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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zur Befüllung von
Kapseln oder Ähnlichem (z.B.
Beuteln), insbesondere von pharmazeutischen Kapseln.
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STAND DER TECHNIK
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In
der pharmazeutischen Industrie sind Maschinen zur Befüllung der
Bodenhüllen
von Kapseln mit genauen Dosen wenigstens eines pharmazeutischen
Produkt und zum Verschließen
der Bodenhüllen
mit zugehörigen
Deckelhüllen,
um entsprechend volle Kapseln als Endprodukt zu erhalten, bekannt.
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Die
Kontrolle der korrekten Produktdosierung erfolgt traditionell durch
Abwiegen der ausgehenden Kapseln auf elektromechanischen Waagen. Dieses
System weist zwei Hauptnachteile auf. Erstens ist die Genauigkeit,
mit der der Inhalt der Kapsel gewogen wird, systemimmanent durch
das Abwiegen der vollen Kapsel und dadurch, dass angenommen wird,
dass als Tara-Wert der vom Hersteller angegebene Nennwert oder ein
mittlerer Batchwert anstatt des tatsächlichen Gewichts jeder einzelnen
leeren Kapsel angenommen wird, eingeschränkt. Zweitens kann augrund
der gegebenen Geschwindigkeitsbeschränkungen von elektromechanischen Waagen
lediglich eine Stichprobenkontrolle unter Verwendung einer Waage
durchgeführt
werden. Für eine
100%-ige Produktionskontrolle ist eine Batterie paralleler Waagen,
zwischen denen die ausgehenden Kapseln aufgeteilt werden, erforderlich.
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Beachtliche
Verbesserungen des vorgenannten Verfahrens sind an bestimmten Maschinen dieser
Art, die von dem Anmelder hergestellt wurden, vorgenommen worden,
und bei denen wird das Wiegen an zwei separaten Stationen, die beide
kapazitiv betrieben werden, durchgeführt.
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Da,
wie angegeben, bei dieser Art von Maschine das Gewicht des Inhalts
der Kapsel von besonderer Wichtigkeit ist, wiegt die erste Station
die leere Kapsel (Tara), und die zweite Station die volle Kapsel;
und auf Grundlage der Information aus der ersten Station, wird das
Netto-Gewicht des Inhalts unter Verwendung geeigneter Algorithmen
ermittelt.
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Dieses
nun über
Jahre der praktischen Erfahrung verbesserte Verfahren bietet eine
hohe Geschwindigkeit und damit eine 100%-ige Produktionskontrolle
und ein präzises
Abwiegen des tatsächlichen
Inhalts. Irgendwelche Kapseln, die eine Produktmenge außerhalb
des gegebenen Toleranzbereichs aufweisen, werden durch ein automatisches Aussonderungssystem
als Ausschuss ausgesondert.
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Derzeit
sind diese technischen Verbesserungen nur zufriedenstellend, vorausgesetzt
es wird in ausreichendem Maße
Sorgfalt bei der Herstellung der Ausrüstung und der Leistung und
Durchführung der
Messungen aufgebracht. Da zum Beispiel die Messungen auf einem sich
schnell drehenden Transportrad, auf dem die Kapseln im Innern von
Hohlräumen
zurückgehalten
werden, durchgeführt
werden, erfordert eine adäquate
Messpräzision
insbesondere die Einhaltung von genauen mechanischen Toleranzen,
einer gleichmäßigen Bewegung
des Transportrads und die Gewährleistung
der präzisen
Positionierung der Kapsel im Innern des entsprechenden Hohlraums.
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Des
Weiteren ermöglicht
dieses Verfahren lediglich die Kontrolle des Gesamtgewichts des
Produkts im Innern der Kapseln oder Ähnlichen. Im Falle von Multikomponenten-Produkten
(Produkte, die eine Anzahl an Komponenten enthalten, die sukzessive
in die Kapsel dosiert werden) wirft die Unterscheidung des Gewichts
der individuellen Komponenten mechanische Schwierigkeiten auf und
schafft eine zusätzliche
Wiegestation die jedem Dosiervorgang nachgeschaltet ist.
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Die
vorliegende Erfindung schafft daher die Verbesserung wenigstens
einer Komponente, die ein Teil der zuvor erwähnten Kapselbefüllmaschinen
bildet.
