Die vorliegende Erfindung betrifft ein programmgesteuertes
Rührwerk, zur Herstellung von pharmazeutischen oder kosmeti
schen Rezepturen oder dergleichen, mit einer drehzahlgesteu
erten elektrischen Rühreinheit, die ein Rührwerkzeug umfaßt,
welches in ein Mischgefäß eingreift. Außerdem betrifft die
Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines solchen programmge
steuerten Rührwerks.
Beispielsweise auf ärztliche Verordnung werden pharmazeuti
sche und kosmetische Individualrezepturen von Salben, Pulver
mischungen, Gelen und dergleichen hergestellt. Bei der
Einzelanfertigung solcher Rezepturen, die gewöhnlich in
Apotheken erfolgt, werden nach herkömmlicher Methode die
Bestandteile der Rezeptur manuell miteinander vermengt. Dazu
können beispielsweise Mörser und Pistill bzw. Glasplatte und
Spatel verwendet werden. Neben der Gefahr der Verunreinigung
der herzustellenden Substanzen durch die manuelle Vorgehens
weise besteht außerdem das Problem, daß die Bedingungen,
unter denen die Vermischung der Einzelstoffe erfolgt, nicht
reproduzierbar und nicht dokumentierbar sind. Bei mehrfachen
Herstellungen gleichartiger Rezepturen können daraus erhebli
che Qualitätsunterschiede resultieren, die nicht zuletzt
Einfluß auf die Wirksamkeit der Rezeptur haben können.
Aus der DE 196 41 972 C2 ist ein Gerät zum Rühren, Mischen,
Zerkleinern oder dergleichen bekannt. Ein solches Gerät,
(welches auch als Rührwerk bezeichnet werden kann), besitzt
eine Rühreinheit und eine Hubeinheit, um teilautomatisiert
mit einem Rührwerkzeug in einem Mischbehälter bestimmte
Substanzen zu vermengen, so daß im Ergebnis die gewünschte
Rezeptur vorliegt. Bei diesem Gerät nach dem Stand der Tech
nik ist es möglich, die Rührgeschwindigkeit, die Rührzeit,
die Hubzahl und die Hubgeschwindigkeit manuell in bestimmten
Grenzen zu verändern, um diese auf spezielle Arten von Rezep
turen optimal anzupassen. Diese Parameter des Rührwerks
müssen an die Eigenschaften der Ausgangsstoffe sowie die
jeweiligen Mengen dieser Stoffe angepaßt werden, wenn das
Ergebnis des Mischvorganges zufriedenstellend sein soll. Der
Nachteil dieses bekannten Gerätes besteht darin, daß die
optimalen Parameter verschiedener Mischvorgänge nicht über
einen längeren Zeitraum zur Verfügung stehen und daher immer
neu eingegeben werden müssen. Individuelle Eingaben der
Mischzeit, der Umdrehungszahl pro Minute des Rührwerkzeuges,
der Hubgeschwindigkeit und der Hubzahl sind zu einem späteren
Zeitpunkt nicht ohne weiteres reproduzierbar. Spezielle
Rezepturen können daher sowohl bei der Herstellung in
verschiedenen Apotheken als auch bei der mehrmaligen Herstel
lung in ein und derselben Apotheke zu unterschiedlichen Zeit
punkten stark schwankende Qualitäten aufweisen. Für die glei
che ärztliche Verordnung kann somit eine Qualitätseinheit
lichkeit (Good Manufacturing Practice - GMP) nicht sicherge
stellt werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin,
Qualitätsunterschiede bei der Herstellung von Individualre
zeptursalben zu minimieren. Eine weitere Aufgabe ist darin zu
sehen, die Benutzung von Rührwerken zu vereinfachen, so daß
kosmetische und pharmazeutische Produkte auch in der erfor
derlichen Qualität von weniger qualifiziertem Personal herge
stellt werden können. Weiterhin soll es die Erfindung ermög
lichen, eine Individualrezeptur auch in größeren Zeitabstän
den in der gleichen Qualität herzustellen und bei der mehrfachen
Herstellung solcher Rezepturen eine Effektivitätssteige
rung zu gestatten.
