WO2025201913A1 - Anlage zum abfüllen von abfüllgut in behältnisse mit einer füllstandsüberwachung - Google Patents
Anlage zum abfüllen von abfüllgut in behältnisse mit einer füllstandsüberwachungInfo
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- B65B43/52—Feeding or positioning bags, boxes, or cartons in the distended, opened, or set-up state; Feeding preformed rigid containers, e.g. tins, capsules, glass tubes, glasses, to the packaging position; Locating containers or receptacles at the filling position; Supporting containers or receptacles during the filling operation using roller-ways or endless conveyors
Definitions
- the invention relates to a system for filling a product into containers, for example, vials, phials, cartridges, and/or syringes.
- the liquid product is, in particular, a liquid pharmaceutical.
- Liquid pharmaceutical filling systems regularly operate at very high throughput rates. For example, it's common for more than 500 filling processes to be performed per minute, meaning a single filling system can perform more than 500 high-precision filling processes per minute.
- the invention relates to a system for filling filling material into containers, comprising at least one electrical monitoring device for determining at least one electrical property of at least one container and/or of a filling material contained in the container, wherein the at least one electrical property enables an estimation of the fill level of the filling material in the container, wherein the monitoring device has at least one measuring cell which is designed to determine electrical properties of a container, wherein the system and the monitoring device are designed to convey the container in the region of the monitoring device with a conveying movement and the measuring cell is designed to be moved synchronously with the conveying movement for a measuring time interval during the conveying movement, wherein the system further has an evaluation device with which a determination of a fill level of the filling material in the container can be carried out on the basis of electrical properties of a container detected by a measuring cell.
- the system has a filling station for filling the filling material into the containers.
- the electrical monitoring device makes it possible, in particular, to monitor whether the quantity of liquid product filled at the filling station corresponds to a specified quantity.
- the system or the filling station and/or the monitoring device and the evaluation device are designed to enable complete monitoring of the filling of liquid product into each individual container.
- the evaluation device is preferably configured to determine a parameter for each individual container filled by the system, which parameter describes the correctness or, in particular, the accuracy of the filling of the container with the liquid product.
- the electrical monitoring device and the evaluation unit are preferably used to determine a fill level.
- the fill level describes, in particular, the quantity or fill volume of the product in the container.
- the terms fill volume/fill level and fill volume are sometimes used synonymously below. Since the system describes the processing of liquid products, the term fill level is preferred here, because the fill volume of a liquid product in a container regularly results in a level of the product in the container.
- the fill level is regularly detected, preferably at least partially, independently of the level of the liquid filling material in the container.
- the electrical properties of the liquid filling material are preferably determined by the monitoring device independently of the position of the filling material in the container. Depending on how much liquid filling material is present in the container, the monitoring device determines certain electrical properties that enable the determination of a filling quantity.
- a specific filling quantity preferably corresponds to a specific fill level in the container.
- a fill level is therefore preferably determined indirectly by determining a filling quantity. In other words: a specific fill level corresponds to a specific filling quantity and vice versa.
- the liquid filling material is, in particular, a liquid pharmaceutical.
- the liquid filling material can be a filling material for which very precise dosing is important.
- the containers can be any type of container into which such liquid filling materials are filled.
- the system has, in particular, a barrier system (e.g., a clean room) in which the filling takes place.
- the system is preferably configured such that the empty (not yet filled) containers are fed into the clean room or the system, preferably through a designated input system (in particular, a lock system).
- the system is further configured such that the filled containers leave the system again through a designated output system (in particular, also a lock system).
- Electrical properties that can be monitored with the monitoring device are preferably capacitive properties of the objects (containers and/or the contents in the containers) arranged in or on the monitoring device.
- the electrical properties of the container refers to the electrical properties of the empty container or the (combined) electrical properties of the filled container, which are the sum of the electrical properties of the (empty) container and the contents contained therein.
- a permittivity which is also called dielectric conductivity or dielectricity.
- the permittivity or dielectricity of a material can, for example, be described by the so-called dielectric constant, which describes the relative permittivity in relation to a perfect vacuum.
- the dielectric constant of water for example, is approximately 80, while the dielectric constant of air is in the range of 1.
- a dielectric constant can preferably be determined, which can be made available by the monitoring device to an evaluation device for evaluating electrical properties.
- the monitoring device is therefore preferably used to check for the presence of filling material based on the electrical properties of the filling material, and electrical properties/measured values are determined that describe the electrical properties of the filling material.
- the evaluation device is preferably set up to calculate a quantity of filling material using this information/measured values, wherein further parameters and in particular at least one dielectric constant of the filling material are preferably taken into account.
- the measuring cell is preferably designed with at least one electrode, or particularly preferably with an electrode arrangement that can be brought close to the container in such a way that the measuring cell, together with the container or the filling material contained in the container, acts like a capacitor.
- the filling material preferably changes the capacitive properties of the measuring cell. These capacitive properties, and in particular the change in these capacitive properties, can be provided to the evaluation device as a measured value in order to determine a fill level or a filling quantity of the liquid filling material.
- a continuous supply line refers, in particular, to a continuous flow of containers that is fed to the monitoring device or that passes through the system for filling.
- the containers are constantly moving within the system.
- the containers are constantly moving, from a feed device for feeding empty containers to the system to a supply device for supplying containers filled with the filling material.
- one moving container after another is passed through the monitoring device, and the electrical properties of the container are determined to determine the fill level.
- the system advantageously has a filling station for filling the liquid filling material into the containers.
- containers are processed continuously, or not in a timed manner, at the filling station.
- the system or filling station is configured to move the filling means, which are used to fill the containers, synchronously with the containers.
- Filling means here include, for example, dispensing points, which are used to dispense the liquid product into the containers.
- the system has a first monitoring device which is arranged in a conveying direction for containers through the system in front of a filling station, and a second monitoring device which is arranged in the conveying direction behind the filling station.
- first monitoring device and the second monitoring device are connected to the evaluation device and the evaluation device is designed to determine a filling level of the filling material in the container for individual containers in the nest, taking into account a difference in electrical properties of the container before and after filling with the filling material.
- the system in principle, it is also possible for the system to have a (single) monitoring device, with which electrical properties can be determined both before and after filling of the product.
- the system is then preferably configured to move containers to the filling station after a first determination of the electrical properties at or with the monitoring device.
- the system is further configured to transport containers back to the monitoring device after filling so that a second determination of the electrical properties can be performed there.
- a first electrical property can preferably be determined for each individual container before filling with filling material, while using the second monitoring device in the conveying direction downstream of the filling station, a second electrical property is determined after filling.
- the evaluation device is preferably configured to calculate a difference or a differential between the second electrical property and the first electrical property and to determine the fill level based on this.
- the container itself as well as the respective measuring cell have electrical properties of their own which overlay the electrical properties of the liquid filling material when determining the second electrical property using the second monitoring device.
- the specific designs of the first monitoring device and the second monitoring device largely correspond, so that it is reasonably possible to offset the measured values of the two monitoring devices to calculate differences in the measured values or to calculate a differential.
- the containers are of at least one of the following types:
- a cylindrical section here refers to a shape that extends partially circumferentially around the circumference of a container.
- the measuring cells or electrode arrangements do not completely enclose the containers in the circumferential direction during the determination of the electrical properties.
- the measuring cells or electrode arrangements only encompass a circumferential section of the containers, so that the containers can be engaged with the measuring cells or electrode arrangement outside of this section.
- the at least one measuring cell of the monitoring device is integrated into a carrier element which is designed to convey containers in the system.
- Carrying elements are preferably part of a carrying device that is designed to transport containers through the system.
- Carrying elements can, for example, be wheels that each have receptacles for containers. By rotating such a wheel, a container can then be transported through the system.
- carrier elements can also be formed on a continuously rotating conveyor chain that moves to transport containers through the system.
- the carrier elements are designed with so-called format parts.
- Format parts are preferably integrated into the system in an interchangeable manner and adapted to the shape of the containers.
- format parts can preferably be exchanged.
- the format parts are designed for upright storage. If the containers are syringes, the format parts are designed for hanging storage.
- measuring cells are preferably (at least partially) integrated into such format parts.
- measuring cells have electrode arrangements integrated into the format parts.
- At least one carrier element or particularly preferably several carrier elements are designed as part of a carrier device, which is designed to at least partially encompass at least one container and to achieve a continuous conveying movement of the at least one container.
- a carrier device preferably simultaneously forms a measuring cell transport device, which transports the measuring cells parallel or synchronously to the containers.
- the carrier device with the carrier elements for transporting the containers and the measuring cell transport device for moving or transporting the measuring cells can be independent of one another (ie not directly mechanically coupled) but are moved synchronously, so that a measuring cell is always temporarily guided synchronously or parallel to a container.
- the measuring cell transport device can be a separate device of the system and, in particular, the monitoring device from the carrier device.
- the system or the monitoring device can therefore have a carrier device and a measuring cell transport device independent of it.
- a carrier device for conveying containers through the system and/or a measuring cell transport device comprises a circulation device on which a plurality of carrier elements or measuring cells are arranged and designed to circulate and to convey containers through the system in a carrier section of the circulation device, wherein carrier elements or the measuring cells are moved in the carrier section with containers along a conveying direction for containers in order to be transferred at one end of the carrier section into deflection regions and a return region of the circulation device and to be fed back to a start of the carrier section.
