JP3863877B2 - 発熱体ならびにそれを用いた容器加熱系および容器加熱方法 - Google Patents

発熱体ならびにそれを用いた容器加熱系および容器加熱方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器に入った加熱サンプル材料の調製または試験、さらに詳しくは、水浴を使用しない容器内サンプル材料の制御加熱に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製薬業界では、容器内サンプル材料の制御加熱がサンプル製造方法の重要な工程である。かかる方法の例として、錠剤、封入カプセルまたは経皮パッチなどの医薬品からの溶出性を試験して解析する目的で行われるものがある。ヒト消化プロセス、皮膚との接触、または体内植込みなどの制御された条件下で適量が溶解状態で放出される。いずれの溶出試験に使用する手順の工程、試験期間、溶出媒質、および装置も、その試験が試験する特定の投与または送達系に有効に受け入れられるように米国薬局方(United States Pharｍacopeia)(USP)ガイドラインに従わなければならない。
【０００３】
例えば、USP 23-NF18, Ninth Supplement, November 15, 1998,の第711節(溶出)の必須の要件では、調べる試料を吸収しない、それと反応しないまたはそれを干渉しないプラスチック、ガラスまたはそれ以外の不活性透明材料で作製した蓋付容器; モーター; 金属性駆動軸; および円筒バスケットを備えた「装置1」と称する特定の装置と規定されている。その他の装置は試験手順中に送達系を攪拌、混合または維持するその時々に条件として指定される。
【０００４】
容器は半球底または平底および上部にフランジの付いた側面を備えた円筒形であってよい。容器の寸法はその容器の公称容積に応じて規定される。形が適合するように作られた蓋を使用して容器からの蒸発を防ぐことができるが、使用の際に容易に温度計の挿入および試料の回収ができるように十分な開口部を設ける必要がある。また、寸法、構成材料、容器の位置、ならびに軸およびその他の操作構成部品の性能についての要件も含まれる。重要なことは、容器を部分的に水浴に浸けるかまたは加熱ジャケットに入れて容器内部の温度を37±0.5℃またはそれ以外の規定された温度に保つ必要があることである。水浴を使用する場合には水浴中の液体を常に静穏な状態にしておく必要がある。
【０００５】
図1は従来の一般の溶出試験用装置10を示している。装置10はプログラマブル・システム制御モジュールを収容する主要なハウジングまたはヘッド12を有している。ヘッド12は容器プレート14および水浴容器16の上部に配置され、典型的には、容器プレート14に近づいたり離れたりする。上下移動はモーター駆動である。ヘッド12に配設される周辺素子としては、メニュー、状態およびその他の情報を提供するLCDディスプレイ18; 主軸回転速度、温度、試験開始時間、試験期間などに関する使用者の入力操作および制御を与えるキーパッド21; ならびにRPM、温度、経過試験時間などの情報を表示する表示器23が含まれる。水は加熱装置/サーキュレーターモジュールに一体化しうる外部加熱装置およびポンプモジュール(図示せず)などの手段によって加熱し、水浴容器16を循環させる必要がある。このため、水浴容器16にはチューブ材料25などの液体輸送手段、ならびに排水管路27および弁29が必要である。
【０００６】
容器プレート14は水浴容器16内部に入れる複数の容器31を支持するものである。典型的には、3、4、6または8個の容器31を支持することができる。各容器31は側面円筒部3lA、下部半球(またはフラット)部31B、および容器31の口周囲のフランジ部分31Cを特徴とする規格形態を有している。容器31はリングロック装置またはクランプ(図示せず)などの手段によって、容器プレート14の所定の位置に固定配置される。各容器31内でモーター駆動の主軸37Aとパドル37Bを備えた攪拌素子が作動する。各々にクラッチ39を提供し、連動させて各主軸37Aへの動力を切り替えることもできる。投入送達モジュール41は各容器31に投与形(例えば、錠剤)を事前に装填する、また所定の時間および浴(または容器)温度で投入するのに使用される。自動サンプリングマニホールド45によってサンプリングカニューレ47を対応する各容器31内外に上下移動させる。サンプリングマニホールド45はヘッド12および容器プレート14間での上下移動も可能である。サンプリングカニューレ47は双方向蠕動ポンプ(図示せず)と連動して作動する。これを溶出試験手順中に使用して定期的に解析用容器媒体からサンプルを回収する。サンプルはピペットおよび／またはサンプリングカニューレ／シリンジアッセンブリーを用いて手動で採取することもできる。各容器31に取り付ける小型温度探針49をサンプリングマニホールド45に配置することもできる。
【０００７】
典型的な操作では、投与形を各溶液の入った容器31の底に投入し、投与形が溶けるように各パドル37Bを所定の速度および期間、試験溶液内で回転させる。別の試験形式では、各パドル37Bの代わりに投与形を装填した円筒バスケット(図示せず)を試験溶液内で回転させる。所定のすべての容器31で試験溶液の温度を所定の温度(例えば、37℃)に維持する必要がある。溶液温度は水浴容器16の水浴に容器31を浸けることで維持される。そのため、試験溶液の温度は使用する外部加熱手段により順に影響を受ける水浴の温度に依存しており、それによって間接的に制御されている。温度探針49は試験溶液温度をモニタリングするのに使用し、それはサーミスタなどのいかなる好適な種類のトランスデューサであってもよい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
