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Dokumentenidentifikation DE68909352T2 03.02.1994
EP-Veröffentlichungsnummer 0355425
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Sterilisieren von Ampullen durch Mikrowellen.
Anmelder Eisai Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP;
Micro Denshi Co., Ltd., Niiza, Saitama, JP
Erfinder Iijima, Kenichi, Isezaki-shi Gunma-ken, JP;
Kudo, Minoru, Hiki-gun Saitama-ken, JP
Vertreter Hoffmeister, H., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 48147 Münster
DE-Aktenzeichen 68909352
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 22.07.1989
EP-Aktenzeichen 891134876
EP-Offenlegungsdatum 28.02.1990
EP date of grant 22.09.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.02.1994
IPC-Hauptklasse B65B 55/16

Beschreibung[de]
DER ERFINDUNG ZUGRUNDELIEGENDER ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Hitze-Sterilisierung von mit einer Arzneimittellösung gefüllten versiegelten Ampullen, die sich entlang eines Schlitzes in der oberen

Wand eines Bestrahlungsofens bewegen, der in Verbindung mit einem rechteckigen Wellenleiter steht, wobei die Mikrowellenbestrahlung in dem genannten Bestrahlungsofen erfolgt.

Die mit einer Arzneimittellösung, z.B. einer Injektion, gefüllte versiegelte Ampulle wird gewöhnlich während des Herstellungsprozesses einer sterilisierenden Behandlung unterzogen; die Sterilisierung durch Mikrawellen ist ein wohlbekanntes Beispiel für eine solche sterilisierende Behandlung.

Der Sterilisierung mit Hilfe von Mikrowellen liegt das Prinzip zugrunde, daß sich die in der Ampulle befindliche Flüssigkeit durch gesättigte Absorption der Mikrowellenenergie erhitzt. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt sicherlich darin, daß die erwünschte Sterilisierung in sehr kurzer Zeit erreicht wird. Von Nachteil dagegen sind bei diesem bekannten Verfahren der Sterilisierung durch Mikrowellen potentielle Temperaturschwankungen innerhalb der Ampulle, sowie die Tatsache, daß der Verlauf des Temperaturanstiegs (Termperaturanstiegskurve) von der Art der in der Ampulle befindlichen Arzneimittellösung abhängt und daß die gasförmige Phase im Innern der Ampulle möglicherweise nicht ausreichend erhitzt; dies resultiert in ungenügender Sterilisation.

Gegenmaßnahmen zur Lösung dieser Probleme werden u.a. in der Japanese Disclosure Gazette Nr. 1973-61609 unter dem Titel "Apparatus for sterilization of sealed ampules filled with medical fluid", in der Japanese Disclosure Gazette Nr 1973-59976 unter dem Titel "Apparatus for sterilization of medical fluid within ampule" und in der Japanese Disclosure Gazette Nr. 1979-34590 unter dem Titel "Method for sterilization within container" offenbart.

Die Absorption der Mikrowellen hängt von verschiedenen Faktoren ab - u.a. von der Leitfähigkeit der Arzneimittellösung sowie von der Größe der Ampulle und der Menge der eingefüllten Flüssigkeit. Wird daher die Mikrowellenbestrahlung unter gleichen Bedingungen ohne ausreichende Berücksichtigung dieser Faktoren durchgeführt, kann es je nach Art der Arzneimittellösung und Größe der Ampulle zu unterschiedlichen Graden der Temperaturerhöhung kommen.

Angesichts dieser Nachteile ist keines der bekannten obengenannten Verfahren geeignet, sich dem je nach Art der Arzneimittellösung unterschiedlichen Verlauf des Temperaturanstiegs effektiv anzupassen und so eine homogene Sterilisierung zu erzielen.

Im einzelnen soll mit Hilfe der in der obengenannten Japanese Disclosure Gazette Nr. 1973-61609 vorgestellten Vorrichtung ein gleichmäßiger Temperaturanstieg in der Ampulle erreicht werden, indem die in einem angemessenen Winkel zur Senkrechten gehaltene Ampulle während der Bestrahlung durch die Mikrowellen rotiert wird. Trotz des hierfür erforderlichen komplexen Mechanismus wird jedoch keine zufriedenstellende Gleichmäßigkeit des Temperaturanstiegs erreicht.

Es wird behauptet, daß mit Hilfe der in der obengenannten Japanese Disclosure Gazette Nr. 1973-59976 vorgestellten Vorrichtung Temperaturunterschiede innerhalb der Ampulle reduziert werden, indem der untere Teil der aufrecht gehaltenen Ampulle durch Mikrowellen bestrahlt wird. Diese Vorrichtung weist jedoch ebenfalls verschiedene Probleme auf, die aufgrund des einfachen, mit keinen erwähnenswerten Feinheiten ausgestatteten Verfahrens der Mikrowellenbestrahlung ungelöst bleiben. Ein geringer Heizwirkungsgrad erfordert nämlich einen entsprechend langen Bestrahlungsofen sowie ein hohes Leistungsvermögen des Mikrowellengenerators und verhindert eine effiziente Sterilisierung.

