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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abfüllen von mikronisierten Pulvern. Das Befüllen von Behältern mit derartigen Pulvern ist technologisch nicht einfach, da solche Pulver nicht fließfähig und daher besonders schwierig zu verarbeiten sind.
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STAND DER TECHNIK
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Mikronisierte Pulver der vorstehenden Art werden von Patienten als Arzneimittel in Kleinstmengen von 2 bis 20 mg eingenommen. Vom Patienten wird die jeweils aus einem Behälter entnommene Kleinstmenge mittels eines Inhaliergerätes als Luft-Pulver-Gemisch (Aerosol) inhaliert.
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Mikronisierte Pulver sind meistens binäre Gemische mit einer sehr kleinen Wirkstoffmenge, dessen Partikelgröße sich zwischen kleiner 5 μm (Mikrometer) und kleiner 0,5 μm bewegt. Partikelteilchen mit einer Größe kleiner 0,5 μm können durch ihren geringen Strömungsbeiwert nicht mit einem Inhalationsluftzug von dem Patienten bis tief in die effektiven therapeutischen Bereiche der Lunge (Alveolen) gelangen. Partikel mit einer Größe über 5 μm gelangen bei einem Inhalationsvorgang nicht bis in den gewünschten Respirationstrakt der Lunge (Alveolen), sondern werden infolge ihrer relativ großen Trägheit bereits im Mund-Rachenraum bzw. in den Bronchien der inhalierenden Person abgeschieden, wodurch der therapeutische Wirkungsgrad des Inhalierens stark sinkt.
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Diesen mikronisierten Pulvern werden regelmäßig Partikel mit einem erheblich größeren Durchmesser und mit einem entsprechend größeren Mengenanteil zugemischt, so dass an der Oberfläche dieser größeren Hilfs- bzw. Trägerstoffe die mikronisierten Substanzen nahezu gleichmäßig verteilt anliegen und durch interpartikulär wirkende Haftkräfte wie elektrostatische oder insbesondere van der Waals Kräfte gehalten werden. Es entsteht eine sogenannte interaktive Mischung. Ohne diese Trägerstoffe wäre die eigentliche Arzneimittelmenge größtenteils derart klein, dass sie nicht mehr gehandhabt werden könnte. Zum anderen erhöhen diese Trägerstoffe den effektiven Inhalationswirkungsgrad. Darüber hinaus ermöglichen es die Trägerstoffe überhaupt erst, dass beim Abfüllvorgang solcher Arzneimittel in Behältnisse hinein erforderliche Materialfluss zustande kommt, da der konzentrierte feinkörnige Wirkstoff eine derart große Haftneigung gegenüber seinen ihn berührenden Kontaktflächen (Wandungen der Behältnissen) aufweist, dass ein erheblicher Teil des Pulvers bei der Verarbeitung an diesen Flächen haften bleibt, anstatt wie z. B. bei Silos nach unten auszulaufen oder sich aus dem Behältnis des Inhaliergerätes herauszulösen. Durch die Zugabe der Trägerstoffe haften sich die Wirkstoffpartikel bevorzugt an denselben an, statt sich an Wand-Kontaktflächen anzulagern, wodurch die unerwünschte adhäsive bzw. kohäsive Wirkungsweise eines derartigen interaktiven Gemisches erheblich reduziert wird.
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Beim Inhalationsvorgang trennt sich der Wirkstoff vom Träger, so dass therapeutisch gewollt nur dieser Wirkstoff in die Lunge gelangt, während der Trägerstoff aufgrund seines größeren Partikeldurchmessers bzw. seiner größeren Trägheitsmasse im Rachenraum abgeschieden wird.
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Dennoch existieren teilweise auch Pulverinhalte, die aus dem reinen mikronisierten Wirkstoff (ohne Trägerstoff) bestehen. Hierzu muss beim Inhalationsvorgang der reine mikronisierte Wirkstoff (kleiner 5 μm bzw. größer 0,5 μm) unter erheblich größerer Energieeinwirkung, der oftmals nur unter aktivem Energieeintrag durch das Inhaliergerät in das Pulverbett/Behältnis erfolgen kann, in der Luft fein zerstäubt und danach vom Patienten eingeatmet werden.
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Derartige Pulver mit mikronisierten Substanzen müssen bei ihrer Verarbeitung äußerst schonend gehandhabt werden. So soll das abgefüllte Pulver so wenig wie möglich komprimiert werden, damit es später leichter als inhalatives Aerosol ausgebildet werden kann. Deshalb soll die ursprünglich vorhandene Schüttdichte des Pulvers auch nach dem Abfüllvorgang noch erhalten bleiben. Jegliche stärkere Kompaktierung würde die Bildung des bei der Inhalation erforderlichen inhalativen Aerosolnebels nachteilig beeinflussen. Schließlich soll aus Gründen eines gleichförmigen Strömungsverhaltens des Pulvers beim Inhalationsvorgang auch eine größere mechanische Belastung der Pulver vermieden werden, um die mikronisierten Substanzen nicht zu verkleinern oder sonst wie in ihrer Form bleibend zu deformieren. Ganz wichtig ist auch, dass bei der Verarbeitung wie beim Abfüllen der Pulver insbesondere bei interaktiven Mischungen eine Entmischung der Stoffkomponenten vermieden wird. Es muß nämlich unbedingt gewährleistet bleiben, dass in der jeweils abgefüllten Pulvermenge genau der richtige Mengenanteil an mikronisiertem Pulver, d. h. an Wirkstoff enthalten ist.