当業者ならばわかるであろうが、溶出試験用装置10のような装置での水浴の使用にはいくつかの不利な点がある。第1に、水浴容器16は複数の容器31が浸漬できるように必然的に大型となり、そのため、熱エネルギーを容器31に入った媒質または溶液に伝達するための媒体として作用する多量の水が必要である。その結果として、最初に多量の温水を水浴容器16に施し、各容器31を所望の設定温度にするには多大な時間とエネルギーが必要となる。さらに、多量の水が装置10の全重量に加わる。第2に、外部加熱装置と水循環系が必要である。水浴を加熱する外部抵抗加熱板またはコイルを準備する場合には水循環系はなくてもよい。しかし、水浴の全容積分を加熱するため、かかる抵抗発熱体にはかなり大きなものが必要であり、作動させるには大量の電気エネルギーが必要であり、容器31を所望の設定温度にするのに必要な始動時間はほとんど短縮できない。第3に、水浴系は各容器31の独立制御が不可能である。所定の容器31または容器31群の加熱プロフィールを独立して、かつ溶出試験用装置10の別の容器31と区別して制御できることは多くの手順で極めて有用であると思われる。第4に、水浴中では生物増殖、スケーリング、およびその他の不純物が生じることから、水浴を使用する場合には清浄メンテナンスおよび防腐剤または添加剤の添加が必要となり、そのすべてが水浴系のコストに加わる。
【０００９】
水浴の必要性をなくして各々の容器の温度を制御するとともに、さらにUSP溶出要件に適合する1つのアプローチがBrinkerらの米国特許第5,589,649号に開示されている。そこに開示される実施形態は各容器の外壁の側面円筒部にそれを覆いくるむように取り付けられる個別の可撓性抵抗発熱体を提供するものである。各発熱体は異なる電力定格(例えば、100W、200Wなど)を有する水平面指向性の上方および下方加熱領域に分けられる。加熱領域はリード線で接続された溶出試験用装置によって制御される。リード線は各加熱領域に対して別々に準備され、装置の制御器部分と直接接続される。従って、Brinkerらによって教示された各発熱体は要するに2つの加熱装置または発熱体を含むものである。各発熱体はばね荷重ステンレス鋼ジャケットによってその容器の所定の位置に固定する必要がある。ジャケットを型彫りしてジャケットと発熱体との間にギャップを設ける。この容器は熱供給水浴に浸けられないため、容器の半球部に反射コーティングを取り付けて容器からの熱損失を小さくして試験溶液を所望の溶液温度にするのに要する時間を短縮する。
【００１０】
Brinkerらによって開示された温度制御系は、改良された攪拌素子を各容器で使用する必要がある。改良された攪拌素子の軸は中空体である。測温抵抗体(RTD)、サーモカップルまたはサーミスタなどの温度検出器が攪拌素子軸の中空内部の下部近くに、それと物理的熱接触して配置されており、容器内で測定された温度を示す信号を発生させる。この温度検出器への電力およびそれによって発生した信号は攪拌素子軸の中空全長を貫通しているケーブル、軸最上部に配置された信号伝達装置、および溶出試験用装置の制御回路に接続された第2のケーブルによって送信される。
【００１１】
この必要なジャケットが容器の内容物およびその場所での攪拌素子の動作を見えにくくする、またはほぼ完全に視界をさえぎる場合もあるという点でこれは不都合なことである。この問題はUSP第711節で溶出装置では試験中の試料および攪拌素子の観察を可能にすることが好ましいことを明示しているという事実から考えて特に重大である。さらに、ジャケットは容器に対する室内空気調和、暖房、換気、および戸開放などの外部熱の影響を完全に排除するわけではない。また、特注の攪拌素子およびその必要な電気部品、ならびに反射コーティング装着を必要とするため、現行の容器加熱系で示される問題に対する解決策としては必要以上に手間がかかりかつ高価な方法であると思われる。
【００１２】
そのため、水浴を必要とせず、かつ溶出試験用装置などの容器を収容する系の個々の容器を独立制御できる容器加熱系を提供することへのより実用的、効果的かつエネルギー効率のよい解決の必要性が残されている。容器加熱系に関連したこれらのおよびそれ以外の問題を解決に導くために本発明を提供する。
本発明の目的は、容器に入った試験溶液の温度を制御および維持するのに水浴を必要としない容器加熱系を提供することである。
【００１３】
本発明のもう1つの目的は、容器を収容する装置の個々の容器を独立制御できる容器加熱系を提供することである。
本発明のさらなる目的は、1つ以上の容器に入った溶液または媒質を安定した所定の設定温度にするのに要する始動時間を短縮する容器加熱系を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の発熱体は複数の透明な可撓性フィルムと、感温体と、熱伝導体とを有する。感温体はフィルム間に置かれ、第1の交互蛇行コースに沿って発熱体表面領域に広がる細長い感温部を有している。熱伝導体もまたフィルム間に置かれ、第1のコースに隣接する第2の交互蛇行コースに沿って発熱体表面領域に広がる細長い熱伝導部を有している。電気的接触素子は熱伝導体および感温体とに接続されている。
