ES2958727T3 - Uso de un sensor de producto, uso de un conjunto de sensores de producto, recipiente de secado y procedimiento para el funcionamiento de un sensor de producto - Google Patents
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Abstract
Sensor de producto liofilizado (1). El sensor de producto liofilizado (1) tiene un sensor (13) para detectar una temperatura y una unidad RFID (14). Al menos un parámetro (29) específico del sensor de producto liofilizado (1) está almacenado en una memoria (28) de la unidad RFID (14). Según la invención, el sensor de producto liofilizado (1) presenta exclusivamente una unidad de antena (3), con la que se puede reducir el esfuerzo constructivo del sensor de producto liofilizado (1). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Uso de un sensor de producto, uso de un conjunto de sensores de producto, recipiente de secado y procedimiento para el funcionamiento de un sensor de producto
Campo técnico de la invención
La presente invención se refiere a un uso especial de un sensor de producto como sensor de producto de liofilización, por medio del cual se puede medir un parámetro de producto del material a secar durante un proceso de liofilización en un liofilizador. A continuación, se hace referencia preferentemente a la configuración del sensor de producto de liofilizador como sensor de temperatura de liofilizador, de modo que el parámetro de producto medido es la temperatura del material a secar en el recipiente de secado. Sin embargo, la invención también incluye formas de realización en las que el sensor de producto de liofilizador mide otro parámetro de producto (como, por ejemplo, la presión o la humedad del material a secar).
Preferentemente, la medición del parámetro de producto en el producto de liofilización se realiza por medio del sensor de producto de liofilizador en cualquier recipiente de secado que pueda almacenar uno o varios productos de liofilización. Para nombrar solo algunos ejemplos, el recipiente de secado puede ser un vial, una bandeja receptora o incluso un ahondamiento de una superficie de colocación del liofilizador. El sensor de producto de liofilizador puede estar apoyado o sujeto con relación al recipiente de secado y puede extenderse con una zona de medición hacia dentro del material a secar.
En este caso, se produce un funcionamiento inalámbrico del sensor de producto de liofilizador, pudiendo estar equiparse el sensor de producto de liofilizador también de forma "pasiva", es decir, sin suministro de energía propio, con un suministro de energía inalámbrico desde una fuente de energía externa.
Además, la invención se refiere a un uso de un conjunto de sensores de producto como conjunto de sensores de producto de liofilizador, por medio del cual se pueden medir los parámetros de producto del material a secar durante un proceso de secado en varios recipientes de secado dispuestos en diferentes ubicaciones en una superficie de colocación y/o en diferentes superficies de colocación en el liofilizador.
La invención se refiere además a un recipiente de secado en el que el material a secar puede almacenarse durante la liofilización.
Por último, la presente invención también se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de un sensor de producto.
Estado de la técnica
Durante la liofilización en un liofilizador, los parámetros de producto, en particular la temperatura del material a secar en un recipiente de secado, representan una magnitud de proceso importante. Por ejemplo, la temperatura del producto a secar proporciona información sobre el progreso de la sublimación y del secado del material a secar, y la temperatura del material a secar se puede utilizar para determinar el final del secado principal y para el control de proceso. Información general relativa a la secuencia de proceso durante la liofilización, a los liofilizadores pertinentes y a la modificación de los parámetros de producto del material a secar durante la liofilización se halla en el sitio web www.martinchrist.de.
El documento DE 102006019641 A1 propone la detección de la temperatura de un material a secar en un recipiente de secado a través de un sensor de producto de liofilizador. El sensor de producto de liofilizador presenta un casquillo de metal, vidrio o cerámica. De un extremo del casquillo sobresale un captador de medición dispuesto en el material a secar, mientras que del otro extremo del casquillo sobresale una antena. El captador de medición está conectado a la antena a través de una placa de circuito. El sensor de producto de liofilizador no tiene fuente de alimentación propia integrada. Más bien, la energía se suministra a través de un circuito oscilante en la placa, que se excita para oscilar sin contacto. La oscilación resultante del circuito oscilante, en particular la frecuencia de la oscilación, depende de la temperatura del sensor de medición (y por tanto de la temperatura del material a secar, en el que está dispuesto el sensor de producto de liofilizador). El sensor de producto de liofilizador envía una señal de medición sin contacto que se correlaciona con la oscilación. La excitación sin contacto del circuito oscilante por un lado y la transmisión sin contacto de la señal de medición por otro lado se realiza mediante una señal de radio desde la antena del sensor de producto de liofilizador a una antena dispuesta dentro de la carcasa del liofilizador, que está conectada, a través de un paso estanco al vacío por la carcasa, a un dispositivo de control dispuesto fuera de la carcasa. Además de la señal de medición de temperatura, el sensor de producto de liofilizador también transmite datos de identificación y calibración de sensor. El dispositivo de control debe disponer de conjuntos de datos para el sensor de producto de liofilizador que, además de la temperatura actual, también describan el lugar de colocación dentro de la carcasa y el objeto de medición. Las señales de medición del sensor de producto de liofilizador pueden ser consultadas cíclicamente por el dispositivo de control y documentadas en el tiempo. Por medio de un sensor de producto de liofilizador de este tipo debe detectarse la temperatura en un recipiente de secado, la temperatura de una placa de ajuste, la temperatura de un condensador de hielo del liofilizador y/o una temperatura en una entrada o salida de un medio de calentamiento o refrigeración del liofilizador. El documento DE 102006019641 A1 propone también una manera de detectar una señal de presión correspondientemente sin contacto. Preferentemente, la transmisión sin contacto de las señales elimina la necesidad de cualquier cableado dentro de la carcasa del liofilizador y/o conexiones enchufables. También es posible una configuración apantallada de la carcasa del liofilizador. Para posibilitar un intercambio de datos sin interferencias entre las antenas de los sensores de producto de liofilizador y la antena conectada al dispositivo de control, el documento DE 102006019641 A1 propone disponer las superficies de colocación del liofilizador durante el proceso de liofilización a una distancia dimensionada conforme a la longitud de onda del rango de frecuencia utilizado para la transmisión inalámbrica. Para mejorar la resistencia química y/o por motivos de higiene, los sensores de producto de liofilizador pueden estar dispuestos dentro del casquillo de un material inerte (por ejemplo acero inoxidable, vidrio, plástico o cerámica). También es posible que un sensor detecte correspondientemente la humedad residual, la resistencia eléctrica o la presión del material a secar y la transmita sin contacto.
El documento DE 20 2009 009 107 U1 describe un sistema de bus que pasa de forma estanco al vacío desde el exterior a través de un paso de pared de una carcasa de un liofilizador. Al sistema de bus están conectados módulos de bus dispuestos en paralelo o en serie, que a su vez están unidos a superficies de colocación, sensores para detectar la temperatura de las zonas de colocación, sensores para detectar la resistencia eléctrica del material a secar y/o sensores para detectar temperaturas del material a secar, así como accesorios como una válvula y un módulo de ventilador. El sistema de bus proporciona un suministro de energía y una transmisión bidireccional de cualquier información, como datos de medición y control. A través del sistema de bus, los componentes conectados a los módulos de bus pueden direccionarse individualmente y así controlarse.
El documento WO 2016/123062 A1 divulga un sensor de producto de liofilizador para medir la temperatura y la humedad. En la publicación se critican los conocidos sensores de producto de liofilizador basados en termoacopladores cableados, en el sentido de que son difíciles de instalar, propensos a errores y pueden conducir a una pérdida del producto a secar, en el que está dispuesto el sensor de producto de liofilizador. Además, los sensores de producto de liofilizador conocidos, cuyo principio de medición se basa en una excitación inalámbrica basada en inducción de una frecuencia de resonancia dependiente de la temperatura del producto de secado, se critican en cuanto a que si se usan varios de estos sensores de producto de liofilizador se produce una interacción indeseable de los sensores de producto de liofilizador. Ante este trasfondo, la publicación propone un sensor de producto de liofilizador que presenta varios puntos de medición en los que se pueden medir la temperatura y la humedad y que están dispuestos en un campo del sensor de producto de liofilizador de tal manera que los puntos de medición se pueden disponer a diferentes alturas del producto de secado en un recipiente de secado. Una transmisión de las señales de medición del sensor de producto de liofilizador se realiza a través de una conexión de comunicación digital inalámbrica. El sensor de producto de liofilizador presenta una estructura de soporte, que puede estar dispuesta y sujetada en una abertura de un vial, así como un cuerpo de muestra, en el que están dispuestos los puntos de medición distribuidos en dirección longitudinal. El sensor de producto de liofilizador puede tener además una unidad de control unida a la estructura de soporte y conectada a los puntos de medición. Los puntos de medición pueden tener capacidades cerámicas, teniendo los puntos de medición una extensión de 2 mm, de modo que a lo largo de una línea de medición se pueden disponer seis puntos de medición de este tipo a lo largo de una altura de 12 mm. También es posible que los puntos de medición sean componentes integrales de una placa de circuito impreso. Los factores de calibración para los sensores de producto de liofilizador pueden estar almacenados en la unidad de control del sensor de producto de liofilizador. Alternativamente, se propone que los factores de calibración para un sensor de producto de liofilizador puedan estar almacenados con un código de identificación asignado en una base de datos, a la que se puede acceder mediante una unidad de procesamiento dispuesta fuera de la cámara de secado. El sensor de producto de liofilizador utiliza un código de identificación específico para identificarse ante la unidad de procesamiento. Cuando los recipientes de secado se cargan las zonas de colocación de la cámara de secado, las ubicaciones en las que los sensores de producto de liofilizador se disponen en la cámara de secado se determinan y se almacenan en una tabla. Con un sistema de carga automático puede realizarse un seguimiento de los viales con los sensores de producto de liofilizador dispuestos en ellos hasta el respectivo lugar en la superficie de colocación de la cámara de secado. Con la recepción de las señales de medición de los sensores de producto de liofilizador, el código de identificación específico se correlaciona a base de la asignación de ubicación tabular con la ubicación del sensor de producto de liofilizador identificado en la cámara de secado, con lo que se pretende hacer posible que las señales de medición recibidas para un producto a secar puedan ser "mapeadas" para el control de proceso y análisis de proceso. Para transmitir señales de medición se pueden utilizar módulos enchufables "USB ANT" (marca registrada), que tienen una antena integrada y un software para el registro de datos y el control de la transmisión de datos. El sensor de producto de liofilizador se alimenta de energía de forma inalámbrica a través de un transmisor ubicado en la cámara de secado, que emite una señal de excitación de alta frecuencia. También es posible que en la cámara de secado estén dispuestas varias antenas para la emisión de señales de alta frecuencia, para posibilitar trayectos de transmisión directos y cortos de la señal de alta frecuencia. Se puede realizar una selección de las ubicaciones para disponer los viales equipados con los sensores de producto de liofilizador en función de datos medidos previamente o en función de las características cualitativas de la cámara de secado. Las señales de medición en los puntos de medición de un sensor de producto de liofilizador se transmiten junto con el código de identificación específico del sensor de producto de liofilizador. Sobre la base de la temperatura y la humedad medidas se puede controlar un flujo de un fluido calentador o refrigerante hacia las superficies de colocación o hacia zonas parciales individuales de las superficies de colocación. Con los distintos puntos de medición dispuestos a diferentes alturas en el material a secar, durante la liofilización se puede registrar el avance del frente de sublimación en el producto a secar, que luego se puede tener en cuenta en el control del proceso.