- the driving device is designed together with the driving elements and the measuring cell transport device is designed together with the measuring cells.
- the carrier elements and/or the measuring cells are preferably arranged on a chain and/or a wheel which rotates and circulates during operation of the system and thereby guides the movement of the individual carrier elements or measuring cells through the carrier section as well as the deflection areas and the return area.
- the measuring cell transport device can comprise a circulating device or be designed as a circulating device.
- the circulating device has, in particular, the driving section, the return section and two Deflection areas, one of which is arranged between the end of the entrainment section and the beginning of the return section, and another between the end of the return section and the beginning of the entrainment section.
- the measuring cells can be transported via the deflection areas and the return area from the end of the entrainment section back to the beginning of the entrainment section.
- the measuring cell transport device and the entrainment device are preferably moved synchronously.
- the individual fill level determination for each individual container is very important, especially when filling pharmaceuticals.
- the evaluation device is preferably configured to take such cross-influences into account.
- Shields can preferably also be attached to format parts or carrier elements to minimize such cross-influences.
- the material of format parts or carrier elements is designed to minimize cross-influences between the containers when determining their electrical properties.
- the system has at least one weighing device for carrying out a gravimetric fill level determination, wherein the weighing device is integrated into the system in such a way that, during operation of the system for filling conveyed material into the containers, a random check of the fill level determination with the at least one monitoring device is possible using the at least one weighing device.
- both a first monitoring device upstream of a filling station and a second monitoring device downstream of a filling station each have a weighing device.
- Weighing containers with the weighing device typically takes significantly longer than checking the fill level with the monitoring device. For this reason, the weighing devices are preferably used only for random checks of the fill level determination with the monitoring devices.
- Also described here is a method for filling liquid filling material into containers in a plant comprising the following steps: a) Determination of first electrical properties of containers while the containers are being conveyed through the system; b) Filling the filling material into the containers in a filling station of the system; c) Determination of second electrical properties of containers while the containers are being conveyed through the system; and d) Individual fill level determination for each container taking into account the first electrical properties determined in step a) and the second electrical properties determined in step c) using an evaluation device.
- the method is repeated for a plurality of nests with containers, wherein a fill level determination is regularly checked on the basis of electrical properties by carrying out a gravimetric fill level determination with a weighing device at least in step a) and/or in step c).
- the electrical properties are determined in steps a) and c) while the containers are being conveyed. This means, in particular, that the containers are in motion while the electrical properties are being determined.
- the method is particularly preferred if it is carried out with a described system.
- Fig. 1 a schematic representation of an embodiment variant of a monitoring device for a described system
- Fig. 2b a three-dimensional representation of a detail of a monitoring device according to Fig. 2a;
- Fig. 4 a second embodiment of a described system.
- the monitoring device 5,9 is designed with a measuring cell transport device 12 for the measuring cells 6, which moves the measuring cells 6 in a conveying direction 10 in such a way that they are transported in the driving section 15 together or parallel with the carrier elements 3 of the carrier device 20. This movement corresponds to the conveying movement 22.
- the measuring cell transport device 12 is designed as a circulation device 13. With the circulation device 13, the measuring cells 6 are transported via deflection areas 16 and a return area 17 from one end of the carrier section 15 back to a beginning of the carrier section 15. The individual measuring cells 6 form a continuous circuit, which ensures that containers 2 transported with the carrier elements 3 all come into contact with a measuring cell 6 of the monitoring device 5, 9 or are accompanied by a measuring cell 6 of the monitoring device 5, 9.
- the length of the carrying section 15 and the speed at which the containers 2 are conveyed by the carrying elements 3 are preferably coordinated with one another in such a way that there is a sufficiently long contact between the measuring cell 6 and the container 2 or a sufficiently long accompaniment of the container 2 by the measuring cell 6 for the fill level determination.
- the measuring cells 6 of the monitoring device 5, 9 are preferably provided with electrode arrangements 11, with which the electrical properties of the containers 2 and/or the product 4 filled in the containers 2 can be determined.
- the measuring cells 6 or the electrode arrangements 11 are connected to an evaluation device 7, which is configured to determine the fill level of the respective container 2 based on the determined electrical properties.
- Fig. 2a shows a further embodiment of a monitoring device 5,9 - once in a completely schematic representation (Fig. 2a) and once in a three-dimensional and partially schematic representation in which a concrete technical embodiment of the monitoring device 5,9 is indicated (Fig. 2b).
- the measuring cells 6 are integrated into the carrier elements 3 of the carrier device 20.
- An additional measuring cell transport device 12 with a carrier section 15 as in the embodiment according to Fig. 1 is omitted here.
- the carrier elements 3 perform a conveying movement 22 in the conveying direction 10, which is transferred to the containers 2.
- the carrier elements 3 preferably each have a cylindrical section 14, which partially surrounds the containers 2 held by the carrier elements 3 and in which the electrode arrangements 11 of the measuring cells 6 are integrated.
- the measuring cells 6 or the electrode arrangements 11 of the measuring cells 6 are also connected to the evaluation device 7, with which the fill level is determined based on the determined electrical properties.
- Fig. 2b shows how such an embodiment of a monitoring device 5, 9 can be implemented on an actually existing system 1.
- the driving device 20 is here, for example, a wheel to which driving elements 3 are attached as format parts 21. By rotating the driving device 20 designed as a wheel, a conveying movement 22 with a conveying direction 10 is generated.
- These driving elements 3 or format parts 21 are adapted to the shape of the containers (not shown here) to be transported and can preferably be exchanged in order to adapt the monitoring device 5, 9 or the system 1 in which the monitoring device 5, 9 is used, to specific types of containers.
- Measuring cells 6 or electrode arrangements 11 of measuring cells 6 are arranged in the carrier elements 3 or in the format parts 21 and are connected to the evaluation device 7 in order to carry out the fill level determination based on the determined electrical properties.
- Fig. 3 shows a first embodiment of a described system 1 for filling a liquid product.
- the system 1 is particularly designed so that the fill level of containers 2 during a conveying movement 22 of the Containers 2 can be determined by the system.
- the system 1 serves to fill the containers 2.
- Such a system 1 preferably has a series of processing stations arranged one behind the other, each of which is shown schematically here.
- the containers 2 are moved through the system 1 in the conveying direction 10 from one processing station to the next.
- containers 2 are provided. Then containers 2 are provided.
- step a) of the described method This corresponds to step a) of the described method.
- step b) of the described method This corresponds to step b) of the described method.
- the containers 2 are fed to the second monitoring device 9, wherein second electrical properties for each container 2 are determined using the second monitoring device 9. This corresponds to step c) of the described method.
- the first electrical properties determined by the first monitoring device 5 and the second electrical properties determined by the second monitoring device 9 are fed together, preferably individually for each container 2, to the evaluation device 7, which then performs the fill level determination based on the electrical properties and, in particular, based on a difference or differential between the second electrical properties and the first electrical properties. This corresponds to step d) of the described method.
- the level determination carried out by the monitoring device 5 and the second monitoring device 9 must be checked regularly based on the electrical properties determined.
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Abstract
Anlage (1) zum Abfüllen von Abfüllgut (4) in Behältnisse (2), aufweisend zumindest eine elektrische Überwachungsvorrichtung (5,9) zum Ermitteln mindestens einer elektrischen Eigenschaft mindestens eines Behältnisses (2) und/oder eines in dem Behältnis (2) enthaltenen Abfüllgutes (4), wobei die mindestens eine elektrische Eigenschaft ein Abschätzen des Füllstandes des Abfüllgutes (4) in dem Behältnis (2) ermöglicht, wobei die Überwachungsvorrichtung (5,9) mindestens eine Messzelle (6) aufweist, die dazu eingerichtet ist jeweils elektrische Eigenschaften von einem Behältnis (2) zu ermitteln, wobei die Anlage (1) und die Überwachungseinrichtung (5,9) dazu eingerichtet sind das Behältnis (2) im Bereich der Überwachungseinrichtung (5,9) mit einer Förderbewegung (22) zu fördern und die Messzelle (6) dazu eingerichtet ist, während der Förderbewegung (22) für ein Messzeitintervall synchron zu der Förderbewegung (22) bewegt zu werden, wobei die Anlage (1) weiter eine Auswerteinrichtung (7) aufweist, mit welcher ausgehend von mit einer Messzelle (6) erkannten elektrischen Eigenschaften eines Behältnisses (2) eine Bestimmung eines Füllstandes des Abfüllgutes (4) in dem Behältnis (2) erfolgen kann.
Description
Anlage zum Abfüllen von Abfüllgut in Behältnisse mit einer Füllstandsüberwachung
Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Abfüllen eines Abfüllgutes in Behältnisse, beispielweise in Vials, Phiolen, Karpulen und/oder Spritzen. Das flüssige Abfüllgut ist insbesondere ein flüssiges Pharmazeutikum.
