TW202001171A - 產品劑量單位之冷凍、乾燥及/或冷凍乾燥 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種用於在冷凍、乾燥及/或凍乾過程期間保持且監測產品預定劑量(4)之裝置(1)。該裝置包含模具(2)，該模具具有用於容納該產品預定劑量(4)之容器部分(3)，該預定劑量與該容器部分直接接觸；感測器(5)，該感測器接觸該模具或集成在該模具中，用於量測物理特性及/或量；以及傳送器(6)，該傳送器用於將感測器信號形式之該經量測特性及/或量傳送至在該凍乾過程中用於控制經集成在該裝置中之加熱及/或冷卻元件(8,12,13)之控制單元，該加熱及/或冷卻元件用於在冷凍、乾燥及/或凍乾過程期間加熱及/或冷卻產品預定劑量(4)。本發明在其他態樣中係關於一種系統及一種方法。

Description

產品劑量單位之冷凍、乾燥及/或冷凍乾燥
本發明係關於將單位劑量產品冷凍乾燥例如以形成錠劑諸如口腔崩散錠之領域。更具體地，本發明係關於一種用於在凍乾過程期間保持、監測且控制產品預定劑量之包含模具之裝置、一種用於將產品劑量單位冷凍乾燥之系統及一種將產品冷凍乾燥之方法。
本發明係關於藉由冷凍乾燥生產錠劑，例如已知製造口服崩解錠。例如，藉由冷凍乾燥，可由於冰晶之昇華作用而形成多孔微結構。此類多孔微結構具有在口腔內快速崩解之優點。特別地，此項技術中已知將水性藥物懸浮液或溶液配量至泡鼓(blister)中，隨後快速冷凍該水性液體且隨後冷凍乾燥以去除冰，從而留下可在幾秒內於口腔中分散之多孔錠劑。
例如，醫藥物質可溶解或分散於水溶液中，例如在載劑材料及可食用材料諸如明膠及甘露醇中。此項技術中已知將例如按體積或重量計之混合物配量至預成形泡鼓包裝之囊袋中。可藉由使泡鼓托盤穿過冷凍隧道來使泡鼓包裝內懸浮液中之水冷凍。冷凍溫度及穿過隧道運輸之持續時間可確定經冷凍產品之結構特性，例如該等結構特性影響成品品質，諸如關於強度、穩定性及快速崩解時間之品質。經冷凍之單位可裝載到大的冷凍乾燥器之擱架上以用於去除大量蒸氣而無顯著回熔。為了實現商業規模之經濟生產，此乾燥器典型地可具有60 m²至174 m²範圍內之擱架面積。例如，US 5,976,577揭示了一種相關方法，其中使用模具將活性物質之流體懸浮液配量到離散單元中。然後可將產品冷凍乾燥以獲得口服固體快速崩解劑量單位。
在相關領域，WO 2013/036107揭示了一種用於連續冷凍乾燥即用型小瓶中之非經腸組成物(例如)以在小瓶中覆蓋乾燥形式之組成物之方法。在冷凍過程期間旋轉小瓶以使該組成物在小瓶的內圓周壁上蔓延。可使用光學感測器監測冰晶之形成。藉由一或多個輸送器穿過多個腔室傳輸該等小瓶以執行該過程之連續步驟。冷卻模組及昇華模組可由負載鎖(load-lock)分開。
WO 2016/123177係關於在集成有感測器之產品小瓶中對醫藥產品進行之冷凍乾燥過程。其多個所選小瓶包括量測凍乾室內與凍乾相關之參數之感測器。該等感測器將量測結果傳達至過程控制器。基於對來自所選小瓶之讀數之空間分析，提供過程條件(諸如腔室內擱架之加熱)之調節。
GB2480299係關於在工業規模下以類似方式進行之凍乾控制。然而，提供用於具體地量測欲凍乾之溶液中之離子遷移的感測器。接受者包括用於提供此等量測之電極設置。
US2009/0276179係關於一種用於監測冷凍室內瓶或小瓶中之產品之冷凍過程之系統。量測各容器之溫度，且將該等量測值無線地傳送至腔室外部，因此在計算昇華介面時可考慮產品與加熱板之間的熱傳遞。
EP2195593係關於一種用於藉由使用與箱盒之複數個容器區域相關聯之帕耳帖(Peltier)元件控制欲冷凍(冷凍乾燥)之產品之溫度的裝置。容器區域可接收注射器。
本發明之實施例之目標在於，提供用於受控冷凍乾燥產品預定劑量單位之良好且有效率的裝置及方法。
以上目標藉由根據本發明之方法及裝置來完成。
本發明之實施例之優點在於，與正製造之個別經冷凍乾燥錠劑對應的個別劑量可在該過程期間經單獨監測及/或控制。
本發明之實施例之優點在於，與正製造之個別經冷凍乾燥錠劑對應之個別劑量之過程參數可在該過程期間響應於具體地針對該劑量所獲得之感測器量測值而經單獨調節。
本發明之實施例之優點在於，經製造產品之性質之可變性可較低，例如個別劑量之間的可變性可有利地較低。
例如，優點在於，可針對各個別劑量仔細地控制退火時間及熱傳輸。
本發明之實施例之優點在於，可在單件流方法中執行冷凍乾燥過程，例如使得可避免分批過程所固有之批間及/或批內可變性。
根據本發明之實施例之單件流系統之優點在於，提供關於時間及空間要求之有效率生產及關於生產量之可撓性。
本發明之實施例之優點在於，呈錠劑形式之經冷凍乾燥產品可藉由快速及/或有效率過程製造，例如甚至同時提供高水準再現性及一致性。
本發明之實施例之優點在於，產品之所有個別劑量之品質控制可在線執行，例如可容易地且/或經濟地執行。
在第一態樣中，本發明係關於一種用於在乾燥、冷凍及/或凍乾過程期間保持且監測產品預定劑量(即預定單位劑量)之裝置。該裝置包含模具，例如用於形成預定劑量且/或使預定劑量成形，該模具具有用於容納產品預定劑量之容器部分，該預定劑量與容器部分直接接觸。該模具可適於容易地移除成品。該裝置包含至少一個感測器，該感測器接觸該模具或集成在該模具中，用於在該過程期間量測預定劑量之物理特性及/或影響該預定劑量之物理量，諸如模具中之溫度及/或穿過該模具之熱通量。該裝置包含傳送器，該傳送器用於將感測器信號形式之經量測物理特性及/或物理量(例如溫度及/或熱通量)傳送至用於在該過程中控制加熱及/或冷卻元件之控制單元。另外，該裝置包含加熱器及/或冷卻器單元，其包括功能上附接至該裝置(例如集成在該裝置中)之加熱及/或冷卻元件，該加熱及/或冷卻單元與用於控制該元件之控制單元連通，用於控制向個別預定劑量之熱傳輸。該加熱器及/或冷卻器單元可例如集成在模具中。
在根據本發明之實施例之裝置中，該至少一個感測器可適於量測預定劑量之形態學特性諸如晶體結構，及/或用於量測該物質之相對濕度。該至少一個感測器可包含近紅外線感測器、光纖佈雷格光柵及/或拉曼感測器，如此項技術中已知。
根據本發明之實施例之裝置可適於在將凍乾過程應用於模具中所容納之呈液體之溶液或懸浮液時由該溶液或懸浮液形成固體單位劑量形式之預定劑量。例如，該模具可適於使溶液或懸浮液成形。該模具可包含複數個子部件或由複數個子部件組成。例如，模具可包含插入元件，例如插入件，其用於使單位劑量成形及/或用於在執行凍乾過程之後促進單位劑量自模具移除且/或影響熱通量之方向或量。
在根據本發明之實施例之裝置中，產品預定劑量可為醫藥物質、食品產品及/或化妝品用途之物質之預定劑量，例如該容器部分可適於容納此產品之此預定劑量。
在根據本發明之實施例之裝置中，該產品之該預定劑量可形成具有預定形狀之錠劑或丸劑。例如，當已進行冷凍過程時，該預定劑量可為口腔崩解錠、黏膜黏附錠或多層錠。
在根據本發明之實施例之裝置中，模具可由金屬、金屬合金、碳材料及/或塑料材料(例如聚合物，例如聚四氟乙烯(PTFE))構成。
在根據本發明之實施例之裝置中，模具可適於提供個別預定劑量之容易移除。
在根據本發明之實施例之裝置中，加熱器及/或冷卻器單元可包含可由控制單元控制之加熱元件及/或冷卻元件。
在根據本發明之實施例之裝置中，控制單元經功能上附接至該裝置，例如為該模具之整體部分。
在根據本發明之實施例之裝置中，加熱器及/或冷卻器單元可包含適於冷凍且/或加熱容器部分中之預定劑量之帕耳帖元件。
在根據本發明之實施例之裝置中，加熱器及/或冷卻器單元可包含用於吸收熱輻射之吸收器。
