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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zum Auffüllen von Patronen, die bis
zu ihrem Rand mit einer Flüssigkeit
befüllt
und durch eine Versiegelungsmembran, durch welche zwischen der Oberfläche der
Flüssigkeit
und der Versiegelungsmembran ein Minimum an Luft zurückbleibt,
verschlossen werden müssen.
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Bei
einer Patrone dieser Art handelt es sich um eine Zylinderampulle
der Art, die ein zylinderförmiges
Rohr umfasst, welches ein erstes und ein zweites Ende aufweist,
wobei das erste Ende stirnseitig durch einen Kolben verschlossen
ist, und das zweite Ende einen Halsteil aufweist, der mit einem am
Ende mit einem umlaufenden Flansch versehenen ist, an welchen eine
Gummimembran durch eine Kappe mit hinter den Flansch greifenden
Mitteln versiegelnd gepresst ist. Derartige Ampullen werden üblicherweise
mit einem flüssigen
Arzneimittelpräparat befüllt und
in penförmigen
Injektionsvorrichtungen verwendet, durch welche eingestellte Dosen
des Präparats
injiziert werden können,
bis die Ampulle leer ist.
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Das
Befüllen
der Ampullen wird in einer sterilen Zone durchgeführt, in
der eine Anzahl an Betriebsstationen angeordnet ist. Zum schnellen
und genauen Durchführen
des Befüllens
wird das Befüllen
häufig
in drei Schritten durchgeführt.
Zuerst werden etwa 40% des Inhalts mit einer maximalen Geschwindigkeit
in die Ampulle gefüllt,
danach werden die nächsten
40% langsamer zugesetzt, um die Bildung von Schaum zu verhindern,
und schließlich
wird die Ampulle relativ langsam mit den letzten 20% der Flüssigkeit
aufgefüllt.
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Insbesondere
muss der Auffüllungsschritt vorsichtig
durchgeführt
werden, um sicherzustellen, dass die Ampulle vollständig gefüllt ist,
bevor sie mit der Versiegelungsmembran verschlossen wird. Dies kann
durch Befüllen
bis zum Erkennen eines Überlaufens,
unter Verwendung eines Füllkopfs
erhalten werden, der eine Dichtung gegen den oberen Rand der Ampulle
drückt,
wobei die Dichtung zwei Öffnungen,
eine Zufuhröffnung,
durch die die Flüssigkeit
der Ampulle zugeführt
wird, und eine Überlauföffnung, durch
die überschüssige Flüssigkeit
die Patrone verlässt,
wenn die Patrone voll ist, aufweist. Wird ein Überlaufen erkannt, wird das
Füllen
gestoppt. Alternativ dazu wird Flüssigkeit durch eine in kurzem
Abstand über
der Öffnung
der Patrone platzierte Füllnadel
in die Patrone gesprüht.
Eine Saugnadel endet unmittelbar über der Öffnung der Ampulle und saugt überschüssige Flüssigkeit
ab, wenn die Patrone voll ist und die Flüssigkeit beginnt, sich als
Tropfen am oberen Ende der Patrone aufzubauen. Ein Überwachungsgerät für den Flüssigkeitsstand
ist eingerichtet, indem eine Lichtquelle an einem Flansch platziert ist,
der an der oberen Öffnung
der Patrone eingerichtet ist, wobei an diesem Flansch eine Schließmembran
versiegelt werden kann, wenn die Patrone befüllt wurde. Das Licht von der
Lichtquelle läuft
durch den Flansch und durch den vom Flansch umgebenen Raum hindurch
und in einen Sensor. Wird der Raum mit Flüssigkeit gefüllt, werden
die Übertragungsparameter
für den
Lichtstrahl geändert
und der Sensor fühlt
diese Änderung
und sendet ein Signal, das das Befüllen der Patrone stoppt. Während der
Zeit, von welcher an der Sensor die Änderung im übertragenen Licht erkennt,
bis zum tatsächlichen
Stoppen des Befüllens
wird der Rest der Ampulle befüllt
und ausreichend zusätzliche
Flüssigkeit
zugeführt,
um den Stand ausreichend zu erhöhen,
um sicherzustellen, dass die Ampulle vollständig gefüllt ist, was durch Flüssigkeit,
die durch die Saugnadel abgesaugt wird, angezeigt wird.
