КАЛИБРОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО, ДОЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДОЗИРОВАНИЯ ТВЕРДЫХ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИХ ЕДИНИЦ ДОЗИРОВАНИЯ
CALIBRATION DEVICE, A DISPENSING DEVICE AND A METHOD FOR DISPENSING SOLID PHARMACEUTICAL DOSAGE UNITS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к калибровочному устройству для емкостной измерительной системы, к дозирующему устройству с емкостной измерительной системой и с калибровочным устройством, а также к способу дозирования, в частности, твердых фармацевтических единиц дозирования, посредством указанного дозирующего устройства.
Уровень техники
Точность и повторяемость дозировки единиц дозирования существенны, например, в фармацевтической области, для того, чтобы пациент принимал точно предусмотренное количество действующего вещества. Твердые лекарственные формы могут представлять собой, например, таблетки или определенные количества порошка или пеллет, предоставляемые в виде капсул. Конечно, рассматриваются также любые другие дозируемые лекарственные формы для твердых или аналогичных веществ. В любом случае дозирование для таких единиц дозирования происходит, как правило, по объему, причем на основании определенного измеренного объема и плотности материала стремятся получить определенную нужную массу. Однако важен в конечном счете не объем, а фактически полученный при дозировании вес отдельных единиц дозирования. Колебания плотности материала, неплотное заполнение или неполное опорожнение измерительной камеры при измерении объема или аналогичные явления могут приводить к нежелательным колебаниям конечной массы. Поэтому, в частности, для критичных активных веществ требуется надежный контроль процесса.
Для контроля правильного прохождения процесса дозирования рассматриваются различные контрольные операции. Первая опциональная контрольная операция может производиться, например, посредством емкостного измерительного участка. Она позволяет получать качественные данные о процессе дозирования и помогает локализовать ошибки процесса. Для количественного контроля результатов дозирования производят гравиметрические измерения, при которых единицы дозирования, предварительно отмеренные по объему, взвешивают по отдельности. Для статического процесса взвешивания отдельные единицы дозирования должны находиться в покое.
Однако этому препятствуют высокие скорости перемещения при дозировании в промышленных масштабах. Поэтому стопроцентный контроль в ходе технологического процесса, который иногда необходим, удается реализовать только с трудом и с высокими издержками.
Раскрытие сущности изобретения
В основе изобретения лежит задача предоставить средства, пригодные для надежного и повторяемого определения массы, в частности, твердых фармацевтических единиц дозирования.
Эта задача решена калибровочным устройством с признаками пункта 1 формулы изобретения, а также дозирующим устройством с признаками пункта 7.
Кроме того, в основе изобретения лежит задача указать способ дозирования, в частности, пригодный для крупных серий, посредством которого возможно надежное и повторяемое соблюдение желаемых весовых единиц дозирования.
Эта задача решена способом с признаками пункта 10.
Изобретение базируется на основной идее применения емкостной измерительной системы и ее калибровки способом согласно изобретению таким образом, что это позволяет применять ее с достаточной точностью и надежностью для определения масс отдельных предварительно отмеренных единиц дозирования.
Для этого дозирующее устройство согласно изобретению имеет калибровочное устройство, образец для испытаний, средство для привода образца для испытаний, а также направляющую для образца для испытаний. Направляющая для испытуемого образца имеет первое конечное положение, второе конечное положение и проходящий между обоими конечными положениями направляющий участок для образца для испытаний. Средства привода предназначены для возвратно-поступательного перемещения образца для испытаний вдоль направляющего участка между обоими конечными положениями. Для процесса калибровки указанную направляющую позиционируют в измерительном канале емкостной измерительной системы. Затем образец для испытаний, который имеет заранее установленные и известные диэлектрические свойства, перемещают по меньшей мере один раз, предпочтительно неоднократно, вдоль направляющего участка между обоими конечными положениями в прямом и в обратном направлениях, причем он проходит соответствующее количество раз через измерительный участок емкостной измерительной системы. При этом образец для испытаний выступает в качестве эталона измерения, причем соответствующий результат измерения емкостной измерительной системы используют в качестве значения, используемого для калибровки. Посредством емкостной измерительной системы, откалиброванной таким образом, единицы дозирования, отмеренные в процессе регулярной эксплуатации, теперь измеряют емкостным способом при их прохождении через измерительный участок, вследствие чего в сочетании с предварительно проведенной калибровкой возможно точное определение массы отдельных единиц дозирования.
