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Die
Erfindung betrifft einen Klimaschrank gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1. Ein derartiger Klimaschrank ist beispielsweise aus der
DE 101 32 761 B4 bekannt.
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Bekannt
sind Klimaschränke,
welche ein konstantes Klima mit kontrollierter Luftfeuchte und Lufttemperatur
bereitstellen und welche zu Stabilitätstests und Haltbarkeitsprüfungen von
unterschiedlichen Proben dienen. Insbesondere Medikamente werden
während
des Zulassungsverfahrens unterschiedlichen Haltbarkeitsprüfungen unterzogen, wozu
sie einige Zeit, beispielsweise einige Monate, in Klimaschränken bei
vorgegebener Lufttemperatur und vorgegebener Luftfeuchte gelagert
werden, um anschließend
zu prüfen,
inwieweit die Medikamente unter diesen Bedingungen stabil bleiben.
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Gemäß der Richtlinie
Q1B müssen
Medikamente auch Lichtstabilitätstest
unterzogen werden. Dazu müssen
die Proben einer Lichtmenge von 1,2 Mio. Lux·Stunden sowie einer UV-Bestrahlung
von 200 Watt·Stunden/m2 ausgesetzt werden.
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Derzeit
wird die Bestrahlungsdosis mit Hilfe einer photochemischen Reaktionsflüssigkeit
gemessen, zu welcher eine Eichkurve bestimmt wird. Die Reaktionsflüssigkeit
in Glasampullen sowie die Proben werden der Lichtstrahlung ausgesetzt,
und nach Abschluss des Stabilitätstests
wird anhand der photometrisch ermittelten Transmissionsänderung
der Reaktionsflüssigkeit
die auf die Reaktionsflüssigkeit sowie
damit auf die Proben eingefallene Dosis aus der Eichkurve bestimmt.
Nachteilig bei die ser Vorgehensweise ist, dass nur nach Abschluss
oder bei Unterbrechung des Stabilitätstests die insgesamt eingefallene Dosis
außerhalb
des Prüfraums
photometrisch bestimmt werden kann. Ist die Dosis geringer als die
vorgegebene Mindestdosis, muss der Test wiederholt werden. Um dies
zu vermeiden, wird sicherheitshalber eine größere Dosis verwendet.
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Um
die Photostabilitätstests
durchzuführen, werden
weiterhin die Proben in separate Schränke gelegt, in welchen sie
der Beleuchtung ausgesetzt werden. Die Photostabilitätstests
werden somit unabhängig
von den Klimastabilitätstests
durchgeführt. Um
die geforderte Dosis zu erreichen, werden dabei oft starke Lichtquellen
verwendet, um die Stabilitätstests
in wenigen Tagen statt in mehreren Wochen oder Monaten durchführen zu
können.
Dabei ergeben sich jedoch möglicherweise
durch die starke Strahlung Effekte, die auf die in den Proben deponierte
Wärmeenergie
zurückzuführen sind,
welche jedoch bei geringerer Beleuchtung über mehrere Wochen oder Monate
hinweg, welche den realen Bedingungen entsprechen würden, nicht
auftreten würden.
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Es
ist weiterhin bekannt, zur Messung der einfallenden Lichtmenge anstelle
der Reaktionsflüssigkeit
Solarsensoren zu verwenden. Nachteilig bei dieser Messweise ist,
dass die Solarsensoren planar ausgebildet sind und somit die mit
diesen Sensoren bestimmte Einstrahlungscharakteristik nicht der
Einstrahlungscharakteristik einer dreidimensionalen Probe entspricht.
Zwar dient bei Verwendung der planaren Lichtsensoren zur korrekten
Erfassung der auftreffenden Lichtmenge eine Kosinusanpassung. Ohne
eine solche Anpassung würde
nur diejenige Strahlung, die senkrecht auf die Oberfläche des
Sensors auftrifft, korrekt gemessen werden, da nur in diesem Fall
die projektive Fläche
der tatsächlichen
Fläche
entspricht. Vollständig
ebene Proben können
mit derartigen planaren Lichtsensoren somit optimal simuliert werden.