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Um dies sicherzustellen, darf die abgefüllte Pulvermenge nur in gewissen Grenzbereichen streuen, um dem Patienten nicht eine Überdosis bereitzustellen, bzw., ihm immer die ”richtige” Menge an Wirkstoffen gewährleisten zu können.
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Diese Forderung stellt an die Abfüllverfahren bzw. deren Vorrichtungen hohe Anforderungen hinsichtlich der Güte bezüglich der Schwankung (Varianz) der abgefüllten Massen.
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Hier greift die Besonderheit von mikronisierten Substanzen, die aufgrund von großen Haftkräften – insbesondere van der Waals Wechselwirkungskräfte, die zwischen den einzelnen Pulverpartikeln wirken – die Partikelbewegung im Haufwerk derart behindern, so dass das Material dazu neigt, sich eher zusammenzuballen, als sich in Richtung des Gravitationseinflusses lose nach unten zu bewegen. Die selbständige zusammengeballte Materialanhäufung wird als Agglomerat bezeichnet, die sich im Extremfall als Pulver mit großen kugelförmigen Agglomeraten mit einem Kugeldurchmesser von ca. 1 mm darstellt.
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Diese Agglomerate im Pulverbett verursachen aufgrund ihrer internen Inhomogenität und der breiten Größenverteilung ihrer sphärischen Form eine Inhomogenität der gesamten Pulverbettstruktur. Dies führt besonders beim volumenabgrenzenden Abfüllverfahren mittels Kammerdosiergeräten beim Abfüllen von kleinen Mengen aus dem bereitgestellten größeren inhomogenen Pulverbett zu großen Streuungen der dosierten Massen, da die Wahrscheinlichkeit der Variabilität des Raumausfüllungsgrades der gefüllten Dosierkammern mit größer werdendem Agglomerat-Durchmesser erheblich zunimmt.
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Gemäß bekannter Abfülltechnik ist es möglich, Pulver mit feindispersen Hilfsstoffen wie z. B. mit Magnesiumsterate zu vermischen, um so die Fließfähigkeit zu verbessern bzw. die Agglomerationsneigung des Pulvers zu reduzieren und dadurch die Schwankungen der dosierten Menge bzw. die restliche oben genannte Problematik erheblich zu verbessern. Eine derartige Manipulation des Stoffes wird jedoch meistens mit einer Verschlechterung der endgültigen therapeutischen Anwendung, hier der Inhalation, erkauft.
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Teilweise dürfen manchen Pulverinhalten keine zusätzlichen feindispersen Hilfsstoffe, die bis in die Lunge gelangen können, beigemischt werden, da sich diese bei längerer therapeutischer Anwendung in den Lungen unerwünscht einlagern können. Des Weiteren erschwert sich durch derartige Hilfsstoffe auch die Zulassung des Medikamentes erheblich.
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Es ist mit Bezug auf
DE 33 28 820 C2 ,
DE 199 15 259 A1 bekannt, pulverförmiges Füllgut, wie z. B. körniges Material maschinell volumenabgrenzend mit Kammerdosiergeräten abzufüllen. Bei diesen Abfüllvorrichtungen sind Dosierkammern am Umfang einer Dosierwalze angeordnet. Durch rotative Bewegung wird das Material von einem Materialspeicher in den zu befüllenden Behälter gefördert. Hinweise, wie die bei mikronisiertem Pulver auftretende Agglomeration verhindert oder das Pulverbett so aufbereitet werden könnte, dass Pulver mit kleiner Streuung seiner Masse abgefüllt werden kann, sind diesen Druckschriften nicht zu entnehmen. Zwar werden Rührer im Materialspeicher erwähnt, die aber keine für mikronisiertes Pulver erforderliche homogene Pulverbettstruktur erreichen, sondern vielmehr nur dazu dienen, Pulver jeweils einer Dosierkammer zuzuführen. Dieser Stand der Technik eignet sich daher kaum dazu, mikronisierte Pulver abzufüllen.