Было выявлено, что посредством устройств согласно изобретению или посредством способа согласно изобретению достигаются результаты измерений с чрезвычайно точными и повторяемыми измеренными значениями. Легко достижимы среднеквадратичные отклонения в пределах серии измерений, составляющие менее 0,5%. Надежность и точность выполняют соответствующие требования, необходимые для разрешения на использование, в частности, в фармацевтической области. Возможен отказ от статических и поэтому медленных взвешиваний. Напротив, калибрируемое определение массы происходит динамично, при прохождении единицы дозирования через измерительный участок емкостной измерительной системы, без замедления процесса дозирования в целом. Таким образом, возможно определение массы каждой отдельной единицы дозирования в рамках стопроцентного контроля в ходе технологического процесса.
Для направляющей образца для испытаний допустимы различные варианты осуществления. В предпочтительном случае направляющая представляет собой направляющую трубу, окружающую образец для испытаний, в результате чего возможен очень хороший контроль перемещения образца для испытаний. При соответствующем приспосабливании к поперечному сечению измерительного канала направляющая труба может служить также в качестве средства для центровки образца для испытаний, чтобы проводить его с высокой точностью коаксиально по отношению к измерительному каналу. Кроме того, направляющая труба позволяет точно подбирать скорость перемещения в ней образца для испытаний.
Средства привода для образца для испытаний могут быть механическими, электромагнитными или другими аналогичными и предпочтительно выполнены в виде пневматических средств привода. При этом может оказаться достаточным такой пневматически действующий воздушный удар, который оказывает воздействие только в одном направлении, в то время как в обратном направлении образец для испытаний, например, падает под действием силы тяжести. Однако в целесообразном случае речь идет о средстве привода, в частности, о пневматическом средстве привода, действующем на образец для испытаний в двух направлениях, делающем возможной точную подгонку скорости или настройку скорости в обоих направлениях движения. Сначала предпочтительно устанавливают скорость единиц дозирования при прохождении через измерительный участок емкостной измерительной системы. Затем в процессе калибровки образец для испытаний перемещают с по меньшей мере приблизительно такой же скоростью, как установленная перед этим скорость прохождения единиц дозирования. При этом было выявлено, что, в частности, посредством пневматического привода возможно очень точное задание желаемых значений скорости. В результате это позволяет улучшить в целом корреляцию между калибровочными измерениями и фактическими измерениями в текущем процессе дозирования.
В предпочтительном варианте усовершенствования изобретения образец для испытаний выполнен из синтетического материала и, в частности, из PEEK (линейного полимера на полиэфирной основе). То же относится и к материалу направляющей, которая также может состоять из такого синтетического материала. Альтернативно возможна также направляющая из стекла, при этом, однако, допустимы также другие материалы. В любом случае, диэлектрические свойства предпочтительных материалов близки к диэлектрическим свойствам дозируемых материалов, что также способствует хорошей корреляции между калибровочными измерениями и последующими измерениями в процессе эксплуатации. В частности, образец для испытаний и направляющая выполнены из одного и того же материала, что упрощает обособление сигнала, произведенного образцом для испытаний, или отделение влияния направляющей на сигнал.
Возможны различные конструкции калибровочного устройства. В частности, показала себя целесообразной конструкция, в которой калибровочное устройство имеет фиксирующий корпус в форме зажима с двумя держателями. В процессе эксплуатации фиксирующий корпус в форме зажима охватывает основной корпус емкостной измерительной системы таким образом, что один держатель находится над основным корпусом, а другой держатель - под основным корпусом. Направляющая образца для испытаний, проходящая сквозь измерительный канал, удерживается верхним и нижним держателями. Кроме того, каждый из обоих держателей оснащен определенной частью средств привода таким образом, что имеется возможность перемещать образец для испытаний от одного держателя в направлении противоположного держателя. Затем там направление его движения меняется на обратное, так что образец для испытаний от противоположного держателя перемещается назад в его исходное положение. Этот процесс может повторяться достаточное количество раз, до тех пор, пока не будет получено статистически значимое количество результатов измерения. Указанная форма зажима позволяет осуществлять точное и повторяемое позиционирование направляющей и образца для испытаний в измерительном канале, при этом в то же время обеспечивается возможность перемещения образца для испытаний в обоих направлениях движения с желаемой скоростью.