【００１５】
1つの実施形態では、発熱体は内部接着剤を含んでいる。感温体は内部接着剤の第1の側面に接着され、かつ熱伝導体は内部接着剤の第2の側面に接着される。
もう1つの実施形態では、発熱体は3枚のフィルムを含んでいる。感温体は第1のフィルムと第2のフィルムとの間に置かれ、かつ熱伝導体は第2のフィルムと第3のフィルムとの間に置かれる。
さらにもう1つの実施形態では、発熱体は第1のフィルムと第2のフィルムとを含む複数のフィルムを有する。感温体および熱伝導体は第1のフィルムと第2のフィルムとの間に置かれる。
【００１６】
さらなる実施形態では、発熱体は第1の加熱ゾーンと第2の加熱ゾーンとを有する。熱伝導体は第1の加熱ゾーンを通る少なくとも1つの部分と第2の加熱ゾーンを通る少なくとも1つの別の部分を有する。共通電気的接触子が第1の加熱ゾーンと第2の加熱ゾーンとを相互に接続する。使用するときには、発熱体を取り付けた容器で加熱しようとする液体のレベルに応じて、一方または両方の加熱ゾーンに電圧を印加し、熱散逸をもたらす。好ましくは、感温体はたった1つの加熱ゾーン、例えば、液体レベルに関係なく作動する加熱ゾーンを通って伸びる。
【００１７】
本発明のもう1つの態様によれば、発熱体は複数の透明な可撓性フィルムと、感温体と、熱伝導体と、熱伝導体および感温体に接続された電気的接触素子とを有する。感温体と熱伝導体は各々、フィルム間に置かれる。感温体は発熱体表面領域に広がって埋込みワイヤーパターンを規定する細長い感温部を有する。
本発明の容器加熱系は、容器と、可撓性発熱体とを有する。容器は発熱体が取り付けられる外面を有する側壁を備えている。発熱体は透明な表面領域と、透明な表面領域に沿って広がる熱伝導体と、透明な表面領域に沿って広がる感温体と、熱伝導体および感温体とに接続された電気的接触素子とを有する。
【００１８】
1つの実施形態では、発熱体は感圧接着剤を用いて容器に接着される。
もう1つの実施形態では、発熱体は好適な接着剤を用いて容器に直接焼き付けられる。
さらなる実施形態では、容器が透明な容器アイソレーションチャンバーに入れられ、それにより発熱体が容器と容器アイソレーションチャンバー間に置かれ、かつ発熱体に隣接する環状ギャップが容器と容器アイソレーションチャンバー間に規定される。
【００１９】
なおさらなる実施形態では、容器が容器プレートに載せられる。また、容器プレートに取り付けられた一組のプランジャー接触子が電気的接触素子に接続される。
本発明のさらなる態様によれば、溶出試験系は容器プレートと、容器プレートに載せられた複数の容器と、複数の発熱体と、加熱装置制御系とを有する。各容器は対応する発熱体が取り付けられる外面を有する側壁を備えている。各発熱体は透明な表面領域と、透明な表面領域に沿って広がる熱伝導体と、透明な表面領域に沿って広がる感温体と、熱伝導体および感温体とに接続された電気的接触素子とを含む。加熱装置制御系は対応する1つの電気的接触素子を介して各熱伝導体および各感温体に接続している。
【００２０】
また、本発明は液体熱媒体を使用せずに容器を加熱する方法も提供する。可撓性発熱体は容器の周囲に提供される。発熱体は透明な表面領域と、透明な表面領域に沿って広がる熱伝導体と、透明な表面領域に沿って広がる感温体と、伝導体および感温体に接続された電気的接触素子とを含む。ある物質を容器に分配し、温度探針をその物質に差し入れる。熱伝導体に電力を供給して熱エネルギーをその物質に伝達させる。また、感温体にも電力を供給する。熱伝導体により物質を加熱する際に物質の温度をモニタリングするために、かつその物質が所定の設定温度に到達したことを確認するために温度探針を使用する。設定温度で感温体により測定される値を読み取り、その値を用いて設定温度を維持する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図2を参照すると、一般指定容器60は本発明の水を必要としない容器加熱系の一部として提供される。容器60の設計によって、例えば、図1に示される装置10などの多くの様式の溶出試験用装置との併用に特に適合させることができる。容器60は側面円筒部60Aと、下部半球部60Bと、フランジ部分60Cとを有する規格USP容器の改良型である。一般指定可撓性発熱体70が円筒部60Aの外面に取り付けられている。発熱体70は円筒部60Aの周囲全体を覆うように広がっている。本発明者らが収集した試験データから、容器60に本発明の発熱体70を取り付けた場合には半球部60Bを加熱する必要がないことがわかった。これは溶出試験用装置の最初の操作が容器60に入れられた媒質の攪拌であるという事実にも一部基づいている。この攪拌は主として半球部60Bに隣接する容器60の内部で起こる。発熱体70によって容器媒体に伝達される熱エネルギーの割合は十分に高く、攪拌素子によって加わるエネルギーを合わせたら、半球部60Bからの熱損失がわずかなものとなる。
【００２２】
さらに、本発明では改良容器プレート64の下側に透明なプラスチックまたはガラス容器アイソレーションチャンバー壁62が備わっている。容器アイソレーションチャンバー壁62は断熱エアギャップまたはエアバリア66が容器60の各壁と容器アイソレーションチャンバー62間に規定されるように容器60を密閉する。試験データからエアギャップ66には容器媒体温度を維持し、容器60とそこに入った媒質が外部熱の影響を受けないようにするのに有効な効果があることがわかった。
【００２３】