根據本發明之實施例之裝置可包含與模具接觸或集成在該模具中之超音波振動產生器，其中該超音波振動產生器適於在冷凍容器部分所容納之預定劑量的同時藉由超音波處理控制產品之晶核生成。
根據本發明之實施例之裝置可包含插入元件，該插入元件用於插入到容器部分所容納之預定劑量中，其中該插入元件可包含至少一個細長結構。
在根據本發明之實施例之裝置中，該至少一個細長結構可為複數個細長結構，該等細長結構基本上彼此平行地佈置。
在根據本發明之實施例之裝置中，該至少一個細長結構中之每一者可具有100 µm至2000 µm範圍內、例如200 µm至1000 µm範圍內之橫截面直徑。
本發明之實施例亦係關於零件套組，其包含根據本發明之實施例之至少一個裝置及用於插入到該至少一個裝置之容器部分中所容納之預定劑量中之至少一個插入元件。
在根據本發明之實施例之裝置中，傳送器可包含用於建立與外部接收器之連接之硬毛刷及/或傳導墊。
在根據本發明之實施例之裝置中，傳送器可包含用於將資料無線地傳送至外部接收器之通訊模組。
根據本發明之實施例之裝置可包含用於向感測器及/或加熱器及/或冷卻器單元供電之電池。
根據本發明之實施例之裝置可包含適於藉由輸送機構保持且傳輸該裝置之機械接合元件。
在根據本發明之實施例之裝置中，該模具可包含用於容納產品之對應複數個預定劑量之複數個容器部分、及在與該複數個容器部分對應之位置中的用於量測模具中之溫度及/或穿過該模具之熱通量之複數個感測器。
在第二態樣中，本發明係關於一種用於冷凍、乾燥及/或冷凍乾燥產品之至少一個預定劑量之系統。該系統包含根據本發明之第一態樣之實施例的至少一個裝置、用於冷凍該至少一個裝置之模具之至少一個容器部分中所容納之產品至少一個預定劑量的冷卻元件及/或用於加熱該至少一個裝置之模具之至少一個容器部分中所容納之產品至少一個預定劑量之加熱元件、用於將至少一個預定劑量暴露於低壓環境且同時使用加熱裝置加熱該至少一個預定劑量以乾燥該至少一個預定劑量之真空室。在該裝置不包括控制單元之實施例中，該系統包括控制單元，該控制單元用於接收來自該裝置之傳送器的至少一個感測器信號且用於控制該加熱元件及/或該冷卻元件，其中該控制考慮到該至少一個感測器信號。
根據本發明之實施例之系統可包含真空鎖，該真空鎖用於將至少一個預定劑量插入真空室中及/或將至少一個預定劑量自該真空室中移除。
在根據本發明之實施例之系統中，冷卻元件可集成在真空鎖中，例如該真空鎖亦可充當冷凍器。
在根據本發明之實施例之系統中，冷卻元件(例如帕耳帖元件)可包含在(或其部分可包含在)用於加熱及/或冷卻該至少一個裝置之容器部分中之至少一個預定劑量之加熱器及/或冷卻器單元中。
根據本發明之實施例之系統可包含裝載系統。
在根據本發明之實施例之系統中，該裝載系統可適於(例如)經由真空鎖將該至少一個預定劑量裝載到該真空室中及將該至少一個預定劑量自該真空室中卸載出來。
在根據本發明之實施例之系統中，該裝載系統可適於在預定劑量容納於該裝置中且/或單獨地(與裝置分開)呈冷凍狀態時將預定劑量插入到該真空室中及/或將該預定劑量自該真空室中移除。例如，預定劑量可以冷凍狀態裝載，例如與模具分開，或者可與模具一起裝載，例如當處於該模具中時。
根據本發明之實施例之系統可包含隧道冷凍器，例如包含冷卻元件，且該系統可適於將容納液體狀態之至少一個預定劑量之至少一個裝置傳輸穿過該隧道冷凍器，以冷凍該至少一個預定劑量。例如，該裝載系統可適於將容納液體狀態之至少一個預定劑量之至少一個裝置傳輸穿過該隧道冷凍器，以冷凍該至少一個預定劑量。
根據本發明之實施例之系統可包含冷凍器箱或冷凍器室，例如包含冷卻元件，在該冷凍器箱或冷凍器室中可裝載根據本發明之第一態樣之實施例之至少一個裝置以用於冷凍該至少一個預定劑量。例如，裝載系統可適於將根據本發明之第一態樣之實施例之至少一個裝置裝載到冷凍器箱或冷凍器室中及/或將該至少一個裝置自該冷凍器箱或冷凍器室卸載出來。
根據本發明之實施例之系統亦可包含泡鼓系統，該泡鼓系統用於例如在經冷凍乾燥之後包裝該至少一個預定劑量。
在根據本發明之實施例之系統中，真空室可為圓柱形室。真空鎖可形成圓柱形室之區段或真空鎖可例如經由該室之圓柱形外壁連接至圓柱形室之區段。
根據本發明之實施例之系統可包含固定表面或可旋轉表面，其中該真空室適於在固定表面上旋轉或其中該可旋轉表面適於在該真空室中或下方旋轉。
在根據本發明之實施例之系統中，裝載系統可適於藉由經由真空鎖將該至少一個裝置置於固定表面上或可旋轉表面上來將該至少一個裝置裝載在真空室中。
在根據本發明之實施例之系統中，裝載系統可包含用於傳輸根據本發明之第一態樣之實施例之複數個裝置之輸送機構，其中該輸送機構形成迴路，以沿著閉合迴路軌跡傳輸該複數個裝置。例如，輸送機構可為無端輸送器皮帶。複數個裝置可固定在無端輸送器皮帶上或集成在無端輸送器皮帶中。例如，無端模具可藉由複數個裝置形成。
在第三態樣中，本發明係關於一種用於冷凍乾燥預定劑量單位之產品之方法。該方法包含提供適於使產品預定劑量成形之模具之容器部分中所容納之預定劑量、將該模具之容器部分中所容納之產品預定劑量冷凍、在將預定劑量暴露於低壓環境中的同時加熱該模具之容器部分中產品之經冷凍預定劑量以乾燥預定劑量、在冷凍步驟期間及/或在加熱步驟期間使用接觸模具或集成在模具中之感測器量測該預定劑量單位之物理特性及/或影響該預定劑量單位之物理量(例如，模具中之溫度及/或穿過模具之熱通量)、及控制冷凍及/或加熱之至少一個參數，其中此控制考慮到經量測溫度及/或熱通量。冷卻及/或加熱模具之容器部分中之產品預定劑量包含使用經集成在包含該模具之裝置中之加熱器及/或冷卻器單元。加熱器及/或冷卻器單元與控制單元連通，以用於控制向個別預定劑量之熱傳輸。
物理量及/或物理特性可包含預定劑量之溫度、熱通量、形態學特性及/或濕度水準。
在根據本發明之實施例之方法中，冷凍步驟及/或加熱步驟可包含使用經集成在模具中或與模具直接接觸之加熱器及/或冷卻器單元分別冷凍、加熱預定劑量。
在根據本發明之實施例之方法中，提供預定劑量可包含提供根據本發明之第一態樣之實施例之包含模具之裝置。
在根據本發明之實施例之方法中，提供預定劑量可包含用預定量的產品液體溶液或懸浮液填充模具之容器部分。
根據本發明之實施例之方法可包含將感測器信號形式之經量測溫度及/或熱通量(及/或相對濕度及/或形態學特性諸如晶體形態學)傳送至用於控制加熱及/或冷卻元件(例如加熱及/或冷凍步驟中所用之加熱及/或冷卻元件)之控制單元。
在另一態樣中，本發明係關於一種藉由根據本發明之第三態樣之實施例之方法獲得或可獲得之產品。該產品可為口腔崩解錠、黏膜黏附錠或多層錠。該產品可包含特定劑量的醫藥或化學物質、食品產品、微生物(例如益生菌)及/或用於化妝或農業用途之物質，或由其組成。
本發明之特定及較佳態樣在隨附獨立及附屬申請專利範圍中陳述。適當時且不僅如申請專利範圍中所明確陳述的，來自附屬申請專利範圍之特徵可與獨立申請專利範圍之特徵及與其他附屬申請專利範圍之特徵組合。
本發明之該等及其他態樣由下文所述實施例將為清楚的且參照該等實施例而闡明。
本發明將結合具體實施例且參照某些圖式描述，但本發明不限於這些實施例而僅由申請專利範圍限制。所描述圖式僅為說明性的且為非限制性的。在圖式中，出於說明目的，一些元件之大小可放大且未按比例畫出。尺寸及相對尺寸不對應於本發明之真實實踐。
說明書及申請專利範圍中之術語第一、第二等用於區分類似元件而未必用於以排序或任何其他方式描述時間或空間次序。應理解的是，如此使用的術語在適當環境下可互換，且本文所述之本發明之實施例能夠以不同於本文所描述或說明之其他次序操作。
說明書及申請專利範圍中之術語頂部、底部等則用於描述性目的且未必用於描述相對位置。應理解的是，如此使用的術語在適當環境下可互換，且本文所述之本發明之實施例能夠以不同於本文所描述或說明之其他定向操作。