Краткое описание чертежей
Вариант осуществления изобретения более подробно описан ниже на основе чертежа. На нем показаны:
фиг. 1 дозирующее устройство согласно изобретению для дозирования единиц дозирования с емкостной измерительной системой и соответствующим калибровочным устройством в схематичном наглядном изображении, и
фиг. 2 откалиброванное дозирующее устройство в соответствии с фиг. 1 в процессе регулярной эксплуатации при дозировании в сочетании с емкостным измерением массы отдельных единиц дозирования.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 и 2 показано схематичное изображение в разрезе дозирующего устройства согласно изобретению в двух различных конфигурациях, в их сопоставлении. Дозирующее устройство согласно изобретению включает в себя, наряду со схематично показанным дозатором 16 (фиг. 2), емкостную измерительную систему 1, а также калибровочное устройство 2 (фиг. 1) для емкостной измерительной системы 1. Дозирующее устройство предназначено, в частности, для дозирования твердых фармацевтических единиц 9 дозирования (фиг. 2), их контроля относительно фактически получаемой массы отдельной единицы 9 дозирования и их переноса в целевой резервуар 17. Указанные фармацевтические единицы 9 дозирования могут представлять собой таблетки, пеллеты, прессованные изделия из порошка или аналогичные элементы. В качестве целевого резервуара 17 (фиг. 2) могут рассматриваться блистерные упаковки, капсулы или аналогичные, но также и, например, промежуточные резервуары для дальнейшей обработки.
Сначала рассмотрим фиг. 2, на которой показано дозирующее устройство согласно изобретению в конфигурации, обычной для его эксплуатации. В дозаторе 16, показанном только схематично, производится дозирование, в частности, по объему, отмеренных частичных количеств, например, порошка или гранулята с образованием схематично показанной единицы 9 дозирования. Эта единица 9 дозирования может выдуваться из дозатора 16 к целевому резервуару 17. Альтернативно или дополнительно возможно использование силы тяжести для падения единицы 9 дозирования из дозатора 16 в целевой резервуар 17.
Для стопроцентного контроля в ходе технологического процесса отдельные единицы 9 дозирования на их пути от дозатора 16 к целевому резервуару 17 проходят через измерительный участок емкостной измерительной системы 1, уже упомянутой в начале. Для этого емкостная измерительная система 1 включает в себя основной корпус 10 с по меньшей мере одним выполненным в нем измерительным каналом 8, здесь направленным вертикально в направлении силы тяжести. В измерительном канале 8 находится измерительный участок схематично показанного емкостного измерительного преобразователя 14, который соединен с блоком 15 обработки результатов. В результате описанной ниже калибровки емкостной измерительной системы 1 возможно определение в блоке 15 обработки результатов массы каждой отдельной единицы 9 дозирования с высокой точностью и повторяемостью на основании измерительного сигнала, произведенного при прохождении единицы 9 дозирования и принятого емкостным измерительным преобразователем 14.
Опционально возможно расположение параллельно измерительному каналу 8 еще одного измерительного канала 8' с еще одним емкостным измерительным преобразователем 14'. При этом такой дополнительный измерительный канал 8' используют в качестве канала коррекции для компенсации, например, атмосферных изменений, так что последние не влияют на полученный результат измерения. Кроме того, нужно отметить, что здесь для простоты показана только одна пара измерительных каналов 8, 8' с емкостными измерительными преобразователями 14, 14'. На практике применяют многорядный дозатор 16, например с двенадцатью расположенными рядом друг с другом дозирующими выходами. Тогда в основном корпусе 10 емкостной измерительной системы 1 выполнено соответствующее количество измерительных каналов 8 и, если нужно, также дополнительных измерительных каналов 8'.
Чтобы иметь возможность с надежностью судить о фактически полученных массах каждой отдельной единицы 9 дозирования по результату измерения емкостной измерительной системы 1, для калибровки емкостной измерительной системы 1 предусмотрены согласно изобретению калибровочное устройство 2 и соответствующий способ калибровки, как видно из схематичного изображения на фиг. 1. Здесь емкостная измерительная система 1 с фиг. 2 представлена во взаимодействии с калибровочным устройством 2 согласно изобретению, для большей наглядности показана без дозатора 16 и целевого резервуара 17. Калибровочное устройство 2 включает в себя образец 3 для испытаний, средства 4 привода для образца 3 для испытаний, а также направляющую 5 для образца 3 для испытаний. Для процесса калибровки направляющая 5 помещена в измерительном канале 8 таким образом, что возможно перемещение образца 3 для испытаний через измерительный участок емкостного измерительного преобразователя 4. При этом достаточно допустить вхождение направляющей 5 в измерительный канал 8 только с одной стороны. В показанном предпочтительном варианте осуществления направляющая 5 полностью проведена сквозь измерительный канал 8 и удерживается с двух сторон. Для этого калибровочное устройство 2 имеет фиксирующий корпус 11 в форме зажима с двумя держателями 12, 13, причем в процессе калибровки согласно фиг. 1 один держатель 12 расположен ниже, а другой держатель 13 - выше основного корпуса 10. Оба держателя 11, 12 выполнены с возможностью регулирования их расстояния друг от друга в аксиальном направлении, так что они тесно охватывают основной корпус 10 емкостной измерительной системы 1 в области измерительного канала 8. Направляющая 5 для испытуемого образца 3 удерживается выше основного корпуса 10 на верхнем держателе 13, а ниже него - на нижнем держателе 12. Может оказаться целесообразным дополнительное введение идентичной направляющей 5, однако без образца 3 для испытаний, в дополнительный измерительный канал 8', предусмотренный для коррекции.