図3は、発熱体70を取り付けていない状態の平面図を示している。発熱体70は発熱体70の横端面70Aおよび70B、上端面70C、ならびに下端面70Dに囲まれた加熱装置領域72を有している。発熱体70は一組の接触子74もまた有しており、これらによって以下で記載するように加熱装置領域72の作動部分と本発明で提供される制御系との間に電気的接続をもたらす。この実施形態では、接触素子74には4つの導電性接触素子74A-74Dが含まれており、これらは平面または円筒形プレートまたはストリップとして提供することができる。以下で記載するように、加熱装置領域72には熱伝導体および感温体の両方が含まれる。さらに、加熱装置領域には加熱装置領域72に取り付けられ、制御系異常発生時の予防装置として作動するサーミスタなどの保護センサー81も含まれる。
【００２４】
図4Aおよび4Bを参照すると、コンタクトブロック75は接触素子74との電気的接触をもたらすのに使用される。図2に示されるように、コンタクトブロック75は容器プレート64に取り付けられる。4つのステンレス鋼、金メッキ、ばね荷重プランジャー接触子77A-77D一組がコンタクトブロック75の上面75Aから突出している。好ましくは、接触素子74は容器60のフランジ部分60Cの裏側に配置される。そのため、容器60を容器プレート64に設置すると、接触素子74A-74Dが対応するプランジャー接触子77A-77Dと接触するよう押し込まれる。コンタクトブロック75の下面75Bには本発明の制御系との電気的接続を可能にするための接続部79A-79Dが備わっている。
【００２５】
コンタクトブロック75が容器プレート64の固定位置に取り付けられることは図2からわかる。容器60を配置する際に通る容器プレート64の開口部に対し、コンタクトブロック75の位置は放射状に周囲に固定されている。結果として、容器60は常に、取り外して再配置した後でさえも容器プレート64の同じ位置および方向に配置される。これは、この特定の実施形態では、コンタクトブロック75のプランジャー接触子77A-77Dと発熱体70の接触素子74A-74Dとが位置合わせされるためである。従って、コンタクトブロック75の使用により容器60の方向づけの一致性および再現性が高められる。
【００２６】
図5の詳細図を参照して、熱伝導体83および85ならびに感温体87は、接触素子74A-74Dに接続され、かつ加熱装置領域72の長さおよび高さの大部分に沿って広がる蛇行交互ワイヤーパターンとして加熱装置領域72に提供される。よって、図3および5に示される発熱体70の平面図では、熱伝導体83および85がたどるコースは感温体87がたどるコースと隣接してある。熱伝導体83および85は好ましくは熱伝導ワイヤーであり、かつ感温体87は好ましくは感温ワイヤーである。さらに、熱伝導体83および85は好ましくは銅などの優れた抵抗加熱誘電材料から作製され、かつ感温体87は好ましくはワイヤー形態のRTDである。
【００２７】
熱伝導体83および85各々は第1の接触素子74Aから交互コースに沿って発熱体70の横端面70Aに向かって伸び(図3を参照)、第4の接触素子74Dに戻って加熱装置回路が完成する。同様に、感温体87は第2の接触素子74Bから交互コースに沿って熱伝導体83と85との間を横端面70Aに向かって伸び、第3の接触素子74Cに戻って感温回路が完成する。熱伝導体83および85ならびに感温体87が各々、複数の対応する水平面指向性部分83A、85Aおよび87A、ならびに垂直面指向性部分83B、85Bおよび87Bを有していることがわかるであろう。この設計では、発熱体70から容器60内の媒質への均一な熱伝達のために、熱伝導体83および85が加熱装置領域72全体に一様に配置され、さらに発熱体70(さらに容器60)の平均温度を効果的に検知させるよう感温体87が加熱装置領域72全体に一様に配置される。図5は垂直面指向性部分83B、85Bおよび87Bが優位に長い実施形態を示すものであるが、ワイヤーパターンが水平面指向性部分83A、85Aおよび87Aを優位な長さとするように形成することができることがわかるであろう。さらに、熱伝導体83および85ならびに感温体87が水平面または垂直面に角度を方向転換する部分を有していてもよい。かかるもう1つのワイヤーパターンによっても加熱装置領域72全体に一様に配置されることとなる。
【００２８】
好ましくは、熱伝導体83および85ならびに感温体87各々は加熱装置領域72全体にわたって連続的な長さを有する。しかし、熱伝導体83および85ならびに感温体87の数、ならびに接触素子74A-74Dの数は、本発明によって例示された実施形態に限定されるものではない。
1つの典型的な実施形態では、発熱体70は長さが13.1インチ(約33 cm)、高さが3.875インチ(約10 cm)である。供給電圧48VDCおよび電流3.0Aでの稼働中に送達される加熱装置全出力は120Wである。熱伝導体83および85は、25℃において電気抵抗が17.6Ωである。感温体87の値は加熱装置領域72全体の平均として1000Ωである。サーミスタ81の値は2.252kΩである。
【００２９】
図6は、もう1つの一般指定発熱体90を示す。この発熱体90にはリード線94A-94Dが図3に示される接触素子74A-74Dと置き換わった「ピッグテール」形の接触素子94が備わっている。熱伝導体83および85ならびに感温体87により規定される蛇行交互ワイヤーパターンが図5に示されるものと同様に設計される。
