-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vorbeurteilung von Eigenschaften
von Zusammensetzungen, insbesondere Screening-Vorrichtung zur Vorbeurteilung
von Löslichkeitseigenschaften, in-vitro-Eigenschaften sowie
Vorbeurteilung/Prädiktion von in-vivo-Eigenschaften von
Zusammensetzungen, umfassend zumindest ein, eine Zusammensetzungsprobe
und Freisetzungsmedium aufnehmendes Freisetzungsvolumen und zumindest
eine, dem jeweiligen Freisetzungsvolumen zugeordnete Einrichtung
zur Verteilung/Durchmischung innerhalb des Freisetzungsvolumens.
-
Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Formulierungsfindung
durch Analyse des Freisetzungsverhaltens von Proben von Zusammensetzungen.
-
Unter
einer Zusammensetzung im Sinne der Erfindung wird ein Stoff oder
Stoffgemisch verstanden, wobei diese in unterschiedlichen Zustandsformen
vorliegen kann. Stoffe und/oder Stoffgemische können dabei
im gasförmigen Zustand, beispielsweise in Form eines Aerosols,
im flüssigen Zustand, insbesondere als Suspension, im festen
Zustand, insbesondere als Tablette, Granulat oder Pulver oder halbfestem
Zustand, insbesondere pastösem Zustand, vorliegen. Im pharmazeutischen
Bereich beinhaltet diese als ein, ein Arzneimittel beschreibende
Formulierung zumindest einen Wirkstoff, der in einem bestimmten
zeitlichen Verhalten freigesetzt werden muss.
-
Unter
Freisetzung wird die Abgabe eines Wirkstoffes und/oder das Lösungsverhalten
in einem Freisetzungsmedium verstanden.
-
Die
Bereitstellung von Arzneimitteln erfolgt in einer Form, welche die
gewünschte Bioverfügbarkeit garantiert. Diese
Form wird auch als Formulierung bezeichnet, welche als Zusammensetzung
in unterschiedlichen Zustandsformen vorliegen kann. Bei der Entwicklung
derartiger Formulierungen sind sehr viele Versuche erforderlich,
um eine optimale Zusammensetzung und Darreichungsform zu bestimmen, insbesondere
dann, wenn der in der Zusammensetzung enthaltene Wirkstoff schwer
löslich oder nur gering permeabel ist und daher komplexe
Hilfsstoffbeimischungen erforderlich sind, um eine ausreichende Bioverfügbarkeit
zu gewährleisten. Um eine möglichst genaue Vorhersage
des Arzneistoffverhaltens, insbesondere des Freisetzungsverhaltens
des jeweiligen Wirkstoffes in einer Formulierung bereits relativ frühzeitig
treffen zu können, werden sogenannte Freisetzungsversuche
in standardisierten Freisetzungsapparaturen durchgeführt.
Bei diesen wird der Wirkstoff der Formulierung entsprechend einer
Dosis in einem Puffer physiologischen pH-Werten und unter Sink-Bedingungen
bei 37°C unter Rühren freigesetzt. Die Freisetzungsapparaturen
können in unterschiedlichster Art und Weise aufgebaut sein.
Das Grundprinzip besteht in der Einbringung einer Zusammensetzungsprobe
in ein Freisetzungsvolumen, wobei das Einbringen vorzugsweise in
ein im Freisetzungsvolumen enthaltenes Freisetzungsmedium unter
Durchmischung/Verteilung mit/in diesem erfolgt. Dazu ist im einfachsten
Fall zumindest ein derartiges Freisetzungsvolumen in einer Aufnahmeeinrichtung angeordnet,
in welches der Rührer eintauchbar ist. In der Regel werden
Freisetzungsmedien enthaltene vordefinierte Freisetzungsvolumina
von 500 ml bis 1.000 ml, seltener bis zu 4000 ml, eingesetzt. Diese bedingen
eine entsprechend große Menge an Wirkstoff in einer Zusammensetzungsprobe
sowie einen höheren Aufwand für die Bereitstellung
der gleichen Versuchsbedingungen, beispielsweise einer entsprechenden
vordefinierten konstanten Temperatur. Problematisch gestaltet sich
dabei, dass zum einen häufig entweder nur geringe Wirkstoffmengen
für diese Versuche zur Verfügung stehen oder die
erforderlichen Versuchsmaterialien sehr teuer sind, so dass sich
der gesamte Prozess der Formulierungsfindung sehr aufwendig und
kostenintensiv gestaltet. Die beschriebene Vorrichtung baut durch
die großen Freisetzungsvolumina sehr groß und
ist daher schwerer handhabbar. Dementsprechend ist auch eine Reinigung
sehr aufwendig und umständlich.
-
Vorrichtungen
zur Freisetzung von Stoffen und zur Analyse des Freisetzungsverhaltens
sind beispielhaft in nachfolgend genannten Druckschriften beschrieben.
Aus der Druckschrift
US 5,639,974 ist eine
Freisetzungsvorrichtung vorbekannt, die eine Aufnahmeeinrichtung
für wenigstens ein Freigabegefäß umfasst,
wobei dieses Freigabegefäß geeignet ist, eine
vordefinierte Menge eines Freisetzungsmediums aufnehmen zu können.
Ein Antriebskopf ist gegenüber, vorzugsweise oberhalb der
Aufnahmeeinrichtung angeordnet und relativ zu dieser zwischen einer
oberen und einer unteren Position bewegbar an einem Rahmen gelagert.
Am Antriebskopf ist zumindest eine Rühreinrichtung befestigt,
wobei der einzelne Rührer derart angeordnet und ausgerichtet
ist, dass dieser in der unteren Position des Antriebskopfes in das
Freigabegefäß eintaucht, während in der oberen
Position ein Abstand zwischen dem einzelnen Rührer und
der Aufnahmeeinrichtung vorgesehen ist. In der Kopplung zwischen
dem Antrieb und den einzelnen Einrichtungen ist zum Zweck der Geschwindigkeitseinstellung
eine Bremseinrichtung vorgesehen. Derartige Einrichtungen werden
in den oben genannten Größenordnungen eingesetzt,
die durch eine sehr große Materialmenge für die
Bereitstellung der Zusammensetzungsproben charakterisiert sind.
Weiterentwicklungen einer derartigen Freisetzungsapparatur sind
aus den Druckschriften
US 6,558,957
B1 und
US
6,174,497 B1 vorbekannt. Diese offenbaren Vorrichtungen
mit in Reihe angeordneten Freisetzungsvolumen.
-
Bezüglich
der Ausführung der Einrichtung zur Durchmischung/Verteilung
bestehen eine Mehrzahl von Möglichkeiten. In der Regel
werden sogenannte Rühreinrichtungen verwendet, d. h. an
einem rotierbaren Schaft angeordnete und rotierbar gelagerte Einwirkelemente.
Denkbar ist es auch, die Verteilung durch die rotierende Bewegung
eines die Zusammensetzungsprobe aufnehmenden Behältnisses zu
gewährleisten. Eine Ausführung in Form eines derartigen
Körbchenrührers ist aus der
US 3,572,648 vorbekannt.
-
Um
die Probeentnahme an das Füllvolumen anzupassen, ist es
aus
EP 0 779 506 vorbekannt, eine
automatisch gesteuerte Höhenverstellung von Rühreinrichtung
und Mitteln zum Probenabzug in Form von Probennehmern vorzunehmen.
-
Zur
in-situ-Messung werden gemäß
US 6,558,957 sowie
WO 01/55698 und
US 6,174,497 Fiberoptiksonden eingesetzt,
die im Schaft einer Rührereinrichtung anordenbar sind und
somit eine turbulenzfreie Messung ermöglichen.
-
Zur
Voll-Automatisierung kann gemäß
US 4,879,917 eine Öffnung
im Boden des Freisetzungsvolumens vorgesehen sein, und das Gerät
automatisch entleert, gereinigt und neu gestartet werden.
-
Aus
US 6,060,024 ist eine automatisierte Freisetzungsapparatur
mit integrierter Düse als Spülvorrichtung zum
Zwecke der Reinigung vorbekannt.
-
Aus
den Produktblättern „μdiss-small volume dissolution
profiler” der Fa. Pion ist eine Freisetzungsvorrichtung
in kompakter Ausführung vorbekannt, bei welcher die Einrichtung
zur Durchmischung/Verteilung als Magnetkörper ausgebildet
ist. Dieser birgt jedoch die Gefahr der Zerstörung fester Formulierungsproben
durch mechanischen Stress. Eine Übertragbarkeit dieser
Ausführung auf die Standardausführungen ist in
dieser Form nicht gegeben und die Messung der die Eigenschaften
charakterisierenden Istwerte erfolgt ausschließlich über
Fiberoptiksonden.
-
Die
bekannten Vorrichtungen sind in der Regel durch größere
Freisetzungsvolumen charakterisiert, die einen erhöhten
Materialeinsatz für die Zusammensetzungsproben, eine längere
Versuchsdauer und einen erhöhten steuerungstechnischen
Aufwand zum Konstanthalten der Randbedingungen bedingen. Die Bauweise
ist raumintensiv und dementsprechend die Handhabbarkeit, insbesondere
während der Versuche und zur Reinigung kompliziert.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln,
dass die genannten Nachteile vermieden werden und insbesondere mit
geringerem Materialeinsatz für die Bereitstellung einer
großen Anzahl an Zusammensetzungsproben eine sehr schnelle
und gegenüber dem Stand der Technik vergleichbare aussagekräftige
Beurteilung des Freisetzungsverhaltens dieser möglich ist.
-
Die
erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale
der Ansprüche 1 und 46 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind in den Unteransprüchen beschrieben.
-
Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vorbeurteilung
von Eigenschaften von Zusammensetzungen, insbesondere Screening-Vorrichtung
zur Vorbeurteilung von Löslichkeitseigenschaften, in-vitro-Eigenschaften
sowie Vorbeurteilung/Prädiktion von in-vivo-Eigenschaften
von Zusammensetzungen, insbesondere Screening-Vorrichtung zur Vorbeurteilung
von Eigenschaften von Formulierungsvorschläge bildenden
Zusammensetzungen, umfassend zumindest ein, die Zusammensetzung
aufnehmendes Freisetzungsvolumen und zumindest eine, dem jeweiligen
Freisetzungsvolumen zugeordnete Einrichtung zur Durchmischung/Verteilung
der Zusammensetzung und/oder von freigegebenen Zusammensetzungsbestandteilen
mit/im Freisetzungsvolumen enthaltenem Freisetzungsmedium, ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Größe des einzelnen Freisetzungsvolumens
im Bereich von > 0
ml ≤ 100 ml, bevorzugt zwischen einschließlich
5 ml und 50 ml, besonders bevorzugt zwischen einschließlich
5 ml und 30 ml, ganz besonders bevorzugt zwischen 5 ml und 20 ml
beträgt und die Einrichtung zur Durchmischung/Verteilung
derart ausgeführt und dimensioniert ist, dass diese geeignet
ist, in das Freisetzungsvolumen eingetaucht zu werden.
-
Unter
einem Freisetzungsvolumen im Sinne der Erfindung wird ein bereitstellbares
und einen Hohlraum beschreibendes Volumen verstanden, welches von
einer Wandung zumindest teilweise begrenzt wird. Das als Hohlraum
vorliegende Volumen dient der Aufnahme der Zusammensetzung. Durch das
Vorsehen einer, den Hohlraum zumindest teilweise umschließenden
Wandung, ist dieser durch eine geometrische Form, insbesondere einen
dreidimensionalen Körper beschreibbar, wobei die Wandung durch
zumindest eine Öffnung charakterisiert ist, die der Zufuhr
der Zusammensetzung und/oder dem Abzug der zumindest teilweise freigesetzten
Zusammensetzungsproben dient.