Направляющая 5 может представлять собой шину или аналогичный элемент и в показанном варианте осуществления выполняться в виде направляющей трубы, окружающей образец 3 для испытаний. Направляющая труба по своему внешнему контуру соответствует контуру поперечного сечения измерительного канала 8 в том отношении, что тем самым образованы центрирующие средства для центрирования направляющей 5 в измерительном канале 8. Однако может оказаться целесообразным выбор наружного диаметра направляющей трубы, меньшего, чем внутренний диаметр измерительного канала 8. В этом случае целесообразно применение от отдельных центрирующих средств. Сама направляющая 5, или направляющая труба, окружает образец 3 для испытаний с настолько малым зазором, что образец 3 для испытаний с достаточной точностью двигается вдоль продольной оси измерительного канала 8.
На фиг. 1 образец 3 для испытаний представлен в нижнем конечном положении 6, для чего в фиксирующем корпусе 11 выполнен соответствующий упор, действующий на образец 3 для испытаний в направлении вниз. На противоположном конце направляющей 5, или направляющей трубы, находится еще одно, верхнее конечное положение 7 с упором для испытуемого образца 3, действующим в противоположном направлении. Между обоими конечными положениями 6, 7 проходит направляющий участок s. Образец 3 для испытаний может двигаться, исходя из своего нижнего конечного положения 6, вдоль направляющего участка s, где он затем, с обозначением 3', приходит к упору верхнего конечного положения 7, откуда он может двигаться назад к своему исходному положению в виде нижнего конечного положения 6. Другими словами, образец 3 для испытаний перемещают возвратно-поступательно вдоль направляющего участка s между обоими конечными положениями 6, 7. В показанном предпочтительном варианте осуществления направляющий участок s проходит вертикально. Однако может быть целесообразным наклонное или даже горизонтальное направление измерительного канала 8 и направляющего участка s. В любом случае, направляющий участок s проходит по параллельной оси и, в частности, коаксиально относительно продольной оси измерительного канала 8, что равным образом относится также к направлению движения образца 3 для испытаний.
Уже указанные в начале средства 4 привода предназначены для осуществления возвратно-поступательного движения образца для испытаний вдоль направляющего участка s между обоими конечными положениями 6, 7. Для этого могут быть целесообразными односторонне действующие средства привода, которые, например, приподнимают образец 3 для испытаний из нижнего конечного положения 6 к верхнему конечному положению 7. После этого достаточно того, что образец 3 для испытаний падает в обратном направлении вследствие действующей силы тяжести, возвращаясь в нижнее конечное положение 6. В показанном предпочтительном варианте осуществления средства 4 привода действуют на образец 3 для испытаний с двух сторон, так что его возвратно-поступательное движение в обоих направлениях является активным. Для этого могут быть целесообразными механические толкатели, электромагнитные приводы или аналогичные элементы. В показанном предпочтительном варианте исполнения средства привода выполнены в виде пневматических средства привода, действующих на образец 3 для испытаний как двусторонние. Для этого каждый из обоих держателей 12, 13 снабжен деталями средств 4 привода. Говоря более подробно, это означает, что первый напорный воздуховод 18 через нижний держатель 12 проходит к нижнему концу направляющей трубы 5, в то время как второй напорный воздуховод 19 выполнен в верхнем держателе 13 и проходит к верхнему концу направляющей трубы или направляющей 5. Посредством не представленного устройства клапана управления возможен подвод нагнетаемого воздуха от источника нагнетаемого воздуха, также не представленного, попеременно в один из обоих напорных воздуховодов 18, 19, вследствие чего образец 3 для испытаний "продувается" внутри направляющей трубы между обоими его конечными положениями 6, 7 возвратно-поступательно, или вверх и вниз. При режиме дозирования в соответствии с фиг. 2 было установлено, с какой скоростью единицы 9 дозирования проходят или падают через измерительный участок емкостного измерительного преобразователя 14. Затем в режиме калибровки в соответствии с фиг. 1 подачу воздуха под давлением к средствам 4 привода подгоняют таким образом, что образец 3 для испытаний совершает возвратно-поступательное движение по направляющей 5 и вместе с тем по измерительному участку емкостного измерительного преобразователя 14 с по меньшей мере приблизительно такой же скоростью, как и единица 9 дозирования.