El documento WO 2016/123177 A1 divulga la estructura constructiva de un sensor de producto de liofilizador con múltiples puntos de medición y principios de medición que se pueden utilizar en este contexto.
El documento US 2015/034639 A1 divulga un colgante de sensor o una "etiqueta de sensor" sin indicar un uso previsto específico. El colgante de sensor tiene un cristal de cuarzo cuya frecuencia de resonancia depende de la temperatura a medir. Una señal de resonancia del cuarzo oscilante se transmite de forma inalámbrica desde el colgante de sensor al entorno por medio de una antena. El resonador tiene una inductancia o capacitancia equivalente. El colgante de sensor puede tener una unidad de memoria en la que se almacena la inductancia o capacitancia equivalente. La unidad de memoria puede ser una unidad RFIC. La unidad RFIC también puede ser responsable de controlar la transmisión del colgante de sensor. El resonador está conectado a la antena a través de un conductor de conexión cuya forma, posición o longitud depende de la inductancia o capacitancia equivalente del resonador. Para fabricar un colgante de sensor de este tipo se fabrican antenas con diferentes inductancias. Para un resonador específico fabricado se mide luego la inductancia o capacitancia equivalente específica y luego se selecciona la antena de acuerdo con la inductancia o capacitancia equivalente específica medida y se combina con el resonador, con lo cual puede realizarse una homogeneización de la característica y de las frecuencias de resonancia de los diferentes colgantes de sensor. El colgante del sensor presenta un sustrato flexible, que también sirve como aislamiento y puede estar hecho de PET, PEN, PI o PE. Como antena se utiliza un conductor en espiral, aunque también se puede usar una antena dipolo o una antena de parche. La antena recibe una señal de excitación inalámbrica con la que se hace oscilar el resonador. La unidad RFIC también recibe energía eléctrica de forma inalámbrica a través de la antena. Dado el caso, también se puede almacenar en la unidad RFIC información con respecto a la característica de la frecuencia de resonancia del resonador. Cuando se activa la unidad RFIC, la información almacenada en la unidad RFIC se transmite a través de la antena. Además, la antena transmite la señal de resonancia del resonador. En un dispositivo receptor, a partir de la frecuencia de resonancia transmitida del resonador, se determina una frecuencia de resonancia corregida o una temperatura medida teniendo en cuenta la capacitancia o inductancia equivalente específica.
El documento no genérico US 2008/0272131 A1 se refiere a un contenedor de gran volumen con aislamiento térmico en el que se almacenan productos sensibles a la temperatura, tales como productos farmacéuticos, productos alimenticios, productos químicos o productos biológicos, durante su procesamiento, distribución y almacenamiento, transporte y embarque, y como consecuencia del aislamiento térmico se mantiene a baja temperatura. Un aparato de vigilancia sirve para vigilar la temperatura en el contenedor. El dispositivo de monitorización dispone de un transpondedor RF destinado a hacer posible la medición inalámbrica de la temperatura sin tener que abrir el contenedor. El transpondedor RF presenta una antena RF, un sensor de temperatura, una batería y un circuito eléctrico. Una unidad de almacenamiento debe hacer posible el almacenamiento de al menos una medición de la temperatura, por ejemplo una curva de temperatura en el tiempo. El contenedor está destinado al almacenamiento de los productos mencionados a temperaturas inferiores a - 70 °C o incluso inferiores a - 80 °C. Para mantener temperaturas inferiores a -70°C, los productos se colocan en un refrigerante, que puede ser hielo seco. En tales rangos de temperatura, la batería del dispositivo de control puede fallar, ya que a una temperatura inferior a -30°C, el electrolito de la batería puede congelarse. La publicación propone que la batería termosensible esté dispuesta en una zona de la pared del contenedor en el que la batería está expuesta a una temperatura más elevada como consecuencia del aumento de temperatura entre el interior de la pared y el exterior del pared, a la que el electrolito de la batería aún no se puede congelar. Para aislar la pared se puede utilizar una espuma de polímero (en particular con poliuretano, poliestireno, poliolefina o una combinación de los materiales mencionados). También es posible que la pared esté formada por paneles aislados al vacío ("vaccum isolated panels" abreviado por "VIP"). También es posible conseguir un aislamiento mediante capas de láminas metálicas. El dispositivo de vigilancia puede cumplir más funciones, como por ejemplo, una identificación, una vigilancia y/o un rastreo. Adicionalmente a los componentes mencionados, pueden estar integrados en el aparato de vigilancia componentes electrónicos como, por ejemplo, procesadores, componentes de memoria, componentes de interfaz externa (cableados o inalámbricos), elementos sensores, elementos de visualización como por ejemplo una pantalla LCD, fuentes de alimentación, transistores, diodos, componentes pasivos tales como resistencias, capacitancias e inductancias, etiquetas inteligentes, tarjetas inteligentes, etiquetas RF, etiquetas RFID, etiquetas inalámbricas, registradores de datos, etc. El aparato de control puede registrar adicionalmente también la humedad relativa, la intensidad de la luz, la tensión, la presión o incluso vibraciones en el recipiente. Una activación del aparato de vigilancia puede realizarse accionando manualmente un interruptor o también de forma cableada o inalámbrica, por ejemplo mediante un lector RFID adicional.
Más estado de la técnica se conoce por las publicaciones WO 2009/030760 A1 y US 2006/239331 A1.
Objetivo de la invención
La invención tiene el objetivo de proponer un nuevo uso de un sensor de producto como sensor de producto de liofilizador, que está mejorado con respecto
- al tamaño,
- al esfuerzo de construcción,
- a los costes,
- a la eficiencia y la calidad de señal,
- la automatización de procesos,
- la fijación del mismo al tapón de un recipiente de secado,
- la identificación del sensor de producto de liofilizador y/o la identificación de información de calibración como, por ejemplo, coeficientes de calibración del sensor de producto de liofilizador y/o
- la impedancia
. Además, la invención se basa en el objetivo de proponer
- un uso correspondientemente mejorado de un conjunto de sensores de producto,
- un recipiente de secado correspondientemente mejorado, presentando un sensor de producto de liofilizador y - un procedimiento correspondientemente mejorado para el funcionamiento de un sensor de producto.
Solución
De acuerdo con la invención, el objetivo de la invención se consigue con las características de las reivindicaciones independientes. Otras configuraciones adicionales preferentes de acuerdo con la invención se desprenden de las reivindicaciones dependientes.
Descripción de la invención
Las configuraciones del estado de la técnica (véase, por ejemplo, el documento WO 2016/123062 A1) están basadas en el prejuicio de los expertos de que, por un lado, para el funcionamiento del sensor, en particular para la transmisión inalámbrica de la señal de medición del sensor y, por otro lado, para el funcionamiento de la unidad RFID se necesitan unidades de transmisión y/o de recepción y/o unidades de antena diferentes. Este prejuicio de los expertos se basa, por un lado, en que los rangos de frecuencia para el funcionamiento del sensor, por un lado, y para el funcionamiento de las unidades RFID, por otro, son fundamentalmente diferentes, por lo que se estableció el uso de unidades de transmisión y/o de recepción o unidades de antena adaptadas específicamente a los respectivos rangos de frecuencia. Por otro lado, mediante los diferentes rangos de frecuencia para el funcionamiento del sensor y de la unidad RFID también se pretendía hacer posible separar el funcionamiento del sensor por un lado y el funcionamiento de la unidad RFID por otro.
De acuerdo con la invención se propone que en un sensor de producto de liofilizador se utilicen, por un lado, un sensor que genera una señal de medición para un parámetro de producto, concretamente una temperatura, y, por otro lado, una unidad RFID, como se sabe básicamente también por el estado de la técnica.
De acuerdo con la invención, el sensor sirve para medir una temperatura, presentando el sensor un circuito oscilante con un cuarzo oscilante, que como consecuencia de una excitación se excita para oscilar, dependiendo la frecuencia de resonancia de la oscilación de la temperatura de acuerdo con una dependencia conocida. Una señal de medición del sensor así configurado, que se correlaciona con la oscilación del circuito oscilante, se puede transmitir entonces sin contacto a través de una antena, que en este caso forma un transmisor. A partir de la señal de medición así transmitida se puede determinar entonces la frecuencia de resonancia, a partir de la cual se puede determinar entonces la temperatura de acuerdo con la dependencia conocida de la frecuencia de resonancia con respecto a la temperatura.
En cuanto a la realización básica, posibles formas de construcción, componentes y la excitación y comunicación de y con unidades RFID que se pueden utilizar en el marco de la invención, se remite básicamente a la página web www.wikipedia.de bajo el término de búsqueda RFID y unidades RFID, trabajos estándar y publicaciones correspondientes, en particular Klaus Finkenzeller: "RFID-Handbuch: Grundlagen und praktische Anwendungen von Transpondern, kontaktlosen Chipkarten und NFC", editorial Carl Hanser Verlag GmbH & Co., 7.a edición, ISBN: 9783446439436. La unidad RFID tiene una memoria en la que está almacenada al menos una magnitud característica específica para el sensor de producto de liofilizador.
De acuerdo con la invención, la magnitud característica es una magnitud característica de calibración que describe una relación entre la señal de medición y el parámetro de producto, a saber, la temperatura. En la configuración de acuerdo con la invención del sensor con un circuito oscilante con cuarzo oscilante, una magnitud característica de calibración de este tipo puede describir la dependencia de la frecuencia de resonancia del circuito oscilante formado con el cuarzo con respecto a la temperatura.
Para dar solo algunos ejemplos que no limitan la invención, una magnitud característica adicional puede ser una magnitud característica de identificación que especifica el respectivo sensor de producto de liofilizador (en el caso más simple, un número correlativo específico 1, 2,... para los diferentes sensores de producto de liofilizador).
La invención propone por primera vez que el sensor de producto de liofilizador presente una unidad de antena que se utilice de forma multifuncional:
a) Por un lado, por medio de la unidad de antena de realizan un suministro de energía inalámbrico al sensor, una excitación inalámbrica del sensor (que en la configuración de acuerdo con la invención del sensor con un circuito oscilante con un cuarzo es una excitación del circuito oscilante para que oscile) y/o una transmisión inalámbrica de la señal de medición, lo que en la configuración de acuerdo con la invención del sensor con un circuito oscilante con un cuarzo puede significar que la oscilación del circuito oscilante se transmite a la frecuencia de resonancia.
b) Por otro lado, la misma unidad de antena se utiliza para hacer posible la transmisión inalámbrica de la magnitud característica del sensor de producto de liofilizador, que está almacenada en la unidad RFID, por lo que también es posible que la unidad RFID sea alimentada de energía de forma inalámbrica a través de la unidad de antena y/o que la unidad RFID sea estimulada de forma inalámbrica.
De este modo, en el marco de la invención se puede hacer prescindible el uso de una segunda unidad de antena adicional para las funciones antes mencionadas (aunque en determinadas circunstancias también puede estar presente una segunda unidad de antena para otros fines sin por ello salirse del ámbito de la invención).