Insbesondere bei flüssigen Pharmazeutika ist es regelmäßig sehr wichtig, dass eine hochgenaue Dosierung des Abfüllgutes beim Abfüllen erfolgt. Regelmäßig reicht eine stichprobenartige Kontrolle der Genauigkeit des Abfüllprozesses nicht aus. Vielmehr ist es in vielen Fällen wünschenswert jeden einzelnen Abfüllvorgang in jedes einzelne Behältnis zu überwachen.
Anlagen zum Abfüllen von flüssigen Pharmazeutika arbeiten regelmäßig mit sehr hohen Durchsatzzahlen. Es ist beispielsweise üblich, dass mehr als 500 Abfüllvorgänge in der Minute durchgeführt werden, so dass eine Anlage zum Abfüllen mehr als 500 hochpräzise Abfüllvorgänge pro Minute ausführt.
Regelmäßig ist ein kontinuierlicher, nicht getakteter Betrieb solcher Anlagen vorteilhaft, um schnelle Verarbeitung von Behältnissen beim Abfüllen zu realisieren. Besonders bevorzugt wird jedes Behältnis mit einer durchgängigen kontinuierlichen Bewegung durch die Anlage hindurchbewegt. Dies bedeutet auch, dass in der Anlage stattfindende Verarbeitungsschritte jeweils in der Bewegung ausgeführt werden müssen. Besonders bevorzugt ist es nicht erforderlich, während der Verarbeitung von Behältnissen in der Anlage Gruppen der Behältnisse zu bilden, die dann jeweils als Gruppe für die Verarbeitung in eine ruhende Position gebracht werden müssen. Eine solche Vorgehensweise ist bisher häufig erforderlich, um ein Wiegen der Behältnisse vor und/oder nach einer Befüllung durchzuführen. Grundsätzlich eröffnet ein kontinuierlicher nicht getakteter Betrieb Möglichkeiten Behältnisse in einer solchen Anlage zur Abfüllung/bei der Abfüllung schneller zu verarbeiten.
Die kontinuierliche Verarbeitung von Behältnissen in einer solchen Anlage stellt insbesondere beim Wiegen eine Herausforderung dar, insbesondere, wenn jedes einzelne Behältnis genau gewogen werden soll. Insbesondere für den Wiegevorgang ist es regelmäßig erforderlich, dass das Behältnis kurzzeitig ruht, damit insbesondere der Einfluss von Effekten der Masse des Behältnisses (Massenträgheit) reduziert werden.
Die Notwendigkeit, Behältnisse zu wiegen, erfordert daher eine besondere Führung der Behältnisse, die unter Umständen eine kontinuierliche Betriebsweise erforderlich macht bzw. durch welche ein getakteter Betrieb der Anlage zumindest teilweise erforderlich wird. Durch solche Anforderungen erfordern solche Anlagen zusätzlichen Bauraum und eine längere Laufzeit der Produkte. Anlagen zum Abfüllen eines flüssigen Abfüllguts werden hierdurch langsamer, größer und aufwendiger.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme wenigstens teilweise zu lösen. Es soll insbesondere eine Anlage zum Abfüllen eines flüssigen Abfüllgutes in Behältnisse mit einer Füllstandsüberwachung vorgeschlagen werden, die hinsichtlich des Aufwandes beim Wiegen vorteilhaft ist.
Diese Aufgabe wird gelöst mit der Erfindung gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen sowie in der Beschreibung und insbesondere auch in der Figurenbeschreibung angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Fachmann die einzelnen Merkmale in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert und damit zu weiteren Ausgestaltungen der Erfindung gelangt.
Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Abfüllen von Abfüllgut in Behältnisse, aufweisend zumindest eine elektrische Überwachungsvorrichtung zum Ermitteln mindestens einer elektrischen Eigenschaft mindestens eines Behältnisses und/oder eines in dem Behältnis enthaltenen Abfüllgutes, wobei die mindestens eine elektrische Eigenschaft ein Abschätzen des Füllstandes des Abfüllgutes in
dem Behältnis ermöglicht, wobei die Überwachungsvorrichtung mindestens eine Messzelle aufweist, die dazu eingerichtet ist jeweils elektrische Eigenschaften von einem Behältnis zu ermitteln, wobei die Anlage und die Überwachungsein- richtung dazu eingerichtet sind das Behältnis im Bereich der Überwachungsein- richtung mit einer Förderbewegung zu fördern und die Messzelle dazu eingerichtet ist, während der Förderbewegung für ein Messzeitintervall synchron zu der Förderbewegung bewegt zu werden, wobei die Anlage weiter eine Auswerteinrichtung aufweist, mit welcher ausgehend von mit einer Messzelle erkannten elektrischen Eigenschaften eines Behältnisses eine Bestimmung eines Füllstandes des Abfüllgutes in dem Behältnis erfolgen kann.
Die Anlage ist insbesondere zur Verarbeitung bzw. zum Abfüllen von flüssigem Abfüllgut geeignet. Grundsätzlich können mit der Anlage aber auch nicht flüssige, jedoch sich beim Abfüllen ähnlich zu Flüssigkeiten verhaltende Abfüllgüter abgefüllt werden. Die Anlage ist beispielsweise auch zum Abfüllen von rieselfähigem Abfüllgut geeignet. Wenn im Folgenden von flüssigem Abfüllgut die Rede ist, sind grundsätzlich auch solche anderen Abfüllgüter mit gemeint.
Bevorzugt weist die Anlage eine Abfüllstation zur Abfüllung des Abfüllgutes in die Behältnisse auf.
Mit der elektrischen Überwachungsvorrichtung ist insbesondere eine Überwachung möglich, ob die an der Abfüllstation abgefüllte Menge an flüssigem Abfüllgut einer vorgegebenen Menge entspricht. Bevorzugt sind die Anlage bzw. die Abfüllstation und/oder die Überwachungsvorrichtung und die Auswerteinrichtung so ausgeführt, dass eine vollständige Kontrolle der Abfüllungen von flüssigem Abfüllgut in jedes einzelne Behältnis möglich ist. Die Auswerteinrichtung ist bevorzugt dazu eingerichtet für jedes einzelne mit der Anlage befüllte Behältnis einen Parameter zu ermitteln, die die Richtigkeit bzw. insbesondere die Exaktheit der Befüllung des Behältnisses mit dem flüssigen Abfüllgut beschreibt.
Mit der elektrischen Überwachungsvorrichtung und der Auswerteinrichtung wird bevorzugt ein Füllstand ermittelt. Der Füllstand beschreibt insbesondere die Menge bzw. die Füllmenge des Abfüllgutes in dem Behältnis. Die Begriffe Füll- menge/Füllstand bzw. Abfüllmenge werden im Folgenden teilweise synonym füreinander verwendet. Da die Anlage die Verarbeitung von flüssigen Abfüllgütern beschreibt, wird hier der Begriff Füllstand bevorzugt verwendet, denn die Abfüllmenge eines flüssigen Abfüllgutes in einem Behältnis ergibt regelmäßig einen Pegel des Abfüllgutes in dem Behältnis.
In der hier beschriebenen Anlage erfolgt die Erkennung des Füllstandes regelmäßig bevorzugt zumindest teilweise unabhängig von dem Pegel des flüssigen Abfüllgutes in dem Behältnis. Die elektrischen Eigenschaften des flüssigen Abfüllgutes werden von der Überwachungsvorrichtung bevorzugt unabhängig von der Position des Abfüllgutes in dem Behältnis festgestellt. Je nachdem wie viel flüssiges Abfüllgut in dem Behältnis vorhanden ist, werden mit der Überwachungsvorrichtung bestimmte elektrische Eigenschaften festgestellt, die eine Ermittlung einer Abfüllmenge ermöglichen. Eine bestimmte Abfüllmenge entspricht bevorzugt einem bestimmten Füllstand in dem Behältnis. Ein Füllstand wird also bevorzugt indirekt über die Bestimmung einer Abfüllmenge ermittelt. In anderen Worten: Ein bestimmter Füllstand entspricht einer bestimmten Abfüllmenge und umgekehrt.
Das flüssige Abfüllgut ist insbesondere ein flüssiges Pharmazeutikum. Das flüssige Abfüllgut kann ein Abfüllgut sein, bei welchem eine sehr exakte Dosierung wichtig ist. Die Behältnisse können jede Art von Behältnis sein, in welche derartige flüssige Abfüllgüter eingefüllt werden. Die Anlage weist insbesondere ein Barrieresystem (bspw. einen Reinraum auf), in welchem die Abfüllung durchgeführt wird. Die Anlage ist bevorzugt so eingerichtet, dass die leeren (noch nicht befüllten) Behältnisse dem Reinraum bzw. der Anlage bevorzugt durch ein dafür vorgesehenes Eingangssystem (insbesondere ein Schleusensystem) zugeführt werden. Bevorzugt ist die Anlage weiter so eingerichtet, dass die befüllten Behältnisse die Anlage durch ein dafür vorgesehenes Ausgangssystem (insbesondere auch ein Schleusensystem) wieder verlassen.
Elektrische Eigenschaften, die mit der Überwachungsvorrichtung überwacht werden können, sind bevorzugt kapazitive Eigenschaften der Objekte (Behältnisse und/oder Abfüllgut in den Behältnissen), die in bzw. an der Überwachungsvorrichtung angeordnet sind. Wenn im Folgenden auf die elektrischen Eigenschaften des Behältnisses abgestellt wird, sind damit die elektrischen Eigenschaften des leeren Behältnisses oder die (kombinierten) elektrischen Eigenschaften des be- füllten Behältnisses gemeint, welche die Summe der elektrischen Eigenschaften des (leeren) Behältnisses und des darin enthaltenen Abfüllgutes sind.
