專利名稱：用于測量瓶特別是藥瓶中液體重量的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測量瓶中液體重量的設(shè)備。本發(fā)明可有利但不排它地用于灌裝和密封由介電材料(玻璃、塑料、 陶瓷)制成的藥瓶或其它容器(小藥瓶、注射器)，下面僅以示例的方 式進(jìn)行描述。本發(fā)明中，使用電容技術(shù)對瓶子的液體容納物測重，這種技術(shù)專門用于制藥工業(yè)中通常采用的灌裝機(jī)，以實(shí)現(xiàn)100%產(chǎn)品劑量控制。采用電容技術(shù)以及申請人已經(jīng)開發(fā)出的、適于液體測量的測量工藝 方法的主要優(yōu)點(diǎn)在于克服了機(jī)械測重受到的時間限制，允許使用低成本裝備進(jìn)行100%產(chǎn)品的在線測重。在需要重量控制時，灌裝機(jī)普遍裝備有動態(tài)測力系統(tǒng)，但由于機(jī)械 測重系統(tǒng)相對于機(jī)器的操作速度來說固有的緩慢性，其大多數(shù)用于產(chǎn)品 的一定百分比的樣品檢查。然而，在制藥工業(yè)中，對瓶子容納物、尤其是某些需要高度精確劑量控制的關(guān)鍵的和/或高成本(例如抗肺瘤)藥物的100%控制的需求日益增加。100%控制的主要目的是確保所有瓶子都正確地灌裝，從而保證產(chǎn)品的安全使用。100%控制還用于以遠(yuǎn)快于樣品測重方法的方式獲得關(guān)于統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品參數(shù)的重要信息，例如均值和分布等，它們分別對測量儀器的正確調(diào)整 和搮作的控制至關(guān)重要。液體的100%控制的重要性也表現(xiàn)在為開發(fā)大體積、高成本、錯綜復(fù)雜的、用于灌裝部分下游的裝置的核磁共振系統(tǒng)投入的大量的資金。
背景技術(shù)：
電容測量技術(shù)已被公知和廣泛應(yīng)用，特別地用于測量相對于固體介 電材料的移動，從煙草工業(yè)、特別是在制藥工業(yè)中可知重要的示例，但 該技術(shù)基本不能用于測量材料的質(zhì)量。對于液體，所述電容技術(shù)常用于水平面測量，附圖l中示出了其中 一種可能公知的實(shí)施方式。這種情況下，由于液體LQ的相對介電常數(shù)，兩個電極EL1和 EL2——浸入液體LQ或鄰近液體安裝至容器CT的壁PT——之間的電 容的變化與水平面LV成正比。如前所述，還公知電容技術(shù)用于使用毛重-皮重技術(shù)測量藥用膠嚢 的固體容納物(粉末、顆粒、藥片或小藥片)，例如申請人的美國專利 US 5 750 938中所述。毛重-皮重技術(shù)基于兩部分一空膠嚢(皮重)的第一部分，以及 灌裝后(毛重)同一個膠囊的第二部分一的電容測量，并且基于處理 這兩個測量值來得到容納物的凈重。應(yīng)該指出，容積/質(zhì)量的非線性規(guī)律僅作用在邊界上，因?yàn)槿缙渌?處理質(zhì)量控制系統(tǒng)一樣，毛重-皮重技術(shù)針對于確定相對于特定的標(biāo)稱 值的差別，并因此在該值的相當(dāng)小的范圍內(nèi)搮作。創(chuàng)造性發(fā)現(xiàn)表明這種技術(shù)在適當(dāng)?shù)臈l件下也可有利地用于測量瓶 內(nèi)的液體。為此目的，幾個顯著的方面使其與用于膠嚢時相比更有利， 尤其是在液體藥品的情況下，如大多數(shù)注射液。實(shí)際上，在這種情況下毛重-皮重測量精度由于玻璃的相對介電常 數(shù)Ur)遠(yuǎn)小于水的介電常數(shù)(約13倍)而大大提高。因此容器對測量的影響遠(yuǎn)小于藥品。另一方面，在膠嚢的情況下，情況截然相反——因此更加不利—— 因?yàn)槟z外殼的介電常數(shù)通常為藥品的3-4倍。這意味著假如在兩種情 況下容納物與容器容積的比率相同，容器對液體的測量的影響至少比膠 囊小了一個數(shù)量級。結(jié)果，本發(fā)明中皮重測定錯誤對凈重測量的影響也 比膠囊的小兩個數(shù)量級。假設(shè)容器的制造誤差較d--通常是這樣——容器質(zhì)量的變化僅引起非常小的測量變化。