DE2820661A1

DE2820661A1 - Verfahren und vorrichtung zur feststellung von fremdkoerpern in fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2820661A1
Application number: DE19782820661
Authority: DE
Inventors: Tyosaku Tagaya; Toshio Takahashi
Original assignee: Eisai Co Ltd
Current assignee: Eisai Co Ltd
Priority date: 1977-05-12
Filing date: 1978-05-11
Publication date: 1978-11-23
Also published as: GB1596708A; IT7868070A0; SE444988B; DE2820661C2; FR2390709B1; CH646256A5; US4274745A; SE7805520L; IT1108289B; FR2390709A1

Description

Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte

Möhlstraße 37 D-8000 Mönchen 80

Eisai COi, Ltd, TeL:089/982085-87

Telex: 0529802 hnkld TOKIO, Japan Telegramme:ellipsoid

JJ. Mai

Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung von Fremdkörpern

in Flüssigkeiten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung von ggf. in Flüssigkeit vorhandenen Fremdstoffen oder Fremdkörpern, insbesondere zur Feststellung von unerwünschten, kleinen Fremdkörpern, die ggf. in medizinischen Flüssigkeiten vorhanden sind, welche in durchsichtige Behälter, wie Ampullen und Phiolen oder Fläschchen abgefüllt sind, die ihrerseits häufig Fremdkörper, wie kleine Glassplitter, kleine Teilchen und Fasern enthalten. Das Vorhandensein solcher Fremdkörper beeinträchtigt die Güte des Produkts, und es erweist sich daher als notwendig, betroffene Behälter, die Fremdkörper enthalten, durch Prüfung aller der mit medizinischen Flüssigkeiten gefüllten Behälter auszusondern.

Bei einem bisherigen Verfahren geschieht die Prüfung auf Fremdstoffe oder -körper wie folgt: Eine zu prüfende Ampulle wird mit hoher Drehzahl gedreht und dann schnell zum Stillstand gebracht. Die suspendierten Fremdkörper, die mit der Flüssigkeit in der Ampulle umherwirbeln, werden beleuchtet. Der durch die Flüssigkeit hindurchtretende Lichtstrahl wird

809847/0842

von einem Lichtdetektor aufgefangen, und eine Minderung des empfangenen Lichts wird als Anzeichen für das Vorhandensein von Fremdkörpern angesehen. Bei diesem Verfahren erweist es sich als schwierig, eine wirksame bzw. genaue Fremdkörperfeststellung mittels eines einzigen photoelektrischen Elements, wie eines Lichtdetektors vorzunehmen, weil die festzustellenden Fremdkörper im Vergleich zum Erfassungs-Sichtfeld außerordentlich klein sind und der durch das Vorhandensein von Fremdkörpern hervorgerufene Unterschied im Photostrom ebenfalls außerordentlich gering ist. Ein anderes bisheriges Verfahren, bei dem ein Lichtdetektor aus zahlreichen kleinen, lichtempfindlichen Elementen mit einer Größe entsprechend derjenigen der Fremdkörper verwendet wird und die Ausgangssignale der bätreffenden lichtempfindlichen Elemente abgetastet oder abgegriffen werden, ist mit dem wesentlichen Nachteil behaftet, daß für die Signalverarbeitung komplexe elektrische Schaltungen erforderlich sind und das Meßergebnis durch die Form der Fremdkörper beeinflußt wird.

Im Fall von kleinen lichtempfindlichen Elementen mit einer lichtempfindlichen bzw. Lichtmeßfläche, welche der Projektionsfläche der Fremdkörperteilchen kleinster Größe entspricht oder kleiner ist als diese Projektionsfläche, kann eine unterscheidungskräftige (sensitive) Messung gewährleistet werden, weil dabei die Lichtmeßfläche durch ein Fremdkörperteilchen abgeschattet wird und ein sehr großer Unterschied in der empfangenen Lichtmenge zwischen den abgeschatteten und den nicht abgeschatteten Elementen auftritt. Beispielsweise wird eine Lichtmeßfläche von etwa 100 um im Quadrat von einem Teilchen einer Größe von etwa 100 χ 100 um vollständig abgeschattet, so daß eine unterscheidungskräftige, d.h. eindeutige Messung erreicht wird. Lange und schmale Fremdkörper von z.B. 50 χ 200 um vermögen dagegen die quadratische Lichtmeßfläche nicht vollständig abzudecken, obgleich die Projektionsfläche dieselbe ist. Derartige Fremdkörper können daher ggf. der Messung entgehen.

809847/0Ö42

Bei einem anderen bisherigen Verfahren, bei dem die diffuse Reflexion von Fremdstoffen gemessen wird, kann nicht zwischen Fremdkörpern verschiedener Größe unterschieden werden, weil das Reflexionsverhältnis je nach der Art der Fremdkörper variiert.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Verfahrens zur eindeutigen und einfachen Feststellung von Fremdkörpern auf der Grundlage ihrer Projektionsflächen und unabhängig von ihrer Konfiguration.