-
Als
zu beurteilende Eigenschaften im Sinne der Erfindung werden im Wesentlichen,
die, die Bioverfügbarkeit charakterisierenden Eigenschaften
dieser Stoffe und/oder Stoffgemische beim Einsatz zur Beurteilung
von Formulierungsvorschlägen im pharmazeutischen Bereich
angesehen, und das Lösungsverhalten dieser beschreibende
Größen. Als wesentliche Eigenschaften werden dabei
das Freisetzungsverhalten sowie das Ausfällverhalten von
Stoffbestandteilen, insbesondere von Wirkstoffen verstanden. Als
Wirkstoffe werden Substanzen bezeichnet, die in einem Organismus
in einer vordefinierten Dosis eine bestimmte Reaktion hervorrufen.
Diese können mit Hilfsstoffen, die der Zusammensetzung beigefügt sind,
zum Beispiel in Form einer Trägersubstanz für den
Wirkstoff, beigemengt werden.
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht
in besonders vorteilhafter Weise die Beurteilung des Freisetzungsverhaltens
von Zusammensetzungen mit minimalem Materialaufwand unter Erzielung vergleichbarer
Ergebnisse im Rahmen eines zulässigen Toleranzbandes gegenüber
definierten Freisetzungsapparaturen mit größerem
Freisetzungsvolumen für Formulierungsvorschläge
beschreibenden Zusammensetzungen bei der Entwicklung von pharmazeutischen
Substanzen gemäß dem Stand der Technik. Die in
Abhängigkeit des zur Verfügung stehenden Freisetzungsvolumens
zu beurteilende Materialmenge einer Zusammensetzungsprobe und damit
der Materialbedarf für eine Menge an Zusammensetzungsproben
für Formulierungsvorschläge kann relativ gering
gehalten werden, da im Vorfeld mit geringem Materialeinsatz die
Zusammensetzung eines Formulierungsvorschlages im Hinblick auf die
zu erzielenden Eigenschaften festgestellt und optimiert werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht
somit ferner ein Verfahren zur Vorselektierung von Formulierungsvorschlägen,
welche von Zusammensetzungen gebildet werden, die entsprechend der
für diese ermittelten Eigenschaften bei Auswahl einem weiteren
Verfahren zur genauen Beurteilung unterzogen werden können.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren zur Formulierungsfindung
durch Analyse des Freisetzungsverhaltens von Proben von Zusammensetzungen
ist zweistufig und im Wesentlichen durch die folgenden Merkmale
gekennzeichnet:
- – Vorgabe zumindest
eines Sollwertes zumindest einer vordefinierten Eigenschaft, insbesondere Eigenschaft
einer Zusammensetzung, vorzugsweise Ausmaß und Zeitpunkt
der Löslichkeit über die Zeit (Löslichkeitsprofil),;
- – Durchführen von Freisetzungsversuchen mit Proben
von Zusammensetzungen in vordefinierten, Freisetzungsmedien enthaltenden
Freisetzungsvolumen mit einer Größe im Bereich
von > 0 ml ≤ 100
ml, bevorzugt zwischen einschließlich 5 ml und 50 ml, besonders
bevorzugt zwischen einschließlich 5 ml und 30 ml, ganz
besonders bevorzugt zwischen 5 ml und 20 ml unter Bestimmung von
Istwerten der vordefinierter Eigenschaften der Zusammensetzungen,
wobei die Menge/Größe der einzelnen Probe als
Funktion des jeweils zur Verfügung stehenden Freisetzungsvolumens
gewählt ist;
- – Einstufung der Proben der Zusammensetzungen in Abhängigkeit
der Istwerte als „mögliche geeignete Zusammensetzungen” oder
Verwerfen als „ungeeignete Zusammensetzungen”
- – Durchführung von Freisetzungsversuchen mit Proben
von als „mögliche geeignete Zusammensetzungen” eingestuften
Zusammensetzungen in Freisetzungsmedien enthaltenden Freisetzungsvolumen
mit einer Größe von > 200 ml bis 5000 ml, bevorzugt 200 ml
bis 2000 ml, besonders bevorzugt zwischen 500 ml und 1000 ml unter
Bestimmung der Istwerte der vordefinierten Eigenschaften;
- – Ermittlung der geeigneten Zusammensetzungen als Formulierung
in Abhängigkeit der Istwerte.
-
Dabei
erfolgt gemäß dem erfindungsgemäßen
Verfahren in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Vorbeurteilung von Löslichkeitseigenschaften, in-vitro-Eigenschaften
sowie Vorbeurteilung/Prädiktion von in-vivo-Eigenschaften
von Zusammensetzungen eine Probenzugabe zu einer Mehrzahl von Freisetzungsvolumina,
in welche die Einrichtung zur Durchmischung/Verteilung, insbesondere
Rührer, eintauchbar sind. Entsprechend der gewählten
Versuchsparameter wie Rührgeschwindigkeit, Rührdauer,
Medienart (Pufferart, -stärke oder pH-Wert) und Temperatur
erfolgt nach einer vordefinierten Zeitdauer die Probenentnahme,
welche eine Auswertung bezüglich des Löslichkeitsprofils
(Auflösungsgeschwindigkeit, Löslichkeit und Ausfällverhalten)
und daraus der potentiellen Bioverfügbarkeit im Falle einer
Applikation in-vivo derartig ausgeführter Zusammensetzungen
ermöglicht. Anhand dieser Vorselektierung können
ungünstige Formulierungsvorschläge im Vorfeld
ausgeschlossen werden, wobei in eine entsprechende Vorauswahl klassierte
Formulierungsvorschläge in einem weiteren Verfahrenabschnitt
einer weiteren nachfolgenden Untersuchung unterzogen werden können,
die entsprechend den Ausführungen zur Freisetzungsanalyse
gemäß dem Stand der Technik erfolgen kann.
-
Mit
der erfindungsgemäßen Lösung ist es somit
möglich, ein Vorab-Screening durchzuführen, wobei
hier lediglich geringe Mengen von Wirkstoffen in den Zusammensetzungsproben
erforderlich sind. Der Anteil an zu verwerfendem Probenmaterial
ist aufgrund der geringeren Mengen pro Probe gering, weshalb das
Verfahren neben einer erheblichen Zeitersparnis bei der Durchführung
des Analyseverfahrens auch durch wesentlich geringere Kosten gegenüber
den bekannten Beurteilungsverfahren charakterisiert ist.
-
Die
Erfinder haben erkannt, dass es entgegen gängiger Vorurteile
möglich ist, das Freisetzungsverhalten von Zusammensetzungen
auch in stark miniaturisierten Vorrichtungen im Rahmen nicht signifikanter
Abweichungen gegenüber Standardapperaturen sicher zu beurteilen,
wobei die Verkleinerung der entsprechenden Menge beziehungsweise des
Volumens der zu beurteilenden Zusammensetzung im Hinblick auf die
entsprechende Verringerung des zur Verfügung stehenden
Freisetzungsvolumens durch einen funktionalen Zusammenhang, insbesondere
teilweise Proportionalität zu den bisherigen im Stand der
Technik verwendeten Freisetzungsapparaturen erheblich größerer
Größe möglich ist. Durch die erfindungsgemäße
Lösung ist es ferner möglich, eine Materialeinsparung
bis zu 80% und größer gegenüber herkömmlichen
Verfahren zu erzielen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil neben der
Materialersparnis besteht in der möglichen Durchsatzerhöhung
aufgrund der geringeren erforderlichen Versuchszeiten. Ferner bietet
die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil,
dass aufgrund der geringeren Größe eine einfache
Demontage und Reinigung möglich ist.
-
Zwar
sind aus den Druckschriften
Debbie J. Crail, Adam Tunis,
Richard Dansereau: „Is the use of a 200 ml vessel suitable
for dissolution of low dose drug products?", ",
International Journal of Pharmaceutics, 269(2004), 203–209 vorbekannt,
die Freisetzungsvolumen in entsprechender Weise verkleinern zu können,
um die gleichen Werte für die das Freisetzungsverhalten
wenigstens mittelbar charakterisierenden Größen
wie bei Vorrichtungen mit Freisetzungsvolumina > 1000 ml zu erhalten, wobei hier jedoch
eine Verkleinerung auf eine Größenordnung im Bereich
von 200 ml diskutiert wird. Auch diese Größenordnung
ist noch nicht in genügendem Maße geeignet, um
den Zeitaufwand für die Zusammensetzungsprobenbeurteilung
und die Kosten in der erforderlichen Größenordnung
reduzieren zu können.
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung, welche auch als
Screening-Vorrichtung, das heißt Vorrichtung zur Vorbeurteilung
von Eigenschaften der Zusammensetzungen, insbesondere des Freisetzungsverhaltens
in einem Freisetzungsmedium, bezeichnet wird, umfasst dazu eine
Aufnahmeeinrichtung für das einzelne Freisetzungsvolumen
und eine der Einrichtung zur Durchmischung/Verteilung zugeordnete Antriebseinheit.
Vorzugsweise sind beide an einem Rahmen befestigbar beziehungsweise
gelagert. Dadurch ist es möglich, eine feste räumliche
Zuordnung zwischen dem Freisetzungsvolumen und der Einrichtung zur
Durchmischung/Verteilung zu schaffen. Ferner sind Mittel zur Zufuhr
der Zusammensetzung und/oder Mittel zur Entnahme der nach Einwirkung der
Einrichtung zur Einwirkung auf die Zusammensetzung vorliegenden
Probe und/oder Mittel zur Dosierung der Zusammensetzungsprobe vorgesehen.
-
Bezüglich
der Anordnung und Ausbildung des einzelnen Freisetzungsvolumens
bestehen eine Mehrzahl von Möglichkeiten. Dieses kann gemäß einer
ersten Variante von direkt in der zentralen Aufnahmeeinrichtung
eingearbeiteten Ausnehmungen gebildet werden. In einer vorteilhaften
Weiterentwicklung gemäß einer zweiten Variante
ist es vorgesehen, das einzelne Freisetzungsvolumen von einem Freigabegefäß auszubilden,
welches in der Aufnahmeeinrichtung auswechselbar anordenbar ist.
Das Freigabegefäß ist dabei leicht aus der Aufnahmeeinrichtung
zu entnehmen, wodurch die Zugabe der Zusammensetzungsprobe sowie
der Abzug als auch die Reinigung der Vorrichtung erheblich vereinfacht werden
können. Die Zuordnung des Freigabegefäßes
ist durch die Zuordnung zwischen Aufnahmeeinrichtung und Einrichtung
zum Durchmischen/Verteilen definiert. Ferner können in
einer Aufnahmeeinrichtung bei gleicher Halterung auch unterschiedlich dimensionierte
Freigabegefäße eingesetzt werden.
-
Das
einzelne Freisetzungsvolumen ist durch eine vordefinierte geometrische
Form, insbesondere einen dreidimensionalen Hohlraum beschreibbar, wobei
dieser einer der nachfolgend genannten Formen oder einer Kombination
aus diesen entspricht: einem Zylinder, einem Kubus, einem Quader,
einem Kegel, einem Kegelstumpf. Zur Gewährleistung gleicher
Freisetzungsverhältnisse über die räumliche
Erstreckung sind die einzelnen Freisetzungsvolumina vorzugsweise
bezüglich einer Ebene, welche durch die in Funktionslage
der Aufnahmeeinrichtung dienenden Senkrechten in X- und Z-Richtung
oder Y- und Z-Richtung beschreibbar ist, symmetrisch ausgeführt.
-
Die
in Funktionslage das einzelne Freisetzungsvolumen charakterisierenden
Abmessungen sind dabei durch eine maximale Höhe, d. h.
Erstreckung in Z-Richtung im Bereich zwischen 2 mm und 250 mm, besonders
bevorzugt 5 mm und 150 mm, ganz besonders bevorzugt 10 mm und 120
mm, charakterisiert, während die maximale Breite, d. h.
