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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abfüllen von Flüssigkeiten, insbesondere von Pharmazeutika, in Behälter, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine nach einem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildete Vorrichtung.
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Ein derartiges Verfahren ist aus der
DE 10 2006 019 518 A1 der Anmelderin bekannt. Mittels des bekannten Verfahrens bzw. deren Vorrichtung wird ein Pharmazeutika in Behälter wie Vials oder ähnlichem abgefüllt, wobei der Füllpegel innerhalb des Behälters mittels einer Sensorvorrichtung erfasst wird, die eine Laserstrahleinrichtung umfasst, mittels der der Behälter im Bereich eines Soll-Füllpegels durchleuchtet wird. Auf der der Laserstrahlquelle gegenüberliegenden Seite des Behälters ist ein Sensorelement in Form eines Detektors angeordnet, über den der Füllpegel detektiert werden kann. Bei der bekannten Vorrichtung ist es vorgesehen, dass beim Erreichen des Soll-Füllpegels das Abfüllen mittels der Fülleinrichtung gestoppt wird. Eine derartige Vorrichtung bzw. ein derartiges Verfahren ist grundsätzlich relativ einfach aufgebaut, da keine weiteren Sensoren im Bereich der Fülleinrichtung vorgesehen werden müssen, die beispielsweise eine Durchflussmenge, einen Druck der Flüssigkeit oder ähnliche, die Füllmenge bestimmende Parameter erfassen. Nachteilig dabei ist jedoch, dass es einerseits erforderlich ist, dass Behälter eingesetzt werden, die von dem Laserstrahl durchstrahlt werden können, d.h. in der Regel durchsichtige Behälter, und dass andererseits zum Erzielen der gewünschten (Soll-)Füllmenge die Behälter stets dieselbe Form bzw. identische Innendurchmesser aufweisen müssen sowie an stets der selben Stelle innerhalb der Fülleinrichtung angeordnet werden müssen, insbesondere hinsichtlich deren Höhe zur Laserstrahleinrichtung und des Sensorelements.
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Offenbarung der Erfindung
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Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abfüllen von Flüssigkeiten, insbesondere von Pharmazeutika, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass dessen Abfüllgenauigkeit unabhängig von der (Innen-)Geometrie des Behälters ist, sowie unabhängig von der Positionierung des Behälters im Bereich der Abfülleinrichtung. Dadurch soll es insbesondere möglich sein, eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Vorrichtung für unterschiedliche Behältergrößen einzusetzen, ohne dass hierzu wesentliche Änderungen an der Vorrichtung erforderlich sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zum Abfüllen von Flüssigkeiten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Einrichtung eine kamerabasierte Einrichtung aufweist, die einen von der Fülleinrichtung erzeugten Füllstrahl erfasst, und dass die Einrichtung mit einer Auswerteinrichtung zur Berechnung der Füllmenge gekoppelt ist, die die Füllmenge ab dem Zeitpunkt der Erfassung des Füllstrahls berechnet. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass als wesentliches Kriterium zum Starten der Berechnung für die Füllmenge das Erfassen des Füllstrahls herangezogen wird. Dabei ist es nicht erforderlich, dass der Füllstrahl innerhalb des Behälters erfasst wird. Vielmehr ist es beispielsweise auch denkbar, bei einem undurchsichtigen Behälter z.B. eine durchsichtige, teilweise aus Glas bestehende Füllnadel zu verwenden, so dass anhand der Helligkeitsunterschiede beim Durchströmen der Füllnadel die kamerabasierte Einrichtung den Start des Abfüllvorgangs erfassen kann.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abfüllen von Flüssigkeiten, insbesondere von Pharmazeutika sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
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Besonders bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem zusätzlich der Durchflussquerschnitt des Füllstrahls, vorzugsweise mittels der Einrichtung erfasst wird, die gleichzeitig den Füllstrahl erkannt. Damit ist es beispielsweise bei einem konstanten Abfülldruck sehr leicht möglich, die Füllmenge je Zeiteinheit zu berechnen, so dass das Abschalten der Fülleinrichtung zum Erreichen einer bestimmten Soll-Füllmenge nach dem Erfassen des Füllstrahls durch die kamerabasierte Einrichtung zeitgesteuert erfolgen kann.
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Dabei kann es optional vorgesehen sein, dass mittels wenigstens einer Sensoreinrichtung ein zusätzliches, die Durchflussmenge des Füllstrahls beeinflussendes Kriterium erfasst wird. Daraus wird insbesondere die Genauigkeit der Abfüllmenge erhöht. Beispielhaft, jedoch nicht einschränkend kann es vorgesehen sein, dass aus dem Kriterium zumindest mittelbar auf den Druck des Füllstrahls geschlossen wird.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass das Kriterium den Zeitpunkt des Startens der Fülleinrichtung, zum Beispiel das Erfassen des Öffnens eines Füllventils, betrifft. Dies hat den Vorteil, dass anhand des Zeitverzuges zwischen dem Starten der Fülleinrichtung und dem Erfassen des Füllstrahls auf eine bestimmte Trägheit der Fülleinrichtung geschlossen werden kann, so dass der Abschaltzeitpunkt entsprechend angepasst werden kann, damit nicht zuviel Füllmenge in die Behälter eindosiert wird.