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Bei
derzeitig verwendeten Maschinen werden die Kapseln, während sie
befüllt
werden, mittels einer Anzahl aus gebohrten zylindrischen Elementen (Auflageflächenanordnung),
die jeweils nur die Bodenhülle
einer Kapsel aufnehmen, befördert.
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Bei
der betreffenden Komponente handelt es sich um eine „Auflageflächenanordnung", die hierin als
geeignet geformtes, hohlzylinderförmiges Element zur Aufnahme
einer entsprechenden Bodenhülle
definiert ist.
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Wenn
die Bodenhülle
im Innern der Auflagenflächenanordnung
aufgenommen ist, wird die Bodenhülle
mit wenigstens einem Produkt befüllt,
welches in der Form von Pulver, Granulat, Tabletten, Mikrotabletten,
Flüssigkeit
oder Gel vorliegen kann.
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Mit
anderen Worten eine entsprechende Bodenhülle einer Kapsel wird zuerst
im Innern jeder Auflageflächenanordnung,
die auf der Maschine transportiert wird, abgesetzt, und wird dann
in einem oder einer Anzahl abfolgender Schritte mit den gewünschten
Produkten befüllt;
und die volle Bodenhülle
wird dann mit einer Deckelhülle
verschlossen, um eine zugehörige
Kapsel zu bilden.
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Es
sollte deutlich werden, dass in dem Verfahren, das derzeitig durch
den Anmelder zur Anwendung kommt, eine vollständig leere Kapsel zuerst gewogen
wird (Tara) und dann geöffnet
wird, befüllt,
geschlossen und dann wieder gewogen wird (Brutto).
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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In
der Lösung
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird Tara lediglich durch die Bodenhülle vorgegeben, welche daher
zuerst leer gewogen wird (Tara), dann wird sie im gefüllten Zustand
(Brutto), bevor sie abschließend
verschlossen wird, gewogen. In dem Fall eines Multikomponenten-Produkts
wird das dosierte Produkt nach jedem Dosiervorgang gewogen, und
die Gewichtsdaten jeder einzelnen Komponente wird durch geeignete
Verarbeitung der gemessenen Unterschiede in der Kapazität erhalten.
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Es
ist die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine
Maschine zur Befüllung von
Kapseln oder Ähnlichen,
insbesondere von pharmazeutischen Kapseln, bereitzustellen, worin
die herkömmlichen
Auflageflächenanordnungen
des Standes der Technik durch eine Anzahl verbesserter Auflageflächenanordnungen
ersetzt wurden, in die jeweils wenigstens ein zugehöriges kapazitives
Element eingebaut wurde.
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In
Abhängigkeit
von industriellen und/oder ökonomischen
Möglichkeiten
können
in jede der Auflageflächenanordnungen
auch mechanische und/oder elektronische Elemente zum kapazitiven Wiegen
des Inhalt eingearbeitet sein, wie zuvor beschrieben wurde.
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Durch
kapazitives Wiegen der Bodenhülle, zuerst
im leeren Zustand (Tara) und dann im gefüllten Zustand (bei jedem Befüllungsschritt
in dem Fall bei einer Anzahl von Dosiervorgängen) ist es möglich, mittels
geeigneter Verarbeitung durch einen elektronischen Prozessor das
genaue Netto-Gewicht auszumachen und zu bestimmen, ob es in den
vorgegebenen Toleranzbereich fällt
oder nicht.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird daher eine Maschine zur Befüllung von Kapseln oder Ähnlichem
wie in Anspruch 1 beansprucht geschaffen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Eine
nicht einschränkende
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird beispielhaft anhand der beigefügten Figuren
beschrieben, in denen: 1 eine erste Ausführungsform
einer Auflageflächenanordnung
zeigt, die in einer Maschine zur Befüllung von Kapseln oder Ähnlichem
gemäß der vorliegenden
Erfindung zur Anwendung kommt; 2 eine zweite
Ausführungsform
einer Auflageflächenanordnung
zeigt, die in einer Maschine zur Befüllung von Kapseln oder Ähnlichem
gemäß der vorliegenden
Erfindung zur Anwendung kommt; 3 ein erstes
Beispiel einer Anwendung einer Auflageflächenanordnung, wie in 1 oder 2 gezeigt,
darstellt; 4 ein zweites Beispiel einer
Anwendung einer Auflageflächenanordnung,
wie sie in 1 oder 2 gezeigt
ist, darstellt.