La superación del prejuicio de los expertos explicado anteriormente en la que está basada la invención se basa en el conocimiento de que, a pesar de los diferentes rangos de frecuencia, se puede utilizar una unidad de antena común para el funcionamiento del sensor por un lado y para el funcionamiento de la unidad RFID, por otro lado, incluso si en determinadas circunstancias la unidad de antena compartida no pueda concebirse entonces de forma óptima para el respectivo rango de frecuencia del sensor o de la unidad RFID. En este caso, el uso multifuncional de una única unidad de antena de acuerdo con la invención también se puede llevar a cabo con un alto grado de eficiencia a pesar de los diferentes rangos de frecuencia, si las frecuencias para el funcionamiento del sensor, por un lado, y para el funcionamiento de la unidad RFID, por otro lado, son frecuencias subarmónicas o superarmónicas. Incluso si este no fuera el caso, para reducir el coste de construcción, la invención tolera selectivamente también un dimensionamiento no optimizado de la unidad de antena para el funcionamiento del sensor y/o de la unidad RFID. Por tanto, la unidad de antena también puede concebirse de tal manera que se elija una especie de término medio para un funcionamiento no óptimo pero suficiente tanto del sensor como de la unidad RFID.
Sin embargo, en una configuración de acuerdo con la invención, la unidad de antena se dimensiona u optimiza en función del suministro inalámbrico de energía al sensor, de la excitación inalámbrica del sensor y/o de la transmisión inalámbrica de la señal de medición del sensor, mientras que la unidad de antena puede estar diseñada de manera menos óptima para un suministro de energía inalámbrico a la unidad RFID, una excitación inalámbrica de la unidad RFID y/o una transmisión inalámbrica de la magnitud característica específica al sensor de producto de liofilizador. Esta configuración se basa en particular en el conocimiento de que se requiere un diseño optimizad de la unidad de antena para el funcionamiento del sensor, ya que en el liofilizador el sensor puede estar dispuesto a distancia de un dispositivo receptor para la señal de medición transmitida de forma inalámbrica y/o una transmisión inalámbrica de la señal de medición del sensor debe realizarse a través de un trayecto sinuoso, por ejemplo entre las superficies de colocación y/o los bordes de las superficies de colocación y la carcasa del liofilizador. También es posible que para el funcionamiento del sensor durante el proceso de liofilización se deba minimizar la aportación de energía en forma de excitación del sensor para no interrumpir el proceso de liofilización, de modo que puede resultar ventajosa un diseño de la unidad de antena optimizada con respecto a la excitación del sensor. En cambio, cuando se alimenta al liofilizador, la unidad RFID del sensor de producto de liofilizador puede ser guiada, en determinadas circunstancias, pasando relativamente cerca delante de un dispositivo inalámbrico de suministro de energía, de un dispositivo inalámbrico de excitación y/o de un disposición inalámbrica de transmisión para la magnitud característica específica para el sensor de producto de liofilizador. Esto significa que el suministro de energía, la excitación o la transmisión de energía es posible incluso con un diseño subóptimo de la unidad de antena. En determinadas circunstancias, también fuera del liofilizador se pueden utilizar energías de excitación y/o energías de transmisión relativamente grandes durante el paso de la unidad RFID, lo que también puede hacer prescindible un diseño óptimo de la unidad de antena para la interacción con la unidad RFID.
Para el tipo de conexión entre la unidad de antena con el sensor y de la unidad RFID hay una variedad de posibilidades dentro del alcance de la invención. Por ejemplo, es posible que entre la unidad de antena y, por un lado, el sensor y, por otro lado, la unidad RFID, esté dispuesto un dispositivo de conmutación. En el caso de que el la magnitud característica específica deba ser leída de la unidad RFID, la unidad de conmutación conecta entonces la unidad de antena a la unidad RFID, mientras que entonces no se proporciona ninguna conexión entre la unidad de antena y el sensor a través de la unidad de conmutación. Este estado de conmutación de la unidad de conmutación se adopta especialmente cuando se realiza la alimentación al liofilizador de un recipiente de secado con un sensor de producto de liofilizador dispuesto en este, para luego identificar el sensor de producto de liofilizador y, en determinadas circunstancias, leer una magnitud característica de calibración. También es posible que este estado de conmutación de la unidad de conmutación se adopte para transmitir datos a la unidad RFID (por ejemplo, en fábrica o fuera del liofilizador) (por ejemplo, una identificación del sensor de producto de liofilizador y/o una magnitud característica de calibración). ). Sin embargo, si el sensor debe funcionar para generar una señal de medición para el parámetro de producto, es decir, la temperatura, la unidad de conmutación se conmuta de tal manera que la unidad de antena se conecta al sensor mientras la conexión entre la unidad de antena y la unidad RFID se interrumpe.
Sin embargo, también es posible que la unidad de antena esté conectada permanentemente tanto al sensor como a la unidad RFID en cualquier circuito. En una variante especial de la invención, la unidad de antena está conectada permanentemente al sensor a través de una primera rama de línea. Además, la unidad de antena está conectada permanentemente a la unidad RFID a través de una segunda rama de línea. En este caso, en la primera rama de línea puede estar dispuesto un primer filtro. El primer filtro prepara la señal de la unidad de antena para la alimentación inalámbrica de energía del sensor, la excitación inalámbrica del sensor y/o la transmisión inalámbrica de la señal de medición del sensor. En la segunda rama de línea está dispuesto un segundo filtro. El segundo filtro prepara la señal de la unidad de antena para la alimentación inalámbrica de la unidad RFID, la excitación inalámbrica de la unidad RFID y/o la transmisión inalámbrica de la magnitud característica específica para el sensor de producto de liofilizador. En este caso, el primer filtro y el segundo filtro están diseñados y dispuestos de tal manera que cuando se excita la unidad de antena destinada al sensor, el primer filtro permanece atravesable, mientras que el segundo filtro se bloquea. De manera correspondiente, para una excitación de la unidad de antena destinada a la unidad RFID, el segundo filtro es atravesable, mientras que el primer filtro está bloqueado. En este caso, un "bloqueo" incluye no solo un bloqueo completo, sino también una atravesabilidad reducida significativamente, por ejemplo en al menos un orden de magnitud o al menos un factor de 5 o 10, en comparación con la "atravesabilidad". En el marco de la invención, ambos filtros pueden estar configurados como filtros de paso alto, filtros de paso de banda o filtros de paso bajo. También es posible que los dos filtros estén formados por una red de división de frecuencia o el llamado diplexor.
A continuación, para simplificar la descripción se hace referencia a un uso conjunto de dos sensores de producto de liofilizador en una cámara de secado de un liofilizador durante un proceso de liofilización, siendo válido lo mismo para un mayor número de sensores de producto de liofilizador utilizados en un proceso de liofilización:
Si durante la liofilización en un liofilizador se utilizan dos sensores de producto de liofilizador en diferentes recipientes de secado, los sensores, dado el caso, pueden funcionar en diferentes bandas de frecuencia que están desfasadas una respecto a otra sin solaparse entre sí. Sin limitar la invención a este ejemplo, la frecuencia de resonancia de un circuito oscilante del primer sensor en el rango de parámetros de producto aquí relevante (en particular en un rango de temperatura de -60 °C a 140 °C) puede estar en un primera banda de frecuencia de 170 KHz a 175 KHz, mientras que la frecuencia de resonancia correspondiente del segundo sensor está en una segunda banda de frecuencia de 175 KHz a 180 KHz (sin solaparse con la primera banda de frecuencia). Estas diferentes sintonizaciones de las frecuencias de resonancia se basan en diferentes sintonizaciones de los respectivos circuitos oscilantes, que pueden realizarse mediante diferentes cuarzos utilizados y/o mediante diferentes componentes eléctricos (tales como capacitancias, inductancias y/o resistencias) dispuestos adicionalmente al cuarzo en los circuitos oscilantes. Es posible que en tal caso los primeros filtros de ambos sensores estén diseñados de forma diferente, concretamente para las diferentes bandas de frecuencia antes mencionadas, de modo que solo dejen pasar frecuencias en la respectiva banda de frecuencia. Sin embargo, esto requiere que en los sensores de producto de liofilizador se utilicen primero filtros específicamente adaptados a la respectiva banda de frecuencia, lo que aumenta el esfuerzo de fabricación y la variedad de componentes. En un diseño especial del sensor de producto de liofilizador de acuerdo con la invención, el primer filtro en la primera rama de línea de este sensor de producto de liofilizador está dimensionado de tal manera que el primer filtro recibe la señal de la unidad de antena para la alimentación inalámbrica de energía del sensor, la excitación inalámbrica del sensor y/o la transmisión inalámbrica de la señal de medición del sensor y también podría procesar la señal de la unidad de antena para la alimentación de energía inalámbrica de otro sensor, la excitación inalámbrica de otro sensor y/o la transmisión inalámbrica de la señal de medición de otro sensor, trabajando los dos sensores mencionados en bandas de frecuencia diferentes. Para el ejemplo mencionado anteriormente, esto significa que en el sensor de producto de liofilizador tanto del sensor como del otro sensor se puede usar el mismo primer filtro que entonces es atravesable para las dos bandas de frecuencia diferentes, es decir, atravesable para frecuencias en el rango de 170 KHz a 180 KHz. Si el número de sensores de producto de liofilizador utilizados al mismo tiempo es correspondientemente mayor, el ancho de banda del primer filtro para el cual el primer filtro es atravesable debe seleccionarse correspondientemente mayor, de modo que el primer filtro sea atravesable para todas las diferentes bandas de frecuencia relevantes.
La magnitud característica específica almacenada en la unidad RFID es una curva de calibración que representa la dependencia de una frecuencia de resonancia dependiente de la temperatura con respecto a la temperatura. También es posible que la magnitud característica específica sea una función de calibración con una descripción matemática de una dependencia. Por ejemplo, la función de calibración puede consistir en un polinomio o los coeficientes relevantes de un polinomio para describir la dependencia. También es posible que la magnitud característica específica sea un campo característico de calibración, con lo que también se tiene en cuenta la dependencia de otras magnitudes influyentes.
En el marco de la presente invención, también es posible que el sensor de producto de liofilizador se sujete al recipiente de secado o al tapón del mismo mediante cualquier dispositivo de soporte y sujeción. Para una propuesta especial de la invención, la unidad de antena cumple otra función por que esta forma directamente un dispositivo de soporte y sujeción para la fijación del sensor de producto de liofilizador a un tapón de un recipiente de secado o por que un dispositivo de soporte y sujeción está fijado a la unidad de antena. De esta manera, posiblemente se puede reducir aún más el coste de construcción del sensor de producto de liofilizador.
Para otra diseño, la invención propone que la unidad RFID esté adaptada a la impedancia de base de la unidad de antena.
También es posible que en el sensor de producto de liofilizador haya solo un sensor que pueda detectar el parámetro de producto en el producto a secar en el recipiente de secado a una altura predeterminada o en un rango de altura predeterminado. Sin embargo, la invención también propone que en un sensor de producto de liofilizador haya varios sensores que estén dispuestos a diferentes alturas del sensor de producto de liofilizador. La altura se refiere aquí a la distancia de los sensores desde el fondo del recipiente de secado, cuando el sensor de producto de liofilizador está dispuesto en el recipiente de secado según lo previsto y está sujeto, por ejemplo, en la zona del tapón del recipiente de secado. En el marco de la invención, para los múltiples sensores se puede utilizar una unidad de antena diferente o incluso la misma. Preferentemente, los múltiples sensores del sensor de producto de liofilizador trabajan entonces en diferentes bandas de frecuencia que no se solapan.