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Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn der Druck der Fülleinrichtung während ihres Betriebes zumindest im Wesentlichen konstant gehalten wird. Es ist dann eine ausschließlich zeitgesteuerte Ansteuerung der Fülleinrichtung möglich.
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Ganz besonders bevorzugt ist es weiterhin, wenn mittels der kamerabasierten Einrichtung der Zeitpunkt des Stoppens des Füllstrahls erfasst wird. Dieser Zeitpunkt kann gegebenenfalls für die Regelung der Fülleinrichtung genutzt werden, um Trägheiten im Abfüllsystem, zum Beispiel verursacht durch lange Füllleitungen, zu berücksichtigen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass mittels der kamerabasierten Einrichtung die Durchflussmenge des Füllstahls erfasst wird. Ein derartiges Verfahren könnte prinzipiell derart ablaufen, dass beispielsweise einzelne Partikel innerhalb des Füllstrahls mittels der Einrichtung erfasst werden, und anhand der räumlichen Veränderung der betreffenden Partikel auf eine Fließgeschwindigkeit bzw. eine Durchflussmenge der Flüssigkeit geschlossen wird.
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Die Erfindung erfasst auch eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei ist es vorgesehen, dass mittels der Einrichtung ein von der Fülleinrichtung erzeugter Füllstrahl erfassbar ist.
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Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die Fülleinrichtung Sensoren zur zumindest mittelbaren Erfassung des Flüssigkeitsdrucks des Füllstrahls aufweist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt in der einzigen Figur eine vereinfachte Darstellung einer Abfüllanlage zum Dosieren von Pharmazeutika in bereitgestellte Behälter.
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In der einzigen Figur ist eine Vorrichtung 10 zum Abfüllen von Flüssigkeit, insbesondere von Pharmazeutika, in Behälter dargestellt. Bei den Behältern handelt es sich beispielhaft und daher nicht einschränkend um pharmazeutische Behälter wie Ampullen, Fläschchen oder Vials 1. Die Vorrichtung 10 umfasst eine im Einzelnen nicht näher dargestellte Fülleinrichtung 11, in der insbesondere unter Druck p stehende Flüssigkeit zumindest zwischengespeichert ist, wobei die Fülleinrichtung 11 die Flüssigkeit über einer mittels einer Einrichtung 12 in Richtung des Doppelpfeils 13 heb- und senkbare Füllnadel 14 in das Innere des Vials 1 abgibt.
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Die Vials 1 werden beispielhaft mittels einer nicht dargestellten Fördereinrichtung taktweise unter die Füllnadel 14 gefördert, so dass zum Abgeben der Flüssigkeit in das Vial 1 die Füllnadel 14 mittels der Einrichtung 12 in den Innenraum des Vials 1 eintaucht und zum Weitertransport des Vials 1 nach Beendigung des Füllvorgangs die Füllnadel 14 aus dem Kopfbereich 2 des Vials 1 herausgehoben wird.
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Die Fülleinrichtung 11 wird mittels einer Steuereinrichtung 15 angesteuert, derart, dass zum Starten des Füllvorgangs beispielsweise ein der Füllnadel 14 zugeordnetes Ventil geöffnet wird, und zum Abstoppen des Füllvorgangs das entsprechende Ventil wieder verschlossen wird.
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Innerhalb der Fülleinrichtung 11 kann wenigstens eine Sensoreinrichtung 16 vorgesehen sein, die beispielhaft, jedoch nicht einschränkend, den Druck p der Flüssigkeit erfasst, der während des Abfüllens der Flüssigkeit in der Füllnadel 14 bzw. in der Fülleinrichtung 11 herrscht. Vorzugsweise, jedoch nicht einschränkend, ist der Druck p der Flüssigkeit in der Fülleinrichtung 11 bzw. des Füllstrahls 5 während des Abfüllens konstant. Die Sensoreinrichtung 16 ist dabei über eine Leitung 17 mit der Steuereinrichtung 15 derart verbunden, dass das Signal der Sensoreinrichtung 16 der Steuereinrichtung 15 als Eingangswert zugeführt wird.
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Erfindungswesentlich ist eine kamerabasierte Einrichtung 20, die ein Sensorelement 21 aufweist, z.B. in Form eines CCD-Chips, das dazu geeignet ist, das Vorhandensein eines Füllstahls 5 (der Flüssigkeit) zu erfassen. In dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Sensorelement 21 derart auf das Vial 1 ausgerichtet, dass mittels des Sensorelements 21 der Kopfbereich 2 des Vials 1 überwacht wird. Zum Erfassen des Füllstrahls 5 ist es daher erforderlich, dass bei einer (undurchsichtigen) Füllnadel 14 diese lediglich soweit in den Kopfbereich 2 des Vials 1 eingeführt wird, dass die Füllnadel 14 oberhalb des Erfassungsbereichs des Sensorelementes 21 endet. Die Einrichtung 20 ist über eine weitere Leitung ebenfalls mit der Steuereinrichtung 15 verbunden.