Das erwähnte Verfahren bzw. die Vorrichtung erweisen sich deshalb als besonders nachteilig, weil die Bestrahlungsdosis nur durch die Einstellung der Einsatztiefe der Ampulle in den Schlitz gesteuert wird.

Darüber hinaus wird durch die auf diese Weise durchgeführte Mikrowellenbestrahlung im wesentlichen nur die flüssige Phase bestehend aus der Arzneimittellösung in der Ampulle erhitzt. Der ungefüllte Raum in der Ampulle weist eine niedrigere Temperatur auf, auch nachdem die Arzneimittellösung die zur Sterilisierung benötigte Temperatur bereits erreicht hat. Das bedeutet, daß die Keime an der Innenwand des ungefüllten Raumes nicht sterilisiert werden.

Schließlich wird in der obengenannten Japanese Disclosure Gazette Nr. 1979-34590 als Gegenmaßnahme vorgeschlagen, die Ampulle umzudrehen. Der hierfür notwendige Mechanismus ist jedoch sehr komplex und erschwert die praktische Realisierung kontinuierlicher Sterilisationsprozesse. Ändern sich außerdem die Bedingungen der Mikrowellenbestrahlung in Abhängigkeit von der Art der Arzneimittellösung, wird sich notwendigerweise auch die Geschwindigkeit des Sterilisierungsprozesses ändern. Entsprechend muß die Geschwindigkeit des Einfüllprozesses der Arzneimittellösung angepaßt werden. Dies führt häufig zu einer Herabsetzung der Produktionsrate.

ZUSAMMENFASSENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Angesichts der angeführten Mängel, die der Stand der Technik aufweist, ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sterilisierung von Ampullen anzubieten, die mit einem vergleichsweise einfachen Mechanismus arbeitet und deren Heizwirkungsgrad sich spezifischen Gegebenheiten, wie z.B. unterschiedlicher Leitfähigkeit einer bestimmten Arzneimittellösung oder unterschiedlicher Größe einer bestimmten Ampulle anpassen kann.

Um dieses Ziel zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung ein Sterilisierungsverfahren für Ampullen durch Mikrowellen vor, bei dem nur der untere Abschnitt jeder Ampulle durch einen Schlitz an dessen oberer Wand in einen Bestrahlungsofens eingesetzt wird, der mit einem rechtekkigen Wellenleiter verbunden ist. Die Sterilisierung wird durchgeführt, während sich die Ampulle entlang des Schlitzes bewegt. Dieses Verfahren ist durch einen Arbeitsschritt gekennzeichnet, bei dem die Tiefe des Bestrahlungsofens und die Entfernung zwischen der Ampulle und einer Fläche des Schlitzes eingestellt werden, wodurch die Mikrowellen-Bestrahlungsdosis der genannten Ampulle steuerbar ist.

Zur Erreichung des genannten Ziels sieht die vorliegende Erfindung außerdem eine Vorrichtung zur Sterilisierung von Ampullen durch Mikrowellen vor, die sich zusammensetzt aus einem mit einem rechteckigen Wellenleiter verbundenen Bestrahlungsofen, in dessen oberer Wand sich ein Schlitz befindet, und einem Förderer, der die einzelnen Ampullen entlang des genannten Schlitzes bewegt, wobei nur der untere Abschnitt der jeweiligen Ampullen durch den genannten Schlitz in den Bestrahlungsofen eingesetzt wird. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des Bestrahlungsofens und die Entfernung zwischen der Ampulle und der Oberfläche des Schlitzes einstellbar sind.

Da der ungefüllte Raum in der Ampulle normalerweise nicht ausreichend von den Mikrowellen erhitzt wird, könnten das Verfahren und die Vorrichtung so konstruiert werden, daß die Ampulle während ihrer Bewegung entlang des Schlitzes durch ein Heizgebläse erhitzt wird.

Der vom JIS-Standard vorgeschriebene rechteckige Wellenleiter ist zu groß, um mit dem Bestrahlungsofen zur Sterilisierung der Ampullen eingesetzt werden zu können. Deshalb sieht die vorliegende Erfindung vor, die Querschnittsfläche des Bestrahlungsofens so abzumessen, daß sie kleiner ist als die Querschnittsfläche des rechteckigen Wellenleiters.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens, das es ermöglicht, daß die Ampulle während des Sterilisierungsvorganges ihre Maximaltemperatur an einem vorher festgelegten Punkt erreicht.