Para el diseño de la unidad de antena hay una variedad de posibilidades. En una propuesta de la invención, la unidad de antena eléctricamente eficaz, que se utiliza para la transmisión, excitación y recepción inalámbricas, presenta una antena alargada y un casquillo, pudiendo presentar la antena en la zona final opuesta al casquillo un engrosamiento, por ejemplo, semiesférico. En este caso, en el interior del casquillo puede estar dispuesta una electrónica pasiva, en particular una placa de circuito, del sensor de producto de liofilizador. un diseño de la unidad de antena se realiza entonces mediante el dimensionamiento eléctrico de la antena y del casquillo.
De acuerdo con la invención, el sensor presenta un circuito oscilante con un cuarzo oscilante. La frecuencia de resonancia del circuito oscilante depende de la temperatura, que en este caso constituye el parámetro de producto a medir. La frecuencia de resonancia se encuentra (en particular en el rango de medición de temperatura aquí relevante, por ejemplo de -40 °C a 100 °C o de -60 °C a 140 °C), por ejemplo en una banda de frecuencia que, en una forma de realización, se encuentra en un rango de 32 KHz a 67 KHz o, por ejemplo, en el rango de 170 KHz a 250 KHz (en cuyo caso las bandas de frecuencia individuales y no solapadas para diferentes sensores utilizados simultáneamente se encuentran dentro de los rangos indicados).
Para las frecuencias de excitación seleccionadas de la unidad RFID y/o del sensor hay una variedad de posibilidades en el marco de la invención. Para una propuesta de la invención, la frecuencia de excitación de la unidad RFID se encuentra en la denominada "banda SRD Europa" o en la denominada "banda ISM Región 2", en cuyo caso la frecuencia de excitación puede ser en particular de
- 868 MHz (preferentemente ± 50 MHz, ± 30 MHz, ± 10 MHz o ± 5 MHz), lo que puede ser aplicable, por ejemplo, para determinados sensores de producto de liofilizador de la UE, o
- 915 MHz (preferentemente ± 50 MHz, ± 30 MHz, ± 10 MHz o ± 5 MHz), lo que puede ser aplicable, por ejemplo, para determinados sensores de producto de liofilizador del mercado estadounidense.
Es posible que la excitación del sensor se produzca solo en la zona de la banda de frecuencia de este sensor, es decir, en la zona del entorno de la frecuencia de resonancia del circuito oscilante del sensor. Pero también es posible una excitación del sensor a través de una señal de excitación de sensor, en la que a una frecuencia de excitación de sensor está superpuesta una frecuencia portadora (por ejemplo, en una llamada banda ISM, tipo B con una frecuencia portadora en el rango de 2,4 GHz a 2,5 GHz).
En un diseño del sensor de producto de liofilizador de acuerdo con la invención, el segundo filtro, que está dispuesto en la segunda rama de línea, presenta una característica de filtrado tal que una señal de entrada de antena RFID es procesada por el segundo filtro y en particular puede pasar a través de la misma, tanto cuando la señal de entrada de antena RFID tiene una frecuencia de excitación de 868 MHz ± 20 MHz como cuando la señal de entrada de antena RFID tiene una frecuencia de excitación de 915 MHz ± 20 MHz. Para este diseño de acuerdo con la invención, el sensor de producto de liofilizador se puede utilizar tanto para el mercado europeo como para el mercado americano sin necesidad de modificaciones estructurales (al menos con respecto al segundo filtro).
La invención propone además que en la primera rama de línea y/o en la segunda rama de línea esté dispuesto un modulador y/o un demodulador. Esto se explica a continuación a modo de ejemplo para la primera rama de línea: Si para excitar el sensor, la unidad de antena recibe una señal de entrada de antena de sensor, que es una señal modulada a partir de una señal portadora, en particular con una frecuencia portadora en el rango de 2,4 a 2,5 GHz, y una señal de excitación de sensor, esta señal de entrada de antena de sensor puede estar optimizada para una buena transmisión desde una unidad de transmisión y/o recepción de sensor a la unidad de antena. Además, la señal modulada puede suministrarse a la primera rama de línea selectivamente a través de una red de división de frecuencia o de los dos filtros. Por medio de un demodulador, a partir de la señal de entrada de antena de sensor se extrae o genera la señal de excitación de sensor, con el que puede producirse entonces una excitación del circuito oscilante del sensor. En el caso contrario de que una señal de medición del sensor, es decir, una señal de oscilación del circuito oscilante, debe ser transmitida a través de la unidad de antena a una o la unidad de transmisión y/o recepción de sensor, a la señal de respuesta del sensor o una señal de oscilación decreciente de sensor del sensor se puede superponer a través de un modulador una señal portadora que entonces actúa sobre la unidad de antena (después de pasar por el primer filtro) y puede ser transmitida desde la unidad de antena como señal de salida de antena del sensor a la unidad de transmisión y/o recepción de sensor. En principio, las frecuencias portadoras pueden ser diferentes para los dos trayectos diferentes. En este caso se utilizan preferentemente las mismas frecuencias portadoras.
Existe una variedad de opciones conocidas por los expertos en la técnica para concebir el modulador y/o demodulador. Por ejemplo, se puede utilizar un modulador y demodulador de envolvente, pudiendo realizarse en un demodulador por medio de un diodo una rectificación o separación de un rango de señal positiva o negativa de un rango de señal positivo o negativo. Cuando se postconecta al diodo un paso bajo adecuadamente dimensionado, en particular un condensador, el diodo carga el condensador con la señal de media onda con el signo correcto, mientras que el diodo bloquea la señal de media onda con el otro signo y el condensador puede ser descargado en una medida insignificante. Con un dimensionamiento óptimo del diodo y del filtro de paso bajo conectado, un demodulador diseñado de esta manera genera a partir de la señal modulada una envolvente continua (superior o inferior) que luego puede formar la señal de excitación de sensor. Con respecto a realizaciones alternativas o mejoradas de un modulador y/o demodulador, se hace referencia a las realizaciones conocidas de por sí del estado de la técnica.
Otra solución del objetivo en el que se basa la invención es un conjunto con varios sensores de producto de liofilizador del tipo explicado anteriormente. El conjunto dispone de un primer sensor de producto de liofilizador con un primer sensor que trabaja en una primera banda de frecuencia. El conjunto también dispone de un segundo sensor de producto de liofilizador con un segundo sensor. El segundo sensor trabaja en una segunda banda de frecuencia, que se desvía de la primera banda de frecuencia sin solaparse (ver ejemplo arriba). En las primeras ramas de línea del primer sensor y del segundo sensor están dispuestos (primeros) filtros idénticos y de igual tamaño, que transmiten la señal de la unidad de antena para el suministro inalámbrico de energía tanto del primer sensor como del segundo sensor, la excitación inalámbrica tanto del primer sensor como del segundo sensor y/o la transmisión inalámbrica de la señal de medición tanto del primer sensor como del segundo sensor o son coherentes a este respecto. Esta realización de acuerdo con la invención permite la producción de varios sensores de producto de liofilizador que se pueden utilizar simultáneamente con un componente directo aumentado, ya que los mismos (primeros) filtros se pueden utilizar en los diferentes sensores de producto de liofilizador del conjunto sin necesidad de adaptaciones específicas de los filtros.
En principio, el sensor de producto de liofilizador puede interactuar de manera discrecional con el producto a secar, lo que preferentemente se hace en un recipiente de secado de geometría y diseño discrecionales. El objetivo en el que se basa la invención también se logra mediante un recipiente de secado equipado con un sensor de producto de liofilizador para secar un producto a secar en un liofilizador. Un recipiente de secado de este tipo tiene un recipiente de secado y un tapón. En una primera posición operativa, que se adopta preferentemente durante la liofilización o el secado principal, el tapón cierra de forma abierta al fluido una abertura del recipiente de secado. Sin embargo, una vez finalizada la liofilización, el tapón se presiona en el recipiente de secado de tal manera que adopta una segunda posición operativa en la que el tapón cierra la abertura del recipiente de secado de forma estanca a los fluidos. En dicho recipiente de secado se utiliza un sensor de producto de liofilizador del tipo explicado anteriormente. En este caso, la fijación del sensor de producto de liofilizador se puede realizar preferentemente por medio de la antena al tapón. Por ejemplo, la antena puede sacarse del interior del recipiente de secado a través de un orificio o una ranura del tapón y después, por fuera del recipiente de secado y del tapón, inclinarse o doblarse de tal manera que el sensor de producto de liofilizador se mantenga a una altura predeterminada en el recipiente de secado.
Otra solución del objetivo en el que se basa la invención es un procedimiento para el funcionamiento de un sensor de producto de liofilizador del tipo descrito anteriormente. En un procedimiento de este tipo, en un primer paso del procedimiento se produce una excitación de una segunda rama de línea en la que está dispuesta la unidad RFID, a través de la unidad de antena que recibe una señal de entrada de antena RFID (preferentemente con una frecuencia de excitación en el rango de 868 MHz o 915 MHz) desde una unidad de transmisión y/o recepción de RFID. Esta excitación tiene lugar preferentemente fuera del liofilizador, permitiendo mediante el control automático del proceso que el sensor de producto de liofilizador se haga pasar a poca distancia delante de la unidad de transmisión y/o recepción de RFID y que la señal de entrada de antena RFID de la unidad de transmisión y/o recepción de RFID también pueda ser transmitida con gran intensidad. Como consecuencia de esta excitación es posible entonces una transmisión inalámbrica de al menos una magnitud característica específica del sensor de producto de liofilizador, concretamente una curva de calibración, desde la unidad RFID en la segunda rama de línea por medio de una señal de salida de antena RFID, a través del unidad de antena, a la unidad de transmisión y/o recepción de RFID utilizada anteriormente o a otra unidad de transmisión y/o recepción de RFID posible.
En un segundo paso de procedimiento que se realiza preferentemente dentro del liofilizador, se tiene lugar entonces la medición del parámetro de producto, utilizándose para ello o para una evaluación la magnitud característica específica previamente transmitida. En primer lugar se produce una excitación de una primera rama de línea mediante una unidad de transmisión y/o recepción de sensor, generando ésta una señal de entrada de antena de sensor, que puede recibirse a través de la unidad de antena del sensor de producto de liofilizador. En la señal de entrada de antena de sensor se superponen una señal portadora (en particular con una frecuencia portadora en el intervalo de 2,4 a 2,5 GHz) y una señal de excitación de sensor. La señal de entrada de antena de sensor recibida de esta manera por la unidad de antena se demodula a continuación por medio de un demodulador. El resultado de la demodulación es una señal de excitación de sensor que tiene una frecuencia de excitación de sensor. La señal de excitación de sensor hace entonces que el circuito oscilante del sensor oscile, lo que produce oscilaciones forzadas. Preferentemente, una excitación de este tipo se produce a lo largo de más de 100, 200, 500, 1.000, 2.000, 5.000, 10.000 o incluso más de 50.000 períodos de excitación, lo que conduce a una oscilación forzada del circuito oscilante. Preferentemente, el número de períodos de excitación se elige tan grande que un comportamiento de oscilación creciente transitoria la respuesta transitoria como consecuencia de la excitación haya disminuido.
