DE102019134284A1

DE102019134284A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Drucken von 3D Medikamenten in Form von Tabletten und biologischem Material

Info

Publication number: DE102019134284A1
Application number: DE102019134284.8A
Authority: DE
Inventors: Fritz Schmitt
Original assignee: Nuuvera Deutschland GmbH
Current assignee: Luxcan Innovation SA
Priority date: 2019-01-07
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2020-07-09

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Tabletten oder Presslingen im 3D Druckverfahren mit mindestens jeweils zwei im Verhältnis zueinander horizontal ausgerichteten beweglichen Dosiereinrichtungen oder Presswerkzeugen und mindestens einer mit diesen zusammenwirkenden Grundplatte und mit einer Befülleinrichtung zum Zuführen des Tablettiergutes in eine Matrize, wobei die Dosiereinrichtung und Presswerkzeuge in XYZ Achse beweglich angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, das die Dosiereinrichtungen Wirkstoffe oder andere Materiealien in flüssiger, pastöser oder pulverförmiger Form Schichtweise aufbauen kann zu einem 3D Körper der als Tablette bezeichnet werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein 3D Medikamenten-Dosiersystem und insbesondere auf ein Medikamenten-Dosiersystem zum Drucken von Tabletten. Ein 3D Medikamenten-Dosiersystem weist eine auswechselbare Einheit und eine dauerhafte Einheit auf. Die auswechselbare Einheit weist mindestens eine Kartusche zur Aufnahme eines unter Druck setzbaren, flüssigen, pulverförmigen Medikaments oder Bindemittels auch in Form von Partikeln, einen Sensor zum Erfassen der Durchflussmenge des flüssigen Medikaments oder Bindemittels, einen mit einem Fluss widerstand versehenen, fluidmäßig mit dem Fluidreservoir verbundenen Fluidkanal und eine mit dem Fluidkanal verbundene mindestens einer Düse auf. Die dauerhafte Einrichtung weist eine Mechanik auf, die das beschriebene Reservoir/Kartusche über eine Steuereinrichtung in einem definierten Raum in X.Y.Z Achse bewegen kann.
Tabletten sind einzeldosierte feste Arzneiformen, die unter Pressdruck aus Pulvern oder Granulaten auf Tablettenpressen gefertigt werden. Tabletten können unterschiedliche Formen aufweisen. Bei Tabletten zur Einnahme ist besonders die bikonvexe Form (rund, oben und unten gewölbt) verbreitet. Tabletten zur arzneilichen Verwendung zählen zu den Arzneimitteln, in einer sonstigen gesundheitsbezogenen Verwendung sind sie den Medizinprodukten oder Nahrungsergänzungsmitteln zuzurechnen. Auch in anderen Bereichen kommen Tabletten zum Einsatz. Unter den Arzneiformen nehmen Tabletten mit einem Anteil von nahezu 50 % eine besondere Stellung ein.
Arzneimittel im Wert von mehreren Milliarden Euro wandern in der Bundesrepublik jedes Jahr in die Mülltonne oder werden ins Klo gespült. Während das Gesundheitssystem schwer unter dem Kostendruck ächzt und immer neue Reformen hervorbringt, um die tuberkulöse Kassenlage zu sanieren, bleibt die Arzneimittelverschwendung ein ärgerlicher Dauerskandal. Die wirtschaftlichen und ökologischen Folgen sind dramatisch. Verlässliche Zahlen zu Mengen und Wert der ungenutzten Arzneien sind kaum zu ermitteln. Das Umweltbundesamt schätzte noch Anfang der 90er Jahre, dass 30 Prozent aller verordneten Medikamente weggeworfen werden. Inzwischen müssen die Versicherten für ihr Rezept fünf bis zehn Euro zu zahlen und würden deshalb etwas sorgsamer mit ihren Medikamenten umgehen, glaubt Helmut Schröder, Arzneimittel-Forscher beim wissenschaftlichen Institut der AOK. Auch Schröder hält die Verschwendung für gravierend, saubere Zahlen zu den genauen Ausmaßen lägen aber nicht vor. Diese Problematik liegt daran das wenn auch nur 3 Tabletten benötigt werden ganze Packungen verschrieben werden. Jeder Mensch ist einzigartig - insbesondere seine DNA. Dennoch werden auch heute noch viele Medikamente so verordnet, als würden alle Menschen identische biologische Voraussetzungen für eine Therapie mitbringen. Um bessere Behandlungserfolge zu erzielen, unterstreicht der medizinische Fortschritt zunehmend die Notwendigkeit, wichtige Merkmale der Patienten individuell zu berücksichtigen und maßgeschneiderte Therapien anzubieten. Zusätzlich lassen sich in vielen Fällen die Medikamente sparsamer dosieren und das Risiko für Nebenwirkungen reduzieren. Mit Hilfe DNA Gentests unter Würdigung des Gendiagnostikgesetzes könnten relativ einfach personalisierte Medikamente hergestellt werden. Hier fehlt die Technologie die Aufgabe der Erfindung ist.
Vor allem für eine maßgeschneiderte Pharmakotherapie, welche zusätzlich zum speziellen Krankheitsbild die individuelle physiologische Konstitution und geschlechtsspezifische Wirkeigenschaften von Medikamenten berücksichtigt werden müssen. In komplexen Therapien werden außerdem individuelle molekularbiologische Konstellationen berücksichtigt, die mit modernen Biomarkern ermittelt werden können und unter denen die genetische Ausstattung (Genom) des Patienten eine besondere Rolle spielt. Der Einfluss des Genoms auf die Wirkung von Arzneimitteln ist Forschungsgegenstand der Pharmakogenomik.
Diese Verwendung des Begriffs „personalisierte/individualisierte Medizin“ in der eingeschränkten, biologischen Deutung wird allerdings kontrovers gesehen. Die Bundeszentrale für gesundheitliche Aufklärung hebt in ihren Leitbegriffen hervor, dass der Begriff „personalisierte Medizin“ in seinem Bedeutungskontext insofern irreführend sei, „als die personale Seite des Menschen, also seine Fähigkeit zur Reflexion und Selbstbestimmung, zunächst gar nicht gemeint ist, sondern auf fundamentale biologische Strukturen und Prozesse abgehoben wird.“ Der Vorsitzende der Zentralen Ethikkommission der Bundesärztekammer Urban Wiesing kritisiert: „Personale Eigenschaften manifestieren sich nicht auf molekularer, sondern auf personaler Ebene.“ Heiner Raspe vom Zentrum für Bevölkerungsmedizin und Versorgungsforschung der Universität zu Lübeck wirft der Verwendung des Begriffs „personalisierte Medizin“ im Sinne der pharmakogenetisch basierten Therapie Einseitigkeit vor; so gebe es neben den „Biomarkern“ auch „Psychomarker“ und „Soziomarker“, die ebenso Beachtung in der Wahl der medizinischen Therapie verdienten, wie ausgewählte Beispiele zeigten. Der Ausschuss für Bildung, Forschung und Technikfolgeabschätzung des Bundestages schlägt den Begriff „stratifizierte Medizin vor, der in der internationalen Literatur zunehmend verwendet wird.