Die Erfindung bezweckt auch die Schaffung einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die keine tote Zone bzw. Unempfindlichkeitszone in der lichtempfindlichen Fläche des Lichtdetektors enthält.

Bei dieser Vonlchtung soll außerdem das Meß-Sichtfeld entsprechend der Größe der festzustellenden Objekte einfach und genau änderbar sein.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Maßnahmen und Merkmale gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit welcher die geschilderten Nachteile des Stands der Technik ausgeräumt werden sollen, ist die lichtempfindliche bzw. Lichtmeßfläche des Lichtdetektors in eine Vielzahl kleiner Bereiche von

0,01 - 1 mm unterteilt, so daß jedes Lichtmeßelement ein bezüglich der Größe der Projektionsfläche der Fremdkörper proportionales Ausgangssignal liefert und die Messung oder Feststellung durch Vergleichen des Ausgangssignals mit einem Bezugswert erfolgt.

Fremdkörper können verschiedenartige Form besitzen; typische Formen sind Teilchen- bzw. Klümpchen- und Faserformen. Faser-

809847/0843

förmige Fremdkörper besitzen im allgemeinen einen Durchmesser von (etwa) 20 um und eine mehr als das Zehnfache des Durchmessers betragende Länge. Ein Teilchen von 100 χ 100 um Größe besitzt daher dieselbe Projektionsfläche wie eine 20 χ 500 um große Faser. Wenn die Meßgrenze auf Teilchen von 100 χ 100 um und Fasern von 20 um Durchmesser (oder 500 um Länge) eingestellt werden soll, muß die Lichtmeßfläche

/ p

des Detektors in Bereiche von 500 χ 500 um Größe (0,25 mm ) unterteilt werden. Durch Messung der empfangenen Lichtmenge an jedem Abschnitt der unterteilten Lichtmeßflache ist es möglich, ein Ausgangssignal zu erhalten, welchts der Projektionsfläche des Fremdkörpers proportional ist, und zwar unabhängig von seiner Gestalt, nämlich Teilchen-, Faser- oder sonstige Form, und Ausgangssignale mit einem ausreichend großen Rauschabstand und ohne Fehlmessung aufgrund von kleinen, unvermeidlich in medizinischen Flüssigkeiten enthaltenen Teilchen zu erhalten.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist die Lichtmeßfläche des Lichtdetektors mit einem Bündel optischer Fasern versehen, die in der Weise an photoelektrische Elemente angeschlossen sind, daß jeder Unterteilungsbereich der Lichtmeßfläche je einem photoelektrischen Element entspricht. Die einzelnen Abschnitte bzw. Bereiche der Lichtmeßfläche sind daher im wesentlichen zusammenhängend, und es ist keine tote Zone bzw. Unempfindlichkeitszone vorhanden, die zu einer Fehlmessung führen könnte.

Außerdem können photoelektrische Wandlerelemente, wie Phototransistoren, Photodioden und Photozellen, unmittelbar und ohne die Verwendung von optischen Fasern auf der Lichtmeßfläche zueinander versetzt angeordnet sein, so daß in der wirbelnden Flüssigkeit enthaltene Fremdkörper durch die eine oder die andere Reihe von Meßelementen festgestellt werden. Mit einer solchen Anordnung wird jede tote Zone vermieden.

809847/0842

Für die kontinuierliche und automatische Messung sollte das Meß-Sichtfeld entsprechend der Größe der zu prüfenden Ampullen änderbar sein; dies wird durch Auswechseln des Lichtempfängers oder durch optische oder mechanische Abdeckung eines Teils des Lichtempfängers erreicht. Für dieses Vorgehen ist jedoch viel Erfahrung nötig, weshalb nach einem einfachen und sicheren Verfahren gesucht wurde.

Erfindungsgemäß wird die Änderung des Meß-Sichtfelds wie folgt durchgeführt: Die Ausgangssignale von der Gruppe der kleinen Lichtmeßelemente werden zur Lieferung eines Ausgangssignals mit den vorgegebenen Bezugswerten verglichen. Das auf diese Weise erhaltene Ausgangssignal wird dann in die Meßsichtfeld-Wählschaltung eingegeben, welche die Zahl der einzusetzenden kleinen Lichtmeßelemente entsprechend der Größe der festzustellenden Objekte regelt.

