专利名称：用于装填目标容器的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来从贮存器向目标容器装入预定目标数量的自由流动物质的方法和设备。
背景技术：
该类装填装置特别是被用于例如制药领域中按期望的小剂量的分配。目标容器经常被放置在天平上，以称量由剂量分配装置所传送的物质的数量，以便随后可以根据给定的指令进一步处理所述物质。待分配的物质例如被保持在设有分配头的源容器或者贮存器中。所期望的是，如果待分配的物质通过剂量分配装置的开口被传送到外面，以便在装填过程结束时，目标容器已经接收了预定目标质量的物质。此时重要的是，目标容器中的实际质量数尽可能精确地与预定目标质量一致。此外重要的是，可以尽可能迅速地执行装填过程。已知的现有技术是基于被传送物质的体积测量值的剂量分配方法。对于密度P 的物质，具有可变孔径横截面A的阀和与所述参数有关的物质的合成流出速度u，从以下等式获得目标容器中的物质的质量mzmz ==clofpV(t)dt =Yp(au) (t)dt =clfpA(t)u(A, hf df. . . )dt
^opsn^open^apen^open特别是，流出速度u是受许多影响因素影响的，例如，阀口孔的横截面积A、由贮存器中的物质的装填高度h所引起的流体静压和例如粉末粒度d的物质的流变性质。特别是， 流变性质通常是很复杂的，并且受未以任何精度所知的影响因素的影响。例如，难以计算在流动运动开始时的Bingham介质或者粉末中出现的流动阻滞作用。特别是在粉状物质的装填中，例如单个颗粒的粒度、含水量和表面性质的因素具有较大的影响。在US 4，893，262中，公开了一种用于容器的装填的控制器系统。在经过若干个装填周期的过程中优化该系统，其中从一个周期到下一周期地来优化质量流，并且调整装填时间，直到所分配的质量尽可能精确地与预定的目标质量一致。该系统主要被用于其中与精度有关的条件显著低于本发明的系统的大量装填。经过若干个周期的优化的事实显示出又一问题，实际上仅是在若干个试验周期之后以所期望的精度来达到预定的目标质量。不再能够使用在所述试验周期所分配的物质，因为在分配和随后从目标容器中移除的过程中其可能已经被污染。这是决定性的缺点，特别是当被分配的物质很昂贵时。在US 6, 987, 228 Bl中公开了一种精确地并且可重现地分配小质量的颗粒的方法和设备。所述设备包括控制器单元，该控制器单元用来控制提供给筛网的能量，该筛网保持待分配的颗粒。给筛网提供能量具有使筛网中的少量颗粒落到设置在筛网下面的天平上的作用。基于由天平所计量的重量，控制器单元控制应用到筛网的能量。可以作为保持待分配的质量的数量的函数来控制被输入的能量，由此可以改变颗粒流出速率。该配置具有使用筛网的问题，仅可以分配粉末状的物质。对于其他自由流动的物质，特别是对于液体，该方法是不适合的。即使当分配粉状物质时，该方法也存在固有的缺点，因为必须根据物质的粒度来使用不同的筛网。主要的缺点涉及按称量信号的函数来控制提供给筛网的能量。由于天平响应中的时间延迟，必须以足够缓慢的速度来执行装填过程以允许天平响应的足够时间。结果，装填过程耗费了很长的时间。在US 4，762，252中公开了控制容器装填的一种系统。为了确定在装填过程期间的质量流量，计量出贮存器的重量方面的变化。将按该方法确定的质量流量与所期望的流量进行比较。如果所计量的流量非常强烈地偏离所期望的流量，则相应地调节质量流量。在该参考文件中所描述的系统适用于每小时分配大约25到50公斤。在制药领域中所期望的少量的装填中，期望很高的精确程度，并且小的计量误差可能对装填质量具有显著的影响。 同时，装填过程应当耗费尽可能少的时间。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用来精确地和可再现地分配预定的小装填量的自由流动物质并且具有简单、迅速和精确属性的方法和设备。利用一种具有独立权利要求中所描述的特征的方法和设备解决了该任务。此外， 在从属权利要求中存在有益的实施例。根据本发明的方法并且利用根据本发明的设备，借助于用于将计量剂量的物质装填到目标容器中的分配装置来从贮存器向目标容器装填预定目标质量mz的自由流动物质。 剂量分配装置具有阀，所述阀允许可变地调节从贮存器到目标容器的质量流量Λ。