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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung oder das Testen von
erwärmten
Probenmedien, die in Gefäßen enthalten
sind, und insbesondere die gesteuerte Erwärmung von Probenmedien in den Gefäßen ohne
Verwendung eines Wasserbades.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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In
der pharmazeutischen Industrie ist die gesteuerte Erwärmung von
Probenmedien in Gefäßen ein
wichtiger Schritt bei Probenzubereitungsprozeduren. Beispiele solcher
Prozeduren umfassen diejenigen, die für den Zweck des Testens und
Analysierens der Geschwindigkeit, mit der sich Dosen von pharmazeutischen
Produkten wie z.B. Tabletten, gefüllten Kapseln oder transdermalen
Pflastern freisetzen, durchgeführt
werden. Die Dosen werden in Lösungen
unter gesteuerten Bedingungen freigesetzt, die für den menschlichen Verdauungsprozess,
den Kontakt mit der Haut oder die Implantation in den Körper repräsentativ
sein können
oder nicht. Die Verfahrensschritte, die Testdauer, das Auflösungsmedium
und die in irgendeinem gegebenen Auflösungstest verwendete Vorrichtung
müssen
den Richtlinien der United States Pharmacopeia (USP) entsprechen,
damit der Test als für
die spezifische Dosis oder das getestete Abgabesystem als gültig akzeptiert
wird.
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Die
allgemeinen Anforderungen des Abschnitts 711 (Auflösung) von
USP 23-NF18, neunte Ergänzung,
15. November 1998, legen beispielsweise eine spezielle Vorrichtung,
die "Vorrichtung
1" genannt ist,
fest, die ein bedecktes Gefäß, das aus Kunststoff,
Glas oder einem anderen inerten, transparenten Material besteht,
das das getestete Prüfstück nicht
absorbiert, mit diesem reagiert oder dieses stört; einen Motor; eine metallische
Antriebswelle; und einen zylindrischen Korb umfasst. Andere Vorrichtungen
können
von Zeit zu Zeit zum Rühren, Mischen
oder Festhalten des Abgabesystems während der Testprozedur festgelegt
werden.
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Das
Gefäß kann zylindrisch
mit einem halbkugelförmigen
oder flachen Boden und Seiten, die an der Oberseite mit einem Flansch
versehen sind, sein. Die Abmessungen des Gefäßes werden gemäß der nominalen
Volumenkapazität
des Gefäßes festgelegt.
Eine aufgesetzte Abdeckung kann verwendet werden, um die Verdampfung
aus dem Gefäß zu verlangsamen,
und muss, wenn sie verwendet wird, ausreichend Öffnungen vorsehen, um das schnelle Einsetzen
eines Thermometers und die leichte Entnahme von Prüfstücken zu
ermöglichen.
Anforderungen für
die Abmessungen, das Konstruktionsmaterial, die Position in Bezug
auf das Gefäß und die
Leistung der Welle und anderer Betriebskomponenten sind auch enthalten.
Bedeutenderweise muss das Gefäß entweder
teilweise in ein Wasserbad eingetaucht werden oder in einem Heizmantel
angeordnet werden, um die Temperatur innerhalb des Gefäßes auf
37 ± 0,5°C oder auf
einer anderen festgelegten Temperatur zu halten. Wenn ein Wasserbad
verwendet wird, muss die Badflüssigkeit
in einer konstanten, gleichmäßigen Bewegung
gehalten werden.
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1 stellt
eine herkömmliche
Auflösungstestvorrichtung
dar, die im Allgemeinen mit 10 bezeichnet ist. Die Vorrichtung 10 umfasst
ein Hauptgehäuse
oder einen Kopf 12, der ein programmierbares Systemsteuermodul
enthält.
Der Kopf 12 befindet sich über einer Gefäßplatte 14 und
einem Wasserbadbehälter 16 und
wird typischerweise von einem Motor für eine vertikale Bewegung zu
der Gefäßplatte 14 hin
und von dieser weg angetrieben. Periphere Elemente, die sich am
Kopf 12 befinden, umfassen eine LCD-Anzeige 18 zum
Vorsehen von Menüs,
eines Zustandes und einer anderen Information; ein Tastenfeld 21 zum
Vorsehen einer vom Benutzer eingegebenen Operation und einer Steuerung
der Spindelgeschwindigkeit, der Temperatur, der Teststartzeit, der
Testdauer und dergleichen; und Anzeigen 23 zum Wiedergeben
einer Information wie z.B. U/min, Temperatur, abgelaufene Laufzeit
oder dergleichen. Das Wasser muss durch Mittel wie z.B. eine externe Heizvorrichtung
und Pumpenmodule (nicht dargestellt), die zu einem einzelnen Heizvorrichtungs-/Zirkulator-Modul
kombiniert werden können,
erwärmt werden
und durch den Wasserbadbehälter 16 zirkulieren.
Der Wasserbadbehälter 16 erfordert
folglich ein Fluidtransportmittel wie z.B. einen Schlauch 25 sowie
eine Ablassleitung 27 und ein Ventil 29.
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Die
Gefäßplatte 14 trägt eine
Vielzahl von Gefäßen 31,
die sich in das Innere des wasserbadbehälters 16 erstrecken.
Typischerweise können
drei, vier, sechs oder acht Gefäße 31 getragen
werden. Jedes Gefäß 31 weist
eine Standardform auf, die durch einen seitlichen zylindrischen
Abschnitt 31A, einen unteren halbkugelförmigen (oder flachen) Abschnitt 31B und
einen mit Flansch versehenen Abschnitt 31C um die Mündung des
Gefäßes 31 gekennzeichnet
ist. Die Gefäße 31 werden
an der Gefäßplatte 14 durch
Mittel wie z.B. Ringverriegelungsvorrichtungen oder Klemmen (nicht
dargestellt) an der Stelle verriegelt und zentriert. Ein Rührelement mit
einer durch einen Motor angetriebenen Spindel 37A und einem
Paddel 37B arbeitet in jedem Gefäß 31. Einzelne Kupplungen 39 können vorgesehen sein,
um abwechselnd eine Antribskraft mit jeder Spindel 37A zu
koppeln und von dieser abzukoppeln. Ein Dosisabgabemodul 41 wird
verwendet, um Dosierungseinheiten (z.B. Tabletten) in jedes Gefäß 31 zu
vorgeschriebenen Zeiten und bei vorgeschriebenen Bad-(oder Gefäß-)Temperaturen
vorzufüllen
und fallen zu lassen. Ein automatischer Probennahmerohrverteiler 45 senkt
Probennahmekanülen 47 in
jedes jeweilige Gefäß 31 ab
und hebt sie aus diesem an. Der Probennahmerohrverteiler 45 kann
auch zwischen dem Kopf 12 und der Gefäßplatte 14 vertikal beweglich
sein. Die Probennahmekanülen 47 arbeiten
in Verbindung mit einer bidirektionalen peristaltischen Pumpe (nicht
dargestellt) und werden während
der Auflösungstestprozedur
verwendet, um periodisch Proben aus den Gefäßmedien zur Analyse zu entnehmen.