Über die stratifizierte Medizin hinaus lassen sich mit dem Begriff der „personalisierten Medizin“ auch Therapien mit individuellen Prothesen und Implantaten sowie Therapieansätze mit autologen (körpereigenen) Zellen beschreiben. Die Biomarkerdiagnostik umfasst nicht nur das Auslesen des genetischen Codes, sondern alle Möglichkeiten zur Charakterisierung individueller Besonderheiten. Auf molekularer Ebene sind dies die diagnostischen Analysen der genomischen DNA, der mRNA und der Proteine.
Therapeutisch bedeutsam ist die „personalisierte Medizin“ aktuell vor allem in der Onkologie. Ein Beispiel ist die Behandlung des metastasiertem Melanoms. Bei gut der Hälfte der Melanompatienten führt eine Überaktivität des BRAF-Proteins zum Zellwachstum. Durch die Einführung eines entsprechenden Mutationstests kann bereits im Vorfeld erkannt werden, ob die Patienten auf eine entsprechende Therapie ansprechen. Zusätzlich können funktionale Analysen die Aktivitäten von Enzymen bis hin zu Antworten von Zellen identifizieren. Eine beachtliche Herausforderung der personalisierten Medizin stellt heute noch die Analyse der gewonnenen diagnostischen Daten dar. So erfordern z. B. genetische Daten - gewonnen aus Verfahren wie dem Next-Generation Sequencing - rechenaufwendige Datenverarbeitungsschritte, bevor die eigentliche Analyse der Daten erfolgen kann. Um hierbei künftig auf passende Werkzeuge zurückgreifen zu können, ist die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Experten aus verschiedenen Gebieten erforderlich: Medizinern, klinischen Onkologen, Biologen, Softwareingenieuren.
Einsatz Zukunftweisender Technik. 3D Druck
Der Einsatz dieser Verfahren erfolgt bei der parallelen Fertigung sehr kleiner Bauteile in größeren Stückzahlen, für Unikate bei Schmuck oder in der Medizin- und Dentaltechnik, sowie der Kleinserienfertigung oder Einzelfertigung von Teilen mit einer hohen geometrischen Komplexität, auch mit zusätzlicher Funktionsintegration. Im Gegensatz zu Urformen, Umformen oder subtraktiven Fertigungsverfahren erhöht sich beim 3D-Druck die Wirtschaftlichkeit mit steigender Komplexität der Bauteilgeometrie.
In den letzten Jahren wurden die Anwendungsgebiete für diese Fertigungsverfahren auf weitere Felder ausgedehnt. 3D-Drucker dienten zunächst vor allem der Herstellung von Prototypen und Modellen (Rapid Prototyping), dann der Herstellung von Werkzeugen (Rapid Tooling) und schließlich von Fertigteilen (Rapid Manufacturing), von denen nur geringe Stückzahlen benötigt werden In Verbindung mit weiteren modernen Technologien wie zum Beispiel dem, dem CAD, sowie heutigen Verfahren des Werkzeugbaues wird die Verfahrenskette innerhalb der Produktentwicklung auch als Rapid Produkt Development bezeichnet. Weiterhin wird durch die digitale Schnittstelle der 3D-Drucker und deren automatisierter Fertigungsprozess eine dezentrale Produktion ermöglicht Einige grundlegende Vorteile gegenüber konkurrierenden Herstellungsverfahren führen zu einer zunehmenden Verbreitung der Technik, auch in der Serienproduktion von Teilen. Gegenüber dem Spritzgussverfahren hat das 3D-Drucken den Vorteil, dass das aufwändige Herstellen von Formen und das Formenwechseln entfällt. Gegenüber allen das Material abtragenden Verfahren wie Schneiden, Drehen, Bohren hat das 3D-Drucken den Vorteil, dass der zusätzliche Bearbeitungsschritt nach dem Urformen entfällt. Meist ist der Vorgang energetisch günstiger, insbesondere wenn das Material nur einmal in der benötigten Größe und Masse aufgebaut wird. Wie bei anderen automatisierten Verfahren ist je nach Anwendungsbereich eine Nachbearbeitung notwendig. Weitere Vorteile bestehen darin, dass unterschiedliche Bauteile auf einer Maschine gefertigt und komplizierte Geometrien erzeugt werden können. Die erreichbare Genauigkeit eines Kunstharz-Druckers betrug Ende 2012 bei der Positionierung 0,043 mm in x- und y-Richtung und 0,016 mm auf der z-Achse. Eine weitere Stärke des 3D-Drucks ist die Möglichkeit, komplexe Formen aufzubauen, die mit anderen Maschinen schwer oder gar nicht herstellbar sind.
Kombinierte Verfahren ermöglichen die werkzeuglose Produktion von Mikrobauteilen, Fluidik und Mikrosystemen. Über Photopolymerisation werden auf Kunststoffen basierte Mikrobauteile hergestellt. Metallische und andere funktionelle Schichten werden direkt strukturiert und schichtübergreifend integriert. Elektronische Bauelemente, wie Prozessoren, Speicherelemente, Sensoren, passive Bauteile und Energiespeicher werden im Stack oder lateral eingebaut und parallel kontaktiert.
Innerhalb der Maschinenklasse der digitalen Fabrikatoren stellen die 3D-Drucker die wichtigste Teilklasse der additiven, also aufbauenden Fabrikatoren dar. Die Technologie der 3D Drucker ist bestens geeignet für individuelle 3D Körper in kleinen individuellen Stückzahlen.
Der 3D-Druck setzt sich immer stärker durch. Im Gesundheitswesen wird ebenfalls vielerorts auf das Verfahren zurückgegriffen, beispielsweise bei der Herstellung von passgenauen Prothesen. Die Nachbildung von Knochen und Organen, um hier den Verlauf einer OP zu planen, ist mittlerweile in vielen Krankenhäusern üblich. Aber nicht nur für den Zweck der Operationsvorbereitung werden 3D-Drucker im Kontext der Knochen und Organe erwähnt. Forscher und Wissenschaftler weltweit arbeiten hart daran, mit Hilfe von 3D-Druck organische Materialien schichtweise aufzubauen. Zu beachten bei der neuen Erfindung ist das die rein technische Herstellung von Tabletten sich in Jahrzehnten bewährt hat und die Herstellungsverfahren aufgrund der Verarbeiteten Materialien festgeschrieben sind.
Folgend die etablierten Verfahren:
Tabletten werden aus Pulvergemischen gepresst. Meist - wenn auch nicht immer - werden diese Gemische vor dem Verpressen granuliert, d.h. in gröbere Teilchen überführt. Der wichtigere Grund dafür soll an einem Beispiel veranschaulicht werden:

Neigt man eine Schaufel mit feinem Mehl immer stärker, so geschieht zunächst gar nichts, bis bei starker Neigung plötzlich das ganze Mehl auf einmal in einer großen Staubwolke herabfällt. Nimmt man dagegen eine Schaufel mit körnigem Zucker, so gerät er viel früher und gleichmäßiger ins Fließen.

Zucker ist zwar kein Granulat, aber seine Kristalle fließen ähnlich gut wie Granulate. Ein solches Fließen ist für die Verarbeitung auf den Tablettenpressen sehr wichtig, denn wenn die Masse ins Stocken gerät, entstehen zu leichte Tabletten. Ein anderer Grund für das Granulieren liegt darin, dass im Granulat die verschiedenen Bestandteile aneinander haften und sich nicht wieder entmischen können. Uneinheitliche Gemische führen zu Schwankungen im Wirkstoffgehalt. Manchmal allerdings kann man auch auf das Granulieren verzichten und die Tabletten direkt aus den Pulvergemischen pressen. Diese Herstellungsart nennt man Direktverpressung. Insgesamt wendet man folgende Verfahren zur Herstellung von Tablettenmassen an:

• Pulvermischung (zur Direktverpressung)
• Feuchtgranulierung
• Wirbelschichtgranulierung
• Trockengranulierung

Die Direktverpressung ist die wirtschaftlichste und eleganteste Methode, sie lässt sich aber nur bei einem Teil der Tabletten verwirklichen, da Pulvergemische sich oft schlecht verarbeiten lassen.
Die Feuchtgranulierung ist das verbreitetste Verfahren zur Vorbereitung von Pressmassen. Dabei stellt man eine Art Teig her, der durch ein Sieb gepresst wird und getrocknet wird. Die Wirbelschichtgranulierung stellt eine Sonderform der Feuchtgranulierung dar. Die Trockengranulierung wird notwendig, wenn die Mischung feuchtigkeitsempfindlich ist.
Der Ablauf der Tablettenherstellung gliedert sich in die Schritte