Erstreckung in horizontaler Richtung im Bereich zwischen 2 mm bis
35 mm, besonders bevorzugt 5 mm bis 30 mm, ganz besonders bevorzugt
10 mm bis 20 mm beträgt.
-
Die
Einrichtung zur Durchmischung/Verteilung und/oder das Freisetzungsvolumen
sind relativ zueinander bewegbar. Dies wird durch die Bewegbarkeit
der Aufnahmeeinrichtung und/oder der einzelnen Einrichtung zur Durchmischung/Verteilung und/oder
einem Träger für die Einrichtung zur Durchmischung/Verteilung
gewährleistet. Dabei ist vorzugsweise das Freisetzungsvolumen
ortsfest angeordnet und die Einrichtung zur Durchmischung/Verteilung
gegenüber beziehungsweise innerhalb des Freisetzungsvolumens
bewegbar. Die Bewegung kann in unterschiedlichen Richtungen erfolgen.
Entscheidend ist, dass diese durch eine Funktionslage und eine Nichtfunktionslage
charakterisiert ist, wobei die Funktionslage durch das Eintauchen
der Einrichtung in das Freisetzungsvolumen bestimmt ist.
-
Die
Bewegungen der Einrichtung zur Durchmischung/Verteilung innerhalb
des Freisetzungsvolumens können in horizontaler und/oder
vertikaler Richtung erfolgen. Die Bewegung kann oszillierend oder
rotierend vorgenommen werden. Entsprechend der jeweiligen gewählten
Relativbewegungsmöglichkeiten zwischen der Einrichtung
zur Durchmischung/Verteilung und dem dieser zuordenbaren Freisetzungsvolumen
sind entsprechende Lagerungen und Kopplungsmöglichkeiten
der einzelnen Einrichtung zur Durchmischung/Verteilung an einen
Antrieb vorzusehen. Der Antrieb kann in Abhängigkeit der
Wahl der Antriebsart entweder manuell oder über eine Antriebsmaschine
erfolgen. Im erstgenannten Fall ist die einzelne Einrichtung mit
einer Betätigungseinrichtung zum Antrieb wenigstens mittelbar koppelbar,
wobei die Betätigungseinrichtung von einer Bedienperson
betätigbar ist. Diese ist entweder direkt oder über
einen Übertragungsmechanismus mit der Einrichtung zur Durchmischung/Verteilung verbunden.
Die Betätigung kann je nach Ausführung des Übertragungsmechanismus
zwischen der Betätigungseinrichtung und der jeweiligen
Einrichtung zur Durchmischung/Verteilung beispielsweise durch Verschwenken
oder Verdrehen erfolgen.
-
In
einer vorteilhaften Ausführung zur Gewährleistung
konstanter Versuchsbedingungen über eine vordefinierte
Zeitdauer ist es jedoch vorgesehen, eine Antriebsmaschine einzusetzen,
wobei der Antrieb vorzugsweise steuerbar ist. Die Steuerung kann
stufenlos oder in Stufen erfolgen. Als Antriebseinheiten finden
Motoren, insbesondere elektrische Motoren in Form von Gleich- oder
Wechselstrommotoren mit regelbarer Geschwindigkeit Verwendung. Andere
Ausführungen sind ebenfalls denkbar. Der Antrieb kann direkt
oder über eine Übertragungseinrichtung zum Zweck
der Drehzahl-/Drehmomentwandlung zwischen Antrieb und der einzelnen
Einrichtung zur Durchmischung/Verteilung und/oder Aufteilung der
Leistung auf mehrere Einrichtungen zur Durchmischung/Verteilung
mit dieser gekoppelt werden. Ausführungen mit Übertragungseinrichtungen bieten
den Vorteil einer optimalen Anpassung und insgesamt geringeren Baugröße.
-
Die
Vorrichtung umfasst vorzugsweise eine Mehrzahl von Freisetzungsvolumen,
die mit zu beurteilenden Zusammensetzungen bestückbar sind,
um gleichzeitig unter gleichen Bedingungen für vorzugsweise
unterschiedliche Zusammensetzungen Versuchsergebnisse zu erhalten.
Dabei kann die Einrichtung derart konzipiert werden, dass jeweils
einem Freisetzungsvolumen auch eine Einrichtung zur Durchmischung/Verteilung
zugeordnet ist oder aber eine Mehrzahl von Freisetzungsvolumen,
das heißt beispielsweise einer Gruppe von Freisetzungsvolumen
eine Einrichtung zur Einwirkung auf die in dieser erlangten Zusammensetzung
gemeinsam zuordenbar ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn eine
Vielzahl von Freisetzungsvolumen vorgesehen sind, die nicht alle
gleichzeitig genutzt werden und ferner unterschiedliche Freisetzungsvolumina
mit den gleichen Einrichtungen zur Durchmischung/Verteilung in Wirkverbindung
gebracht werden sollen.
-
Vorzugsweise
werden zur gleichzeitigen Durchführung von Freisetzungsversuchen
eine Vielzahl von Freisetzungsvolumina vorgesehen, denen jeweils
eine eigene Einrichtung zur Durchmischung/Verteilung zugeordnet
ist. Die Freisetzungsvolumina und dementsprechend die Einrichtungen zur
Durchmischung/Verteilung können dabei in Reihe nebeneinander
beabstandet angeordnet sein. Denkbar ist die Anordnung in einer
Reihe oder einer Mehrzahl von hintereinander angeordneten Reihen,
wobei die einzelnen Freisetzungsvolumina parallel oder zwischen
den einzelnen Reihen zueinander auf Versatz angeordnet sind.
-
Eine
Nutzung einer Einrichtung zur Durchmischung/Verteilung nacheinander
in mehreren Freisetzungsvolumina ist beispielsweise durch die Verschiebung
innerhalb und/oder zwischen den einzelnen Reihen möglich.
-
In
einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung ist es vorgesehen,
die Anordnung der einzelnen Freisetzungsvolumina an der Aufnahmeeinrichtung
derart vorzusehen, dass diese um eine in Funktionslage senkrecht
zur Standebene angeordnete Achse angeordnet sind. Besonders bevorzugt wird
eine kreisförmige Anordnung gewählt, das heißt, die
einzelne Freisetzungsvolumina sind auf einem gemeinsamen Radius
um die genannte imaginäre Achse, welche vorzugsweise bei
rotationssymmetrischer Ausführung der Aufnahmeeinrichtung
der Mittenachse entspricht, angeordnet. Erfolgt die Anordnung der
einzelnen Einrichtungen zur Durchmischung/Verteilung in analoger
Weise an einem entsprechend ausgeführten, vorzugsweise
kreis- oder ringförmigen Träger, welcher ebenfalls
durch eine Mittenachse charakterisiert ist, die vorzugsweise fluchtend
mit der entsprechenden vertikalen Achse der Aufnahmeeinrichtung
zusammenfällt, ist es möglich, zum einen eine
genaue Zuordnung der einzelnen Einrichtungen zu den einzelnen Freisetzungsvolumen
vorzunehmen und ferner durch Verdrehung des Trägers für
die einzelnen Einrichtungen zur Durchmischung/Verteilung in Umfangsrichtung
um die Mittenachse des Trägers die Zuordnung der einzelnen
Einrichtung zur Durchmischung/Verteilung zu den einzelnen Freisetzungsvolumina
beliebig zu verändern. Dies ist insbesondere dann von Vorteil,
wenn die einzelnen Einrichtungen fest am Träger installiert und
nicht auswechselbar sind.
-
Die
kreis- oder kreisringförmige Anordnung bietet den Vorteil,
dass auf kleinstem Raum eine Vielzahl von Freisetzungsvolumina anordenbar
sind, wobei die gesamte Vorrichtung aufgrund der bezüglich der
Aufnahmeeinrichtung und der Trageinrichtung für die Einrichtungen
zur Einwirkung auf die Zusammensetzungen sehr kompakt baut.
-
Die
Ausführung der Einrichtungen zur Durchmischung/Verteilung
in den Freisetzungsvolumina kann verschiedenartig erfolgen. Dies
ist im Wesentlichen abhängig von der Art der Einrichtung
zur Durchmischung/Verteilung und deren Wirkungsweise. Dabei können
die Einrichtungen hinsichtlich der Art der Bewegung unterschieden
werden, wobei die entsprechende Bewegung durch zumindest eine horizontale oder
vertikale Bewegung oder eine Kombination aus diesen charakterisiert
ist. Die Bewegung kann rotierend oder aber oszillierend erfolgen.
Die Einrichtungen zur Durchmischung/Verteilung umfassen vorzugsweise
einen Schaft, welcher durch eine Längsachse charakterisiert
ist, wobei im einen Endbereich die Kopplung mit dem Antrieb erfolgt,
während im gegenüberliegenden Endbereich die Anordnung
von Wirkelementen erfolgt. Vorzugsweise sind dabei am Außenumfang
Rührer vorgesehen. Die Schafte tauchen dabei entweder zentral
oder dezentral in die einzelnen Freisetzungsvolumen ein. Die zentrale
Anordnung ist durch das Eintauchen der sich in vertikaler Richtung
erstreckenden Symmetrieebene charakterisiert. Die Befestigung an
einer entsprechenden Trageinrichtung erfolgt vorzugsweise lösbar
durch Kraft- oder Formschluss, wobei vorzugsweise Steckverbindungen,
Bajonett- oder Schraubverbindungen gewählt werden, die
in einfacher Art und Weise eine sichere Entfernung und Montage erlauben.
Die am gegenüberliegenden Endbereich, welcher in die Freisetzungsvolumen
eintauchbar ist, angeordneten Wirkelemente können verschiedenartig
ausgeführt sein. Vorzugsweise werden Rührer verwendet,
die runde, halbrunde, rechteckige oder sichelförmige Rührerblätter
mit einer maximalen Breite im Bereich von 5 mmm bis 35 mm, vorzugsweise
10 mmm bis 30 mm, ganz besonders bevorzugt 15 mmm–20 mm
und eine maximale Höhe von 3 mmm bis 35 mm, bevorzugt 5
mmm bis 25 mm, ganz besonders bevorzugt 6 mmm bis 15 mm umfassen.
Denkbar sind ferner Balken-, Anker-, Gatter- oder Propellerrührer
mit ähnlichen Abmessungen. Bevorzugt werden Glattrührer mit
einer entsprechenden Geometrie in den oben genannten Abmessungsbereichen
eingesetzt, wobei jedoch die untere Breite kleiner als die obere
Breite ist. Bei Rotation der Wirkelemente um eine Achse, insbesondere
Schaftachse, wird eine Rührgeschwindigkeit im Bereich zwischen
5 U/min und 500 U/min, vorzugsweise 20 U/min bis 250 U/min, besonders
bevorzugt 50 U/min bis 200 U/min gewählt. Dabei wird die Rührgeschwindigkeit
im Falle von sogenannten Probeaufnahmegefäßen
in Form von Baskets größer gewählt, als
die von sogenannten Blattrührern.
-
Bezüglich
der Zufuhr der Zusammensetzungen zu den einzelnen Freisetzungsvolumina,
insbesondere der Zusammensetzungsproben, bestehen eine Vielzahl
von Möglichkeiten. Die Dosierung kann vor oder während
der Zufuhr erfolgen. Im erstgenannten Fall erfolgt die Zugabe der
Zusammensetzungsprobe in dosierter Form, während im zweiten Fall
die Vorrichtung durch eine Dosiereinrichtung charakterisiert ist,
die der Zufuhröffnung vorgeschaltet ist und in der Regel
der Öffnung des Freisetzungsgefäßes entspricht.
Im einfachsten Fall werden dazu zwei zueinander versetzte parallel
angeordnete Platten mit entsprechenden Aufnahmeöffnungen
zur Aufnahme und Dosierung von Substanzen gewählt, die direkt
an den Freigabeöffnungen vorgesehen sind. Durch eine Relativbewegung
zwischen den einzelnen Bohrungen wird die Substanz in das Freisetzungsgefäß dosiert.
