DE102005006725A1 - Verfahren, Vorrichtung und Probenkopf zum Bestimmen einer quantitativen Eigenschaft einer Probensubstanz mittels magnetischer Resonanz - Google Patents

Verfahren, Vorrichtung und Probenkopf zum Bestimmen einer quantitativen Eigenschaft einer Probensubstanz mittels magnetischer Resonanz Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung dienen zum Bestimmen einer quantitativen Eigenschaft, beispielsweise des Gewichtes bzw. der Masse einer in einem Probengefäß (18) enthaltenen Probensubstanz (62) oder eines vorbestimmten Teils davon mittels magnetischer Resonanz. In der Probensubstanz (62) wird eine magnetische Resonanz angeregt. Ein Resonanzsignal der Probensubstanz (62) wird empfangen und aus dem Resonanzsignal z. B. das Gewicht der Probensubstanz (62) bestimmt. Die Vorrichtung weist einen Förderer (12) zum Fördern von die Probensubstanz (62) enthaltenden Probengefäßen (18) durch eine Messstation (19) hindurch auf, wobei die Messstation (19) ein Magnetsystem (26) zum Erzeugen eines konstanten Magnetfeldes (B¶0¶) hoher Homogenität, einen für ein Hindurchfördern der Probengefäße (18) geeigneten Probenkopf (24) zum Erzeugen eines hochfrequenten Magnetfeldes (B¶1¶) sowie eine Messeinheit (30) für magnetische Resonanz und zum Bestimmen z. B. des Gewichtes der im Probenkopf (24) befindlichen Probensubstanz (62) enthält. Der Probenkopf ist für ein Hindurchfördern von die Probensubstanz (62) enthaltenden Probengefäßen (18) geeignet (Fig. 1).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer quantitativen Eigenschaft einer in einem Probengefäß enthaltenen Probensubstanz mittels magnetischer Resonanz, bei dem in der Probensubstanz eine magnetische Resonanz angeregt, ein Resonanzsignal der Probensubstanz empfangen und aus dem Resonanzsignal die quantitative Eigenschaft der Probensubstanz bestimmt wird.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Bestimmen einer quantitativen Eigenschaft einer Probensubstanz mittels magnetischer Resonanz, mit einem Förderer zum Fördern von die Probensubstanz enthaltenden Probengefäßen durch eine Meßstation hindurch, wobei die Messstation ein Magnetsystem zum Erzeugen eines konstanten Magnetfeldes hoher Homogenität, einen für ein Hindurchfördern der Probengefäße geeigneten Probenkopf zum Erzeugen eines hochfrequenten Magnetfeldes, sowie eine Messeinheit für magnetische Resonanz und zum Bestimmen der quantitativen Eigenschaft der im Probenkopf befindlichen Probensubstanz enthält.
  • Die Erfindung betrifft schließlich einen Probenkopf, insbesondere zum Bestimmen einer quantitativen Eigenschaft einer Probensubstanz mittels magnetischer Resonanz, der für ein Hindurchfördern von die Probensubstanz enthaltenden Probengefäßen geeignet ist und ein hochfrequentes Magnetfeldes erzeugt.
  • Ein Verfahren, eine Vorrichtung, sowie ein Probenkopf der vorstehend genannten Art sind aus der WO 99/67606 bekannt.
  • In verschiedenen chemischen und pharmazeutischen Prozessen ist es notwendig, eine quantitative Eigenschaft, beispielsweise das Gewicht bzw. die Masse bestimmter Substanzmengen exakt zu bestimmen. Dies ist zum Beispiel beim maschinellen Abfüllen von pharmazeutischen Wirkstoffen von besonderer Bedeutung, weil jeweils eine genau bemessene Dosis eines Wirkstoffs abgefüllt werden muss.