1. Vorbereitung der Substanzen und Einwaage,
2. Granulierung
3. Verpressung

Bei der Verpressung können eine oder zwei im 90°-Winkel angeordnete Rillen, sogenannte Bruchkerben in die Tablette eingepresst werden, um das Zerteilen der Tablette zu erleichtern. Zum Zerteilen von Tabletten, was besonders älteren Personen mit Sehbehinderungen und manuellen Behinderungen schwer fallen kann, kann auch ein Tablettenteiler verwendet werden. Schmuckkerben dienen dagegen der Identifizierung von Tabletten.
Aufgabe der Erfindung ist mit den vorhandenen Werkstoffen aber neuen Technologien ein System zu schaffen, dass personenbezogene Tabletten in kleinen Stückzahlen kostengünstig herstellen kann.
Mittlerweile gibt es auch erste Medikamente mit dem 3D-Drucker hergestellt. Als Pionier kann dabei das US-amerikanische Unternehmen „Aprecia Pharmaceuticals Company“ angesehen werden, das bereits 2007 in die Entwicklung der „ZipDose“-Technologie investierte und mit SPRITAM das erste Medikament auf den Markt brachte, welches als Pille mit dem 3D-Drucker hergestellt wird. So wird nicht nur die Einnahme erleichtert, auch eine deutlich höhere und vor allem auch individuell wählbare Dosierung von bis zu 1.000 mg pro Tablette ist möglich.
Auch in Zukunft wird Aprecia in die Herstellung weiterer Medikamente, die für die Behandlung von Erkrankungen des Nervensystems gedacht sind, investieren. Aber auch andere Unternehmen werden diesen Schritt gehen und Arzneimittel via 3D-Druck herstellen oder dafür die technische Ausstattung, das Material und die Anleitung bereitstellen, damit die Herstellung beispielsweise direkt in der Arztpraxis, Apotheke, Klinik erfolgen kann. Die oben beschriebenen Pharmakologischen und technischen Möglichkeiten und die bekannten Probleme mit Entsorgung und Umweltbelastung durch nicht verwendete Medikamente geben Raum für eine neue Technologie die Möglichkeiten vorhandener Technologien nutzt um die eingangs beschriebenen Probleme zu lösen. Aufgabe der Erfindung ist es ein System zu schaffen das kostengünstig sogenannte Personalisierte Medikamente einfach und sicher in kürzester Zeit individuell auch in sehr kleine Stückzahlen herstellen kann.
Folgende pharmazeutische Hilfsstoffe und Mischungen daraus, können mit der neuen Technologie verarbeitet werden:

• Acesulfam
• Adipinsäure
• Adjuvans
• Aluminiumhydroxid
• Aminochinurid
• AS02
• AS03
• AS04
• Bentonit
• Benzalkoniumchlorid
• Benzethoniumchlorid
• Benzoesäure
• Benzolsulfonsäure
• Benzylalkohol
• Bernsteinsäure
• Bienenwachs
• Borsäure
• Bronopol
• Calamine (Stoffgemisch)
• Calciumcarbonat
• Calciumhydrogenphosphat
• Calciumstearat
• Candelillawachs
• Carnaubawachs
• Casein
• Celluloseacetat
• Celluloseether
• Cetylpalmitat
• Cetylpyridiniumchlorid
• Cetylstearylalkohol
• Cetyltrimethylammoniumbromid
• Chlorhexidin
• Citronensäuretriethylester
• Cranium humanum
• Croscarmellose-Natrium
• Diethanolamin
• Diethylphthalat
• Diisopropanolamin
• Dimethylsulfoxid
• Docusat-Natrium
• Eisen(II,III)-oxid
• Eisen(III)-oxid
• Erdnussöl
• Essigsäureethylester
• Ethanol
• Ethylvanillin
• Eugenol
• Freund-Adjuvans
• Fructose
• Gelatine
• Glycerin
• Hartfett
• Hexadecanol
• Hyaluronidase
• Hydroxybenzoesäure
• Hydroxybenzoesäurebutylester
• Hydroxybenzoesäureethylester
• Hydroxybenzoesäuremethylester
• Hydroxybenzoesäurepropylester
• Hydroxyethylstärke
• Hydroxyoctanoylbenzoesäure
• Isoeugenol
• Kaffeebohnenöl
• Kakaobutter
• Kaliumbenzoat
• Kaliumchlorid
• Kaliumcitrat
• Kaliumdisulfit
• Kaliumnitrat
• Kaliumsorbat
• Kaolin
• Kieselsäuren
• Kollodiumwolle
• Lactose
• Lactulose
• Lavendelöl
• Magnesiumcarbonat
• Magnesiumsilicate
• Magnesiumstearat
• Mandelöl
• Mannit
• Menschenfett
• Mersalyl
• Methoxyacetophenon
• MF59
• Mikrokristalline Cellulose
• Minzöl
• Myristinsäureisopropylester
• Natriumbenzoat
• Natriumchlorid
• Natriumdodecylpoly(oxyethylen)sulfat
• Natriumhydrogencarbonat
• Natriumlaurylsulfat
• Neohesperidin-Dihydrochalkon
• Nonoxinol 9
• Octadecanol
• Olivenöl
• Parabene
• Paraffin
• Pfefferminzöl
• Phenol
• Polidocanol
• Poloxamere
• Polyacrylsäure
• Polygelin
• Polyhexanid
• Polylactid-co-Glycolid
• Polyquaternium-1
• Polyvinylalkohol
• Polyvinylpyrrolidon
• Propandiol
• Protamin
• Reinstwasser
• Rizinusöl
• Saccharin
• Saccharose
• Salicylsäurebenzylester
• Salzsäure
• Schellack
• Siliciumdioxid
• Simeticon
• Sirupus Simplex
• Sorbinsäure
• Sorbit
• Stärke
• Stearinsäure
• Tablettensprengmittel
• Talk (Mineral)
• Terpentinöl
• Tetrafluorethan
• Thaumatin
• Thiomersal
• Thymianöl
• Titan(IV)-oxid
• Carrier (Chemie)
• Trägersubstanz
• Triacetin
• TRIS
• Tristearin
• Vanillin
• Vaseline
• Weinsäure
• Wollwachs
• Zinkoxid