Stoffe haben grundsätzlich eine Permittivität, die auch dielektrische Leitfähigkeit oder Dielektrizität genannt wird. Die Permittivität bzw. die Dielektrizität eines Materials kann beispielweise mit der sogenannten Dielektrizitätskonstante beschrieben werden, die die relative Permittivität im Verhältnis zu einem perfekten Vakuum beschreibt. Die Dielektrizitätskonstante von Wasser liegt beispielsweise bei ca. 80, während die Dielektrizitätskonstante von Luft im Bereich von 1 liegt. Für mit der Anlage verarbeitete Abfüllgüter kann bevorzugt eine Dielektrizitätskonstante ermittelt werden, die einer Auswerteinrichtung zur Auswertung von elektrischen Eigenschaften von der Überwachungsvorrichtung zur Verfügung gestellt werden kann. Mit der Überwachungsvorrichtung wird also bevorzugt das Vorhandensein von Abfüllgut anhand der elektrischen Eigenschaften des Abfüllgutes geprüft und es werden elektrische Eigenschaften/Messwerte ermittelt, die die elektrischen Eigenschaften des Abfüllgutes beschreiben. Die Auswerteinrichtung ist bevorzugt dazu eingerichtet mit diesen Informationen/Messwerten eine Menge von Abfüllgut zu berechnen, wobei hierbei bevorzugt weitere Parameter und insbesondere mindestens eine Dielektrizitätskonstante des Abfüllgutes berücksichtigt werden.
Sofern, wie bevorzugt vorgesehen, die elektrischen Eigenschaften kapazitive Eigenschaften sind, handelt es sich bei der Überwachungsvorrichtung um eine passive Überwachungsvorrichtung und bei einem damit ausgeführten Messverfahren um ein passives Messverfahren, bei welchem eine aktive Beaufschlagung des
Behältnisses und/oder Abfüllgutes zur Generierung einer Antwort entfällt. Hingegen wird durch die Permittivität des Behältnisses und/oder des Abfüllgutes eine Änderung der elektrischen Kapazität hervorgerufen, ohne dass das Behältnis und/oder das Abfüllgut durch ein Signal erregt wird. Somit unterscheidet sich eine solche bevorzugt verwendete Überwachungsvorrichtung bzw. ein solches bevorzugt verwendetes Messverfahren beispielsweise von Überwachungsvorrichtun- gen und Messverfahren, bei welchen das Behältnis und/oder Abfüllgut mit einem Signal, insbesondere einer elektromagnetischen Welle, beaufschlagt wird, um dann ein von dem Behältnis und/oder dem Abfüllgut abgegebenes Antwortsignal zu messen.
Die mindestens eine Messzelle ist bevorzugt dazu eingerichtet in der Anlage bzw. in der Überwachungsvorrichtung synchron zu dem Behältnis bewegt zu werden. Diese Bewegung geschieht insbesondere während die Bestimmung der elektrischen Eigenschaft erfolgt. Dies bedeutet insbesondere, dass die Messzelle so zusammen bzw. parallel mit dem Behältnis bewegt wird, das während der Bestimmung der elektrischen Eigenschaft keine relative Bewegung zwischen der Messzelle und dem Behältnis auftritt. Die Überwachungsvorrichtung hat in bevorzugten Ausführungsvarianten eine Mehrzahl von Messzellen, die insbesondere entlang eines Förderweges der Behältnisse durch die Anlage hintereinander angeordnet sind. Die Messzellen werden bevorzugt hintereinander parallel bzw. synchron zu hintereinander angeordneten Behältnissen bewegt. Bevorzugt ist die Überwachungsvorrichtung so ausgeführt, dass jeweils eine Messzelle mit einem Behältnis in dem Nest zusammenwirkt, um elektrischen Eigenschaften des Behältnisses und/oder des darin angeordneten Abfüllgutes zu bestimmen. Die Bestimmung der elektrischen Eigenschaften benötigt üblicherweise eine gewisse Zeitspanne. Durch mehrere hintereinander angeordnete Messzellen kann die Bestimmung von elektrischen Eigenschaften mehrerer hintereinander angeordneter Behältnisse zeitlich überlappend erfolgen. Die Zeitspanne, die zur Bestimmung von elektrischen Eigenschaften von Behältnissen zur Füllstandsbestimmung vorteilhaft ist, beträgt beispielsweise ca. 10 ms [Millisekunden], Hierdurch kann die Fördergeschwindigkeit für Behältnisse durch die Anlage erhöht werden.
Bevorzugt ist die Messzelle mit mindestens einer Elektrode bzw. besonders bevorzugt mit einer Elektrodenanordnung ausgeführt, die derart in die Nähe des Behältnisses bringbar ist, dass die Messzelle zusammen mit dem Behältnis bzw. dem im Behältnis enthaltenen Abfüllgut wie ein Kondensator wirkt. Durch das Abfüllgut verändern sich bevorzugt die kapazitiven Eigenschaften der Messzelle. Diese kapazitiven Eigenschaften und insbesondere die Veränderung dieser kapazitiven Eigenschaften können als Messwert an die Auswerteinrichtung zur Verfügung gestellt werden, um einen Füllstand bzw. eine Abfüllmenge des flüssigen Abfüllgutes zu bestimmen.
Eine Überwachungsvorrichtung mit derartigen Messzellen zur Ermittlung von elektrischen Eigenschaften jedes einzelnen Behältnisses eignet sich besonders gut, um den Füllstand von Behältnissen in einem Nest zu prüfen. Bisher weit verbreitet ist die gravimetrische Füllstandsbestimmung, bei welcher Behältnisse gravimetrisch gewogen werden, um den Füllstand in den Behältnissen zu bestimmen. Für eine gravimetrische Füllstandsbestimmung ist regelmäßig eine direkte Kraftübertragung von dem Behältnis auf eine gravimetrische Messzelle erforderlich, wobei gleichzeitig andere Kräfte, die auf das Behältnis wirken, auf ein Minimum reduziert werden müssen, damit von der Kraftübertragung auf die Messzelle ausgehend eine besonders präzise Gewichtsbestimmung möglich ist. Dies bereitet insbesondere dann Schwierigkeiten, bzw. ist nicht möglich, wenn die Behältnisse während der Füllstandsbestimmung in Bewegung sind. Durch Bewegungen der Behältnisse treten regelmäßig Beschleunigungs- und Trägheitseffekte auf, die eine gravimetrische Messung stören, oder die eine gravimetrische Füllstandsbestimmung negativ beeinflussen können.
Es existieren auch noch andere Effekte, die die gravimetrische Füllstandsbestimmung erschweren und die bei der Füllstandsbestimmung über elektrische Eigenschaften nicht auftreten. Dies sind beispielsweise Auswirkungen von Luftströmungen innerhalb des Reinraums. Es hat sich herausgestellt, dass solche Luftströmungen die gravimetrische Füllstandsbestimmung verfälschen können.
Luftströmungen können beispielsweise einen Druck auf die Behältnisse ausüben, der als Kraft auf eine Messzelle übertragen wird und so eine Füllstandsbestimmung verfälschen kann. Aus diesem Grund kann die Füllstandbestimmung anhand von elektrischen Eigenschaften unter bestimmten Bedingungen präziser sein als die Füllstandsbestimmung mit gravimetrischen Messverfahren.
Einen weiteren Einfluss auf die Füllstandsbestimmung mit gravimetrischen Messverfahren haben beispielsweise elektrostatische Kräfte, die bspw. auftreten können, wenn Komponenten in der Umgebung der Mittel zur Füllstandsbestimmung bspw. aus Kunststoffmaterialien mit antistatischen Eigenschaften gefertigt sind. Dann können elektrostatische Kräfte zwischen dem Behältnis und dem Nest und/oder anderen Komponenten auftreten, die eine Füllstandsbestimmung verfälschen können. Auch solche Effekte können bei der Verwendung von elektrischen Eigenschaften zur Füllstandbestimmung regelmäßig nicht auftreten und auch aus diesem Grund ist die Füllstandsbestimmung anhand von elektrischen Eigenschaften unter bestimmten Bedingungen präziser als die Füllstandsbestimmung mit gravimetrischen Messverfahren.
Die Füllstandsbestimmung über elektrische Eigenschaften des Abfüllguts mit der hier beschriebenen Überwachungsvorrichtung ermöglicht demgegenüber eine Füllstandsbestimmung die auch während der Bewegung der Behältnisse durch die Anlage bzw. durch die Überwachungsvorrichtung erfolgen kann.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Anlage zumindest im Bereich der mindestens einen elektrischen Überwachungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, eine kontinuierliche Zuleitung von Behältnissen zu verarbeiten.
Die Anlage und die Überwachungsvorrichtung sind insbesondere dazu eingerichtet, dass keine Taktung von Behältnissen erfolgt - bevorzugt weder bei der Befüllung noch bei der Bestimmung von elektrischen Eigenschaften zur Füllstandsbestimmung.