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ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
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Zusätzlich zu
den gewöhnlichen
Komponententeilen von Maschinen dieser Art – reichlich in der Literatur
beschrieben – umfasst
die Maschine gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Anzahl an Auflageflächenanordnungen; und eine Anzahl
elektronischer Geräte
für die
Kommunikation mit den Auflageflächenanordnungen
und für
deren Energieversorgung mittels geeigneter Kopplungselemente. Die
elektronischen Geräte,
welche in die Auflageflächenanordnungen
eingearbeitet sein können
oder nicht, sorgen für
die Kontrolle des Systems, und für
den Dialog mit den Auflageflächenanordnungen
und anderen Teilen der Maschine, insbesondere der elektronischen,
zentralen Steuereinheit, die den gesamten Betrieb der Maschine überwacht.
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform
einer Auflageflächenanordnung
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Die
Auflageflächenanordnung 10 umfasst
einen Hauptkörper 11,
in dem eine Auflagefläche 12 ausgebildet
ist, die so gestaltet ist, dass sie eine entsprechende Bodenhülle (nicht
in 1 gezeigt) einer Kapsel (nicht in 1 gezeigt)
aufnimmt.
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Ein
Kanal 13 kommt im Innern eines Bodenbereichs 12a der
Auflagefläche 12 für den Durchgang eines
Stoßstabs
(oder eines Strahls aus komprimierter Luft) heraus, um die volle
Kapsel (nicht in 1 gezeigt) aus der Auflagefläche 12 auszustoßen.
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Ein
kapazitiver Wandler 14 ist in den Hauptkörper 11 eingebettet,
und umfasst zwei oder mehr aktive Metallplatten 14a, und
eine Abschirmplatte 14b, die sich extern der aktiven Metallplatten 14a befindet.
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Der
kapazitive Wandler 14 ist elektrisch mit einem elektronischen
Gerät 15 verbunden – bevorzugt,
obwohl nicht zwingend, einem das auf einem Stromspar-Mikroprozessor
basiert –,
welches, wie im Detail nachfolgend erläutert wird, für die Konditionierung
des Signals des kapazitiven Wandlers 14 zur externen Kommunikation
mit anderen elektronischen Geräte
(nicht in 1 gezeigt) an der Maschine,
und zur Energieversorgung der Komponententeile der Auflageflächenanordnung 10 vorgesehen
ist.
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In
der Ausführungsform
der 1 werden die Kommunikations- und Energieversorgungsfunktionen
mittels Funksignalen und einer Antenne 16 für die kabellose
Verbindung zu anderen geeignet ausgelegten Antennen (nicht in 1 gezeigt),
die auf der Maschine angeordnet sind und die auf elektronischem
Weg mit feststehenden elektronischen Geräte (nicht in 1 gezeigt)
verbunden sind, durchgeführt.
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Diese
Technologie ist ähnlich
der, die bei sogenannten "Transponder"-Geräten verwendet
wird, die allgemein in Identifikationssystemen (RFID-Systemen) zum
Einsatz kommen.
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Die
Auflageflächenanordnung 10 umfasst auch
ein Energiespeicherelement 17 zur Speicherung der externen
Energiezuführung,
beispielsweise in der Form eines Hochleistungskondensators (einige
wenige Dekaden Farad) oder eine bekannte Batterie. Durch die Verwendung
des Energiespeicherelements 17 können die Energieversorgung,
der Befehlsempfang, die Messung und Datenübertragung asynchron durchgeführt werden,
im Gegensatz zur synchronen Durchführung, wie es der Fall bei
den meisten Transpondern ist.
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2 zeigt
eine zweite Ausführungsform,
in welcher irgendwelche Teile, die mit denen der ersten Ausführungsform übereinstimmen,
mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit
wird der Leser bezüglich
der Teile, die beiden Ausführungsformen
gemeinsam sind, auf die Beschreibung der 1 verwiesen.