Zu diesem Zweck sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung vor, bei der sich die Mikrowellenstrahlung in eine Richtung ausbreitet, die der Bewegung der Ampullen entgegengesetzt ist.

Trotz des relativ einfachen Mechanismus ist die vorliegende Erfindung in der Praxis besonders nützlich, da die in der Ampulle befindliche Arzneimittellösung im Bestrahlungsofen mit hoher elektrischer Feldstärke gleichmäßig sterilisiert werden kann, indem eine Konvektionsströmung der Arzneimittellösung in den Ampullen erzeugt wird und weil es außerdem möglich ist, Ampullen unterschiedlicher Art und Größe flexibel zu behandeln, da der zur Sterilisierung notwendige Heizwirkungsgrad verschiedenen Faktoren wie Größe und Form der Ampulle sowie Art der Arzneimittellösung in der Ampulle angepaßt werden kann.

Außerdem ermöglicht die vorliegende Erfindung die Ampullensterilisierung mittels eines relativ einfachen Mechanismus, bei dem der Heizwirkungsgrad auf die jeweilige Leitfähigkeit der Arzneimittellösung und die Größe der Ampulle abgestimmt werden kann. Dadurch wird eine effiziente, der Geschwindigkeit der Einfüllvorrichtung entsprechende Sterilisierung erzielt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die obigen sowie weitere Gegenstände dieser Erfindung, werden aus den Beschreibungen ersichtlich, die sich auf die beigefügten Zeichnungen beziehen. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: einen Längsschnitt der gemäß der vorliegenden Erfindung gebauten Sterilisierungsvorrichtung.

Fig. 2: eine Draufsicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung.

Fig. 3: eine Querschnittansicht der Vorrichtung, wobei die Querschnittsfläche des rechteckigen Wellenleiters zur Bildung des Bestrahlungsofens im Vergleich zur Fig. 1 verkleinert wurde.

Fig. 4: eine perspektivische Ansicht eines teilweise im Schnitt dargestellten Teils des Bestrahlungsofens.

Fig. 5(A) bis 5(C): vertikal aufgeschnittene Teilansichten der Vorrichtung, die aufzeigen, wie man die Tiefe (9) des Bestrahlungsofens und/oder die Entfernung (10) zwischen der Ampulle (30) und der Oberfläche (4') des Schlitzes (4), in dem sie sich bewegt, verstellen kann.

Fig. 6 (A) und 6 (B): Varianten eines Bauteiles, das die obere Wand des Bestrahlungsofens bildet, von oben gesehen.

Fig. 7: einen detaillierteren Querschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Erhitzereinheit.

Fig. 8: einen detaillierteren Querschnitt des in Fig. 2 dargestellten Förderers.

Fig. 9: eine detaillierte Draufsicht der in Fig. 8 dargestellten Aufnahmevorrichtung.

Fig. 10:ein graphisches Schaubild, das den unterschiedlichen Verlauf der Temperaturanstiegskurve zeigt, je nachdem ob die Mikrowellenbestrahlung in der gleichen Richtung erfolgt wie die Bewegung der Ampulle oder dieser entgegengesetzt ist.

Fig. 11(A) bis 11(C): graphische Schaubilder, die veranschaulichen wie sich die Temperaturanstiegskurve der Arzneimittellösung im Verhältnis zur Tiefe des Bestrahlungsofens und der Entfernung zwischen Ampulle und Oberfläche des Schlitzes verändert.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wird anhand von Beispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

In Fig. 1 und Fig. 2 ist die gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierte Sterilisierungsvorrichtung dargestellt. Wichtige Komponenten dieser Vorrichtung sind die Erhitzereinheit (40) und der Förderer (60), der die Ampullen (30) durch diese Erhitzereinheit (40) transportiert. Zunächst soll die Erhitzereinheit (40) anhand der Fig. 1 erläutert werden.

Die Erhitzereinheit (40) besteht aus einem Bestrahlungsofen (42), der durch Verkleinerung des Querschnitts des rechteckigen Wellenleiters (3) gebildet wird. Der rechteckige Wellenleiter ist auf einer Seite mit einem Mikrowellen-Generator (1) und auf der anderen Seite mit einem Mikrowellen-Absorber (2) verbunden und leitet die Mikrowellen vom Generator zum Absorber in der mit einem Pfeil (x) angegebenen Richtung. Ein Heizgebläse-Ofen (44) bedeckt den genannten Bestrahlungsofen (42) von oben. Es sollte hier deutlich werden, daß die Erhitzereinheit (40) im Verhältnis zum Förderer (60) um einige Grad ( in der Größenordnung von 20 Grad) gegen die Vertikale nach innen geneigt ist (siehe Fig. 8).