Bei den vorliegend durchzuführenden
Klima- und Photostabilitätstests
werden je doch dreidimensionale Proben untersucht. Bei diesen trifft das
Licht in unterschiedlichen Winkeln auf die Oberfläche. Wird
ein planarer Sensor zur Detektion des auf einen dreidimensionalen
Körper
einfallenden Lichts verwendet, werden die tatsächlich in den Körper eingefallenden
Strahlungsenergien unterbewertet, wodurch Bestrahlungszeiten oft
zu lange gewählt werden,
was zu photochemischen Effekten führen kann, die unter Realbedingungen
nicht auftreten.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen Klimaschrank bereitzustellen,
welcher die Realbedingungen möglichst
genau simuliert und eine möglichst
genaue Bestimmung der auf Proben einfallenden Lichtmenge ermöglicht.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird gelöst
durch einen Klimaschrank mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs
1.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
erfindungsgemäße Klimaschrank
weist zusätzlich
zu dem Feuchtesensor und dem Temperatursensor wenigstens eine Lichtquelle
und wenigstens einen sphärischen
Lichtsensor auf. Somit können
gleichzeitig mit den Klimastabilitätstest die Photostabilitätstests
durchgeführt
werden, ohne dass die Proben nach Abschluss der Klimatests in einen
separaten Schrank überführt werden
müssen.
Die gemäß der Richtlinie
Q1B geforderte Lichtmenge an sichtbarem Licht und an UV-Licht kann
dabei über
einen größeren Zeitraum
verteilt auf die Proben einfallen. Dadurch kann die wenigstens eine
Lichtquelle so dimensioniert werden, dass die einfallende Lichtmenge
keine zusätzlichen
Wärmeeffekte
auslöst,
so dass die Untersuchungsbedingungen den Realbedingungen besser
entsprechen. Durch die Ausgestaltung des Lichtsensors als sphärischer
Lichtsensor ist insbesondere eine gute Simulation der bestrahlten
Proben möglich,
da der sphärische
Lichtsensor der dreidimensionalen Ausgestaltung der Proben entspricht und
er somit die Einstrahlungscharakteristik der Proben genauer simuliert
als ein planarer Lichtsensor.
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Vorzugsweise
weist der Klimaschrank zwei Lichtquellen auf, von denen eine eine
Beleuchtung im sichtbaren Bereich und die zweite eine Beleuchtung im
UV-Bereich erzeugt. Gemäß der Richtlinie
Q1B wird eine Belichtung der Proben sowohl mit sichtbarem Licht
als auch mit UV-Licht gefordert. Durch die Anordnung zweier Lichtquellen
im Klimaschrank, von denen eine eine Beleuchtung im sichtbaren Bereich und
die zweite eine Beleuchtung im UV-Bereich erzeugt, können die
Strahlungsbereiche separat angesteuert werden, so dass jeweils die
geforderte Lichtmenge in beiden Bereichen gezielt eingestellt werden
kann.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist der Klimaschrank zwei Lichtsensoren auf, von
denen einer das sichtbare Licht und der zweite das UV-Licht detektiert.
Durch die Anordnung zweier Lichtsensoren im Klimaschrank, von denen
der eine das sichtbare Licht und der zweite das UV-Licht detektiert,
kann die Belichtung mit sichtbarem Licht separat von der Belichtung mit
UV-Licht überwacht
werden, so dass jeweils die geforderte Lichtmenge in beiden Bereichen
gezielt eingestellt werden kann.
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Vorzugsweise
steht der wenigstens eine Lichtsensor mit einer Auswerteeinheit
in Verbindung, welche die einfallende Lichtmenge detektiert und auswertet.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der wenigstens
eine Lichtsensor kontinuierlich auslesbar. Somit wird eine vollständige zeitliche
Dokumentation des vom Lichtsensor detektierten Momentanwerts der
Strahlungsintensität
ermöglicht. Dabei
können
wahlweise die Momentanwerte der Strahlungsintensitäten oder
die bislang erreichten Dosiswerte kontinuierlich ausgelesen werden.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der von dem wenigstens einen Lichtsensor detektierte
Momentanwert der Strahlungsintensität kontinuierlich detektierbar
und integrierbar. Somit kann nicht nur die aktuell auf den Lichtsensor
einfallende Strahlungsintensität,
sondern auch die über
einen bestimmten Zeitraum, insbesondere den Prüfzeitraum der Klima- und Photostabilitätsprüfung, auf
den Lichtsensor und damit auf die Proben eingefallene Strahlungsdosis
bestimmt werden. Vorzugsweise ist dabei die wenigstens eine Lichtquelle
automatisch abschaltbar ist, sobald die Dosis einen vorgegebenen
Schwellwert erreicht. Dadurch werden Überdosierungen vermieden und
es können
die Auswirkungen exakt der geforderten Lichtmenge auf die Proben
untersucht werden.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Klimaschrank
eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Warnsignals, insbesondere eines akustischen
und/oder optischen Warnsignals, bei Überschreiten des vorgegebenen
Schwellwerts auf. Somit wird ein Benutzer sofort aufmerksam gemacht, falls
die Schwellwerte erreicht werden und der Photostabilitätstest beendet
werden kann.