Die Proben könnten
auch manuell unter Verwendung von Pipetten und/oder Probennahmekanülen/Spritzen-Anordnungen entnommen
werden. Miniaturtemperaturfühler 49,
die jedem Gefäß 31 zugeordnet
sind, können
auch am Probennahmerohrverteiler 45 angeordnet sein.
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Bei
einem typischen Betrieb werden Dosierungseinheiten in die Böden von
jedem eine Lösung enthaltenden
Gefäß 31 fallen
gelassen und jedes Paddel 37B dreht sich mit einer vorbestimmten
Geschwindigkeit und Dauer innerhalb der Testlösung, während sich die Dosierungseinheiten
auflösen.
Bei anderen Arten von Tests wird jedes Paddel 37B gegen
einen zylindrischen Korb (nicht dargestellt), der mit einer Dosierungseinheit
gefüllt
ist, ausgetauscht und dieser dreht sich innerhalb der Testlösung. Für irgendein
gegebenes Gefäß 31 muss
die Temperatur der Testlösung
auf einer vorgeschriebenen Temperatur (z.B. 37°C) gehalten werden. Die Lösungstemperatur
wird durch Eintauchen eines Gefäßes 31 in
das Wasserbad des Wasserbadbehälters 16 aufrechterhalten.
Folglich hängt
die Temperatur der Testlösung von
der Temperatur des Wasserbades ab und wird folglich indirekt durch
diese gesteuert, welche wiederum durch das verwendete externe Heizmittel
vorgegeben wird. Der Temperaturfühler 49 wird
verwendet, um die Testlösungstemperatur
zu überwachen, und
kann eine beliebige geeignete Art von Wandler wie z.B. ein Thermistor
sein.
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Wie
für Fachleute
zu erkennen ist, weist die Verwendung eines Wasserbades in Verbindung
mit einer Vorrichtung wie z.B. der Auflösungstestvorrichtung 10 einige
Nachteile auf. Erstens ist der Wasserbadbehälter 16 notwendigerweise
groß,
um dem Eintauchen von mehreren Gefäßen 31 gerecht zu
werden, und erfordert daher ein signifikantes Wasservolumen, das
als Medium zur Übertragung
von Wärmeenergie
auf die Medien oder die Lösung,
die in den Gefäßen 31 enthalten
sind, dienen soll. Folglich ist eine übermäßige Menge an Zeit und Energie
erforderlich, um das Volumen von erwärmtem Wasser anfänglich in
den Wasserbadbehälter 16 auszugeben und
jedes Gefäß 31 auf
die gewünschte
Sollwerttemperatur zu bringen. Das Wasservolumen trägt auch zum
Gesamtgewicht der Vorrichtung 10 bei. Zweitens ist eine
externe Heizvorrichtung und ein externes Wasserzirkulationssystem
erforderlich. Es könnte
möglich
sein, das Wasserzirkulationssystem zu beseitigen, indem eine externe
Widerstandsheizplatte oder eine Spule vorgesehen wird, um das Wasserbad
zu erwärmen.
Ein solches Widerstandsheizelement wäre jedoch notwendigerweise
ziemlich groß, um
das ganze Volumen des Wasserbades zu erwärmen, würde eine große Menge
an elektrischer Energie zum Arbeiten erfordern und würde die
Menge an Anlaufzeit, die erforderlich ist, um die Gefäße 31 auf eine
gewünschte
Sollwerttemperatur zu bringen, nicht merklich verringern. Drittens
ermöglicht
das Wasserbadsystem keine individuelle Steuerung jedes Gefäßes 31.
Die Fähigkeit,
das Heizprofil eines gegebenen Gefäßes 31 oder einer
Gruppe von Gefäßen 31 von
anderen Gefäßen 31 der
Auflösungstestvorrichtung 10 unabhängig und
unterschiedlich zu steuern, wäre
während
vieler Arten von Prozeduren ziemlich nützlich. Viertens sammeln sich
gewöhnlich biologisches
Wachstum, Krusten und andere Verunreinigungen im Wasserbad an, so
dass die Verwendung des Wasserbades eine Reinigungswartung und die
Zugabe von Konservierungsmitteln oder Additiven zur Folge hat, was
alles zu den Kosten des Wasserbadsystems beiträgt.
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Eine
Methode zum Beseitigen des Bedarfs für ein Wasserbad und zum Steuern
der Temperaturen von einzelnen Gefäßen, während sie dennoch den USP-Auflösungsanforderungen
entspricht, ist im US-Patent Nr. 5 589 649, Brinker et al. offenbart.
Die darin offenbarten Ausführungsbeispiele
sehen einzelne, biegsame Widerstandsheizelemente vor, die am seitlichen
zylindrischen Abschnitt der Außenwand
jedes Gefäßes befestigt
sind und um diese gewickelt sind. Jedes Heizelement ist in horizontal
orientierte obere und untere Heizbereiche mit unterschiedlichen
Nennleistungen (z.B. 100 W, 200 W usw.) unterteilt. Die Heizbereiche
werden durch die zugehörige
Auflösungstestvorrichtung
durch Zuleitungsdrähte
gesteuert. Die Zuleitungsdrähte
sind separat für
jeden Heizbereich vorgesehen und sind direkt mit dem Steuereinheitsabschnitt
der Vorrichtung verbunden. Folglich enthält jedes durch Brinker et al. gelehrte
Heizelement tatsächlich
zwei Heizvorrichtungen oder -elemente. Jedes Heizelement muss an seinem
Gefäß durch
einen federbelasteten Edelstahlmantel an der Stelle gehalten werden.
Der Mantel ist profiliert, um einen Spalt zwischen dem Mantel und
dem Heizelement vorzusehen. Da das Gefäß nicht in ein Wärme lieferndes
Wasserbad eingetaucht wird, ist eine Reflexionsbeschichtung am halbkugelförmigen Abschnitt
des Gefäßes befestigt,
um den Wärmeverlust
vom Gefäß zu verringern
und die Zeit zu verringern, die erforderlich ist, um die Testlösung auf
die gewünschte
Lösungstemperatur
zu bringen.
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Das
in Brinker et al. offenbarte Temperatursteuersystem erfordert die
Verwendung eines modifizierten Rührelements
für jedes
Gefäß. Die Welle
des modifizierten Rührelements ist
hohl. Ein Temperatursensor wie z.B. ein thermisches Widerstandsbauelement
(RTD), ein Thermoelement oder ein Thermistor befindet sich nahe
dem Boden des hohlen Inneren der Rührelementwelle in physikalischem
Wärmekontakt
mit dieser und erzeugt Signale, die die innerhalb des Gefäßes gemessene
Temperatur darstellen. Leistung für diesen Temperatursensor und
die von diesem erzeugten Signale werden durch ein Kabel, das durch
die hohle Länge
der Rührelementwelle verläuft, durch
eine Signalübertragungsvorrichtung, die
sich an der Oberseite der Welle befindet, und durch ein zweites
Kabel, das mit der Steuerschaltung der Auflösungstestvorrichtung verbunden
ist, übertragen.