應注意，如申請專利範圍中所用之術語「包含(comprising)」不應當解釋為限制於其後所列出之構件，不排除其他元件或步驟。因此應解釋為指定所提及之所陳述特徵、整數、步驟或組分之存在，但不排除存在或添加一或多種其他特徵、整數、步驟或組分、或其群組。因此，表述「包含構件A及B之裝置」不應當限制於僅由部件A及B組成之裝置。這意味著關於本發明，該裝置之僅有相關部件為A及B。
在此說明書全篇中對「一個實施例」或「一實施例」之參考意味，結合該實施例所描述的特定特徵、結構或特性包括於本發明之至少一個實施例中。因此，片語「在一個實施例中」或「在一實施例中」在此說明書全篇中各個地方之出現未必全部係指同一實施例，但可能係指同一實施例。另外，特定特徵、結構或特性可在一或多個實施例中以任何適合方式組合，如熟悉此項技藝者由本揭露清楚的。
類似地，應瞭解在本發明之示範性實施例之描述中，出於將本揭露流線化且幫助理解各種發明態樣之一或多者之目的，本發明之不同特徵有時一起分組在單一實施例、圖式或其描述中。然而，本揭露之方法不應解釋為反映以下意圖：所主張之發明需要比各申請專利範圍中明確陳述者多的特徵。相反，如隨附申請專利範圍反映，發明態樣在於少於單一前文揭示之實施例之全部特徵。因此，實施方式後面的申請專利範圍特此明確併入此實施方式中，其中各申請專利範圍本身獨立地為本發明之單獨實施例。
另外，雖然本文所述之一些實施例包括其他實施例包括之一些特徵而非其他特徵，但是不同實施例之特徵之組合意欲處於本發明之範圍內且形成不同實施例，如熟悉此項技藝者所理解的。例如，在隨附申請專利範圍中，可以任一組合使用任一主張的實施例。
在本文所提供之描述中，陳述了許多特定細節。然而，應理解，可在沒有此等特定細節的情況下實踐本發明之實施例。在其他情況下，尚未詳細展示所熟知的方法、結構及技術，以免模糊對本描述之理解。
在第一態樣中，本發明係關於一種用於在冷凍、乾燥及/或凍乾過程期間保持且監測產品預定劑量之裝置。該裝置包含模具，該模具具有用於容納產品預定劑量之容器部分，該預定劑量與該容器部分直接接觸。該裝置包含至少一個感測器，該感測器接觸該模具或集成在該模具中，用於在該過程期間量測預定劑量之物理特性及/或影響該預定劑量之物理量，諸如模具中之溫度及/或穿過該模具之熱通量。該裝置包含傳送器，該傳送器用於將經量測物理量及/或物理特性(例如溫度及/或熱通量)傳送至用於在該過程中控制加熱及/或冷卻元件之控制單元。物理量及/或物理特性可包含在該過程期間該劑量之溫度、熱通量、相對濕度及/或形態學性質。
參照圖1，展示根據本發明之實施例之用於在冷凍、乾燥及/或凍乾過程期間保持且監測產品預定劑量4的裝置1之一部分(圖1中未展示加熱器及/或冷卻器單元)。例如，該裝置可適於例如藉由將冷凍、乾燥及/或凍乾過程應用至裝置1中所容納之溶液或懸浮液來由呈液體之物質、溶液或懸浮液形成固體單位劑量(例如錠劑，諸如口腔崩解錠)。
該裝置1包含模具2，該模具具有用於容納產品預定劑量4(例如預定劑量單位)之容器部分3，該預定劑量與容器部分直接接觸。模具2可適於使預定劑量4成形。模具2可適於允許自預定劑量4穿過模具材料及穿過模具材料至預定劑量4的良好熱傳遞。例如，模具2可由金屬或合金(諸如鋁，例如陽極氧化鋁，鋼，例如不銹鋼)、或碳材料(例如石墨)、或塑料材料(例如聚合物)、或其他材料(例如陶瓷)構成。在較佳實施例中，模具不是玻璃模具，因為存在廣泛範圍的其他脆性較小的材料，該等材料為更好熱導體且易於製造及成形。模具2可包含塗層，該塗層例如用於改善模具塊材之耐久性、用於允許預定劑量4自模具2良好釋放、且/或用於改善防腐性(或無菌性)及/或熱傳遞性質及/或熱傳輸。
該產品預定劑量4可為醫藥、生物及/或化學物質、食品產品、微生物(例如益生菌)及/或用於化妝或農業用途之物質之特定劑量。
預定劑量4可為醫藥、生物及/或化學物質之多孔固體塊，至少部分在該過程期間藉由容器部分的形狀成形。該模具較佳為用於產品錠劑或丸劑大小劑量之模具，用於模製且賦予錠劑或丸劑一定的形狀，而非瓶或小瓶。較佳地，模具之開口至少與錠劑或丸劑一樣寬，使其易於移除。具體地，模具較佳不為小瓶或瓶，因為此類容器不允許容易移除產品(例如小瓶需要破壞以取出其中之產品)。
預定劑量4可為錠劑，或當已進行凍乾過程時可形成錠劑。例如，在凍乾之後，預定劑量可為固體，例如呈多孔微結構形式。錠劑可為口腔崩解錠(ODT)。例如，錠劑可適於在置於舌頭上時快速溶解。
根據本發明之實施例之裝置亦可包含插入元件32，該插入元件用於例如在將預定劑量冷凍之前，例如當預定劑量4(基本上)為液體形式時插入到容器部分3所容納之預定劑量4中。插入元件與裝置1可為分開的。換言之，本發明之實施例可係關於零件套組，其包含根據本發明之實施例之至少一個裝置1及用於插入到容器部分3所容納之預定劑量4中之至少一個插入元件。插入元件亦可包含在根據本發明之實施例之裝置中，例如可包含在模具中。插入元件可為該模具之可移除部分。例如，插入元件可為模具壁之一部分，且可允許良好熱傳遞。其可為容器部分3之側壁之一部分及/或其底部之一部分。例如，插入元件可包含容器部分3之側壁，例如環，例如如圖18所示之塑料環24，其可自模具2之其餘部分移除，或者例如兩件，其可連接以形成環且可分開以容易取出預定劑量4。例如，插入元件可包含容器部分之側壁及底部壁，例如插入元件可為如圖19所示之泡鼓25，例如塑料泡鼓。例如，提供複數個插入件作為模具之可移除部分，例如側壁上之插入元件(諸如環或泡鼓)及頂部插入元件，例如容器部分之蓋，或包含在容器部分之側壁及底部壁上之插入元件(例如泡鼓)加上頂部插入元件。
插入元件可適於增加昇華表面。插入元件可有利地促進均勻熱傳遞，例如改善容器部分中沿著豎直方向穿過預定劑量之熱傳遞。插入元件亦可在將經冷凍預定劑量4乾燥之後促進劑量自容器部分釋放。例如，形成容器部分之壁之一部分的插入元件可為能容易自模具釋放，因此允許容易釋放該劑量。例如，環24或泡鼓25可容易自模具移除，從而允許容易自其中移除該劑量。在圖9中展示了使用環移除之實例，其中例如藉由推動裝置、藉由搖動或振動環、或藉由打開該環以使劑量受重力影響而下降；或在泡鼓情況下，例如藉由轉動或搖動泡鼓來將力施加在該劑量上以將該劑量推動到托盤上。
另外，頂部插入元件可適於允許容易移除該模具。
圖11繪示此類插入元件32之示範性使用。在第一步驟中，模具2之容器部分3可用產品預定劑量4填充301。然後，插入元件32可插入302在預定劑量4中。在冷凍303該預定劑量之後，可以抽出304插入元件32。因此，在冷凍乾燥305期間可發生經冷凍產品之昇華(例如冰之昇華)之表面積可有利地增加。
圖12繪示插入元件32之不同形狀。插入元件32可包含至少一個細長結構33。細長結構可固定至基底34，例如用於保持細長元件且/或間隔開該等細長結構。至少一個細長結構可由1至50個範圍、例如3至25個範圍、例如5至20個範圍、例如6至15個範圍內之許多細長結構組成。
該等細長結構可基本上彼此平行佈置。細長結構可具有恆定橫截面面積或可具有在遠離該基底之方向上減小之橫截面面積。細長結構之形狀可例如為圓柱形、圓錐形或拋物線形。細長結構之直徑可例如位於100 µm至2000 µm範圍內，例如200 µm至1000 µm範圍內。
細長結構可包含鐵氟龍、鋁、陽極氧化鋁、不銹鋼以及例如塗層不銹鋼、鈦及/或聚醚醚酮(PEEK)材料，或由其組成。其他適合材料之特徵可在於其類似性質，例如允許在自經冷凍產品縮回時良好釋放、良好拉伸強度及/或良好溫度穩定性。另外，適合材料亦可為足夠惰性的，例如在接觸時不能與產品相互作用，或者至少不能不利地影響產品之組成及/或純度。