Die genannte Wählschaltung ist ein Schaltkreis, mit dessen Hilfe eine geeignete Zahl der jeweils einzusetzenden kleinen Lichtmeßelemente entsprechend der Änderung des Sichtfelds gegenüber der Größe der festzustellenden Objekte gewählt wird. Genauer gesagt, ist diese Schaltung so ausgelegt, daß eine Voreinstellung mittels einer Wählschaltung entsprechend der Größe der festzustellenden Objekte in der Weise erfolgt, daß die Zahl der anzuwendenden kleinen Lichtmeßelemente der Größe des Meßsichtfelds entspricht. Dies geschieht mittels einer eingebauten Matrixschaltung, etwa einer Diodenmatrix* schaltung oder einer verdrahteten (wired) ODER-Schaltung. Auf diese Weise ist es möglich, in einem einfachen Vorgang über Komparatoren die erforderlichen und ausreichenden Ausgangssignale aus den Ausgangssignalen zu erhalten, die von den kleinen Lichtmeßelementen erzeugt werden. Das auf diese Weise geänderte Sichtfeld ist zudem sehr genau einstellbar.

809847/0842

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilschnittansicht des Drehtisches gemäß Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4a und 4b perspektivische Darstellungen verschiedener Beispiele für den Lichtdetektor,

Fig. 5 eine Teil-Vorderansicht eines anderen Beispiels für den Lichtdetektor,

Fig. 6 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung cbr erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Meßsichtfeld-Wählschaltung,

Fig. 7a eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels, bei dem der Lichtdetektor nicht nur in lotrechter Richtung, sondern auch in waagerechter Richtung entsprechend dem Boden der zu prüfenden Ampullen angeordnet ist, und

Fig. 7b ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung der Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 7a.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt einen Ladeschacht 10, aus welchem die eingegebenen Ampullen 11 jeweils

809847/0842

einzeln und intermittierend durch miteinander kämmende Zufuhr-Sternräder 12 und 13 einem Drehtisch 14 zugeliefert werden. Der Drehtisch 14 dreht sich zusammen mit einer oberseitigen Druckkappe 16 intermittierend um eine Drehachse über jeweils 90°. Wenn die Ampulle 11 in der Position A einem drehbaren Sitz 17 am Drehtisch 14 zugeführt wird, verlagert sich die oberseitige Druckkappe 16 zum Niederhalten der Ampulle 11 nach unten. Bei der Überführung der Ampulle 11 in die Position B dreht sich eine Steuerkurve 18, wobei sich eine Rolle 19 nach unten verlagert und dabei einen Hebelarm 20 um einen Schwenkpunkt 21 verschwenkt und eine Scheibenkupplung 22 durch eine nicht dargestellte Blattfeder eingerückt und mit dem drehbaren Sitz 17 verbunden wird. Hierbei wird die Drehung eines Motors 23 über einen Riemen 24 übertragen, um die Ampulle mit hoher Drehzahl in Drehung zu versetzen. Wenn sich die Steuerkurve 18 weiterdreht und die Rolle 19 nach oben drückt, wird die Kupplung 22 ausgerückt, während gleichzeitig eine Bremse 25 zum schnellen Anhalten der Drehbewegung angezogen wird. Anschließend wird die Ampulle 11 durch intermittierende Weiterdrehung des Drehtisches 14 in eine Meßposition C überführt.

In der Position C befindet sich die Ampulle 11 im Stillstand, während die Flüssigkeit und die darin enthaltenen Fremdkörper in der Ampulle weiter rotieren. Die Ampulle 11 wird dabei mit dem von einer Lichtquelle 26 über eine Kondensorlinse und einen Schlitz 28 ausgestrahlten Lichtstrahl 1 beleuchtet. Der durch die Flüssigkeit hindurchgegangene Lichtstrahl wird durch eine Fokussierlinse 29 auf einen noch näher zu beschreibenden Photodetektor 30 gebündelt. Der Photodetektor 30 liefert ein Ausgangssignal, das durch eine Verzögerungsschaltung für eine vorbestimmte Zeitspanne verzögert wird und sodann ein Solenoid für die Auswahl bzw. Aussonderung betätigt. Wenn die Ampulle 11, welche auf die beschriebene Weise

809847/0842

geprüft worden ist, durch intermittierende Weiterdrehung des Drehtisches 14 in die Position D gebracht wird, bewegt sich die oberseitige bzw. Kopfdruckkappe 16 unter Trennung von der Ampulle nach oben. Die Ampulle 11 wird sodann durch ein Austragrad 31 der Wähleinheit vom Drehtisch 14 ausgetragen. Ein Wählhebel 32 wird durch das durch das Wählsignal betätigte .Solenoid umgeschaltet, so daß die Ampulle 11 entweder in einen Ausschußschacht 33 oder in einen Abnahme schacht

34 ausgetragen wird.