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Der
erforderliche Mantel ist insofern nachteilig, als er die Sicht auf
den Inhalts des Gefäßes und das
in diesem arbeitenden Rührelements
beeinträchtigt
und in einigen Fällen
fast vollständig
versperrt. Dieses Problem ist angesichts der Tatsache, dass USP
Abschnitt 711 ausdrücklich
angibt, dass die Auflösungsvorrichtung
vorzugsweise die Beobachtung der Prüfstücke und des Rührelements
während
des Testens ermöglichen
sollte, besonders kritisch. Überdies
isoliert der Mantel das Gefäß nicht
vollständig von äußeren thermischen
Einflüssen
wie z.B. Raumklimatisierung, Heizen, Lüftung und offenen Türen. Außerdem wird
angenommen, dass das spezifisch ausgelegte Rührelement und seine erforderlichen elektrischen
Komponenten sowie der Bedarf für
das Hinzufügen
einer Reflexionsbeschichtung übermäßig komplexe
und teure Lösungen
für die
Probleme, die derzeitige Gefäßerwärmungssystemen
mit sich bringen, sind.
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Folglich
bleibt ein Bedarf für
eine praktischere, effektivere und energieeffizientere Lösung für die Bereitstellung
eines Gefäßerwärmungssystems,
das kein Wasserbad erfordert und das einzelne Gefäße in einem
Gefäße enthaltenden
System wie z.B. einer Auflösungstestvorrichtung
unabhängig
steuern kann. Die vorliegende Erfindung wird bereitgestellt, um
sich diesen und anderen Problemen, die mit Gefäßerwärmungssystemen verbunden sind,
zuzuwenden.
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US 4 797 537 offenbart ein
Heizelement, das zum Erwärmen
einer Wassermatratze ausgelegt ist und die im Oberbegriff von Anspruch
1 definierten Merkmale aufweist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird ein Heizelement bereitgestellt,
das zur Befestigung an einer Gefäßwand ausgelegt
ist und eine Vielzahl von Schichten, ein Temperaturfühlelement, das
zwischen die Schichten eingefügt
ist, ein wärmeleitendes
Element, das zwischen die Schichten eingefügt ist, und ein elektrisches
Kontaktelement, das mit dem wärmeleitenden
Element und dem Temperaturfühlelement
verbunden ist, aufweist, wobei das Heizelement dadurch gekennzeichnet
ist, dass: das Heizelement eine erste Heizzone und eine zweite Heizzone,
die unter der ersten Heizzone relativ zur Gefäßwand angeordnet ist, aufweist;
das wärmeleitende
Element einen ersten wärmeleitenden
Teil, der in der ersten Heizzone angeordnet ist, und einen zweiten
wärmeleitenden
Teil, der in der zweiten Heizzone angeordnet ist, aufweist; und
das Temperaturfühlelement
in der zweiten Heizzone angeordnet ist und einen länglichen
Temperaturfühlteil
aufweist, der sich über
eine Oberfläche
des Heizelements erstreckt und ein eingebettetes Drahtmuster festlegt.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Gefäßerwärmungssystem bereitgestellt
mit: (a) einem Gefäß mit einer
Seitenwand mit einer Außenfläche; und
einem Heizelement gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung, das an der Außenfläche der Seitenwand befestigt
ist.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Erwärmen eines
Gefäßes, an dem
ein Heizelement befestigt ist, bereitgestellt; wobei das Heizelement
eine Vielzahl von Schichten, ein Temperaturfühlelement, das zwischen die
Schichten eingefügt
ist, ein wärmeleitendes
Element, das zwischen die Schichten eingefügt ist, und ein elektrisches
Kontaktelement, das mit dem wärmeleitenden Element
und dem Temperaturfühlelement
verbunden ist, aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement
eine erste Heizzone und eine zweite Heizzone, die unter der ersten
Heizzone relativ zur Gefäßwand angeordnet
ist, aufweist; dass das wärmeleitende
Element einen ersten wärmeleitenden
Teil, der in der ersten Heizzone angeordnet ist, und einen zweiten
wärmeleitenden
Teil, der in der zweiten Heizzone angeordnet ist, aufweist; dass
das Temperaturfühlelement
in der zweiten Heizzone angeordnet ist und einen länglichen
Temperaturfühlteil
aufweist, der sich über
eine Oberfläche
des Heizelements erstreckt und ein eingebettetes Drahtmuster festlegt; dass
sich das Heizelement um einen Umfang des Gefäßes erstreckt; und durch die
Schritte: Liefern von elektrischer Energie zum zweiten wärmeleitenden Teil
oder zu sowohl dem ersten als auch dem zweiten wärmeleitenden Teil in Abhängigkeit
von der Menge an Substanz, die in das Gefäß ausgegeben wird, um Wärmeenergie
auf die Substanz zu übertragen;
und Verwenden des Temperaturfühlelements,
um die Temperatur zu messen.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gefäßerwärmungssystem
bereitzustellen, das nicht auf einem Wasserbad beruht, um die Temperatur
einer in einem Gefäß enthaltenen Testlösung zu
steuern und aufrechtzuerhalten.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gefäßerwärmungssystem
bereitzustellen, das einzelne Gefäße einer Gefäße enthaltenden
Vorrichtung unabhängig
steuern kann.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gefäßerwärmungssystem
bereitzustellen, das die Anlaufzeit verringert, die erforderlich ist,
um die Lösung
oder Medien, die in einem oder mehreren Gefäßen enthalten sind, auf eine
stabilisierte, vorgeschriebene Sollwerttemperatur zu bringen.