細長結構之不同形狀可不同地影響昇華表面35之形狀。為了確定細長結構之適當形狀而可考慮在昇華過程期間，例如在冷凍乾燥期間之質量傳遞及熱傳遞過程。例如，細長結構及因此在自經冷凍產品移除插入元件之後形成之孔之(局部)橫截面周長可影響昇華期間之質量傳遞。另一方面，在冷凍乾燥期間熱傳遞至產品且在產品中傳播熱之方式亦可影響昇華過程。在圖12所示之實例中，假設自底部至頂部之熱傳遞以獲得說明性昇華面35。
因此，頂部插入件不僅提供增加的昇華表面，而且亦可提供劑量之容易釋放。在圖11及圖12之情況下，藉由插入件32之細長結構33提供該等優點。
該裝置包含一或多個感測器5，該感測器接觸該模具或集成在該模具中，用於量測物理特性及/或物理量，諸如模具中之溫度及/或穿過該模具之熱通量。感測器可量測指示產品預定劑量4溫度之溫度。較佳地，感測器可量測接近產品預定劑量4之點之溫度。感測器可量測穿過模具之在產品預定劑量4附近之區域之熱通量。
感測器5可集成在模具中，以避免與產品直接接觸，例如以避免污染之風險且使模具能得以清潔及/或滅菌而不會損害該感測器。例如，感測器可完全包封在模具中。然而，感測器亦可附接至模具，例如膠合、焊接或以其他方式黏附在模具上。
感測器可包含功率監測電路，例如用於量測電壓及/或電流、用於量測由加熱及/或冷卻元件所消耗之功率(例如電壓及/或電流)(例如在加熱及/或冷卻元件至少部分集成在裝置中或裝置上之實施例中，例如量測流過模具中或模具上之帕耳帖元件之電流)。例如，此經量測功率、電流或電壓可指示穿過模具及/或容器部分中之預定劑量之熱通量。
感測器可包含電阻溫度計，例如鉑電阻溫度計，諸如Pt100或Pt1000溫度計感測器。感測器可包含電阻溫度計，其中在模具材料本身上量測電阻。例如，感測器5可包含碳溫度計或化合物碳溫度計，其中電阻量測路徑之至少一部分通過該模具之碳材料形成。
替代地或另外地，該至少一個感測器可包含近紅外線(NIR)分光計、拉曼感測器及/或光纖佈雷格光柵。
裝置1包含傳送器6，該傳送器用於將至少一個感測器信號S形式之經量測之量及/或特性(例如溫度及/或熱通量及/或濕度及/或形態學特性)傳送至用於在該過程之一或多個步驟中控制加熱元件13及/或冷卻元件12 (例如，如圖4及/或圖9所示)之控制元件15。
在本發明之一些實施例中，如圖20所示，模組化裝置30可藉由在裝置30中包括控制單元26作為模具2之一部分來獲得。傳送器6然後將例如在集成感測器5與集成控制單元26之間(二者均為模具2之部分)包含連接器，諸如接線、過孔或傳導跡線。然而，本發明不局限於此，且控制單元可為外部單元，而非該裝置之一部分，其中傳送器可連接至該控制單元。
例如，傳送器6可為有源裝置，例如可包含有源電子部件，但亦可為無源裝置，諸如可外部訪問之信號引線。傳送器可包含傳導墊，例如金屬墊，用於建立與外部接收器之連接，例如經由硬毛刷連接，或者反之亦然，傳送器可包含用於建立與外部接收器之連接之硬毛刷。傳送器可例如經由線連接器建立感測器5與外部連接器之間的電氣接觸。
傳送器6可包含通訊模組，例如用於無線地傳送資料，例如感測器量測值。例如，傳送器可包含近場通訊(NFC)模組、藍芽通訊模組及/或WiFi通訊模組。
裝置1可包含機械接合元件7，該機械接合元件用於在冷凍、乾燥及/或凍乾過程期間藉由輸送機構保持且傳輸該裝置，例如傳輸到真空室中及/或傳輸穿過該真空室。
例如，此機械接合元件7可包含支撐表面，諸如模具2之底部表面，例如該支撐表面可置於輸送器皮帶上，以例如在真空室或負載鎖中傳輸且/或傳輸穿過該真空室或負載鎖。
機械接合元件7亦可包含至少一個側表面，例如如圖3所示，例如使得裝置1在此側表面上由輸送器皮帶區段11接觸，且/或使得複數個裝置1可藉由其相應側表面彼此鄰接。
然而，機械接合元件7亦可包含諸如鉤、環、圈、凹槽及/或舌片之元件或類似機械接合構件，其用於保持到或夾持到根據本發明之實施例之另一裝置1上之此輸送機構之一對應部分及/或多個對應部分上，例如以創建裝置1之互鎖系列。
參照圖2，裝置1包含用於加熱及/或冷卻容器部分3中之預定劑量4之加熱器及/或冷卻器單元8。加熱器及/或冷卻器單元8可為裝置1之一部分，使得可啟動加熱器及/或冷卻器單元8以加熱及/或冷卻單一個別預定劑量4。以此方式，各預定劑量4之凍乾過程可基於1對1的方式個別地控制。例如，加熱器及/或冷卻器單元8可為模具之整體部分，例如它們可一起形成，例如加熱器及/或冷卻器單元8可嵌入其中，例如它們可固定在一起。例如，各加熱器及/或冷卻器單元可功能上附接或固定至各模具2。例如，該裝置可包含電氣介面，該電氣介面用於自用以在冷凍及/或(冷凍)乾燥過程中控制加熱元件13及/或冷卻元件12之控制單元接收功率及/或控制信號。加熱器及/或冷卻器單元8可包含可由控制單元控制之加熱元件13及/或冷卻元件12。然而，本發明之實施例不一定局限於此，例如加熱元件13及/或冷卻元件12亦可在可使用根據本發明之裝置1之系統中實施，或者加熱元件13及/或冷卻元件12可包含多個加熱元件13及/或冷卻元件12，例如其中之一可為藉由裝置1之加熱器及/或冷卻器單元8所實施之冷卻元件12及/或加熱元件13。
特別地，該元件可用於加熱及冷卻兩者。因此，加熱器及/或冷卻器單元可為用於加熱及冷卻之單元，例如包括可經驅動以提供加熱或提供冷卻之元件。
例如，加熱器及/或冷卻器單元8可包含冷卻裝置，諸如帕耳帖元件。此冷卻裝置可用於在冷凍乾燥過程之前冷凍容器部分3中之產品。控制單元可在產品之該冷凍期間自感測器5接收溫度及/或熱流資訊，且可發送控制信號以考慮到所接收之資訊而控制冷卻裝置，例如用於控制冷卻作用之終止及/或功率調節。
例如，加熱器及/或冷卻器單元8可包含加熱裝置，諸如帕耳帖元件、歐姆加熱器或此項技術已知之另一種加熱器元件。此加熱裝置可用於例如在冷凍乾燥過程期間加熱容器部分3中之產品。控制單元可在產品之該冷凍乾燥期間自感測器5接收溫度及/或熱流資訊，且可發送控制信號以考慮到所接收之資訊而控制加熱裝置，例如用於控制加熱作用之終止及/或功率調節。例如，亦可驅動加熱裝置以用於提供冷卻，從而獲得加熱及冷卻元件。例如，該加熱及冷卻元件可為帕耳帖元件。
該裝置可包含用於接收電源(例如藉由有線連接、無線輸電或觸點連接，例如滑動電氣接觸)之電源接收器及/或用於提供電源之電池。電源可連接至加熱及/或冷卻元件、用於監測及/或控制施加至加熱器及/或冷卻器單元之電流及/或電壓之電監測及/或控制電路。電源亦可連接至感測器5及/或傳送器6以便為該感測器及/或傳送器供電。
傳送器亦可適於將指示向加熱器及/或冷卻器單元供應之經監測電流及/或電壓之資料傳送至控制單元。另外地或替代地，該裝置可包含接收器，該接收器用於自用以控制向加熱器及/或冷卻器單元供應之電流及/或電壓之控制單元接收控制資訊。
加熱器及/或冷卻器單元亦可包含吸收器9，該吸收器用於吸收熱輻射，例如使得由外部輻射源所提供之輻射熱可有效率地轉化以加熱容器部分3中之產品。換言之，加熱器及/或冷卻器單元未必包含有源加熱器，但可包含用於無源地輔助由外部源所提供之加熱過程之元件。
例如，根據本發明之實施例之系統10之真空室14(例如，如下文進一步詳細描述)可包含加熱元件13，該加熱元件用於加熱模具2之至少一個容器部分3中所容納(例如當裝置1處於真空室14中時)之產品之至少一個預定劑量4。此加熱元件13可例如適於藉由對流熱傳輸加熱預定劑量4。然而，加熱元件13亦可例如適於藉由輻射熱傳輸加熱預定劑量4。例如，加熱元件13可包含紅外線及/或微波輻射源。吸收器因此可適於吸收由加熱元件13所發射之輻射。