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Aus der
EP 0 029 186 B1 ist ein Dosiergerät in Form eines Dosierröhrchens bekannt, mit dem mikronisierte Pulver in Kleinstmengen volumenabgrenzend abgefüllt werden sollen. Der Boden und die Seitenwände des Dosierröhrchens sind aus porösem Material, so dass durch sie hindurch Pulver eingesaugt werden kann. Zum Füllen wird das Röhrchen mit seinem offenen Ende in ein Pulverbett getaucht, ein Vakuum angelegt und Pulver in das Dosierröhrchen eingesaugt. Das überschüssige Pulver wird außerhalb des Dosierröhrchens abgestreift. Nachteilig ist die geringe Abfüllleistung und vor allem auch die Tatsache, dass das Dosierröhrchen in ein Pulverbett eingetaucht werden muss, in dem das Pulver regelmäßig nicht in homogen verteilter Form vorhanden ist.
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Aus der
WO 99/19215 ist bekannt, mikronisierte Pulver durch Vibration mittels diverser Geräte, die sich in unmittelbarer Nähe über der Dosierkammer im Materialspeicher befinden, in diese volumetrisch dosiert einzuleiten und dabei das Pulver durch diese hochfrequenten Schwingungen gleichzeitig zu desagglomerieren. Das überschüssige Material, das über die Dosierkammer herausragt bzw. darauf liegt wird an einem Rakel, der gleichzeitig eine obere Begrenzung des Materialspeichers darstellt, in diesen abgetragen. Die Vibration wird mit einem Ultraschallgenerator erzeugt, der mit einer Frequenz bis zu 180.000 Hz arbeitet. Bei einer derartig hohen in das Pulverbett eingeleiteten Frequenz besteht die Gefahr, dass sich die Wirkstoffe von den Trägerpartikeln lösen und sich von denselben durch Schalldruckunterstützung entfernen; das Ergebnis ist eine Entmischung des Pulvers. Dieser Effekt tritt umso stärker ein, je großräumiger die Schwingungen in das Pulverbett eingeleitet werden. Die Schwingungsanregung des Pulverbettes mit den dadurch erzeugten vielen Partikelstößen führt ferner dazu, dass sich die an der Oberfläche der Trägerpartikel anhaftenden Wirkstoffe bei den Zusammenstößen wie bereits erwähnt unerwünscht plastisch verformen.
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Gemäß der
WO 97/41031 wird Pulver aus einem Vorratspeicher über zwei schwingende Siebe über einen sich nach unten verjüngenden Trichter direkt einer Dosierkammer in ”aufgelockerter” Form mit Luft-Überschuss zugeführt. Das Pulver liegt in fluidisierter Form als Luft-Pulver-Gemisch vor, um die Engstelle des Trichters passieren zu können. Beim eigentlichen Befüllen der Dosierkammer wird diese überfüllt und danach aus dem Füllbereich heraustransportiert und an einer anderen Position, weit ab von der Füllposition abgerackelt und der Pulverüberschuss in ein Reste-Behältnis gegeben, das dann verfahrensunabhängig wieder auf das Sieb zurückentleert wird. Nachteilig ist, dass sich trotz des fluidisierten Pulvers im Trichter Ablagerungen von Pulverschichten bilden können, die einen ungestörten Fluss des Pulvers vom Sieb zur Dosierkammer behindern, bzw. komplett zum Erliegen bringen könnnen. Des Weiteren erweist sich die Befüllung der Dosierkammer mit einem Pulver-Luftgemisch als äußerst zeitraubend, wodurch sich die Output-Leistung eines solchen Füllsystems stark verringert. Besonders kritisch ist auch die zeitweise separate Lagerung des abgerackelten Überschussmaterials vom restlichen Material, da sich Wirkstoffe durch Langzeitverweilen negativ verändern können.
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Aus der
DE 100 46 127 A1 ist es bekannt, in einem mit Pulver befüllten Behälter rakelartige Glieder hin und her zu bewegen und dadurch das Pulver durchzumischen und einzuebnen. In dies dadurch geebnete Pulverbett wird ein Stempel hindurchgedrückt und dadurch eine bestimmte Pulvermenge ausgetragen. Das Einführen des Stempels bewirkt allerdings eine Pulververdichtung.
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Die hohen Qualitätsansprüche an das Abfüllergebnis sind bei pharmazeutischen Produkten ein unbedingtes Muss. Daher ist es üblich, Stichprobenentnahmen umso öfter vorzusehen, je unzuverlässiger die Abfüllvorrichtung arbeitet. Eine Erhöhung der Stichprobenentnahme mindert aber nicht nur die Abfüllleistung der gesamten Abfüllanlage, sondern stellt darüber hinaus einen weiteren erheblichen wirtschaftlichen Nachteil dadurch dar, dass das bei der Stichprobenentnahme entnommene Material in aller Regel aus hygienischen Gründen nicht wieder in den Abfüllprozess zurücktransportiert werden kann, sondern entsorgt werden muß. Insbesondere bei den sehr teueren mikronisierten Arzneimittelprodukten stellt dies einen ganz erheblichen wirtschaftlichen Nachteil dar.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Möglichkeit zum Abfüllen von Pulvern, insbesondere von mikronisierten Pulvern, jeglicher Art und jeglicher Zusammensetzung anzugeben.
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Diese Erfindung ist für ein erfindungsgemäßes Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruches 1 und für eine erfindungsgemäße Vorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruches 14 gegeben.