Diese und weitere Aufgaben werden von einem programmgesteuer
ten Rührwerk gelöst, bei welchem die Rühreinheit an einen
Mikroprozessor gekoppelt ist, der programmgesteuert Rührzeit
und Rührgeschwindigkeit der Rühreinheit bestimmt, wobei ein
vom Mikroprozessor ausgeführtes Datenverarbeitungsprogramm
folgende Schritte umfaßt:
- - Einlesen von variablen Daten über Dateneingabemittel, die
mindestens die Menge und die Kategorie der herzustellenden
Rezeptur in einem vorgegebenen Toleranzbereich definieren;
- - Einlesen von konstanten Daten aus einem Datenspeicher, der
für vorbestimmte Kategorien von Rezepturen Basiswerte für
die Rührzeit und die Rührgeschwindigkeit je Mengeneinheit
dieser Rezepturen enthält;
- - Ermitteln der benötigten Rührzeit und Rührgeschwindigkeit
zur Herstellung der gewünschten Menge der Rezeptur durch
Verknüpfung der variablen und der konstanten. Daten;
- - Umwandeln der ermittelten Rührzeit und Rührgeschwindigkeit
in korrespondierende erste Strom- bzw. Spannungswerte;
- - Ansteuern der Rühreinheit mit diesen ersten Strom- bzw.
Spannungswerten.
Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Rührwerks
besteht darin, daß eine GMP-gerechte Qualitätseinheitlichkeit
der herzustellenden Rezepturen weitgehend gewährleistet
werden kann. Es ist sichergestellt, daß gleichartige Rezeptu
ren mit den gleichen Mischbedingungen hergestellt werden.
Außerdem werden Fehler bei der Bedienung des Rührwerks weit
gehend ausgeschlossen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des programmgesteuerten
Rührwerks enthält weiterhin eine Hubeinheit, durch welche die
relative Lage des Rührwerkzeugs im Mischgefäß während des
Rührvorgangs veränderbar ist, wobei das vom Mikroprozessor
ausgeführte Datenverarbeitungsprogramm weiterhin die folgen
den Schritte umfaßt:
- - Ermitteln der benötigten Hubzahl und Hubgeschwindigkeit
zur Herstellung der gewünschten Qualität der Rezeptur
durch Verknüpfung der variablen und der konstanten Daten;
- - Umwandeln der ermittelten Hubzahl und Hubgeschwindigkeit
in korrespondierende zweite Strom- bzw. Spannungswerte;
- - Ansteuern der Hubeinheit mit diesen zweiten Strom- bzw.
Spannungswerten.
Die Einbeziehung der Hubeinheit in die Steuerung durch den
Mikroprozessor erhöht die nach dem Arzneimittelgesetz gefor
derte Qualitätseinheitlichkeit weiter. Außerdem ist es
dadurch möglich, die Rührweise an die speziellen Ausgangs
stoffe und das gewünschte Endprodukt anzupassen. An dieser
Stelle sei angemerkt, daß unter dem Begriff "Rühren" in
diesem Zusammenhang auch die Zerkleinerung der Ausgangs
stoffe, das Mischen und Vermengen der Ausgangsstoffe sowie
alle sonstigen Bearbeitungen verstanden werden, die von dem
Rührwerkzeug im Mischgefäß ausgeführt werden können.
Durch Verwendung des programmgesteuerten Rührwerkzeugs lassen
sich Salben, Gele und andere pastöse Massen herstellen.