  • Bestimmte, für eine Injektion vorgesehene Wirkstoffe werden beispielsweise in Pulverform in kleinen Glasfläschchen abgefüllt. Dabei füllt die Menge des Pulvers das Fläschchen nur teilweise aus. Die Fläschchen werden mit einem Deckel aus Metall oder einem Harten Kunststoff verschlossen, der in der Mitte eine mit einer elastischen Dichtung verschlossene Öffnung aufweist. Unmittelbar vor dem Gebrauch zieht der Arzt ein geeignetes Lösungsmittel in einer Spritze auf, durchsticht mit der Kanüle der Spritze die Dichtung und injiziert das Lösungsmittel in das freie Volumen des Fläschchens. Durch kräftiges Schütteln des Fläschchens wird nun der pulverförmige Wirkstoff in dem Lösungsmittel aufgelöst. Die so erzeugte Lösung wird mit der Spritze wieder aufgezogen und einem Patienten injiziert. Es liegt auf der Hand, dass beim Abfüllen im Betrieb des pharmazeutischen Herstellbetriebes die Menge des in dem Fläschchen enthaltenen Wirkstoffs dabei genau dosiert sein muss.
  • Pharmazeutische Präparate werden in großen Stückzahlen hergestellt, typischerweise mit Abfüllraten von einigen 100 Einheiten pro Minute in einer Abfüllanlage.
  • Mit herkömmlichen Waagen ist eine umfassende Gewichtskontrolle dabei nicht zu bewältigen. Man hat sich daher bislang damit beholfen, nur Stichproben durch Wiegen zu überprüfen, indem beispielsweise jede hundertste Verpackungseinheit gewogen wurde. Diese Vorgehensweise wird jedoch zunehmend als unzureichend empfunden. Es wird daher in der pharmazeutischen Industrie an Standards gearbeitet (sog. „PAT-Initiative"), die für bestimmte Präparate, beispielsweise die oben erläuterten Injektionspräparate, eine Gewichtsüberprüfung jeder einzelnen Verpackungseinheit normieren.
  • Aus der eingangs genannten WO 99/67606 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der das Gewicht einer abgefüllten Substanzmenge kontaktlos bestimmt werden kann. Derartige Vorrichtungen werden in der Fachsprache auch als NCCW (Non Contact Check Weigher) bezeichnet. Hierzu werden Proben auf einem Förderband in den Bereich einer Messstation gefördert.
  • Die Messstation enthält eine Kernresonanz (NMR)-Meßanordnung. Diese besteht aus einer um das Förderband herum angeordneten Hochfrequenzspule in Solenoid-Form, sowie aus einem Eisen-Magnetsystem mit beidseits des Förderbandes angeordneten Magnetpolen. Die Proben durchlaufen auf dem bewegten Förderband die Hochfrequenzspule. Das Magnetsystem erzeugt am Ort des Durchlaufes ein konstantes Magnetfeld hoher Homogenität, dessen Richtung quer zur Förderrichtung des Förderbandes verläuft. Die Hochfrequenzspule erzeugt ein hochfrequentes Magnetfeld, das dazu senkrecht, d.h. in Förderrichtung verläuft.
  • Durch geeignete Abstimmung der Feldstärke des konstanten Magnetfeldes und der Frequenz des hochfrequenten Magnetfeldes wird in der Probensubstanz kernmagnetische Resonanz angeregt. Die Resonanzsignale werden von der Hochfrequenzspule empfangen und an eine entsprechende Auswerteeinheit weitergeleitet. Das Kernresonanzsignal ist ein Maß für die Menge der Probensubstanz. Durch Vergleich mit einem Kernresonanzsignal einer aus der gleichen Substanz bestehenden Kalibrierprobe mit bekanntem Gewicht kann dann das Gewicht der gemessenen Probensubstanz bestimmt werden.
  • Bei der bekannten Vorrichtung wird die Kernresonanz durch ein gepulstes Hochfrequenzfeld angeregt. Dadurch wird eine eben falls gepulste Antwort des Spinsystems der Probensubstanz. Dabei spielen die Relaxationszeiten des Spinsystems eine Rolle.
