专利名称：用于测量瓶特别是药瓶中液体重量的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量瓶中液体重量的设备。本发明可有利但不排它地用于灌装和密封由介电材料(玻璃、塑料、 陶瓷)制成的药瓶或其它容器(小药瓶、注射器)，下面仅以示例的方 式进行描述。本发明中，使用电容技术对瓶子的液体容纳物测重，这种技术专门用于制药工业中通常采用的灌装机，以实现100%产品剂量控制。采用电容技术以及申请人已经开发出的、适于液体测量的测量工艺 方法的主要优点在于克服了机械测重受到的时间限制，允许使用低成本装备进行100%产品的在线测重。在需要重量控制时，灌装机普遍装备有动态测力系统，但由于机械 测重系统相对于机器的操作速度来说固有的緩慢性，其大多数用于产品 的一定百分比的样品检查。然而，在制药工业中，对瓶子容纳物、尤其是某些需要高度精确剂量控制的关键的和/或高成本(例如抗肺瘤)药物的100%控制的需求日益增加。100%控制的主要目的是确保所有瓶子都正确地灌装，从而保证产品的安全使用。100%控制还用于以远快于样品测重方法的方式获得关于统计产品参数的重要信息，例如均值和分布等，它们分别对测量仪器的正确调整 和搮作的控制至关重要。液体的100%控制的重要性也表现在为开发大体积、高成本、错综复杂的、用于灌装部分下游的装置的核磁共振系统投入的大量的资金。
背景技术：
电容测量技术已被公知和广泛应用，特别地用于测量相对于固体介 电材料的移动，从烟草工业、特别是在制药工业中可知重要的示例，但 该技术基本不能用于测量材料的质量。对于液体，所述电容技术常用于水平面测量，附图l中示出了其中 一种可能公知的实施方式。这种情况下，由于液体LQ的相对介电常数，两个电极EL1和 EL2——浸入液体LQ或邻近液体安装至容器CT的壁PT——之间的电 容的变化与水平面LV成正比。如前所述，还公知电容技术用于使用毛重-皮重技术测量药用胶嚢 的固体容纳物(粉末、颗粒、药片或小药片)，例如申请人的美国专利 US 5 750 938中所述。毛重-皮重技术基于两部分一空胶嚢(皮重)的第一部分，以及 灌装后(毛重)同一个胶囊的第二部分一的电容测量，并且基于处理 这两个测量值来得到容纳物的净重。应该指出，容积/质量的非线性规律仅作用在边界上，因为如其它后 处理质量控制系统一样，毛重-皮重技术针对于确定相对于特定的标称 值的差别，并因此在该值的相当小的范围内搮作。创造性发现表明这种技术在适当的条件下也可有利地用于测量瓶 内的液体。为此目的，几个显著的方面使其与用于胶嚢时相比更有利， 尤其是在液体药品的情况下，如大多数注射液。实际上，在这种情况下毛重-皮重测量精度由于玻璃的相对介电常 数Ur)远小于水的介电常数(约13倍)而大大提高。因此容器对测量的影响远小于药品。另一方面，在胶嚢的情况下，情况截然相反——因此更加不利—— 因为凝胶外壳的介电常数通常为药品的3-4倍。这意味着假如在两种情 况下容纳物与容器容积的比率相同，容器对液体的测量的影响至少比胶 囊小了一个数量级。结果，本发明中皮重测定错误对净重测量的影响也 比胶囊的小两个数量级。假设容器的制造误差较d--通常是这样——容器质量的变化仅引起非常小的测量变化。因此，在某些情况下，在一个位置能够获得足够精确的测量值。换句话说，给定容器和容纳物介电常数的上述差别，并考虑相关的 制造精度，玻璃容器的大小和质量变化引起的非常小的净误差，玻璃的 影响可认为是常数。而且，如果液体含盐量高——例如，如所谓的生理溶液——在采用 的测量频率(几十或几百千赫兹)下的介电损失对液体来说是相当大的， 而对容纳物来说是可忽略不计的。电容测量中"电抗性"成分("reactive" component)取决于电阻损 失，因此不受玻璃容器影响，并且仅指示出了容纳物的质量。因此，在液体的量和浓度允许的情况下，能够通过简单地测定电阻 损失在一个部分中执行测量。因此，在液体的介电损失允许的情况下，使用上述两种方法的組合 使得单一部分测量成为可能一第二种方法(电抗性成分测量)证实第 一种方法(玻璃对相成分(phase component)的不变的影响)。应当强调的是虽然上面的描述结合了目前最常用的玻璃瓶，但其也 适用于其它类型的容器，甚至是除玻璃外的如塑料等介电材料，因为这 些材料相对于水来说也具有很小的介电常数，并且在所采用的测量频率 下介电损失通常可忽略。