Außerdem können pulverförmige Einzelsubstanzen miteinander
vermengt werden, wenn dies für die vorgegebene Rezeptur
erforderlich ist. Es können verschiedene Rührwerkzeuge einge
setzt werden, die in Größe und Form sowohl an das Mischgefäß
als auch an die zu erfüllende Rühraufgabe angepaßt sind.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform werden über die
Dateneingabemittel weiterhin variable Daten über die Viskosi
tät der Ausgangsstoffe eingelesen. Bei Bedarf können weitere
stoffbeschreibende Daten oder auch Vorgabewerte für die Rühr
zeit, die Rührgeschwindigkeit, die Hubzahl und die Hubge
schwindigkeit eingegeben werden. Bei der Verwendung von
Vorgabewerten vergleicht das programmgesteuerte Rührwerk
diese Vorgabewerte mit im Datenspeicher abgelegten Minimal
werten und wendet diese Minimalwerte an, wenn die Vorgabe
werte die Minimalwerte unterschreiten. Eine grobe Fehlbedie
nung des Rührwerks ist damit ausgeschlossen, wodurch eine
Mindestqualität der jeweiligen Rezeptur durch die Anwendung
der Minimalwerte sichergestellt ist. Bei einer abgewandelten
Ausführungsform ist es darüber hinaus möglich, die Vorgabe
werte mit abgespeicherten Maximalwerten zu vergleichen, die
ebenfalls im Datenspeicher abgelegt sind.
Eine besonders zu bevorzugende Ausführungsform des Rührwerks
ermöglicht die Abspeicherung der während der Herstellung der
Rezeptur angewendeten Steuerparameter, d. h. entweder die
Rührzeit die Rührgeschwindigkeit, die Hubzahl und die Hubge
schwindigkeit oder unmittelbar die ermittelten Strom- bzw.
Spannungswerte zur Ansteuerung der Rühreinheit und/oder der
Hubeinheit. Diese Daten werden mit Individualisierungsdaten
verknüpft, so daß zu einem späteren Zeitpunkt über die Indi
vidualisierungsdaten auf die speziell verwendeten Steuerpara
meter zurückgegriffen werden kann, wenn eine identische
Rezeptur nochmals hergestellt werden soll. Als weiterer
Vorteil geht mit dieser Maßnahme auch eine erhebliche Zeiter
sparnis einher, da die Steuerparameter für das Rührwerk nur
einmalig eingegeben werden müssen und bei späteren Herstel
lungen gleichartiger Rezepturen schnell aus dem Datenspeicher
abgerufen werden können.
Bei einer weitergebildeten Ausführungsform des programmge
steuerten Rührwerks ist außerdem eine Ausgabeeinheit vorgese
hen, über welche die angewendeten Steuerparameter und bei
Bedarf auch die Identifizierungsdaten ausgegeben werden
können. Beispielsweise können die Identifizierungsdaten auf
ein Etikett gedruckt werden, welches auf der Verpackungsein
heit der hergestellten Rezeptur angebracht wird. Damit sind
die Identifizierungsdaten verfügbar, wenn mit der aufge
brauchten Verpackungseinheit eine Neuanforderung derselben
Rezeptur erfolgt. Natürlich ist auch eine Ausgabe der Daten
in elektronischer Form möglich. Bei anderen Ausführungsformen
könnten die Daten in einem Strichcode verschlüsselt sein, so
daß sämtliche Steuerparameter mit einem Scanner erneut einge
lesen werden können. Dies würde auch die Einheitlichkeit der
Herstellung in verschiedenen Apotheken ermöglichen, da nicht
nur die Identifizierungsdaten sondern die vollständigen Steu
erdaten in dem Strichcode verschlüsselt werden können.