In der zweiten Ausführungsform
in 2 wird das Speicherelement 17 mittels
Kontakte 18, z.B. in der Form von Ringen, geladen, welche
in vorprogrammierten, zeitlichen Kontakt mit Schuhen (nicht dargestellt)
geraten, die an geeigneten Punkten an der Maschine platziert sind;
und die Datenübertragung
zwischen der Auflageflächenanordnung
und der Außenseite
erfolgt auf optischem Weg mittels eines geeigneten, optoelektronischen
Gerätes 19.
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Da
die Auflageflächenanordnung 10 beweglich
ist, ist das Energiespeicherelement 17 extrem wichtig,
indem es gestattet, dass die erforderliche Messung durchgeführt wird,
während
die Auflageflächenanordnung 10 sich
von einer Station (nicht dargestellt) zu einer anderen bewegt.
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Dies
hat unzweifelhaft im Vergleich zum bekannten Stand der Technik insoweit
Vorteile, dass die Messung innerhalb eines sehr kurzen Zeitraums durchgeführt wird,
d.h. während
die Bodenhülle
sich an der Platte eines feststehenden Wandlers vorbei bewegt. Eine
längere
Messzeit kann dazu verwendet werden, mehrfache Messungen zu machen,
um die Wirkung von Rauschen und irgendeiner anderen Störeinwirkung
zu verringern, um so eine genauere, abschließende Messung zu erhalten.
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Zusätzlich zur
Energieversorgung und Datenübertragung
mit den sich bewegenden Auflageflächenanordnungen 10 sorgen
die feststehenden elektronischen Geräte auch für die Gesamtsteuerung des Systems
für die
Verarbeitung der eingehenden elektronischen Messungen und für die Ankopplung
an die Maschine, um die Aussonderung irgendwelcher Kapseln außerhalb
des Toleranzbereichs zu steuern und um möglicherweise auch die Messdaten
extern zur weiteren Bearbeitung bereitzustellen (z.B. Ausschussstatistiken,
Datenablage, usw.).
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Wie
dem Fachmann offensichtlich sein wird, können einige der Geräte in der
ersten Ausführungsform
in 1 durch andere Geräte in der zweiten Ausführungsform
in 2 ersetzt werden. Insbesondere die optischen Signale
in der zweiten Ausführungsform
können
die Funksignale in der ersten Ausführungsform in 1 ersetzen;
und in der Ausführungsform
der 2 können
Kommunikation und Aufladen simultan unter Verwendung derselben Kontaktringe
durchgeführt
werden.
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Das
System arbeitet nach den nachfolgend beschriebenen Schritten, die
sich teilweise oder ganz sowohl in Bezug auf Zeit als auch Funktion überlagern
können,
in dem Sinne, dass bestimmte Elemente mehrfache Funktionen erfüllen. Zum
Beispiel kann die Auflageflächenanordnung
unter Verwendung desselben physikalischen Kanals mit Energie versorgt
werden als auch Daten übertragen
werden.
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Kurz
gesagt, die Funktionen sind wie folgt:
- – Energieversorgung
und mögliche
Speicherung;
- – Nachrichtempfang
(z.B. eines Umwandlungsstartbefehl);
- – Messung;
und
- – Nachrichtübertragung
(z.B. eines Messwertes) aus der Auflageflächenanordnung an die feststehenden
elektronischen Geräte.