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Einige
der Aufgaben der Erfindung wurden vorstehend angegeben, andere Aufgaben
werden ersichtlich, wenn mit der Beschreibung zusammen mit den zugehörigen Zeichnungen,
wie nachstehend am besten beschrieben, fortgefahren wird.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Auflösungstestvorrichtung,
die mit einem Wasserbad-Erwärmungssystem
ausgestattet ist;
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2 ist
eine vertikale Querschnittsansicht eines Gefäßes, das gemäß der vorliegenden
Erfindung bereitgestellt wird;
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3 ist
eine Vorderseitenansicht eines Heizelements;
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4A ist
eine perspektivische Ansicht eines Tauchkolben-Kontaktelements;
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4B ist
eine weitere perspektivische Ansicht des Tauchkolben-Kontaktelements,
das in 4A dargestellt ist;
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5 ist
eine detaillierte Vorderseitenansicht eines Teils des in 3 dargestellten
Heizelements;
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6 ist
eine Vorderseitenansicht eines alternativen Heizelements;
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7 ist
eine vertikale Querschnittsansicht eines Heizelements;
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8 ist
eine vertikale Querschnittsansicht eines alternativen Heizelements;
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8A ist
eine detaillierte vertikale Querschnittsansicht eines Betriebsteils
des in 8 dargestellten Heizelements;
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9 ist
eine perspektivische Ansicht einer Auflösungstestvorrichtung, die mit
einem Gefäßerwärmungssystem
ausgestattet ist;
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10 ist
ein schematisches Diagramm von Betriebselementen, die in einem Gefäßerwärmungssystem
enthalten sind;
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11 ist
eine Vorderseitenansicht eines anderen Heizelements; und
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12 ist
eine vertikale Querschnittsansicht eines weiteren Heizelements.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist zu erkennen, dass die Heizelemente 70 und 90,
die in den 3, 5 und 6 gezeigt sind,
nicht gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet sind, wohingegen das Heizelement 170,
das in den 11 und 12 gezeigt
ist, gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet ist.
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Mit
Bezug auf 2 wird ein Gefäß, das im Allgemeinen
mit 60 bezeichnet ist, als Teil eines wasserlosen Gefäßerwärmungssystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung bereitgestellt. Die Konstruktion des Gefäßes 60 macht
es für
die Verwendung in Verbindung mit vielen Arten von Auflösungstestvorrichtungen,
wie beispielsweise der in 1 gezeigten Vorrichtung 10,
besonders geeignet. Das Gefäß 60 stellt
eine Modifikation eines Standard-USP-Gefäßes mit
einem seitlichen zylindrischen Abschnitt 60A, einem unteren
halbkugelförmigen
Abschnitt 60B und einem mit Flansch versehenen Abschnitt 60C dar. Ein
biegsames Heizelement, das im Allgemeinen mit 70 bezeichnet
ist, ist an der Außenfläche des
zylindrischen Abschnitts 60A befestigt. Das Heizelement 70 erstreckt
sich um den ganzen Umfang des zylindrischen Abschnitts 60A.
Testdaten, die von den Erfindern gesammelt wurden, haben gezeigt,
dass, wenn das Gefäß 60 mit
dem Heizelement 70 der vorliegenden Erfindung versehen
ist, der halbkugelförmige
Abschnitt 60B nicht erwärmt
werden muss. Dies liegt teilweise an der Tatsache, dass eine Hauptfunktion der
Auflösungstestvorrichtung
darin besteht, die im Gefäß 60 enthaltenen
Medien zu rühren.
Dieses Rühren
oder Bewegen geschieht weitgehend im inneren Teil des Gefäßes 60 benachbart
zum halbkugelförmigen
Abschnitt 60B. Die Rate der Wärmeenergie, die in die Gefäßmedien
durch das Heizelement 70 übertragen wird, ist ausreichend
hoch, so dass in Kombination mit der durch das Rührelement hinzugefügten Energie
ein Wärmeverlust
vom halbkugelförmigen
Abschnitt 60B unbedeutend ist.
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Außerdem ist
in der vorliegenden Erfindung eine klare Kunststoff- oder Glasgefäßisolationskammerwand 62 an
der Unterseite einer modifizierten Gefäßplatte 64 angebracht.
Die Gefäßisolationskammerwand 62 umschließt das Gefäß 60 derart,
dass ein Isolationsluftspalt oder eine Luftbarriere 66 zwischen
den jeweiligen Wänden
des Gefäßes 60 und der
Gefäßisolationskammer 62 festgelegt
ist. Testdaten haben gezeigt, dass der Luftspalt 66 eine
positive Auswirkung beim Aufrechterhalten der Gefäßmedientemperatur
und Isolieren des Gefäßes 60 und der
darin enthaltenen Medien vor äußeren Wärmeeinflüssen hat.
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Mit
Bezug auf 3 ist das Heizelement 70 vor
der Installation in einer planaren Form gezeigt. Das Heizelement 70 umfasst
einen Heizbereich 72, der von Seitenkanten 70A und 70B,
einer oberen Kante 70C und einer unteren Kante 70D des
Heizelements 70 umgeben ist. Das Heizelement 70 umfasst
auch einen Satz von Kontakten 74, um eine elektrische Verbindung
zwischen den Betriebskomponenten des Heizbereichs 72 und
dem Steuersystem, das mit der vorliegenden Erfindung bereitgestellt
wird und das nachstehend beschrieben werden soll, vorzusehen. Bei
diesem Ausführungsbeispiel umfasst
der Kontaktsatz 74 vier elektrisch leitende Kontaktelemente 74A–74D,
die in Form von flachen oder zylindrischen Platten oder Streifen
vorgesehen sein können.
Wie nachstehend beschrieben, umfasst der Heizbereich 72 sowohl
wärmeleitende
als auch Temperaturfühlelemente.
Außerdem
umfasst der Heizbereich einen Schutzsensor 81 wie z.B.
einen Thermistor, der in den Heizbereich 72 eingebettet
ist und als Sicherungsvorrichtung im Fall einer Funktionsstörung des
Steuersystems dient.
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Mit
Bezug auf die 4A und 4B wird ein
Kontaktblock 75 verwendet, um einen elektrischen Kontakt
mit dem Kontaktsatz 74 herzustellen. Wie in 2 gezeigt,
ist der Kontaktblock 75 in der Gefäßplatte 64 montiert.
Ein Satz von vier mit Gold plattierten, federbelasteten Edelstahl-Tauchkolbenkontakten 77A–77D ragen
von einer oberen Oberfläche 75A des
Kontaktblocks 75 vor. Der Kontaktsatz 74 liegt
vorzugsweise an der Unterseite des mit Flansch versehenen Abschnitts 60C des
Gefäßes 60.
Wenn das Gefäß 60 in
der Gefäßplatte 64 installiert
wird, werden die Kontaktelemente 74A–74D folglich mit
entsprechenden Tauchkolbenkontakten 77A–77D in Kontakt gepresst.
Eine untere Oberfläche 75B des
Kontaktblocks 75 umfasst Verbindungseinrichtungen 79A–79D zum
Ermöglichen
einer elektrischen Verbindung mit dem Steuersystem, das der vorliegenden
Erfindung zugeordnet ist.
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Aus 2 ist
zu sehen, dass der Kontaktblock 75 in einer festen Position
in der Gefäßplatte 64 montiert
ist. Mit Bezug auf die Öffnung
der Gefäßplatte 64,
durch die das Gefäß 60 installiert
wird, ist die Position des Kontaktblocks 75 sowohl radial
als auch hinsichtlich des Umfangs fest. Folglich wird das Gefäß 60 immer
an derselben Stelle und mit derselben Ausrichtung in der Gefäßplatte 64 installiert,
selbst nachdem es entnommen und erneut installiert wird. Dies liegt
daran, dass in diesem speziellen Ausführungsbeispiel die Installation
erfordert, dass die Kontaktelemente 74A–74D des Heizelements 70 auf
die Tauchkolbenkontakte 77A–77D des Kontaktblocks 75 ausgerichtet
werden. Daher verbessert die Verwendung des Kontaktblocks 75 die
Konsistenz und Reproduzierbarkeit der Ausrichtung des Gefäßes 60.