本発明により提供される発熱体70(または90)は可撓性で薄いことを特徴とするものである。さらに、発熱体70は透明度が高く、容器媒体、試験物質および攪拌素子、温度探針、サンプルカニューレなどの容器60内で作動させる種々の構成部品の観察が容易である。そのため、発熱体70は、図7および8の断面図に示されるような透明な積層品として作製される。
【００３０】
図7を参照すると、発熱体70(または90)は感温体87を透明ポリマーフィルム101に貼り付け、熱伝導体83および85を透明ポリマーフィルム103に貼り付け、さらにさらなる透明ポリマーフィルム105を熱伝導体83および85に貼り付けることで作製される。結果として、フィルム101と103の間に感温体87がはさみ込まれ、フィルム103と105の間に熱伝導体83および85がはさみ込まれる。得られた積層品はその後、3Mから入手可能な高機能型などの好適な感圧接着剤107を用いて容器60の壁に固定される。
【００３１】
図8および8Aを参照すると、発熱体70(または90)のより好ましい構造が示される。複合積層品110が2枚のポリエステルフィルム114と116の間にはさまれている。図8Aに示されるように、複合積層品110は感温体87ならびに熱伝導体83および85を3Mから入手可能な高機能型などの内部接着剤112のいずれか一方の側に貼り付けることで作製される。得られた積層品は3Mから入手可能な高機能型などのポリエチレン接着剤118を用いて容器60の壁に直接焼き付けられる。
【００３２】
図9を参照すると、一般指定溶出試験用装置130が本発明により提供される。発熱体70(または90)および容器アイソレーションチャンバー62を取り付けた複数の改良容器60を改良容器プレート64に設置する。サンプリングマニホールド45は、好ましくはすべての温度探針49を同時にそれらに対応する容器60に下ろすまたは各温度探針49をそれ以外の温度探針49とは別々にその容器60に下ろすことが可能である。改良容器60を使用することで図1に示される水浴系が必要でなくなる。溶出試験用装置130のその他の特徴および構成部品は図1に記載されるものと一般的に同じであってよい。
【００３３】
図10は本発明により提供される、1以上の容器60を収容する溶出試験用装置130などの装置と連動して作動する水を必要としない一般指定容器加熱制御系150の一般回路図である。加熱系制御回路または制御器155を専用の通信リンク162で溶出試験用装置130の主要制御回路160に接続するよう適合させ、それをかかる装置130の主要ヘッド12内部に収納することができる。好ましくは、制御器155はシステムソフトウェアによって与えられる一連の命令に従って作動するため、当業者ならばわかるであろうが、制御器155および／または主要制御回路160には好適な記憶装置、論理およびインターフェース素子が含まれる。制御器155は各容器60の熱伝導体83および85に供給される電力を制御することによりそれらを独立作動させる。また、制御器155が作動して感温体87、ならびに各発熱体70を取り付けた保護センサー81からの信号を受信する。制御器155はさらに各容器60の各温度探針49に接続している。素子164は各容器60についての容器媒体設定温度およびその他の好適な系パラメーターに関する使用者の入力を可能にするキーパッドなどの手段を表すものである。素子166は容器加熱工程に関する温度およびその他の情報を表示する装置を表している。
【００３４】
よって、制御系150によって各容器60を同時にかつ個々に±0.1℃の観測精度で所定の温度に制御しかつ維持することができ、要すれば各容器60を異なる温度に調整することもできることがわかるであろう。さらに、制御系150は加熱される各容器60の最初の始動時間を最小限にするように構成されている。例えば、900mL容器に入った媒質を室温から安定した約37または38℃の設定温度にするのに要する始動時間が約9分より短いことが観察され、これは水浴系に対し、かなりの改善を示すものであった。制御系150はさらに容器60に対し3つの温度検出器を使用することを特徴とする。特に、温度探針49は始動条件のモニターに、さらに安定化させた後の容器媒体温度の瞬間モニターに使用される。感温体87は発熱体/容器温度の制御、それゆえ最終的には容器媒体温度の制御に使用される。好ましくは、保護センサー81は異常発生時の発熱体70の自己破壊を予防する安全対策として使用されるサーミスタである。
【００３５】
ここで図11を参照すると、本発明の別の実施形態による一般指定発熱体170を、取り付けていない状態の平面図で示している。この実施形態では、発熱体170は発熱体170の横端面170Aおよび170B、上端面170C、ならびに下端面170Dで囲まれた複数の加熱装置ゾーンまたは領域172Aおよび172Bを有している。図11に示される特定の実施形態では、発熱体170は容器60の上部および下部各々と熱接触するように上方加熱装置領域172Aと下方加熱装置領域172Bを有している。図3に示される実施形態と比べると、接触素子174は少なくとも1つのさらなる接触素子を有している。このように、例えば、図11の接触素子174には5つの導電性接触素子174A-174Eが含まれており、これらは平面または円筒形プレートまたはストリップとして(または平面および円筒形素子の両方を有するプロフィールで)提供することができる。接触素子174A-174Eの1つが上方加熱装置領域172Aおよび下方加熱装置領域172B間の共通の接続部として機能し、そのため、センタータップとしての役割を果たす。少なくとも1つの別の接触素子174A-174Eが上方加熱装置領域172Aに接続され、少なくとも1つの別の接触素子174A-174Eが下方加熱装置領域172Bに接続されている。センタータップ、ゆえに上方加熱装置領域172Aおよび下方加熱装置領域172B間に配設された共通の接続部の使用により、図11の発熱体170は実質的には単一の加熱装置のままであるが、2つの異なる加熱ゾーンを有する。図4Aおよび4Bに示されるコンタクトブロック75を図11の発熱体170とともに使用する場合には、接触素子174A-174Eとの接続に必要な好適な数のプランジャー接触子を含むように改良する。