吸收器可包含吸收材料片或可包含施加至裝置(例如模具)表面上之塗層。吸收器未必局限於提供良好熱輻射吸收，而且亦可具有提供輻射熱至模具中產品之熱量之良好轉化的其他性質，例如高發射率(及因此高吸收率)及/或預定熱容量(例如足夠低以允許對入射於該裝置上之熱輻射的受控改變進行良好回應及/或足夠高以確保在入射於該裝置上之熱輻射之非預期變化及/或波動情況下穩定熱傳遞)。
參照圖10，根據本發明之實施例之裝置1可包含超音波振動產生器31，諸如壓電晶體。超音波振動產生器31可與模具接觸或集成在模具2中。超音波振動產生器31可適於在冷凍預定劑量4時藉由超音波處理控制產品之晶核生成及/或晶體形成，例如以在經冷凍乾燥時有利地增加預定劑量之孔隙尺寸且降低其不勻性。例如，當達到超冷卻溫度時，可啟動超音波振動產生器31(例如壓電晶體)。例如，超音波振動產生器31可適於自控制單元接收控制信號。用於自控制單元接收功率及/或控制信號之電氣介面可連接至超音波振動產生器31以將來自控制單元之控制信號提供至超音波振動產生器。
根據本發明之實施例之裝置1可包含用於容納對應複數個產品預定劑量4 (例如基本上相等產品劑量之單位)之複數個容器部分3。該裝置亦可包含在與複數個容器部分相對應之位置中的用於量測模具中之溫度及/或穿過該模具之熱通量且/或用於量測產品之相對濕度及/或形態學性質之複數個感測器5，例如各感測器量測足夠接近對應容器部分之溫度及/或熱通量，該溫度及/或熱通量用於指示該容器部分(例如具體地，該對應容器部分)中之預定劑量之熱性質或熱回應。
在第二態樣中，本發明係關於一種用於冷凍、乾燥及/或冷凍乾燥產品之至少一個預定劑量4之系統。
參照圖4，根據本發明之實施例之系統10包含根據本發明之第一態樣之實施例之裝置1。
在一個實施例中，系統10包含冷卻元件12，該冷卻元件用於冷凍模具2之至少一個容器部分3中所容納之產品至少一個預定劑量4。
冷卻元件12可包含隧道冷凍器，例如低溫隧道(或者，該系統可包含含有冷卻元件12之隧道冷凍器)。例如，容納液體狀態之產品預定劑量之裝置1可通過冷凍隧道傳輸，以冷凍預定劑量。雖然隧道冷凍器可有利地允許線內處理，例如連續冷凍一系列預定劑量，但本發明之實施例不限於此。例如，該系統可包含冷凍器箱或冷凍器室，其中可以裝載該裝置或複數個裝置以用於冷凍模具中所容納之預定劑量。
冷卻元件12(例如帕耳帖元件)可包含在(或其部分可包含在)用於加熱及/或冷卻裝置1之容器部分3中之預定劑量4之加熱器及/或冷卻器單元8中。例如，容器部分3中之產品可藉由該裝置之冷卻器單元8冷凍，例如在插入到真空室14中之前。例如，可在處於真空鎖16中時藉由裝置1之冷卻器單元8來冷凍容器部分中之產品。
根據本發明之實施例，冷卻元件12亦可集成在真空鎖16中，例如該真空鎖亦可充當冷凍器。
在另一個實施例中，系統10包含用於加熱模具2之至少一個容器部分3中所容納之產品至少一個預定劑量4的加熱元件13。
在一個特定實施例中，系統10包含冷卻元件及加熱元件兩者。
系統10包含真空室14，該真空室用於將至少一個預定劑量4暴露於低壓環境，例如真空環境，例如在5 Pa至611 Pa範圍內、例如10 Pa至80 Pa範圍內之環境壓力下，同時使用加熱裝置13加熱該至少一個預定劑量4以例如藉由載劑相之昇華來乾燥該至少一個預定劑量。
系統10亦可包含真空鎖或負載鎖16，其用於將至少一個預定劑量4插入到真空室14中及/或將至少一個預定劑量4自真空室中移除，例如用於插入及/或移除裝置1中所容納之預定劑量4(例如連同該裝置一起)，或用於單獨插入及/或移除冷凍狀態之預定劑量4(例如，如圖4所示)。
例如，真空室14可包含複數個擱架，該等擱架用於例如直接地或藉由支撐容納預定劑量之系統10來間接地保持預定劑量4。
系統10進一步包含控制單元15，該控制單元用於接收來自裝置1之傳送器的至少一個感測器信號且用於控制加熱元件13及/或冷卻元件14，其中該控制考慮到至少一個感測器信號。另外，控制單元15亦可適於控制裝載系統17。
根據本發明之第一態樣之一些實施例，若裝置30包括控制單元26作為其模具之一部分，則控制單元15為任選的。
根據本發明之實施例之系統亦可包含泡鼓系統36，該泡鼓系統用於例如在經冷凍乾燥之後包裝預定劑量。
參照圖4，系統10可包含裝載系統17，該裝載系統用於經由真空鎖16將冷凍狀態之預定劑量4裝載到真空室14中及將該預定劑量自真空室中移除。預定劑量4可以冷凍狀態裝載，例如與模具分開，或者可與模具一起裝載，例如在處於該模具中時。
例如，在一示範性實施例中，經冷凍劑量單位4可藉由裝載系統17自根據本發明之第一態樣之實施例的裝置1之模具移除。裝載系統17可使經冷凍劑量單位4沉積到真空室14內之適合容器中。例如，真空室14之該等容器可置於真空室內之擱架上或可一體地形成於此等擱架中。真空室內之容器可形成根據本發明之第一態樣之實施例之另一裝置之一部分，例如包含感測器5，該感測器用於監測各個別預定劑量4之經乾燥部分的溫度及/或熱通量及/或相對濕度及/或形態學狀況。另外，加熱器單元8可集成在該另一裝置中，例如用於響應於由控制單元15所提供之控制信號加熱真空室中之預定劑量4。
裝載系統17亦可適於經由真空鎖自真空室內之容器中移除經冷凍及經冷凍乾燥之劑量單位。
替代地，裝載系統17可經由真空鎖16將容納經冷凍劑量單位4之裝置1裝載到真空室14中。例如，裝置1可包含加熱器單元，該加熱器單元例如用於響應於由控制單元15所提供之控制信號加熱真空室中之預定劑量4。例如，有利的是，裝置1可包含加熱器及冷卻器單元8，該加熱器及冷卻器單元用於冷凍產品預定劑量，例如在置於真空室中之前，及用於加熱產品預定劑量，例如在處於真空室中時。
裝載系統17亦可適於經由真空鎖自真空室內之容器中移除容納經冷凍及經冷凍乾燥劑量單位之裝置1。
在其他示範性實施例中，例如如圖5及圖6所示，真空室14可為圓柱形室且真空鎖16可形成該圓柱體之區段。替代地，真空鎖可連接至，例如接合至該圓柱體之區段，例如以允許經由真空鎖，例如經由該區段內之圓柱體壁中的真空鎖(部分)接近圓柱體之該區段。
例如，真空室14可在固定表面18(例如固定台)上可旋轉。該系統可包含致動器，該致動器用於在固定表面18上旋轉真空室。控制單元15亦可適於控制致動器。例如，當生成用於致動器之控制信號時，可考慮到由控制單元接收之至少一個感測器信號。
真空鎖16可連同真空室14一起旋轉，使得可藉由將裝置1置於固定表面18上且旋轉真空鎖遠離裝置1所放置之位置來將裝置1裝載在真空室中。同樣，裝置1可例如在旋轉真空室之完整一圈之後再次自真空鎖卸載。
替代地，裝置1可固定至固定表面18，例如複數個此等裝置1可固定在固定表面18(或者集成在表面18中)的不同角位置處。預定劑量4可經由真空鎖裝載到裝置1中且在冷凍乾燥之後再次自該裝置移除。例如，夾持器或類似傳輸機構可經由真空鎖自該裝置中移除經冷凍乾燥產品，且分配器可經由真空鎖用欲冷凍及冷凍乾燥之產品預定劑量再次填充該裝置。
例如，產品預定劑量4可在將裝置1插入到真空鎖16中之前及/或在裝置1處於真空鎖中之時經冷凍。例如，劑量可在進入真空鎖之前，例如在隧道冷凍器或類似冷凍器中冷凍或藉由集成在裝置1中之加熱及/或冷卻元件8冷凍。替代地，劑量可在處於真空鎖中之時，例如藉由集成在真空鎖中的冷卻元件12及/或藉由集成在裝置1中的加熱及/或冷卻元件8 (例如帕耳帖元件)來冷凍。
真空室然後可在預定劑量上，例如在裝置1上旋轉，直至真空鎖再次到達該裝置1。在此暴露於真空室之低壓環境期間，可加熱經冷凍預定劑量以自該劑量移除載劑部分，例如以冷凍乾燥預定劑量4。例如，此加熱可藉由集成在真空室中之加熱元件13及/或藉由集成在裝置1中之加熱及/或冷卻元件8(例如歐姆加熱器及/或帕耳帖元件)來進行。
