在器皿7的底部有一出口端口11。混合装置1的第一入口端口8由第一进料线12连接到第一供应器皿3上，该第一进料线包括一第一进料机构13，一般是气动或机械装置，用于计量进入混合装置1的预定量的第一物料。混合装置1的第二入口端口9由第二进料线14连接到第二供应器皿5上，该第二进料线包括一第二进料机构15，一般是气动或机械装置，用于将预定量的第二物料送入混合装置1。
混合设备还包括一与混合装置1的出口端口11相连的供应管19，用于把混合的物料送入处理设备，例如药片机。供应管19的一段水平地取向，于是离开混合装置1的出口端口11的混合的物料不能在重力作用下穿过供应管19。供应管19包括一进料机构21，一般是一气动装置或机械装置，用于使物料从其穿过。在一可选实施例中(未示)，把供应管19构形成物料在重力作用下从其穿过。在该情形下，供应管基本上是垂直的。在该实施例中，进料机构21可被替换成一流动阀或任何其它合适的开关装置。
混合设备沿器皿7的壁部还包括许多检测装置，检测装置被构形成在线地在器皿的多个位置上监测在所述器皿7中制备的混合物的均匀度，在该实施例中，是第一、第二、第三检测装置23，25，27，用于在许多位置处检测在器皿7备制的混合物的均匀度或组分。每个检测装置23，25，27都被直接地安装或接口到器皿7的壁上。如参照图3-6所述的，每个检测装置适合于把输入辐射引导到器皿7，并接收由输入辐射与器皿7中的物料混合物互相作用形成的输出辐射。
混合设备还包括一控制器30，一般是一计算机或是可编程控制器(PLC)，用于控制每个混合装置1的操作，第一进料机构13和第一供应器皿3相连，第二进料机构15和第二供应器皿5相连，供应管19中的进料机构21和第一、第二、第三检测装置23，25，27相连。
图2示出混合设备的可选结构。在此混合装置1是一对流型的，特别地称为所谓的Nauta混合器。与第一实施例一样，混合器皿7是静止的和不旋转的。器皿7的形状基本上为带垂直中心线V的倒锥形。混合螺旋31布置在器皿7中以促进进入入口端口(未示)的物料的混合。螺旋31是阿基米德型，沿旋转轴线L延伸，并有螺旋或宽螺纹凹槽。螺旋31的第一端32布置在器皿7的底部，即基本上在垂直中心线V上。把一如电马达等的驱动器33布置来使螺旋31绕其纵向轴线L旋转。把一如电马达等的第二驱动器34与螺旋31经由臂35相连，并被布置成使螺旋31绕垂直中心线V旋进。驱动器33，34分别经由齿轮箱36和螺旋31及臂35相连。
在使用中，螺旋31沿器皿7的内表面移动。于是，螺旋31在器皿7的内侧受到行星运动。以这种方式，把器皿7中的粉状物料的下部部分从器皿7的底部提升到顶部完成物料如粉状物料的混合。这种类型的混合装置1在混合不同组分如细末和粗糙粉状物料之间可能发生团聚时特别有用。
该设备在器皿7的底部有一出口端口11。与第一实施例相同，供应管(未示)与出口端口11相连，把一流动控制机构(未示)布置成使混合物流过供应管进入随后的加工设备。
图2的混合设备还包括一检测装置23，其与器皿7的静止壁部配合，用于检测在器皿7中备制的混合物组分或其均匀度。混合设备还包括一控制器37，一般是一计算机或可编程控制器(PLC)，用于控制每个混合装置1的操作，任何在入口端口的用于向器皿7进料的进料机构，任何在出口端口11用于把均匀的混合物送入随后的加工设备的进料机构，以及检测装置23。检测装置23在结构上与图1的第一实施例的检测装置类似，下面对检测装置的描述同样适用于混合设备的所有其它实施例。