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, hat der Bestrahlungsofen (42) in seiner oberen Wand einen Schlitz (4), der sich längs des Ofens erstreckt, so daß die Ampullen (30), deren unterer Abschnitt durch den Schlitz (4) in den Bestrahlungsofen (42) eingesetzt wird, vom Förderer (60) entlang dieses Schlitzes (4) transportiert werden können. Eine genauere Beschreibung des Förderers erfolgt weiter unten. Die Leitschiene (5), die die Ampullen (30) von unten hält, ist je nach der jeweiligen Höhe der Ampullen (30) austauschbar. Das Bauteil (6), das die obere Wand des Bestrahlungsofens (42) bildet, ist ebenfalls austauschbar und kann je nach Bedarf in verschiedenen Dicken (6a) und Breiten (6b) mit Hilfe von Schrauben (8) auf dem Hauptteil (7) des Ofens befestigt werden, um sowohl die Tiefe (9) des Bestrahlungsofens (42) als auch die Entfernung (10) zwischen den Ampullen (30) und der Oberfläche (4') des Schlitzes (4) zu regulieren (siehe Fig. 5(A) bis 5(C)).

Fig. 5 (A) zeigt den Fall, bei dem die Entfernung (10) zwischen den jeweiligen Ampullen (30) und der Oberfläche (4') des Schlitzes (4) relativ gering ist. Fig. 5 (B) zeigt einen anderen Fall, bei dem die Tiefe (9) des Bestrahlungsofens (42) größer ist als bei dem Fall in Beispiel 5 (A). Fig. 5(C) zeigt einen weiteren Fall, bei dem die genannte Entfernung (10) größer ist als bei dem Fall in Fig. 5(A).

Die Querschnittsfläche des Bestrahlungsofens (42) kann so bemessen werden, daß sie kleiner als die Querschnittsfläche des rechteckigen Wellenleiters (3) ist. Dadurch wird die Leistungsflußdichte innerhalb des Bestrahlungsofens (42) verbessert und der Heizwirkungsgrad entsprechend erhöht. Die effektive Länge des Bestrahlungsofens kann also verkürzt und so die gesamte Vorrichtung verkleinert werden.

Fig. 6(A) zeigt eine Variante, bei der das Bauteil (6) längliche Löcher (11) zur Durchführung der Schrauben (8) aufweist; Fig. 6(B) zeigt eine alternative Variante, bei der das Bauteil (6) eine Vielzahl von Löchern (11) zur Durchführung der Schrauben (8) aufweist. In beiden Fällen ist es möglich, die Entfernung zwischen den jeweiligen Ampullen (30) und der Oberfläche (4') des Schlitzes (4) mit ein und demselben Bauteil einzustellen.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich, ist die obere Wand des Bestrahlungsofens (42) mit einem Heizgebläse-Ofen (44) bedeckt, der wiederum durch eine mit geeignetem thermischen Isoliermaterial gefüllte Hitzeschutzwand (12) gegen den Außenraum isoliert wird.

Bezugszahl (13) bezeichnet eine Düse, die den Heizgebläse-Ofen (44) mit Heißluft versorgt. Druckluft wird durch eine Leitung (14) zugeführt und strömt dann durch diese Düse (13) und den darin angebrachten Erhitzer (15) in den Ofen (44), um die oberen Abschnitte der jeweiligen Ampullen (30) zu erhitzen.

Neben der Auslaßöffnung (48) der wie oben beschrieben konstruierten Erhitzereinheit (40) ist, wie in Fig. 1 dargestellt, ein Thermometer (16), z.B. ein Infrarotstrahlungsthermometer, angebracht, das die Temperatur der Ampullen (30) von außen mißt.

Im folgenden soll der Förderer (60) erläutert werden.

Die Nummern (20), (20) in Fig. 2 bezeichnen zwei Kettenräder. Es handelt sich um ein Antriebsrad, das sich, von einem Elektromotor (nicht abgebildet) angetrieben, gegen den Uhrzeigersinn dreht sowie um ein angetriebenes Kettenrad.

Die Kettenräder (20), (20) sind beim Betrieb durch eine endlose Kette (21) verbunden, die wiederum die Fördererteile (22) (siehe Fig. 8) trägt. An den Fördererteilen (22) sind Platten (23) befestigt, an deren vorderem Ende Aufnahmevorrichungen (24) angebracht sind, die in den Schlitz (4) hineinreichen.

Jede Aufnahmevorrichtung (24) ist wie die Erhitzereinheit (40) nach innen geneigt, so daß entsprechend auch die Ampullen (30) in den jeweiligen Nuten (24') geneigt sind. Während des Transports der Ampullen (30) in Richtung (y) durch Rotation der beiden Kettenrädet (20), (20) werden die Ampullen (30) von unten von der Leitschiene (5) gehalten.

Die Aufnahmevorrichtungen (24) sollten vorzugsweise aus Fluorkohlenstoffharz hergestellt sein, da dieses Material eine niedrige relative Dielektrizitätskonstante und eine hohe Hitzebeständigkeit aufweist.