Mit einer kontinuierlichen Zuleitung ist insbesondere ein kontinuierlicher Strom von Behältnissen gemeint, welcher der Überwachungseinrichtung zugeführt wird, bzw. welcher die Anlage zum Abfüllen durchläuft. Insbesondere sind die Behältnisse in der Anlage immer in Bewegung. Besonders bevorzugt werden die Behältnisse ausgehend von einer Zuführvorrichtung zur Zuführung von leeren Behältnissen zu der Anlage bis hin zu einer Bereitstellungsvorrichtung zur Bereitstellung von mit dem Abfüllgut befüllten Behältnissen immer bewegt. Bevorzugt wird ein in Bewegung befindliches Behältnis nach dem anderen durch die Über- wachungsvorrichtung geführt und dabei werden die elektrischen Eigenschaften des Behältnisses zur Bestimmung des Füllstandes ermittelt.
Wie schon weiter vorne beschrieben weist die Anlage vorteilhafterweise eine Abfüllstation zur Abfüllung des flüssigen Abfüllgutes in die Behältnisse auf.
Besonders bevorzugt erfolgt auch in der Abfüllstation eine kontinuierliche, bzw. nicht getaktete Verarbeitung von Behältnissen. Bevorzugt sind die Anlage bzw. die Abfüllstation dazu eingerichtet, Befüllungsmittel, mit denen das Abfüllgut in die Behältnisse eingefüllt wird, mit Behältnissen synchron mit zu bewegen. Befüllungsmittel sind hier beispielsweise Abgabestellen, mit denen das flüssige Abfüllgut in die Behältnisse gegeben wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante weist die Anlage eine erste Überwa- chungsvorrichtung auf, welche in einer Förderrichtung für Behältnisse durch die Anlage vor einer Abfüllstation angeordnet ist, sowie weiter eine zweite Überwa- chungsvorrichtung, welche in der Förderrichtung hinter der Abfüllstation angeordnet ist.
Bevorzugt ist, wenn die erste Überwachungsvorrichtung und die zweite Überwa- chungsvorrichtung mit der Auswerteinrichtung verbunden sind und die Auswerteinrichtung dazu eingerichtet ist für einzelne Behältnisse in dem Nest eine Bestimmung eines Füllstandes des Abfüllgutes in dem Behältnis durchzuführen,
wobei ein Unterschied von elektrischen Eigenschaften des Behältnisses vor und nach der Befüllung mit dem Abfüllgut berücksichtigt wird.
Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die Anlage eine (einzige) Überwa- chungsvorrichtung aufweist, mit welcher sowohl eine Bestimmung von elektrischen Eigenschaften vor der Abfüllung als auch nach der Abfüllung des Abfüllgutes erfolgen kann. Bevorzugt ist die Anlage, dann dazu eingerichtet, Behältnisse nach einer ersten Bestimmung der elektrischen Eigenschaften an bzw. mit der Überwachungsvorrichtung zur Abfüllstation zu bewegen. Die Anlage ist weiter dazu eingerichtet Behältnisse nach der Abfüllung zurück in die Überwachungsvorrichtung zu transportieren, damit dort eine zweite Bestimmung der elektrischen Eigenschaften erfolgt.
Mit einer ersten Überwachungsvorrichtung in Förderrichtung vor der Abfüllstation kann bevorzugt für jedes einzelne Behältnis vor der Befüllung mit Abfüllgut eine erste elektrische Eigenschaft bestimmt werden, während mit der zweiten Überwachungsvorrichtung in Förderrichtung hinter der Abfüllstation eine zweite elektrische Eigenschaft nach der Abfüllung bestimmt wird. Die Auswerteinrichtung ist bevorzugt dazu eingerichtet einen Unterschied bzw. ein Differential der zweiten elektrischen Eigenschaft und der ersten elektrischen Eigenschaft zu berechnen und hierauf basierend die Füllstandsbestimmung durchzuführen. Üblicherweise haben das Behältnis selbst sowie auch die jeweilige Messzelle für sich genommen elektrische Eigenschaften, die die elektrischen Eigenschaften des flüssigen Abfüllgutes bei der Bestimmung der zweiten elektrischen Eigenschaft mit der zweiten Überwachungsvorrichtung überlagern. Durch die Berechnung des beschriebenen Unterschieds und des Differentials zu der ersten elektrischen Eigenschaft können die elektrischen Eigenschaften des Behältnisses sowie der jeweiligen Messzelle eliminiert werden.
Bevorzugt entsprechen sich die konkreten Gestaltungen der ersten Überwachungsvorrichtung und der zweiten Überwachungsvorrichtung weitgehend, so
dass eine Verrechnung von Messwerten der beiden Überwachungsvorrichtungen zur Berechnung von Unterschieden der Messwerte bzw. zur Berechnung eines Differentials sinnvoll möglich ist.
Eine entsprechende Vorgehensweise ist auch bei gravimetrischen Messvorrichtung zur Füllstandsbestimmung üblich. Auch bei gravimetrischen Messvorrichtungen und Messverfahren werden Behältnisse üblicherweise zunächst leer gewogen, um anschließend nach der Befüllung erneut gewogen zu werden. Dieses Prinzip wird hier auf die Füllstandsbestimmung mit elektrischen Eigenschaften übertragen.
Darüber hinaus vorteilhaft ist es, wenn die Behältnisse zumindest von einem der folgenden Typen sind:
Vials;
- Ampullen;
Karpulen; oder Spritzen.
Vials werden typischerweise auch als Phiolen bezeichnet. Vials sind kleine Behältnisse in der Form von kleinen Flaschen mit einem Boden und einer zylindrischen Wand.
Bevorzugt sind Vials, Ampullen oder Karpulen in Mitnahmevorrichtungen zum Transport durch die Anlage stehend gelagert. Dabei haben die Vials, Ampullen und Karpulen insbesondere mit ihrem Boden Kontakt zu einer flachen Stützfläche, welche beispielsweise an einem Nest angeordnet sein kann. Unterhalb der Behältnisse befindet sich also bevorzugt jeweils ein flacher Abschnitt, beispielsweise des Nests, auf welchen die Behältnisse stehen. Die Vials, Ampullen oder Karpulen haben vorzugsweise ausschließlich Kontakt zu dem flachen Abschnitt bzw. der flachen Stützfläche.
Bevorzugt sind Spritzen in Mitnahmevorrichtungen zum Transport von Spritzen durch die Anlage hängend gelagert. Dies bedeutet, dass Spritzen bevorzugt mit einem oben an der Spritze angeordneten Flansch in vorgesehene Aufnahmen an den Nestern eingehängt sind und ein Spritzenkörper ausgehend von den Aufnahmen sich nach unten erstreckt. Die Spritzen haben vorzugsweise lediglich mit ihrer zylindrischen Wand bzw. einem Abschnitt der zylindrischen Wand Kontakt zu der Aufnahme. Mit anderen Worten berührt die Spritze ausschließlich mit einem Abschnitt des Spritzenkörpers das Nest, welcher sich vorzugsweise im Bereich des oben an der Spritze befindlichen Flansches befindet.
Darüber hinaus vorteilhaft ist es, wenn die mindestens eine Messzelle der mindestens einen Überwachungsvorrichtung eine Elektrodenanordnung aufweist, die zumindest einen zylinderförmigen Abschnitt des Behältnisses zumindest teilweise umfasst.
Mit einem zylinderförmigen Abschnitt ist hier eine Form gemeint, die sich teilweise umfänglich um den Umfang eines Behältnisses herum erstreckt. Bevorzugt umschließen die Messzellen bzw. die Elektrodenanordnungen die Behältnisse während der Bestimmung der elektrischen Eigenschaften nicht vollständig in Umfangsrichtung. Bevorzugt umfassen die Messzellen bzw. die Elektrodenanordnungen nur einen umfänglichen Abschnitt der Behältnisse, so dass die Behältnisse außerhalb dieses Abschnitts mit den Messzellen bzw. der Elektrodenanordnung in Eingriff gebracht werden können.
Außerdem vorteilhaft ist es, wenn die mindestens eine Messzelle der Überwachungsvorrichtung in ein Mitnahmeelement integriert ist, welches dazu eingerichtet ist, Behältnisse in der Anlage zu fördern.
Mitnahmeelemente sind bevorzugt Teil einer Mitnahmevorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, Behältnisse durch die Anlage zu transportieren. Mitnahmeelemente können beispielsweise Räder sein, die jeweils Aufnahmen für Behältnisse aufweisen. Durch eine Drehung eines solchen Rades kann dann ein Behältnis
durch die Anlage transportiert werden. Mitnahmeelemente können beispielsweise auch auf einer endlos umlaufenden Transportkette ausgebildet sein, die sich bewegt, um Behältnisse durch die Anlage zu transportieren.
Bevorzugt sind Mitnahmeelemente mit sogenannten Formatteilen ausgeführt. Formatteile sind bevorzugt auswechselbar in die Anlage integriert und an die Form der Behältnisse angepasst. Zur Anpassung einer Anlage an eine andere Art von Behältnissen können Formatteile bevorzugt ausgetauscht werden.