剂量分配装置还包括用于计量从装填过程开始所经过的时间t的装置、用于确定目标容器中的物质的质量m的天平和利用阀控制模块来控制阀的控制器单元。控制器单元包括调节模块， 其中所期望的质量流量屯被保存在该调节模块中。如果在时间点t，质量流量;小于所期望的质量流量屯，则通过质量流量的调节来增加流量丸dm = Λ - m(t),并且，如果质量流量树t)大于所期望的质量流量机，则通过质量流量的调节来减小质量流量丸d^ - ii^t) 一 “1*。如果输入几个不同参数来确定所期望的质量流量也，则是有益的。这些参数之一是延迟间隔τ。延迟间隔τ表示从质量到达天平上直到在天平上指示出质量值的时间间隔。通过计量来确定延迟间隔τ。已经发现，在大多数情况下，延迟间隔τ取决于天平的特性。另外，外界环境的参数对延迟间隔τ有影响。例如，低频振动和/或颤动会使延迟间隔τ增加。这意味着，影响延迟间隔τ的主要因素是天平特定的计量延迟和环境参数。待分配的物质的物理特性仅起到次要作用。为了确保分配到目标容器中的质量不超过极限，人们可以使延迟间隔τ参与确定所期望的质量流量成。此处遵循的规律是，延迟间隔τ应当与所期望的质量流量軋成反比，即Λ, α丄。
τ应参与所期望的质量流量的确定的又一参数是公差mT。公差mT限定了在剂量分配过程结束时目标容器中的质量m可以不同于目标质量mz的最大容许偏差。换句话说，在剂量分配过程结束时目标容器中的质量m必须在以下区间内
权利要求
1.一种借助于剂量分配装置(300)向目标容器(100)装填来自贮存器O00)的预定目标质量1112的自由流动的物质的方法，该剂量分配装置(300)用来将测定剂量的所述物质装填到所述目标容器(100)中，所述剂量分配装置(300)包括阀(310)、确定从所述装填过程开始时所经过的时间t的守时装置G00)、确定所述目标容器(620)中现有物质的质量 m的天平(500)和控制所述阀(310)的控制器单元(600)，所述阀(310)允许可变地设置所述物质从所述贮存器(200)流入到所述目标容器(100)中的质量流量汝，其中所述控制器单元(600)包括调节模块(620)和保存在所述调节模块(620)中的期望的质量流量夂， 其中进一步，如果在时间t，发现所述质量流量埘t)小于所期望的质量流量夂，则使所述质量流量增加质量流量的调节量dzh，并且如果发现所述质量流量埘tj大于所期望的质量流量 ^，则使所述质量流量减去质量流量的调节量dih，其中所述质量流量的调节量dzh是由所期望的质量流量軋和实际的质量流量ihftj之间的差值所形成的，并且所述目标质量mz必须在公差％内，其特征在于，在当质量到达所述天平上时的时间和当所述质量的数量显示在所述天平上时的时间之间存在延迟间隔τ，选择所期望的质量流量A，以使所期望的质量流量也与所述延迟间隔τ成反比，并且使所期望的质量流量丸与所述公差％成正比。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按相等的时间间隔重复地使用所述调节模块(620)。
3.根据前述权利要求中一项所述的方法，其特征在于，为了确定所述新的质量流量扎,根据所述等式=(1- a)mold + a(mold ± cte)，前述质量流量参与了所述确定，其中α是可以取0和1之间的任何期望值的权因子。
4.根据前述权利要求中一项所述的方法，其特征在于，从所述天平(500)的信号的时间导数来确定所述质量流量埘tj。
5.根据前述权利要求中一项所述的方法，其特征在于，所述阀(310)包括外壳(311)、 具有圆孔形横截面的出口孔(312)和闸元件(313)，其中所述出口孔(312)和闸元件(313) 被设置在公共轴线上，并且所述闸元件(313)被致动以相对于所述外壳围绕所述公共轴线转动并且沿所述公共轴线以平移运动从所述出口孔(312)中滑出并缩回到所述出口孔 (312)，其中进一步，所述闸元件(313)具有圆柱形的闸部分(314)和出口通道部分(315)， 并且所述阀(310)可以通过所述闸元件(313)的平移运动(340)来打开和关闭。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述质量流量衂tj的数值是直接与所述闸元件(313)的平移相关的。