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Um
genauer zu sein, anhand der Ausführungsform
der 1 erläutert,
sind die obigen Funktionen wie folgt: (A) eine geeignete Empfangsantenne
(z.B. eine Spule, die wenigstens eine Windung aufweist, die außen um die
Auflageflächenanordnung
gewickelt ist) ist elektromagnetisch mit einer feststehenden Antenne
verbunden, die geeignet auf der Maschine entlang des Weges der Auflageflächenanordnungen
angeordnet ist, und wird durch die feststehende Antenne mit einer
gegebenen Menge an Funkfrequenzenergie versorgt, die nach der Gleichrichtung
die elektronischen Geräte
auf der Auflageflächenanordnung
mit Energie versorgt; das Vorhandensein eines Energiespeicherelements
(z. B. ein Hochleistungskondensator) ermöglicht es den elektronischen
Geräte
auf der Auflageflächenanordnung,
selbst im Bereich von Abschnitten, in denen keine Energieversorgung
vorhanden ist, in Betrieb zu sein; (B) die Auflageflächenanordnung
kann Nachrichten empfangen, z.B. ein Umwandlungsstartbefehl, über einen
Funkfrequenzempfangskanal, welcher derselbe sein kann, der für die Energieversorgung
verwendet wird (siehe Punkt (A)); (C) durch Steuerung des Wandlers
an der Auflageflächenanordnung
mittels geeigneter Signale, ist die Elektronik auf der Auflageflächenanordnung
in der Lage, eine oder mehrere Kapazitätsmessungen durchzuführen, die
auf das Gewicht des Inhaltmaterials hinweisen; (D) über den Übertragungskanal
(welcher auch mit der Energieversorgung geteilt werden kann oder
welcher auch getrennt davon sein kann) kann das Gerät die eingehenden
Nachrichten beantworten, insbesondere indem die feststehenden, auf
der Maschine befindlichen, elektronischen Geräte mit den Ergebnissen der
durchgeführten
Messungen versorgt werden; und aus diesen Messungen können die
auf der Maschine befindlichen, elektronischen Geräte unter Verwendung
geeigneter Verfahren die Abweichung im Gewicht des momentanen Inhalts
der Auflageflächenanordnung
messen, um, wie dargestellt, die Menge des pharmazeutischen Produkts
im Innern der Bodenhülle
auszumachen.
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Alternativ
kann die Funktion (A) durch ein Kontaktsystem durchgeführt werden,
und die Funktionen (B) und (C) können
durch geeignete optoelektronische Mittel oder dasselbe Kontaktsystem
durchgeführt
werden.
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Zur
Vereinfachung der Erkennung der Auflageflächenanordnungen kann jeder
eine Adresse zugeordnet sein, welche permanent im anfänglichen Programmierzustand,
in dem feststehenden, auf der Maschine befindlichen, elektronischen
Gerät gespeichert
wird.
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Das
Vorhandensein einer Zweiwegekanal-Kommunikation mit der Auflageflächenanordnung
erlaubt weitere Funktionen, wie die „Kalibrierung" (was soviel bedeutet
wie die permanente Speicherung der Auflageflächenanordnungsparameter in dem
Prozessor oder dem auf dem Boden befindlichen System), oder die
Software-Aktualisierung und Modifikationen des Auflageflächenanordnungsprozessors,
dieser ist für
die sogenannte In-Application-Programmierung (IAP) ausgelegt.
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3 zeigt
ein erstes Beispiel eines Interaktionsverfahren zwischen einer Auflageflächenanordnung 10 und
einer Anzahl feststehender, auf der Maschine befindlicher, elektronischer
Geräte.
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Die
Interaktion als Ganzes kann in vier Schritte unterteilt werden,
welche aus Gründen
der Klarheit so beschrieben werden, als würden diese getrennt ausgeführt, obwohl
wenigstens manche offensichtlich simultan durchgeführt werden.
- – beim
ersten Schritt C (C = Laden) bewegt sich eine Auflageflächenanordnung 10,
die vom System in Richtung des Pfeils V transportiert wird, an einem
feststehenden, auf der Maschine befindlichen, elektronischen Gerät 100 vorbei;
um genauer zu sein, die Auflageflächenanordnung 10 bewegt
sich an einem Kopplungselement 101 (z.B. einer länglichen,
geeignet ausgerichteten Spule, falls Energie durch Funkfrequenz
oder Induktion zugeführt
wird) vorbei, oder, wie in der zweiten Ausführungsform aus 2,
Kontakte 18 gleiten entlang von Elementen 101,
um das Energiespeicherelement 17 aufzuladen (siehe auch
die 1 und 2).
- – beim
zweiten Schritt F (F = Befüllen)
wird die Auflageflächenanordnung 10 befüllt (z.B.
wird die leere Bodenhülle
eingesetzt oder eine gegebene Maßeinheit des Arzneimittels
wird im Innern der Bodenhülle
abgesetzt).
- – beim
dritten Schritt S (S = Start) empfängt die Auflageflächenanordnung 10 den
Messungsstartbefehl von einer zentralen Steuereinheit 102 (die auch
ein Teil des feststehenden, elektronischen Gerätes 100 darstellt) über ein
Schnittstellenelement 103 (welches auch ein Teil des Geräts 100 bildet);
und die Messung erfolgt über
einen Bewegungsabstand M.