Sofern die Behältnisse Vials, Ampullen oder Karpulen sind, sind die Formatteile für eine stehende Lagerung der Behältnisse ausgebildet. Sofern die Behältnisse Spritzen sind, sind die Formatteile für eine hängende Lagerung der Behältnisse ausgebildet.
Die Messzellen sind bevorzugt (zumindest teilweise) in derartige Formatteile integriert. Beispielsweise weisen Messzellen in bevorzugten Ausführungsformen Elektrodenanordnungen auf, die in Formatteile integriert sind. Bei einem Austausch von Formatteilen und insbesondere bei einem Austausch von Formatteilen mit Messzellen zur Anpassung der Anlage an andere Behältnisse ist es regelmäßig auch vorteilhaft an der Auswerteinrichtung Anpassungen vorzunehmen, um die Bestimmung von Füllständen an die geänderten Bedingungen (geänderte Formatteile/Messzellen) anzupassen.
Bevorzugt ist mindestens ein Mitnahmeelement bzw. besonders bevorzugt mehrere Mitnahmeelemente als Teil einer Mitnahmevorrichtung ausgeführt, welches dazu eingerichtet ist, mindestens ein Behältnis zumindest teilweise zu umgreifen und eine kontinuierliche Förderbewegung des mindestens einen Behältnisses zu erreichen. Eine solche Mitnahmevorrichtung bildet bevorzugt gleichzeitig eine Messzellentransportvorrichtung, welche die Messzellen parallel bzw. synchron zu den Behältnissen transportiert. In anderen Ausführungsvarianten ist es auch möglich, dass die Mitnahmevorrichtung mit den Mitnahmeelementen zum Transport der Behältnisse und die Messzellentransportvorrichtung zur Bewegung bzw. zum Transport der Messzellen unabhängig voneinander (d.h. nicht unmittelbar
mechanisch gekoppelt) sind, jedoch synchron bewegt werden, so dass eine Messzelle zeitweilig immer synchron bzw. parallel zu einem Behältnis geführt wird. Die Messzellentransportvorrichtung kann eine von der Mitnahmevorrichtung separate Vorrichtung der Anlage und insbesondere der Überwachungsvorrich- tung sein. Die Anlage bzw. die Überwachungsvorrichtung kann also eine Mitnahmevorrichtung und eine davon unabhängige Messzellentransportvorrichtung aufweisen.
Darüber hinaus vorteilhaft ist es, wenn eine Mitnahmevorrichtung zur Förderung von Behältnissen durch die Anlage und/oder eine Messzellentransportvorrichtung eine Umlaufvorrichtung umfasst, an welcher eine Mehrzahl von Mitnahmeelementen bzw. Messzellen angeordnet und dazu eingerichtet sind, umzulaufen und in einem Mitnahmeabschnitt der Umlaufvorrichtung Behältnisse durch die Anlage zu fördern, wobei Mitnahmeelemente bzw. die Messzellen in dem Mitnahmeabschnitt mit Behältnissen entlang einer Förderrichtung für Behältnisse bewegt werden, um an einem Ende des Mitnahmeabschnitts in Umlenkbereiche und einen Rücklaufbereich der Umlaufvorrichtung überführt und wieder einem Beginn des Mitnahmeabschnittes zugeführt zu werden.
In bevorzugten Ausführungsvarianten sind die Mitnahmevorrichtung mit den Mitnahmeelementen und die Messzellentransportvorrichtung mit den Messzellen zusammen ausgeführt.
Die Mitnahmeelemente und/oder die Messzellen sind bevorzugt an einer Kette und/oder einem Rad angeordnet, welches beim Betrieb der Anlage umläuft und sich dreht und dadurch die Bewegung der einzelnen Mitnahmeelemente bzw. Messzellen durch den Mitnahmeabschnitt sowie die Umlenkbereiche und den Rücklaufbereich führt.
Die Messzellentransportvorrichtung kann eine Umlaufvorrichtung umfassen bzw. als eine Umlaufvorrichtung ausgebildet sein. Die Umlaufvorrichtung weist insbesondere den Mitnahmeabschnitt, den Rücklaufabschnitt und zwei
Umlenkbereiche auf, von denen einer zwischen dem Ende des Mitnahmeabschnitts und einem Anfang der Rücklaufabschnitts und ein weiterer zwischen einem Ende des Rücklaufabschnitts und einem Anfang des Mitnahmeabschnitts angeordnet ist. Mit der Umlaufvorrichtung können die Messzellen über die Umlenkbereiche und den Rücklaufbereich von dem Ende des Mitnahmeabschnittes wieder zurück an den Anfang des Mitnahmeabschnittes befördert werden. Die Messzellentransportvorrichtung und die Mitnahmevorrichtung werden vorzugsweise synchron bewegt. Die Messzellentransportvorrichtung ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass die Messzellen in dem Mitnahmeabschnitt zusammen bzw. parallel mit den Mitnahmeelementen der Mitnahmevorrichtung bewegt werden. Die einzelnen Messzellen können einen endlosen Umlauf bilden, der gewährleistet, dass mit den Mitnahmeelementen beförderte Behältnisse alle mit einer Messzelle in Kontakt gelangen bzw. von einer Messzelle begleitet werden. Die Länge des Mitnahmeabschnittes und die Geschwindigkeit, mit der die Behältnisse von den Mitnahmeelementen befördert werden, ist bevorzugt so aufeinander abgestimmt, dass ein ausreichend langer Kontakt zwischen Messzelle und Behältnis bzw. eine ausreichend lange Begleitung des Behältnisses durch die Messzelle für die Füllstandsbestimmung vorliegen.
Außerdem vorteilhaft ist es, wenn die Auswerteinrichtung dazu eingerichtet ist, bei einer Bestimmung eines Füllstandes des Abfüllgutes in dem Behältnis elektrischen Eigenschaften von benachbart zu dem Behältnis angeordneten weiteren Behältnissen zu berücksichtigen.
Wie schon weiter oben beschrieben ist die individuelle Füllstandsbestimmung für jedes einzelne Behältnis insbesondere bei der Abfüllung von Pharmazeutika sehr wichtig.
Wie schon beschrieben ist die hier beschriebene Anlage insbesondere dazu eingerichtet, entlang eines Förderwegs bewegte hintereinander angeordnete Behältnisse zu prüfen und deren Füllstand zu bestimmen. Die an einem Behältnis gemessenen elektrischen Eigenschaften können gegebenenfalls durch elektrische Eigenschaften von benachbart (bzw. davor und dahinter) angeordneten
Behältnissen mit beeinflusst werden. Insbesondere besteht die Möglichkeit, das zuviel abgefülltes Abfüllgut in einem Behältnis davor oder dahinter zu wenig abgefülltes Abfüllgut in einem anderen Behältnis kompensiert und umgekehrt. So wird das Ziel einer individuellen Füllstandsbestimmung für jedes einzelne Behältnis behindert. Solche Quereinflüsse treten insbesondere dann auf, wenn Elektrodenanordnungen das jeweilige Behältnis nicht vollständig umschließen.
Die Auswerteinrichtung ist bevorzugt dazu eingerichtet solche Quereinflüsse zu berücksichtigen. Bevorzugt können an Formatteilen bzw. Mitnahmeelementen auch Abschirmungen angebracht sein, die solche Quereinflüsse minimieren. Besonders bevorzugt ist das Material von Formatteilen bzw. Mitnahmeelementen so ausgeführt, dass es Quereinflüsse der Behältnisse aufeinander bei der Bestimmung der elektrischen Eigenschaften minimiert.
Außerdem bevorzugt ist, wenn die Anlage mindestens eine Wiegevorrichtung zur Durchführung einer gravimetrischen Füllstandsbestimmung aufweist, wobei die Wiegevorrichtung derart in die Anlage integriert ist, dass während eines Betriebs der Anlage zum Abfüllen von Fördergut in die Behältnisse eine Stichprobenkontrolle der Füllstandsbestimmung mit der mindestens einen Überwachungsvorrich- tung unter Verwendung der mindestens einen Wiegevorrichtung ermöglicht ist.
Besonders bevorzugt haben sowohl eine erste Überwachungsvorrichtung vor einer Abfüllstation als auch eine zweite Überwachungsvorrichtung nach einer Abfüllstation jeweils eine Wiegevorrichtung. Das Wiegen von Behältnissen mit der Wiegevorrichtung dauert üblicherweise deutlich länger als die Prüfung des Füllstandes mit der Überwachungsvorrichtung. Aus diesem Grund werden die Wiegevorrichtungen bevorzugt nur für die stichprobenartige Kontrolle der Füllstandsbestimmung mit den Überwachungsvorrichtungen eingesetzt.
Hier auch beschrieben werden soll ein Verfahren zum Abfüllen von flüssigem Abfüllgut in Behältnisse in einer Anlage aufweisend die folgenden Schritte:
a) Bestimmung von ersten elektrischen Eigenschaften von Behältnissen während einer Förderung der Behältnisse durch die Anlage; b) Abfüllen des Abfüllguts in die Behältnisse in einer Abfüllstation der Anlage; c) Bestimmung von zweiten elektrischen Eigenschaften von Behältnissen während einer Förderung der Behältnisse durch die Anlage; und d) Individuelle Füllstandsbestimmung für jedes Behältnis unter Berücksichtigung von in Schritt a) ermittelten ersten elektrischen Eigenschaften und in Schritt c) ermittelten zweiten elektrischen Eigenschaften mit einer Auswerteinrichtung.