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Das
Dokument WO-A-9729954 offenbart eine Füllstation und ein Verfahren
zum Befüllen
von Zylinderampullen, unter Beteiligung des Erkennens der Flüssigkeitsoberfläche in aufeinander
folgenden Videorastern. Es ist ein Ziel der Erfindung, ein besseres
Auffüllverfahren
bereitzustellen, bei dem die Verschwendung von überschüssiger Flüssigkeit reduziert oder eliminiert
und die Bildung von Luftblasen minimiert ist.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
ist durch die folgenden Schritte gekennzeichnet
- a)
Absenken der Füllnadel
in die Patrone
- b) Zuführen
von Flüssigkeit
durch die Füllnadel
in die Patrone,
- c) Erkennen, wann die Patrone bis zu ihrem Rand gefüllt ist,
- d) Stoppen des Flüssigkeitsflusses,
wenn erkannt wurde, dass die Patrone voll ist,
- e) Anheben der Füllnadel
aus der Patrone.
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Wird
die Füllnadel
in die Patrone abgesenkt, ist ihre Spitze während des Auffüllens in
einem kleineren Abstand von der Flüssigkeitsoberfläche in der Patrone
platziert oder taucht sogar in die Flüssigkeit aus dem anfänglichen
Füllverfahren,
umfassend einen oder zwei Vorfüllschritte,
denen dann ein Auffüllschritt
folgt, ein.
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Das
Erkennen am Rand kann durch Laufen eines Lichtstrahls unmittelbar über dem
oberen Ende der Patrone und in einen Sensor erhalten werden. Auf
diese Weise wird die Störung
des Lichtstrahls auf Grund von Unregelmäßigkeiten im Glasflansch vermieden.
Jedoch tritt die Flüssigkeitsoberfläche unvermeidbar über die
Kante der Patrone, da das Stoppsignal nicht an die Pumpe gesandt
wird, bis der Detektor ein derartiges Übertreten erkennt. Die Flüssigkeit
baut sich als Tropfen auf, der nur durch Oberflächenspannung gehalten wird,
wird jedoch die Füllnadel
aus der Patrone angehoben, nimmt der durch die Nadel eingenommene
Raum die überschüssige den
Tropfen bildende Flüssigkeitsmenge
ein, und der Flüssigkeitsstand
sinkt ab, um mit dem Rand der Patrone bündig zu sein. Dies kann durch
Einstellen des Abstands, um den die Nadel in die Patrone abgesenkt
wird, und der Verzögerung
zwischen dem das die Pumpe stoppenden Signal und dem tatsächlichen Stoppen
des Befüllens
sichergestellt werden.
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Wird
die Füllnadel
richtig in die Flüssigkeit
in der Patrone getaucht, wird vermieden, dass der Flüssigkeitsstrahl
aus der Füllnadel
Luft in die Flüssigkeit in
der Patrone mitführt.
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Die
Erfindung betrifft des Weiteren eine Apparatur zum Durchführen des
beschriebenen Verfahrens. Eine derartige Apparatur ist dadurch gekennzeichnet,
dass es Folgendes umfasst:
eine Füllnadel, die abgesenkt werden
kann, um in eine Patrone zu ragen,
eine steuerbare Flüssigkeitszufuhrvorrichtung,
einen
Detektor, der erkennt, wann der Flüssigkeitsstand den oberen Rand
der Patrone erreicht, um die Zufuhrvorrichtung zum Stoppen der Zufuhr
von Flüssigkeit
zur Patrone zu steuern, wenn ein eingestellter oberer Stand erreicht
ist und
Mittel zum Anheben der Füllnadel aus der Patrone, wenn
das Befüllen
erfolgt ist.