因此，在某些情況下，在一個位置能夠獲得足夠精確的測量值。換句話說，給定容器和容納物介電常數(shù)的上述差別，并考慮相關(guān)的 制造精度，玻璃容器的大小和質(zhì)量變化引起的非常小的凈誤差，玻璃的 影響可認(rèn)為是常數(shù)。而且，如果液體含鹽量高——例如，如所謂的生理溶液——在采用 的測量頻率(幾十或幾百千赫茲)下的介電損失對液體來說是相當(dāng)大的， 而對容納物來說是可忽略不計(jì)的。電容測量中"電抗性"成分("reactive" component)取決于電阻損 失，因此不受玻璃容器影響，并且僅指示出了容納物的質(zhì)量。因此，在液體的量和濃度允許的情況下，能夠通過簡單地測定電阻 損失在一個部分中執(zhí)行測量。因此，在液體的介電損失允許的情況下，使用上述兩種方法的組合 使得單一部分測量成為可能一第二種方法(電抗性成分測量)證實(shí)第 一種方法(玻璃對相成分(phase component)的不變的影響)。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是雖然上面的描述結(jié)合了目前最常用的玻璃瓶，但其也 適用于其它類型的容器，甚至是除玻璃外的如塑料等介電材料，因?yàn)檫@ 些材料相對于水來說也具有很小的介電常數(shù)，并且在所采用的測量頻率 下介電損失通?？珊雎浴ｋ娙轀y量給出了間接的質(zhì)量指示，受變化的因素(藥物成份、溫度 等)影響，因此必需由實(shí)際的(測重的)重量測量證實(shí)，如測量固體(粉 末等)的方式一樣。電容測量因此優(yōu)選地與傳統(tǒng)重量測量相關(guān)聯(lián)——傳統(tǒng)重量測量明顯 基于"樣品"，因?yàn)樯厦嫣岬降膭討B(tài)測力系統(tǒng)的速度限制一通過比較對 相同樣品的測量，其允許連續(xù)檢測，并且如果需要的話還可以重新校正 電容系統(tǒng)。 在一種具體的實(shí)施方式中，將兩種(電容的和傳統(tǒng)的"樣品")測量 組合成一種測量系統(tǒng)，這就機(jī)械和電子方面來說都很方便。更特別地，在兩部分(毛重-皮重)系統(tǒng)的情況下，必須考慮由縮 回和重新插入機(jī)械測重樣品——顯然在不同的位置——所帶來的序列 的改變。樣品也必須被精確地識別，因?yàn)橄到y(tǒng)校準(zhǔn)是基于樣品的兩次(傳統(tǒng) 的和電容的)測量。從工廠的立場來說，這種系統(tǒng)能夠有利地替代現(xiàn)在的縮回和樣品測 量部分。發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)備，其用于測量瓶(特別是藥瓶) 中液體的重量，設(shè)計(jì)成消除前面提到的缺點(diǎn)，并且同時便宜和易于生產(chǎn)。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于測量瓶(特別是藥瓶)中液體重的設(shè)備；該設(shè)備包括至少一個測量單元和沿著路徑供給多個瓶子的傳送裝 置；該設(shè)備的特征在于，所述測量單元包括實(shí)際測量部分，實(shí)際測量部 分前面是第一保護(hù)部分，后面是第二保護(hù)部分；所述保護(hù)部分用于在測 量通過測量部分移動的瓶子的液體容納物時減小瓶子的影響，并且用于 調(diào)整所述測量部分中的場線。


下面將結(jié)合附圖2-7以示例的方式說明本發(fā)明的非限定性實(shí)施方 式，圖中圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中的已知測量單元； 圖2示出測量單元的第一實(shí)施方式； 圖3示出測量單元的第二實(shí)施方式；圖4示出灌裝機(jī)的第一布局，該灌裝機(jī)包括如圖l和2中所示的至 少一個測量單元；
圖5示出灌裝機(jī)的笫二布局，該灌裝機(jī)包括如圖1和2中所示的至 少一個測量單元；圖6示出灌裝機(jī)的第三布局，該灌裝機(jī)包括如圖l和2中所示的至 少一個測量單元；圖7示出測量部分的替代實(shí)施方式，該測量部分采用與移動的瓶子 傳送系統(tǒng)相對的轉(zhuǎn)輪(星形輪)。