  • Die bekannte Vorrichtung ist nur für die Messung von flüssigen Probensubstanzen geeignet, weil der als Hochfrequenz-Solenoidspule ausgebildete Probenkopf die Gesamtheit von Probensubstanz und Probengefäß umschließt und dem hochfrequenten Magnetfeld aussetzt. Weil die zur Messung verwendeten Hochfrequenzimpulse auf die langen Relaxationszeiten von Flüssigkeiten ausgelegt sind, wirken sich Störsignale des Probengefäßes, insbesondere des Deckels, nicht aus, weil es sich um Festkörper handelt, deren Relaxationszeiten wesentlich kürzer sind. Allerdings erfordern die langen Relaxationszeiten der in der bekannten Vorrichtung gemessenen Probensubstanzen, dass die mit hoher Geschwindigkeit herangeförderten Proben vor dem Erreichen der Hochfrequenzspule vormagnetisiert werden. Hierzu ist bei der bekannten Vorrichtung das Magnetsystem so breit ausgebildet, dass das konstante Magnetfeld bereits in einem Bereich stromaufwärts der Hochfrequenzspule wirksam ist.
  • Die bekannte Vorrichtung bzw. das auf ihr durchführbare Verfahren bzw. der in ihr verwendete Probenkopf haben damit den gemeinsamen Nachteil, dass eine Messung von festen Probensubstanzen nicht möglich ist. Man könnte allenfalls daran denken, nach dem Messen des gesamten Probengefäßes mit festem Inhalt einen bestimmten Betrag vom Kernresonanzsignal abzuziehen, der dem Störsignal des Deckels entspricht. Dies würde aber voraussetzen, dass man den Betrag dieses Störsignals genau kennt, was bei einer industriellen Fertigung nicht gewährleistet werden kann.
  • Andererseits besteht ein erhebliches Bedürfnis nach Anlagen, beispielsweise NCCW-Anlagen, die auch in der Lage sind, quantitative Eigenschaften derartiger fester Probensubstanzen zu messen, beispielsweise das Gewicht für die eingangs erläuterten Injektionspräparate.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Vorrichtung, sowie einen Probenkopf der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass diese Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll es möglich werden, dass bei festen Probensubstanzen in Abfüllanlagen mit hohen Abfüllraten bestimmte quantitative Eigenschaften zuverlässig bestimmt werden, indem beispielsweise das Gewicht bzw. die Masse der Probensubstanz ermittelt wird.
  • Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die magnetische Resonanz im wesentlichen nur in einem die Probensubstanz enthaltenden Abschnitt des Probengefäßes angeregt und detektiert wird.
  • Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Probenkopf die magnetische Resonanz im wesentlichen nur in einem die Probensubstanz enthaltenden Abschnitt des Probengefäßes anregt und detektiert.
  • Bei einem Probenkopf der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Probenkopf die magnetische Resonanz im wesentlichen nur in einem die Probensubstanz enthaltenden Abschnitt des Probengefäßes anregt und detektiert.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
  • Dadurch, dass die Anregung der Kernresonanz nämlich nur denjenigen Bereich des Probengefäßes erreicht, in dem sich die Probensubstanz befindet, werden Störsignale ausgeschlossen, die vom Deckel des Probengefäßes herrühren. Man macht sich dabei die Tatsache zunutze, dass ein aus Glas bestehendes Probengefäß kein Problem darstellt, weil Gläser verfügbar sind, die kein merkliches Kernresonanzsignal liefern. Die Gefäßwandung, die die Probensubstanz unmittelbar umgibt, liefert daher keine Störsignale. Diese entstehen vielmehr ausschließlich im Bereich des Deckels bzw. einer in dem Deckel enthaltenen Dichtung, die beide üblicherweise aus organischen Kunststoffen bestehen.
  • Die gemessene quantitative Eigenschaft ist bevorzugt das gewicht bzw. die Masse der Probensubstanz oder eines vorbestimmten Teils davon.
  • Es ist besonders bevorzugt, wenn die Probensubstanz eine Festkörpersubstanz ist, obwohl nach dem erfindungsgemäßen Verfahren selbstverständlich auch flüssige Proben gemessen werden können.