Im folgenden sind die oben beschriebene Meßvorrichtung und die an sie angeschlossene Rechner- und Prozessorschaltung anhand der Fig. 3» 4a und 4b erläutert, in denen die Lichtquelle 26, die Kondensorlinse 27, die Ampulle 11, der drehbare Sitz 17, die Fokussierlinse 29 und der Photodetektor dargestellt sind. Die lichtempfindliche bzw. Lichtmeßfläche des Photodetektors 30 besteht aus lotrecht angeordneten Mikrophotoempfängern 35 mit vorbestimmter Oberfläche. Insbesondere sind dabei optische Fasern 36 mit einem Durchmesser von etwa 10 um in der Weise gebündelt, daß ihre Enden gemäß Fig. 4a die Lichtempfangsfläche in einem lotrechten Rahmen einer Breite von 500 um bilden. Das optische Faserbündel ist in Abständen von 500 um jeweils unterteilt, so daß die Mikrophotoempfänger

35 mit jeweils einer Oberfläche von 500 χ 500 um = 0,25 mm gebildet werden. Das den Mikrophotoempfänger 35 bildende optische Faserbündel ist optisch mit photoelektrischen Elementen 37 verbunden. Während die optischen Fasern aus Glasfasern bestehen, können diqphotoelektrischen Elemente Phototransistoren, Photodioden oder Photozellen sein. Ihre Form kann gemäß Fig. 4a quadratisch oder gemäß Fig. 4b kreisförmig sein.

Die Zahl der lotrecht anzuordnenden Mikrophotoempfänger 35 wird so bestimmt, daß das Meßsichtfeld die Höhe von der Flüssigkeitsoberfläche bis zum Boden der Ampulle 11 über-

609847/0842

streicht. Wenn beispielsweise 2-ml-Ampullen mit einem Meß-Sichtfeld von 25 mm geprüft werden sollen, sollte das Bündel der optischen Fasern 36 in 50 Bereiche von jeweils 500 um unterteilt werden, so daß 50 Einheiten von Mikrophotoempfängern 35 in einer lotrechten Reihe angeordnet sind.

Obgleich vorstehend 50 Mikrophotoempfängereinheiten 35 mit jeweils einer Meßfläche von 0,25 mm genannt wurden, ist es für die Prüfung von Ampullen mit einem Inhalt von 1 ml bis etwa 20 ml vorteilhaft, 20 - 120 Mikrophotoempfängereinheiten

35 mit jeweils einer Meßfläche von 0,01 mm bis 1,0 mm anzuordnen. Selbstverständlich muß eine größere Zahl von Mikrophotoempfängern 35 für die Prüfung von Pläschchen bzw. Flaschen von bis zu 500 ml Inhalt verwendet werden. Da zwischen zwei benachbarten Mikrophotoempfängern 35 praktisch keine Grenzfläche vorhanden ist, die eine tote Zone bzw. Unempfindlichkeitszone darstellen würde, werden Meßfehler vermieden.

Die Ausgangssignale der photoelektrischen Elemente 37 werden zugeordneten Operationsverstärkern 38<j, 38₂ ... 38_n eingespeist, die vom Differentialeingangstyp sind und an welche variable bzw. Regelwiderstände 39-j, 39₂ · · · 39_n angeschlossen sind, um ihre Gleichspannung-Ausgangspegel einheitlich zu gestalten, wenn Unterschiede in der Ansprechempfindlichkeit zwischen den photoelektrischen Elementen 37 vorhanden sind. Die Gleichspannungskomponenten der Ausgangssignale der Operationsverstärker 38^, 38₂ .·· 38_n werden durch Kondensatoren 4O₁, 4O₂ ... 40 beseitigt, welche einen Gleichstromfluß sperren, andererseits aber die Wechselstromkomponenten durchlassen, die nur beim Vorhandensein von Fremdkörpern in einer Größe entsprechend derjenigen der Fremdkörper erzeugt werden. Diese Wechselstromkomponenten gelangen über die genannten Kondensatoren zu Komparatoren 41^, 41₂ ··· 41 , an welche zu Vergleichszwecken eine Bezugsspannung von einer Bezugsspannung-Einstellschaltung 42 über einen Ifähl-

809847/0842

schalter 43 angelegt wird, so daß die Komparatoren nur dann Ausgangssignale liefern, wenn die Signalspannung von den Kondensatoren 4O₁, 4O₂ ... 4O_n größer ist als die Bezugsspannung von der Einstellschaltung 42. Die für den Vergleich benutzte Bezugsspannung kann mit Hilfe des Wählschalters 43 in mehreren Schritten geschaltet werden. Je niedriger die Bezugsspannung ist, um so höher ist die Ansprechempfindlichkeit für die Feststellung von Fremdkörpern geringerer Größe. Bei höherer Bezugsspannung ist umgekehrt die Ansprechempfindlichkeit für die Feststellung von Fremdkörpern um so geringer. Die Bezugsspannung kann mit Hilfe des Wählschalters 43 und auch mittels des Regelwiderstands stufenlos verändert werden.