【００３６】
図5を同様に参照すると、上方加熱装置領域172Aと下方加熱装置領域172Bの両方に取り付けられた熱伝導体は、好ましくは上方加熱装置領域172Aおよび下方加熱装置領域172B各々の大部分を覆うように蛇行コースに沿って伸びる1以上のワイヤーである。この配置では、熱伝導体の1つがセンタータップとして機能するその接触素子174A-174Eを介して上方加熱装置領域172Aおよび下方加熱装置領域172B間に伸びている。この配置により、加熱装置領域172Aおよび172Bの一方または両方の通電を容易かつ迅速に制御することができる。例えば、容器60に900mLの溶出媒質が入っている場合、上方加熱装置領域172Aおよび下方加熱装置領域172B両方の熱伝導体に電流が流れるように接触素子174に電圧を印加する。また、容器60に500mLの溶出媒質が入っている場合、下方加熱装置領域172Bの熱伝導体だけに電流が流れるように接触素子174に電圧を印加する。
【００３７】
図11の発熱体170は、図5に示される感温体87などの感温体も含んでいる。感温体87は接触素子174A-174Eのうちの2つに接続されたRID形態であることが好ましい。下方加熱装置領域172Bは加熱しようとする容器60内の溶出媒質の容積に関係なく作動させるため、この感温体は下方加熱装置領域172B内に設けられた(それに放射状に隣接しているという意味で)感温領域185に沿って伸びている。さらに、発熱体170は上方加熱装置領域172Aおよび下方加熱装置領域172Bのいずれかまたはその両方に取り付けられる、図5に示されるような1以上の保護センサーも含んでよい。発熱体170が図9に示される溶出試験用装置130との連携作動が可能なことはさらに示される。さらに、図10に関する上記制御系150には、本発明の使用において加熱装置領域172Aおよび172Bのいずれか一方を作動させるかまたは両方を作動させるかを選択する、使用者に加熱しようとする容器60の内容物の容積を条件として指定させるなどの使用者の入力によってプログラムを作ることができる。
【００３８】
図11に示される実施形態に対応する1つの例では、発熱体170は長さが13.0インチ(約33 cm)、高さが3.0インチ(約7.6 cm)である。供給される加熱装置全出力は160Wである。例えば、上方加熱装置領域172Aに80W、さらに下方加熱装置領域172Bに80Wの電力が供給されるように、発熱体170を配置することができる。
図12を参照すると、発熱体170の好適な構造が示される。この構造はポリマー(例えば、ポリエステル)フィルム181; 接着層またはアプリケーション183; 上方加熱領域172A、下方加熱領域172B、および感温領域185に配置される熱伝導体および感温体各々に相当する層185; 層185の反対側に配置される別のポリマーフィルム187; および別の接着層またはアプリケーション189を含んでなる。得られた積層品は容器60の壁に取り付けられる。図12に示される構造は図7、8および8Aに示される発熱体70および90の構造の代わりに使用することもできる。同様に、発熱体170を図7、8および8Aに示される構造に与えることもできる。
【００３９】
実施に際し、本明細書で記載するいずれかの実施形態の発熱体70、90または170を用いて、制御系150のソフトウェアは起動時に容器セルフテストルーチンを開始し、電気的接触および容器プレート64への設置が正しくなされているかについて各容器60をチェックする。好ましくは、これは各発熱体83および85にごく短時間電圧を印加し、直列抵抗器で電圧降下を測定することにより達成される。容器セルフテストルーチン終了後、各容器60の状態が表示される(例えば、"OK"または"FAIL")。溶出試験用装置130の使用者がオンザフライ診断のためにいかなる時点でもこの容器セルフテストルーチンが利用可能であることが好ましい。使用者に各容器60または各容器60群に対する異なる使用温度を設定するオプションを提供するために、ソフトウェアにより使用者に"SET ALL"または"SET INDIVIDUAL"容器温度のいずれかを行うように指示させるのが好ましい。SET ALLオプションを選択すると、使用者は1つの設定温度に対する値を入力するように指示される。さらに、その値を制御器155に利用して容器プレート64に設置されたすべての容器60を制御する。SET INDIVIDUALオプションを選択すると、使用者は装置130で使用する各容器60に対し、個別に設定温度値を入力するように指示される。
【００４０】