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Mit
Bezug auf die Detailansicht von 5 sind wärmeleitende
Elemente 83 und 85 und Temperaturfühlelemente 87 im
Heizbereich 72 in Form eines serpentinenförmigen alternierenden
Drahtmusters vorgesehen, das mit den Kontaktelementen 74A–74D verbunden
ist und entlang wesentlicher Teile der Länge und Höhe des Heizbereichs 72 verläuft. Wenn
das Heizelement 70 in der planaren Form betrachtet wird,
die in den 3 und 5 dargestellt
ist, ist der von den wärmeleitenden
Elementen 83 und 85 durchlaufende Weg folglich
zum Weg benachbart, der von den Temperaturfühlelementen 87 durchlaufen
wird. Die wärmeleitenden
Elemente 83 und 85 sind vorzugsweise wärmeleitende
Drähte
und das Temperaturfühlelement 87 ist
vorzugsweise ein Temperaturfühldraht. Überdies
sind die wärmeleitenden
Elemente 83 und 85 vorzugsweise aus einem guten
Widerstandswärmeableitungsmaterial
wie z.B. Kupfer erstellt und das Temperaturfühlelement 87 ist vorzugsweise
ein RTD in Drahtform.
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Die
wärmeleitenden
Elemente 83 und 85 verlaufen jeweils vom ersten
Kontaktelement 74A entlang einer alternierenden Bahn in
Richtung der Seitenkante 70A des Heizelements 70 (siehe 3)
und kehren zum vierten Kontaktelement 74D zurück, um den
Heizstromkreis zu vervollständigen.
Ebenso verläuft
das Temperaturfühlelement 87 vom
zweiten Kontaktelement 74B entlang einer alternierenden Bahn
zwischen den wärmeleitenden
Elementen 83 und 85 in Richtung der Seitenkante 70A und
kehrt zum dritten Kontaktelement 74C zurück, um den Temperaturfühlstromkreis
zu vervollständigen.
Es ist zu sehen, dass die wärmeleitenden
Elemente 83 und 85 und das Temperaturfühlelement 87 jeweils
mehrere entsprechende horizontal orientierte Abschnitte 83A, 85A und 87A und
vertikal orientierte Abschnitte 83B, 85B und 87B aufweisen.
Durch diese Konstruktion sind die wärmeleitenden Elemente 83 und 85 gleichmäßig über den
Heizbereich 72 für
eine gleichmäßige Wärmeübertragung
vom Heizelement 70 auf die Medien im Gefäß 60 verteilt
und das Temperaturfühlelement 87 ist
gleichmäßig über den
Heizbereich 72 verteilt, um wirksam eine mittlere Temperatur
des Heizelements 70 (und folglich des Gefäßes 60)
abzutasten. Obwohl 5 ein Ausführungsbeispiel darstellt, bei
dem vertikal orientierte Abschnitte 83B, 85B und 87B die
dominanten Längen
sind, ist es selbstverständlich,
dass das Drahtmuster derart ausgelegt sein könnte, dass horizontal orientierte
Abschnitte 83A, 85A und 87A die dominanten
Längen sind.
Ferner könnten
die wärmeleitenden
Elemente 83 und 85 und die Temperaturfühlelemente 87 Abschnitte
umfassen, die bezüglich
der Horizontalen oder der Vertikalen abgewinkelt sind. Solche alternativen
Drahtmuster können
auch zu einer gleichmäßigen Verteilung über den
Heizbereich 72 führen.
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Vorzugsweise
weisen die wärmeleitenden Elemente 83 und 85 und
die Temperaturfühlelemente 87 jeweils
kontinuierliche Längen
im ganzen Heizbereich 72 auf. Die Anzahl von wärmeleitenden
Elementen 83 und 85 und von Temperaturfühlelementen 87 sowie
die Anzahl von Kontaktelementen 74A–74D sind jedoch durch
die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
begrenzt.
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Bei
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
ist das Heizelement 70 33,3 cm (13,1 Inch) lang und 9,8
cm (3,875 Inch) hoch. Die gesamte gelieferte Heizausgangsleistung
beträgt
120 W während
des Betriebs mit einer Versorgungsspannung von 48 V Gleichspannung
und einem Strom von 3,0 A. Die wärmeleitenden
Elemente 83 und 85 weisen einen Widerstand von
17,6 Ω bei
25°C auf.
Das Temperaturfühlelement 87 ist
mit 1000 Ω bemessen, über den Heizbereich 72 gemittelt.
Der Thermistor 81 ist mit 2,252 kΩ bemessen.
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Mit
Bezug auf 6 umfasst ein alternatives Heizelement,
das im Allgemeinen mit 90 bezeichnet ist, einen Kontaktsatz 94 in
Form von "Anschlussdrähten", bei dem die in 3 gezeigten
Kontaktelemente 74A–74D gegen
Zuleitungsdrähte 94A–94D ausgetauscht
sind. Das serpentinenförmige,
alternierende Drahtmuster, das durch die wärmeleitenden Elemente 83 und 85 und
die Temperaturfühlelemente 87 festgelegt
ist, kann ähnlich
dem in 5 gezeigten gestaltet sein.
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Das
Heizelement 70 (oder 90), das gemäß der vorliegenden
Erfindung bereitgestellt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass
es biegsam und dünn ist.
Außerdem
ist das Heizelement 70 sehr transparent, so dass es die
Beobachtung der Gefäßmedien, der
Testsubstanz und der verschiedenen Komponenten, die innerhalb des
Gefäßes 60 arbeiten,
wie z.B. des Rührelements,
des Temperaturfühlers,
der Probenkanüle
und dergleichen, nicht beeinträchtigt. Folglich
ist das Heizelement 70 als klares Laminat konstruiert,
wie in den Querschnittsansichten der 7 und 8 gezeigt.
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Mit
Bezug auf 7 wird das Heizelement 70 (oder 90)
durch Aufbringen des Temperaturfühlelements 87 auf
eine klare Polymerschicht 101, Aufbringen der wärmeleitenden
Elemente 83 und 85 auf eine klare Polymerschicht 103 und
Aufbringen einer zusätzlichen
klaren Polymerschicht 105 auf die wärmeleitenden Elemente 83 und 85 erstellt.
Folglich wird das Temperaturfühlelement 87 sandwichartig zwischen
die Schichten 101 und 103 eingefügt und die
wärmeleitenden
Elemente 83 und 85 werden sandwichartig zwischen
die Schichten 103 und 105 eingefügt. Das
resultierende Laminat wird dann an der Wand des Gefäßes 60 mit
einem geeigneten druckempfindlichen Klebstoff 107 wie z.B.
einem vom Hochleistungstyp, der von 3M erhältlich ist, befestigt.