Die Ausgangssignale der Komparatoren 4I₁, 41₂ ... 41_n werden einem ODER-Glied eingegeben, das ein Ausschuß-Meßsignal liefert, wenn einer der Komparatoren ein auf Fremdkörper hinweisendes Meßsignal liefert. Das Ausschußsignal wird über eine Signalverzögerungsschaltung 45 und einen Verstärker 46 an ein Solenoid 47 angelegt, so daß der Wählhebel 32 gemäß Fig. 1 zum Aussondern von unbrauchbaren Ampullen in die entsprechende Richtung umgeschaltet wird. Der Wählhebel kann dabei durch einen geeigneten elektromechanischen Kraftwandler, beispielsweise ein Druckluftventil und eine elektromagnetische Kupplung, betätigt werden.

Bei Versuchen mit dner Ausführungsform, bei welcher die lichtempfindliche Fläche des Photodetektors 30 in Bereiche von Mikrophotoempfängeui 35 mit jeweils den Abmessungen 500 χ 500 um unterteilt war, wurden die in Tabelle 1 angegebenen Meßergebnisse erzielt.

Als annehmbar bewertete Proben werden als Gruppe A (A₁ und A₂) bezeichnet, während als unbrauchbar bewertete Proben als Gruppe B (B₁ und B₂) angegeben sind. Das Meßverhältnis ist als Anteil der Proben definiert, die als fehlerhaft bzw. unbrauchbar bewertet wurden.

309BA 7/0842

Gruppe A
A₁

Ao

- 14 -

Pro .iektions fläche

0,4 χ 1Cr (um ) oder kleiner

0,4 χ 10³ (um²)

Maße

20 χ 20 um oder kleiner

20 χ 20 um

Gruppe B Pro .jektionsfläche B₁ 10 χ 10³ (um²)

B₂ 10 χ 10³ (um²)

Maße

20 χ 500 um

100 χ 100

Tabelle 1 Meßverhältnis

Andererseits wurden die im folgenden angegebenen Ergebnisse mit einer 1024 Bits umfassenden, selbstabtastenden Diodenanordnung erzielt, bei welcher 1024 Einheiten von lichtempfindlichen Elementen einer Größe von 25,4 χ 12,7 wm in gegenseitigen Abständen von 12,7 um als Photodetektor benutzt wurden und eine gemäß den Fig. 4a und 4b in fünf Abschnitte von 5 x 5 mm unterteilte Lichtmeßfläche vorgesehen war.

809847/08Λ2

- 15 Tabelle 2

282066!

	Meßverhältnis	Hoch	Elemente von 5 x 5 mm	Hoch
Lichtmeß elemente	Diodenanordnung	50% 70%	Niedrig	30% 33%
Empfindlichkeit	Niedrig	98% 99%	0% 0%	50% 55%
Proben ^A1 A₂	0,5% 0,9%	13% 15%
^B1 ^B2	61% 75%

Niedriger Empfindlichkeitspegel: weniger als 1% für

Gruppe A

Hoher Empfindlichkeitspegel: mehr als 90% für

Gruppe B

Wenn bei Verwendung einer Diodenanordnung das Meßverhältnis für Gruppe A gemäß Tabelle 2 unter 1% gehalten wird, verringert sich das Meßverhältnis für Gruppe B auf etwa 70%, und wenn das Meßverhältnis für Gruppe A über 90% bleibt, erhöht sich das Meßverhältnis für Gruppe A auf 50 - 70%. Bei Verwendung nur geringfügig größerer Lichtmeßelemente ist andererseits die Ansprechempfindlichkeit ungenügend, so daß keine vollständige Unterscheidung zwischen Gruppe A und Gruppe B getroffen werden kann.

Im Gegensatz hierzu gewährleistet das erfindungsgemäße Verfahren eine sichere Trennung bzw. Unterscheidung zwischen Gruppe A und Gruppe B gemäß Tabelle 1_o

Die Grenze für die Trennung bzw. Aussonderung kann in einem kleinen Bereich durch Änderung der Bezugsspannung für Ver-

809847/08Λ2

gleichszwecke eingestellt werden. Eine Einstellung in einem großen Bereich, d.h. eine Grobeinsteilung, kann durch Wahl einer optimalen Lichtempfangsfläche für jeden Bereich der den Photodetektor 30 bildenden Mikrophotoempfänger 35 im Bereich von 0,01 - 1,0 mm vorgenommen werden. Ebenso ist es möglich, das Relatiwerhältnis zwischen der Projektionsfläche der Fremdkörper und dem Mikrophotoempfänger 35 auf die oben beschriebene Weise durch Änderung des Vergrößerungsgrads der Fokussierlinse 29 einzustellen. In noch einfacherer Weise ist es möglich, den Empfindlichkeitspegel durch Anbringung einer Abschattungsmaske an einem Teil der Mikrophotoempfänger 35 zu ändern, obgleich hierdurch die Linearität der Ausgangssignale für die Fremdkörper verringert wird. Hierbei kann die Abschattungsmaske vor der Fokussierlinse angeordnet werden, doch sollte sie vorzugsweise vor den Mikrophotoempfängern 35 angebracht werden, so daß auf der Lichtmeßfläche ein scharfes Bild gebildet wird.