  • Bei Ausführungsformen der Erfindung wird in an sich bekannter Weise die quantitative Eigenschaft der Probensubstanz durch Vergleich des von der Probensubstanz ausgesandten Resonanzsignals mit einem Resonanzsignal einer Referenzprobe der Probensubstanz mit bekannter quantitativer Eigenschaft bestimmt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf magnetischer Resonanz. Bevorzugt ist, wenn die magnetische Resonanz als Kernresonanz (NMR) angeregt wird. Sie kann aber auch als Elektronenresonanz (ESR) angeregt werden.
  • Bei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der Probenkopf in einer Förderrichtung des Förderers gesehen einen Durchlassquerschnitt für ein Hindurchlaufen der Probengefäße auf, wobei das hochfrequente Magnetfeld im wesentlichen nur in einem Bereich des Durchlassquerschnitts erzeugt wird, durch den der Abschnitt der Probengefäße beim Fördern hindurchläuft.
  • Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass außer einer Messung an Einzelproben auch eine Messung an einer Vielzahl von Proben möglich ist, die auf einem Förderer zugeführt werden.
  • Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform weist der Probenkopf einen mit einem Hochfrequenzsignal gespeisten, eine Achse definierenden Ring aufweist, wobei der Ring an zwei einander diametral gegenüberliegenden Umfangspositionen jeweils mit einem zur Achse parallelen ersten Spalt versehen ist und an den Umfangspositionen der Spalte Ansätze mit einer breiten Oberfläche außen an den Ring angesetzt sind, wobei ferner die Oberflächen jeweils mittig mit einem achsparallelen zweiten Spalt versehen sind, der an einem Ende mit dem zugehörigen ersten Spalt kommuniziert.
  • Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die gewünschte Konfiguration des Probenkopfes hochfrequenztechnisch auf einfache Weise realisiert werden kann.
  • Die Ansätze sind bevorzugt flügelartig ausgebildet und erstrecken sich insbesondere parallel zur Achse.
  • Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass ein sehr homogenes hochfrequentes Feld (B1) erzielt wird.
  • Weiterhin sind Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt, bei denen mindestens die Messstation in einer für eine Reinigung mit flüssigen Reinigungsmittel geeigneten Weise ausgebildet ist.
  • Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung innerhalb eines pharmazeutischen Herstellbetriebes verwendet werden kann, in dem strenge Anforderungen hinsichtlich der gebotenen Reinheit bestehen und daher die Herstellanlagen regelmäßig mit flüssigen Mitteln gereinigt, insbesondere sterilisiert werden.
  • Die vorstehend für die erfindungsgemäße Vorrichtung erläuterten Vorteile gelten sinngemäß auch für den erfindungsgemäßen Probenkopf.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1: eine äußerst schematisierte Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 2: eine schematisierte perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Probenkopfes, wie er in der Vorrichtung gemäß 1 verwendet erden kann;
  • 3: eine Schnittdarstellung des Probenkopfes gemäß 2 in der mit der Linie III-III in 1 und 4 bezeichneten Ebene.
  • 4: eine Draufsicht auf den Probenkopf gemäß 2; und
  • 5: ein elektrisches Ersatzschaltbild des Probenkopfes gemäß den 2 bis 4.
  • In 1 bezeichnet 10 als ganzes eine Vorrichtung zum Bestimmen einer quantitativen Eigenschaft einer in einem Probengefäß enthaltenen Probensubstanz mittels magnetischer Resonanz, wie sie zum Beispiel in einem pharmazeutischen Herstell- oder Abfüllbetrieb verwendet wird. Die quantitative Eigenschaft ist bevorzugt das Gewicht bzw. die Masse der Probensubstanz oder eines vorbestimmten Teils davon. Die Erfindung wird im folgenden anhand des Beispiels einer Gewichtsbestimmung beschrieben, ohne dass dies aber den Anwendungsbereich der Erfindung einschränkt.