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Weitere Merkmale sowohl des erfindungsgemäßen Verfahrens als auch der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand von sich jeweils anschließenden weiteren Ansprüchen.
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Die Erfindung nutzt eine Zwei-Speicher-Technik. Diese Technik beinhaltet, dass mikronisiertes Pulver als aufbereitete Menge mit homogener Dichteverteilung in einen Zwischenspeicher gegeben und dort locker verteilt gelagert wird. Aus diesem Zwischenspeicher wird dann die jeweils gewünschte Menge an Pulver in zumindest eine Dosierkammer von zumindest einer Dosierwalze eingeleitet.
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Aus der Pulver vorrätig haltenden Kammer kann das Pulver durch eine Austrittsöffnung hindurch, die beispielsweise durch ein Siebgewebe abgedeckt sein kann, mittels einer Art Schüttelbewegung in die Zwischenkammer hinein überführt werden. Diese Art Schüttelbewegung kann eine oszillierende Bewegung sein. Dazu bietet es sich an, die Kammer, die als Röhre ausgebildet sein kann, um ihre Längsachse motorisch gesteuert hin und her rotieren zu lassen. Eine dadurch erzeugte oszillierende Hin- und Herbewegung kann eine einer Sinuskurve, Sägezahnkurve oder Rechteckkurve vergleichbare Schwingungskurve beinhalten.
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Es ist auch möglich, die Pulverkammer durch mechanische Klopfeinrichtungen und/oder Ultraschalleinrichtungen in Schwingung zu versetzen. Nähere Einzelheiten für eine solche Kammer einschließlich des Zwischenspeichers sind den weiteren Merkmalen sowie den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen zu entnehmen.
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Durch die Hin- und Herbewegung der Kammer kann ein Siebvorgang eingeleitet werden, der mögliche Agglomerate im Pulverbett zerstört, die sich eventuell in der Kammer gebildet haben oder durch vorherige Prozesse wie das Mahlen oder Lagern vorher entstanden und in die Kammer eingebracht worden sein könnten. Die Maschenweite des Siebes ist vorzugsweise nur geringfügig größer als der größtmögliche Durchmesser von Trägerpartikeln samt anhaftendem Wirkstoff. Durch eine Auswahl der Maschenweite kann gezielt auf die erforderliche Homogenität des zu verarbeitenden Pulvers eingewirkt werden. Je kleiner die Streuung sein soll bzw. je kleiner die zu dosierende Masse ist, umso kleiner sollte ebenfalls die Maschenweite bei oben genanntem Grenzwert ausfallen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird aus der Zwischenkammer heraus die eine oder die mehreren Dosierkammern einer Dosierwalze mit dem im Zwischenspeicher vorhandenen Pulver befüllt. Diese erfolgt vorzugsweise durch ein Vakuum, das im Inneren der Dosierkammer erzeugt wird. Zur verbesserten Einfließbedingung ist die Dosierkammer leicht konisch nach oben hin geöffnet. zur Abgrenzung des sich noch oberhalb der Dosierkammer befindlichen Materials wird dieses mittels einer Kante beim Heraustransportieren der Dosierkammer aus der Öffnung des Zwischenspeichers abgerackelt.
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Um zu verhindern, dass das in dem Zwischenspeicher verbliebene Restpulver sich wieder selbständig agglomeriert, mit den dadurch hervorgerufenen Abfüllungenauigkeiten, wird dieses Restpulver wieder in die Kammer zurücktransportiert. Bei jedem Befüllen von Dosierkammern werden also reproduzierbare Verhältnisse bezüglich der Pulverbetthomogenität im Zwischenspeicher dadurch geschaffen, dass jeweils in einen leeren Zwischenspeicher Pulver mittels Sieben eingefüllt wird und aus dieser Pulvermenge die eine oder die mehreren Dosierkammern in gleicher Weise je Fülltakt befüllt werden. Auf diese Weise kann das Befüllen der Dosierkammern mit immer einer gleichgroßen Menge an ”gleichem und vor allem bezüglich der Dichte – homogenem” mikronisierten Pulver sichergestellt werden.
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Des Weiteren zeichnet sich das Verfahren auch dadurch aus, dass das Aufbereiten der Pulvermenge mittels Siebverfahren und die kurzzeitige Einlagerung in den Zwischenspeicher zeitlich parallel zu den Arbeitsschritten der Dosierwalze stattfindet, welche den Transport, die Übergabe des Pulvers in ein Behältnis und die Reinigung der Dosierkammer je Fülltakt beinhaltet. Durch diese Parallelschaltung der verschiedenen Prozesse wird eine leistungsorientierte Verfahrensweise erzielt, da die Dosierkammer nicht im Bereich des Vorratspeichers angehalten werden muss um darauf zu warten, bis die Menge an Pulver aufbereitet ist, sondern direkt beim Einfahren in die Öffnung des Vorratspeichers auf eine aufbereitet genügend große Menge an gespeichertem Pulver zugreifen kann.