如图3所示，每个检测装置23，25，27是一具有相同结构的反射检测装置，包括一检测探头39，在该实施例中是一反射探头，其延伸穿过器皿7的周边壁7a，使得检测探头39的发射和接收辐射的远端41导入器皿7，或与壁部7齐平。以这种方式，可对在器皿7中备制的混合物进行反射检测。每个检测装置23、25、27还包括一用于产生电磁辐射的辐射生成单元43，以及一用于探测由器皿7中的物料漫反射的辐射的探测器单元45。所述导向和检测单元43，45与所述器皿7的至少一静止壁部7a配合。在该实施例中，辐射生成单元43以下述顺序包括一辐射源47、一聚焦透镜49、一过滤器装置51以及至少一用于将聚焦的和过滤的辐射引入检测探头39的远端41的光纤53。在该实施例中，辐射源47是一宽光谱，可视至远红外源，例如钨卤灯，其发射从400纳米到2500纳米的近红外距离的辐射，过滤器装置51包括许多过滤器，每个都允许单个频率或频率带的辐射通过。在其它实施例中，辐射源47可以是任何一种可见光源，例如电弧灯，X射线源，激光器，如二极管激光器，或发光二极管(LED)。过滤器装置51可以用单色仪或傅立叶变换型分光计代替。在该实施例中，探测器单元45以下述顺序包括一阵列光纤55，它们的远端布置在通过其发射辐射的至少一光纤53的周围，以及一与光纤55相连的探测器57。探测器57是下列之一，如一个集成探测器，比如Si，PbS，或In-Ga-As集成探测器，一二极管阵列探测器，比如Si，PbS，或In-Ga-As二极管阵列探测器，一维或二维阵列探测器，比如CMOS晶片，CCD晶片或聚焦平面阵列。光纤55的远端最好与至少一光纤53的远端间隔，以便将光谱偏转效应最小化，或偏离到达光纤55的能量。实际上，探测器57会根据混合物的组分和提供的辐射的频率产生信号。把这些信号放大、过滤、再数字化后传给控制器37。因此，所述检测装置23，25，27是分光镜检测装置。所述分光镜检测装置是反射装置、透反射装置、透射装置之一。具体地讲，分光镜检测装置可以是红外分光光度计、近红外分光光度计、X射线分光光度计、可见光分光光度计、喇曼分光光度计、微波分光光度计、核磁共振分光光度计或偏振计。
图4-6示出用于上述混合设备的改型的检测装置23，25，27。这些改型的检测装置23、25、27在结构上和上述检测装置23、25、27非常相似，并以相同的方式工作。因此，为了不再赘述，下面仅叙述这些改型的检测装置23、25、27的不同之处。
图4示出第一改型的检测装置23，25，27，它们起一透反射(transflective)检测装置的作用。该检测装置23，25，27与上述检测装置23，25，27不同之处在于，透反射表面59，一般是镜式表面，放置在器皿7中，在该实施例中是在从探头39的远端延伸的保持架59′上，与至少一个光纤53提供的辐射路径相对。实际上，至少一光纤53提供的辐射穿过器皿7中的物料，再被反射表面59反射回光纤55。
图5示出第二改型的检测装置23，25，27，它们起一透射检测装置的作用。该检测装置23，25，27与上述检测装置23，25，27不同之处在于，光纤55的远端放置在器皿7的内侧，在该实施例中是通过保持架59′与至少一光纤53提供的辐射路径相对。实际上，至少一光纤53提供的辐射穿过器皿7中的物料，被对置的光纤55接收。
图6示出第三改型的检测装置23，25，27，它们起一反射检测装置的作用。该检测装置23，25，27与上述检测装置23，25，27不同之处仅在于，检测探头39不延伸入器皿7。相反，器皿7的周边壁7a包括一窗口61，其对于检测装置23，25，27采用的辐射是可穿透的或至少是半穿透的。
实际上，分别与第一和第二进料器皿3，5相连的第一和第二进料机构13，15由控制器30控制，以用要求的比例计量进入混合装置1的混合器皿7的第一和第二物料的量。在控制器30的控制下，操作混合装置1，而且连续地用检测装置23，25，27监视在器皿7中备制的混合物的均匀度。当在混合物中达到所需的均匀度后，致动供应管19中的进料机构19，在控制器的控制下将混合的物料从混合装置1的混合器皿7穿过供应管19送入处理设备。