Die Herausforderung wird wie in der Beschreibung und in den Ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung betrifft eine Automatische Vorrichtungen zur Herstellung von Tabletten basieren auf dem Prinzip, des 3D-Druck auch bekannt unter den Bezeichnungen Additive Fertigung, Additive Manufacturing Generative Fertigung oder Rapid Technologien. Das ist eine umfassende Bezeichnung für alle Fertigungsverfahren bei dem Material Schicht für Schicht aufgetragen und so dreidimensionale Gegenstände erzeugt werden. Dabei erfolgt der schichtweise Aufbau computergesteuert aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Wirkstoffen. Die Wirkstoffe und Bindemittel sind in Druckerpatronen bevorratet die alle separat eine Dosiereinrichtung erhalten und alle selbständig angesteuert werden können somit ist gesichert das ein Kontakt der Wirkstoffe untereinander ausgeschlossen ist. Die Düsen an den Druckerpatronen sind ähnlich wie Eimalkanülen austauchbar und werden nach jedem Druck ausgetauscht. Eine besondere Ausfertigung dieses Verfahrens ist das ein Tablettier Gut nach dem 3D Druck mit der gleichen Vorrichtung mit Hilfe eines Pressvorganges zu einer Tablette verpresst wird. Hierzu dienen zwei bewegliche Stempel als Presswerkzeuge. Bekannte automatische Vorrichtungen zur Herstellung von Tabletten besitzen vertikal ausgerichtet einen Unterstempel, der in einer Matrize läuft und einen Oberstempel, der in die Matrize nur zur Pressung eingeführt wird. Bei der neuen Erfindung wird der Tablettenrohling direkt in der Matrizenkammer gedruckt danach gleitet der Oberstempel in die Matrize, und presst die Tablette. Von ihm und seinem Pressdruck hängen Dicke, Festigkeit und Pressglanz der Tablette ab. Die Einführungstiefe und die Druckstärke lassen sich mit der Formgebung des 3D Rohlings regulieren. Der Unterstempel befindet sich innerhalb der Matrize. Er begrenzt den Füllraum nach unten. Während des Pressvorgangs bildet er in der Regel das Gegenlager. Nach Abschluss der Pressung wird er nach oben geführt und bringt dadurch die Tablette auf den Matrizenrand, wo sie beiseitegeschoben wird. Im nächsten Takt kann der Rohling wenn er aus saugfähigen Material besteht mit Wirkstoffen gedrängt oder mit einer Schutz oder Funktionsschicht überzogen werden. Die Schicht kann folgend Eigenschaften haben.

• Überdecken unangenehmen Geschmacks
• Verbesserte Verarbeitung bei der Konfektionierung (Besseres Gleiten)
• Verdecken eines unangenehmen oder uneinheitlichen Aussehens
• Schutz der Arzneistoffe vor äußeren Einflüssen
• Erzielung einer Resistenz gegen Magensaft
• Ganz allgemein Steuerung / Modifizierung der Wirkstofffreisetzung
• Erleichtern des Schluckens
• Erleichterung der Identifizierung (Arzneimittelsicherheit)