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Beispielhafte konstruktive Ausführungen für das Ausräumen von im Zwischenspeicher nach jedem Dosierkammer-Befüllen jeweils verbliebenem Restpulver ist ebenfalls in dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel naher beschrieben. Dabei kann die Kammer so ausgebildet sein, dass der Rand ihrer Einfüllöffnung, durch die hindurch die Kammer jeweils mit Pulver befüllt bzw. nachbefüllt wird, als eine Art Schaufelkante ausgebildet ist, die beim Rotieren der Kammer an der Innenwand des Zwischenspeichers entlang läuft und dadurch das in dem Zwischenspeicher verbliebene Restpulver restlos wieder in die Kammer zurück transportiert. Die formschlüssig arbeitende Rakelkante der Schaufel des beispielsweise Öffnungsrandes der Kammer hat gegenüber pneumatisch wirkenden Reinigungseinrichtungen den Vorteil, dass durch ihre der Innenwandung des Zwischenspeichers optimal angepassten Geometrie der Zwischenspeicher vollständig und produktschonend entleert werden kann. Die vollständig reproduzierbaren, bezogen auf die homogene Verteilung der Pulverbettdichte eindeutigen Zustände im Zwischenspeicher bewirken den gewünschten optimalen Arbeitsprozeß beim Abfüllen von mikronisierten Pulvern in Kleinstmengen.
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Besonders vorteilhaft weist sich die totraumfreie Entleerung samt der Vermischung dahingehend aus, dass sich keine langzeitverweilenden Zonen von Materialhäufungen bilden, wodurch sich besonders bei pharmazeutischen Produkten negative Veränderungen über die Zeit des Produktes ergeben könnten. Ein anderer Aspekt ist, dass der Zwischenspeicher jeweils vollkommen leergefahren wird, so dass sich an seinen Wandungen keine Materialnester bilden können, was bei einem teuren Arzneimittelprodukt äußerst nachteilig wäre.
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Da sich Siebaussparungen mit der Zeit zusetzen, ist es vorteilhaft, das Sieb von Zeit zu Zeit zu reinigen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird bei jedem Abfüllvorgang das Sieb von der nicht eingelagerten Seite her mittels Druckluftimpuls oder Ultraschallwellenimpuls taktweise entsprechend dem Abfüllzyklus jeweils gereinigt.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich der Abfüllvorgang von mikronisierten Pulvern dadurch weiter optimieren, dass vor jedem einzelnen Abfülltakt reproduzierbare, gleiche Zustände der jeweiligen Pulvermengen und Pulverzusammensetzungen geschaffen werden können. Dies wird mit Hilfe der Zwei-Speicher-Technik erreicht, bei der keine undefinierten Zustände von Pulver in dem Zwischenspeicher ermöglicht werden, wie primär Agglomeration der Pulverteilchen vor dem eigentlichen Befüllen nicht entstehen kann. Messungen haben gezeigt, dass die Streuung der Abfüllergebnisse äußerst klein ist.
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Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind den in den Ansprüchen ferner aufgeführten Merkmalen sowie den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen zu entnehmen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abfüllen von mikronisierten Pulvern beim Einsiebvorgang des Pulvers in den Zwischenspeicher hinein,
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1a die den Siebvorgang erzeugende Schwingung der das Sieb enthaltenden Kammer in Form einer Sinuskurve als Schwingungskurve,
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1b eine gegenüber 1a Sägezahnkurve als Schwingungskurve,
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1c eine gegenüber 1a Rechteckkurve als Schwingungskurve,
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2 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung während des Füllens einer Dosierkammer,
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3 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung während des Reinigens des Siebes,
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4 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung während des Entleerens der Dosierkammer in einen Behälter wie beispielsweise in einen Blisterbandstreifen,
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5 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung während der Reinigung der Abfüllkammer und des Nachfüllens der Pulverkammer mit Pulver.
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WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Eine Abfüllvorrichtung 10 für mikrovisiertes Pulver 12 besitzt eine in einem Gestell 14 um eine Drehachse 16 drehbar gelagerte Dosierwalze 18.
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Die Dosierwalze 18 besitzt einen hohlen Innenraum 20, der von einem festen Rohrmantel 22 eingehüllt ist.
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Auf der Innenseite des Rohrmantels 22 ist ein Filterrohr 24 vorhanden. Das Filterrohr 24 bildet eine innere Auskleidung des Rohrmantels 22. Dieses Filterrohr 24 ist so feinporig, dass es luftdurchlässig aber nicht durchlässig ist für das durch die Abfüllvorrichtung 10 zu verfüllende mikronisierte Pulver 12.
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Der Innenraum 20, der im vorliegenden Beispielsfall hohl ist, kann durch Füllkörper teilweise ausgefüllt sein, um das Volumen des Innenraumes 20 innerhalb der Dosierwalze 18 zu verkleinern und um damit die im Innenraum 20 während des Abfüllvorganges gewünschten Überdruck- oder Unterdruckverhältnisse optimal für den Abfüllprozeß einstellen zu können.