-
Die
Mittel zur Entnahme der nach dem Einwirken der Einrichtung vorliegenden
Proben können ebenfalls verschiedenartig ausgeführt
sein. Die Entnahme kann manuell oder automatisch erfolgen. Im einfachsten
Fall sind entsprechende Entnahmeöffnungen und Entnahmekanäle
in der Aufnahmeeinrichtung vorgesehen.
-
Mittels
herkömmlicher Kanülen oder Probenziehwinkel kann
eine Entnahme manuell aus diesen Kanälen erfolgen. Durch
Anschluss entsprechender Absaugeinrichtungen kann die Entnahme auch
automatisiert erfolgen.
-
In
einer besonders vorteilhaften Ausführung werden die Mittel
zur Entnahme in der Einrichtung zur Durchmischung/Verteilung, insbesondere
im Schaft integriert, da dieser ohnehin während des Eintauchens
in das Freisetzungsvolumen mit der Zusammensetzungsprobe und dem
Freisetzungsmedium in Berührung gelangt und damit einen
Abzug ermöglicht.
-
Bei
Anordnungen mit mehreren Einrichtungen, insbesondere bei der dargelegten
kreisförmigen Anordnung von Aufnahmeeinrichtungen mit entsprechend
kreisförmig um eine Achse angeordneten Freisetzungsvolumen
sowie Anordnungen von Einrichtungen zur Einwirkung kreisförmig
in einer Achse, wird vorzugsweise allen einzelnen Einrichtungen
ein gemeinsamer Antrieb vorgeschaltet, wobei die Leistungsübertragung über
vorzugsweise eine Drehzahl/Drehmomentwandlungseinrichtung erfolgt,
welche im einfachsten Fall als einfaches Übersetzungsgetriebe
ausgelegt ist. Vorzugsweise ist der Antriebseinheit ein Verteilergetriebe
nachgeschaltet, das eine ein- oder mehrstufige Verteilung ermöglicht,
wobei jeweils die einzelnen Abtriebe mit den Einrichtungen zur Durchmischung/Verteilung
verbunden sind.
-
Die
erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend
anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes
dargestellt:
-
1 verdeutlicht
anhand eines Signalflußbildes den Ablauf eines erfindungsgemäßen
zweistufigen Verfahrens zur Formulierungsfindung;
-
2 verdeutlicht
in schematisiert stark vereinfachter Darstellung den Grundaufbau
einer erfindungsgemäß ausgeführten Vorrichtung
zur Vorbeurteilung vordefinierter Eigenschaften, insbesondere Vorbeurteilung
von Löslichkeitseigenschaften, in-vitro-Eigenschaften sowie
Vorbeurteilung/Prädiktion von in-vivo-Eigenschaften von
Zusammensetzungen;
-
3a bis 3d verdeutlichen
beispielhaft Anordnungsvarianten für Freisetzungsvolumina
an Aufnahmeeinrichtungen;
-
4a bis 4f verdeutlichen
beispielhaft Anordnungsvarianten für Einrichtungen zum
Durchmischen/Verteilen an Trageinrichtungen;
-
5 zeigt
anhand einer Perspektivansicht eine besonders vorteilhafte Ausführung
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
-
6 verdeutlicht
eine vorteilhafte Ausführung einer Aufnahmeeinrichtung;
-
7 verdeutlicht
eine vorteilhafte Integration der Mittel zum Probenabzug in der
Einrichtung zur Durchmischung/Verteilung;
-
8 verdeutlicht
eine Ausführung einer kombinierten Trag- und Antriebseinheit;
-
9 verdeutlicht
beispielhaft eine vorteilhafte Ausführung einer Übertragungseinrichtung
einer kombinierten Trag- und Antriebseinheit;
-
10 verdeutlicht
beispielhaft anhand eines Axialschnittes eine Ausführung
der Mittel zur Dosierung.
-
Die 1 verdeutlicht
anhand eines Signalflußbildes den Ablauf eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Auffinden geeigneter Formulierungen durch Analyse
der Löslichkeitseigenschaften, sowohl der in-vitro-Eigenschaften
sowie Vorbeurteilung/Prädiktion von in-vivo-Eigenschaften
von Formulierungsvorschlägen charaktersierenden Proben
von Zusammensetzungen, nachfolgend Zusammensetzungsproben 3,
bei welchem es sich um Stoffe oder Stoffgemische handelt. Formulierungen
sind Arzneimittel, unter welchen Stoffe und/oder Zubereitungen aus Stoffen,
die zur Anwendung am oder im menschlichen oder tierischen Körper
bestimmt sind, verstanden werden. Diese enthalten in der Regel zumindest einen
Wirkstoff und gegebenenfalls weitere Hilfsstoffe, denen unterschiedliche
Funktionen zugeordnet sein können, beispielsweise eine
Trägerfunktion für den oder die Wirkstoffe, die
Beeinflussung von Eigenschaften der Wirkstoffe sowie des Freisetzungsverhaltens.
Die einzelnen Zusammensetzungsproben sind zumindest durch einen
Aggregatszustand und eine, die Menge der Zusammensetzung charakterisierende
Größe charakterisiert. Die Menge kann im festen
Zustand der Zusammensetzungsproben 3 beispielsweise durch
ein Gewicht, die Abmessungen oder eine Volumenangabe charakterisiert
werden. Die Zusammensetzung der einzelnen Probe selbst ist durch
einen Stoff oder Stoffgemisch charakterisiert, wobei bei Stoffgemischen
eine das Verhältnis der Anteile der einzelnen Stoffe charakterisierende Größe
zur Beschreibung der Zusammensetzung herangezogen wird. Die Zusammensetzungen
können in unterschiedlicher Form, fest, halbfest, flüssig
oder gasförmig vorliegen.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren ist zweistufig und
umfasst im Wesentlichen zwei Verfahrensabschnitte I und II die zeitlich
und örtlich unabhängig voneinander vornehmbar
sind. In Abhängigkeit vordefinierter gewünschter
Sollwerte XEsoll für Löslichkeitseigenschaften,
sowohl in-vitro-Eigenschaften sowie Vorbeurteilung/Prädiktion
von in-vivo-Eigenschaften E, jedoch insbesondere für das
Freisetzungsverhalten werden in einem ersten Verfahrensschritt I
eine Menge MA an in Betracht kommender gleich zusammengesetzter
und im gleichen oder unterschiedlichen Zustand vorliegender oder
in ihrer Zusammensetzung und/oder ihrem Zustand sich voneinander
unterscheidender Proben von Zusammensetzungen beziehungsweise Zusammensetzungsproben 3 bereitgestellt
und einem Analyseverfahren V1 unterzogen, wobei anhand der Istwerte
XEist als Analyseergebnisse eine Vorauswahl
theoretisch geeigneter Zusammensetzungen MVA aus der Anfangsmenge
MA getroffen wird. Die Menge MA der Zusammensetzungsproben 3 ist
durch eine Anzahl an Zusammensetzungsproben 3 charakterisiert,
die mit n3 bezeichnet ist. Die nach der Vorauswahl ermittelten geeigneten
Zusammensetzungen MVA entsprechen einer Teilmenge aus der Anfangsmenge MA.
Die Vorauswahl erfolgt in Abhängigkeit der gewünschten
Sollwerte XEsoll für gewünschte
vordefinierte Eigenschaften E, insbesondere Löslichkeitseigenschaften
wie dem Freisetzungsverhalten in einem Freisetzungsmedium unter
Berücksichtigung eines Toleranzbereiches T. Die als ungeeignet
angesehenen Zusammensetzungen MU werden nicht weiter berücksichtigt
und die diese bildenden Formulierungsvorschläge verworfen.
Die einzelnen Zusammensetzungsproben 3 werden dazu in einem
Freisetzungsvolumen 2 in ein darin enthaltenes Freisetzungsmedium
eingebracht und in diesem verteilt beziehungsweise mit diesem vermischt
und/oder aber erst die bei Reaktion mit dem Freisetzungsmedium freigesetzten
Stoffe werden verteilt beziehungsweise mit dem Freisetzungsmedium
unter Zuhilfenahme von Einrichtungen 7 zur Durchmischung/Verteilung durchmischt.
Dabei wird eine homogene Verteilung angestrebt. Dies erfolgt in
einer Vorrichtung 1 zur Vorbeurteilung beziehungsweise
Screening von Eigenschaften von Zusammensetzungen, insbesondere
Löslichkeitseigenschaften, insbesondere dem Freigabeverhalten
von Arzneimitteln, in-vitro Eigenschaften sowie Vorbeurteilung/Prädiktion
von in-vivo Eigenschaften wie in den nachfolgenden Figuren dargestellt.
Das Verfahren gestaltet sich dabei hinsichtlich des Ablaufes wie
bei bekannten Verfahren zur Freisetzungsanalyse, unterscheidet sich
jedoch entscheidend in der Größe der bereitgestellten
Freisetzungsvolumen 2 und der darauf bezogenen Größe
beziehungsweise Menge der Zusammensetzung einer Zusammensetzungsprobe 3.
Die eingesetzten Freisetzungsvolumen 2 für das
Analyseverfahren V1 im ersten Verfahrensschritt I betragen im Bereich
von > 0 ≤ 100
ml, vorzugsweise ≤ 50 ml, ganz besonders bevorzugt im Bereich
zwischen einschließlich 5 ml und 30 ml. Dementsprechend
ist auch die Größe beziehungsweise Menge der einzelnen
Zusammensetzungsprobe 3 an das Freisetzungsvolumen 2 angepasst
und gegenüber konventionellen Methoden erheblich verringert.
Der Erfinder hat erkannt, dass es zur Vorbeurteilung des Freisetzungsverhaltens
von Zusammensetzungen keiner großen Zusammensetzungsmengen
für eine Probe bedarf, sondern auch bei Verkleinerung der
von bekannten Apparaturen bekannten Freisetzungsvolumen 2 und
Einrichtungen 7 zur Verteilung und/oder Durchmischung im
vordefinierten Maßstab vergleichbare Beurteilungsergebnisse,
die innerhalb eines Toleranzbandes gegenüber Analysewerten
mit herkömmlichen Apparaturen, die mit sehr großen
Freisetzungsvolumina arbeiten, liegen. Dadurch können mit
erheblich geringerem Materialeinsatz eine größere
Anzahl an Freisetzungsanalysen durchgeführt werden, der
Durchsatz an Proben pro Zeiteinheit erheblich erhöht und die
dazu verwendete Vorrichtung 1erheblich einfacher gehandhabt werden.
Dieser erste Verfahrensschritt I dient der Voranalyse und erlaubt
aufgrund der Durchführung einer Vorbeurteilung AS1 in einer erheblich
verkleinerten Apparatur eine sichere Vorhersage eines tendenziellen
Verhaltens und eine gesicherte Vorauswahl geeigneter Zusammensetzungen
MVA, für welche in einem zweiten Verfahrensschritt II die
Analyseergebnisse mit herkömmlichen Apparaturgrößen
gesichert und hinsichtlich der Genauigkeit verifizierbar sind. Aufgrund
der verkleinerten Apparaturen kann das Freisetzungsverhalten im ersten
Verfahrensschritt sehr schnell mit einer gesicherten Vorhersage
der Tendenz bestimmt werden, wobei der Durchsatz an Proben pro Zeiteinheit
ebenfalls erhöht wird. Aufgrund des in diesem verringerten Freisetzungsvolumens
erforderlichen Materialbedarfes können größere
Probenmengen sehr kostengünstig beurteilt und im Rahmen
einer Formulierungsfindung berücksichtigt werden. Die Zusammensetzungen
der als geeignet angesehenen vorausgewählten Proben MVA
werden dann in einem zweiten Verfahrensschritt II zur Abgleichung
und Konkretisierung im größeren Maßstab
hinsichtlich ihres Freisetzungsverhaltens untersucht, indem die
den vorausgewählten Zusammensetzungsproben entsprechenden
Zusammensetzungen in vergrößerter Probengröße
in erheblich vergrößerten Apparaturen einem Freisetzungsverfahren
V2 unterworfen werden und anhand einer weiteren Auswertung AS2 die
endgültig als geeignet erachteten Zusammensetzungen ME bestimmt
beziehungsweise die Zusammensetzungen MVA bestätigt werden.