Fig. 5 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher das Licht ohne die Verwendung von optischen Fasern unmittelbar vom Photodetektor empfangen wird. Als Mikrophotoempfänger 35, welche den Photodetektor 30 bilden, werden dabei quadratische Phototransistoren einer Größe von 1 χ 1 mm benutzt. Die Phototransistoren sind (in einer lotrechten Reihe) in gegenseitigen Abständen von 0,5 mm angeordnet, und die eine Reihe ist um einen halben Mittenabstand gegenüber der anderen Reihe versetzt angeordnet, so daß ein Bild eines faserförmigen Fremdkörpers einer Größe von 20 χ 500 um durch einen Bereich der einen oder anderen Reihe erfaßt wird. Hierdurch werden Meßfehler aufgrund einer toten Zone zwischen den Elementen ausgeschaltet. Diese Ausführungsform gewährleistet daher dasselbe Ergebnis wie die Ausführungsform gemäß den Fig. 4a und 4b unter Verwendung von optischen Fasern. Faserförmige Fremdkörper ergeben je nach ihrer Bewegung verschiedenartige Projektionsbilder. Aus diesem Grund variieren die Projektionsflächen von Fremdkörpern, wenn jeder

809847/0842

Abschnitt oder Bereich dar Mikrophotoempfanger 35 eine Rechteckform mit sehr stark verschiedenen Seitenlängen besitzt. Wenn die einzelnen Mikrophotoempfängereinheiten dagegen quadratisch ausgebildet sind, kann die Größe der Fremdkörper genau gemessen werden, weil das gesamte Projektionsbild unabhängig von der Lage der faserförmigen Fremdkörper erfaßt wird. Aus diesem Grund sollten diese Einheiten vorzugsweise quadratisch sein.

Im folgenden ist anhand von Fig. 6 die Betätigungs- und Prozessorschaltung für die Meß-Sichtfeld-Wählschaltung zur Anpassung des Meß-Sichtfelds an die Größe zu prüfenden Ampullen beschrieben. In Fig. 6 sind die Lichtquelle 26, die Kondensorlinse 27, Ampullen verschiedener Größen H₁, 11₂, 11-, die Fokussierlinse 29 und der Photodetektor 30 dargestellt. Die lichtempfindliche Fläche bzw. Lichtmeßfläche des Photodetektors 30 besteht aus einer Vielzahl von in einer oder mehreren Reihen angeordneten Mikrophotoempfängem 35. Die Zahl der in lotrechter Reihe anzuordnenden Einheiten bestimmt sich durch die maximale Größe der zu prüfenden Ampullen. Zur Prüfung von Ampullen H₁ - 11, von 1 ml, 2 ml bzw. 3 ml Inhalt werden 60 Einheiten in lotrechter Reihe angeordnet, so daß sie den Bereich vom Flüssigkeitsspiegel bis zum Boden der 3-ml-Ampulle 11, bedecken, während 40 Einheiten denselben Bereich bei einer 2-ml-Ampulle 11₂ und 30 Einheiten den Bereich bei einer 1-ml-Ampulle H₁ erfassen. Die Mikrophotoempf anger 35-i, 35₂·.. 35gQ sind nacheinander an zugeordnete photoelektrische Elemente 37-,, 37₂ ··· 37^q, Operationsverstärker 38^ 38₂ ... 38g_Q, Kondensatoren 4O₁, 4O₂ ... 40g_Q und Komparatoren 4I₁, 41₂ ... 41g₀ angeschlossen. Die Ausgangssignale der Komparatoren ^¹1» 412 ... 41_6o werden der Meß-Sichtfeld-Wählschaltung 48 eingegeben, die aus Diodenmatrixschaltungen besteht, so daß die Zahl der Mikrophotoempfanger 35₁, 35₂ ... 35_6o entsprechend eingestellt werden kann, die bei Änderung des Meß-Sichtfelds entsprechend der jeweiligen Größe der Ampullen 11 ver-

809847/0842

wendet werden sollen. Für die Prüfung der Ampullen 11, von 3 ml Inhalt werden alle 60 Mikrophotoempf anger 35-j, 35₂ · · · 35ßQ mit angeschlossenen ODER-Gliedern 49 aus Dioden 49.., 49₂ ··· ^g₀ eingesetzt. Zur Prüfung von 2-ml-Ampullen 11₂ ist auf ähnliche Weise das aus Dioden 5O₁, 5O₂ ... 5⁰Ao ^be~ stehende ODER-Glied 50 mit 40 Mikrophotoempfängem 35«, _f 35₂... 35/,Q verbunden. Für die Prüfung von 1-ml-Ampullen 11,. ist das aus Dioden 51*, 51₂ ... 51 ,q bestehende ODER-Glied 51 an 30 Mikrophotoempfänger 35-j» 35₂ ... 35,q angeschlossen. Die jeweiligen ODER-Glieder 49, 50 und 51 sind wie in Fig. 3 über die Wählschaltung 52 mit Klemmen 49_Q, 5O₀, 51₀ und 52_Q mit der Verzögerungsschaltung 45, dem Verstärker 46 und dem Solenoid 47 verbunden.