图7示出一些样品矢量的示例，其含有在混合时在几个连续点处从器皿7中的混合物接收的光谱分辨的辐射。明显地，在这些步骤中，所收集的辐射强度和光谱形状是变化的。这些检测数据是用近红外分光计(NIRS)通过类似于图3所示的检测装置获得的。
在控制器30中评估样品矢量以便采集与混合物组分的均匀度相关的信息。该评估可包括化学计量方法。特别地，至少在涂覆过程中连续检测时，可对样品数量进行多变量分析，如PCA(主元分析)，或PLS(局部最小二乘方法)。图8示出用PCA评估的结果，用于从样品矢量取得的第一(顶部)和第二(底部)主元。主元与时间的抛物线允许在线监视器皿内部的混合过程。混合过程的端点，即在获得所需的均匀度时将混合物送入随后的处理设备的点，在大约40分钟后明显地凸现，在此处曲线趋于水平。
应注意到，可选地，可以选择一其高度或面积与混合物的均匀度相关的单个波峰或一波长区。
最后，本领域的技术人员会理解，用优选实施例描述了本发明，并且可用许多不同的方式对其进行修改而不超出由本发明范围。
首先，例如，尽管上述实施例的混合设备被构形成供应两种物料的混合物，应理解，这些混合设备适合于混合任何种类的物料。
其次，例如，在进一步的改型实施例中，在上述实施例的混合设备中使用的检测装置23，25，27可仅包括检测探头39，相反地，混合设备仅包括一单个辐射生成单元43和一单个探测器单元45，它们在控制器30的控制下可选择地由多路通道单元耦合到检测装置23，25，27的相应之一上。
也应认识到，检测装置能包括集成探测器以及成像探测器。

Claims (37)

1.一种用许多物料制备具有所需均匀度的混合物的混合设备，其包括：
一不旋转的混合器皿(7)；
至少一进料机构(13，14)，其用于把所述物料送入所述器皿(7)；
一搅拌装置(31)，其在所述器皿(7)内侧用于制备所述混合物；以及
至少一检测装置(23，25，27)，其被构形成在线地在器皿的多个位置上监测在所述器皿(7)中制备的混合物的均匀度，其中，所述至少一检测装置(23，25，27)包括一用于把输入辐射导向所述器皿(7)的单元(43)，以及至少一用于探测由所述器皿(7)中的所述输入辐射和所述物料相互作用形成的输出辐射的探测器单元(45)。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述物料是粉状物料。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述检测装置(23，25，27)与所述器皿(7)的至少一静止壁部(7a)配合。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述检测装置(23，25，27)与所述器皿(7)的至少一静止壁部(7a)相连。
5.如任一前述权利要求所述的设备，其中所述检测装置(23，25，27)是一分光镜检测装置。
6.如权利要求5所述的设备，其中所述分光镜检测装置是反射装置、透反射装置、透射装置之一。
7.如权利要求5所述的设备，其中分光镜检测装置是一红外分光光度计。
8.如权利要求5所述的设备，其中分光镜检测装置是一近红外分光光度计。
9.如权利要求5所述的设备，其中分光镜检测装置是一X射线分光光度计。
10.如权利要求5所述的设备，其中分光镜检测装置是一可见光分光光度计。
11.如权利要求5所述的设备，其中分光镜检测装置是一喇曼分光光度计。
12.如权利要求5所述的设备，其中分光镜检测装置是一微波分光光度计。
13.如权利要求5所述的设备，其中分光镜检测装置是一核磁共振分光光度计。
14.如权利要求1所述的设备，其中所述检测装置(23，25，27)是一偏振计。