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Der Rohrmantel 22 besitzt Dosierkammern 26 zur Aufnahme des mikrovisierten Pulvers. Im vorliegenden Beispielsfall ist lediglich eine einzelne dieser Dosierkammern 26 dargestellt. Es können mehrere solche Dosierkammern 26 über den Umfang und auch in Längsrichtung der Dosierwalze 18 verteilt vorgesehen sein. Die Dosierkammer weist eine nach oben hin sich konisch erweiternde Wandung 27 auf, um derart das Pulver in die Dosierkammer durch Vakuumunterstützung mit verbessertem Füllungsgrad einfließen zu lassen. Im Nachstehenden wird lediglich das Befüllen und Entleeren einer einzigen dieser Dosierkammern 26 beschrieben.
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Oberhalb der Dosierwalze 18 ist im Gestell 14 ein muldenförmiger Zwischenspeicher 28 ausgebildet. Der Zwischenspeicher 28 besitzt einen kreisförmigen Querschnittsabschnitt mit dem Querschnitts-Drehpunkt, der auf einer Drehachse 30 liegt, die die Längsachse des als Teilröhre ausgebildeten Zwischenspeichers 28 bildet.
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In dem Zwischenspeicher 28 ist ein Hohlprofil um die Achse 30 rotierend gelagert, das als Pulver-Kammer 32 dient.
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Die Kammer 32 besitzt eine durch ein Sieb 34 abgedeckte Austrittsöffnung 36. Durch diese Austrittsöffnung 36 hindurch kann in der Kammer 32 vorhandenes Pulver 12.1 nach unten in den Zwischenspeicher 28 hineinrieseln. Das so in den Zwischenspeicher 28 gelangte Pulver 12.2 kann dann in die eine oder die mehreren Dosierkammern 26 hineingesaugt werden, wenn die jeweilige Dosierkammer 26 sich unterhalb der im Zwischenspeicher 28 ausgebildeten Bodenöffnung 40 befindet (2).
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Die im Querschnitt ovale Form der Kammer 32 ermöglicht die Ausbildung eines ihre Einfüllöffnung 44 begrenzenden Öffnungsrandes 42 derart, dass beim Drehen der Kammer 32 um die Achse 30 der Öffnungsrand 42 auf der Innenseite des Zwischenspeichers 28 sich in Art eines Rakels (Schaufel) entlang bewegt, so wie das den 3 bis 5 zu entnehmen ist. Bei der Rotation der Kammer 32 um 360° (Grad) wird also im Zwischenspeicher 28 befindliches Pulver wieder durch die Einfüllöffnung 44 hindurch in das Innere der Kammer 32 vollständig hineingeschaufelt.
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Oberhalb der Kammer 32 ist ein Pulverspeicher 48 angeordnet, dessen Fassungsvermögen für Pulver 12 größer ist als das der Kammer 32. Bei einer bestimmten Drehstellung der Kammer 32 kann Pulver 12 aus dem Pulverspeicher 48 in die Kammer 32 durch deren Einfüllöffnung 44 hindurch hineinentleert bzw. die Kammer 32 mit Pulver 12 nachgefüllt werden (5). Der jeweilige Befüllgrad der Kammer 32 mit Pulver 12.1 wird mittels eines Sensors 50 überwacht. Der Sensor 50 kann ein Ultraschallsensor sein.
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An dem Gestell 14 ist eine Reinigungsstation 52 so angeordnet, dass mittels derselben ein beispielsweise Druckluftimpuls oder mehrere Druckluftimpulse 54 gegen die Kammer 32 gerichtet werden können. Dieser Druckluftimpuls 54 wird dann ausgestoßen, wenn sich die Kammer 32 in der in 3 dargestellten Position 32.3 befindet. In dieser Position 32.3 trifft der Druckluftimpuls 54 auf das Sieb 34, so dass letzteres von anhaftendem Pulver gereinigt werden kann. In dieser Position 32.3 ist das in der Kammer 32 befindliche Pulver nach unten teilweise in den Zwischenspeicher 28 gefallen, wobei die Öffnung 44 der Kammer 32 durch das Pulver verschlossen wird. Beim Hineinblasen von Druckluft von außen durch das Sieb 34 hindurch, tritt also Pulver nicht durch die Öffnung 44 der Kammer 32 nach außen heraus.
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Unterhalb der Dosierwalze 18 werden die mit Pulver zu befüllenden Behältnisse positioniert. Diese Behältnisse können beispielsweise Hartgelatinekapseln, Glaser, oder auch in der Zeichnung dargestellte Blisterbandstreifen 60 sein. Die einzelnen Blisterkammern 62 werden nacheinander unter der Dosierwalze 18, kontinuierlich oder getaktet, beispielsweise in Richtung des Pfeils 64 entlanggeführt. Es wäre denkbar, zusätzlich zu der Bewegung der Blisterbandstreifen 60 auch die Abfüllvorrichtung 10 seitlich zu verstellen.