- – Beim
vierten Schritt R (R = Auslesen) wird die Auflageflächenanordnung 10 abgefragt
und überträgt den Wert
der über
einen Bewegungsabstand M vorgenommenen Messung an eine zentrale Steuereinheit 102 über ein
Schnittstellenelement 104.
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Die
Schritte (F), (S), (R) und bei Bedarf der Ladeschritt (C) können normalerweise
mehrere Male auf der Maschine wiederholt werden, indem die Maschine
an geeigneten Stellen mit Elementen 101, 103, 104 zur
Kommunikation mit den Auflageflächenanordnungen 10 einerseits
und mit der zentralen Steuereinheit 102 andererseits ausgestattet
ist.
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Zum
Beispiel können
die S- und R-Stationen jedem Befüllschritt
folgen, um durch Subtraktion das Gewicht des Produkts bei jedem
Schritt zu ermitteln.
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Tatsächlich wird,
falls die Kapsel lediglich mit einem Produkt befüllt wird, die Sequenz zweimal durchgeführt: ein
erstes Mal an der leeren Bodenhülle
und ein zweites Mal an der das Produkt enthaltenden Bodenhülle, wie
es in 4 gezeigt ist.
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4 zeigt
ein zweites Beispiel eines Interaktionsverfahrens zwischen einer
Auflageflächenanordnung 10 und
einer Anzahl feststehender, auf der Maschine befindlicher, elektronischer
Geräte.
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Um
genauer zu sein, C1 in 4 bezeichnet den Schritt des
Ladens einer Auflageflächenanordnung 10;
F1 bezeichnet den Schritt des Einsetzens einer Bodenhülle FN ins
Innere der Auflageflächenanordnung 10;
S1 bezeichnet den Messungsstartbefehl-Schritt; und M1 bezeichnet
den Schritt des Wiegens der Bodenhülle FN. Im Schritt R1 liest
das System den Gewichtswert der Bodenhülle FN aus und überträgt diesen
an das Gerät 100.
C2 bezeichnet einen weiteren Schritt des Ladens der Auflageflächenanordnung 10;
und F2, S2, M2 und R2 bezeichnen dieselben Schritte, wie die obigen,
aber betreffen die Befüllung
der Bodenhülle
FN mit einem Produkt P aus einem Trichter TR zum Beispiel. Das Gerät 100 ermittelt
dann das Gewicht des Produkts P in der Bodenhülle FN durch Berechnen der
Differenz der Werte, die in R2 und R1 erfasst wurden.
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Wie
dem Fachmann offensichtlich sein wird, kann eine dritte Messung
der kompletten Kapsel CS vorgenommen werden, die die Bodenhülle FN,
das Produkt P, und eine Deckelhülle
CP (4) umfasst. Wie dargelegt, können alle oder einige der zuvor
beschriebenen Schritte überlagert
durchgeführt
werden. Um genauer zu sein, die Lade- und Messungsstartbefehl-Schritte
C und S können
an einer Station durchgeführt
werden und der Ausleseschritt R kann mit den Schritten C und S bezüglich des
nächsten Befüllschritt
kombiniert werden, wodurch die auf der Maschine befindlichen Elemente
vereinfacht werden, wie in 4 gezeigt
ist, in welcher F1 und F2 die zwei abfolgenden Befüllschritte
und M1 und M2 die betreffenden Messschritte bezeichnen.
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Das
feststehende, elektronische Gerät 100, die
Auflageflächenanordnungen 10,
die Geräte
(nicht dargestellt) zum Transport der Auflageflächenanordnungen 10,
die Geräte
TR zum Befüllen
der Bodenhüllen
FN mit den Produkten P, die Geräte
zum Aufbringen der Deckelhüllen
CP auf die Budenhüllen
FN und die Geräte
zum Aussondern von Kapseln CS bilden ein Teil einer erfindungsgemäßen Maschine 1000 zur
Befüllung
von Kapseln oder Ähnlichem (3 und 4).
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Um
genauer zu sein, die zentrale Steuereinheit 102 steuert
auf bekannte Weise alle Vorgänge, die
durch die Geräte,
die ein Teil der Maschine 1000 bilden, durchgeführt werden,
sogar durch solche, die nicht in den begleitenden Figuren dargestellt
sind.