Es soll darauf hingewiesen werden, dass die im Zusammenhang mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung geschilderten besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale auch für das im Folgenden beschriebene Verfahren anwendbar und übertragbar sind.
Besonders bevorzugt ist, wenn das Verfahren für eine Vielzahl von Nestern mit Behältnissen wiederholt wird, wobei eine Füllstandsbestimmung anhand von elektrischen Eigenschaften regelmäßig geprüft wird, in dem zumindest in Schritt a) und/oder in Schritt c) eine gravimetrische Füllstandsbestimmung mit einer Wiegevorrichtung durchgeführt wird.
Bei dem beschriebenen Verfahren erfolgt die Ermittlung der elektrischen Eigenschaften in Schritt a) und in Schritt c) während die Behältnisse gefördert werden. Dies bedeutet insbesondere, dass die Behältnisse während der Durchführung der Bestimmung der elektrischen Eigenschaften in Bewegung sind.
Besonders bevorzugt ist das Verfahren, wenn es mit einer beschriebenen Anlage ausgeführt wird.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf welche die Erfindung nicht beschränkt ist. Es ist insbesondere darauf
hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die in den Figuren dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer Ausführungsvariante einer Über- wachungsvorrichtung für eine beschriebene Anlage;
Fig. 2a: eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsvariante einer Überwachungsvorrichtung für eine beschriebene Anlage;
Fig. 2b: eine dreidimensionale Darstellung eines Details einer Überwachungsvorrichtung gemäß Fig. 2a;
Fig. 3: eine erste Ausführungsvariante einer beschriebenen Anlage; und
Fig. 4: eine zweite Ausführungsvariante einer beschriebenen Anlage.
Die Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsvariante einer Überwachungsvorrichtung 5,9 für eine beschriebene Anlage 1. Im oberen Bereich ist eine Mitnahmevorrichtung 20 gezeigt, mit welcher Behältnisse 2 durch die Anlage 1 hindurchbewegt werden. Die Mitnahmevorrichtung 20 hat dafür Mitnahmeelemente 3, die die Behältnisse 2 halten und die eine Förderbewegung 22 in einer Förderrichtung 10 ausführen, die von den Mitnahmeelementen 3 auf die Behältnisse 2 übertragen wird. Die Überwachungsvorrichtung 5,9 ist unterhalb der Mitnahmevorrichtung 20 dargestellt. Die Überwachungsvorrichtung 5,9 weist Messzellen 6 auf, die in einem Abschnitt (dem Mitnahmeabschnitt 15) zusammen bzw. parallel mit den Mitnahmeelementen 3 bewegt werden, um mit den Behältnissen 2 derart zusammen zu wirken, dass elektrische Eigenschaften der Behältnisse 2 bzw. des darin enthaltenen Abfüllgutes zur Füllstandsbestimmung erfasst werden können.
Die Überwachungsvorrichtung 5,9 ist mit einer Messzellentransportvorrichtung 12 für die Messzellen 6 ausgeführt, die die Messzellen 6 in einer Förderrichtung 10 derart bewegt, dass sie in dem Mitnahmeabschnitt 15 zusammen bzw. parallel mit
den Mitnahmeelementen 3 der Mitnahmevorrichtung 20 bewegt werden. Diese Bewegung entspricht der Förderbewegung 22. Die Messzellentransportvorrichtung 12 ist als Umlaufvorrichtung 13 ausgeführt. Mit der Umlaufvorrichtung 13 werden die Messzellen 6 über Umlenkbereiche 16 und einen Rücklaufbereich 17 von einem Ende des Mitnahmeabschnittes 15 wieder zurück an einen Anfang des Mitnahmeabschnittes 15 befördert. Die einzelnen Messzellen 6 bilden einen endlosen Umlauf, der gewährleistet, dass mit den Mitnahmeelementen 3 beförderte Behältnisse 2 alle mit einer Messzelle 6 der Überwachungsvorrichtung 5,9 in Kontakt gelangen bzw. von einer Messzelle 6 der Überwachungsvorrichtung 5,9 begleitet werden. So werden für jedes mit der Anlage beförderte Behältnis 2 elektrische Eigenschaften zur Füllstandsbestimmung ermittelt. Die Länge des Mitnahmeabschnittes 15 und die Geschwindigkeit, mit der die Behältnisse 2 von den Mitnahmeelementen 3 befördert werden, ist bevorzugt so aufeinander abgestimmt, dass ein ausreichend langer Kontakt zwischen Messzelle 6 und Behältnis 2 bzw. eine ausreichend lange Begleitung des Behältnisses 2 durch die Messzelle 6 für die Füllstandsbestimmung vorliegen.
Die Messzellen 6 der Überwachungsvorrichtung 5,9 sind bevorzugt mit Elektrodenanordnungen 11 versehen, mit denen elektrische Eigenschaften der Behältnisse 2 und/oder des in den Behältnissen 2 abgefüllten Abfüllgutes 4 ermittelt werden können. Die Messzellen 6 bzw. die Elektrodenanordnungen 11 sind mit einer Auswerteinrichtung 7 verbunden, welche dazu eingerichtet ist, anhand der ermittelten elektrischen Eigenschaften den Füllstand des jeweiligen Behältnisses 2 zu ermitteln.
Die Fig. 2a zeigt eine weitere Ausführungsvariante einer Überwachungsvorrichtung 5,9 - einmal in einer komplett schematischen Darstellung (Fig. 2a) und einmal in einer dreidimensionalen und teilweise schematischen Darstellung, in der eine konkrete technische Ausführungsvariante der Überwachungsvorrichtung 5,9 angedeutet ist (Fig. 2b).
Bei der Ausführungsvariante gemäß den Fig. 2a und 2b sind die Messzellen 6 integriert mit in die Mitnahmeelemente 3 der Mitnahmevorrichtung 20 ausgeführt. Eine zusätzliche Messzellentransportvorrichtung 12 mit einem Mitnahmeabschnitt 15 wie bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 1 entfällt hier. Die Mitnahmeelemente 3 führen eine Förderbewegung 22 in Förderrichtung 10 aus, die auf die Behältnisse 2 übertragen wird. Die Mitnahmeelemente 3 haben bevorzugt jeweils einen zylinderförmigen Abschnitt 14, der die mit den Mitnahmeelementen 3 gehaltenen Behältnisse 2 teilweise umfasst und in welchen die Elektrodenanordnungen 11 der Messzellen 6 integriert sind. Die Messzellen 6 bzw. die Elektrodenanordnungen 11 der Messzellen 6 sind ebenfalls mit der Auswerteinrichtung 7 verbunden, mit der anhand der ermittelten elektrischen Eigenschaften die Füllstandsbestimmung durchgeführt wird.
In Fig 2b ist dargestellt, wie eine solche Ausführungsvariante einer Überwachungsvorrichtung 5,9 an einer tatsächlich existierenden Anlage 1 umgesetzt sein kann. Die Mitnahmevorrichtung 20 ist hier beispielsweise ein Rad, an welchem Mitnahmeelemente 3 als Formatteile 21 angebracht sind. Durch eine Drehung der als Rad ausgeführten Mitnahmevorrichtung 20 wird eine Förderbewegung 22 mit einer Förderrichtung 10 erzeugt. Diese Mitnahmeelemente 3 bzw. Formatteile 21 sind an die Form der (hier nicht dargestellten) zu transportierenden Behältnisse angepasst und können bevorzugt ausgetauscht werden, um die Überwachungsvorrich- tung 5,9 bzw. die Anlage 1 , in welcher die Überwachungsvorrichtung 5,9 eingesetzt wird, an bestimmte Typen von Behältnissen anzupassen.
Messzellen 6 bzw. Elektrodenanordnungen 11 von Messzellen 6 sind in den Mitnahmeelementen 3 bzw. in den Formatteilen 21 angeordnet und mit der Auswerteinrichtung 7 verbunden, um anhand der ermittelten elektrischen Eigenschaften die Füllstandsbestimmung durchzuführen.
Die Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsvariante einer beschriebenen Anlage 1 zum Abfüllen eines flüssigen Abfüllgutes. Die Anlage 1 ist insbesondere so eingerichtet, dass der Füllstand von Behältnissen 2 während einer Förderbewegung 22 der
Behältnisse 2 durch die Anlage festgestellt werden kann. Die Anlage 1 dient zum Befüllen der Behältnisse 2. Eine solche Anlage 1 weist bevorzugt eine Reihe von hintereinander angeordneten Verarbeitungsstationen auf, die hier jeweils schematisch dargestellt sind. Von Verarbeitungsstation zu Verarbeitungsstation werden die Behältnisse 2 mit der Förderrichtung 10 durch die Anlage 1 bewegt.