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Vorteilhafterweise
weist der Klimaschrank ein Display zum Anzeigen der Momentanwerte
der Strahlungsintensitäten
und/oder der Strahlungsdosen auf, so dass der Benutzer einfach über den aktuellen
Stand des Photostabilitätstests
informiert werden kann.
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Die
Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figur ausführlich erläutert. Es
zeigen
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1 eine
schematische Darstellung eines Klimaschrankes gemäß der Erfindung
und
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2 eine
Darstellung der räumlichen
Empfindlichkeitscharakteristik von planaren und sphärischen
Lichtsensoren.
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Die 1 zeigt
einen Klimaschrank 10, welcher im Innenraum mit zwei Lichtquellen 12, 13 zur Beleuchtung
von im Rahmen von Photostabilitätstests
in den Klimaschrank eingebrachten Proben, insbesondere Medikamenten,
ausgestattet ist. Die erste Lichtquelle 12 dient dabei
zur Beleuchtung mit sichtbarem Licht, die zweite Lichtquelle 13 zur
Beleuchtung mit UV-Licht. Die gemäß der Richtlinie Q1B geforderte
Lichtmenge an sichtbarem Licht und an UV-Licht kann somit unabhängig voneinander
bereitgestellt werden. Weiterhin sind im Innenraum des Klimaschranks 10 zwei
Lichtsensoren 14, 15 angeordnet, wobei der erste
Lichtsensor 14 zur Detektion von sichtbarem Licht und der
zweite Lichtsensor 15 zur Detektion von UV-Licht ausgelegt
ist. Durch die Verwendung zweier separater Lichtquellen 12, 13 und
zweier separater Lichtsensoren 14, 15 ist es möglich, die
Lichtmenge an sichtbarem Licht und an UV-Licht separat zu steuern
und zu überwachen,
um die durch die Richtlinie Q1B vorgegebenen Lichtmengen exakt einhalten
zu können.
Das Einbringen der Lichtquellen 12, 13 sowie der
Lichtsensoren 14, 15 in den Klimaschrank 10 ermöglicht es,
gleichzeitig zu den bekannten Stabilitätstests, bei welchen die Temperaturbeständig keit
sowie die Feuchtigkeitsbeständigkeit
der eingebrachten Proben überprüft wird, auch
den Photostabilitätstest
an den identischen Proben durchzuführen, wodurch die Realbedingungen besser
simuliert werden, da einerseits der Lichteinfall gleichzeitig mit
den Temperatur- und Feuchtigkeitseinfällen simuliert wird, andererseits
die einfallende Lichtmenge über
einen größeren Zeitraum
verteilt werden kann, so dass unerwünschte Effekte aufgrund zu
intensiver Lichtstrahlung, welche auch Wärmeeffekte hervorrufen könnte, vermieden
werden.
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Dazu
weist der Klimaschrank 10 weiterhin eine Auswerteeinheit 30 auf,
welche die von den Lichtsensoren 14, 15 detektierten
Intensitäten
kontinuierlich detektiert und vorzugsweise zu Dosiswerten integriert.
Dabei können
wahlweise die Momentanwerte der Strahlungsintensitäten oder
die bislang erreichten Dosiswerte kontinuierlich ausgelesen werden.
Eine kontinuierliche Detektion der Momentanwerte der Strahlungsintensitäten ist
beispielsweise durch die Aufnahme von vier Messwerten pro Sekunde
realisiert. Die Integration zu Dosiswerten wird beispielsweise derart
realisiert, dass der Momentanwert der Strahlungsintensität jede Minute
mit dem Zeitintervall von 1 Minute multipliziert wird und dem eine Minute
zuvor errechneten Dosiswert hinzuaddiert wird.