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Im
Gegensatz zu den Lösungen,
die in den 1–4 gezeigt
sind, können
einfachere Lösungen
(nicht gezeigt) bequem zum Einsatz kommen, bei denen in die Auflageflächenanordnung
einfach ein kapazitiver Wandler zum Wiegen des Materials während es
eingefüllt
wird, eingearbeitet ist. In diesem Fall umfasst die Auflageflächenanordnung
wenig, falls überhaupt,
Elektronik, und arbeitet daher mit der auf der Maschine befindlichen
Elektronik zusammen (siehe unten).
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Diese
Abwandlung ist daher auf einer Auflageflächenanordnung basiert, die
alleinig mit einem kapazitiven Wandler ausgestattet ist, der Platten
umfasst, die geeignet im Innern der Auflageflächenanordnung (in der Form
von Metallplatten oder -Beschichtungen) den Eigenschaften des zu
messenden Objekts entsprechend angeordnet, ausgestaltet und bemessen
sind. Die Platten werden normalerweise auf zylindrischen Oberflächen, die
koaxial mit der Auflageflächenanordnung
sind, angeordnet sein.
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Die
Platten werden mit einer Reihe externer Elektroden, z. B. in der
Form von mit der Auflageflächenanordnung
koaxialen Ringen, zur Schaffung eines elektrischen Kontakts mit
geeigneten Elementen (Bürsten),
die an der auf der Maschine befindlichen Messpunkten angeordnet
sind, verbinden; und die Kontaktelemente werden mit Konditionierelektronik auf
der Maschine während
der Gegenüberlage
der Auflageflächenanordnung
verbunden werden.
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Nach
Vorgabe der Eigenschaften der Maschine gibt es die folgenden, ausschließlich nicht
einschränkenden
Lösungen,
mit denen der Kontakt zwischen der Auflageflächenanordnung und der auf der Maschine
empfindlichen Elektronik hergestellt wird, um die Messung durchzuführen.
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Die
Anwendung dieser Lösungen
wird dadurch vereinfacht, dass jeweils eine der Weisen, mit denen
Kapseln derzeit in verschiedenen Teilen der Maschinen dieser Art
befördert
werden, ausgenutzt werden, d.h. im Innern von verschobenen Auflageflächenanordnungen
oder auf Transporträdern,
auf denen die Kapseln durch ein pneumatisches Ansaugsystem zurückgehalten
werden.
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In
einer ersten Lösung
wird die Messung durchgeführt,
während
die Auflageflächenanordnung sich
durch eine feststehende Station bewegt, die mit Bürsten oder
elastischen Kontakten ausgestattet ist, die geeignet gestaltet sind,
um die Ringe auf der Auflageflächenanordnung
kurz aber lang genug zur Durchführung
der Messung zu kontaktieren.
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In
einer zweiten Lösung
wird die Auflageflächenanordnung
in gegebenem Abstand auf einem Rad befördert, auf dessen Peripherie
genutete Auflageflächen
ausgebildet sind, die jeweils eine zugehörige Auflageflächenanordnung
mittels eines Standardsystems festhalten.
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Da
die Auflageflächenanordnung
stationär bezüglich des
Transportelements ist, können
die Ringe statisch mittels einer Anzahl an Federkontakten kontaktiert,
z.B. ähnlich
denen, die in Testgeräten
für elektronische
Schaltungen verwendet werden und die als „Nagelbett-Prüfanschlüsse" bekannt sind. In diesem
Fall muss die Konditionierelektronik – oder Teile davon – auf dem
Transportrad installiert werden und mit dem Erdabschnitt durch bekannte
Mittel verbunden werden, wie Gleitkontakte, Drehtransformatoren
und/oder Funksysteme, wie die zunehmend üblich verwendeten drahtlosen
Verbindungen gemäß den IEEE-Standards
802.11 und 802.15.
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Zur
Verbindung des Wandlers im Innern der Auflageflächenanordnung verwendet eine
weitere Ausführungsform
(nicht dargestellt) ein induktives System, dass Wicklungen aufweist,
die geeignet in den Körper
der Auflageflächenanordnung
anstatt der Kontaktringe eingebettet sind. Mit diesem System sind
mechanische, elektrische und möglicherweise auch
geeignete elektronische Schritte vorzunehmen, um eine Messung zu
erhalten, die ausreichend unabhängig
von den Schwankungen ist, denen eine induktive Kopplung unterliegt.