然後可將在模具之容器部分中容納經冷凍乾燥之預定劑量單位之裝置1自真空鎖中移除，且可將另一裝置1插入在固定表面18上之同一位置處。該方法在圖6中示意性繪示，其中在旋轉真空室之後，真空鎖16移動至新位置P。插入在真空室14之前一圈中之裝置1已在這一圈期間暴露於低壓環境，且產品預定劑量單位已在此暴露期間經完全乾燥。然後可將容納完全乾燥劑量單位19之裝置自位置P中移除且由容納欲冷凍乾燥之新劑量單位20之新裝置置換。在自裝置1移除(例如在真空室內部或外部)之後，完全乾燥之劑量單位19可經移動至泡鼓系統36以包裝該劑量。
圖7及圖8展示根據本發明之實施例之另一示範性系統。而且，真空室14亦可為圓柱形室且真空鎖16可形成該圓柱體之區段。真空鎖亦可連接(例如接合)至圓柱體之區段，例如如圖7所示。
例如，真空室14可在系統之操作中保持固定，而同時可旋轉表面21 (例如可旋轉台)在真空室中或在真空室下方旋轉，例如形成真空室之底部表面。該系統可包含致動器，該致動器用於在真空室14中或該真空室下方旋轉可旋轉表面21。控制單元15亦可適於控制致動器。例如，當生成用於致動器之控制信號時，可考慮到由控制單元接收之至少一個感測器信號。
真空鎖16及真空室14可在該裝置之操作中保持固定，而同時裝置1可藉由經由真空鎖將裝置1置於可旋轉表面21上來裝載在真空室中。可旋轉表面21然後可旋轉至下一個位置，例如以允許經由真空鎖接近可旋轉表面上的另一個角位置。同樣，裝置1可例如在可旋轉表面21之完整一圈之後經由真空鎖再次卸載。
替代地，裝置1可固定至可旋轉表面21，例如複數個此等裝置1可固定在可旋轉表面21(或者集成在表面21中)的不同角位置處。預定劑量4可經由真空鎖裝載到裝置1中且在冷凍乾燥之後再次自該裝置移除。
例如，產品預定劑量4可在將裝置1插入到真空鎖16中之前及/或在裝置1處於真空鎖中之時經冷凍。例如，劑量可在進入真空鎖之前，例如在隧道冷凍器或類似冷凍器中冷凍及/或藉由集成在裝置1中之加熱及/或冷卻元件8冷凍。替代地，劑量可在處於真空鎖中之時，例如藉由集成在真空鎖中的冷卻元件12及/或藉由集成在裝置1中的加熱及/或冷卻元件8 (例如帕耳帖元件)來冷凍。
當將經冷凍預定劑量4裝入真空室中時，可旋轉表面21可旋轉穿過真空室，直至該真空鎖再次到達容納預定劑量4之裝置1。在此暴露於真空室之低壓環境期間，可加熱經冷凍預定劑量以自該劑量移除載劑部分，例如以冷凍乾燥預定劑量4。例如，此加熱可藉由集成在真空室中之加熱元件13及/或藉由集成在裝置1中之加熱及/或冷卻元件8(例如歐姆加熱器及/或帕耳帖元件)來進行。
然後可將在模具之容器部分中容納經冷凍乾燥預定劑量單位之裝置1經由真空鎖移除，且可將另一裝置1插入到固定表面18上之同一位置，或者替代地，經冷凍乾燥預定劑量單位可經由真空鎖自模具之容器部分移除且由另一劑量單位置換。
此方法在圖8中示意性繪示，其中在旋轉可旋轉表面21之後，新位置P到達真空鎖16。插入在可旋轉表面21之前一圈中之裝置1已在這一圈期間暴露於低壓環境，且產品預定劑量已在此暴露期間經完全乾燥。然後可將容納完全乾燥劑量單位19之裝置自位置P中移除且由容納欲冷凍乾燥之新劑量單位20之新裝置置換。在自裝置1移除(例如在真空室內部或外部)之後，完全乾燥之劑量單位19可經移動至泡鼓系統36以包裝該劑量。
圖9展示根據本發明之實施例之另一種系統。該系統可包含輸送機構22，例如輸送器皮帶，其用於傳輸根據本發明之第一態樣之實施例之複數個裝置1。輸送機構可形成迴路，以沿著閉合迴路軌跡傳輸複數個裝置1。例如，輸送機構22可為無端輸送器皮帶。複數個裝置1可固定在無端輸送器皮帶上或集成在無端輸送器皮帶中。例如，無端模具可藉由複數個裝置形成。
系統包含冷卻元件12，該冷卻元件用於冷凍模具2之至少一個容器部分3中所容納之產品之至少一個預定劑量4。
例如，系統可包含至少一個冷卻擱架且/或系統可包含隧道冷凍器23，例如低溫隧道。冷卻擱架及/或隧道冷凍器可包含冷卻元件12。輸送機構22可適於將複數個裝置傳輸穿過隧道冷凍器23，例如使得各裝置1在容納液體狀態之產品預定劑量時引入到該隧道冷凍器中且傳輸穿過該隧道冷凍器以冷凍預定劑量。因此，線內處理(例如一系列預定劑量之連續冷凍)由本發明之實施例有利地提供。
然而，冷卻元件12(例如帕耳帖元件)可替代地及/或另外地包含在(或其部分可包含在)用於加熱及/或冷卻裝置1之容器部分3中之預定劑量4的加熱器及/或冷卻器單元8中。例如，容器部分3中之產品可藉由該裝置之冷卻器單元8冷凍，例如在傳輸到真空室14且傳輸穿過該真空室中之前。例如，容器部分中之產品可經冷凍，且同時藉由輸送機構在真空室14外部且朝向該真空室傳輸。
根據本發明之實施例，冷卻元件12亦可集成在真空鎖16中，例如該真空鎖亦可充當冷凍器。在此情況下，至少加熱元件13集成在裝置1中。
輸送機構可傳輸複數個裝置1穿過真空室14。例如，系統可包含真空鎖16，例如一對真空鎖，其用於允許裝置1在由輸送機構傳輸之時進入及/或退出真空室14。
當將經冷凍預定劑量4裝入真空室時，輸送機構22在其中一個裝置1中移動預定劑量4穿過真空室，直至裝置1到達出口真空鎖。在此暴露於真空室之低壓環境期間，可加熱經冷凍預定劑量以自該劑量移除載劑部分，例如以冷凍乾燥預定劑量4。例如，此加熱可藉由集成在真空室中之加熱元件13 (例如歐姆加熱器及/或熱輻射源，例如紅外線及/或微波射源)(在此情況下至少冷卻元件12集成在裝置1中)且/或藉由集成在裝置1中之加熱器及/或冷凍器單元8之加熱及/或冷卻元件(例如歐姆加熱器及/或帕耳帖元件)來進行。
然後可將在模具之容器部分中容納經冷凍乾燥預定劑量單位之裝置1經由真空鎖移除，例如藉由輸送機構之移動。同時，容納欲冷凍乾燥之經冷凍預定劑量單位之另一裝置1可藉由輸送機構之此移動而插入到真空室中。
然後容納完全乾燥劑量單位之裝置1可移動至包裝系統，例如泡鼓系統36。例如，在自裝置1移除之後，可包裝完全乾燥之劑量單位19。
在本發明之一些實施例中，模具包括容易釋放的插入件，諸如圖11及圖12之頂部插入件。另外地或替代地，插入件24可為如先前所解釋之容器壁之一部分，諸如圖9及圖18之環24或圖19之泡鼓。
在劑量之冷凍過程期間，由感測器5獲得之量測值可藉由控制單元15處理，例如以便主動調節冷凍過程之參數，例如冷卻器之功率及/或冷凍過程之持續時間，特別是對於個別單位劑量而言。在真空室中之劑量之冷凍乾燥過程期間，由感測器5獲得之量測值可藉由控制單元15處理，例如以便主動調節冷凍乾燥過程之參數，例如加熱器之功率及/或冷凍過程之持續時間。
控制單元15可適於例如經組態且/或經程式化以執行控制步驟，以用於控制冷凍及/或加熱過程之至少一個參數，如下文結合根據本發明之實施例之方法進一步詳細描述。
在第三態樣中，本發明係關於一種用於冷凍、乾燥或冷凍乾燥預定劑量單位之產品，例如以生產錠劑諸如口腔崩解錠之方法。
參照圖13，展示根據本發明之實施例之方法50。
方法50包含提供51模具2之容器部分3中所容納之產品至少一個預定劑量4，例如該容器部分容納與容器部分3直接接觸之劑量。
例如，提供預定劑量4可包含提供根據本發明之第一態樣之實施例的包含模具2之裝置1。
例如，提供預定劑量4可包含用預定量的產品液體溶液或懸浮液填充模具2之容器部分3。
方法50包含例如使用冷卻元件12冷凍52模具之容器部分中所容納之產品預定劑量4(例如預定量的產品液體溶液或懸浮液)。
冷凍步驟52可包含使用集成在模具中或與該模具直接接觸之加熱器及/或冷卻器單元8冷凍預定劑量。