Jedes Fördererteil (22) hat sowohl oben als auch unten Aussparungen, die am jeweiligen inneren Ende zylindrisch ausgeformt sind. Die Fördererteile (22) werden entlang der geradlinigen Abschnitte des Kettenlaufs von Stäben (hier nicht abgebildet) geleitet, die durch diese Aussparungen hindurchgehen. Dies ermöglicht den stabilen Transport der in den Nuten (24') der einzelnen Aufnahmevorrichtungen (24) gehaltenen Ampullen (30) durch die Fördererteile (22).

Neben der Einlaßöffnung (46) der Erhitzereinheit (40) ist ein Beschickungsmechanismus (25) angebracht (siehe Fig. 2), der die Ampullen (30) in den Förderer (60) einsetzt. Neben der Auslaßöffnung (48) der Erhitzereinheit (40) ist ein Abnahmemechanismus (26) angebracht, der die Ampullen (30) dem Förderer 60 entnimmt. Bezugszahl (27) bezeichnet eine Sortiervorrichtung, die diejenigen von der Abnahmevorrichtung entnommenen Ampullen (30) aussortiert, deren Inhaltsmenge und Qualität nicht den Anforderungen genügt.

Die der Erfindung entsprechende, oben beschriebene Vorrichtung sieht vor, daß nur der in den Bestrahlungsofen (42) eingesetzte Abschnitt der Ampullen (30) während ihres Transports mit dem Förderer (60) entlang der Erhitzereinheit (40) mit den Mikrowellen bestrahlt wird.

Dies hat zur Folge, daß sich zwischen dem oberen und unteren Teil der Arzneimittellösung in jeder Ampulle eine Temperaturdifferenz ausbildet. Eine solche Temperaturdifferenz erzeugt eine Konvektionsströmung in der Arzneimittellösung, die ausgenutzt wird, um eine gleichmäßige Mikrowellenbestrahlung der gesamten Arzneimittellösung zu erreichen, während die Ampullen (30) auf dem Förderer (60) entlang der Erhitzereinheit (40) transportiert werden.

Was die Richtung der Mikrowellenbestrahlung der Ampullen (30) im Bestrahlungsofen (42) anbetrifft, so kann die Bestrahlung sowohl in der gleichen Richtung erfolgen, in der die Ampullen (30) transportiert werden (Richtung y) als auch in der Richtung (x), die der Transportrichtung entgegengesetzt ist. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Bestrahlung in Richtung (x), also in der der Transportrichtung der Ampullen (30) entgegengesetzten Richtung, für eine wirkungsvolle Temperatursteuerung der Ampullen (30) sehr geeignet ist.

Fig. 10 zeigt das unterschiedliche Verhalten der Temperaturanstiegskurve, je nachdem, ob die Mikrowellenbestrahlung in derselben Richtung (y) erfolgt, in der die Ampullen (30) transportiert werden, oder in der der Richtung (y) entgegengesetzten Richtung (x).

Erfolgt die Mikrowellenbestrahlung in der der Ampullentransportrichtung (y) entgegengesetzte Richtung (x), findet an der Auslaßöffnung (48) des Bestrahlungsofens (42) keine weitere Mikrowellenabsorption statt. Dadurch steigt die Temperatur nicht weiter an, so daß die Temperaturanstiegskurve (s) im Falle der entgegengesetzten Richtung ihren Maximalwert dann annimmt, wenn die Ampulle (30) die Auslaßöffnung (48) erreicht.

Erfolgt, im Gegensatz dazu, die Mikrowellenbestrahlung in der Transportrichtung (y) der Ampullen (30), so kann die Stelle, an der die Maximaltemperatur auf der Temperaturanstiegskurve (t) erreicht wird, nicht konstant sein, da es von der Art der Arzneimittellösung in der Ampulle abhängt, wann beim Durchlauf durch den Bestrahlungsofen die Stelle erreicht ist, ab der keine weitere Mikrowellenabsorption stattfindet. Genauer gesagt besitzt jede Arzneimittellösung eine charakteristische Leitfähigkeit und damit auch einen dieser entsprechenden Temperaturanstieg. Daraus folgt zwangsläufig, daß der Ort, an dem die Temperaturanstiegskurve (t) ihren Maximalwert annimmt, je nach Art der Lösung unterschiedlich ist, und daß die Stelle innerhalb des Bestrahlungsofens an der die Maximaltemperatur der Arzneimittellösung gemessen werden soll, jeweils geändert werden muß. Wenn die Mikrowellenbestrahlung in Transportrichtung erfolgt, müssen zu diesem Zweck geeignete technische Mittel eingesetzt werden.