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Mit
Bezug auf die 8 und 8A ist
eine bevorzugtere Bauweise für
das Heizelement 70 (oder 90) dargestellt. Ein
Verbundstoff 110 wird sandwichartig zwischen zwei Polyesterschichten 114 und 116 eingefügt. Wie
in 8A gezeigt, wird der Verbundstoff 110 durch
Aufbringen des Temperaturfühlelements 87 und
der wärmeleitenden
Elemente 83 und 85 auf beide Seiten eines internen
Klebstoffs 112 wie z.B. eines vom Hochleistungstyp, der
von 3M erhältlich
ist, ausgebildet. Das resultierende Laminat wird direkt an die Wand
des Gefäßes 60 unter
Verwendung eines Polyethylenklebstoffs 118, wie z.B. eines
vom Hochleistungstyp, der von 3M erhältlich ist, geklebt.
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Mit
Bezug auf 9 ist eine Auflösungstestvorrichtung,
die im Allgemeinen mit 130 bezeichnet ist, vorgesehen.
Eine Vielzahl von modifizierten Gefäßen 60, die mit Heizelementen 70 (oder 90)
und Gefäßisolationskammern 62 ausgestattet
sind, sind in der modifizierten Gefäßplatte 64 installiert.
Ein Probennahmeverteilerkopf 45 ist vorzugsweise in der Lage,
alle Temperaturfühler 49 in
ihre jeweiligen Gefäße 60 gleichzeitig
abzusenken oder einen einzelnen Temperaturfühler 49 getrennt von
den anderen Temperaturfühlern 49 in
sein Gefäß 60 abzusenken. Mit
der Verwendung der modifizierten Gefäße 60 ist das in 1 gezeigte
Wasserbadsystem nicht erforderlich. Andere Merkmale und Komponenten
der Auflösungstestvorrichtung 130 können zu
den in Verbindung mit 1 beschriebenen im Allgemeinen ähnlich sein.
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10 ist
ein allgemeines schematisches Diagramm eines wasserlosen Gefäßerwärmungssteuersystems,
das im Allgemeinen mit 150 bezeichnet ist und gemäß der vorliegenden
Erfindung vorgesehen ist, um in Verbindung mit einer Vorrichtung
wie z.B. einer Auflösungstestvorrichtung 130 zu
arbeiten, die mit einem oder mehreren Gefäßen 60 ausgestattet
ist. Die Heizsystem-Steuerschaltung oder -Steuereinheit 155 ist
dazu ausgelegt, mit einer Hauptsteuerschaltung 160 der
Auflösungstestvorrichtung 130 über eine
zweckgebundene Datenübertragungsstrecke 162 zu
kommunizieren, und kann daher innerhalb eines Hauptkopfs 12 einer
solchen Vorrichtung 130 untergebracht sein. Vorzugsweise
arbeitet die Steuereinheit 155 gemäß einem Satz von Befehlen, die
von der Systemsoftware geliefert werden, und daher umfasst die Steuereinheit 155 und/oder
die Hauptsteuerschaltung 160 einen geeigneten Speicher,
eine geeignete Logik und geeignete Schnittstellenkomponenten, wie
für Fachleute
verständlich.
Die Steuereinheit 155 betätigt unabhängig die wärmeleitenden Elemente 83 und 85 von
jedem Gefäß 60 durch
Steuern der zu diesen gelieferten Leistung. Die Steuereinheit 155 speist
auch das und empfängt
Signale vom Temperaturfühlelement 87 sowie
vom Schutzsensor 81, der bei jedem Heizelement 70 vorgesehen
ist. Die Steuereinheit 155 steht ferner mit jedem Temperaturfühler 49 in
Verbindung, der jedem Gefäß 60 zugeordnet
ist. Das Element 164 stellt ein Mittel wie z.B. ein Tastenfeld
dar, um eine Benutzereingabe der Gefäßmedien-Sollwerttemperatur
und anderer geeigneter Systemparameter für jedes Gefäß 60 zu ermöglichen.
Das Element 166 stellt eine Vorrichtung zum Anzeigen der
Temperatur und einer anderen Information dar, die für den Gefäßerwärmungsprozess
relevant ist.
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Daher
ist ersichtlich, dass das Steuersystem 150 gleichzeitig
und einzeln jedes Gefäß 60 mit
einer beobachteten Genauigkeit von ± 0,1°C auf eine gegebene Temperatur
steuern und auf dieser halten kann, und ermöglicht, dass jedes Gefäß 60 auf
eine andere Temperatur eingestellt werden kann, falls erwünscht. Überdies
ist das Steuersystem 150 dazu ausgelegt, die anfängliche
Anlaufzeit von jedem erwärmten
Gefäß 60 zu
minimieren. Es wurde festgestellt, dass die Anlaufzeit, die beispielsweise
erforderlich ist, um die Medien in einem Gefäß von 900 ml von Raumtemperatur
auf eine stabilisierte Sollwerttemperatur von etwa 37 oder 38°C zu bringen,
ungefähr
weniger als 9 Minuten beträgt,
was eine signifikante Verbesserung gegenüber Wasserbadsystemen darstellt.
Das Steuersystem 150 ist ferner durch seine Verwendung
von drei Temperaturfühlern
pro Gefäß 60 gekennzeichnet.
Insbesondere wird der Temperaturfühler 49 für die Überwachung
von Anlaufbedingungen und eine sofortige Überwachung der Gefäßmedientemperatur
nach der Stabilisierung verwendet. Das Temperaturfühlelement 87 wird
zum Steuern der Heizelement/Gefäß-Temperatur
und folglich zum letztlichen Steuern der Gefäßmedientemperatur verwendet.
Der Schutzsensor 81 ist vorzugsweise ein Thermistor, der
als Sicherheitseinrichtung verwendet wird, um zu verhindern, dass
sich das Heizelement 70 im Fall einer Funktionsstörung selbst
zerstört.
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Mit
Bezug nun auf 11 ist ein Heizelement, das
im Allgemeinen als 170 bezeichnet ist, in einer nichtinstallierten,
planaren Form gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel
der Erfindung gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst das
Heizelement 170 eine Vielzahl von Heizzonen oder -bereichen 172A und 172B,
die von Seitenkanten 170A und 170B, einer oberen
Kante 170C und einer unteren Kante 170D des Heizelements 170 umgeben sind.
Im in 11 dargestellten speziellen
Ausführungsbeispiel
umfasst das Heizelement 170 einen oberen Heizbereich 172A und
einen unteren Heizbereich 172B, so dass sie mit dem oberen
bzw. dem unteren Teil eines Gefäßes 60 in
thermischem Kontakt stehen. Der Kontaktsatz 174 umfasst
mindestens ein zusätzliches
Kontaktelement im Vergleich zu dem in 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel.