該方法包含在將預定劑量4暴露於低壓環境的同時，例如使用加熱元件13加熱53模具2之至少一個容器部分3中之經冷凍產品預定劑量4，以例如藉由昇華作用乾燥預定劑量4。
加熱步驟53可包含使用集成在模具中或與模具直接接觸之加熱器及/或冷卻器單元8加熱預定劑量。
加熱或冷卻(例如冷凍)可包含個別地加熱或冷卻單一個別預定劑量4。因此，可以使用單一加熱器及/或冷卻器單元8來加熱及/或冷卻單一預定劑量4。
加熱步驟53可包含主要乾燥階段56及次要乾燥階段57。
方法50包含在冷凍步驟52期間及/或乾燥步驟53期間使用接觸模具或集成在模具中之感測器5監測或量測54預定劑量之物理特性及/或影響預定劑量之物理量，諸如模具中之溫度及/或穿過模具之熱通量，及/或乾燥部分之相對濕度及/或產品之形態學。
方法50可包含將感測器信號形式之經量測之量及/或特性(例如溫度及/或熱通量及/或相對濕度及/或形態學)傳送至用於控制加熱及/或冷卻單元之控制單元。
方法50包含在需要時控制55冷凍52及/或加熱53之至少一個參數，例如藉由控制單元15控制加熱元件13及/或冷卻元件14。此控制55考慮到經量測溫度及/或熱通量，例如由控制單元接收之感測器信號。
例如，參照圖14中之示範性控制圖，控制冷凍52過程之至少一個參數可包含控制冷卻器功率PC 。控制冷卻器功率可考慮到最小產品溫度Tmin 。另外，冷卻器功率可由目標冷卻速率CR確定，且/或有效冷卻速率CR可由冷卻器功率確定。例如，控制可包含例如根據傅立葉導熱定律應用熱傳遞模型，以使冷卻器功率與冷卻速率相關。
控制冷凍過程之至少一個參數亦可包含考慮到目標晶核生成溫度TN 而確定目標冷卻速率CR及/或目標冷卻器功率。
控制冷凍過程之至少一個參數可包含應用經驗模型，例如冷凍過程之經驗模型，如Rambhatla等人, 「Heat and mass transfer scale-up issues during freeze drying: II.Control and characterization of the degree of supercooling,」 in AAPS PharmSciTech 5(4), 第54-62頁中所述。
參照圖15，展示控制冷凍過程之至少一個參數之步驟的示範性流程圖。
這可包含監測冷卻功率及調節供應至冷卻元件之功率(例如供應至冷卻器之電功率)之迴路151。
當經監測冷卻功率處於預定目標範圍內時，可量測晶核生成溫度，該晶核生成溫度可用作供冷凍另一個劑量之反饋，例如用於調節在調節供應至冷卻元件之功率時所用之反饋參數。
另外地或替代地，控制步驟可包含啟動用於在預定溫度(例如所要溫度)下之受控晶核生成之裝置。例如，該方法可包含啟動經定位成與模具接觸或集成在模具中的用於藉由超音波處理來控制產品之晶核生成之超音波振動產生器31。
控制過程可包含監測冷卻功率且調節供應至冷卻元件之功率(例如供應至冷卻器之電功率)，例如直至達到終止條件，諸如直至經監測冷卻功率處於預定目標範圍內之另一迴路152。
控制加熱過程之至少一個參數可包含控制低電壓環境(例如真空室)之壓力P。控制加熱過程之至少一個參數可包含控制加熱器功率PH 。
例如，控制步驟可包含在主要乾燥階段56期間控制加熱過程之至少一個參數。
例如，在主要乾燥階段56期間控制加熱過程之至少一個參數可包含控制乾燥過程，在該乾燥過程中預定劑量之加熱(主要)藉由輻射熱傳遞達成。可應用在冷凍乾燥期間經紅外線介導之熱傳遞之模型，例如，如Van Bockstal等人, 「Noncontact Infrared-Mediated Heat Transfer During Continuous Freeze-Drying of Unit Doses,」 in Journal of Pharmaceutical Sciences 2017, 106(1), 第71-82頁中所述。
例如，在主要乾燥階段56期間控制加熱過程之至少一個參數可包含控制乾燥過程，在該乾燥過程中預定劑量之加熱(主要)藉由傳導熱傳遞達成。可以應用在冷凍乾燥期間傳導熱傳遞之模型，例如，如De Meyer等人, 「Modelling the primary drying step for the determination of the optimal dynamic heating pad temperature in a continuous pharmaceutical freeze-drying process for unit doses,」 in International Journal of Pharmaceutics 2017, 532(1), 第185-193頁中所述。
控制步驟可包含考慮到壓力P、產品溫度T、晶核生成溫度TN 、最小溫度Tmin 及/或主要乾燥終點Tend 而確定昇華速率SR。例如，壓力及/或加熱器功率可經控制以獲得目標昇華速率，例如考慮到晶核生成溫度TN 、最小溫度Tmin 及/或主要乾燥終點Tend 。
控制步驟可包含考慮到經量測產品溫度T，且/或可包含由經量測及/或受控加熱功率PH 估算產品溫度。
參照圖16，展示控制主要乾燥過程之至少一個參數之步驟之示範性流程圖。這可包含確定主要乾燥過程之操作參數，且考慮該等操作參數，確定最佳動態乾燥軌跡。
控制迴路161可調節向加熱器供應之功率，直至偵測到第一乾燥過程之終點。在控制迴路之各迭代期間，可更新且/或校正動態乾燥軌跡，可監測壓力、熱通量及/或溫度，且可評估昇華面溫度。
控制步驟可包含在次要乾燥(退火)階段57期間控制加熱過程之至少一個參數。例如，控制步驟可包含應用如下所揭示之模型：Sahni等人, 「Modeling the Secondary Drying Stage of Freeze Drying: Development and Validation of an Excel-Based Model,」 in Journal of Pharmaceutical Sciences 2017, 106(3), 第779-791頁。
控制步驟可包含考慮到殘留水份RM、產品溫度T及/或最小產品溫度Tmin 而確定解吸速率DR。例如，可控制壓力及/或加熱器功率以獲得目標產品溫度T，例如考慮到殘留水份RM及解吸速率DR。
參照圖17，展示控制次要乾燥過程之至少一個參數之步驟之示範性流程圖。此過程步驟可類似於圖16中對於主要乾燥過程所繪示之控制方法。例如，與評估昇華面溫度相反，用於控制次要乾燥過程之方法可包含評估或量測產品溫度且考慮此資訊以用於確定是否終止控制迴路162。
預定個別劑量之加熱及/或冷卻可藉由該裝置或藉由該裝置與引入包括該產品之模具之腔室之組合來進行。例如，該裝置可提供冷卻，而該腔室可提供加熱。
在另一態樣中，本發明係關於一種藉由根據本發明之實施例之方法獲得或可獲得之產品。該產品可為口腔崩解錠、黏膜黏附錠或多層錠。該產品可包含特定劑量的醫藥、生物及/或化學物質、食品產品、微生物(例如益生菌)及/或化妝品或農業用途之物質，或由其組成。
1‧‧‧裝置 2‧‧‧模具 3‧‧‧容器部分 4‧‧‧預定劑量 5‧‧‧感測器 6‧‧‧傳送器 7‧‧‧機械接合元件 8‧‧‧加熱器及/或冷卻器單元 9‧‧‧吸收器 10‧‧‧系統 11‧‧‧輸送器皮帶區段 12‧‧‧冷卻元件 13‧‧‧加熱元件 14‧‧‧真空室 15‧‧‧控制單元 16‧‧‧真空鎖 17‧‧‧裝載系統 18‧‧‧固定表面 19‧‧‧完全乾燥劑量單元 20‧‧‧新劑量單元 21‧‧‧可旋轉表面 22‧‧‧輸送機構 23‧‧‧隧道冷凍器 24‧‧‧插入件 25‧‧‧泡鼓 26‧‧‧控制單元 30‧‧‧模組化裝置 31‧‧‧超音波振動產生器 32‧‧‧插入元件 33‧‧‧細長結構 34‧‧‧基底 35‧‧‧昇華表面 36‧‧‧泡鼓系統