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Durch
die kontinuierliche Detektion der Intensitäten und die Integration zu
Dosiswerten wird ermöglicht,
dass zu jedem Zeitpunkt einerseits die aktuell einfallende Strahlungsintensität, andererseits die
in Summe bereits eingefallene Dosis aufgezeichnet werden kann. Insbesondere
können
die im Rahmen der Photostabilitätsmessungen
ermittelten Messwerte zeitsynchron zu den im Rahmen der Klimastabilitätstests
ermittelten Messwerte aufgezeichnet werden, so dass ein direkter
Vergleich der Daten möglich
ist und gegebenenfalls ein wechselseitiger Einfluss untersucht werden
kann. Weiterhin wird dadurch eine automatische Abschaltung der Lichtquellen 12, 13 ermöglicht,
sobald die durch die Richtlinie vorgegebenen Schwellwerte für die Dosen
an sichtbarem Licht und UV-Licht auf die Proben eingefallen sind,
wodurch Überdosierungen
vermieden werden. Die Abschaltung der Lichtquellen 12, 13 kann
unabhängig
voneinander erfolgen, so dass beispielsweise, falls bei Erreichen
des vorgegebenen Schwellwerts für
die Dosis an sichtbarem Licht die vorgegebene Dosis an UV-Licht
noch nicht erreicht wurde, zunächst
nur die Lichtquelle 12, welche das sichtbare Licht aussendet,
abgeschaltet wird, die Lichtquelle 13 jedoch noch solange
eingeschaltet bleibt, bis auch hier durch den Lichtsensor 15 der
Einfall des entsprechenden Schwellwerts für die Dosis detektiert wurde. Diese
Kontroll- und Regelprozesse werden durch die Auswerteeinheit 30 in
Abhängigkeit
von den von den Lichtsensoren 14, 15 detektierten
Lichtdosen gesteuert und kontrolliert, wobei zum Ein- und Ausschalten der
Lichtquellen 12, 13 von der Auswerteeinheit 30 eine
Schaltervorrichtung 20 gesteuert wird, welche mit den Lichtquellen 12, 13 verbunden
ist und über welche
jede der beiden Lichtquellen 12, 13 separat ein-
und ausschaltbar ist. Dazu sind insbesondere die Schwellwerte in
der Auswerteeinheit 30 hinterlegt. Vor Beginn eines neuen
Stabilitätstests
müssen
in der Auswerteeinheit 30 die bereits registrierten Momentanwerte
der Strahlungsintensitäten
und der Dosen auf Null gesetzt werden. Dieses Zurücksetzen der
bereits ermittelten Messwerte ist nur mit Hilfe einer Zugangsberechtigung,
beispielsweise eines mit der Auswerteeinheit 30 in Verbindung
stehenden Schlüsselschalters
oder einer Eingabe eines Identifizierungscodes über eine mit der Auswerteeinheit 30 in
Verbindung stehenden Tastatur möglich,
um die Prozesssicherheit zu gewährleisten.
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Der
Klimaschrank 10 weist weiterhin eine Vorrichtung 40 bestehend
aus einem Display 41 und einer akustischen Meldevorrichtung 42,
beispielsweise einem Lautsprecher oder einem Summer, auf. Das Display 41 dient
zur Anzeige der lichttechnischen Werte sowie der Klimawerte wie
Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit im Innenraum des Klimaschranks 10.
Insbesondere können
die von den Lichtsensoren 14, 15 detektierten
Momentanwerte der Strahlungsintensitäten und der Strahlungsdosen
getrennt nach den Werten für
sichtbares Licht und UV-Licht separat auf dem Display 41 dargestellt
werden. Die Auswahl der jeweiligen Anzeige von Dosiswerten oder
Intensitätswerten
kann über
einen nicht dargestellten Funktionsschalter erfolgen. Auf dem Display 41 kann
als optisches Signal eine Textmeldung beim Erreichen der einstellbaren
Lichtdosen ausgegeben werden. Die akustische Meldevorrichtung 42 erzeugt
ein akustisches Warnsignal am Ende der Belichtungszeit, wenn die
vorgegebenen Dosiswerte erreicht sind. Die Vorrichtung 40 steht
mit der Auswerteeinheit 30 in Verbindung und wird durch
sie gesteuert.
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Um
die auf die Proben einfallende Lichtmenge besonders realitätsnah detektieren
zu können, sind
die Lichtsensoren 14, 15 sphärisch ausgebildet. Die sphärischen
Lichtsensoren 14, 15 messen im Vergleich zu planaren,
kosinusangepassten Lichtsensoren weitgehend richtungsunabhängig. Somit eignen
sie sich ideal zur Bestimmung der auf einen dreidimensionalen Körper einfallenden
Lichtmenge. Die in die Proben tatsächlich eintretende Strahlungsenergie
lässt sich
somit in optimaler Näherung
bestimmen, so dass die tatsächlich
auftretenden photochemischen Effekte ermittelt werden können.
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Dazu
ist in 2 ein Vergleich der räumlichen Empfindlichkeitscharakteristik
von planaren und sphärischen
Lichtsensoren dargestellt. Ein planarer Lichtsensor misst nur bei
senkrech tem Einfall (90°)
auf die Oberfläche
exakt, je größer der
Einfallswinkel wird, desto größer ist
die Abweichung des gemessenen Werts von dem tatsächlichen Wert und desto schlechter
ist die Empfindlichkeit. Der sphärische
Lichtsensor misst auch bei deutlichen Abweichungen vom senkrechten
Einfall genau, erst bei Einfall aus der Richtung, in welcher technisch
bedingt der Standfuß des
sphärischen
Lichtsensors angeordnet ist, nämlich
bei 270°,
treten signifikante Abweichungen von einer idealen sphärischen
Empfindlichkeitscharakteristik auf.