Wenn das programmgesteuerte Rührwerk als einzelnstehendes
Gerät aufgebaut ist (stand alone), ist eine Tastatur, ein
berührungsempfindlicher Bildschirm oder ein ähnliches Daten
eingabemittel vorgesehen, um die variablen Daten einzuspei
sen. Bei einer abgewandelten Ausführungsform besteht eine
Datenverbindung zu einem Personalcomputer, der für die Daten
eingabe, für die Datenausgabe und auch für die Datenspeiche
rung zur Verfügung steht. Die Datenverbindung kann beispiels
weise über eine serielle Schnittstelle erfolgen. Dies ist
besonders vorteilhaft, da auf diese Weise herkömmliche Compu
ter einsetzbar sind, die mit einem speziellen Steuerprogramm
ausgerüstet werden.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es
zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines programmgesteuerten Rühr
werks;
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm der Anzeigen des Rührwerks
während eines Mischprozesses.
Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer bevor
zugten Ausführungsform eines programmgesteuerten Rührwerks.
Das eigentliche Rührgerät besteht aus einer Rühreinheit 1 und
einer Hubeinheit 2. Über diese beiden Einheiten wird ein
Rührwerkzeug angetrieben, welches mit einem Mischgefäß zusam
menwirkt. Das Rührwerkzeug ist an die Größe des Mischgefäßes
angepaßt, um optimale Rührergebnisse zu erzielen. Das Rühr
werkzeug kann vorzugsweise ausgetauscht werden, beispiels
weise wenn verschiedene Größen von Mischgefäßen verwendet
werden. Rühreinheit 1 und Hubeinheit 2 wirken so zusammen,
daß das Rührwerkzeug in dem Mischgefäß gedreht wird und daß
sich die relative Lage zwischen Rührwerkzeug und Mischgefäß
verändert, damit das Rührwerkzeug alle Bereiche innerhalb des
Mischgefäßes gut durchmischen kann. Dazu ist es sowohl
möglich, das Rührwerkzeug in seiner vertikalen Position zu
verändern, als auch die Vertikalbewegung durch eine Verschie
bung des Mischgefäßes bei feststehendem Rührwerkzeug zu
erzielen.
Das programmgesteuerte Rührwerk besitzt weiterhin einen
Mikroprozessor 5, der die Steuerung der Rühreinheit 1 und der
Hubeinheit 2 übernimmt. Dazu führt der Mikroprozessor 5 ein
Datenverarbeitungsprogramm aus, dessen einzelne Verfahrens
schritte unten detaillierter erläutert werden. Die vom Mikro
prozessor 5 gelieferten Steuerdaten für die Rühreinheit 1 und
die Hubeinheit 2 werden in herkömmlicher Weise in Strom- bzw.
Spannungswerte umgewandelt, wozu bekannte Schaltungselemente
(nicht gezeigt) verwendet werden. Der Mikroprozessor 5 kann
auf einen Datenspeicher 7 zugreifen, um vorgegebene konstante
Daten zu laden und/oder ermittelte Steuerdaten für einen
späteren Mischprozeß zu speichern. Weiterhin wirkt der Mikro
prozessor 5 mit Dateneingabemitteln 8 und Datenausgabemitteln
9 zusammen. Über die Dateneingabe 8 können variable Daten vom
Benutzer eingegeben werden. Insbesondere kann der Benutzer
die Menge der herzustellenden Rezeptur (beispielsweise eine
Suspensionssalbe), die gewünschte Rührzeit und die gewünschte
Umdrehungszahl des Rührwerkzeugs vorgeben. Zweckmäßigerweise
bestehen Eingabemöglichkeiten für die Größe des verwendeten
Mischgefäßes, damit aus dieser Angabe die optimalen Steuer
werte für das Rührwerk ermittelt werden können. Der Mikropro
zessor 5 verknüpft die über die Dateneingabemittel 8 eingege
benen variablen Daten mit den konstanten Daten, die im Daten
speicher 7 abgelegt sind. Dabei werden die variablen Daten
mit Minimalwerten und mit Maximalwerten verglichen, welche
die möglichen Grenzwerte für die Rührgeschwindigkeit, die
Rührzeit, die Hubgeschwindigkeit und die Hubanzahl vorgeben.