-
Die 2 verdeutlicht
in schematisiert stark vereinfachter Darstellung den Grundaufbau
und die Grundausführung einer erfindungsgemäß ausgeführten
Vorrichtung 1 zur Vorbeurteilung beziehungsweise Screening
von Eigenschaften von Zusammensetzungen, insbesondere Löslichkeitseigenschaften
wie dem Freigabeverhalten von Arzneimitteln, in-vitro Eigenschaften
sowie Vorbeurteilung/Prädiktion von in-vivo Eigenschaften.
Unter Vorbeurteilung wird dabei eine Bestimmung beziehungsweise
Ermittlung von Löslichkeitseigenschaften innerhalb eines
vordefinierten, vorzugsweise relativ engen Toleranzbandes (Zielprofil
der Freisetzung) gegenüber dem tatsächlichen Istwert
verstanden, welche es erlaubt, eine gesicherte Vorauswahl zu treffen.
Die Vorrichtung 1 zur Vorbeurteilung von Eigenschaften
umfasst zumindest ein Freisetzungsvolumen 2 zur Aufnahme
einer Probe der zu beurteilenden Zusammensetzung, insbesondere Zusammensetzungsprobe 3,
unter welcher ein Stoff- oder Stoffgemisch verstanden wird. Das
Freisetzungsvolumen 2 entspricht einem zumindest teilweise
durch Wandungen 6 umgrenzten Hohlraum, welcher vorzugsweise
durch ein Freigabegefäß 4 bereitgestellt
wird, das geeignet ist, ein Volumen der Zusammensetzungsprobe 3,
welches auch als Zusammensetzungsvolumen 5 bezeichnet wird, aufzunehmen.
Das Freisetzungsvolumen 2, insbesondere Freisetzungsgefäß 4 ist
in einer Aufnahmeeinrichtung 12 angeordnet. Die 1 stellt
dabei die Funktionslage der Vorrichtung 1 dar. Die Aufnahmeeinrichtung 12 stützt
sich auf einer Basisfläche, insbesondere einem ebenen Untergrund
ab. Zur Verdeutlichtung der einzelnen Richtungen ist an die Vorrichtung 1 ein
Koordinatensystem angelegt. Die Auflageebene für die Aufnahmeeinrichtung 12,
welche von der Basisfläche gebildet wird, entspricht der XY-Ebene.
Erstreckungen und Abstände in vertikaler Richtung sind über
die Z-Koordinaten beschreibbar. Die Ausrichtung des Freisetzungsvolumens 2 erfolgt im
dargestellten Fall derart, dass die Öffnung 4.1 des Freigabegefäßes 4 in
vertikaler Richtung nach oben zeigt. Das Freisetzungsvolumen 2 ist
durch einen dreidimensionalen Körper beschreibbar und vorzugsweise
bezüglich einer senkrecht zur Basisfläche ausgerichteten
Achse A2 symmetrisch ausgeführt. Demgegenüber
ist die Geometrie des Zusammensetzungsvolumens 5 beim Einbringen
in das Freisetzungsmedium je nach Aggregatszustand definiert, d. h.
fest vorgegeben oder undefiniert, d. h. veränderlich. In
Abhängigkeit des Aggregatzustandes liegt die Zusammensetzungsprobe 3 in
flüssiger, gasförmiger, halbfester, insbesondere
pastöser oder fester Form vor. Das Freisetzungsvolumen 2 ist
größer dem Zusammensetzungsvolumen 5.
Zur Beurteilung des Freisetzungsverhaltens wird die Zusammensetzungsprobe 3 im
Freisetzungsvolumen 2 in ein Freisetzungsmedium eingebracht.
Das Freigabegefäß 4 nimmt somit neben
dem Zusammensetzungsvolumen 5 auch das entsprechende Fluidvolumen
des Freisetzungsmediums auf. Dem einzelnen Freisetzungsvolumen 2 ist
eine Einrichtung 7 zur Durchmischung/Verteilung der zu
beurteilenden Zusammensetzungsprobe 3 und/oder der freigesetzten
Bestandteile im Freisetzungsvolumen 2 zugeordnet. Bei dieser
Einrichtung 7 handelt es sich in der Regel um eine mechanisch
auf das Freisetzungsmedium und indirekt die Zusammensetzungsprobe 3 einwirkende Einrichtung,
umfassend innerhalb des Freisetzungsvolumens 2 bewegbare
Wirkelemente 8. Die Einrichtung 7 ist dazu zumindest
im Funktionszustand in das Freisetzungsvolumen 2 eintauchbar.
Vorzugsweise ist die Einrichtung 7 in zumindest zwei Stellungen 7-I und 7-II verbringbar.
Die erste, hier nicht dargestellte Stellung 7-I entspricht
der Funktionsstellung im Eintauchzustand, die zweite dargestellte
Stellung 7-II entspricht einer Stellung außerhalb
des Freisetzungsvolumens 2. Die Bewegung innerhalb des
Freisetzungsvolumens 2 kann oszillierend, verschwenkbar
um eine vordefinierte Achse oder aber rotierbar um eine Achse innerhalb
des Koordinatensystems erfolgen. Vorzugsweise ist die Einrichtung 7 zur Durchmischung/Verteilung
im Freisetzungsvolumen 2 als Rühreinrichtung 9 ausgeführt,
welche einen Schaft 10 umfasst, der von einem länglichen
Gebilde, insbesondere zylindrischen Körper gebildet wird
und einen ersten, in das Freisetzungsvolumen 2 eintauchbaren
Endbereich 10.1 und einen zweiten, wenigstens mittelbar
mit einem Antrieb 13 koppelbaren Endbereich 10.2 umfasst.
Die Schaftachse A10 entspricht der Symmetrieachse des Schaftes und
ist koaxial zur Achse A2 des Freisetzungsvolumens 2 oder parallel
zu dieser ausgerichtet. Der Schaft 10 ist um die Schaftachse
A10, welche auch als Drehachse bezeichnet wird, rotierbar gelagert.
Der Schaft 10 weist am ersten, in das Freisetzungsvolumen 2 erstreckbaren
Endbereich 10.1 am Außenumfang 11 Wirkelemente 8 in
Form von runden, halbrunden, rechteckigen, sichelförmigen
oder nach Art einer Schnecke ausgeführten Elementen, insbesondere
Rührerblättern, Paddeln e. t. c auf. Die Schaftachse
A10 ist zentral oder dezentral bezogen auf die in Abhängigkeit der
Geometrie des bereitgestellten Freisetzungsvolumens 2 angeordnete
Achse A2 angeordnet. Bezüglich der Anordnung der einzelnen
Wirkelemente 8 am Außenumfang 11 werden
dabei axial, in der Regel nach unten oder radial angeordnete Wirkelemente unterschieden,
welche zur Unterscheidung zwischen axial oder radial fördernden
Rührern führt. Der Antrieb 13 kann manuell
oder automatisiert erfolgen. Dieser ist zur Drehzahl-/Drehmomentwandlung
vorzugsweise über Übertragungselemente/eine Übertragungseinrichtung 14 mit
der Einrichtung 7 gekoppelt. Bei dieser handelt es sich
im einfachsten Fall um ein Getriebe. Die Einrichtung 7 ist
dazu an einem Träger 16 gelagert. Dieser bildet
zusammen mit dem Antrieb 13 und den Übertragungselementen/der Übertragungseinrichtung 14 eine
kombinierte Antriebs- und Trageinheit 15, die an einem
Rahmen 17 gelagert ist. Vorzugsweise ist auch die Aufnahmeeinrichtung 12 ortsfest
am Rahmen 17 lagerbar. Ferner können je nach Ausführung
und zeitlicher Abfolge Mittel 18 zur Zufuhr, Mittel 19 zur
Dosierung sowie Mittel 20 zum Probenabzug vorgesehen werden.
Erfolgt die Zufuhr manuell, werden die Mittel 19 von entsprechenden
räumlich getrennt vorgesehen Fördermitteln gebildet,
beispielsweise einem Transportlöffel. Die Dosierung kann
ebenfalls bereits außerhalb der Vorrichtung 1 erfolgen,
beispielsweise in einer separaten Dosiereinrichtung, was insbesondere
bei Proben im festen Zustand, welche aus Stoffen oder Stoffgemischen
zu Tabletten verpresst sind, der Fall ist. Die Mittel 18 und 19 sind
somit nicht zwingender Bestandteil der Vorrichtung 1, können
jedoch auch teilweise oder vollständig in diese integriert
sein. Des Weiteren ist es optional denkbar, zur in-situ Messung eine
Messeinrichtung 21 vorzusehen, welche sich in das Freisetzungsvolumen 2 hinein
erstreckt. Der Abzug der Proben nach den Versuchen aus den einzelnen
Freisetzungsvolumina 2 erfolgt entweder ebenfalls manuell,
beispielsweise mittels einer Pipette oder mittels entsprechender
Mittel 20, die an der Vorrichtung 1 vorgesehen
werden können.
-
Erfindungsgemäß ist
dabei das das Zusammensetzungsvolumen 5 aufnehmende Freisetzungsvolumen 2,
insbesondere das dieses beschreibende Freigabegefäß 4 oder
die dieses begrenzende Wandung 6 der Aufnahmeeinrichtung 12 bei
integrierter Ausführung derart ausgebildet und dimensioniert, dass
dieses Volumen im Bereich von > 0 ≤ 100
ml, vorzugsweise ≤ 50 ml, ganz besonders bevorzugt im Bereich
zwischen einschließlich 5 ml und 30 ml beträgt.
Dadurch ist es möglich, geringe Mengen von Zusammensetzungen
und damit kleine Ansatzmengen im Bereich von 10–20% bezogen
auf einen gegenüber herkömmlichen Analyseverfahren
erforderlichen Standardansatz zur Beurteilung einer Zusammensetzung,
welche als Formulierungsvorschlag für eine Formulierung
dient, vorzuanalysieren. Die dabei ermittelten Istwerte XEist dienen, wie unter 1 beschrieben,
als Analyseergebnis hinsichtlich des Freisetzungsverhaltens, insbesondere
der Löslichkeit in einem anderen Medium der Vorbeurteilung
für weitere Versuche.
-
Bezüglich
der konkreten Ausführung der Vorrichtung 1 zur
Vorbeurteilung von Eigenschaften bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten.
Vorzugsweise werden dabei Vorrichtungen 1 verwendet, welche eine
Mehrzahl von Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n bereitstellen,
um in einem Analyseschritt gleichzeitig eine Vielzahl unterschiedlicher
Zusammensetzungsproben 3 hinsichtlich der Freisetzung unter
Einwirkung unterschiedlicher oder identischer Einrichtungen 7 zur
Durchmischung/Verteilung beurteilen zu können. Die einzelnen Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n sind
dabei in einer Aufnahmeeinrichtung 12 integriert oder angeordnet.
Diese können von Freisetzungsgefäßen 4 gebildet
werden oder in integraler Ausführung mit der Aufnahmeeinrichtung 12 von
in dieser angeordneten Ausnehmungen. Die 3a bis 3d verdeutlichen
dabei unterschiedliche Anordnungsmöglichkeiten der einzelnen
Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n. Die einzelnen
Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n sind in den nachfolgenden 3a bis 3d beispielhaft
mit gleicher Größe ausgeführt. Dies gilt
auch für die diese bildenden Hohlräume, welche
durch dreidimensionale geometrische Formen beziehungsweise Körper
beschreibbar sind. Denkbar ist jedoch auch der hier nicht dargestellte Fall
unterschiedlich hinsichtlich Größe und Geometrie
ausgeführter Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n in einer
Aufnahmeeinrichtung 12.