  • Die Vorrichtung 10 weist ein Förderband 12 oder einen sonstigen geeigneten Förderer auf. Auf dem Förderband 12 werden in Richtung von Pfeilen 14 auf einem oberen Trum 16 Probengefäße 18 in 1 von links nach rechts befördert. Der obere Trum 16 des Förderbandes läuft durch eine Messstation 19. Die Probengefäße 18 werden auf der linken Seite in einer Aufgabeposition 20 auf das Förderband 12 aufgesetzt und auf der rechten Seite in einer Abnahmeposition 22 abgenommen.
  • Innerhalb der Meßstation 19 laufen die Proben 18 durch einen Probenkopf 24. Beidseits des oberen Trums 16 befindet sich in Höhe des Probenkopfes 24 ein Magnetsystem 26. Eine Sende-/Empfangsleitung 28 verbindet den Probenkopf 24 mit einer Messeinheit 30, die für Messungen mittels magnetischer Resonanz ausgelegt ist. Das Magnetsystem 26 erzeugt ein quer zur Förderrichtung ausgerichtetes konstantes Magnetfeld B0. Der Probenkopf 24 hingegen erzeugt und empfängt ein hochfrequentes Magnetfeld B1, das senkrecht zum konstanten Magnetfeld B0 gerichtet ist (3).
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird mit kernmagnetischer Resonanz (NMR) bei einer Messfrequenz von beispielsweise 18 bis 20 MHz gearbeitet, was für Protonen einem konstanten Magnetfeld B0 einer Feldstärke von etwa 0,45 T entspricht. Messungen mit Elektronenresonanz (ESR) sind aber gleichfalls möglich.
  • Eine Datenleitung 32 am Ausgang der Messeinheit liefert die ermittelten Daten über das Gewicht jedes einzelnen Probengefäßes 18. Diese Daten werden entsprechend weiterverarbeitet. Probengefäße, deren Gewicht nicht innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches liegt, werden ausgeschieden (nicht dargestellt). Darüber hinaus werden die Daten im Rahmen eines Qualitätssicherungssystems archiviert.
  • Innerhalb der Messstation 19 wird vorzugsweise mit gepulster Kernresonanz gearbeitet, wie dies eingangs im Zusammenhang mit dem Stand der Technik bereits geschildert wurde. Allerdings werden in der Vorrichtung 10 vorzugsweise Probengefäße verarbeitet, die Festkörperproben enthalten. Hierzu ist der Probenkopf 24 in spezieller Weise ausgebildet, wie nachstehend anhand der 2 bis 5 erläutert werden wird.
  • Bei dem in den 2 bis 4 dargestellten Probenkopf 24 erkennt man einen Ring 40, der eine Achse 41 definiert. Der Ring 40 ist an seinem Umfang an zwei einander diametral gegenüberliegenden Positionen jeweils mit einem zur Achse 41 parallel verlaufenden Spalt 42a bzw. 42b versehen. Diese Konfiguration wird in der Fachwelt als „Split Ring Resonator" oder als „Loop Gap Resonator" bezeichnet.
  • Dort, wo sich die Spalte 42a, 42b befinden, sind an den Ring 40 flügelartige Ansätze 44a bzw. 44b angefügt. Die Ansätze 44a, 44b sind im Querschnitt flach oval. Ihre breiten, dem Ring 40 zu gewandten Oberflächen sind mit 45a bzw. 45b bezeichnet. Diese Oberflächen 45a, 45b sind mit ebenfalls parallel zur Achse 41 verlaufenden Spalten 46a bzw. 46b versehen.
  • Der Ring 40 hat in Richtung der Achse 41 eine Höhe h1 und die Ansätze 44a, 44b eine wesentlich größere Höhe h2. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass eine Unterseite 48 des Ringes 40 mit Unterseiten 50 der Ansätze 44a und 44b fluchtet. Die Gesamtanordnung ist daher axial unsymmetrisch. Die Spalte 42a und 46a sowie die Spalte 42b und 46b kommunizieren miteinander, d.h. sie liegen offen aufeinander.