Zur Prüfung von 3-ml-Ampullen 11, wird die Sammelklemme 52_Q der Wählschaltung 52 mit der Klemme 49_Q des ODER-Glieds 49 verbunden, wobei die Ausgangssignale aller 60 Mikrophotoempfänger 35-j, 35₂ ... 35gQ wirksam sind. Die Meß-Sichtfeld-Wählschaltung 48 liefert dabei Ausgangssignale unabhängig von Signalen zur Feststellung von Ausschußampullen. Für 2-ml-Ampullen 11₂ wird die Samme!klemme 52_Q der Wählschaltung 52 mit der Klemme 50_Q des ODER-Glieds 50 verbunden, wobei die Ausgangssignale von 40 Mikrophotoempfängern 35^, 35₂ 35.Q wirksam sind, während die Ausgangssignale der restlichen 20 Mikrophotoempfänger 35^₁ - 35g₀ gesperrt sind. Für die Prüfung von 1-ml-Ampullen 11-, werden die AusgangssLgnale von 30 Mikrophotoempfängern 35-j, 35₂ ... 35,_Q effekbiv ausgenutzt, während die restlichen Ausgangssignale unterdrückt werden. Auf diese Weise kann leicht und genau und ohne besondere Geschicklichkeit das Meß-Sichtfeld durch Umschaltung nur der Wählschaltung 52 geändert bzw. angepaßt werden. Aus diesem Grund kann erwartet werden, daß mit der Erfindung die Genauigkeit und Wirksamkeit der Aussonderung bei einer automatischen Prüfvorrichtung der beschriebenen Art verbessert wird.

809847/0842

Gemäß Fig. 6, welche die Prüfung von Ampullen mit 1 ml, 2 ml und 3 ml Inhalt veranschaulicht, sind die Meß-Sichtfeld-Wählschaltung 48 sowie die Wählschaltung 52 zur Umschaltung auf diese drei Ampullengrößen ausgelegt. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß ohne weiteres Abwandlungen zur Ermöglichung einer Anpassung an verschiedene andere Ampullengrößen gegeben sind.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 sind die Mikrophotoempfänger 35-]» 35₂ ··· 35gQ in lotrechter Reihe angeordnet. Gemäß Fig. 7a sind die Mikrophotoempfänger in einer Position entsprechend dem Boden der Ampulle zusätzlich zu den lotrecht angeordneten Einheiten auch in einer waagerechten Reihe angeordnet. Mit dieser Anordnung können auch schwerere Fremdkörper, wie Glassplitter, die zum Absetzen am Ampullenboden neigen, vollständig erfaßt werden. Gemäß Fig. 7a sind die Mikrophotoempfänger 35* > 35? · · · 35gQ lotrecht in einer oder mehreren Reihen ungefähr auf der Mittellinie der Ampulle 11 angeordnet, während Mikrophotoempfänger 35_m ... 35-j ... 35_n in einer oder mehreren Reihen längs des Bodens der Ampulle 11 angeordnet sind. Gemäß Fig. 7b sind die waagerecht angeordneten Mikrophotoempfänger 35_m ... 3S₁ ... 35_n über entsprechende bzw. zugeordnete photoelektrische Elemente mit Operationsverstärkern 38 ... 38^ ... 38 , Kondensatoren 40 ... 40^ ... und Komparatoren 41_m ... 41^ ... 41_n verbunden. Die Ausgangsseiten dieser Komparatoren sind (jeweils) mit einer Diodenanordnung 49_ ... 49„, 50_ ... 50_ bzw. 51 _v ... 51 ,_r entsprechend den Breiten der Ampullen 11-z» 11p bzw. H- verbunden. Diese Dioden bilden zusammen mit den Dioden für die lotrechte Reihe die Meß-Sichtfeld-Wählschaltung 48.

Bei der beschriebenen Konstruktion kann das Meß-Sichtfeld in Abhängigkeit von der Breite der Ampullen sowie ihrer Höhe durch Umschalten der ODER-Glieder 49, 50 und 51 über die Wählschaltung 52 geändert bzw. angepaßt werden. Infolgedessen

809847/0842

können schwere Fremdkörper, wie Glassplitter, die zum Absetzen am Ampullenboden neigen, vollständig erfaßt werden.