Der Kontaktsatz 174 in 11 umfasst
somit beispielsweise fünf
elektrisch leitende Kontaktelemente 174A–174E, die
in Form von flachen oder zylindrischen Platten oder Streifen (oder
mit Profilen mit sowohl flachen als auch zylindrischen Elementen)
vorgesehen sein können.
Eines der Kontaktelemente 174A–174E dient als gemeinsame
Verbindung zwischen dem oberen Heizbereich 172A und dem
unteren Heizbereich 172B und dient folglich als Mittelabgriff.
Mindestens ein weiteres Kontaktelement 174A–174E ist
mit dem oberen Heizbereich 172A verbunden und mindestens
ein weiteres Kontaktelement 174A–174E ist mit dem
unteren Heizbereich 172B verbunden. Mit der Verwendung
des Mittelabgriffs und folglich der lokalisierten, gemeinsamen Verbindung
zwischen dem oberen Heizbereich 172A und dem unteren Heizbereich 172B bleibt
das Heizelement 170 von 11 im Wesentlichen
eine einzelne Heizvorrichtung, jedoch mit zwei unterschiedlichen
Heizzonen. Falls er in Verbindung mit dem Heizelement 170 von 11 verwendet
wird, wird der in den 4A und 4B dargestellte
Kontaktblock 75 so modifiziert, dass er die geeignete Anzahl
von Tauchkolbenkontakten umfasst, die für die Verbindung mit den Kontaktelementen 174A–174E erforderlich
ist.
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Mit
analogem Bezug auf 5 sind die wärmeleitenden Elemente, die
sowohl im oberen Heizbereich 172A als auch im unteren Heizbereich 172B vorgesehen
sind, vorzugsweise ein oder mehrere Drähte, die entlang serpentinenförmigen Bahnen
verlaufen, so dass sie einen beträchtlichen Teil des oberen und
des unteren Heizbereichs 172A bzw. 172B bedecken.
Bei der vorliegenden Konfiguration verläuft eines der wärmeleitenden
Elemente zwischen dem oberen und dem unteren Heizbereich 172A und 172B durch
dasjenige Kontaktelement 174A–174E, das als Mittelabgriff
dient. Durch diese Konfiguration kann die Speisung von einem oder
beiden Heizbereichen 172A und 172B leicht und
schnell gesteuert werden. Wenn beispielsweise ein Gefäß 60 900
ml Auflösungsmedien
enthält,
wird der Kontaktsatz 174 gespeist, so dass ein elektrischer
Strom durch die wärmeleitenden
Elemente sowohl des oberen als auch des unteren Heizbereichs 172A und 172B fließt. Wenn
andererseits das Gefäß 60 500
ml Auflösungsmedien
enthält,
wird der Kontaktsatz 174 so gespeist, dass ein elektrischer
Strom durch das wärmeleitende
Element oder die wärmeleitenden
Elemente nur des unteren Heizbereichs 172B fließt.
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Das
Heizelement 170 von 11 umfasst auch
Temperaturfühlelemente
wie z.B. Temperaturfühlelemente 87,
die in 5 gezeigt sind, die vorzugsweise in Form eines
RTD, das mit zwei der Kontaktelemente 174A–174E verbunden
ist, vorliegen. Dieses Temperaturfühlelement (oder diese Temperaturfühlelemente)
verläuft
entlang eines Temperaturfühlbereichs 185,
der sich innerhalb des unteren Heizbereichs 172B befindet,
und zwar radial benachbart zu diesem, da der untere Heizbereich 172B ungeachtet
des Volumens der zu erwärmenden
Auflösungsmedien
im Gefäß 60 arbeitet.
Außerdem
kann das Heizelement 170 einen oder mehrere Schutzsensoren,
wie z.B. in 5 gezeigt, umfassen, der in einen
oder beide des oberen und des unteren Heizbereichs 172A und 172B eingebettet
ist. Es wird ferner angemerkt, dass das Heizelement 170 in
Verbindung mit der Auflösungstestvorrichtung 130,
die in 9 dargestellt ist, arbeiten kann. Außerdem kann das
vorstehend mit Bezug auf 10 beschriebene Steuersystem 150 durch
Benutzereingabe programmiert werden, um auszuwählen, ob einer oder beide Heizbereiche 172A und 172B während der
Verwendung der Erfindung wirksam sein soll, wie z.B. indem dem Benutzer
ermöglicht
wird, das zu erwärmende Volumen
des Inhalts des Gefäßes oder
der Gefäße 60 anzugeben.
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Bei
einem Beispiel entsprechend dem in 11 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist das Heizelement 170 33,0 cm (13,0 Inch) lang und 7,6
cm (3,0 Inch) hoch. Die gesamte gelieferte Heizausgangsleistung
beträgt
160 W. Das Heizelement 170 könnte beispielsweise derart
ausgelegt sein, dass 80 W Leistung zum oberen Heizbereich 172A geliefert werden
und 80 W zum unteren Heizbereich 172B geliefert werden.
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Mit
Bezug auf 12 ist eine geeignete Konstruktion
des Heizelements 170 dargestellt. Diese Konstruktion umfasst
eine Polymer-(z.B. Polyester-)Schicht 181; eine Klebeschicht
oder ein Klebstoffauftrag 183; eine Schicht 185,
die die wärmeleitenden
bzw. die Temperaturfühlelemente
darstellt, die im oberen Heizbereich 172A, im unteren Heizbereich 172B und
im Temperaturfühlbereich 185 angeordnet
sind; eine weitere Polymerschicht 187, die auf der anderen
Seite der Schicht 185 angeordnet ist; und eine weitere
Klebeschicht oder ein weiterer Klebstoffauftrag 189. Das
resultierende Laminat wird an der Wand des Gefäßes 60 befestigt.
Die in 12 dargestellte Konstruktion
könnte
auch als Alternative für
die in 7, 8 und 8A dargestellten Konstruktionen
für die
Heizelemente 70 und 90 dienen. Ebenso könnte das
Heizelement 170 in den in 7, 8 und 8A gezeigten
Konstruktionen implementiert werden.
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Im
Betrieb und unter Verwendung der Heizelemente 70, 90 oder 170 gemäß irgendeinem
der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele
leitet die Software des Steuersystems 150 beim Start eine
Gefäßselbsttestroutine
ein, die jedes Gefäß 60 auf
einen korrekten elektrischen Kontakt und eine korrekte Installation
in der Gefäßplatte 64 prüft. Vorzugsweise wird
dies durch Anlegen einer Spannung an jedes Heizelement 83 und 85 für eine sehr
kurze Zeit und Messen des Spannungsabfalls an einem leitungsinternen
Widerstand durchgeführt.