Da die 3D Einrichtung mehrere auswechselbare Kartuschen besitzt ist es in einer besonderen Form der Erfindung vorgesehen direkt die sonst übliche Verblisterung zu ersetzen hierfür ist ein Biologisch abbaubarer Werkstoff vorgesehen insbesondere Silikon. Der Komplette Vorgang findet in dem Bauraum des 3D Druckers statt der hermetisch abgeriegelt ist .Für Reinraumverhältnisse sorgt ein Umluft System mit entsprechenden Hepa-Filtern. Die Sterilisierbarkeit garantiert eine entsprechende Vorrichtung mit UV, Ozon oder anderen geeigneten Systemen. Der größte Vorteil der Erfindung liegt in der Individuell steuerbaren Zusammen Setzung der Wirkstoffe und Formgebung der Tabletten. Durch die Steuerbarkeit der Einheit und Einspeisung patientenbezogenen Daten können Tabletten innerhalb weniger Minuten auch Kostengünstig in kleinen Mengen hergestellt werden. Bei den üblichen Herstellungsverfahren können nur Millionen Stückzahlen einer Tablettensorte eine kostengünstige Herstellung garantieren,
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine 3D Vorrichtung zur Herstellung von Tabletten oder Presslingen an die Hand zu geben, mit der Tabletten oder Presslinge in einer Vorrichtung individuell in der Form, personenbezogene Wirkstoffe, kostengünstig auch kleine Mengen, absolut steril, direkt vor Ort im Reinraum steril verschweißt aus biologisch abbaubaren Material hergestellt werden können. Die Grundfunktionen des 3D Tablettendruckers, also die 3D Bewegung des Druckkopfes werden von bereits am Markt befindlichen und bewährten Druckern Systemen übernommen, völlig neu ist das Verfahren das die Grundplatte Matrizen und Pressvorrichtungen in Form von Tabletten enthalten kann oder Haltevorrichtungen für Rohlinge oder Karpulen, Ampullen, Spritzen Körper. Ein weiteres Merkmal sind die Druckerpatronen oder Kartuschen die nicht nur Wirkstoffe dosieren sondern diese auch in eine Matrize mit bis zu 80 kN/cm3 pressen können. Die vorliegende Erfindung schafft eine 3D Medikamenten-Dosiervorrichtung, die aus einer auswechselbaren Einheit und einer festinstallierten Einheit besteht. Die auswechselbare Einheit weist ein Pulver u. Partikel - Fluidreservoir in Form von Druckerpatronen zur Aufnahme eines unter Druck stehenden Wirkstoffes aus. Diese Aufgabe wird ausgehend von einer gattungsgemäßen Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Die zueinander beweglichen mindestens 2 Dosiereinrichtungen sind entgegen bauüblichen Tablettenmaschinen nicht mehr feststehend als Presseinrichtungen gestaltet, sondern vertikal, und horizontal ausgerichtet und in X.Y.Z Achse beweglich. Durch diese Maßnahme können 3D Formlinge aus Trägermaterial für Wirkstoffe ohne Pressformen hergestellt werden. Die Rohlinge können auch mit angeordneten Presswerkzeugen in Form gebracht werden. Die Dosiereinrichtungen können auch nur zum Füllen der Presswerkzeuge oder Hohlkörper die im gleichen System vorher gedruckt wurden. Die Hohlkörper können aus saugfähigem Schwamm-/Schaummaterial bestehen die extrem Saugfähig sind, z.B. Kieselsäure, Hyaluron oder Substanzen die gerne eine Verbindung mit den Wirkstoffen eingehen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Medikamenten-Dosiersystem und insbesondere auf ein Medikamenten-Dosiersystem zum 3D drucken von Tabletten
Ein 3D Medikamenten-Dosiersystem weist eine auswechselbare Einheit die aus einer Kugelförmigen Aufnahme Vorrichtung besteht und eine dauerhafte Einheit auf. Die auswechselbare Einheit weist mindestens eine Kartusche zur Aufnahme eines unter Druck setzbaren, flüssigen, Pulverförmigen, Medikaments oder Bindemittels in Form von Partikeln, einen Sensor zum Erfassen der Durchflussmenge des flüssigen Medikaments oder Bindemittels, einen mit einem Flusswiderstand versehenen, fluidmäßig mit dem Fluidreservoir verbundenen Fluidkanal und eine mit dem Fluidkanal verbundene mindestens einer Düse auf. Die dauerhafte Einrichtung weist eine Mechanik auf die das beschriebene Reservoir/Kartusche über eine Steuereinrichtung in einem definierten Raum in X.Y.Z Achse bewegen kann.
Die Erfindung umfasst eine Kartuschenanordnung für einen 3D-Drucker umfassend ein Vorschubmodul für eine Kartusche, einen elektrischen Antrieb für die Vorschubeinheit, eine Sensoreinheit zum Steuern der Durchflussmenge für Wirkstoffe und eine Düse für die Wirkstoffe, wobei das Vorschubmodul ein an die Kartusche anlegbares Stützrad und ein elektrisch betätigtes Zahnrad als ein Antriebsrad vorsieht, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad als Teil einer Schneckenradgetriebestufe realisiert ist, wobei mittels des elektrischen Antriebs eine der Schneckenradgetriebestufe zugeordnete Schnecke angetrieben ist und das Antriebsrad von der Schnecke angetrieben ist und wobei eine der Schnecke zugeordnete erste Drehachse senkrecht zu einer dem Antriebsrad zugeordneten zweiten Drehachse orientiert ist. Die Kartusche ist beweglich an der Drehachse gelagert.
Die technische Ausgestaltung bestehender Dosiersysteme in denen Kartuschen verwendet werden ist sehr unterschiedlich und benutzt in vielfältiger Kombination Mechanismen wie mechanische Systeme, beispielsweise Federdrucksysteme, elektrochemische Systeme, beispielsweise Elektrolysezellen, thermopneumatische Systeme, beispielsweise den Verdampfungsdruck einer leicht flüchtigen Substanz, und die Schwerkraft.
Die größte technische Herausforderung um mit diesem Verfahren eine Tablette Herzustellen ist die genaue Dosierung der Wirkstoffe. Das Herstellen einer 3D Tablette ist mit diesen Systemen nicht möglich weil lediglich Flüssigkeiten dosiert werden können. Es fehlt die Herstellung des Tablettenkörpers.