В показанном предпочтительном варианте осуществления образец 3 для испытаний и направляющая 5 выполнены из одного и того же материала. Направляющая 5, или предусмотренная в качестве таковой направляющая труба, так же, как и образец 3 для испытаний, образована из синтетического материала, в частности, из PEEK. Однако могут оказаться целесообразными и другие материалы. Например, для очень тонких направляющих труб в очень узких измерительных каналах 8 в качестве такого материала может быть целесообразным стекло. Во всяком случае, желательны материалы, которые по своим диэлектрических свойствам, действующим на емкостные измерительные преобразователи 14, как можно более близки к диэлектрическим свойствам единиц 9 дозирования (фиг. 2).
Калибровка емкостной измерительной системы 1 производится способом согласно изобретению как указано ниже: сначала определенный образец 3 для испытаний с известными свойствами неоднократно перемещают возвратно-поступательно между его конечными положениями 6, 7. При этом направляющий участок s имеет такие размеры и такое положение, что образец для испытаний полностью проходит эффективный измерительный участок соответствующего емкостного измерительного преобразователя 4. Возникающие при этом измерительные сигналы емкостного измерительного преобразователя 14 оцениваются в блоке 15 обработки результатов. Количество прохождений образца 3 для испытаний через измерительный участок емкостного измерительного преобразователя 14 выбирается настолько высоким, что оценка блоком 15 обработки результатов данных отдельных измерений, поставленных в соответствие прохождениям, статистически существенна. Было выявлено, что целесообразно возвратно-поступательное перемещение одного и того же образца 3 для испытаний между его обоими конечными положениями 6, 7 по меньшей мере 20 раз, предпочтительно 30 раз.
После этого вышеуказанный процесс предпочтительно повторяют с по меньшей мере двумя следующими образцами 3 для испытаний, причем все три или большее количество применяемых образцов 3 для испытаний отличаются по параметрам, влияющим на массу. Например, образцы 3 для испытаний могут иметь по существу цилиндрический внешний контур, причем их наружные диаметры не отличаются, однако варьируется длина образцов 3 для испытаний. Тогда по меньшей мере три различные длины дают в итоге соответствующее количество масс образцов 3 для испытаний. Это позволяет находить в блоке 15 обработки результатов качество линейности измерений емкостной измерительной системы 1 в пределах определенного диапазона измерения. Таким образом, происходит калибровка не только для определенной целевой массы, но и для диапазона измеренных масс, в пределах которого имеет место достаточная линейность.
Для осуществления калибровки для как можно большего диапазона измерений может оказаться целесообразным варьирование дополнительного, релевантного для массы, параметра образца 3 для испытаний. Например, по существу могут находить применение образцы для испытаний в форме трубы 3, причем наряду с длиной может варьироваться также толщина стенки. Благодаря этому, возможна например, разработка матрицы для испытаний, для трех различных длин на 3 различных толщины стенок образцов 3 для испытаний. Тогда в вышеприведенном примере находят применение девять различных образцов 3 для испытаний со всеми возможными комбинациями из трех различных длин и трех различных толщин стенки. При этом каждый из этих образцов 3 для испытаний неоднократно перемещают возвратно-поступательно между конечными положениями 6, 7, как описано выше, чтобы получать существенное количество результатов измерений. Комбинация из двух параметров с по меньшей мере тремя различными значениями для каждого из них указана здесь только в качестве примера. Возможно также варьирование трех или большего количества параметров образца 3 для испытаний, релевантных для его массы. В любом случае, каждый из параметров должен варьироваться в по меньшей мере трех значениях, чтобы на основе этого не только оценить большой измерительный диапазон, но также и иметь возможность судить о качестве линейности измерений в пределах диапазона измерения.
Во всех случаях применяются образцы 3 для испытаний с известными диэлектрическими свойствами, которые используют в качестве эталонов, так что результаты измерения, установленные в емкостной измерительной системе 1 с их помощью, могут быть применены для калибровки. Опыт показывает, что в результате калибровки согласно изобретению для различных измерительных диапазонов в широких пределах возможно определение точных, повторяемых и надежных значений массы отдельных единиц 9 дозирования.