次いで、容器加熱系をONに切り替えると、制御器155は対応する容器60に対して入力された整定値に従って好適な電力量を各発熱体70の熱伝導体83および85に供給する。溶出試験装置130のヘッド12が容器プレート64に向かって下方に移動し、サンプリングマニホールド45から各温度探針49を各容器60の媒質中に下ろす。この段階で、制御器155は各温度探針49が下ろされた容器60の第1のセンサーおよび最初の制御起点として各温度探針49を使用する。温度探針49は各容器60で測定された媒質温度を表示する制御器155に信号を送り、制御器155により各容器60の媒質温度の上昇がモニタリングされる。
【００４１】
制御器155はソフトウェアに書き込まれた好適な条件に基づき、予め入力された整定値で所定の容器60の媒質温度が安定したことを確認する。好ましくは、制御器155は、制御器155が所定の温度探針49から10秒間にその容器60に対し予め確定した整定値±0.05℃未満で一連の媒質温度値を読み取ったときに安定状態になったと認識する。
一度、制御器155が特定の容器60の媒質温度がプログラムに組み込まれた整定値で安定したことを確認すると、制御器155は事実上その容器60に関連する温度探針49の検知機能をパスしてその容器60に対応する発熱体70の感温体87に入る。感温体87により読み取られた温度値は容器または発熱体温度とみなすことができる。また、その値は容器60に入った媒質の実際温度値に正比例しているものの、それよりも幾分高い。例えば、媒質の整定値が37℃である場合、感温体87により測定される値は39℃であってよい。この時点で制御器155は感温体87により測定された値を確定し、その値を発熱体70の対応する熱伝導体83および85に供給する電力のレベルと関連付けて感温体87を第1の制御センサーとして使用する。すべての容器60がそれらの各設定温度で安定状態となり、感温体87の制御へと切り替わった後、サンプリングマニホールド45が上に移動して容器60から温度探針49が外れ、すべての容器60がそれらの設定温度に達したことを知らせるメッセージが表示される。
【００４２】
次いで、各感温体87により測定された値をその特定の容器60の媒質温度を制御する媒質サンプリング工程中に制御器155で使用する。媒質サンプリング中、温度探針49を定期的に使用して実際の媒質温度を測定および確認することができる。所定の容器60の媒質温度が適切な許容誤差の範囲外であることが確認される(例えば、±0.05℃)場合には、制御器155により媒質温度を所定の範囲内に戻すのに必要な感温体値に調整する。温度の無制御状態などの異常を検知した保護センサー81は系の電源をおとすように制御器155に信号を送る。
【００４３】
本発明は溶出試験用装置の具体例を限定するものではなく、容器の内容物に対して制御された温度プロフィールが保証されるいずれもの装置または方法における有用性を見出すものであることがわかるであろう。
さらに、本発明の範囲を逸脱ことなく、本発明の種々の内容を変化させうることは明らかであろう。さらに、上記の説明は例示を目的とするものであり、請求項により規定される本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 水浴加熱系を備えた従来の溶出試験用装置の斜視図。
【図２】 本発明により提供される容器の縦断面図。
【図３】 本発明により提供される発熱体の正面図。
【図４】 図４Ａは、本発明により提供されるプランジャー接触素子の斜視図である。図４Ｂは、図４Ａで示されたプランジャー接触素子の別の斜視図。
【図５】 図３で示された発熱体の一部の詳細正面図。
【図６】 本発明により提供されるもう1つの発熱体の正面図。
【図７】 本発明により提供される発熱体の縦断面図。
【図８】 図８は、本発明により提供されるもう1つの発熱体の縦断面図。図８Ａは、図８で示された発熱体の作動部の詳細縦断面図。
【図９】 本発明の容器加熱系を備えた溶出試験用装置の斜視図。
【図１０】 本発明の容器加熱系に含まれる作動素子の回路図。
【図１１】 本発明の別の実施形態により提供される発熱体の正面図。
【図１２】 本発明の別の実施形態である発熱体の縦断面図。
【符号の説明】
60 容器
62 容器アイソレーションチャンバー壁
64 改良容器プレート
70 発熱体
74 接触素子
81 保護センサー

Claims (25)

  1. (a)複数の透明な可撓性のフィルムと、
    (b)該フィルム間に置かれた、発熱体の表面領域に広がって埋込みワイヤーパターンを規定する細長い感温部を有する、感温体と、
    (c)該フィルム間に置かれ、第１の加熱ゾーンと、第１の加熱ゾーンに対して容器の下部近傍に位置する第２の加熱ゾーンとにわたって広がり、前記第２の加熱ゾーンを前記第１の加熱ゾーンと独立して制御可能な熱伝導体と、
    (d)該熱伝導体および該感温体に接続された電気的接触素子とを有してなることを特徴とする、発熱体。
  2. 熱伝導体が第１の加熱ゾーンに広がる第１の細長い熱伝導部と、第２の加熱ゾーンに広がる第２の細長い熱伝導部とを有し、かつ感温体および熱伝導体がともに埋込みワイヤーパターンを規定する、請求項１に記載の発熱体。
  3. 感温体が第２の加熱ゾーンに配設される、請求項１に記載の発熱体。
  4. (a)複数の透明な可撓性のフィルムと、
    (b)該フィルム間に置かれた、第１の交互蛇行コースに沿って発熱体の第１の表面領域に広がる第１の細長い熱伝導部と、第２の交互蛇行コースに沿って発熱体の第２の表面領域に広がる前記第１の熱伝導部と独立して制御可能な第２の細長い熱伝導部とを有する熱伝導体と、
    (c)該フィルム間に置かれた、第２の交互蛇行コースに隣接する第３の交互蛇行コースに沿って発熱体の第３の表面領域に広がる細長い感温部を有する感温体と、