A continuación se produce entonces la desactivación de la excitación de la primera rama de línea, con lo que también se desactiva la excitación del sensor con la señal de excitación de sensor. Como consecuencia de la desactivación resulta un comportamiento de oscilación decreciente transitorio del circuito oscilante del sensor.
En el procedimiento de acuerdo con la invención se genera entonces una señal de oscilación decreciente de sensor basándose en el comportamiento de oscilación decreciente transitorio del sensor. Esta señal de oscilación decreciente de sensor se modula entonces con una señal portadora por medio de un modulador, de lo que resulta entonces una señal de salida de antena del sensor. La unidad de antena recibe entonces esta señal de salida de antena del sensor. Después, la unidad de antena transmite de forma inalámbrica la señal de salida de antena de sensor desde la unidad de antena a la unidad de transmisión y/o recepción de sensor previamente utilizada u otra unidad de transmisión y/o recepción de sensor.
Más variantes ventajosas de la invención resultan de las reivindicaciones, la descripción y los dibujos. Las ventajas mencionadas en la descripción de características y de combinaciones de varias características son únicamente a modo de ejemplo y pueden surtir efecto de manera alternativa o acumulativa, sin que las ventajas tengan que ser alcanzadas obligatoriamente por las formas de realización de acuerdo con la invención. Sin que por ello se modifique el objeto de las reivindicaciones adjuntas, en cuanto al contenido divulgado de los documentos de solicitud originales y de la patente es aplicable lo siguiente: características adicionales en particular las geometrías representadas y las dimensiones relativas de varios componentes entre sí así como su disposición relativa y unión activa). La combinación de características de diferentes formas de realización de la invención o de características de diferentes reivindicaciones es posible asimismo desviándose de las referencias seleccionadas de las reivindicaciones, y se sugiere aquí. Esto también se refiere también a características que están representadas en dibujos separados o se mencionan en su descripción. Estas características también pueden combinarse con características de diferentes reivindicaciones. Del mismo modo, en las reivindicaciones pueden suprimirse características mencionadas para otras formas de realización de la invención.
Las características mencionadas en las reivindicaciones y la descripción deben entenderse con respecto a su número de manera que esté presente exactamente este número o un número mayor que el número mencionado, sin que se requiera un uso explícito del adverbio "como mínimo". Por ejemplo, cuando se habla de un sensor, se entenderá que están presentes exactamente un sensor, dos sensores o más sensores. Estas características pueden complementarse con otras características o ser las únicas características.
Las referencias contenidas en las reivindicaciones no representan ninguna limitación del alcance de los objetos protegidos por las reivindicaciones. Sirven tan solo para el fin de hacer que las reivindicaciones de patente sean más fáciles de entender.
Breve descripción de las figuras
En lo sucesivo, la invención se explica y describe adicionalmente con la ayuda de ejemplos de realización preferentes representados en las figuras.
Lafigura 1muestra un sensor de producto de liofilizador.
Lasfiguras 2 y 3muestran diferentes diagramas esquemáticos de una estructura eléctrica para diferentes formas de realización de un sensor de producto de liofilizador.
Lafigura 4muestra las secuencias de frecuencia de filtros dispuestos antes de un sensor y de una unidad RFID en un sensor de producto de liofilizador.
Lafigura 5muestra una curva de calibración para la dependencia de la frecuencia de resonancia de un sensor en función de la temperatura.
Lafigura 6muestra la interacción de un control de proceso con un sensor de producto de liofilizador, aquí para la interacción entre el control de proceso y la unidad RFID del sensor de producto de liofilizador por fuera del liofilizador.
Lafigura 7muestra la interacción de un control de proceso con un sensor de producto de liofilizador, aquí con la interacción del control de proceso con el sensor del sensor de producto de liofilizador dentro del liofilizador.
Lafigura 8muestra esquemáticamente un procedimiento para el funcionamiento de un sensor de producto de liofilizador.
Descripción de las figuras
Lafigura 1muestra un sensor de producto de liofilizador 1. El sensor de producto de liofilizador 1 comunica de forma inalámbrica con un control de proceso 2 de un liofilizador (véanse las figuras 6 y 7), por lo que el sensor de producto de liofilizador 1 puede ser alimentado de energía de forma inalámbrica, de modo que está diseñado como sensor de producto de liofilizador 1 "pasivo".
El sensor de producto de liofilizador 1 tiene una unidad de antena 3 con una antena 4 y un casquillo 5. La unidad de antena 3 puede estar configurada como antena de banda estrecha resonante o como antena de banda ancha no resonante. Los parámetros de antena de la unidad de antena 3 (por ejemplo, una resistencia de base, una resistencia a la radiación, una eficiencia, un área de absorción, un factor de antena, una longitud efectiva de antena) dependen tanto de la antena 4 como del casquillo 5. Por lo tanto, la antena 4 y el casquillo 5 están acoplados eléctricamente directamente entre sí. La antena 4 tiene forma de varilla, en particular con una sección transversal redonda. El casquillo 5 es cilíndrico hueco y en el lado opuesto a la antena 4 presenta un fondo 6 con una forma discrecional, en particular semiesférica, mientras que en el lado opuesto está básicamente abierto.
Para un dimensionamiento a modo de ejemplo, los componentes mencionados de la unidad de antena 3 tienen las siguientes dimensiones:
La antena 4 tiene un diámetro 7 de 0,35 mm, mientras que su longitud 8 es de 25 mm. El casquillo 5 tiene un diámetro 9 de 2,7 mm, mientras que tiene una longitud 10 de 20 mm. Sin embargo, también en este ejemplo es posible que los diámetros 7, 9 y las longitudes 8, 10 se desvíen de las dimensiones mencionadas anteriormente en ± 20 %, ± 15 %, ± 10 % o ± 5 %.
A continuación, se indican las posibilidades de diseño opcionales para la unidad de antena 3: Es posible, por ejemplo, que la punta 11 de la antena 4 esté configurada de forma semiesférica, tenga un anillo o tenga un engrosamiento formado por una fusión parcial de la punta 11. Para la antena 4 se pueden elegir un material y un dimensionamiento tales que se pueda doblar sobre un borde con un radio de 2 mm con un ángulo de flexión de 90° durante al menos 100 ciclos de flexión. Es posible que la antena 4 y/o el casquillo 5 tengan una rugosidad Ra de 0,4. La antena 4 y/o el casquillo 5 pueden estar fabricados de acero inoxidable (por ejemplo, con el número de material 1.4404). El sensor de producto de liofilizador 1 completo o el sensor de producto de liofilizador 1 excepto la antena 4 tienen una capacidad calorífica que es preferentemente menor que 5 J/gK, 3 J/gK o 2 J/gK, y/o una masa que es menor que 5 g, 3 g, 1 g o incluso 0,5 g, siendo posible cualquier combinación de los límites superiores antes mencionados para la masa y las capacidades caloríficas.
En el casquillo 5 está dispuesta una unidad estructural eléctrica o una unidad estructural electrónica 12 que presenta una unidad de control electrónica, estando dispuestos en el componente 12 los componentes eléctricos y/o electrónicos preferentemente en una placa de circuito impreso. La unidad estructural 12 tiene un sensor 13 y una unidad RFID 14. La unidad estructural 12, otros componentes y/o cables de conexión entre la unidad estructural 12 y la unidad de antena 3 están colados en el casquillo 5 con un encapsulado 15. Por ejemplo, se puede utilizar un material epoxi eléctricamente aislante como material para el encapsulado 15.
Si el sensor de producto de liofilizador 1 está dispuesto en un recipiente de secado, el sensor 13 está situado a una altura 16 por encima del fondo del recipiente de secado. En este caso, la longitud 10 y/o la altura 16 están dimensionadas de modo que la antena 4 sobresale libremente del material de secado dispuesto en el recipiente de secado sin humectarse. Preferentemente, la antena 4 sale del recipiente de secado a través de un orificio o un canal entre un tapón y el recipiente de secado y se inclina por encima del tapón mediante doblado plástico, de modo que el sensor de producto de liofilizador 1 se puede apoyar a través del codo en el lado superior del tapón o recipiente de secado.
Para el ejemplo de realización mostrado en la figura 1, el sensor de producto de liofilizador 1 solo tiene un sensor 13. Sin embargo, también es posible que el sensor de producto de liofilizador 1 presente varios sensores 13a, 13b,..., que entonces puedan registrar a diferentes alturas 16a, 16b, 16c la temperatura del producto a secar. Es posible que un sensor 13 detecte la temperatura a una altura 16 o que tenga una determinada extensión de altura 17, en la zona en la que el sensor 13 mide entonces una temperatura (promediada). El sensor de producto de liofilizador 1 puede tener una marca visible 18 en la zona de la superficie lateral del casquillo 5, que indica al usuario en qué punto del casquillo 5 está dispuesto el sensor 13 y así tiene lugar la medición de la temperatura.
El sensor de producto de liofilizador 1 se puede esterilizar con vapor en particular a temperaturas de hasta 135 °C, seleccionándose los materiales utilizados y diseñándose el encapsulado 15 de tal manera que la esterilización con vapor sea posible durante al menos 100 ciclos. Para todos los materiales utilizados o expuestos al ambiente, se utilizan materiales que si se clasifican como "en contacto con el producto" tengan un certificado FDA.
Lafigura 2muestra un diagrama de circuito eléctrico muy esquemático para el sensor de producto de liofilizador 1. La unidad de antena 3 está conectada al sensor 13 a través de una ramificación 19 en un primer ramal de líneas 20 a través de un primer filtro 21. Además, la unidad de antena 3 está conectada a la unidad RFID 14 a través de la ramificación 19 en un segundo ramal de líneas 22 a través de un segundo filtro 23. El primer ramal de líneas 20 tiene un demodulador 30 (efectivo en la dirección desde la unidad de antena 3 al sensor 13) y un modulador 31 (efectivo en la dirección desde el sensor 13 a la unidad de antena 3), estando dispuestos el demodulador 30 y el modulador 31 preferentemente entre el filtro 21 y el sensor 13. Es posible que el demodulador 30 y/o el modulador 31 presenten un diodo 32 con un paso bajo postconectado o una capacitancia.
Preferentemente, el primer filtro 21 es un paso alto 24, mientras que el segundo filtro 23 es un paso bajo 25. El paso alto 24 y el paso bajo 25 no se superponen en cuanto a su atravesabilidad. También es posible que los filtros 21, 23 estén diseñados como filtros de paso de banda sin solapamiento. También es posible que la rama 19 y los filtros 21, 23 estén formados por una red de división de frecuencia 26 o un llamado diplexor, a cuya entrada está conectada la unidad de antena 3 y a cuyas salidas están conectados el sensor 13 y la unidad RFID 14.
De acuerdo con la invención, el sensor 13 forma un sistema capaz de oscilar, estando configurado el circuito oscilante del sensor 13 con un cuarzo 27. La frecuencia de resonancia del circuito oscilante depende de la temperatura a la que está expuesto el sensor 13 debido a la dependencia de la temperatura del comportamiento del cuarzo 27.
La unidad RFID 14 presenta una memoria 28. En la memoria 28 está almacenada una magnitud característica 29 específica del sensor 13.
La magnitud característica 29 puede ser, por ejemplo, una magnitud característica de identificación mediante la cual se pueda identificar unívocamente un sensor 13 específico de un grupo de sensores 13a, 13b,... varios sensores de producto de liofilizador 1. Un magnitud característica de identificación de este tipo puede ser, por ejemplo, un número corriente o un número de serie o de producto.