Erfolgt die Mikrowellenbestrahlung jedoch in der der Transportrichtung (y) der Ampullen (30) entgegengesetzten Richtung (x), wird sichergestellt, daß die Temperaturanstiegskurve (s) ihren Maximalwert dann annimmt, wenn die Ampulle (30) an der Auslaßöffnung (48) des Bestrahlungsofens (42) angekommen ist. Das Thermometer (16) kann daher an der Auslaßöffnung (48) angebracht werden und dort die genaue Maximaltemperatur ermitteln. So kann mit Hilfe der Temperatursteuerung die Effektivität der Sterilisierung geregelt werden.

Ein weiteres wichtiges Kennzeichen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß man die Tiefe (9) des Bestrahlungsofens (42) und/oder die Entfernung (10) zwischen der Ampulle (30) und der Oberfläche (4') des Schlitzes (4) einstellen kann, um die Bestrahlungsdosis und die Stärke der Mikrowellen an veränderliche Faktoren wie Form und Größe der Ampulle (30) und Art der Arzneimittellösung anzupassen.

An dieser Stelle soll anhand Fig. 11 die Abhängigkeit der Temperaturanstiegskurve der Arzneimittellösung von der Tiefe (9) des Bestrahlungsofens (42) sowie von der Entfernung (10) zwischen der Ampulle (30) und der Oberfläche (4') des Schlitzes (4) erläutert werden. Bei den in Fig. 11(A) bis 11(C) dargestellten Fallbeispielen breitet sich die Mikrowellenstrahlung entgegengesetzt zur Transportrichtung (y) der Ampullen (30), also in Richtung (x), aus.

Fig. 11(A) zeigt eine Temperaturanstiegskurve (p) einer Arzneimittellösung, die ein geringes Absorptionsvermögen für Mikrowellen besitzt. Man sieht, daß die Kurve (p) zwischen der Einlaß- (46) und Auslaßöffnung (48) des Bestrahlungsofens (42) eine gleichmäßige Steigung aufweist, ausgleichende Maßnahmen also überflüssig wären. Jedoch wird bei einer Arzneimittellösung mit äußerst geringem Absorptionsvermögen keine ausreichende Maximaltemperatur erreicht. Um dieses Problem auf einfache Art zu lösen, kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Tiefe des Bestrahlungsofens je nach den Gegebenheiten verändert werden. Dadurch wird die Einsatztiefe der Ampullen in den Bestrahlungsofen eingestellt (siehe Fig. 5(B)) und die Bestrahlungsdosis, der die unteren Abschnitte der einzelnen Ampullen ausgesetzt sind, gesteuert.

Der Bestrahlungsofen kann also vertieft werden, um die Oberfläche der einzelnen Ampullen zu vergrößern und dadurch das Mikrowellenabsorptionsvermögen der jeweiligen Arzneimittellösung in den Ampullen zu verbessern. Eine Arzneimittellösung, die nur ein geringes Absorptionsvermögen für Mikrowellen besitzt, kann so eine größere Menge an Mikrowellen aufnehmen und eine höhere Maximaltemperatur erreichen.

Nun wird der Fall einer Arzneimittellösung mit hohem Absorptionsvermögen betrachtet. Hier wird fast die gesamte Mikrowellenenergie bereits in der Nähe der Auslaßöffnung (48) des Bestrahlungsofens (42) absorbiert und praktisch keine Mikrowellen können sich bis zur Einlaßöffnung (42) ausbreiten. Die entsprechende Temperaturanstiegskurve (q) zeigt einen starken Temperaturanstieg nahe der Auslaßöffnung (48) (siehe Abb. 11 (B)). Dieser steile Temperaturanstieg führt zu einer ungleichen Verteilung der Temperatur in der Arzneimittellösung und zu einer unzuverlässigen Sterilisierung. Die Qualität der Ampullen entspricht dadurch teilweise nicht mehr den Anforderungen. Wird jedoch das Leistungsniveau des Mikrowellengenerators herabgesetzt, besteht das Risiko, daß zwar die Temperaturanstiegskurve (q') eine gleichmäßigere Steigung aufweist, daß aber nicht die für eine effektive Sterilisierung notwendige Maximaltemperatur erreicht wird.

Zur Vermeidung dieses Risikos kann die Entfernung (10) zwischen der Ampulle (30) und der Oberfläche (4') des Schlitzes (4) verändert werden, wodurch die Stärke der Mikrowellenbestrahlung auf die Ampullen eingestellt und eine gleichmäßige Temperaturanstiegskurve erzielt werden kann. Der in Abb. 11 (C) dargestellten Temperaturanstiegskurve (r') entspricht eine verkürzte Entfernung (10) zwischen der Ampulle (30) und der Oberfläche (4') des Schlitzes (4) (siehe Abb. 5(A)) , während die in Abb. 5(C) dargestellte Temperaturanstiegskurve (r") einer größeren Entfernung (10) entspricht. Im ersten Fall, d.h. bei einer relativ geringen Entfernung (10), wird eine höhere Maximaltemperatur erreicht, die Temperaturanstiegskurve wird jedoch steil.