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An der Außenseite der Dosierwalze 18 liegt ein Restebehälter 68 gasdicht an, wie noch nachstehend näher beschrieben wird.
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Im Inneren der Dosierwalze 18 können ein Unterdruck oder ein Überdruck erzeugt werden. Durch Unterdruck kann Pulver aus dem Zwischenspeicher 28 in eine Dosierkammer 26 hineingesaugt werden (2); mittels eines Überdruckes kann der Inhalt einer mit Pulver befüllten Dosierkammer 26 in eine Blisterkammer 62 hineinentleert werden (4). Außerdem kann mittels eines in dem Restebehälter 68 erzeugten Unterdruckes noch in einer Dosierkammer 26 befindliches Pulver – zeitlich nach dem Entleeren dieser Dosierkammer 26 – in den Restebehälter 68 hineingesaugt werden (5). Dieses Hineinsaugen könnte durch einen im Inneren der Dosierwalze 18 erzeugten Überdruck zumindest unterstützt werden.
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Die Abfüllvorrichtung 10 funktioniert auf folgende Weise, wobei die in den 1, 2, 3, 4 und 5 dargestellten Situationen verfahrensmäßig aufeinanderfolgend sich einstellen.
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Ausgehend von der in 1 dargestellten Situation wird Pulver 12.1 in der Kammer 32 gelagert, das aufgrund seiner Eigenschaften regelmäßig eine inhomogene Struktur bezüglich seiner Dichteverteilung aufweist. Die Pulver 12.1 enthaltende Kammer 32 wird in oszillierende Schwingung versetzt. Die Schwingungsbewegung 70 kann entsprechend einer Sinuskurve 72 (1a) oder einer Sägezahnkurve 74 (1b) oder einer Rechteckkurve 76 (1c) erzeugt werden. Die Schwingungsbewegung 70 wird im vorliegenden Beispielsfall durch einen gesteuerten motorischen Antrieb, vorzugsweise einem Servomotor, erzeugt, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, und der die Achse 30 mit der Kammer 32 entsprechend hin und her rotieren lässt. Die Zeitdauer 78 der Schwingungsbewegung 70 sowie ihre Schwingungsamplitude 79 können ebenfalls variabel gewählt werden.
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Durch diese Schwingungsbewegung 70 wird ein Siebvorgang erzeugt mit der Folge, dass das in der Kammer 32 befindliche, noch nicht homogenisierte Pulver 12.1 teilweise durch das Sieb 34 nach unten aus der Kammer 32 herausrieselt. Bei diesem Siebvorgang werden in der Kammer 32 vorhandene Pulverklumpen (Agglomerate) produktschonend zerstört. Das Pulver 12.1 sammelt sich als Pulver 12.2 in dem Zwischenspeicher 28 in Form eines gleichmäßig homogenen, lockeren Pulverbettes. Die Menge des Pulvers 12.2 ist kleiner als die Menge des Pulvers 12.1. Auch nach dem Siebvorgang ist also noch Pulver 12.1 in der Kammer 32 vorhanden. Die Menge des Pulvers 12.2 ist vorzugsweise so groß, dass die Höhe 82 des im Zwischenspeicher 28 vorhandenen Pulverbettes an Pulver 12.2 größer ist als die Tiefe 84 der Dosierkammer 26 (2). Auf diese Weise wird sichergestellt, dass beim Einsaugen von Teilmengen an Pulver 12.2 in eine Dosierkammer 26 hinein (2) eine vollkommene Befüllung dieser Dosierkammer 26 gewährleistet ist, und außerdem noch überschüssiges Pulver 12.3 in dem Zwischenspeicher 28 vorhanden bleibt, wenn die Dosierkammer 26 planmäßig mit Pulver befüllt ist.
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Das vorstehende Befüllen der Dosierkammer 26 erfolgt dann, wenn eine Dosierkammer 26 sich unterhalb der Bodenöffnung 40 des Zwischenspeichers 28 befindet. Die befüllte Dosierkammer 26 gelangt in ihre verschiedenen Stellungen durch Drehen der Dosierwalze 18 um die Drehachse 16 herum. Das Einsaugen von Pulver in die Dosierkammer 26 erfolgt durch einen Unterdruck, der im Inneren der Dosierwalze 18 kurzzeitig erzeugt wird. Beim Drehen der Dosierkammer 26 aus dem Bereich der Bodenöffnung 40 wird das sich noch oberhalb der Dosierkammer 26 befindliche überschüssige Pulver an der Kante 99 der Bodenöffnung 40 abgerakelt, wodurch die Dosierkammer 26 die richtige Menge an Pulver 12.5 enthält und der Überschuß 12.3 in dem Zwischenspeicher 28 räumlich getrennt liegen bleibt.