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Im
Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen weiter
beschrieben, wobei,
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1 schematisch
eine Füllstation
für Ampullen
darstellt,
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2 die
Ampulle und einen Sensorkopf in 1 aus der
Sicht vom Reflektor darstellt,
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3 den
oberen Teil der Ampulle mit einer eingetauchten Füllnadel
darstellt und
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4 den
in 3 dargestellten Teil mit aus der Flüssigkeit
herausgezogener Füllnadel
darstellt.
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1 stellt
schematisch eine Fülleinheit
dar, umfassend eine Zufuhrpumpe 1, welche durch ein Saugrohr 2 Flüssigkeit
aus einem Ausgabeverteiler 3 an einem Flüssigkeitsbehälter saugt.
Die Pumpe gibt die Flüssigkeit
durch ein Füllrohr 4,
das in einer Füllnadel 5 endet,
welche in der Figur in eine Ampulle 6 abgesenkt ist, ab.
Die Bewegung der Füllnadel 5 in Bezug
auf die Ampulle kann durch Anheben und Absenken der Ampulle in Bezug
auf die stationäre
Füllnadel 5 erzielt
werden, wird jedoch im Folgenden als Absenken und Anheben der Füllnadel 5 beschrieben. Die
Ampullen werden nacheinander an die Füllstation gegeben, wo sie befüllt werden
und danach zu einer Schließstation
weiter gegeben, wo sie versiegelt werden.
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Die
Pumpe wird durch einen Elektromotor 7 angetrieben, der
durch ein Kabel 8 mit Energie versorgt wird. Die Energieversorgung
wird durch eine Steuerbox 9 gesteuert, um die Pumpe 1 jedes
Mal, wenn eine neue Ampulle in der Füllstation platziert ist, durch
die Füllsequenz
anzutreiben.
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Ein
Sensorkopf 10 in der Nähe
des oberen Rands der Ampulle 6 überprüft das Befüllen der Ampulle, wenn diese
Ampulle mit in die Ampulle abgesenkter Nadel 5 in ihrer
Füllposition
ist. Die Position des Sensorkopfs 10 ist derart, dass ein
von dem Sensorkopf ausgesandter Lichtstrahl unmittelbar über den
oberen Rand der Ampulle und hinter die abgesenkte Nadel läuft und
einen Reflektor 11 trifft, der an der gegenüberliegenden
Seite des Sensorkopfs 10 in Bezug auf die Ampulle 6 platziert
ist. Vom Reflektor wird der Lichtstrahl zurück reflektiert, um unmittelbar über dem
oberen Rand der Ampulle hinter die abgesenkte Nadel 5 und
hauptsächlich
in den Sensorkopf 10 zu laufen. Eine Lichtquelle, die das
Licht für
den erwähnten
Lichtstrahl erzeugt, und ein Sensor, der den reflektierten Lichtstrahl
erkennt, sind in einer Sensorbox 12 platziert, von der
Licht zum Sensorkopf 10 übertragen wird und zu welcher
der durch den Sensorkopf 10 empfangene reflek tierte Strahl
durch ein Lichtleiterkabel 13 übertragen wird. Erkennt der Sensor
in der Sensorbox 12, dass der Strahlweg vom Sensorkopf 10 zum
Reflektor 11 und zurück
zum Sensorkopf durch Flüssigkeit,
die über
den oberen Rand der Patrone tritt, gestört ist, wird durch das Kabel 14 ein
Signal zur Steuerbox gesandt, die mit einer einstellbaren Verzögerung den
die Pumpe 1 antreibenden Motor 7 stoppt. Die einstellbare
Verzögerung ermöglicht es,
zu steuern, wie weit man die Flüssigkeit über den
oberen Rand der Ampulle treten lässt.