电容测量给出了间接的质量指示，受变化的因素(药物成份、温度 等)影响，因此必需由实际的(测重的)重量测量证实，如测量固体(粉 末等)的方式一样。电容测量因此优选地与传统重量测量相关联——传统重量测量明显 基于"样品"，因为上面提到的动态测力系统的速度限制一通过比较对 相同样品的测量，其允许连续检测，并且如果需要的话还可以重新校正 电容系统。 在一种具体的实施方式中，将两种(电容的和传统的"样品")测量 组合成一种测量系统，这就机械和电子方面来说都很方便。更特别地，在两部分(毛重-皮重)系统的情况下，必须考虑由缩 回和重新插入机械测重样品——显然在不同的位置——所带来的序列 的改变。样品也必须被精确地识别，因为系统校准是基于样品的两次(传统 的和电容的)测量。从工厂的立场来说，这种系统能够有利地替代现在的缩回和样品测 量部分。发明内容因此本发明的目的是提供一种设备，其用于测量瓶(特别是药瓶) 中液体的重量，设计成消除前面提到的缺点，并且同时便宜和易于生产。根据本发明，提供了一种用于测量瓶(特别是药瓶)中液体重的设备；该设备包括至少一个测量单元和沿着路径供给多个瓶子的传送装 置；该设备的特征在于，所述测量单元包括实际测量部分，实际测量部 分前面是第一保护部分，后面是第二保护部分；所述保护部分用于在测 量通过测量部分移动的瓶子的液体容纳物时减小瓶子的影响，并且用于 调整所述测量部分中的场线。
下面将结合附图2-7以示例的方式说明本发明的非限定性实施方 式，图中图1示出现有技术中的已知测量单元； 图2示出测量单元的第一实施方式； 图3示出测量单元的第二实施方式；图4示出灌装机的第一布局，该灌装机包括如图l和2中所示的至 少一个测量单元；
图5示出灌装机的笫二布局，该灌装机包括如图1和2中所示的至 少一个测量单元；图6示出灌装机的第三布局，该灌装机包括如图l和2中所示的至 少一个测量单元；图7示出测量部分的替代实施方式，该测量部分采用与移动的瓶子 传送系统相对的转轮(星形轮)。
具体实施方式
使用电容技术测量液体是本发明的目的，其需要如图2中以非限定 性示例的方式示出的特殊的测量单元10。部分装有液体(在简单的皮重测量情况下为空置)的瓶子FL1、 FL2、 FL3通过测量单元10供给。图2中的测量单元IO包括实际测量部分ll (在图2的中夹)，所述 实际测量部分11前面是第一保护部分12，后面是第二保护部分13，第 二保护部分位于第一保护部分沿路径P的行程方向的下游位置，行程方 向由箭头F表示。测量部分11又包括位于行进中的瓶子FL1、 FL2、 FL3的相对侧的 两个电极EL1、 EL2。每个保护部分12和13都包括一对电极EL3、 EL4和EL5、 EL6， 这些电极由适当的电极装置(未图示)保持在与邻近的测量电极EL1、 EL2相同的电势。电极EL3、 EL4、 EL5、 EL6并不直接参与在测量部分11处的测量。实际上，保护部分12、 13设置成用于调整测量部分11内的场线(消 除所谓的"边缘效应")以及最重要的是用于减小瓶子FL1、 FL3对通过 测量部分11的瓶子FL2的测量的影响。瓶子FL1、 FL2、 FL3的适当间隔S(图2)也有助于减小所述影响。为了测量的目的，显然测量部分11和保护部分12、 13的几何特性 很重要。 图2以示例的方式仅示出了直接参与测量的电极EL1、EL2、EL3、 EL4、 EL5、 EL6，并没有示出通常封闭单元10——显然，除瓶子FL1、 FL2、 FL3的入口和出口外——的防护物，该防护物使测量结果对外部 物体、外部物体的移动以及电干扰不敏感。防护物通常包括导电壁(未图示)，导电壁电接地(未图示)、或者 在适当的时候电连接至保护电势(未图示)。电容测量明显受支撑被测瓶子FL1、 FL2、 FL3的传送装置的强烈 影响，显然必需考虑这些影响。在这种情况下，有多种可能的解决方法，包括——用于供给瓶子FL1、 FL2、 FL3通过测量部分11的传送系统， 从而对瓶子FL1、 FL2、 FL3的支撑总是一样的(静止或在测量时处于 相同位置)；—具有典型分步的环形步进传送装置；因此每个瓶子必需在传送 装置的每一 步精确地定位，并且定位了用于限定测量瓶子的具体各步的 装置(位置检测器)；其原理类似于前面所参照的专利US 5 750 938中 说明的原理。