Es ist darauf hinzuweisen, daß der Rührvorgang nicht über die
gesamte Zeit mit konstanten Steuerwerten ausgeführt werden
muß. Vielmehr ist es bei bestimmten Substanzen sinnvoll, mit
einer geringen Rührgeschwindigkeit zu beginnen und dann mit
einer höheren Drehzahl des Rührwerkzeugs fortzusetzen, um
optimale Mischungsergebnisse zu erzielen. Nach einem soge
nannten Anreibevorgang kann die Drehzahl des Rührwerkzeuges
erhöht werden, um eine gleichmäßige Durchmischung möglichst
schnell herzustellen.
Der Mikroprozessor 5 kann die verwendeten Steuerparameter
über die Datenausgabemittel 9 ausgeben. Die Datenausgabemit
tel 9 können eine Anzeige umfassen, die sowohl den aktuellen
Betriebszustand als auch die zu verwendenden Steuerparameter
während des Mischvorgangs anzeigt. Außerdem können ein Druc
ker oder ein externer Datenspeicher den Datenausgabemitteln 9
zugeordnet sein, um die Steuerparameter in gedruckter Form,
beispielsweise auf dem Etikett der hergestellten Rezeptur,
oder auf externen elektronische Datenspeichern für eine
spätere Verwendung abzulegen.
Fig. 2 zeigt eine Abfolge von Wiedergaben einer Anzeigeein
heit der Datenausgabemittel während eines Mischprozesses, der
vom programmgesteuerten Rührwerk ausgeführt wird. Anhand
dieser Anzeigenfolge werden nachfolgend die wesentlichen
Schritte erläutert, die das programmgesteuerte Rührwerk
ausführt, wobei die Steuerung dieser Verfahrensschritte durch
das Datenverarbeitungsprogramm erfolgt, welches auf dem
Mikroprozessor ausgeführt wird.
In dem dargestellten Beispiel soll eine Suspensionssalbe mit
einer Menge von 50 ml hergestellt werden. Im Schritt 10 ist
die Anzeige wiedergegeben, wenn die Dateneingabe abgeschlos
sen ist. Zuvor erfolgt die Inbetriebnahme des Rührwerks und
die Eingabe der benötigten Daten vom Benutzer über die Daten
eingabemittel im Schritt 11. Zumindest ist die Menge der
herzustellenden Suspensionssalbe einzugeben, wobei optional
weitere Daten eingegeben werden können, beispielsweise die
gewünschte Dauer des Rührvorgangs. Anhand der im Datenspei
cher abgelegten Daten ist das Datenverarbeitungsprogramm
jedoch in der Lage, bereits aus der eingegebenen Menge der
herzustellenden Rezeptur alle weiteren Daten selbständig zu
ermitteln. Es werden in diesem Fall eingespeicherte Vorgabe
werte für die Rührzeit, die Rührgeschwindigkeit, die Hubge
schwindigkeit und die Hubanzahl verwendet. Die Vorgabewerte
können vom Hersteller des programmgesteuerten Rührwerks fest
in den Datenspeicher eingelesen werden. Es besteht aber auch
die Möglichkeit, daß die Vorgabewerte in einem Programmiermo
dus vom Benutzer eingespeichert werden, wenn dies für
bestimmte Anwendungsfälle zweckmäßig erscheint. Zusätzlich
können die Rezeptnummer und ggf. eine Chargenbezeichnung
eingegeben oder vom Datenverarbeitungsprogramm vorgegeben
werden. Solche Daten werden als Identifizierungsdaten verwen
det, die eine eindeutige Zuordnung des durchgeführten Misch
prozesses zu den verwendeten Steuerparametern ermöglichen. In
der Chargenbezeichnung sind alle wesentlichen Daten
verschlüsselt, beispielsweise die Art der Rezeptur (Normal,
Emulsion, Suspension, Reaktionsgemisch, Pulver oder derglei
chen) und spezielle Vorgaben für den Rührprozeß (z. B. mit
Anreibevorgang bei der Herstellung von Suspensionen).