Alternativa o adicionalmente, la magnitud característica 29 puede ser una magnitud característica de calibración que está relacionada con la dependencia específica de la frecuencia de resonancia para cada sensor 13a, 13b,... con respecto a la temperatura que actúa sobre el sensor 13a, 13b,... Una magnitud característica de calibración de este tipo puede ser, por ejemplo, un factor de calibración, una curva de calibración, una función de calibración (en particular, para un sensor específico 13, coeficientes específicos de una función o un polinomio para modelar la dependencia) o un campo característico de calibración.
Lafigura 3muestra esquemáticamente un sensor de producto de liofilizador 1, en el que tres sensores 13a, 13b, 13c que actúan a diferentes alturas 16 están dispuestos en el ramal de líneas 20 a través de una ramificación 34 en conexión eléctrica en paralelo. Todos los sensores 13a, 13b, 13c utilizan preferentemente el mismo demodulador 30 y el mismo modulador 21.
Lafigura 4muestra una característica de filtro 41 del paso bajo 25 y una característica de filtro 42 del paso alto 24 en el rango de frecuencia usando una abscisa con división lineal, y la frecuencia mínima representada aquí para las frecuencias de sensor, frecuencias portadoras y frecuencia RFID mencionadas a modo de ejemplo, puede ser de 800 MHz, mientras que la frecuencia máxima representada es de 3 GHz.
Lafigura 5muestra un ejemplo de una modelización de la dependencia de una frecuencia de resonancia 43 del circuito oscilante del sensor 13, que presenta el cuarzo termosensible, con respecto a la temperatura 44 que actúa sobre el mismo, por medio de una función de calibración 45. En este caso, la función de calibración 45 es una función o curva discrecional como, por ejemplo, un polinomio de segundo orden. En este caso, una magnitud característica 29 almacenada en la memoria 28 de la unidad RFID 14 es como mínimo un coeficiente del polinomio. Sin embargo, aquí la función de calibración 45 se utiliza exclusivamente en la rama derecha o izquierda del vértice.
Esto se puede explicar a modo de ejemplo para un ejemplo de rango de medición 46. Si el sensor de producto de liofilizador 1 se utiliza en un rango de medición entre una temperatura mínima 46 y una temperatura máxima 47, la frecuencia de resonancia 43 cambia en este rango de temperatura desde una frecuencia de resonancia máxima 48 a la temperatura mínima 46 de manera continua hasta una frecuencia de resonancia mínima 49 a la temperatura máxima 47. Las frecuencias de resonancia 48, 49 limitan por tanto la banda de frecuencia de este sensor específico 13. Por lo tanto, a partir de la función de calibración 45 se puede determinar la temperatura asociada a partir de cada frecuencia de resonancia que resulta de la excitación del sensor 13 a través del control de proceso 2. La frecuencia de resonancia máxima 48 y la frecuencia de resonancia mínima 49 pueden estar, por ejemplo, en un rango de 32 KHz a 67 KHz o de 170 KHz a 250 KHz.
Lafigura 6muestra de forma muy esquemática una instalación de liofilización 50. La instalación de liofilización 50 tiene una zona de alimentación (en particular automatizada) en la que los recipientes de secado, algunos de los cuales están equipados con un sensor de producto de liofilizador 1, se alimentan a un liofilizador a través de medios de transporte tales como cintas transportadoras, carros y similares, y al propio liofilizador, en cuya zona se lleva a cabo el proceso de liofilización. El control de proceso 2 sirve aquí tanto para controlar el funcionamiento en la zona de alimentación como para controlar la liofilización.
La figura 6 muestra la interacción del sensor de producto de liofilizador 1 de un recipiente de secado transportado en la zona de alimentación con el control del proceso 2. El control de proceso 2 presenta una unidad de control 51 central, a la que están conectadas una unidad de transmisión y/o recepción de RFID 52 y una unidad de transmisión y/o recepción de sensores 53. La unidad de transmisión y/o recepción de RFID 52 está dispuesta en la zona de alimentación, y el sensor de producto de liofilizador 1 se hace pasar delante de la unidad de transmisión y/o recepción de RFID 52 a una pequeña distancia, en particular menos de 50 cm, menos de 20 cm, menos de 10 cm, menos de 2 cm o incluso menos de 1 cm. Por otra parte, la unidad de transmisión y/o recepción de sensores 53 está dispuesta en el liofilizador, es decir, en la cámara de secado de este.
Cuando el sensor de producto de liofilizador 1 pasa a través de la zona de alimentación, el sensor de producto de liofilizador 1 se hace pasar a una pequeña distancia delante de la unidad de transmisión y/o recepción de RFID 52. En el momento en que pasa el sensor de producto de liofilizador 1, la unidad de transmisión y/o recepción de RFID 52 genera una señal de entrada de antena RFID 33 que de una manera que aún se explicará con más detalle más adelante hace posible la lectura de al menos una magnitud característica 29 de la memoria 28 de la unidad RFID 14 así como la transmisión de la al menos una característica 29 a la unidad de transmisión y/o recepción de RFID 52 a través de una señal de salida de antena RFID 35, de modo que la al menos una magnitud característica 29 está disponible en la unidad de control 51. De esta manera, por medio del control de proceso 2, el sensor de producto de liofilizador 1, guiado pasando delante de la unidad de transmisión y/o recepción de RFID 52, puede ser identificado unívocamente y, en determinadas circunstancias, también pueden ser transmitidas magnitudes características de calibración específicas. El control de proceso 2 hace posible entonces eventualmente también una asignación del sensor de producto de liofilizador 1 así identificado al lugar en el que posteriormente se dispondrá el recipiente de secado con este sensor de producto de liofilizador 1 en el liofilizador. La asignación del lugar solo puede realizarse en forma de la especificación de la superficie de colocación en la que está dispuesto el recipiente de secado con este sensor de producto de liofilizador 1. Sin embargo, también es posible especificar adicionalmente en qué ubicación en la superficie de colocación está dispuesto el recipiente de secado con el sensor de producto de liofilizador 1.
Lafigura 7muestra la interacción entre el la unidad de transmisión y/o recepción de sensor 53 durante la liofilización. La unidad de transmisión y/o recepción de sensor 53 genera una señal de entrada de antena de sensor 36, que excita el circuito oscilante del sensor 13 para que oscile (de una manera que se describe con más detalle a continuación). La temperatura se puede determinar entonces a base de una señal de salida de antena de sensor 37 generada por el sensor 13 y la frecuencia de resonancia del circuito oscilante, contenida en esta, dependiente de la temperatura.
Lafigura 8muestra esquemáticamente un procedimiento para el funcionamiento de un sensor de producto de liofilizador 1:
En un paso de procedimiento 60 tiene lugar la escritura de al menos una magnitud característica 29 en la memoria 28 de una unidad RFID 14 del sensor de producto de liofilizador 1. Esto se puede hacer en fábrica durante la fabricación del sensor de producto de liofilizador 1 o por el explotador de la instalación de liofilización.
En un paso de procedimiento 61, un recipiente de secado con el material a secar dispuesto en su interior se equipa con un sensor de producto de liofilizador 1.
En un paso de procedimiento 62, el sensor de producto de liofilizador 1 en el recipiente de secado se hace pasar delante de la unidad de transmisión y/o recepción de RFID 52, en particular a través de un control de proceso 2 con carga automática del liofilizador (ver figura 6). Aquí, en un paso del procedimiento 63, la unidad de transmisión y/o recepción de RFID 52 genera la señal de entrada de antena RFID 33 que es recibida por la unidad de antena 3 del sensor de producto de liofilizador 1, con lo que se produce un suministro de energía eléctrica a la unidad RFID 14. Sobre esta base, se permite que la unidad RFID 14 genere la señal de salida de antena RFID 35 en un paso de procedimiento 64, que luego se transmite a través de la unidad de antena 3 a la unidad de transmisión y/o recepción de RFID 52. De esta manera, la unidad de transmisión y/o recepción de RFID 52 y la unidad de control 51 sabe de qué sensor de producto de liofilizador 1 está involucrado (en base a la magnitud característica de identificación transmitida con la señal de salida de antena RFID 35) y/o las magnitudes características de calibración asignadas al sensor de producto de liofilizador 1 específico (en base al factor de calibración contenido en la señal de salida de la antena RFID 35, la curva de calibración, la función de calibración o el campo característico de calibración).
En un paso de procedimiento 65, tiene lugar el llenado del liofilizador con una multiplicidad de recipientes de secado. Si varios recipientes de secado presentan un sensor de producto de liofilizador 1, en el paso del procedimiento 62, cada uno de ellos puede hacerse pasar delante de la unidad de transmisión y/o recepción de RFID 52 durante la ejecución de los pasos del procedimiento 63, 64. En este caso, el control de proceso automático y el transporte de los recipientes de secado asigna el sensor de producto de liofilizador 1 específico identificado al lugar de colocación del recipiente de secado asignado en la cámara de secado del liofilizador.
Antes y/o durante el proceso de liofilización, la temperatura se registra a través del sensor de producto de liofilizador 1.
Para ello, en un paso del procedimiento 66 se selecciona o estima una frecuencia de excitación de sensor de tal manera que corresponda lo más exactamente posible a la frecuencia de resonancia del circuito oscilante del sensor 13. Entonces, se genera una señal de entrada de antena de sensor 36 en la que se superponen una señal portadora, que tiene una frecuencia portadora, y una señal de excitación de sensor, que tiene la frecuencia de excitación de sensor.
En un paso de procedimiento 67 se realiza entonces la transmisión de la señal de entrada de antena de sensor 36 desde la unidad de transmisión y/o recepción de sensor 53 a la unidad de antena 3. La frecuencia portadora de la señal de entrada de antena de sensor 36 está seleccionada de tal manera que en un paso del procedimiento 68 la señal de entrada de antena de sensor 36 se suministra exclusiva o principalmente al ramal de líneas 20 por medio de la red de división de cruce 36.
En un paso de procedimiento 69 es generada entonces por medio del demodulador 30, a partir de la señal de entrada de antena de sensor 36, una señal de excitación de sensor 38, por medio de la cual se actúa sobre el circuito oscilante del sensor 13 y se excita para generar oscilaciones forzadas.
En un paso de procedimiento 70 se desconecta entonces la señal de entrada de antena de sensor 36. Esto tiene como consecuencia que el circuito oscilante del sensor 13 puede oscilar decrecientemente, por lo que el sensor 13 genera una señal de oscilación decreciente de sensor 39 en un paso del procedimiento 71.
En una etapa 72 del procedimiento, la señal de oscilación decreciente de sensor 39 se convierte en una señal de salida de antena de sensor 37 por medio del modulador 31 superponiéndose una señal portadora a la señal de oscilación decreciente de sensor 39.
En un paso de procedimiento 73, la señal de salida de antena de sensor 37 es transmitida entonces desde la unidad 3 de antena a la unidad de transmisión y/o recepción de sensor 53. Dado que la señal de salida de antena de sensor 37 contiene la frecuencia de la señal de oscilación decreciente de sensor, mediante el control de proceso 2 se puede determinar la frecuencia de resonancia y, a partir de ella, la temperatura.
Durante el proceso de liofilización, se pueden realizar repetidamente mediciones de temperatura, posiblemente a intervalos cortos y/o en eventos definidos en el proceso de liofilización.