Im Gegensatz dazu wird in letzterem Fall, d.h. bei einer relativ großen Entfernung (10), eine etwas erniedrigte Maximaltemperatur erreicht, die Temperaturanstiegskurve verläuft jedoch gleichmäßig. Es ist also nicht nur möglich, die Temperaturanstiegskurve (r") zu erhalten, indem die Entfernung (10) vergrößert wird, sondern zusätzlich kann auch das Leistungsniveau erhöht werden, so daß eine der Temperaturanstiegskurve (r) ähnliche Kurve entsteht, die annehmbar gleichmäßig ansteigt und die erwünschte Maximaltemperatur aufweist.

Die Temperaturanstiegskurve, die aus einer Vergrößerung der Entfernung (10) resultiert, zeigt im Vergleich zu dem Fall einer relativ geringen Entfernung (10) eine leicht verminderte Maximaltemperatur aber eine gleichmäßigere Steigung. Dies läßt sich dadurch erklären, daß die Menge der von jeder einzelnen Ampulle absorbierten Mikrowellen abnimmt und die Mikrowellen sich zu einer größeren Anzahl an nachfolgenden Ampullen ausbreiten können.

Wie aus den vorausgehenden Erläuterungen deutlich wird, kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Tiefe (9) des Bestrahlungsofens (42) und/oder die Entfernung (10) zwischen den jeweiligen Ampullen (30) und der Fläche (4') des Schlitzes (4) an veränderliche Faktoren wie Form und Größe der Ampullen (30) oder Art der betreffenden Arzneimittellösung, mit der die Ampullen gefüllt sind, angepaßt werden, um eine Temperaturanstiegskurve mit gleichmäßiger Steigung und die erwünschte Maximaltemperatur zu erzielen. Auf diese Weise wird nicht nur ein gleichmäßiger Temperaturanstieg bewirkt, sondern auch das allmähliche Entstehen einer Konvektionsströmung innerhalb der Ampulle. Dies hat die vorteilhafte Auswirkung, daß die Temperaturverteilung in jeder Ampulle homogen wird und nur noch wenige Ampullen einen nicht der Norm entsprechenden Temperaturanstieg aufweisen.

Ebenfalls gemäß der vorliegenden Erfindung können die oberen Abschnitte der jeweiligen Ampullen (30) wie in der vorstehend erwähnten Vorrichtung durch ein Heizgebläse erhitzt werden, wobei der ungefüllte Raum der Ampulle erhitzt, und dadurch auch die Innenwand dieses nicht von den Mikrowellen erhitzten Teils sterilisiert wird.

Darüber hinaus kann die Querschnittsfläche des Bestrahlungsofens (42) kleiner abgemessen werden als die Querschnittsfläche des rechteckigen Wellenleiters (3), mit dem Ziel, die Leistungsflußdichte innerhalb des Bestrahlungsofens (42) zu erhöhen und den Heizwirkungsgrad entsprechend zu verbessern, so daß der Bestrahlungsofen verkürzt und damit auch die Vorrichtung insgesamt verkleinert werden kann.

Es sollte klar werden, daß der Durchmesser des rechteckigen Wellenleiters (3) stufenweise in Richtung der Mikrowellenausbreitung verkleinert werden kann, um die Leistungsflußdichte zu erhöhen und entsprechend den Heizwirkungsgrad zu verbessern.

Aus der vorangegangenen Beschreibung wird folgendes deutlich: gemäß der vorliegenden Erfindung kann zur Regulierung der Mikrowellenbestrahlungsdosis, der die unteren Abschnitte der einzelnen Ampullen ausgesetzt werden, einerseits die Tiefe des Bestrahlungsofens und dadurch die Einsatztiefe der Ampullen in den Bestrahlungsofen und andererseits die Entfernung zwischen Ampulle und einer Oberfläche des Schlitzes je nach Bedarf verändert werden.

Das Merkmal dieser Erfindung, nach dem nur die unteren Abschnitte der in den Bestrahlungsofen eingesetzten Ampullen mit Mikrowellen bestrahlt werden, bewirkt einen deutlichen Temperaturunterschied zwischen dem oberen und unteren Abschnitt der jeweiligen Ampullen und erzeugt eine Konvektionsströmung in den Ampullen. Eine solche Konvektionsströmung ermöglicht die Bestrahlung der gesamten in der Ampulle befindlichen Arzneimittellösung durch die Mikrowellen und somit eine gleichmäßige Hitze-Sterilisierung während der Bewegung der Ampullen entlang des Schlitzes.