Wenn alle Vorgabedaten eingegeben worden sind und die für
eine Steuerung des Mischprozesses erforderlichen fehlenden
Daten vom Datenverarbeitungsprogramm im Schritt 12 ermittelt
wurden, beginnt der Mischvorgang. Im dargestellten Beispiel
beginnt der Mischvorgang mit einem Anreibevorgang, was auch
in der Chargenbezeichnung durch das Kennzeichen "AR" kennt
lich gemacht ist. Im Schritt 20 ist die Anzeige dargestellt,
die während des Anreibevorgangs erscheint. Angezeigt wird
auch die Umdrehungsgeschwindigkeit, die auf die spezielle Art
des herzustellenden Produktes abgestimmt ist. Im vorliegenden
Fall handelt es sich um 1.000 Umdrehungen pro Minute (Rpm).
Weiterhin werden die Anzahl der Umdrehungen und die Anzahl
der ausgeführten Hübe sowie die verbleibende Mischzeit ange
geben.
Nach Abschluß des Anreibevorgangs beginnt der "normale"
Mischvorgang und die Anzeige wechselt in den im Schritt 30
dargestellten Zustand. Auch hier werden die aktuelle Umdre
hungsgeschwindigkeit, die Anzahl der auszuführenden Umdrehun
gen, die Anzahl der vom Rührwerk durchzuführenden Hübe sowie
die Restzeit für den aktuellen Mischvorgang angezeigt. Paral
lel zu den Anzeigen werden die verwendeten Steuerparameter im
Schritt 31 abgespeichert und/oder ausgegeben, beispielsweise
verschlüsselt in den Identifizierungsdaten auf ein Etikett
gedruckt. Nach Abschluß des Mischvorgangs kehrt die Anzeige
zum Schritt 10 zurück, so daß der Benutzer die korrekte
Fertigstellung der Rezeptur auch in der Anzeige kontrollieren
kann. Natürlich ist es auch möglich, eine veränderte
Abschlußanzeige zu generieren, in welcher der Benutzer in
zusammengefaßter Form vom erfolgreichen Abschluß des Misch
vorgangs informiert wird.
Bei abgewandelten Ausführungsformen kann ein abschließender
Schnellhomogenisierungsprozeß nach einem ersten Durch
mischungsabschnitt erfolgen. Auf diese Weise kann die Gesamt
zeit der Herstellung der Rezeptur deutlich verkürzt werden.
Es ist auch nützlich, die Anzahl der durchgeführten Mischvor
gänge sowie die sich daraus ergebende Betriebszeit des Rühr
werks im Datenspeicher zu dokumentieren und für Wartungsvor
gänge bereitzuhalten. Dem Benutzer kann auf diese Weise zum
richtigen Zeitpunkt angezeigt werden, daß nun eine Wartung
des Rührwerks erforderlich ist, wodurch die Wartungsinter
valle in einem optimalen Zeitraum liegen, so daß die Lebensdauer
des Rührwerks erhöht wird und die Funktionssicherheit
stets gewährleistet ist.
Da ein entsprechendes Rührwerk vorzugsweise mit speziell
vorbestimmten Mischgefäßen (sogenannten Kruken) bestückt ist,
kann für jede Größe eines Mischgefäßes eines bestimmte Umdre
hungszahl festgelegt werden, die das Mischwerkzeug auszufüh
ren hat. Damit ist es ausreichend, wenn der Benutzer die
Krukengröße über die Dateneingabemittel einspeist.
Bei abgewandelten Ausführungsformen sind Sensoren angebracht,
die die Krukengröße automatisch erfassen, so daß auch diese
Dateneingabe ohne unmittelbare Tätigkeit des Benutzers auto
matisiert erfolgt.