-
Die 3a verdeutlicht
ein erste Anordnung der Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n in
zwei Ansichten, einer Ansicht von oben und einem stark vereinfachten
Axialschnitt, bei welchem die einzelnen Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n in
einer Reihe 22 zueinander angeordnet sind. Die Ansichten
beziehen sich dabei auf das Koordinatensystem gemäß 2.
Die Ansicht von oben ist durch eine Ansicht auf die XY-Ebene charakterisiert,
während der Axialschnitt je nach Anordnung in der XZ- oder
YZ-Ebene, im dargestellten Fall entsprechend 2 in der
XZ-Ebene liegt. Die Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n sind
zueinander beabstandet nebeneinander angeordnet, wobei die Abstände
a zwischen zwei nebeneinander angeordneten Freisetzungsvolumina
vorzugsweise gleich gewählt werden.
-
Demgegenüber
verdeutlicht die 3b eine Weiterentwicklung gemäß 3a mit
einer Vielzahl von Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n,
die in zumindest zwei in Y-Richtung zueinander versetzten Reihen 22.1 und 22.2 angeordnet
sind. Auch hier erfolgt die Anordnung innerhalb der einzelnen Reihen 22.1 bis 22.2 vorzugsweise
mit gleichem Abstand a zwischen zwei einander benachbart angeordneten
Freisetzungsvolumina 2.n und 2.n+1. Die Abstände
zwischen den einzelnen Reihen b können ebenfalls bei einer
Vielzahl von derart hintereinander angeordneten Reihen gleich oder
mit unterschiedlichem Abmaß ausgeführt sein. Im
dargestellten Fall erfolgt die Anordnung der einzelnen Volumina
zwischen den einzelnen Reihen 22.1 und 22.2 parallel
zueinander. Denkbar ist auch ein Versatz der Reihen 22.1 und 22.2 in
X-Richtung zueinander, beispielsweise um a/2 in X-Richtung, wie
in der 3c wiedergegeben.
-
In
einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung gemäß 3d ist
es vorgesehen, eine Vielzahl von Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n in
platzsparender Weise kreisförmig um eine Achse A12 anzuordnen.
Die Aufnahmeeinrichtung 12 wird hier beispielhaft von einem
kreisförmig ausgebildeten Trägerblock gebildet
und ist durch einen Durchmesser D charakterisiert. Der Anordnungsdurchmesser
der Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n ist mit DA
bezeichnet. Die Achse A12 wird von einer Senkrechten zur Auflageebene
der Aufnahmeeinrichtung 12 gebildet und entspricht im dargestellten
Fall der Mittenachse beziehungsweise Symmetrieachse des Trägerblockes.
Dargestellt ist hier eine Anordnung auf einem gemeinsamen Durchmesser
DA. Denkbar ist jedoch auch die hier nicht dargestellte Variante
der Anordnung auf mehreren unterschiedlichen Durchmessern mit oder
frei von Versatz in Umfangsrichtung.
-
In
entsprechender Weise zu den in den 3a bis 3d beispielhaft
dargestellten Anordnungsmöglichkeiten der einzelnen Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n erfolgt
die Anordnung der einzelnen Einrichtungen 7.1 bis 7.n zur
Durchmischung/Verteilung der Zusammensetzungsproben 3.1 bis 3.n mit den
in den einzelnen Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n enthaltenen
Freisetzungsmedien. Für Ausführungen der 3a bis 3c ist
beispielhaft in 4a eine Anordnung der einzelnen
Einrichtungen 7.1 bis 7.n an einem Träger 16 vorgesehen,
welcher vorzugsweise Bestandteil einer zentralen Trag- und Antriebseinheit 15 ist.
Am Träger 16 sind die einzelnen Einrichtungen 7.1 bis 7.n hinsichtlich
der Koordinaten der Anordnung entweder ortsfest, jedoch zumindest um
eine Achse rotierbar oder verschwenkbar antreibbar oder aber hinsichtlich
der Anordnungskoordinaten zusätzlich zur Antriebsbewegung
beim Eintauchen in das jeweilige Freisetzungsvolumen 2.1 bis 2.n und
Durchmischen/Verteilen innerhalb des Freisetzungsmediums verschiebbar
gelagert.
-
Zur
Verdeutlichung der einzelnen Richtungen ist in den 4a und 4b ebenfalls
die Lage des Koordinatensystems wiedergegeben, wobei die Ansicht
von oben eine Ansicht auf die XY-Ebene in Funktionslage ohne Darstellung
der Antriebe 13, 13.1 bis 13.n wiedergibt
und die Ansicht von Rechts eine Ansicht auf die XZ-Ebene, ebenfalls
ohne Wiedergabe der Antriebe.
-
In
der 4a ist beispielhaft eine Ansicht von rechts auf
die Einrichtungen 7.1 bis 7.n zur Durchmischung/Verteilung
in einer Ansicht auf die XZ-Ebene wiedergegeben. Die einzelnen Einrichtungen 7.1 bis 7.n sind
in X-Richtung zueinander beabstandet ortsfest, jedoch zumindest
antreibbar ausgeführt. Dabei kann gemäß 4a jeder
der Einrichtungen 7.1 bis 7.n ein eigener Antrieb 13.1 bis 13.n zugeordnet
werden, wobei die einzelnen Antriebe 13.1 bis 13.n unabhängig
voneinander oder in Gruppen oder gemeinsam ansteuerbar sind. In
einer vorteilhaften Weiterentwicklung ist gemäß 4b ein
zentraler Antrieb 13 vorgesehen. Die Aufteilung der Leistung
auf die einzelnen Einrichtungen 7.1 bis 7.n erfolgt über Übertragungselemente
beziehungsweise eine Übertragungseinrichtung 14 in
Form eines Verteilergetriebes, wobei vorzugsweise die Antriebsleistung
gleichmäßig auf alle Einrichtungen 7.1 bis 7.n aufgeteilt
wird. In diesem Fall sind Antrieb 13, Übertragungseinrichtung 14 und
Träger 16 als kombinierte Trag- und Antriebseinheit 15 ausgeführt.
Zur wahlweisen Entkoppelung einzelner Einrichtungen 7.1 bis 7.n vom
Antrieb 13 können hier nicht dargestellte schaltbare
Kupplungseinrichtungen in der Verbindung der einzelnen Einrichtung 7.1 bis 7.n mit
dem Antrieb 13 integriert werden.
-
Die
Einrichtungen 7.1 bis 7.n sind in Einbaulage durch
einen sich in Z-Richtung erstreckenden Schaft 10 charakterisiert,
hier beispielhaft lediglich für die Einrichtung 7.n bezeichnet.
Dieser ist im Endbereich 10.2 am Träger 16 gelagert,
vorzugsweise drehbar um eine von der Schaftachse gebildete Achse
A10. Der Schaft 10 weist ferner an seinem, vom Träger 16 wegweisenden
Endbereich 10.1 Wirkelemente 8 auf, die in für
Rührer entsprechender Weise als Paddel oder Rührerblätter
ausgeführt sind und unterschiedliche Geometrien aufweisen
können. Die einzelnen Einrichtungen 7.1 bis 7.n sind
am Träger 16 gelagert, der wiederum an einem Rahmen 17 der Vorrichtung 1 in
vertikaler Richtung, hier durch Doppelpfeil in Z-Richtung verschiebbar
gelagert ist.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Weiterentwicklung kann gemäß 4c in
einer Ansicht von oben die einzelnen Einrichtungen 7.1 bis 7.n in
Einbaulage mit ihren hier nicht dargestellten Antrieben 13.1 bis 13.n in
X-Richtung verschiebbar gelagert sein, so dass eine Einheit aus
Rahmen 17 und Träger 16 an unterschiedliche
Reihenanordnungen von Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n anpassbar
ist.
-
In
einer Ausführung gemäß 4d,
welche ebenfalls eine vereinfachte Ansicht von oben auf einen Träger 16 ohne
Darstellung der Antriebe 13.1 bis 13.n beziehungsweise
eines zentralen Antriebes 13, wie in 4b wiedergegeben,
verdeutlicht, kann auch der gesamte Träger in Y-Richtung
am Rahmen 17 verschiebbar gelagert sein. Diese Ausführung
ist vor allem bei Zuordnung einer einreihigen Anordnung der Einrichtungen 7.1 bis 7.n an
einem Träger 16 zu einer Aufnahmeeinrichtung 12 mit
Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n in mehreren in
Y-Richtung zueinander versetzten Reihen 22.1 bis 22.n,
wie beispielhaft in 3b wiedergegeben, denkbar.
-
4e verdeutlicht
eine Ausführung mit einer Mehrzahl von in Y-Richtung angeordneten
Reihen 23.1 und 23.2 von Einrichtungen 7.1 bis 7.n für eine
Ausführung der Aufnahmeeinrichtung 12 gemäß 3b,
wobei die Anordnung der Einrichtungen 7.1 bis 7.n in
Analogie zur Anordnung der Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n in
der Aufnahmeeinrichtung 12 am Träger 16 zueinander
beabstandet mit einem Abstand a innerhalb der einzelnen Reihen zueinander und
mit einem Abstand b zwischen den Reihen 23.1, 23.2 erfolgt.
Zur Anpassung an eine Ausführung gemäß 3c können
die einzelnen Einrichtungen 7.1 bis 7.n entsprechend
der dargestellten Pfeile innerhalb der Reihen 23.1, 23.2 in
X-Richtung verschoben werden, wobei einzelne oder alle Einrichtungen 7.1 bis 7.n verschiebbar
am Träger 16 gelagert sind.
-
Die
Verschiebungsmöglichkeiten der 4a bis 4e sind
miteinander kombinierbar, wobei die Verschiebbarkeit der einzelnen
Einrichtungen 7.1 bis 7.n zueinander bei Ausführungen
mit zentralem Antrieb 13 durch die Übertragungseinrichtung 14 begrenzt
oder nicht möglich ist. Die Verbindungen der einzelnen
Einrichtungen 7.1 bis 7.n mit dem Träger 16 erfolgt
kraft- oder formschlüssig, insbesondere durch Steck- oder
Bajonettverbindungen. Dabei können Relativbewegungen zwischen
den Einrichtungen 7.1 bis 7.n und dem Träger 16 bereits
in die Ausführung der Verbindungen integriert werden.
-
Die 4f verdeutlicht
beispielhaft eine Möglichkeit der Anordnung einzelner Einrichtungen 7.1 bis 7.n für
eine Anordnung der Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n gemäß 3d.
Der Grundaufbau der Einrichtung 7.1 bis 7.n entspricht
dem, wie für die 2 und 4a beschrieben.
Auch hier ist ein Träger 16 vorgesehen, der vorzugsweise
als symmetrisches, insbesondere rotationssymmetrisches Bauteil um
eine Achse A16 ausgeführt ist und durch einen Durchmesser
D16 beschreibbar ist. Die Achse A16 fluchtet in Einbaulage mit der
Achse A12 der Aufnahmeeinrichtung 12. Die Anordnung der
Einrichtungen 7.1 bis 7.n erfolgt entsprechen
der Anordnung der einzelnen Freisetzungsvolumen 2.1 bis 2.n an
der Aufnahmeeinrichtung 12 ebenfalls kreisförmig
um die mit der Achse A12 fluchtende Achse A16 auf einem Durchmesser
DA16, wobei auf diesem Durchmesser DA16 die als Rotationsachsen
fungierenden Schaftachsen A10 bei Ausführung der Einrichtungen 7.1 bis 7.n als
Rühreinrichtungen 9.1 bis 9.n angeordnet
sind. Diese sind koaxial oder exzentrisch zu den Symmetrieachsen
A2 der einzelnen Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n in
Funktionslage anordenbar. Vorzugsweise sind die einzelnen Einrichtungen 7.1 bis 7.n auch
hier lösbar an am Träger 16 gelagert, wobei
insbesondere bei Bestückung mit unterschiedlichen Einrichtungen 7.1 bis 7.n und/oder
unterschiedlichen Antriebsleistungen durch unterschiedliche Antriebe 13 und/oder
unterschiedliche Übersetzungseinrichtungen 14 und/oder
zum Zwecke eines Herausschwenkens, der Träger 16 zumindest
um seine Achse A16 verdrehbar ist und optional zusätzlich
aus seiner parallelen Lage zur Aufnahmeeinrichtung 12 herausbewegbar
ist, insbesondere – hier jedoch nicht dargestellt – verschwenkbar
ist.