Nachdem die Gefäßselbsttestroutine
beendet ist, wird der Zustand jedes Gefäßes 60 angezeigt (z.B. "OK" oder "FEHLER"). Diese Gefäßselbsttestroutine
ist vorzugsweise jederzeit für
den Benutzer der Auflösungstestvorrichtung 130 zum
Zweck einer fliegenden Diagnose zugänglich. Um dem Benutzer die
Option zu bieten, verschiedene Betriebstemperaturen für jedes
Gefäß 60 oder
jede Gruppe von Gefäßen 60 festzulegen, fordert
die Software den Benutzer vorzugsweise auf, entweder "ALLE" oder "EINZELNE" Gefäßtemperaturen "FESTZULEGEN". Wenn die Option "ALLE FESTLEGEN" ausgewählt wird,
wird der Benutzer aufgefordert, den Wert für eine einzelne Sollwerttemperatur
einzugeben, und dieser Wert wird von der Steuereinheit 155 verwendet,
um alle Gefäße 60 zu steuern,
die an der Gefäßplatte 64 installiert
sind. Wenn die Option EINZELNE FESTLEGEN ausgewählt wird, wird der Benutzer
aufgefordert, einen Solltemperaturwert für jedes einzelne Gefäß 60,
das in der Vorrichtung 130 arbeitet, einzugeben.
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Wenn
das Gefäßerwärmungssystem
dann EIN-geschaltet wird, liefert die Steuereinheit 155 eine geeignete
Menge an Leistung zu den wärmeleitenden
Elementen 83 und 85 von jedem Heizelement 70 gemäß dem für das entsprechende
Gefäß 60 eingegebenen
Sollwert. Der Kopf 12 der Auflösungstestvorrichtung 130 bewegt
sich in Richtung der Gefäßplatte 64 nach
unten und der Probennahmeverteilerkopf 45 senkt jeden Temperaturfühler 49 in
die Medien jedes Gefäßes 60 ab.
In dieser Stufe verwendet die Steuereinheit 155 jeden Temperaturfühler 49 als Hauptsensor
und anfängliche
Quelle für
die Steuerung des Gefäßes 60,
in das der jeweilige Temperaturfühler 49 abgesenkt
wird. Die Temperaturfühler 49 senden
Signale zur Steuereinheit 155, die die in den jeweiligen
Gefäßen 60 gemessenen Medientemperaturen
anzeigen, so dass die Steuereinheit 155 den Anstieg der
Medientemperatur in jedem Gefäß 60 überwacht.
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Die
Steuereinheit 155 stellt auf der Basis einer in die Software
festgelegten geeigneten Bedingung fest, dass sich die Medientemperatur
in einem gegebenen Gefäß 60 auf
den vorher eingegebenen Sollwert stabilisiert hat. Vorzugsweise
stellt die Steuereinheit 155 das Auftreten der Stabilisierung
fest, wenn die Steuereinheit 155 eine Reihe von Medientemperaturwerten
von einem gegebenen Temperaturfühler 49 liest,
die um weniger als ± 0,05°C vom vorher
für dieses
Gefäß 60 festgelegten
Sollwert über einen
Zeitraum von 10 Sekunden abweichen.
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Sobald
die Steuereinheit 155 feststellt, dass sich die Medientemperatur
in einem bestimmten Gefäß 60 auf
den programmierten Sollwert stabilisiert hat, übergibt die Steuereinheit 155 tatsächlich die Sensorfunktion
vom Temperaturfühler 49,
der diesem Gefäß 60 zugeordnet
ist, an das Temperaturfühlelement 87 des
Heizelements 70 entsprechend diesem Gefäß 60. Der vom Temperaturfühlelement 87 gelesene
Temperaturwert kann als Gefäß- oder
Heizelementtemperatur beschrieben werden und ist etwas höher als
der, aber trotzdem direkt proportional zu dem tatsächlichen
Temperaturwert der im Gefäß 60 enthaltenen
Medien. Wenn beispielsweise der Sollwert der Medien 37°C ist, könnte der
vom Temperaturfühlelement 87 gemessene
Wert 39°C
sein. An diesem Punkt sichert die Steuereinheit 155 den
vom Temperaturfühlelement 87 gemessenen
Wert, ordnet diesen Wert dem Leistungspegel zu, der zu entsprechenden
wärmeleitenden
Elementen 83 und 85 des Heizelements 70 verteilt
werden soll, und verwendet das Temperaturfühlelement 87 als Hauptsteuersensor.
Nachdem alle Gefäße 60 auf
ihre jeweiligen Sollwerttemperaturen stabilisiert sind und die Steuerung zu
den Temperaturfühlelementen 87 umgeschaltet wurde,
wird der Probennahmeverteilerkopf 45 nach oben bewegt,
um die Temperaturfühler 49 aus
den Gefäßen 60 zu
entfernen, und eine Meldung wird angezeigt, die angibt, dass alle
Gefäße 60 ihre
Sollwerttemperaturen erreicht haben.
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Der
von jedem Temperaturfühlelement 87 gemessene
Wert wird dann von der Steuereinheit 155 während des
Medienprobennahmeprozesses verwendet, um die Medientemperatur für dieses
spezielle Gefäß 60 zu
steuern. Während
der Medienprobennahme können
die Temperaturfühler 49 periodisch
verwendet werden, um die aktuellen Medientemperaturen zu messen
und zu überprüfen. Wenn die
Medientemperatur eines gegebenen Gefäßes 60 als außerhalb
einer geeigneten Fehlertoleranz (z.B. ± 0,05°C) festgestellt wird, führt die
Steuereinheit 155 die Einstellung am Temperaturfühlelementwert durch,
die erforderlich ist, um die Medientemperatur in die vorgeschriebenen
Grenzen zurückzubringen. Der
Schutzsensor 81 sendet beim Erfassen einer Funktionsstörung wie
z.B. einer unkontrollierten Temperaturbedingung ein Signal zur Steuereinheit 155, um
das System abzuschalten.
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Es
ist selbstverständlich,
dass die vorliegende Erfindung nicht auf den speziellen Zusammenhang
mit der Auflösungstestanlage
begrenzt ist, sondern vielmehr in einer beliebigen Vorrichtung oder
einem beliebigen Verfahren Nutzen findet, bei dem der Inhalt eines
Gefäßes oder
von Gefäßen einem
gesteuerten Temperaturprofil unterzogen werden soll.
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Ferner
ist es selbstverständlich,
dass verschiedene Details der Erfindung verändert werden können, ohne
vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Ferner dient die vorangehende
Beschreibung nur dem Zweck der Erläuterung und nicht dem Ziel
der Begrenzung – wobei
die Erfindung durch die Ansprüche
festgelegt ist. Es ist selbstverständlich, dass verschiedene Details
der Erfindung verändert werden können, ohne
vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Ferner dient die vorangehende Beschreibung
nur dem Zweck der Erläuterung
und nicht dem Ziel der Begrenzung – wobei die Erfindung durch
die Ansprüche
festgelegt ist.