  • Wie man deutlich aus 2 und 3 erkennt, hat der Probenkopf 24, in Förderrichtung 14 gesehen, die Gestalt eines nach oben offenen U. Auf einer Oberseite 52 des Ringes 40 können nun die Probengefäße 18 durch einen Durchlassquerschnitt 56 gefördert werden, der dem Freiraum zwischen den nach oben über den Ring 40 hinausragenden Ansätzen 44a, 44b entspricht. Dieser Durchlassquerschnitt 56 wird seitlich durch die Oberflächen 45a und 45b begrenzt.
  • In 2 und 3 ist der Einfachheit halber der obere Trum 16 nicht dargestellt, der beispielsweise durch eine entsprechende Ausnehmung in der Oberseite 52 laufen könnte. Auch die zur Einkoppeln des Hochfrequenz-Sendesignals und zum Auskoppeln des Hochfrequenz-Empfangssignals erforderlichen Elemente sind nicht dargestellt. Dem Fachmann sind diese Elemente bekannt.
  • In 3 ist dargestellt, dass das aus Glas bestehende Probengefäß 18 unten einen Bauch 60 aufweist, der nur teilweise mit einer pulverförmigen Probensubstanz 62 befüllt ist. Der befüllte Abschnitt des Bauches 60 ist in 3 mit A bezeichnet.
  • Der Bauch 60 geht an seiner Oberseite in einen Hals 66 über, der wiederum in einen radial erweiterten Flansch 66 ausläuft. Dort ist das Probengefäß 18 mittels einer Kappe 68 verschlossen, die seitlich um den Flansch 66 herumgebogen ist. Die Kappe 68 besteht beispielsweise aus einem harten Kunststoff oder aus einem unmagnetischen Metall. Im Zentrum der Kappe 68 befindet sich eine mit einer Dichtung 70 ausgefüllte Öffnung. Die Dichtung 70 besteht vorzugsweise aus einem weichen Kunststoff oder Gummi. Die Verwendung des so ausgebildeten Probengefäßes 18 als Verpackung für ein Injektionspräparat wurde weiter oben bereits erläutert.
  • Für die vorliegende Erfindung ist wichtig, dass das hochfrequente Magnetfeld B1 nur in dem Abschnitt A eine magnetische Resonanz anregt, in dem sich die Probensubstanz 62 befindet. Das Glas, aus dem der Bauch 60 besteht, kann dabei außer Betracht bleiben, weil dieses Glas keine Resonanzsignale erzeugt. Diejenigen Elemente, nämlich die Kappe 68 und die Dichtung 70, die unter Umständen starke, zumindest störende Resonanzsignale liefern, müssen sich außerhalb des hochfrequenten Magnetfeldes B1 befinden bzw. im Bereich von dessen Streufeld, das keine messbaren Resonanzen anregt.
  • Wie sich aus der Darstellung der 4 und dem Ersatzschaltbild 80 der 5 ergibt, bilden die beiden Ansätze 44a und 44b Induktivitäten L1 und L2. Diese werden über die von den Spalten 42a/46a bzw. 42b/46b gebildeten Kapazitäten C1 bzw. C2 mit den Induktivitäten L3 und L4 gekoppelt, die von den beiden Hälften des Ringes 40 gebildet werden.
  • Wenn der Probenkopf 24 mit einem Hochfrequenzsignal angeregt wird, entsteht ein räumlicher Verlauf des hochfrequenten Magnetfeldes B1, der in 3 dargestellt ist. Die Feldlinien von B1 verlaufen infolge der bereits erwähnten axialen Unsymmetrie des Probenkopfes 24 im wesentlichen nur im Abschnitt A parallel zueinander und senkrecht zu den Feldlinien des konstanten Magnetfeldes B0. Dies hat zur Folge, dass auch nur dort eine magnetische Resonanz angeregt wird.
  • Mit dem Probenkopf 24 lässt sich daher eine Vorrichtung 10 realisieren, die es gestattet, Probengefäße 18 mit fester Probensubstanz 62 kontaktlos zu wiegen, wobei ein hoher Durchsatz von beispielsweise 180 Probengefäße pro Minute bei einer Wiegegenauigkeit von mindestens 1% verarbeitet werden kann.