Anstelle der die Meß-Sichtfeld-Wählschaltung 48 bildenden Matrixschaltungen können unter Gewährleistung derselben Wirkung auch verdrahtete ODER-Schaltungen verwendet werden.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden die Meß-Sichtfelder für die lotrechte Reihe und die waagerechte Reihe synchron umgeschaltet, doch ist auch eine Abwandlung möglich, welche das getrennte Umschalten der lotrechten Reihe und der waagerechten Reihe zuläßt. Eine solche Abwandlung erlaubt die Prüfung einer größeren Zahl verschieden großer Ampullen.

809847/0842

-¹SLA-

Leerseite

Claims

Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte

Möhlstraße 37 Eisai Co., Ltd. D-8000 München 80

Tokio, Japan TeI.:.089/982085-87

Telex: 0529802 hnkl d

Telegramme: ellipsoid

Π Mai 1978

Patentansprüche

Iy Verfahren zur Feststellung von Fremdkörpern in Flüssigkeiten,bei dem ein mit einer Flüssigkeit gefüllter durchsichtiger Behälter mit hoher Drehzahl in Drehung versetzt und dann schnell zum Stillstand gebracht wird, um die suspendierten Fremdkörper mit der Flüssigkeit weiter rotieren zu lassen, die Flüssigkeit und die ggf. vorhandenen Fremdkörper beleuchtet werden, das durchgelassene Licht von einem dem Behälter angepaßten Photodetektor empfangen wird und die Menge des empfangenen Lichts gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Fläche bzw. Lichtmeßfläche des Photodetektors in

ρ eine Vielzahl von Bereichen einer Größe von 0,01 - 1,0 mm unterteilt; wird, so daß der Projektionsfläche der Fremdkörper proportionale Ausgangssignale abnehmbar sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als durchsichtiger Behälter eine Ampulle verwendet wird und daß die Lichtmeßfläche aus 20 - 120 Einheiten von abstandsfrei angeordneten Mikrophotoempfängem besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Mikrophotoempfängem empfangene Lichtstrahl

809847/0842
vl/Bl/ro

ORIGINAL INSPECTED

über optische Fasern zu photoelektrischen Wandlerelementen übertragen wird, welche den betreffenden Mikrophotoempfängern entsprechen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrophotoempfanger der Lichtmeßfläche parallel zum durchsichtigen Behälter angeordnet und senkrecht zu dessen Drehachse mit einer gewissen Überlappung gegeneinander versetzt werden, so daß keine tote Zone bzw. Unempfindlichkeitszone vorhanden ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrophotoempfänger der Lichtmeßfläche eine quadratische oder rechteckige Form besitzen.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Mikrophotoempfanger der Lichtmeßfläche entsprechend den Meßgrenzen der Fremdkörper verändert wird, indem die Breite des empfangenen Lichtstrahls senkrecht zur Drehachse des durchsichtigen Behälters geändert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Oberfläche der Mikrophotoempf anger variiert wird, indem die Vergrößerung der Fokussierlinse zur Bündelung des durch den durchsichtigen Behälter hindurchgelangten Lidifcs auf die Lichtmeßfläche entsprechend den Meßgrenzen der Fremdkörper geändert wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsichtfeld in Anpassung an die Größe des durchsichtigen Behälters (11) durch Änderung der Zahl der zu verwendenden Mikrophotoempfanger (35) mittels einer Wählschaltung für das

809847/0842

Meßsichtfeld änderbar ist, daß die Lichtmeßfläche (30) aus einer Anordnung von in eine Vielzahl von Bereichen unterteilten Mikrophotoempfängern (35) zusammengesetzt ist, daß die Mikrophotoempfanger mit zugeordneten Meßsichtfeld-Wählschaltungen entsprechend jedem Meßsichtfeld über eine Gruppe von Komparatoren verbunden sind, welche die Signale von den Mikrophotoempfängern mit einem vorgegebenen Bezugswert vergleichen, und daß die bzw. jede Meßsichtfeld-¥ählschaltung mit einer Schaltung zur Änderung des Meßsichtfelds verbunden ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsichtfeld-Wählschaltung Diodenmatrixschaltungen umfaßt, die so angeordnet sind, daß die Zahl dareinzusetzenden Mikrophotoempfänger entsprechend der Größe des durchsichtigen Behälters änderbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß der durchsichtige Behälter eine Ampulle ist und daß die Mikrophotoempfänger in einer oder mehreren lotrechten Reihen entsprechend der maximalen Größe der jeweiligen Ampulle angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der durchsichtige Behälter eine Ampulle ist, daß die Mikrophotoempfänger in einer oder mehreren lotrechten Reihen entsprechend der maximalen Höhe der zu prüfenden Ampullen und in einer oder mehreren waagerechten Reihen entsprechend der größten Breite dieser Ampullen und in Ausrichtung auf den jeweiligen Ampullenboden angeordnet sind und daß die Meßsichtfeld-Wählschaltungen für die Mikrophotoempfänger entsprechend dem Meßsichtfeld der lotrechten und waagerechten Reihen angeschlossen sind.

809847/08A2