-
In
der Ansicht nicht wiedergegeben ist ferner die Verschiebbarkeit
des Trägers 16 in Z-Richtung.
-
In
allen in den 4a bis 4f dargestellten
Ausführungen kann die Trag- und Antriebseinheit 15 auch
ortsfest am Rahmen 17 gelagert sein, wobei dann lediglich
die Einrichtungen 7 verschiebbar gegenüber dem
Träger 16 gelagert sind. In vorteilhafter Weise
werden die erforderlichen Relativbewegungen zwischen der einzelnen
Einrichtung 7.1 bis 7.n und der Aufnahmeeinrichtung 12 jedoch über
die Verschieb- und/oder Verschwenkbarkeit des Trägers 16 am
Rahmen 17 erzeugt.
-
Die
in den 2d und 4f dargestellten Ausführungen
der Aufnahmeeinrichtung 12 für die Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n und
der zentralen Trag- und Antriebseinrichtung 15 sind in
einer besonders vorteilhaften Ausführung einer Vorrichtung 1 in 5 dargestellt.
Daraus ersichtlich ist eine zentrale Trag- und Antriebseinheit 15 mit
an einem Träger 16 kreisförmig um eine
Achse A16, die in Funktionslage koaxial zur Achse A12 der Aufnahmeeinrichtung
angeordnet ist, angeordneten Einrichtungen 7.1 bis 7.n in
Form, von Rühreinrichtungen 9.1 bis 9.n.
Diese sind über die Lagerung am Träger 16 und
des Trägers 16 am Rahmen 17 in ihrer
Lage zueinander und/oder gegenüber der Aufnahmeeinrichtung 12 fixiert.
Die Aufnahmeeinrichtung 12 ist ortsfest am Rahmen 17 anordenbar,
insbesondere befestigbar, wobei die Verbindung durch Kraft- oder
Formschluss erfolgt und vorzugsweise lösbar ausgeführt
ist. Die zentrale Trag- und Antriebseinheit 15 ist gegenüber der
Aufnahmeeinrichtung 12 zumindest in vertikaler, d. h. Z-Richtung
am Rahmen verschiebbar gelagert. Dies wird über entsprechende
Mittel in der Verbindung zwischen der Trag- und Antriebseinheit 15 und dem
Rahmen 17 realisiert. Im dargestellten Fall ist die Trag-
und Antriebseinheit 15 verschiebbar, beispielsweise an
einer Gleitführung am Rahmen 17 gelagert, wobei
die Bewegung über einen Verschwenkhebel 25 und
einen Übertragungsmechanismus 26 erzeugt wird.
Die Feststellung kann manuell oder über entsprechende Feststelleinrichtungen,
beispielsweise in Form von Rast- oder Verriegelungs- oder Klemmeinrichtungen
erfolgen. Die Aufnahmeeinrichtung 12 ist in Analogie zur
in 2d dargestellten Aufnahmeeinrichtung 12 ausgebildet.
Diese umfasst einen Trägerblock 12.2, in welchem
die Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n eingearbeitet
sind. Der Trägerblock kann beheizbar oder unbeheizbar ausgeführt
sein. In einer besonders vorteilhaften Ausführung erfolgt
die Ausbildung beheizbar. Die Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n können
dabei von in die Aufnahmeeinrichtung 12 in entsprechende
Ausnehmungen und Halterungen einbringbaren Freigabegefäßen 4 gebildet
werden oder von Ausnehmungen 24.1 bis 24.n im
Trägerblock 12.2 selbst. Die Ausgestaltung der
einzelnen Freigabegefäße 4 kann in Abhängigkeit
der zu beurteilenden Mengen der einzelnen Zusammensetzungsproben 3.1 bis 3.n verschiedenartig
erfolgen.
-
In
einer alternativen, hier nicht dargestellten Ausführung
werden die Einrichtungen 7.1 bis 7.n von Aufnahmebehältnissen
in Form von Körbchen beziehungsweise Baskets gebildet.
Bei diesen handelt es sich um gitterartig aufgebaute Elemente mit fester Geometrie
in Form eines Körbchens oder variabler Geometrie als Netz,
die am Träger 16 lösbar befestigbar sind
und die entprechenden Zusammensetzungsproben 3.1 bis 3.n aufnehmen.
Diese Aufnahmebehältnisse sind in die Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n einführbar
und relativ innerhalb dieser zu diesen bewegbar, beispielsweise
ebenfalls über einen Antrieb 13.
-
Die
in der 5 dargestellte Ausführung stellt dabei
eine besonders kompakte Ausführung einer Vorrichtung 1 zur
Vorbeurteilung von Eigenschaften dar. Diese ist durch eine Vielzahl
von Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n charakterisiert,
die in besonders platzsparender Weise zueinander angeordnet sind.
Ferner gilt dies in Analogie für die Positionierung und
den Antrieb 13 der einzelnen Einrichtungen 7.1 bis 7.n.
Der Antrieb 13 ist als zentraler Antrieb ausgeführt
und über Übertragungseinrichtungen 14,
vorzugsweise ein Verteilergetriebe mit den einzelnen Einrichtungen 7.1 bis 7.n verbunden.
-
Die 6 verdeutlicht
in einem Axialschnitt die Ausführung einer Aufnahmeeinrichtung 12,
wie sie in einer Ausführung gemäß 5 zum
Einsatz gelangen kann. Erkennbar sind die die Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n bildenden
Ausnehmungen 24.1 bis 24.n, welche im dargestellten
Fall in Form zylindrischer Ausnehmungen ausgeführt sind.
Diese erstrecken sich in Funktionslage der Aufnahmeeinrichtung 12 in
vertikaler Richtung, wobei diese randoffen mit Öffnung
nach oben ausgerichtet sind. Im Bodenbereich weist die einzelne
Ausnehmung 24.1 bis 24.n im Querschnitt betrachtet
eine gewölbte Form auf. In die Ausnehmungen 24.1 bis 24.n können
dabei die Zusammensetzungsproben 3.1 bis 3.n und
das erforderliche Freisetzungsmedium eingebracht werden. Vorzugsweise
ist die Aufnahmeeinrichtung 12 beheizbar ausgeführt.
Die Beheizung kann direkt oder indirekt erfolgen. Im dargestellten
Fall wird ein Heizmedium verwendet, beispielsweise in Form eines Fluids,
welches die die Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n beschreibenden
Ausnehmungen 24.1 bis 24.n insbesondere im Bereich
von deren Wandungen 6 umspült. Andere Ausführungen
sind denkbar, vorzugsweise wird dabei eine Ausführung gewählt,
bei welcher die einzelnen zur Führung des Heizmediums vorgesehenen
Kanäle derart angeordnet und ausgerichtet sind, dass an
allen Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n über
deren Erstreckung in vertikaler Richtung betrachtet gleiche Bedingungen
vorherrschen. Die Wahl des Werkstoffes für die die Ausnehmungen 24.1 bis 24.n bildende
Aufnahmeeinrichtung 12 erfolgt derart, dass dieser sich
durch entsprechendes Wärmeübertragungsverhalten
auszeichnet, um im Bereich der Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n eine entsprechende
Erwärmung des sich innerhalb dieser befindlichen Freisetzungsmediums
und der entsprechenden Zusammensetzungsprobe 3.1 bis 3.n zu
ermöglichen. Im dargestellten Fall ist ein ringförmiger Heizkanal 27 vorgesehen,
der sich gleichmäßig um die Mittenachse A12 erstreckt.
Dazu ist die Aufnahmeeinrichtung 12 im dargestellten Fall
vorzugsweise zumindest zweiteilig ausgeführt, umfassend
einen Kern 12.1 und einen die Freisetzungsvolumen 2 beinhaltenden
und den Trägerblock 12.2 bildenden haubenförmigen
Ringteil. Der Ringteil ist dabei derart ausgeführt, dass
dieser glockenförmig auf den Kernteil 12.1 unter
Ausbildung der ringförmigen Heizkammer 27 aufsetzbar
ist. Die ringförmige Heizkammer 27 erstreckt sich
dabei in Umfangsrichtung um den Kern 12.1 und in vertikaler
Richtung zumindest über einen Teilbereich der vertikalen
Erstreckung der einzelnen Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n in
vertikaler Richtung.
-
Die
Versorgung der ringförmigen Heizkammer 27 mit
dem Heizmedium, erfolgt über entsprechende Zuführkanäle 28,
wobei vorzugsweise zur Aufrechterhaltung gleichmäßiger
Verhältnisse über eine vordefinierte Zeitdauer
das Heizmedium über die Zuführkanäle 28 und
Abfuhrkanäle 29 in einem Kreislauf geführt
werden kann, der vorzugsweise extern zur Aufnahmeeinrichtung 12 geführt
wird, wobei im externen Bereich eine Erwärmung des Heizmediums,
insbesondere Fluides vorgenommen wird. Damit ist die entsprechende
Aufnahmeeinrichtung 12 von der eigentlichen Heizfunktion
nahezu autark. Die Steuerung der Temperatur kann außerhalb
der Aufnahmeeinrichtung 12 durch Erwärmung des
Kreislaufs im extern geführten Kreislaufteil vorgenommen werden.
Denkbar sind jedoch auch andere Ausführungen, wobei beispielhaft
die Aufnahmeeinrichtung 12 an einer Heizplatte angeordnet
sein kann oder diese beinhaltet.
-
Die
in der 6 dargestellte Ausführung für die
Aufnahmeeinrichtung 12 stellt eine besonders kompakte und
vorteilhafte Ausführung dar.
-
Die
der Aufnahmeeinrichtung 12 in der 5 zugeordnete
zentrale Trag- und Antriebseinheit 15 ist hinsichtlich
einer Ausführung beispielhaft in der 8 anhand eines
Axialschnittes durch diese in vereinfachter Darstellung wiedergegeben.
Erkennbar ist ein hinsichtlich der geometrischen Form an die Aufnahmeeinrichtung 12 angepasster
Träger 16, welcher von einem ringförmigen
oder scheibenförmigen Element gebildet wird und an welchem
die einzelnen Einrichtungen 7.1 bis 7.n zur Durchmischung/Verteilung
der Zusammensetzungsproben 3.1 bis 3.n beziehungsweise
der freigesetzten Bestandteile mit dem Freisetzungsmedium beim Freisetzungsvorgang
gelagert sind. Die Lagerung erfolgt bezüglich der Anordnung
im scheibenförmigen Element ortsfest, wobei jedoch die
einzelne Einrichtung 7.1 bis 7.n drehbar um ihre
Schaftachse A10 gelagert ist. Die Einrichtung 7.1 bis 7.n sind
im dargestellten Fall als Rühreinrichtungen 9.1 bis 9.n ausgebildet,
umfassend im Wesentlichen einen Rührerschaft 10 und daran
angeordnete Wirkelemente 8, die verschiedenartig ausgeführt
sein können. Eine einzelne Einrichtung 7 ist beispielhaft
in 7 dargestellt. Der Schaft 10 ist dabei
durch einen Endbereich 10.2 charakterisiert, welcher am
scheibenförmigen Element drehbar gelagert ist und über
welchen vorzugsweise der Antrieb erfolgt, während der andere
Endbereich 10.1 sich in Einbaulage von dem scheibenförmigen
Element wegerstreckend ausgeführt ist.