具體實(shí)施方式
使用電容技術(shù)測量液體是本發(fā)明的目的，其需要如圖2中以非限定 性示例的方式示出的特殊的測量單元10。部分裝有液體(在簡單的皮重測量情況下為空置)的瓶子FL1、 FL2、 FL3通過測量單元10供給。圖2中的測量單元IO包括實(shí)際測量部分ll (在圖2的中夾)，所述 實(shí)際測量部分11前面是第一保護(hù)部分12，后面是第二保護(hù)部分13，第 二保護(hù)部分位于第一保護(hù)部分沿路徑P的行程方向的下游位置，行程方 向由箭頭F表示。測量部分11又包括位于行進(jìn)中的瓶子FL1、 FL2、 FL3的相對側(cè)的 兩個電極EL1、 EL2。每個保護(hù)部分12和13都包括一對電極EL3、 EL4和EL5、 EL6， 這些電極由適當(dāng)?shù)碾姌O裝置(未圖示)保持在與鄰近的測量電極EL1、 EL2相同的電勢。電極EL3、 EL4、 EL5、 EL6并不直接參與在測量部分11處的測量。實(shí)際上，保護(hù)部分12、 13設(shè)置成用于調(diào)整測量部分11內(nèi)的場線(消 除所謂的"邊緣效應(yīng)")以及最重要的是用于減小瓶子FL1、 FL3對通過 測量部分11的瓶子FL2的測量的影響。瓶子FL1、 FL2、 FL3的適當(dāng)間隔S(圖2)也有助于減小所述影響。為了測量的目的，顯然測量部分11和保護(hù)部分12、 13的幾何特性 很重要。 圖2以示例的方式僅示出了直接參與測量的電極EL1、EL2、EL3、 EL4、 EL5、 EL6，并沒有示出通常封閉單元10——顯然，除瓶子FL1、 FL2、 FL3的入口和出口外——的防護(hù)物，該防護(hù)物使測量結(jié)果對外部 物體、外部物體的移動以及電干擾不敏感。防護(hù)物通常包括導(dǎo)電壁(未圖示)，導(dǎo)電壁電接地(未圖示)、或者 在適當(dāng)?shù)臅r候電連接至保護(hù)電勢(未圖示)。電容測量明顯受支撐被測瓶子FL1、 FL2、 FL3的傳送裝置的強(qiáng)烈 影響，顯然必需考慮這些影響。在這種情況下，有多種可能的解決方法，包括——用于供給瓶子FL1、 FL2、 FL3通過測量部分11的傳送系統(tǒng)， 從而對瓶子FL1、 FL2、 FL3的支撐總是一樣的(靜止或在測量時處于 相同位置)；—具有典型分步的環(huán)形步進(jìn)傳送裝置；因此每個瓶子必需在傳送 裝置的每一 步精確地定位，并且定位了用于限定測量瓶子的具體各步的 裝置(位置檢測器)；其原理類似于前面所參照的專利US 5 750 938中 說明的原理?！删|(zhì)材料制成的裝置(例如帶)，該裝置優(yōu)選地具有較低的介 電常數(shù)，因此它的影響可以認(rèn)為是不變的。如將在下面說明的圖7中的替代實(shí)施方式所示，采用與移動的傳送 系統(tǒng)相對的轉(zhuǎn)輪在解決測量時傳送裝置的影響特別有效。在圖3中示出的另一種實(shí)施方式中，測量部分11 (圖1中元件10 的中部)的電極EL1和EL2有利地分成多個較小的電極EL11、 EL12、 EL13、 EL14、 EL15以及EL21、 EL22、 EL23、 EL24、 EL25,每個較 小的電極分別連接電子器件(未圖示)以形成測量單元20。通過測量所有這些電級對(特別是在相對側(cè)上的電極對，例如ELll， EL12，…，EL15相對于EL21、 EL22,…，EL25)之間的互電容，并 通過應(yīng)用類似于在所謂的"電容斷層成像"技術(shù)中的適當(dāng)?shù)倪\(yùn)算，即可以 獲得介電材料的空間(在這種情況下為高度)分布的信息。