    (d)該熱伝導体および該感温体に接続された電気的接触素子とを有してなることを特徴とする、発熱体。
  5. 第３の表面領域が第２の表面領域内に配設される、請求項４に記載の発熱体。
  6. 電気的接触素子が第１の熱伝導部と第２の熱伝導部とを相互に接続する共通接触子を含む、請求項４に記載の発熱体。
  7. 複数のフィルムが第１のフィルムおよび第２のフィルムを含み、感温体が該第１のフィルムと該第２のフィルムとの間に挿入されて内部接着剤の第１の側面に接着され、かつ熱伝導体が該第１のフィルムと該第２のフィルムとの間に挿入されて内部接着剤の第２の側面に接着される、請求項１または請求項４に記載の発熱体。
  8. 複数のフィルムが第１のフィルム、第２のフィルムおよび第３のフィルムを含み、感温体が該第１のフィルムと該第２のフィルムとの間に置かれ、かつ熱伝導体が該第２のフィルムと該第３のフィルムとの間に置かれた、請求項１または請求項４に記載の発熱体。
  9. (a)1つの外面を有する側壁を備えた容器と、
    (b)該側壁の外面に取り付けられた、第１の加熱ゾーンおよび第２の加熱ゾーンと、該第１の加熱ゾーンに配設された第１の熱伝導体と、該第２の加熱ゾーンに配設された前記第１の熱伝導体と独立して制御可能な第２の熱伝導体と、少なくとも１つの加熱ゾーンに配設された感温体と、該第１の熱伝導体、該第２の熱伝導体および該感温体に接続された電気的接触素子とを有する、透明な実質的に可撓性の発熱体とを有してなることを特徴とする、容器加熱系。
  10. 容器アイソレーションチャンバーを規定する透明なチャンバー壁を有してなり、容器が該容器アイソレーションチャンバーに入れられ、発熱体が該容器とチャ ンバー壁間に置かれ、かつ該容器と該チャンバー壁がともに発熱体に隣接する環状ギャップを規定する、請求項９に記載の容器加熱系。
  11. 容器を載せる容器プレートと、該容器プレートに取り付けられ、かつ発熱体の電気的接触素子に接続された電気的接触構造とを有してなる、請求項９に記載の容器加熱系。
  12. 電気的接触素子により第１および第２の熱伝導体ならびに感温体に接続している加熱装置制御回路を有してなる、請求項９ないし請求項１１のいずれか一項に記載の容器加熱系。
  13. 容器の内部空間に伸ばすことが可能で、かつ加熱装置制御回路に接続している温度探針を有してなる、請求項１２に記載の容器加熱系。
  14. 複数のさらなる容器と複数の対応するさらなる発熱体とを有してなり、加熱装置制御回路が各発熱体の第1および第２の熱伝導体ならびに各発熱体の感温体に接続する、請求項１２に記載の容器加熱系。
  15. 容器プレートに対して一貫した反復可能な位置に容器を載せるための手段を有してなる、請求項９に記載の容器加熱系。
  16. 側壁に関し、第１の加熱ゾーンが第２の加熱ゾーンの上方に配設され、かつ感温体が該第２の加熱ゾーンに配設される、請求項９に記載の容器加熱系。
  17. 第１の熱伝導体と第２の熱伝導体とを相互に接続する共通電気的接触子を有してなる、請求項９に記載の容器加熱系。
  18. 感温体が測温抵抗体である、請求項１または請求項４に記載の発熱体。
  19. 液体熱媒体を使用せずに容器を加熱する方法であって、
    (a)第１の加熱ゾーンおよび第２の加熱ゾーンと、該第１の加熱ゾーンに配設された第１の熱伝導体と、該第２の加熱ゾーンに配設された第２の熱伝導体と、少なくとも1つの加熱ゾーンに配設された感温体とを有してなる透明な実質的に可撓性の発熱体を容器に取り付けて該容器の周囲を覆って準備し、
    (b)ある量の物質を該容器に分配し、
    (c)該容器に分配される物質の量に応じ、一方または両方の加熱ゾーンに電力を供給して熱エネルギーを物質に伝達し、
    (d)感温体に電力を供給し、
    (e)該熱伝導体により該物質を加熱する際に該物質の温度をモニタリングするために、かつ該物質が所定の設定温度に到達したことを確認するために温度探針を該物質に差し入れ、
    (f)設定温度で該感温体により測定される値を読み取り、 さらに
    (g)該感温体により測定された値を用いて設定温度を維持する工程をすることを特徴とする、容器加熱方法。
  20. 容器を容器アイソレーションチャンバー内に入れて外部熱の影響力を小さくする工程を有する、請求項１９に記載の容器加熱方法。
  21. コンタクトブロックが取り付けられ、かつ該コンタクトブロックが第１の熱伝導体、第２の熱伝導体および感温体と電気的に接続可能なように該容器を開口部 で整列させる容器プレートを用意し、容器をこの容器プレートの開口部に載せることにより、該容器を該容器プレートの一貫した反復可能な位置に配置する工程 を有する、請求項１９に記載の容器加熱方法。
  22. 感温体が測温抵抗体である、請求項９に記載の容器加熱系。
  23. 前記電気的接触素子が、熱伝導体の第１の熱伝導部と第２の熱伝導部とを接続する共通の接続部を有する請求項１に記載の発熱体。
  24. 細長い第１の熱伝導部は、第１の交互蛇行コースに沿って、第１の加熱ゾーンにわたって配設され、細長い第２の熱伝導部は、第２の交互蛇行コースに沿って、第２の加熱ゾーンにわたって配設されている、請求項１に記載の発熱体。
  25. 細長い感温部は、第三の交互蛇行コースに沿って配設されている請求項２４に記載の発熱体。
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