15.如权利要求1所述的设备，其中所述混合器皿(7)是静止的。
16.如权利要求1所述的设备，其中所述混合器皿(7)是分批混合器的部分。
17.如权利要求1所述的设备，其中所述混合器皿(7)是对流混合器的部分。
18.如权利要求1所述的设备，其中所述导向和检测单元(43，45)与所述器皿(7)的至少一静止壁部(7a)配合。
19.如权利要求1所述的设备，其中所述器皿(7)基本为一带竖向中心线(V)的倒锥形状，其中所述搅拌装置(31)包括一有一纵向轴线(L)的混合螺旋、一被布置成把所述螺旋(31)在所述纵向轴线(L)周围旋转的第一驱动装置(33)、以及一被布置成使所述螺旋绕所述竖向中心线(V)加工的第二驱动装置(34)。
20.如权利要求19所述的设备，其中所述螺旋(31)的第一端(32)被布置在所述竖向中心线(V)上。
21.如权利要求18或19所述的设备，还包括至少一在所述器皿(7)的底部的出口端口(11)。
22.如权利要求21所述的设备，还包括一与所述出口端口(11)相连的供应管(19)，以及一使混合物流过所述供应管(19)的流动控制机构。
23.如权利要求22所述的设备，其中所述流动控制机构是一用于将所述混合物送过供应管(19)的进料机构(21)。
24.如权利要求22所述的设备，其中把所述供应管(19)构形成混合的物料能在重力作用下从其穿过，流动控制机构是一阀门，其用于选择性地允许混合的物料流过供应管(19)。
25.如权利要求24所述的设备，其中所述供应管(19)基本上是竖向的。
26.如权利要求1所述的设备，还包括至少一个在所述器皿(7)的顶部的入口端口(8，9)。
27.如权利要求1所述的设备，其中所述进料机构(13，14)被布置成选择性地通过所述器皿(7)的至少一个入口端口(8，9)将所述物料送入所述器皿(7)。
28.如权利要求26或27所述的设备，还包括许多供应管(3，5)，用于独立地容放待在混合器皿(7)中混合的物料，该供应管(3，5)由相应的进料管(12，14)连接到混合器皿(7)的入口端口(8，9)上，其中，每个进料管都具有一个流动控制机构，其可操作监测进入混合器皿(7)的混合的相应物料。
29.如权利要求1所述的设备，其中，所述物料是药用组分的成分。
30.如权利要求17所述的设备，其中，所述混合器是Nauta混合器。
31.如权利要求20所述的设备，其中，所述螺旋的第一端在所述器皿的底部。
32.一种用许多物料制备具有所需均匀度的混合物的方法，其包括下述步骤：
把所述待混合的物料导入不旋转混合器皿(7)中；
通过致动所述器皿(7)中的搅拌装置(31)在混合器皿(7)中混合物料；
提供至少一检测装置(23，25，27)，其被构形成在线地在器皿的多个位置上监测在所述器皿(7)中制备的混合物的均匀度，以及
把输入辐射导入所述器皿(7)，再探测由所述输入辐射与所述器皿(7)内的所述物料互相作用下的输出辐射，而在所述器皿(7)的一个或多位置在线地置监测在器皿内备制的混合物的均匀度。
33.如权利要求32所述的方法，其中在器皿(7)备制的混合物的均匀度是通过检测装置在器皿内的多个位置监测的。
34.如权利要求32或33所述的方法，其中通过驱动器皿(7)中的混合螺旋(31)绕其纵向轴线(L)旋转，同时驱动所述螺旋(31)绕器皿的竖向中心线(V)沿器皿(7)的周边壁部旋进。
35.如权利要求29所述的方法，其中把待混合的物料作为一批导入所述混合器皿(7)。
36.如权利要求32所述的方法，其中，所述物料是粉状物料。
37.如权利要求32所述的方法，其中，所述物料是药用组分的成分。
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