Um dies zu erreichen, wurden Vorkehrungen getroffen, um ein Teil
der elektronischen Schaltung, die von dem induktiven Kupplungssystem
herrührt,
im Innern der Auflageflächenanordnung
anzuordnen. Wobei in diesem Fall diese Lösung als eine vereinfachte
Abwandlung der Auflageflächenanordnung
in den 1–4 angesehen werden
kann.
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Bei
Verwendung eines Mikroprozessors an der Auflageflächenanordnung
können
kompliziertere Messungen sowohl hinsichtlich der Messgenauigkeit als
auch beispielsweise in Form der Bestimmung der Gewichte der einzelnen
Komponenten (Hülle
und Inhalte und/oder Komponententeile des Inhalts in dem Fall von
Mischungen von Komponenten mit unterschiedlichen dielektrischen
Eigenschaften) durchgeführt
werden.
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Zum
Beispiel kann das Folgende durchgeführt werden:
- – Multifrequenz-Messungen
(Multifrequenz-Technologie);
- – Vektormessungen
(Bestimmung der Kapazitanz und des Verlustwinkels); und
- – in
dem Fall des Wandlers, der mehr als zwei Elektroden umfasst, eine
Anzahl an Messungen zwischen den diversen Paaren an Elektroden.
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In
dem letzteren Fall (mehr als zwei Elektroden) können durch die Verwendung von
Verfahren, die ähnlich
denen sind, die in der „kapazitiven
Tomographie" zur
Anwendung kommen, zwei wichtige Ergebnisse betreffend der Präzision der
Inhaltsmessung erhalten werden:
- – größere Unabhängigkeit
der Messung des Gewichts des Inhalts hinsichtlich der räumlichen
Verteilung des Produkts im Innern der Bodenhülle; und
- – ein
gewisses Unterscheidungsvermögen
in einer Messstation zwischen dem Beitrag des Inhalts (Produkts)
und dem des Behälters
(der Hülle).
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Ein
anderer Vorteil besteht darin, dass die Messung durchgeführt werden
kann, wenn und/oder in Teilen der Maschine, in welchen die Kommunikations-
und Energieversorgungsfunktionen inaktiv sind.
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Dies
ist insbesondere wichtig insoweit, dass, trotz einer sicheren Abschirmung
der Komponenten für
eine maximale Genauigkeit eine empfindliche Messung, wie eine kapazitive
unter Abwesenheit irgendeiner anderen Aktivität durchgeführt werden sollte.
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Die
Kommunikation im Besonderen ist eine ziemlich empfindliche Betriebsweise,
falls Funkfelder und LED-Steuerung als Teil eines optischen Übertragungssystems
involviert sind.
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Ein
anderer Vorteil im Vergleich zum Stand der Technik ist der, dass
das Tara – welches
lediglich die Bodenhülle
im Gegensatz zur gesamten Kapsel umfasst- nun leichter ist (gerade
mal die Hälfte
des Gewichts), so dass irgendein Fehler bei der Tara-Messung (besonders
wichtig aufgrund der hohen dielektrischen Konstanten des Hüllenmaterials
im Vergleich zu der des Inhalts) einen geringere Auswirkung auf
die Netto-Gewichtmessung hat.
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Ein
anderer Vorteil ist der, dass in Maschinen, bei denen die Kapsel
in einer Anzahl von abfolgenden Schritten gefüllt wird, diese Technologie
die Bestimmung der Produktmenge, die in jedem Schritt abgesetzt
wird, ermöglicht.
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Zusammenfassung:
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Eine
Maschine (1000) zur Befüllung
von Kapseln (CS) oder Ähnlichem.
Die Maschine (1000) weist eine Anzahl von Auflageflächenanordnungen (10)
auf, in die jeweils ein kapazitiver Wandler (14) und gegebenenfalls
andere Geräte,
wie da wären: ein
Energiespeichergerät
(17) und ein Mikroprozessor, zusätzlich zu Geräten für die externe
Verbindung für
die Energieversorgung und/oder Kommunikation eingearbeitet sind.