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Während die Dosierwalze 18 aus ihrer in 2 dargestellten Stellung in ihre in 4 dargestellte Stellung um im vorliegenden Beispielsfall 180° (Grad) im Gegenuhrzeigersinn (Pfeil 86) in Richtung Rakelkante 99 verdreht wird und dadurch die mit Pulver befüllte Dosierkammer 26 aus ihrer Position unterhalb der Bodenöffnung 40 in eine Position oberhalb einer zu befüllenden Blisterkammer 62 verbracht wird, wird auch die Kammer 32 um ihre Drehachse 30 im Gegenuhrzeigersinn (Pfeil 88), und damit in gleicher Drehrichtung wie die Dosierwalze 18, verdreht. Bei ihrer Verdrehung gelangt die Kammer 32 in eine kopfstehende Lage 32.3, die in 3 dargestellt ist. In dieser Lage 32.3 fällt ihr Pulver 12.1 nach unten in den Bereich ihrer Öffnung 44. Das in der Kammer 32 vorhandene Pulver 12.1 fällt auf restliches Pulver 12.3 (2), das nach einem Befüllvorgang einer Dosierkammer 26 in dem Zwischenspeicher zurückgeblieben ist. Die Pulver 12.1. und 12.3 bilden eine gemeinsame Pulvermenge 12.4, die die Öffnung 44 der Kammer 32 zum Zwischenspeicher 28 hin verschließt.
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In dieser Stellung 32.3 der Kammer 32 kann also mittels Druckluftimpulse 54 das Sieb 34 der Kammer 32 von Pulver gereinigt werden, sollte sich dieses in den Maschen des Siebes 34 festgesetzt und die Sieböffnungen dadurch mehr oder weniger verschlossen haben.
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Beim Rotieren der Kammer 32 schaufelt der als Rakel ausgebildete Öffnungsrand 42 der Kammer 32 die gesamte Pulvermenge 12.4 wieder in die Kammer 32 zurück (4, 5). Die Reinigungsstation 52 ist maximal nur so lange aktiviert, wie die Öffnung 44 der Kammer 32 durch das Pulver 12.4 verschlossen ist. Dadurch wird verhindert, dass Pulver 12.4 nach außen gelangen kann.
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Sobald die Dosierwalze 18 sich in ihrer in 4 dargestellten Position 18.4 befindet, wird durch Erzeugen eines Überdruckes im Inneren 20 der Dosierwalze 18 das in der Dosierkammer 26 befindliche Pulver 12.5 in die jeweils unter ihr positionierte, noch leere Blisterkammer 62 hineinbefördert. Anschließend wird der Blisterbandstreifen 60 in Bewegungsrichtung 64 weiter bewegt und auf übliche Weise verschlossen. Eine Befüllung einer Blisterkammer 62 könnte auch bei sich bewegendem Blisterbandstreifen 60 erfolgen. Zeitgleich wird mit einem Sensor 50 geprüft, ob sich noch genügend Pulver in der Kammer 32 befindet. Dabei wird berücksichtigt, ob die Menge an Pulver ausreicht, um ihre die Einfüllöffnung 44 abdichtende Wirkung beim Druckluftimpuls-Reinigen durch die Reinigungsstation 52 (in 3) zu erfüllen.
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Beim Weiterdrehen der Dosierwalze 18 gelangt diese in die in 5 dargestellte Position 18.5, wo bei Bedarf Pulver aus dem Pulverspeicher 48 in die Kammer 32 zusätzlich eingefüllt werden kann.
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Die von Pulver 12.5 entleerte Dosierkammer 26 gelangt vor den Restebehälter 68 (5). Durch Erzeugen von Unterdruck in dem Restebehälter 68 werden noch in der Dosierkammer 26 möglicherweise vorhandene Reste von Pulver in die Restekammer 68 hinein entleert. Dieser Entleervorgang kann durch im Inneren 20 der Dosierwalze 18 oder in der Dosierkammer 26 erzeugten Überdruck unterstützt oder auch allein hervorgerufen werden. Durch Weiterdrehen der Dosierwalze 18 gelangt die Dosierkammer 26 schließlich wieder in ihre in 2 dargestellte Position, so dass ein weiterer, vergleichbarer Abfüllvorgang sich anschließen kann.
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Die Erfindung ermöglicht es, jegliche Art von therapeutischen Pulverinhalten, welche mikronisierte Substanzen enthalten können, abfüllen zu können, worunter als Formulierungsmöglichkeit interaktive Mischungen oder reine mikronisierte Wirkstoffe zu verstehen sind. Es können erfindungsgemäß auch allgemeine andere feinkörnige Pulver abgefüllt werden. Da die Art des Pulvers bzw. die Pulverzusammensetzung bei der erfindungsgemäßen Anwendung beliebig ist, ist es möglich, die Pulver bzw. die Pulverzusammensetzungen der jeweiligen therapeutischen Anwendung optimal anzupassen, ohne dabei – wie im bisherigen Stand der Technik erforderlich – auf das jeweils angewendete Abfüllverfahren Rücksicht nehmen zu müssen.