Darüber hinaus kann der obere Abschnitt der Ampulle durch ein Heizgebläse erhitzt werden, um auch den nicht gefüllten Teil der Ampullen zu erhitzen und die Innenwand dieses nicht gefüllten Teils zu sterilisieren.

Es ist ferner möglich, die Querschnittsfläche des Bestrahlungsofens im Verhältnis zum rechteckigen Wellenleiter zu verkleinern, um die Leistungsflußdichte des Heizwirkungsgrades zu verbessern. Dies ermöglicht die Verkleinerung des Bestrahlungsofens.Weiterhin kann die Mikrowellenbestrahlung in der der Transportrichtung der Ampullen entgegengesetzten Richtung erfolgen, um sicherzustellen, daß die Mikrowellenabsorption der sich entlang des Schlitzes bewegenden Ampullen erst mit Erreichen der Auslaßöffnung des Bestrahlungsofens endet und dadurch die Maximaltemperatur immer an der gleichen Stelle entlang des Schlitzes erreicht wird.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Sterilisieren von Ampullen (30) mit Hilfe von Mikrowellen, bei dem die Ampullen (30) einem Mikrowellen-Feld innerhalb eines rohrförmigen Wellenleiters (6,6,7) ausgesetzt werden, wobei im Verfahren

(a) nur der untere Abschnitt jeder Ampulle (30) bis zu einer bestimmten Tiefe in die Zone innerhalb des Wellenleiters (6,6,7) eingesetzt wird, die von Mikrowellen bestrahlt wird [Bestrahlungsofen (42)],

(b) der Bestrahlungsofen (42) durch seine obere Wand (6,6) durch einen Schlitz (4) offen ist, der die eingesetzten Ampullen (30) während ihres Transportes durch den Wellenleiter (6,6,7) umfaßt,

(c) und die Bestrahlungsdosis durch Einstellung der Einsatztiefe der Ampullen in den Schlitz (4) gesteuert wird ,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Bestrahlungsdosis zusätzlich durch Einstellung der Entfernung zwischen der Ampulle (30) und einer Fläche (4') des genannten Schlitzes (4') gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestrahlungsofen (42) einen Querschnitt hat, der kleiner ist als der eines rechteckigen Wellenleiters (3), der die Mikrowellenenergie zuführt und mit dem er verbunden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellenstrahlung in einer Richtung sich ausbreitet, die entgegengesetzt der Ampullen-Transport-Richtung ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oberer Abschnitt der Ampulle durch ein Wärmegebläse während der Bewegung der Ampulle im Schlitz (4) erhitzt wird.

5. Vorrichtung zum Sterilisieren von Ampullen (30) unter Anwendung von Mikrowellen, in der die Ampullen (30) einem Mikrowellen-Feld innerhalb eines rohrförmigen Wellenleiters ausgesetzt werden und

(a) nur der untere Abschnitt jeder Ampulle (30) bis zu einer bestimmten Tiefe in die Zone innerhalb des Wellenleiters (6,6,7) einsetzbar ist, die von Mikrowellen bestrahlt wird

(b) der Bestrahlungsofen (42) durch seine obere Wand (6,6) durch einen Schlitz (4) offen ist, der die eingesetzten Ampulen (30) während ihres Transportes durch den Wellenleiter (6,6,7) umfaßt,

(c) und die Bestrahlungsdosis durch Einstellung der Einsatztiefe der Ampullen in den Schlitz (4) steuerbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Bestrahlungsdosis zusätzlich durch Einstellung der Entfernung zwischen der Ampulle (30) und einer Oberfläche (4') des genannten Schlitzes (4) steuerbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil bzw. die Teile (6,6), die die obere Wand des Bestrahlungsofens (42) bilden, auswechselbar sind, um die Tiefe (9) des Bestrahlungsofens (42) und die Entfernung (10) zwischen Ampullen (30) und innerer Oberfläche (4') des Schlitzes (4) einzustellen,

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestrahlungsofen (42) einen Querschnitt hat, der kleiner ist als der des rechteckigen Wellenleiters (3).

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderer (20, 21) zum Transport der Ampullen (30) in einer Richtung geeignet ist, die entgegengesetzt ist zu der, in der die Mikrowellen-Strahlung sich ausbreitet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Heizgebläse-Ofen (Erhitzer 15) oberhalb des Bestrahlungsofens (42) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderer eine Vielzahl von Aufnahmevorrichtungen (24) umfaßt, deren jede eine Vielzahl von Nuten (24') zum Transport der entsprechenden Ampullen (30) besitzt, wobei darin die jeweiligen Ampullen von den entsprechenden Nuten (24') in einer Ebene erfaßt sind, die in Bezug zur Vertikalen nach innen geneigt ist, um sicherzustellen, daß die jeweiligen Ampullen mit den betreffenden Nuten (24') stabil verbunden sind.







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