  • Weil die Vorrichtung 10 bevorzugt in pharmazeutischen betrieben eingesetzt wird, ist sie bevorzugt so ausgebildet, dass sie mit flüssigen Mitteln gereinigt, insbesondere sterilisiert werden kann. Dabei wird mit heißen Reinigungsmitteln gearbeitet, deren Temperatur bei 70°C liegen kann.
  • Es versteht sich ferner, dass die Vorrichtung 10 bzw. der Probenkopf 24 selbstverständlich auf flüssige Proben verarbeiten kann. In diesem Falle sind Mittel der bereist geschilderten Art erforderlich, um eine ausreichende Vorpolarisierung der flüssigen Probensubstanz zu erzeugen, bevor die Messung der magnetischen Resonanz beginnt.
  • Es versteht sich schließlich, dass die Vorrichtung 10 bzw. der Probenkopf 24 mit weiteren Merkmalen ausgestattet sein kann, die in der magnetischen Resonanz bekannt sind, beispielsweise mit einem internen Standard für die Regelung des konstanten Magnetfeldes. Dieser ist vor allem dann zweckmäßig, wenn das Magnetsystem bei einem Reinigungsvorgang den erwähnten hohen Temperaturen ausgesetzt wird und dann die Feldstärke einer erheblichen Nachregelung bedarf.

Claims (29)

  1. Verfahren zum Bestimmen einer quantitativen Eigenschaft einer in einem Probengefäß (18) enthaltenen Probensubstanz (62) mittels magnetischer Resonanz, bei dem in der Probensubstanz (62) eine magnetische Resonanz angeregt, ein Resonanzsignal der Probensubstanz (62) empfangen und aus dem Resonanzsignal die quantitative Eigenschaft der Probensubstanz (62) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Resonanz im wesentlichen nur in einem die Probensubstanz (62) enthaltenden Abschnitt (A) des Probengefäßes (18) angeregt und detektiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die quantitative Eigenschaft das Gewicht der Probensubstanz ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die quantitative Eigenschaft das Gewicht eines vorbestimmten Teils der Probensubstanz ist.
  4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Probensubstanz (62) eine Festkörpersubstanz ist.
  5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die quantitative Eigenschaft der Probensubstanz (62) durch Vergleich des von der Probensubstanz (62) ausgesandten Resonanzsignals mit einem Resonanzsignal einer Referenzprobe der Probensubstanz mit bekannter quantitativer Eigenschaft bestimmt wird.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Resonanz als Kernresonanz (NMR) angeregt wird.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Resonanz als Elektronenresonanz (ESR) angeregt wird.
  8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zu seiner Durchführung eine Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 13 verwendet wird.
  9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zu seiner Durchführung ein Probenkopf gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 18 verwendet wird.
  10. Vorrichtung zum Bestimmen einer quantitativen Eigenschaft einer Probensubstanz (62) mittels magnetischer Resonanz, mit einem Förderer (12) zum Fördern von die Probensubstanz (62) enthaltenden Probengefäßen (18) durch eine Meßstation (19) hindurch, wobei die Messstation (19) ein Magnetsystem (26) zum Erzeugen eines konstanten Magnetfeldes (B0) hoher Homogenität, einen für ein Hindurchfördern der Probengefäße (18) geeigneten Probenkopf (24) zum Erzeugen eines hochfrequenten Magnetfeldes (B1), sowie eine Messeinheit (30) für magnetische Resonanz und zum Bestimmen der quan titativen Eigenschaft der im Probenkopf (24) befindlichen Probensubstanz (62) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Probenkopf (24) die magnetische Resonanz im wesentlichen nur in einem die Probensubstanz (62) enthaltenden Abschnitt (A) des Probengefäßes (18) anregt und detektiert.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die quantitative Eigenschaft das Gewicht der Probensubstanz ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die quantitative Eigenschaft das Gewicht eines vorbestimmten Teils der Probensubstanz ist.