圖1展示根據本發明之實施例之用於在冷凍及/或凍乾過程期間保持且監測產品預定劑量之裝置。
圖2展示根據本發明之實施例之包含加熱器及/或冷卻器單元之裝置。
圖3展示根據本發明之實施例之另一個裝置。
圖4展示根據本發明之實施例之系統。
圖5展示根據本發明之實施例之包含可旋轉圓柱形真空室之系統。
圖6展示根據本發明之實施例之用於使用包含可旋轉圓柱形真空室之系統冷凍乾燥劑量單位之方法。
圖7展示根據本發明之實施例之包含固定圓柱形真空室之另一示範性系統。
圖8展示根據本發明之實施例之用於使用包含固定圓柱形真空室之系統冷凍乾燥劑量單位之方法。
圖9展示根據本發明之實施例之包含輸送機構之另一系統。
圖10展示根據本發明之實施例之包含超音波振動產生器之裝置。
圖11展示根據本發明之實施例之裝置中的插入元件之應用。
圖12展示根據本發明之實施例之裝置中的插入元件之不同形狀。
圖13展示根據本發明之實施例之方法。
圖14展示根據本發明之實施例之方法的示範性控制圖。
圖15展示根據本發明之實施例之方法中的冷凍步驟之示範性控制圖。
圖16展示根據本發明之實施例之方法中的主要乾燥步驟之示範性控制圖。
圖17展示根據本發明之實施例之方法中的次要乾燥步驟之示範性控制圖。
圖18及圖19展示根據本發明之實施例之包括用於提供預定劑量之容易移除之替代形狀插入元件之兩個裝置。
圖20展示根據本發明之實施例之包含加熱器及/或冷卻器單元及經集成控制單元之裝置。
圖式僅為說明性的且為非限制性的。在圖式中，出於說明目的，一些元件之大小可放大且未按比例畫出。
申請專利範圍中任何元件符號不應理解為限制該範圍。
在不同圖式中，相同元件符號係指相同或類似元件。
1‧‧‧裝置
2‧‧‧模具
3‧‧‧容器部分
4‧‧‧預定劑量
5‧‧‧感測器
6‧‧‧傳送器
7‧‧‧機械接合元件

Claims (17)

  1. 一種用於在乾燥、冷凍及/或凍乾過程期間保持且監測產品之預定劑量之裝置，該裝置包含： 一模具，該模具適於使該產品之該預定劑量成形，該模具具有用於容納該產品之該預定劑量之一容器部分，該預定劑量與該容器部分直接接觸， 至少一個感測器，該感測器接觸該模具或集成在該模具中，用於在該過程期間量測該預定劑量之物理特性及/或影響該預定劑量之物理量，及 一傳送器，該傳送器用於將感測器信號形式之該經量測物理特性及/或物理量傳送至用於在該過程中控制一加熱及/或冷卻元件之一控制單元， 一加熱器及/或冷卻器單元，該單元用於加熱及/或冷卻該容器部分中所容納之該預定劑量， 其中該加熱器及/或冷卻器單元包含可由該控制單元控制之該加熱元件及/或該冷卻元件，該加熱器及/或冷卻器單元經集成在該裝置中且與用於控制該元件之該控制單元連通，用於控制向該個別預定劑量之熱傳輸。
  2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該模具適於使該預定劑量成形，使得當已進行該過程時該產品之該預定劑量形成錠劑。
  3. 如申請專利範圍第2項之裝置，其中該模具適於使口腔崩解錠、黏膜黏附錠或多層錠成形。
  4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該模具適於提供該個別預定劑量之容易移除。
  5. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該加熱器及/或冷卻器單元包含適於冷凍及/或加熱該容器部分中之該預定劑量之一帕耳帖元件。
  6. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該加熱器及/或冷卻器單元包含用於吸收熱輻射之一吸收器。
  7. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該裝置包含經定位成與該模具接觸或集成在該模具中之一超音波振動產生器，其中該超音波振動產生器適於在冷凍該預定劑量時藉由超音波處理來控制該產品之晶核生成。
  8. 如申請專利範圍第1項之裝置，包含用於插入到該容器部分中所容納之該預定劑量中之一插入元件，該插入元件包含至少一個細長結構。
  9. 如申請專利範圍第1項之裝置，進一步包含一控制單元，該控制單元用於在該乾燥、冷凍及/或凍乾過程期間控制加熱及/或冷卻元件，其中該傳送器及該控制單元經集成在該模具中。
  10. 一種用於冷凍、乾燥及/或冷凍乾燥產品之至少一個預定劑量之系統，該系統包含： 根據申請專利範圍第1項至第8項中任一項之至少一個裝置，其中該系統包含一控制單元，該控制單元用於接收來自該裝置之該傳送器之至少一個感測器信號且用於控制該加熱元件及/或該冷卻元件，其中該控制考慮到該至少一個感測器信號，或者 根據申請專利範圍第9項之至少一個裝置， 一冷卻元件及/或一加熱元件，該冷卻元件用於冷凍該至少一個裝置之該模具之該至少一個容器部分中所容納之該產品之該至少一個預定劑量，該加熱元件用於加熱該至少一個裝置之該模具之該至少一個容器部分中所容納之該產品之至少一個預定劑量，及 一真空室，該真空室用於將該至少一個預定劑量暴露於低壓環境且同時使用該加熱裝置加熱該至少一個預定劑量，以乾燥該至少一個預定劑量。
  11. 如申請專利範圍第10項之系統，其中該系統包含一真空鎖，該真空鎖用於將該至少一個預定劑量插入到該真空室中及/或將該至少一個預定劑量自該真空室中移除。
  12. 如申請專利範圍第11項之系統，其中該冷卻元件經集成在該真空鎖中。
  13. 如申請專利範圍第10項至第12項中任一項之系統，其中該冷卻元件包含一隧道冷凍器，且其中該系統適於將含有液態狀態之該至少一個預定劑量之該至少一個裝置傳輸穿過該隧道冷凍器，以冷凍該至少一個預定劑量。
  14. 如申請專利範圍第10項至第12項中任一項之系統，其中該真空室為一圓柱形室，且其中該真空鎖形成該圓柱形室之一區段，或其中該真空鎖連接至該圓柱形室之一區段。
  15. 如申請專利範圍第14項之系統，包含一固定表面或一可旋轉表面，其中該真空室適於在該固定表面上旋轉，或者其中該可旋轉表面適於在該真空室中或在該真空室下方旋轉，且其中該系統適於藉由經由該真空鎖將該至少一個裝置置於該固定表面上或該可旋轉表面上來將該至少一個裝置裝載在該真空室中。
  16. 如申請專利範圍第10項至第12項中任一項之系統，包含用於傳輸根據申請專利範圍第1項至第9項中任一項之複數個裝置之一輸送機構，該輸送機構形成一迴路，以沿著一閉合迴路軌跡傳輸該複數個裝置。
  17. 一種用於冷凍乾燥預定劑量之產品之方法，該方法包含： 提供適於使該產品之該預定劑量成形之一模具的一容器部分中所容納之該預定劑量， 冷凍該模具之該容器部分中所容納之該產品的該預定劑量， 在將該預定劑量暴露於低壓環境的同時加熱該模具之該容器部分中該產品之該經冷凍預定劑量，以乾燥該預定劑量， 使用接觸該模具或集成在該模具中之一感測器在該冷凍步驟期間及/或在該加熱步驟期間量測該預定劑量之物理特性及/或影響該預定劑量之物理量，及 控制該冷凍及/或該加熱之至少一個參數，其中該控制考慮到該經量測物理特性及/或物理量， 其中冷凍且/或加熱該模具之該容器部分中之該產品之該預定劑量包含使用經集成在包含該模具之裝置中之包含一加熱元件及/或一冷卻元件之一加熱器及/或冷卻器單元，該加熱器及/或冷卻器單元與用於控制該加熱元件及/或冷卻元件之一控制單元連通，用於控制該個別預定劑量之熱傳遞性質。
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