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Der
Füllbetrieb
umfasst die folgenden Schritte:
- 1. eine Ampulle
wird in die Füllposition
platziert,
- 2. die Füllnadel
wird abgesenkt, um mit einem einstellbaren Abstand in die Ampulle
zu ragen,
- 3. ein schnelles Vorfüllen
wird in einem oder mehreren Schritten durchgeführt,
- 4. ein Auffüllen
wird gestartet, während
der Sensorkopf aktiv ist,
- 5. der Auffüllfluss
an Flüssigkeit
wird mit einer einstellbaren Verzögerung durch die Steuerbox
gestoppt, wenn der Sensor das Auftreten eines über den oberen Rand der Ampulle
tretenden Flüssigkeitstropfens
erkennt und ein Signal an die Steuerbox sendet,
- 6. die Füllnadel
wird aus der Ampulle angehoben und ihre Einführung wurde derart eingestellt,
dass die Menge an durch die Füllnadel
aus der Ampulle verdrängter
Flüssigkeit
dieselbe ist wie die Flüssigkeitsmenge
im über
den oberen Rand der Ampulle tretenden Tropfen. Folglich bewirkt
das Anheben der Nadel, dass die Flüssigkeit im Tropfen nach unten
in die Ampulle fließt,
sodass die Flüssigkeitsoberfläche mit
dem oberen Rand der Ampulle bündig
ist,
- 7. die Ampulle wird zu einer nicht dargestellten Station weiter
befördert,
in welcher sie verschlossen und versiegelt wird.
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2 stellt
ein Detail der Ampulle 6 und des Sensorkopfs 10 aus
der Sicht des Reflektors dar. Dies veranschaulicht, wie die Lichtöffnung des
Sensorkopfs 10 in eine Sendehälfte 15, von der ein
Lichtstrahl zum Reflektor 11 gesandt wird, und eine Empfangshälfte 16,
die vom Reflektor reflektiertes Licht empfängt, unterteilt ist. Wie ersichtlich,
muss der ausgesandte Lichtstrahl unmittelbar über den oberen Rand der Ampulle 6 laufen,
sodass ein Flüssigkeitstropfen
erkannt werden kann, sobald der Flüssigkeitsstand über den
oberen Rand tritt. Die zwei Hälften 15 und 16 sind
jeweils an ein Lichtübertragungskabel 13 angeschlossen,
die die beiden Hälften
mit einer Steuerbox 12 verbindet, die eine nicht dargestellte
Lichtquelle enthält,
von der Licht zur Sendehälfte 15 des
Sendekopfs 10 übertragen
wird, und ein nicht dargestellter Sensor Licht von der Empfangshälfte 16 des
Sendekopfs 10 empfängt.
Der Sensor kann eingestellt werden, um auf eine eingestellte Änderung
durch die Empfangshälfte 16 im
empfangenen Lichts zu reagieren, um ein Signal an die Steuerbox 12 zu
senden, welche dann mit einer einstellbaren Verzögerung den die Pumpe 1 antreibenden
Motor 8 stoppt. Durch Variieren der einstellbaren Parameter
kann die Füllstation
eingestellt werden, um die Ampullen zu füllen und eine derartige überschüssige Flüssigkeitsmenge
zuzuführen,
dass der durch diese überschüssige Flüssigkeit
gebildete Tropfen praktisch genau der Flüssigkeitsmenge, die durch den Teil
der Nadel 5 verdrängt
wird, der in die Ampulle ragt, und dem Tropfen an überschüssiger Flüssigkeit entspricht,
wie in den 3 und 4 umrissen,
die den oberen Teil der Ampulle 6 darstellen, wobei die Füllnadel 5 in
die Flüssigkeit
in der Ampulle eingetaucht bzw. herausgezogen ist. Um diese Veranschaulichung
klarer zu machen, erhielt die Flüssigkeitsoberfläche in diesen 3 und 4 die
Bezugsnummer 17.
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Das
Verfahren und die Funktion der Apparatur sind in Verbindung mit
dem Befüllen
und Auffüllen einer
einzelnen Patrone beschrieben. In der Praxis hat die Apparatur ihren
Platz in einer Patronenherstellungsanlage, sodass eine Patrone nach
deren Befüllen
die Anlage abwärts
weitergeleitet und eine neue Patrone in der Füllstation platziert wird. Weitere mehrere
Stationen sind parallel platziert, sodass eine Anzahl an Patronen
gleichzeitig befüllt
wird. Das Einsetzen und die Entnahme der Füllnadeln wird dann gleichzeitig
durchgeführt,
das Füllen
selbst jedoch einzeln für
jede Patrone gesteuert.