  13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Probenkopf (24) in einer Förderrichtung (14) des Förderers (12) gesehen einen Durchlassquerschnitt (56) für ein Hindurchlaufen der Probengefäße (18) aufweist, und dass das hochfrequente Magnetfeld (B1) im wesentlichen nur in einem Bereich des Durchlassquerschnitts (56) erzeugt wird, durch den der Abschnitt (A) der Probengefäße (18) beim Fördern hindurchläuft.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Probenkopf (24) einen mit einem Hochfrequenzsignal gespeisten, eine Achse (41) definierenden Ring (40) aufweist, dass der Ring (40) an zwei einander diametral gegenüberliegenden Umfangspositionen jeweils mit einem zur Achse (41) parallelen ersten Spalt (42a, 42b) versehen ist, dass an den Umfangspositionen der Spalte (42a, 42b) Ansätze (44a, 44b) mit einer breiten Oberfläche (45a, 45b) außen an den Ring (40) angesetzt sind, wobei die Oberflächen (45a, 45b) jeweils mittig mit einem achsparallelen zweiten Spalt (46a, 46b) versehen sind, der an einem Ende mit dem zugehörigen ersten Spalt (46a, 46b) kommuniziert.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansätze (44a, 44b) flügelartig sind.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansätze (44a, 44b) sich parallel zur Achse (41) erstrecken.
  17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Probenkopf (24) Kernresonanz (NMR) angeregt wird.
  18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Probenkopf (24) Elektronenresonanz (ESR) angeregt wird.
  19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Messstation (19) in einer für eine Reinigung mit flüssigen Reinigungsmittel geeigneten Weise ausgebildet ist.
  20. Probenkopf, insbesondere zum Bestimmen einer quantitativen Eigenschaft einer Probensubstanz (62) mittels magnetischer Resonanz, der für ein Hindurchfördern von die Probensubstanz (62) enthaltenden Probengefäßen (18) geeignet ist und ein hochfrequentes Magnetfeldes (B1) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass der Probenkopf (24) die magnetische Resonanz im wesentlichen nur in einem die Probensubstanz (62) enthaltenden Abschnitt (A) des Probengefäßes (18) anregt und detektiert.
  21. Probenkopf nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die quantitative Eigenschaft das Gewicht der Probensubstanz ist.
  22. Probenkopf nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die quantitative Eigenschaft das Gewicht eines vorbestimmten Teils der Probensubstanz ist.
  23. Probenkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der in einer Förderrichtung (14) gesehen einen Durchlassquerschnitt (56) für ein Hindurchlaufen der Probengefäße (18) aufweist, und dass das hochfrequente Magnetfeld (B1) im wesentlichen nur in einem Bereich des Durchlassquerschnitts (56) erzeugt wird, durch den der Abschnitt (A) der Probengefäße (18) beim Fördern hindurchläuft.
  24. Probenkopf nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass er einen mit einem Hochfrequenzsignal gespeisten, eine Achse (41) definierenden Ring (40) aufweist, dass der Ring (40) an zwei einander diametral gegenüberliegenden Umfangspositionen jeweils mit einem zur Achse (41) parallelen ersten Spalt (42a, 42b) versehen ist, dass an den Umfangspositionen der Spalte (42a, 42b) Ansätze (44a, 44b) mit einer breiten Oberfläche (45a, 45b) außen an den Ring (40) angesetzt sind, wobei die Oberflächen (45a, 45b) je weils mittig mit einem achsparallelen zweiten Spalt (46a, 46b) versehen sind, der an einem Ende mit dem zugehörigen ersten Spalt (46a, 46b) kommuniziert.
  25. Probenkopf nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansätze (44a, 44b) flügelartig sind.
  26. Probenkopf nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansätze (44a, 44b) sich parallel zur Achse (41) erstrecken.
  27. Probenkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Probenkopf (24) Kernresonanz (NMR) angeregt wird.
  28. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Probenkopf (24) Elektronenresonanz (ESR) angeregt wird.
  29. Probenkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Messstation (19) in einer für eine Reinigung mit flüssigen Reinigungsmittel geeigneten Weise ausgebildet ist.
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