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Die soweit beschriebene Vorrichtung 10 arbeitet wie folgt: Zum Starten des Abfüllens von Flüssigkeit in das Vial 1 wird bei beispielsweise abgesenkter Füllnadel 14 über die Steuereinrichtung 15 die Fülleinrichtung 11 aktiviert, derart, dass der Füllstrahl 5 aus der Füllnadel 14 austritt und in das Vial 1 eingeleitet wird. Der Beginn des Austretens des Füllstahls 5 aus der Füllnadel 14 wird dabei von dem Sensorelement 21 der Einrichtung 20 erfasst, und der Steuereinrichtung 15 als Eingangswert zugeführt. Ist der Durchflussquerschnitt des Füllstrahls 5 bekannt, bei einem runden Füllstrahl 5 beispielsweise der Durchmesser des Füllstrahls 5, und ist darüber hinaus der Druck p der Flüssigkeit bekannt, mit der diese aus der Füllnadel 14 austritt, so kann ab dem Zeitpunkt des Erfassens des Austretens des Füllstahls 5 aus der Füllnadel 14 ein Zeitpunkt von der Steuereinrichtung 15 berechnet werden, an dem die Steuereinrichtung 15 die Fülleinrichtung 11 stoppen muss, damit eine bestimmte Soll-Füllmenge an Flüssigkeit in das Vial 1 eindosiert ist. Sobald dieser (vorberechnete) Zeitpunkt erreicht wird bzw. zu einem Zeitpunkt, der die in der Vorrichtung 10 vorhandenen Trägheiten (z.B. Schließzeit eines Ventils für die Füllnadel 14, Leitungslänge usw.) berücksichtigt. Hierbei wird der tatsächliche Zeitpunkt des Stoppens des Füllstrahls 5 mittels des Sensorelementes 21 der Einrichtung 20 ebenfalls erfasst und der Steuereinrichtung 15 als Eingangswert zugeführt, so dass die erfassten Werte im Sinne einer Regelung der Vorrichtung 10 verwendet werden können.
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Die soweit beschriebene Vorrichtung 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So ist es beispielsweise denkbar, bei einem Behälter bzw. bei einem Vial 1, das undurchsichtig ausgebildet ist, was zur Folge hat, dass der Füllstrahl 5 von der Einrichtung 20 innerhalb des Vials 1 nicht erfasst werden kann, die Füllnadel 14 zum Abfüllen der Flüssigkeit in das Vial 1 in einer Position oberhalb des Kopfbereichs 2 des Vials 1 anzuordnen. Dadurch kann gegebenenfalls auf die Einrichtung 12 zum Heben bzw. Senken der Füllnadel 14 verzichtet werden. Darüber hinaus ist es besonders bevorzugt vorgesehen, die Einrichtung 20 bzw. das Sensorelement 21 gleichzeitig zur Erfassung des Durchflussquerschnitts des Füllstrahls 5 dient. Hierzu kann ein entsprechendes Bildverarbeitungsprogramm eingesetzt werden, das beispielsweise die äußeren Begrenzungen des Füllstrahls 5 erfasst und somit einen Durchflussquerschnitt des Füllstrahls 5 berechnen kann.
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Eine weitere Modifikation der Vorrichtung 10 bzw. deren Betriebsverfahrens betrifft die Anordnung bzw. Ausbildung der Sensoreinrichtung 16. Wesentlich hierbei ist lediglich, dass die Sensoreinrichtung 16, bzw. beim Vorhandensein mehrerer Sensoreinrichtungen 16 diese dazu geeignet sind, die Durchflussmenge der Flüssigkeit im Bereich des Füllstrahls 5 zu ermitteln. Wenn dies allein aufgrund der Sensoreinrichtung(en) 16 möglich ist, so ist es nicht erforderlich, dass mittels des Sensorelements 21 zusätzlich der Durchflussquerschnitt des Füllstrahls 5 erfasst werden muss. Es genügt vielmehr, den Beginn und das Ende des Abfüllens (Vorhandensein des Füllstrahls 5) zu erfassen.
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Weiterhin ist es denkbar, auf eine Sensoreinrichtung 16 vollständig zu verzichten, wenn die Einrichtung 20 dazu geeignet ist, die Durchflussmenge des Füllstrahls 5 selbst zu ermitteln. Hier kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Auswerteprogramm vorhanden ist, das einzelne Bildpunkte bzw. Flüssigkeitströpfchen oder Festkörperpartikel innerhalb des Füllstrahls 5 erfasst und anhand deren Bewegungsprofils zumindest indirekt auf eine Durchflussmenge des Füllstrahls 5 schließt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006019518 A1 [0002]