Zunächst werden Behältnissen 2 bereitgestellt. Anschließend werden Behältnisse
2 der ersten Überwachungsvorrichtung 5 zugeführt, wobei mit der ersten Überwa- chungsvorrichtung 5 erste elektrische Eigenschaften für jedes Behältnis 2 bestimmt werden. Dies entspricht Schritt a) des beschriebenen Verfahrens. Hierauf folgt eine Abfüllstation 8, mit welcher das Abfüllgut 4 aus einem Füllgutvorrat 19 dosiert in die Behältnisse 2 abgefüllt wird. Dies entspricht Schritt b) des beschriebenen Verfahrens. Als nächstes werden die Behältnisse 2 der zweiten Überwachungsvorrichtung 9 zugeführt, wobei mit der zweiten Überwachungsvorrichtung 9 zweite elektrische Eigenschaften für jedes Behältnis 2 bestimmt werden. Dies entspricht Schritt c) des beschriebenen Verfahrens.
Die mit der ersten Überwachungsvorrichtung 5 bestimmten ersten elektrischen Eigenschaften und die mit der zweiten Überwachungsvorrichtung 9 bestimmten zweiten elektrischen Eigenschaften werden zusammen und bevorzugt für jedes Behältnis 2 individuell der Auswerteinrichtung 7 zugeführt, mit der dann anhand er elektrischen Eigenschaften und insbesondere anhand eines Unterschiedes bzw. eines Differentials zwischen den zweiten elektrischen Eigenschaften und den ersten elektrischen Eigenschaften die Füllstandsbestimmung durchgeführt wird. Dies entspricht Schritt d) des beschriebenen Verfahrens.
Die Ausführungsvariante der Anlage 1 gemäß Fig. 4 entspricht im Wesentlichen der Ausführungsvariante gemäß Fig. 3, so dass hier auf die Erläuterungen zur Fig.
3 verwiesen wird. Zusätzlich existiert hier an der ersten Überwachungsvorrichtung 5 und an der zweiten Überwachungsvorrichtung 9 jeweils eine Wiegevorrichtung 18, mit welcher stichprobenartig eine gravimetrische Füllstandsbestimmung dur- geführt werden kann, um die Füllstandsbestimmung anhand der mit der ersten
Überwachungsvorrichtung 5 und der zweiten Überwachungsvorrichtung 9 festgestellten elektrischen Eigenschaften durchgeführte Füllstandsbestimmung regelmäßig zu überprüfen.
Anlage
Behältnis
Mitnahmeelement
Abfüllgut
(erste) Überwachungsvorrichtung
Messzelle
Auswerteinrichtung
Abfüllstation zweite Überwachungsvorrichtung
Förderrichtung
Elektrodenanordnung
Messzellentransportvorrichtung
Umlaufvorrichtung zylinderförmigen Abschnitt
Mitnahmeabschnitt
Umlenkbereich
Rücklaufbereich
Wiegevorrichtung
Füllgutvorrat
Mitnahmevorrichtung
Formatteil
Förderbewegung
Claims
1. Anlage (1) zum Abfüllen von Abfüllgut (4) in Behältnisse (2), aufweisend zumindest eine elektrische Überwachungsvorrichtung (5,9) zum Ermitteln mindestens einer elektrischen Eigenschaft mindestens eines Behältnisses (2) und/oder eines in dem Behältnis (2) enthaltenen Abfüllgutes (4), wobei die mindestens eine elektrische Eigenschaft ein Abschätzen des Füllstandes des Abfüllgutes (4) in dem Behältnis (2) ermöglicht, wobei die Überwachungsvorrichtung (5,9) mindestens eine Messzelle (6) aufweist, die dazu eingerichtet ist jeweils elektrische Eigenschaften von einem Behältnis (2) zu ermitteln, wobei die Anlage (1) und die Überwachungseinrich- tung (5,9) dazu eingerichtet sind das Behältnis (2) im Bereich der Über- wachungseinrichtung (5,9) mit einer Förderbewegung (22) zu fördern und die Messzelle (6) dazu eingerichtet ist, während der Förderbewegung (22) für ein Messzeitintervall synchron zu der Förderbewegung (22) bewegt zu werden, wobei die Anlage (1) weiter eine Auswerteinrichtung (7) aufweist, mit welcher ausgehend von mit einer Messzelle (6) erkannten elektrischen Eigenschaften eines Behältnisses (2) eine Bestimmung eines Füllstandes des Abfüllgutes (4) in dem Behältnis (2) erfolgen kann.
2. Anlage (1) nach Anspruch 1 , wobei die Anlage zumindest im Bereich der mindestens einen elektrischen Überwachungseinrichtung (5) dazu eingerichtet ist, eine kontinuierliche Zuleitung von Behältnissen (2) zu verarbeiten.
3. Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine Abfüllstation (8) zur Abfüllung des Abfüllgutes (4) in die Behältnisse (2).
4. Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine erste Überwachungsvorrichtung (5), welche in einer Förderrichtung (10) für Behältnisse (2) durch die Anlage (1) vor einer Abfüllstation (8) angeordnet ist, sowie weiter aufweisend eine zweite Überwachungsvorrichtung
(9), welche in der Förderrichtung (10) hinter der Abfüllstation (8) angeordnet ist.
5. Anlage (1) nach Anspruch 4, wobei die erste Überwachungsvorrichtung (5) und die zweite Überwachungsvorrichtung (9) mit der Auswerteinrichtung (7) verbunden sind und die Auswerteinrichtung (7) dazu eingerichtet ist für einzelne Behältnisse (2) eine Bestimmung eines Füllstandes des Abfüllgutes (4) in dem Behältnis (2) durchzuführen, wobei ein Unterschied von elektrischen Eigenschaften des Behältnisses (2) vor und nach der Befüllung mit dem Abfüllgut (4) berücksichtigt wird.
6. Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Behältnisse (2) zumindest von einem der folgenden Typen sind:
Vials;
- Ampullen;
Karpulen oder Spritzen;
7. Anlage (1) nach eine der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Messzellen (6) der mindestens einen Überwachungsvorrichtung (5,9) eine Elektrodenanordnung (11) aufweist, die zumindest einen zylinderförmigen Abschnitt (14) des Behältnisses (2) zumindest teilweise umfasst.
8. Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Messzelle (6) der Überwachungsvorrichtung (5,9) in ein Mitnahmeelement (3) integriert ist, welches dazu eingerichtet ist Behältnisse in (2) der Anlage (1) zu fördern.
9. Anlage (1) nach Anspruch 8, wobei eine Mitnahmevorrichtung (20) zur Förderung von Behältnissen (1) durch die Anlage (1) und/oder eine Messzellentransportvorrichtung (12) eine Umlaufvorrichtung (13) umfasst, an
welcher eine Mehrzahl von Mitnahmeelementen (3) bzw. Messzellen (6) angeordnet und dazu eingerichtet sind, umzulaufen und in einem Mitnahmeabschnitt (15) der Umlaufvorrichtung (13) Behältnisse (2) durch die Anlage (1) fördern, wobei Mitnahmeelemente (3) bzw. die Messzellen (6) in dem Mitnahmeabschnitt (15) mit Behältnissen (2) entlang einer Förderrichtung (10) für Behältnisse (2) bewegt werden, um an einem Ende des Mitnahmeabschnitts (15) in Umlenkbereiche (16) und einen Rücklaufbereich (17) der Umlaufvorrichtung (13) überführt und wieder einem Beginn des Mitnahmeabschnittes (15) zugeführt zu werden.
10. Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteinrichtung (7) dazu eingerichtet ist, bei einer Bestimmung eines Füllstandes des Abfüllgutes (4) in dem Behältnis (2) elektrische Eigenschaften von benachbart zu dem Behältnis (2) angeordneten weiteren Behältnissen (2) zu berücksichtigen.
11. Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend mindestens eine Wiegevorrichtung (18) zur Durchführung einer gravimetrischen Füllstandsbestimmung, wobei die Wiegevorrichtung (18) derart in die Anlage (1) integriert ist, dass während eines Betriebs der Anlage (1) zum Abfüllen von Abfüllgut (4) in die Behältnisse (2) eine Stichprobenkontrolle der Füllstandsbestimmung mit der mindestens einen Überwa- chungsvorrichtung (5,9) mit der mindestens einen Wiegevorrichtung (18) ermöglicht ist.
12. Verfahren zum Abfüllen von Abfüllgut (4) in Behältnisse (2) in einer Anlage (1) aufweisend die folgenden Schritte: a) Bestimmung von ersten elektrischen Eigenschaften von Behältnissen (2) während einer Förderung der Behältnisse (1) durch die Anlage (1); b) Abfüllen des Abfüllguts (4) in die Behältnisse in einer Abfüllstation (8) der Anlage (1);
c) Bestimmung von zweiten elektrischen Eigenschaften von Behältnissen (1) während einer Förderung der Behältnisse (1) durch die Anlage (1); und d) Individuelle Füllstandsbestimmung für jedes Behältnis (1) unter Berücksichtigung von in Schritt a) ermittelten ersten elektrischen Eigenschaften und in Schritt c) ermittelten zweiten elektrischen Eigenschaften mit einer Auswerteinrichtung (7).
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Verfahren für eine Vielzahl von Behältnissen (2) wiederholt wird, wobei eine Füllstandsbestimmung anhand von elektrischen Eigenschaften stichprobenartig geprüft wird, in dem zumindest in Schritt a) und/oder in Schritt c) eine gravimetrische Füllstandsbestimmung mit einer Wiegevorrichtung (18) durchgeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei das Verfahren mit einer Anlage (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgeführt wird.
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