Die technische Herausforderung der neuen Erfindung bedeutet, dass zur Erzielung einer exakten Dosierung Flusswiderstände von Pulver u. Flüssigkeit mit einer hohen geometrischen Genauigkeit realisiert werden müssen. Eine derartige Genauigkeit ist nur durch einen vergleichsweise hohen technischen Aufwand möglich. Das wird Erfindungsgemäße dadurch erreicht das die Steuerung der Durchflussrate ein Piezokristall übernimmt. Dieses Verfahren hat sich bei Tintenstrahldruckern bewährt und arbeitet dort mit einer Genauigkeit von 5 Pikometer.
Eine weitere Erfindungsgemäße Ausführung besteht darin die Technologie eines 3D Druckers zu nutzen unter Verwendung von Press- und Druck- Werkzeugen und das in Kombination mit verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften. Diese Kombination ist völlig neu und bedarf besonderen technischen Lösungen. Eine Ausführung der Erfindung ist die Kartuschen mit unterschiedlichen Wirkstoffen in einer kugelförmigen Halterung zu lagern hierzu sind Hohlräume in unterschiedlichen Ausformungen von der Kugeloberfläche ausgehend zum Centrum ausgespart.
Die Aussparungen sind mit elektrisch leitenden Kontakten ausgestattet.
Eine besondere Ausführung der Aussparungen ist das Press- oder andere mechanische Vorrichtungen auswechselbar gelagert sind.
An der Kugeloberfläche können konkave Matrizen angebracht sein, die Wirkstoffe in gewünschte Form bringen.
Besonders Vorteilhaft hat sich gezeigt, dass das Kugelförmige Lager in einer halbkugelartigen Halterung frei beweglich liegt. Die Halterung wiederum kann in X.Y.Z bewegt werden. In der Halterung befinden sich mindestens vier rotierbare Antriebe die die Kugel in alle Richtung rotieren können.
Hierdurch ist es möglich alle in der Kugel befindlichen Kartuschen oder Werkzeuge in jeder Ebene im Raum um 360°zu nutzen. Kontaktflächen an den Oberflächen und zu aktivierende Elektromagnete garantieren eine sichere Justierung.
Die DE-A-19501691 beschreibt ein nicht invasives System zur Fluidstromüberwachung, bei dem die Infusionsrate durch eine gepulste Ansteuerung einer Fluidförderpumpe eingestellt wird. Die Temperatur des geförderten Fluids wird dabei mit einem Temperaturfühler überwacht.
In der DE-A-3827444 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nachweis einer Flüssigkeitsströmung in einer Leitung beschrieben. Die bekannte Vorrichtung weist eine an der Leitung angebrachte Heizeinrichtung und zwei Temperaturfühler auf, die stromaufwärts und stromabwärts von der Heizeinrichtung an der Leitung angebracht sind. Die an den Temperaturfühlern
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Medikamenten-Dosiervorrichtung zu schaffen, die eine stufenlose Einstellung der Dosierrate ermöglicht und ferner keine aufwendigen Einwegteile aufweist.
Die Pulver und Partikelförmigen Bindemittel oder Wirkstoffe der Dosiereinrichtung für einen 3D-Drucker, aufweisend einen Beschichter mit einer Kartusche, die einen inneren Hohlraum zur Aufnahme von partikelförmigem Bindemittel oder Wirkstoff definiert, der in einer Öffnung zum Ausgeben des partikelförmigen Materials auf ein Baufeld mündet, sowie eine Schließvorrichtung die eingerichtet ist, um die Öffnung zum Ausgeben des partikelförmigen Baumaterials selektiv zu verschließen.
Das in dem Fluidreservoir befindliche flüssige Medikament wird vorzugsweise durch einen Konstantdruckgeber mit einem Druck beaufschlagt, wobei das Erfindungsgemäße Medikamenten-Dosiersystem ferner zumindest einen Drucksensor aufweisen kann um den Druck des flüssigen Medikaments vor dem Flusswiderstand zu erfassen. Ferner kann das erfindungsgemäße Medikament-Dosiersystem einen weiteren Drucksensor nach dem Flusswiderstand aufweisen, wobei die Steuereinrichtung die Flussrate des flüssigen Medikaments abhängig von der benötigten Menge und der Differenz der erfassten Drücke steuert.
Das erfindungsgemäße Dosiersystem arbeitet nach dem Überdruckprinzip, und verwendet vorzugsweise einen mikromechanisch gefertigten optischen Sensor und bietet somit die Möglichkeiten zur externen Beeinflussung der Dosierrate über die Steuervorrichtung und zur Kompensation von eventuellen Defekten an der gedruckten Tablette.
Bei dem Erfindungsgemäße Medikamenten-Dosiersystem ist ein Quetschventil, das von der Steuereinrichtung getaktet gesteuert wird, verwendet, um einen Durchfluss durch den Schlauch zu ermöglichen oder zu verhindern. Dieses Quetschventil nimmt den Schlauch von außen in Eingriff und quetscht ihn zusammen, um einen Durchfluss des flüssigen Medikaments zu verhindern. Dadurch kommt das Ventil nicht mit dem Medikament in Berührung. Somit kann das Ventil ein Teil der dauerhaften Vorrichtung sein.
Der Einwegteil der Erfindungsgemäßen Medikamenten-Dosiervorrichtung umfasst somit nur die vorzugsweise mikromechanisch gefertigten Bauteile des Fluidreservoirs, und des mit dem Fluidreservoir verbundenen, einen Flusswiderstand aufweisenden Fluidkanals und die optional integrierten Drucksensoren, sowie den Schlauch, der mit dem Fluidkanal verbunden ist. Bei einem Ausführungsbeispiel weist das Einwegteil ferner den Temperatursensor auf. Die vorliegende Erfindung ist somit gegenüber den bekannten Dosiersystemen dahingehend vorteilhaft, dass dieselbe keine teuren Einwegteile aufweist.
Das Erfindungsgemäße 3D Medikamenten-Dosiersystem ermöglicht eine stufenlose Einstellung der Dosierrate, wobei im Vergleich zum bisherigen Stand der Technik keine kostenmäßig aufwendigeren Einwegteile verwendet werden. Das Erfindungsgemäße System beruht auf dem bereits bekannten Prinzip der Überdruckdosierung, beispielsweise unter Verwendung von Konstant-Druckgebern und erlaubt somit die Weiterbildung bereits bestehender Systeme zur Erzielung verbesserter Eigenschaften.
Der Aufbau der verwendeten Komponenten erlaubt durch günstigere Herstellungskosten bei verbesserter Funktionalität, beispielsweise geringere, Mengen von Tabletten eine höhere Herstellungsgenauigkeit und somit ein geringerer Aufwand, sowohl den Einwegbetrieb als auch dadurch, dass im sterilen Bereich nur eine Mikromechanik zum Einsatz kommt, die mehrfache Verwendung mit Bedarfs massiger Zwischensterilisation ist möglich.