La frecuencia portadora para la señal de entrada de antena de sensor 36 y la señal de salida de antena de sensor 37 es preferentemente de 2,4 GHz a 2,5 GHz, mientras que la frecuencia de excitación de sensor y por tanto también la frecuencia de resonancia del circuito oscilante del sensor 13 se encuentra, por ejemplo, en un rango de 32 KHz a 67 KHz o de 170 KHz a 250 KHz. El filtro de paso alto 24 deja pasar la señal de entrada de antena de sensor 36 y la señal de salida de antena de sensor 37, mientras que el filtro de paso bajo 25 no deja pasar estas señales.
Preferentemente, la señal de entrada de antena RFID 33 y la señal de salida de la antena RFID 35 tienen una frecuencia de 868 MHz o 915 MHz, aunque también son posibles variaciones de ±5% o ±10% de estas frecuencias.
La elección de una frecuencia de excitación de sensor en el paso de procedimiento 66 es particularmente importante. Si se elige una frecuencia de excitación de sensor que se desvía en gran medida de la frecuencia de resonancia, dependiente de la temperatura, del circuito oscilante del sensor 13, el circuito oscilante realiza oscilaciones forzadas de pequeña amplitud, de modo que la señal de salida de antena de sensor 37 no contiene ninguna señal significativa en forma de la señal de oscilación decreciente de sensor 39. Por lo tanto, variando la frecuencia de excitación de sensor, se puede realizar una exploración de tal manera que se "busque" la frecuencia de resonancia, lo que se puede reconocer por el hecho de que resulta una señal de oscilación decreciente de sensor 39 significativa, posiblemente con una amplitud por encima de un valor umbral predefinido. Una vez que se ha seleccionado una frecuencia de excitación de sensor adecuada, se puede "seguir" el curso de la temperatura a partir de aquí durante el proceso de liofilización. Es posible, por ejemplo, que la frecuencia de resonancia del circuito oscilante del sensor 13 cambie en 15 hercios por Kelvin, mientras que en determinadas circunstancias el circuito oscilante está amortiguado tan poco que para provocar oscilaciones forzadas con suficiente amplitud se requiere una excitación en torno a la frecuencia de resonancia de ± 2 a 3 Hz. Es posible que para la selección de la frecuencia de excitación de sensor también se derive un valor estimado o un valor empírico del proceso de liofilización.
Puede tener importancia además la elección de la frecuencia portadora en la señal de entrada de antena de sensor 36 y la señal de salida de antena de sensor 37. Aquí, para anchos de banda comunes y legales de señales portadoras puede ser necesario un salto de frecuencia portadora para garantizar una utilización uniforme de la banda.
De forma alternativa o acumulativa, también es posible que se produzca una variación de la frecuencia portadora para garantizar una buena eficiencia y una buena intensidad de la señal a pesar de las condiciones cambiantes del proceso. Por ejemplo, como consecuencia de deformaciones debidas a la temperatura puede cambiar el trayecto de transmisión de las señales de entrada de antena de sensor 36 y de las señales de salida de antena de sensor 37, de modo que una transmisión óptima de señales entre la unidad de antena 3 y la unidad de transmisión y/o recepción de sensor 53 requiera una variación de la frecuencia portadora. En este caso es posible que en el control de proceso 2 se guarde una lista de frecuencias portadoras que han demostrado ser especialmente eficaces. Entonces, se puede realizar una variación entre las frecuencias individuales depositadas en la lista, buscando la frecuencia que genere la mayor intensidad de señal. Es posible que una lista de este tipo se adapte también durante un proceso de liofilización único o procesos de liofilización sucesivos, en los que también se buscan frecuencias ventajosas adicionales en momentos definidos mediante un generador aleatorio o una estrategia de búsqueda, difiriendo de las frecuencias almacenadas en la lista. Si una frecuencia realmente resulta eficaz, se complementa la lista de frecuencias almacenadas o se cambia una frecuencia almacenada por la nueva frecuencia.
Se aspira a que durante el proceso de liofilización el producto a secar en los recipientes de secado esté sometido a la menor potencia posible de las señales de entrada de antena de sensor 36 y de las señales de salida de antena de sensor 37. También es posible que se produzca una regulación de potencia de la unidad de transmisión y/o recepción de sensor 53 de tal manera que solo genere una señal de entrada de antena de sensor 36 que garantice una intensidad de señal suficiente de la señal de oscilación decreciente de sensor 39 o de la señal de salida de antena de sensor 37.
Es posible que los filtros 21,23 contribuyan a adaptar la impedancia de la unidad de antena 3. Mediante la impedancia proporcionada por los filtros 21, 23 se puede compensar una diferencia en la impedancia básica entre las ramas de línea 20, 22.
Si en un liofilizador se utilizan varios sensores de producto de liofilizador 1a, 1b, 1c,... durante la liofilización, estos presentan bandas de frecuencia diferentes, no solapadas, para las frecuencias de resonancia de los sensores 13a, 13b,... (dentro de las bandas de frecuencia indicadas anteriormente para las frecuencias de resonancia de los sensores). A base de la identificación de los respectivos sensores de producto de liofilizador 1a, 1b, 1c,..., se puede determinar la banda de frecuencia asignada al sensor de producto de liofilizador 1 específico para el respectivo sensor 13a, 13b, 13c en la unidad de control 51, que luego determina que la unidad de transmisión y/o recepción de sensor 53 puede generar sucesivamente señales de excitación de sensor en las diferentes bandas de frecuencia para detectar las diferentes temperaturas y que entonces también pueda tener lugar una asignación de la frecuencia de resonancia determinada al sensor de producto de liofilizador específico 1a, 1b,... y por tanto también a la ubicación del recipiente de secado en el liofilizador. Pero también es posible que la banda de frecuencia del sensor de producto de liofilizador 1 esté almacenado como magnitud característica 29 en la memoria 28 de la unidad RFID 14 y sea leída por la unidad de transmisión y/o recepción de RFID 52.
El sensor 13 presenta preferentemente al menos un rango de medición para la temperatura de -60 °C a 140 °C, pudiendo la precisión en este caso ser por ejemplo de ± 0,5 K. La unidad RFID 14 puede tener una memoria 28 con un tamaño de al menos 56 bits. En esta memoria 28 pueden estar almacenados un número de serie, coeficientes de una función de calibración 45 y un índice de calidad, pudiendo estos datos también estar almacenados de forma cifrada. Es posible que la excitación y lectura de la unidad RFID 14 tenga lugar durante el movimiento de transporte del recipiente de secado con el sensor de producto de liofilizador 1 o que el movimiento de transporte se interrumpa para la excitación y lectura.
Preferentemente, se tiene cuidado de garantizar que no haya influencia mutua en la operación de medición del sensor 13 por un lado y la operación de lectura de la unidad RFID 14 por el otro. Por ejemplo, una transmisión entre la unidad RFID 14 y la unidad de transmisión y/o recepción de RFID 52 puede orientarse de manera que no esté orientada hacia una puerta del liofilizador. También es posible, por ejemplo, equipar una ventana o puerta del liofilizador con un complemento, una capa o un revestimiento con una reducida permeabilidad a la radiación, como se describe en la solicitud de patente europea EP 3070425 A1.
La unidad de transmisión y/o recepción de RFID 52 puede estar diseñada como dispositivo de lectura/escritura de RFID UHF disponible convencionalmente de acuerdo con el estándar EPCglobal v1.2.0. En particular, como unidad RFID 14 se puede utilizar un chip RFID "NXP Semiconductor SL3S1013FTB0".
En una forma de realización especial de la invención, la unidad RFID y el sensor 13 se leen simultáneamente, para lo cual se elige un diseño de circuito adecuado de tal manera que la lectura simultánea sea posible sin influencia mutua.
La longitud efectiva de la unidad de antena 3 está concebida para que sea la mitad de la longitud de onda para aplicar la frecuencia de sensor al sensor 13. Sin embargo, también es posible concebir la longitud de onda efectiva de la unidad de antena 3 para que sea un cuarto de la longitud de onda. La unidad RFID 14 se adapta a la impedancia de base resultante de la unidad de antena 3 mediante medidas de circuito.
También es posible que se funda una perla de vidrio sobre la punta 11 de la antena 4. Además, es posible que el usuario indique a través de un panel de control en qué ubicación está dispuesto un sensor de producto de liofilizador 1 identificado en el liofilizador.
También es posible que la unidad RFID 14 no sea exclusivamente excitada y leída por la unidad de transmisión y/o recepción de RFID 52. Más bien, también es posible que la unidad de transmisión y/o recepción de RFID 52 escriba en la unidad RFID 14. Por ejemplo, también puede almacenarse en la unidad RFID 14, durante varios ciclos de uso de un sensor de producto de liofilizador 1, por cuántos ciclos de sensor ha pasado el sensor de producto de liofilizador 1. Entonces, al alcanzarse un número predeterminado de ciclos de sensor permitidos, el control de proceso 2 puede informar al operario mediante una advertencia correspondiente de que el sensor de producto de liofilizador 1 ha alcanzado su vida útil predeterminada y es necesario un reemplazo. Aquí, un ciclo se refiere al uso de un sensor de producto de liofilizador 1 en un liofilizador durante un proceso de liofilización, pudiendo llevarse a cabo también varias mediciones de temperatura dentro de dicho ciclo.
En la descripción de las figuras se hace referencia preferentemente al diseño del sensor de producto de liofilizador como sensor de temperatura del liofilizador, de modo que un sensor del sensor de producto de liofilizador detecta como parámetro de producto la temperatura del material a secar. Sin embargo, la invención no se limita a este diseño, sino que por medio de un sensor de producto de liofilizador de acuerdo con la invención puede ser medido cualquier parámetro de producto (en particular también la presión y/o la humedad).
Para enviar la señal de entrada de antena de sensor 36, enviar la señal de entrada de antena de sensor 33, recibir la señal de salida de antena de sensor 37 y recibir la señal de salida de antena de sensor 35, en el liofilizador y su control de proceso 2 se puede usar el mismo dispositivo de transmisión y/o recepción o se utilizan para ello diferentes dispositivos de transmisión y/o recepción dispuestos en la misma ubicación o en diferentes ubicaciones. Es posible, por ejemplo, que varios dispositivos de transmisión y/o recepción estén dispuestos junto a diferentes superficies de colocación del liofilizador, para mantener lo más cortos posible los trayectos de transmisión hacia las unidades de antena 3 de los recipientes de secado dispuestos en las superficies de colocación y/o evitar eventualmente trayectos de transmisión que formen varios ángulos.