-
Ferner
ist der Träger 16, insbesondere das scheibenförmige
Element vorzugsweise ebenfalls um seine Mittenachse A16 drehbar.
Diese Drehbarkeit ermöglicht es, die einzelnen Einrichtungen 7.1 bis 7.n in
entsprechender Weise zu den einzelnen Freisetzungsvolumen 2.1 bis 2.n zuzuordnen.
-
Der
Antrieb erfolgt über zumindest eine Antriebseinheit 13 vorzugsweise
derart, dass alle einzelnen Einrichtungen 7.1 bis 7.n mit
der gleichen Geschwindigkeit angetrieben werden. Der Antrieb 13 ist über
zumindest eine Übertragungseinrichtung 14, insbesondere
Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung in Form eines Verteilergetriebes 31 jeweils mit
den einzelnen Einrichtungen 7.1 bis 7.n verbunden. Über
dieses wird die über den Antrieb 13 eingebrachte
Antriebsleistung auf die einzelnen Einrichtungen 7.1 bis 7.n aufgeteilt
wird. In besonders vorteilhafter Weise erfolgt eine gleichmäßige
Aufteilung. Andere Ausführungen sind denkbar. Ein Beispiel
für eine derartige Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung
ist in der 9 anhand eines Ausschnittes aus
der zentralen Trag- und Antriebseinrichtung 14 wiedergegeben.
Die Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung umfasst im dargestellten
Fall eine Vielzahl von Zahnradstufen, die jeweils mit einem zentralen Antriebsritzel
R1 gekoppelt sind. Das Antriebsritzel R1 ist bei kreisförmiger
Anordnung vorzugsweise im Bereich der Mittenachse A16 der zentralen
Trag- und Antriebseinheit 15 drehbar gelagert und kämmt
jeweils mit Übertragungszahnrädern des Verteilergetriebes 31,
die wiederum die Leistung jeweils auf zwei weitere Abtriebszahnräder 32.1 bis 32.n übertragen,
die jeweils mit den einzelnen Einrichtungen 7.1 bis 7.n verbunden
sind.
-
Als
Antrieb 13 finden entsprechend ausgelegte Gleich- oder
Wechselstrommotoren mit regelbarer Geschwindigkeit Verwendung. Andere
Ausführungen sind ebenfalls denkbar. Die Geschwindigkeit der
einzelnen Rühreinrichtungen 9.1 bis 9.n wird
im Bereich zwischen 50 U/min und 200 U/min, besonders bevorzugt
50 U/min bis 150 U/min gewählt. Dabei werden vorzugsweise
Drehzahlen im Bereich zwischen 50 U/min und 100 U/min für
Glattrührer, sogenannte Paddel, verwendet und 100 U/min
bis 150 U/min mit Probeaufnahmegefäßen in Form
von Baskets, insbesondere Aufnahmekörbchen. Bei den Probeaufnahmegefäßen
handelt es sich um Körper, in die die Substanzen eingebracht
werden können, um im Freisetzungsmedium bewegt zu werden.
Derartige Körbe können in Analogie zu den Rühreinrichtungen
am Schaft 10 und/oder der Trageinrichtung 16 befestigt
werden. Sie bestehen teilweise oder komplett aus Drahtnetzen/Gittern
mit einer Maschenweite im Bereich von 0,1 mm bis 1 mm, vorzugsweise
0,2 mm bis 0,8 mm, ganz besonders bevorzugt 0,3 mm bis 0,5 mm.
-
Die
Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n können
verschiedenartig ausgeführt sein. Diese können, hier
jedoch nicht dargestellt, mit zylindrischem Querschnitt, kubischem
Querschnitt, mit quaderförmigen Querschnitt, einem kegelförmigen
oder kegelstumpfartigen Querschnitt ausgeführt sein. Die
Anordnung erfolgt in Funktionslage beim Einsatz in der Vorrichtung 1 zur
Vorbeurteilung von Eigenschaften, wobei die Erstreckung in Z-Richtung
dabei als maximale Höhe im Bereich zwischen 2 mm bis 250
mm, vorzugsweise 5 mm bis 150 mm, ganz besonders bevorzugt 10 mm
bis 120 mm beträgt, während die Erstreckung in
Breitenrichtung im Bereich zwischen 2 mm bis 35 mm, besonders bevorzugt
5 mm bis 30 mm, ganz besonders bevorzugt 10 mm bis 20 mm beträgt.
-
Als
Einrichtungen 7 werden sogenannte Rühren oder
aber Probeaufnahmegefäße verwendet, die in dem
Freisetzungsvolumen relativ zu diesem bewegbar sind und durch die
Bewegung eine Einwirkung erzielen. Eine mögliche derartige
Rührerform ist beispielhaft in der 7 wiedergegeben.
Dabei können runde, halbrunde, rechteckige oder sichelförmige
Rührer mit einer maximalen Breite im Bereich von 5 mm bis
35 mm, besonders bevorzugt 10 mm bis 30 mm, ganz besonders bevorzugt
15 mm bis 20 mm und einer maximalen Erstreckung in vertikaler Richtung
von 3 mm bis 35 mm, besonders bevorzugt 5 mm bis 25 mm, ganz besonders
bevorzugt 6 mm bis 15 mm beziehungsweise Balken-, Anker-, Gatter- oder
Propellerrührer mit ähnlichen Abmessungen zum
Einsatz gelangen. In besonders vorteilhafter Weise werden Glattrührer
mit eingesetzt, deren Höhe im Bereich von 3,84 mm, unterer
Breite 8,2 mm sowie oberer Breite 18,6 mm entspricht.
-
Die
Zugabe der zu beurteilenden Zusammensetzungen 3.1 bis 3.n zu
den einzelnen Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n kann
verschiedenartig erfolgen. Die Zuführung kann manuell oder
halbautomatisiert vorgenommen werden. In entsprechender Weise sind
die entsprechenden Zufuhröffnungen angeordnet. Vorzugsweise
sind die Zufuhröffnungen wie in der Ausführung
gemäß 4 in vertikaler Richtung
nach oben gerichtet vorgesehen. Die halbautomatische Zugabe der
Proben in Form der Zusammensetzungen erfolgt beispielsweise über
eine Schiebeeinrichtung, welche der Freigabeöffnung der Freisetzungsvolumina
entspricht. Im einfachsten Fall werden dazu zwei versetzte Platten 34.1 und 34.2 mit Bohrungen 33.1 und 33.2 zur
Aufnahme von Substanzen und Dosierung dieser entweder direkt auf
die Freigabegefäße 4 oder die Probenzugabeöffnungen der
Antriebsplatte aufgesetzt. Durch Verschieben der Platten 34.1, 34.2 gegeneinander
werden die Bohrungen übereinander gelegt und die Substanzen
in die Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n, insbesondere Freigabegefäße 4 dosiert.
Andernfalls kann die Zufuhr direkt manuell vordosiert erfolgen.
-
Die
Probenentnahme kann hier im Einzelnen nicht dargestellt seitlich
unterhalb der Antriebsplatte oder durch schräge Bohrungen
durch die Antriebsplatte erfolgen. Die Entnahme kann manuell mittels herkömmlicher
Kanülen oder Probenziehwinkel erfolgen. In einer besonders
vorteilhaften Ausführung erfolgt die Probenentnahme wie
in der 7 dargestellt durch den Schaft 10 der
Einrichtung 7 und kann dann im Bereich des Trägers 16 abgezogen
werden. Dazu ist dieser hohl ausgeführt und vorzugsweise
mit einer Abzugseinrichtung gekoppelt, welche beispielhaft einen
Unterdruck anlegt und dadurch einen Abzug ermöglicht.
-
In
einer Weiterentwicklung können auch separate Zufuhr- und
Entnahmeleitungen vorgesehen werden, die dem Abzug der Proben dienen.
-
Die
in den 4 ff. dargestellten Ausführungen
stellen besonders vorteilhafte Ausführungen dar. Die erfindungsgemäße
Lösung ist jedoch nicht auf diese beschränkt.
Entscheidend ist, dass die Ausführung der erfindungsgemäßen
Screening-Vorrichtung dadurch charakterisiert ist, dass hier in
geringen zur Verfügung stehenden Freisetzungsvolumina 2.1 bis 2.n kleinste
Probenmengen, insbesondere Zusammensetzungsvolumina auf ihr Freisetzungsverhalten untersucht
werden können, wobei die dabei gewonnenen Ergebnisse die
Grundlage für weitergehende umfassende Versuche bilden.
Dieses Vorscreening beziehungsweise Vorbeurteilung erlaubt eine
dezidierte Vorauswahl und vermeidet unnötige Versuche und
unnötigen Materialeinsatz.
-
- 1
- Vorrichtung
- 2,
2.1–2.n
- Freisetzungsvolumen
- 3,
3.1–3.n
- Zusammensetzungsprobe
- 4
- Freigabebehältnis,
Freigabegefäß
- 4.1
- Öffnung
- 5
- Zusammensetzungsvolumen
- 6
- Wandung
- 7,
7.1–7.n
- Einrichtung
zur Durchmischung/Verteilung
- 7-I
- erste
Stellung
- 7-II
- zweite
Stellung
- 8
- Wirkelement
- 9
- Rühreinrichtung
- 10
- Schaft
- 10.1,
10.2
- Endbereich
- 11
- Außenumfang
- 12
- Aufnahmeeinrichtung
- 12.1
- Kern
- 12.2
- Glockenteil
- 13
- Antrieb
- 14
- Übertragungselemente
- 15
- zentrale
Trag- und Antriebseinrichtung
- 16
- Träger
- 17
- Rahmen
- 18
- Mittel
zur Zufuhr
- 19
- Mittel
zur Dosierung
- 20
- Mittel
zum Probenabzug
- 21
- Messeinrichtung
- 22,
22.1, 22.2
- Reihe
- 23,
23.1, 23.2
- Reihe
- 24.1–24.n
- Ausnehmung
- 25
- Verschwenkhebel
- 26
- Übertragungsmechanismus
- 27
- ringförmige
Heizkammer
- 28
- Zufuhrkanal
- 29
- Ablaufkanal
- 31
- Verteilergetriebe
- 32.1–32.n
- Abtriebszahnräder
- 33.1,
33.2
- Bohrungen
- 34.1,
34.2
- Platten
- A2
- Symmetrieachse
Freisetzungsvolumen
- A10
- Achse,
Schaftachse
- A12
- Achse,
Mittenachse der Aufnahmeeinrichtung
- A16
- Achse,
Mittenachse des Trägers
- a
- Abstand
in X-Richtung
- b
- Abstand
in Y-Richtung
- D
- Durchmesser
der Aufnahmeeinrichtung
- DA
- Anordnungsdurchmesser
der Freisetzungsvolumina
- D16
- Durchmesser
des Trägers
- DA16
- Anordnungsdurchmesser
der Einrichtungen 7
- AS1,
AS2
- Auswertung/Analyse
- MA
- Menge
der Zusammensetzungsproben
- MAV
- Menge
theoretisch geeigneter Zusammensetzungen
- ME
- Menge
geeignete Zusammensetzungen
- MU
- Menge
ungeeigneter Zusammensetzungen
- V1,
V2
- Freisetzungsverfahren
- R1
- Ritzel
- T
- Toleranzbereich
- X,
Y, Z
- Koordinaten
- E
- Eigenschaften
- XEsoll
- Sollwert
- XEist
- Istwert
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 5639974 [0006]
- - US 6558957 B1 [0006]
- - US 6174497 B1 [0006]
- - US 3572648 [0007]
- - EP 0779506 [0008]
- - US 6558957 [0009]
- - WO 01/55698 [0009]
- - US 6174497 [0009]
- - US 4879917 [0010]
- - US 6060024 [0011]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Debbie J.
Crail, Adam Tunis, Richard Dansereau: „Is the use of a
200 ml vessel suitable for dissolution of low dose drug products?”, ”,
International Journal of Pharmaceutics, 269(2004), 203–209 [0024]