7.根据权利要求5或6中一项所述的方法，其特征在于，通过以相等数量的平移步幅 AL移动所述闸元件(313)来打开和关闭所述阀(310)。
8.根据权利要求5、6或7中一项所述的方法，其特征在于，在装填过程期间，确定所述物质开始流动时所述闸元件(313)的最小平移量Lmin和/或所述物质停止流动时所述闸元件(31 的最大平移量Lmax，并且这些参数被保存在贮存器中并且被所述控制器单元(600) 使用来在随后的装填过程中控制所述质量流量财W。
9.一种可操作来借助于剂量分配装置(300)从贮存器(200)向目标容器(100)装填预定目标质量mz的自由流动的物质的设备，所述剂量分配装置(300)用来将计量过的剂量物质装填到所述目标容器(100)中，所述剂量分配装置(300)包括阀(310)、确定从所述装填过程开始时所经过的时间t的守时装置G00)、确定所述目标容器(620)中现有物质的质量 m的天平(500)和控制所述阀(310)的控制器单元(600)，所述阀(310)允许可变地设置所述物质从所述贮存器(200)流入到所述目标容器(100)中的质量流量Λ，其中所述控制器单元(600)包括调节模块(620)和保存在所述调节模块(620)中的期望的质量流量4，其中进一步，如果在时间t处，发现所述质量流量树t)小于所期望的质量流量，则所述质量流量可以被增加drfi，并且如果发现所述质量流量论(O大于所期望的质量流量&，则所述质量流量可以被减去淑，其中棚是由所期望的质量流量九和实际的质量流量钳t)之间的差值所形成的，并且所述目标质量mz在公差％内，其特征在于，在当质量到达所述天平上时的时间和当所述质量的数量显示在所述天平上时的时间之间存在延迟间隔τ，并且选择所期望的质量流量夂，以使所期望的质量流量軋与所述延迟间隔τ成反比，并且使所期望的质量流量軋与所述公差％成正比。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述阀(310)包括外壳(311)、具有圆孔形横截面的出口孔(312)和闸元件(313)，其中所述出口孔(312)和闸元件(313)被设置在公共轴线上，并且所述闸元件(313)相对于所述外壳具有可动性以围绕所述公共轴线转动并且沿所述公共轴线以平移运动从所述出口孔(312)中滑出并缩回到所述出口孔(312) 中，并且所述闸元件(313)具有圆柱形的闸部分(314)和出口通道部分(315)，其中所述阀 (310)可以通过所述闸元件(313)的平移运动(340)来打开和关闭。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述闸元件的出口通道部分(315)具有可变孔径的横截面Α，并且所述间元件(31 的平移直接与所述阀(310)的口孔横截面A 相关。
12.根据权利要求9到11中一项所述的设备，其特征在于，所述闸元件(31 可以可变的角速度ω旋转，其中所述角速度ω保持与穿过所述阀(310)的物质流的质量流量 直接相关。
13.根据权利要求9到12中一项所述的设备，其特征在于，所述阀(310)包括撞击机构，由此，可以将具有可变敲击频率F的敲击导向已经打开的阀，并且所述敲击频率F直接与穿过所述阀(310)的物质流的质量流量 相关。
全文摘要
根据本发明的方法和根据本发明的设备用作借助于用于将计量过的剂量物质装填到目标容器中的分配装置来从贮存器向所述目标容器装填预定目标质量mz的自由流动的物质的目的。所述剂量分配装置具有阀，该阀允许可变地调节从所述贮存器流向所述目标容器的物质流的质量流量剂量分配装置还包括用于计量从装填过程开始所经过的时间t的装置、用于确定目标容器中的物质的质量m的天平和利用阀控制模块来控制阀的控制器单元。控制器单元包括调节模块，其中所期望的质量流量被保存在该调节模块中。如果在时间点t时，所述质量流量小于所期望的质量流量则将所述流量增加流量调节量并且如果所述质量流量大于所期望的质量流量将所述流量减去所述流量调节量
文档编号G01G11/08GK102165290SQ200980137917
公开日2011年8月24日 申请日期2009年8月13日 优先权日2008年8月25日
发明者G·舒斯特, M·科特曼, P·弗赖 申请人:梅特勒-托利多公开股份有限公司