LISTA DE SIGNOS DE REFERENCIA
1 Sensor de producto de liofilizador
2 Control de proceso
3 Unidad de antena
4 Antena
5 Casquillo
6 Fondo
7 Diámetro de antena
8 Longitud de antena
9 Diámetro de casquillo
10 Longitud de casquillo
11 Punta de antena
12 Unidad estructural
13 Sensor
14 Unidad RFID
15 Encapsulado
16 Altura
17 Extensión de altura
18 Marca
19 Ramificación
20 Primer ramal de líneas
21 Primer filtro
22 Segundo ramal de líneas
23 Segundo filtro
24 Paso alto
25 Paso bajo
26 Red de división de frecuencia
27 Cuarzo
28 Memoria
29 Magnitud característica
30 Demodulador
31 Modulador
32 Diodo
33 Señal de entrada de antena RFID
34 Ramificación
35 Señal de salida de antena RFID
36 Señal de entrada de antena de sensor
37 Señal de salida de antena de sensor
38 Señal de excitación de sensor
39 Señal de oscilación decreciente de sensor
41 Característica de filtro
42 Característica de filtro
43 Frecuencia de resonancia
44 Temperatura
45 Función de calibración
46 Temperatura mínima
47 Temperatura máxima
48 Frecuencia de resonancia máxima
49 Frecuencia de resonancia mínima
50 Instalación de liofilización
51 Unidad de control
52 unidad de transmisión y/o recepción de RFID
53 Unidad de transmisión y/o recepción de sensores
60 Paso de procedimiento: Escritura de al menos una magnitud característica en la memoria de la unidad RFID 61 Paso de procedimiento: Equipar un recipiente de secado con un sensor de producto de liofilizador 62 Paso de procedimiento: Hacer pasar el sensor de producto de liofilizador delante de la unidad de transmisión y/o recepción de RFID
63 Paso de procedimiento: La unidad de transmisión y/o recepción de RFID genera la señal de entrada de antena RFID
64 Paso de procedimiento: La unidad RFID genera la señal de salida de antena RFID
65 Paso de procedimiento: Llenado del liofilizador con recipientes de secado
66 Paso de procedimiento: Selección de una frecuencia de excitación de sensor adecuada y generación de la señal de entrada de antena de sensor
67 Paso de procedimiento: Transmisión de la señal de entrada de antena de sensor a la unidad de antena 68 Paso de procedimiento: Suministro de la señal de entrada de antena de sensor 36 a través de la red de división de frecuencia al primer ramal de líneas
69 Paso de procedimiento: Demodulación
70 Paso de procedimiento: Apagado de la señal de entrada de antena de sensor
71 Paso de procedimiento: Generación de la señal de oscilación decreciente de sensor 39
72 Paso de procedimiento: Modulación
73 Paso de procedimiento: Transmisión de la señal de salida de antena de sensor desde la unidad de antena a la unidad de transmisión y/o recepción de sensor
Claims (14)
1. Uso de un sensor de producto como sensor de producto de liofilizador (1), por medio del cual, durante un proceso de liofilización en un liofilizador se puede medir un parámetro de producto de un material a secar, presentando el sensor de producto de liofilizador (1):
a) un sensor (13) que genera una señal de medición para un parámetro de producto, y
b) una unidad RFID (14) con una memoria (28) en la que se puede almacenar al menos una magnitud característica (29) específica para el sensor de producto de liofilizador (1), y
c) el sensor de producto de liofilizador (1) presenta una unidad de antena (3) que está acoplada tanto al sensor (13) como a la unidad RFID (14) y se puede utilizar
ca) tanto para un suministro de energía inalámbrica al sensor (13), como para una excitación inalámbrica del sensor (13) y/o una transmisión inalámbrica de la señal de medición del sensor (13)
cb) como para una transmisión inalámbrica de la magnitud característica (29) específica del sensor de producto de liofilizador (1), que está almacenada en la unidad RFID (14), en particular también para un suministro de energía inalámbrico a la unidad RFID ( 14) y/o para una excitación inalámbrica de la unidad RFID (14),
d) presentando el sensor (13) un circuito oscilante con un cuarzo (27), cuya frecuencia de resonancia depende de la temperatura, y siendo la magnitud característica específica una curva de calibración que representa una dependencia de la frecuencia de resonancia, dependiente de la temperatura, del Sensor con respecto a la temperatura.
2. Uso de un sensor de producto como sensor de producto de liofilizador (1) de acuerdo con la reivindicación 1,caracterizado por quela unidad de antena (3) está dimensionada en función del suministro inalámbrico de energía al sensor (13), de la excitación inalámbrica del sensor (13) y/o de la transmisión inalámbrica de la señal de medición del sensor (13).
3. Uso de un sensor de producto como sensor de producto de liofilizador (1) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2,caracterizado por que
a) la unidad de antena (3) está conectada permanentemente al sensor (13) a través de una primera rama de línea (20) y está conectada permanentemente a la unidad RFID (14) a través de una segunda rama de línea (22) y b) en la primera rama de línea (20) está dispuesto un primer filtro (21) que procesa una señal de la unidad de antena (3) para el suministro inalámbrico de energía al sensor (13), la excitación inalámbrica del sensor (13) y/o transmisión inalámbrica se procesa la señal de medición del sensor (13), y
c) en la segunda rama de línea (22) está dispuesto un segundo filtro (23) que procesa una señal de la unidad de antena (3) para el suministro inalámbrico de energía a la unidad RFID (14), la excitación inalámbrica de la unidad RFID (14) y/o la transmisión inalámbrica de la magnitud característica (29) específica para el sensor de producto de liofilizador (1), que está almacenada en la unidad RFID (14).
4. Uso de un sensor de producto como sensor de producto de liofilizador (1) de acuerdo con la reivindicación 3,caracterizado por queel primer filtro (21) en la primera rama de línea (20) está dimensionado de manera que procesa
a) tanto la señal de la unidad de antena (3) para el suministro inalámbrico de energía al sensor (13a), la excitación inalámbrica del sensor (13a) y/o la transmisión inalámbrica de la señal de medición del sensor (13a) b) como la señal de la unidad de antena (3) para el suministro inalámbrico de energía a otro sensor (13b), la excitación inalámbrica de otro sensor (13b) y/o la transmisión inalámbrica de la señal de medición de otro sensor (13b),
c) trabajando los sensores (13a, 13b) en diferentes bandas de frecuencia.
5. Uso de un sensor de producto como sensor de producto de liofilizador (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por que
a) la unidad de antena (3) está configurada como dispositivo de soporte y sujeción para la fijación del sensor de producto de liofilizador (1) a un tapón de un recipiente de secado o
b) como dispositivo de soporte y sujeción para la fijación del sensor de producto de liofilizador (1) a un tapón de un recipiente de secado en la unidad de antena (3).
6. Uso de un sensor de producto como sensor de producto de liofilizador (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quela unidad RFID (14) está adaptada a la impedancia de base de la unidad de antena (3).
7. Uso de un sensor de producto como sensor de producto de liofilizador (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queestán presentes varios sensores (13a, 13b,...) que están dispuestos a diferentes alturas del sensor de producto de liofilizador (1).
8. Uso de un sensor de producto como sensor de producto de liofilizador (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.caracterizado por quela unidad de antena (3) presenta una antena (4) y un casquillo (5).
9. Uso de un sensor de producto como sensor de producto de liofilizador (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quese realizan
a) una excitación de la unidad RFID (14) con una frecuencia de excitación
aa) de 868 MHz ± 10MHz o
ab) de 915 MHz ± 10MHz
y/o
b) una excitación del sensor (13) con una frecuencia portadora de 2,4 GHz a 2,5 GHz.
10. Uso de un sensor de producto como sensor de producto de liofilizador (1) de acuerdo con la reivindicación 9 en relación con una de las reivindicaciones 3 a 8,caracterizado por queel segundo filtro (23) dispuesto en la segunda rama de línea (22) tiene una característica de filtro que es adecuada para procesar una señal de entrada de antena RFID de la unidad de antena (3) para el suministro inalámbrico de energía a la unidad RFID (14), la excitación inalámbrica de la unidad RFID (14) y/o la transmisión inalámbrica de la magnitud característica (29) específica para el sensor de producto de liofilizador (1), que está almacenada en la unidad RFID (14),
a) tanto cuando la señal de entrada de antena RFID excita la unidad RFID (14) con una frecuencia de excitación de 868 MHz ± 20MHz,
b) como cuando la señal de entrada de antena RFID excita la unidad RFID (14) con una frecuencia de excitación de 915 MHz ± 20MHz.
11. Uso de un sensor de producto como sensor de producto de liofilizador (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 10,caracterizado por queen la primera rama de línea (20) y/o en la segunda rama de línea (22) están dispuestos un modulador y/o un demodulador.
12. Uso de un juego de sensores de producto como juego de sensores de producto de liofilizador (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 11,caracterizado por que
a) un primer sensor de producto de liofilizador (1a) presenta un primer sensor (13a) que trabaja en una primera banda de frecuencia,
b) un segundo sensor de producto de liofilizador (1b) presenta un segundo sensor (13b) que trabaja en una segunda banda de frecuencia que se desvía de la primera banda de frecuencia, y
c) en las primeras ramas de línea (20a, 20b) del primer sensor (13a) y del segundo sensor (13b) están dispuestos filtros (21a, 21b) de construcción idéntica y dimensionados de forma idéntica, que procesan la señal de la unidad de antena (3a, 3b) para el suministro de energía inalámbrico tanto al primer sensor (13a) como al segundo sensor (13b), la excitación inalámbrica tanto del primer sensor (13a) como del segundo sensor (13b) y/o la transmisión inalámbrica de la señal de medición tanto del primer sensor (13a) como del segundo sensor (13b).
13. Recipiente de secado para el secado de un material a secar en un liofilizador con
a) un recipiente de secado,
b) un tapón con el que
ba) en una primera posición operativa, está cerrada una abertura del recipiente de secado de manera que queda cerrada de forma abierta a los fluidos y
bb) en una segunda posición operativa, la abertura del recipiente de secado está cerrada de forma estanca a los fluidos, y
c) un sensor de producto usado como sensor de producto de liofilizador (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.
14. Procedimiento para el funcionamiento de un sensor de producto usado como sensor de producto de liofilizador (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 11, con los siguientes pasos de procedimiento:
a) la excitación de una segunda rama de línea (22) con la unidad RFID (14) a través de la unidad de antena (3) por una unidad de transmisión y/o recepción de RFID (52) con una señal de entrada de antena RFID (33), b) la transmisión inalámbrica de al menos una magnitud característica (29) específica para el sensor de producto de liofilizador (1) desde la segunda rama de línea (22) por medio de una señal de salida de antena RFID (35), a través de la unidad de antena (3), a la o una unidad de transmisión y/o recepción de RFID (52),
c) la excitación de una primera rama de línea (20) por una unidad de transmisión y/o recepción de sensor (53) a través de la unidad de antena (3) por medio de una señal de entrada de antena de sensor (36), en la que están superpuestas una señal portadora y una señal de excitación de sensor (38),
d) de demodulación de la señal de entrada de antena de sensor (38) en una señal de excitación de sensor (38) que tiene una frecuencia de excitación de sensor y la excitación del sensor (13) con la señal de excitación de sensor (38),
e) la desactivación de la excitación de la primera rama de línea (20) y con ello la desactivación de la excitación del sensor (13) con la señal de excitación de sensor (38),
f) la generación de una señal de oscilación decreciente de sensor (39) del sensor (13) a base del comportamiento de oscilación decreciente transitorio del sensor (13) como consecuencia de la excitación previa con la señal de excitación de sensor (38),
g) la modulación de la señal de oscilación decreciente de sensor (39) con una señal portadora formando una señal de salida de antena de sensor (37),
h) la aplicación de la señal de salida de antena de sensor (37) en la unidad de antena (3) y
i) la transmisión inalámbrica de la señal de salida de antena de sensor (37) desde la unidad de antena (3) a la o una unidad de transmisión y/o recepción de sensor (53).
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