—由均质材料制成的装置(例如带)，该装置优选地具有较低的介 电常数，因此它的影响可以认为是不变的。如将在下面说明的图7中的替代实施方式所示，采用与移动的传送 系统相对的转轮在解决测量时传送装置的影响特别有效。在图3中示出的另一种实施方式中，测量部分11 (图1中元件10 的中部)的电极EL1和EL2有利地分成多个较小的电极EL11、 EL12、 EL13、 EL14、 EL15以及EL21、 EL22、 EL23、 EL24、 EL25,每个较 小的电极分别连接电子器件(未图示)以形成测量单元20。通过测量所有这些电级对(特别是在相对侧上的电极对，例如ELll， EL12，…，EL15相对于EL21、 EL22,…，EL25)之间的互电容，并 通过应用类似于在所谓的"电容断层成像"技术中的适当的运算，即可以 获得介电材料的空间(在这种情况下为高度)分布的信息。
但最重要的是，这秤"部分，，测量可有利地被处理以实现更高的精 度，特别是关于瓶内容纳物的空间分布的测量的独立性(记住通常情况 下这种测量是在瓶子运动时进行的)。应当指出，图3所示的几何图形仅是象征性的，用来说明所涉及的 原理。在实际情况下，不同的实施方式可以是优选的，例如电极分割垂 直于如图3所示分割，以及可能并不像图示那样设置在两个平行的平面 内，而是在向瓶子弯曲的表面内，使得至少部分地"围绕"瓶子的顶側和 底侧。图7示出本发明的替代实施方式。可以看出，本方案与上面提及的 专利US 5 750 938中测量封口机的胶囊时所用的方案密切相似，实际上 本方案采用了申请人在该专利中完善了的几个技术。在图7的实施方式中，瓶FL1、 FL2、 FL3由"星形轮"l以旋转的 方式传送，图7中"星形轮"包括安装有由介电材料制成的边缘2的金属 内盘la。在边缘2中形成有多个半圃柱形的凹穴CV，瓶子FL1、 FL2、 FL3 优选地被空气吸附系统(图7中未示出)保持在凹穴内。在这种情况下的电容换能器由测量电极EL1和两个保护电极EL3、 EL5限定，这些电极在星形轮l外侧形成了固定的圃柱形表面。换句话说，电极EL1、 EL3、 EL5以与星形轮l同轴的圃柱部分的 形式排列。电极EL1、 EL3、 EL5分别对应于图2中类似的电极EL1、 EL3、 EL5，而图2中的电极EL2、 EL4、 EL6在这种情况下集成到由金属盘 la (如前所述)的圆柱形外表面限定的单个电极EI^中。将电极EL2、 EL4、 EL6集成到单个电极EI^给测量带来微小不同， 并且形成电子测量部分的不同的实施方式(与平衡的相比其为不平衡 的)。电极EL1、 EL3、 EL5和电极EI^形成测量单元30。如前所述，接地的防护元件(图7中未示)可以设置在测量单元30
的顶部、底部以及外部上。如前所述，这种解决方案对于传送装置对测量的影响方面特别有 效，实际上该测量被传送系统以及其任何结构上的欠缺反复影响。与对 于胶嚢的方式相同，系统的特征可因此被限定为星形轮l的角位置的函 数，用于补偿测量。测量单元10 (20或30)可以设计成直接一体地形成于专门设计的 灌装机，或者装至现有的灌装机(改装)。如果采用毛重-皮重测量系统，则布局为如图4中所示。图4的布局包括皮重测量部分100 (装有分别结合图2和3说明的 单元10或20),打开的空瓶子供给到皮重测量部分，皮重测量部分后面 是灌装部分50，在灌装部分至少一种液体物质(特别是药水)被装入瓶 子FL。如图4所示，灌装部分50后面是毛重测量部分1000 (也装有分别 结合图2和3说明的单元10或20)，毛重测量部分后面又是加瓶盖和金 属團的部分70。显然，每个瓶子FL的液体容纳物是通过适当地处理部分1000和 100中的读数进行计算的。图5示出另一种面局，其中用于限定瓶子FL的液体容纳物的独立 部分2000置于灌装部分50和用于加瓶盖和金属團的部分70之间。在图6的布局中，机械样品测重功能元件3001和100%电容测量功 能元件3002集成于一个部分3000。
权利要求
1.一种设备，其用于测量瓶子(FL1、FL2、FL3)——特别是药瓶(FL1、FL2、FL3)——内液体的重量；所述设备包括至少一个测量单元(10；20；30)以及用于沿着路径(P)供给多个瓶子(FL1、FL2、FL3)的传送装置；其特征在于，所述测量单元(10；20；30)包括实际测量部分(11)，实际测量部分前面是第一保护部分(12)，后面是第二保护部分(13)；所述保护部分(12、13)用于减小瓶子(FL1、FL3)对瓶子(FL2)的液体容纳物的测量的影响，以及用于调整所述测量部分(11)中的场线。
2. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述测量部分(ll) 包括两个在传送时位于瓶子(FL1、 FL2、 FL3)的路径(P)的相对侧 的电极(EL1、 EL2; EL1、 EL*);以及每个保护部分(12、 13)包括 其电势保持与邻近测量电极(EL1)的电势相同的电极(EL3、 EL5)。
3. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述测量部分(ll) 的电极(EL1、 EL2; EL1、 EL* )分成多个较小的电极(ELll、 EL21; EL12、 EL22; EL13、 EL23; EL14、 EL24; EL15、 EL25 )。
4. 如权利要求3所述的设备，其特征在于，通过测量所有所述的可能的电极对(ELll.....EL15、 EL21.....EL25 )之间的互电容，以及通过运用类似于在所谓"电容断层成像"技术中所用的适当的算法， 得到关于所述瓶子(FL1、 FL2、 FL3)中的液体空间分布的信息，以 通过该信息更精确地测定重量。
5. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述设备也包括封闭 所述测量单元(10; 20; 30)的防护物，以使测量结果对外部物体、外 部物体的移动以及电干扰不敏感。
6. 如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述防护物包括多个 电接地或电连接至保护电势的导体壁。
7. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述瓶子(FL1、 FL2、 FL3)由星形轮(1)以旋转的方式沿着环形路径(P)传送；所述星形 轮(1)具有多个沿外周的凹穴(CV)，所述瓶子(FL1、 FL2、 FL3) 被适当的装置保持在凹穴内；以及对于每个凹穴(CV)，所述星形轮(l) 外侧的电极(EL1、 EL2、 EL3)和由金属盘(la)的外表面限定的电 极(EL*)形成测量单元(30)。
8. —种用于用至少一种液体——特别是药7jC—灌装瓶子(FL1、 FL2、 FL3)的布局，所述布局包括装有测量单元(10; 20)的皮重测 量部分(100),所述瓶子(FL1、 FL2、 FL3)沿着路径(P)被供给到 测量单元；所述皮重测量部分(100)后面是灌装部分(50)，在灌装部 分处用所述至少一种液体灌装瓶子(FL1、 FL2、 FL3);以及毛重测量 部分(1000)位于所述灌装部分(50)的下游，也装有至少一个测量单 元(10; 20)，毛重测量部分后面是用于加装瓶盖和金属圏的部分(70)。
9. 一种用于用至少一种液体——特别是药水——灌装瓶子(FL1、 FL2、 FL3)布局，其中用于确定瓶子(FL1、 FL2、 FL3)的液体容纳 物的独立部分(2000)置于灌装部分(50)和用于加装瓶盖和金属圏的 部分(70)之间。
10. —种布局，其用于用至少一种液体——特别是药7jC——灌装瓶 子(FL1、 FL2、 FL3)，包括独立部分(3000 )，所述独立部分中集成 了机械样品测重功能元件(3001 )和100%电容测量功能元件(3002)。
全文摘要
一种用于测量瓶子(FL1、FL2、FL3)——特别是药瓶(FL1、FL2、FL3)——中液体重量的设备。所述设备具有至少一个测量单元(10)和传送装置，传送装置用于沿路径(P)通过测量单元(10)供给瓶子(FL1、FL2、FL3)。所述设备特征在于所述测量单元(10)具有实际测量部分(11)，测量部分的前面和后面分别是第一保护部分(12)和第二保护部分(13)，它们减小了邻近的瓶子对测量的影响。
文档编号G01G23/01GK101101230SQ200710103070
公开日2008年1月9日 申请日期2007年5月23日 优先权日2006年5月23日
发明者埃内斯托·甘贝里尼, 安东尼奥·塔利亚维尼 申请人:Mg2有限公司