1 zeigt schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsformen einer Tablettenhalterung.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Tablettenhalterung.
3 zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Tablettenhalterung.
4 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
5 zeigt eine Draufsicht einer mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung gedruckten Verpackung.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäß gedruckten Verpackung.
7 zeigt eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
8 zeigt eine räumliche Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Das Erfindungsgemäße System kann somit sowohl für den reinen Apothekenbetrieb, Einwegbetrieb, als auch für den Klinikbetrieb mit mehrfacher Verwendung verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19501691 A [0036]
DE 3827444 A [0037]

Claims

Vorrichtung zur Herstellung von Tabletten oder Presslingen im 3D Druckverfahren mit mindestens jeweils zwei im Verhältnis zueinander horizontal ausgerichteten beweglichen Dosiereinrichtungen oder Presswerkzeugen und mindestens einer mit diesen zusammenwirkenden Grundplatte und mit einer Befülleinrichtung zum Zuführen des Tablettiergutes in eine Matrize, wobei die Dosiereinrichtung und Presswerkzeuge in XYZ Achse beweglich angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, das die Dosiereinrichtungen Wirkstoffe oder andere Materiealien in flüssiger, pastöser oder pulverförmiger Form Schichtweise aufbauen kann zu einem 3D Körper der als Tablette bezeichnet werden kann.
Vorrichtung zum 3D Drucken von Tabletten dadurch gekennzeichnet, dass in einer Halterung die in XYZ Achse beweglich ist ein Kugelförmiges Magazin rotierbar gelagert ist
Vorrichtung zum 3D Drucken von Tabletten dadurch gekennzeichnet, dass in einem kugelförmigen Magazin Aufnahmeöffnungen von der Oberfläche zentral zum Mittelpunkt der Kugel vorhanden sind die Kartuschen oder Ampullen aufnehmen kann.
Vorrichtung zum 3D Drucken von Tabletten dadurch gekennzeichnet, dass im Zentrum der Kugel eine kugelförmige Aussparung ist die eine Kugel aufnehmen kann die freibeweglich gelagert ist.
Vorrichtung zum 3D Drucken von Tabletten dadurch gekennzeichnet das die innere Kugel eine Bohrung aufweist die durch die Mitte der Kugel durchgängig ist und in der Bohrung eine Spule mit beweglichem Kern angeordnet ist.
Vorrichtung zum 3D Drucken von Tabletten dadurch gekennzeichnet, dass bei Rotation der äußeren Kugel die innere Kugel Ihre zentrale Bohrung immer Horizontal ausrichtet da wir dadurch erreicht das die innere Kugel im unteren Bereich 70% Ihres Gewichtes besitzt (4)
Vorrichtung zum 3D Drucken von Tabletten dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktflächen oder Schleifkontakte die Positionen des kugelförmigen Magazins und der kugelförmigen Spulenhalterung kontrollieren und Steuern.
Vorrichtung zum 3D Drucken von Tabletten dadurch gekennzeichnet das die Kugeln in ihrer Halterung so gelagert sind das sie auf rotierenden Rollen Kontakt haben.
Vorrichtung zum 3D Drucken von Tabletten dadurch gekennzeichnet, dass in das Kugelförmige Magazin, Kartusche oder Behälter, in verschiedenen Formen eingesetzt werden können die Materialien in unterschiedlichen Formen verfügen das können sein: Flüssig, Fest(Granulat), Tablettenförmige Rohlinge, Pulver , 2 Komponenten, Beleuchtung, Heizeinrichtungen
Vorrichtung zum 3D Drucken von Tabletten dadurch gekennzeichnet, dass das rotierend Magazin Leuchtmittel enthält die zum Aushärten von Materialien geeignet sind z.B. UV Strahler.
Vorrichtung zum 3D Drucken von Tabletten dadurch gekennzeichnet, dass in einem Arbeitsgang mehrere verschiedenen Werkstoffe verarbeitet werden können.
Verfahren, dadurch gekennzeichnet dass für das gedruckte Produkt z.B. Tabletten eine kindersichere Verpackung inkl. Blister aus biologisch abbaubarem Material gedruckt werden kann.
Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkopf das Bindemittel der Tablette in eine Negativform druckt und nachträglich der Tablettenkörper verpresst wird.
Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass der Tablettenkörper als Hohlkörper gedruckt wird der nachträglich gefüllt werden kann.
Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die Tablette aus mehreren Teilen besteht die individuell zusammengesetzt werden können.
Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass der 3D Drucker aus Daten die auf der Versichertenkarte des Patienten gespeichert sind individuelle Tabletten druckt.