但最重要的是，這秤"部分，，測量可有利地被處理以實(shí)現(xiàn)更高的精 度，特別是關(guān)于瓶內(nèi)容納物的空間分布的測量的獨(dú)立性(記住通常情況 下這種測量是在瓶子運(yùn)動時進(jìn)行的)。應(yīng)當(dāng)指出，圖3所示的幾何圖形僅是象征性的，用來說明所涉及的 原理。在實(shí)際情況下，不同的實(shí)施方式可以是優(yōu)選的，例如電極分割垂 直于如圖3所示分割，以及可能并不像圖示那樣設(shè)置在兩個平行的平面 內(nèi)，而是在向瓶子彎曲的表面內(nèi)，使得至少部分地"圍繞"瓶子的頂側(cè)和 底側(cè)。圖7示出本發(fā)明的替代實(shí)施方式?？梢钥闯?，本方案與上面提及的 專利US 5 750 938中測量封口機(jī)的膠囊時所用的方案密切相似，實(shí)際上 本方案采用了申請人在該專利中完善了的幾個技術(shù)。在圖7的實(shí)施方式中，瓶FL1、 FL2、 FL3由"星形輪"l以旋轉(zhuǎn)的 方式傳送，圖7中"星形輪"包括安裝有由介電材料制成的邊緣2的金屬 內(nèi)盤la。在邊緣2中形成有多個半圃柱形的凹穴CV，瓶子FL1、 FL2、 FL3 優(yōu)選地被空氣吸附系統(tǒng)(圖7中未示出)保持在凹穴內(nèi)。在這種情況下的電容換能器由測量電極EL1和兩個保護(hù)電極EL3、 EL5限定，這些電極在星形輪l外側(cè)形成了固定的圃柱形表面。換句話說，電極EL1、 EL3、 EL5以與星形輪l同軸的圃柱部分的 形式排列。電極EL1、 EL3、 EL5分別對應(yīng)于圖2中類似的電極EL1、 EL3、 EL5，而圖2中的電極EL2、 EL4、 EL6在這種情況下集成到由金屬盤 la (如前所述)的圓柱形外表面限定的單個電極EI^中。將電極EL2、 EL4、 EL6集成到單個電極EI^給測量帶來微小不同， 并且形成電子測量部分的不同的實(shí)施方式(與平衡的相比其為不平衡 的)。電極EL1、 EL3、 EL5和電極EI^形成測量單元30。如前所述，接地的防護(hù)元件(圖7中未示)可以設(shè)置在測量單元30
的頂部、底部以及外部上。如前所述，這種解決方案對于傳送裝置對測量的影響方面特別有 效，實(shí)際上該測量被傳送系統(tǒng)以及其任何結(jié)構(gòu)上的欠缺反復(fù)影響。與對 于膠嚢的方式相同，系統(tǒng)的特征可因此被限定為星形輪l的角位置的函 數(shù)，用于補(bǔ)償測量。測量單元10 (20或30)可以設(shè)計(jì)成直接一體地形成于專門設(shè)計(jì)的 灌裝機(jī)，或者裝至現(xiàn)有的灌裝機(jī)(改裝)。如果采用毛重-皮重測量系統(tǒng)，則布局為如圖4中所示。圖4的布局包括皮重測量部分100 (裝有分別結(jié)合圖2和3說明的 單元10或20),打開的空瓶子供給到皮重測量部分，皮重測量部分后面 是灌裝部分50，在灌裝部分至少一種液體物質(zhì)(特別是藥水)被裝入瓶 子FL。如圖4所示，灌裝部分50后面是毛重測量部分1000 (也裝有分別 結(jié)合圖2和3說明的單元10或20)，毛重測量部分后面又是加瓶蓋和金 屬團(tuán)的部分70。顯然，每個瓶子FL的液體容納物是通過適當(dāng)?shù)靥幚聿糠?000和 100中的讀數(shù)進(jìn)行計(jì)算的。圖5示出另一種面局，其中用于限定瓶子FL的液體容納物的獨(dú)立 部分2000置于灌裝部分50和用于加瓶蓋和金屬團(tuán)的部分70之間。在圖6的布局中，機(jī)械樣品測重功能元件3001和100%電容測量功 能元件3002集成于一個部分3000。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，其用于測量瓶子(FL1、FL2、FL3)——特別是藥瓶(FL1、FL2、FL3)——內(nèi)液體的重量；所述設(shè)備包括至少一個測量單元(10；20；30)以及用于沿著路徑(P)供給多個瓶子(FL1、FL2、FL3)的傳送裝置；其特征在于，所述測量單元(10；20；30)包括實(shí)際測量部分(11)，實(shí)際測量部分前面是第一保護(hù)部分(12)，后面是第二保護(hù)部分(13)；所述保護(hù)部分(12、13)用于減小瓶子(FL1、FL3)對瓶子(FL2)的液體容納物的測量的影響，以及用于調(diào)整所述測量部分(11)中的場線。
2. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于，所述測量部分(ll) 包括兩個在傳送時位于瓶子(FL1、 FL2、 FL3)的路徑(P)的相對側(cè) 的電極(EL1、 EL2; EL1、 EL*);以及每個保護(hù)部分(12、 13)包括 其電勢保持與鄰近測量電極(EL1)的電勢相同的電極(EL3、 EL5)。
3. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于，所述測量部分(ll) 的電極(EL1、 EL2; EL1、 EL* )分成多個較小的電極(ELll、 EL21; EL12、 EL22; EL13、 EL23; EL14、 EL24; EL15、 EL25 )。
4. 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，通過測量所有所述的可能的電極對(ELll.....EL15、 EL21.....EL25 )之間的互電容，以及通過運(yùn)用類似于在所謂"電容斷層成像"技術(shù)中所用的適當(dāng)?shù)乃惴ǎ?得到關(guān)于所述瓶子(FL1、 FL2、 FL3)中的液體空間分布的信息，以 通過該信息更精確地測定重量。
5. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備也包括封閉 所述測量單元(10; 20; 30)的防護(hù)物，以使測量結(jié)果對外部物體、外 部物體的移動以及電干擾不敏感。
6. 如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述防護(hù)物包括多個 電接地或電連接至保護(hù)電勢的導(dǎo)體壁。
7. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于，所述瓶子(FL1、 FL2、 FL3)由星形輪(1)以旋轉(zhuǎn)的方式沿著環(huán)形路徑(P)傳送；所述星形 輪(1)具有多個沿外周的凹穴(CV)，所述瓶子(FL1、 FL2、 FL3) 被適當(dāng)?shù)难b置保持在凹穴內(nèi)；以及對于每個凹穴(CV)，所述星形輪(l) 外側(cè)的電極(EL1、 EL2、 EL3)和由金屬盤(la)的外表面限定的電 極(EL*)形成測量單元(30)。
8. —種用于用至少一種液體——特別是藥7jC—灌裝瓶子(FL1、 FL2、 FL3)的布局，所述布局包括裝有測量單元(10; 20)的皮重測 量部分(100),所述瓶子(FL1、 FL2、 FL3)沿著路徑(P)被供給到 測量單元；所述皮重測量部分(100)后面是灌裝部分(50)，在灌裝部 分處用所述至少一種液體灌裝瓶子(FL1、 FL2、 FL3);以及毛重測量 部分(1000)位于所述灌裝部分(50)的下游，也裝有至少一個測量單 元(10; 20)，毛重測量部分后面是用于加裝瓶蓋和金屬圏的部分(70)。
9. 一種用于用至少一種液體——特別是藥水——灌裝瓶子(FL1、 FL2、 FL3)布局，其中用于確定瓶子(FL1、 FL2、 FL3)的液體容納 物的獨(dú)立部分(2000)置于灌裝部分(50)和用于加裝瓶蓋和金屬圏的 部分(70)之間。
10. —種布局，其用于用至少一種液體——特別是藥7jC——灌裝瓶 子(FL1、 FL2、 FL3)，包括獨(dú)立部分(3000 )，所述獨(dú)立部分中集成 了機(jī)械樣品測重功能元件(3001 )和100%電容測量功能元件(3002)。
全文摘要
一種用于測量瓶子(FL1、FL2、FL3)——特別是藥瓶(FL1、FL2、FL3)——中液體重量的設(shè)備。所述設(shè)備具有至少一個測量單元(10)和傳送裝置，傳送裝置用于沿路徑(P)通過測量單元(10)供給瓶子(FL1、FL2、FL3)。所述設(shè)備特征在于所述測量單元(10)具有實(shí)際測量部分(11)，測量部分的前面和后面分別是第一保護(hù)部分(12)和第二保護(hù)部分(13)，它們減小了鄰近的瓶子對測量的影響。
文檔編號G01G23/01GK101101230SQ200710103070
公開日2008年1月9日 申請日期2007年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月23日
發(fā)明者埃內(nèi)斯托·甘貝里尼, 安東尼奧·塔利亞維尼 申請人:Mg2有限公司