容器滅菌測量裝置及測量方法

2023-06-24 14:39:31 3

容器滅菌測量裝置及測量方法
【專利摘要】一種容器（10）滅菌設備，具有電荷載體產生裝置（2）和加速裝置（4）以及出射窗（12）。所述電荷載體產生裝置（2）用於產生電荷載體，所述加速裝置（4）用於沿著預設方向（Z）在殼體（6）內加速電荷載體，所述電荷載體通過所述出射窗（12）從所述殼體（6）中射出。該設備還包括傳感器單元（20）以用於捕捉表徵從出射窗（12）射出的電荷載體的至少一個測量值。根據本發明，所述傳感器單元（20）具有第一傳感器裝置（22）和第二傳感器裝置（24）。所述第一傳感器裝置（22）與所述出射窗（12）相對設置，從而檢測沿第一預設方向（Z）從所述出射窗（12）流向所述第一傳感器裝置（22）的電荷載體；所述第二傳感器裝置（24）與所述出射窗（12）相對設置，從而檢測沿第二預設方向（X）從所述出射窗（12）流向所述第二傳感器裝置（24）的電荷載體。每個傳感器裝置（22,24）相對獨立地檢測表徵從出射窗（12）射出的電荷載體的測量值（M1,M2）。
【專利說明】容器滅菌測量裝置及測量方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種容器滅菌裝置及方法 。
【背景技術】
[0002]除了實際的填充操作之外，對待填充的容器進行滅菌是無菌填充設備中一個主要的生產階段。滅菌的可能形式相對於滅菌劑及其流程管理是不同的，但它們具有共同點，其滅菌作用均受到化學處理的影響。最新的發展則與此不同，它們採用了電離輻射的方法以實現細菌的減少。在大部分應用中，輻射包括在合適設備中產生加速電子並將其引入待滅菌容器的上面或內部。在這種情況下，對容器的內部進行滅菌過程是可能的，而對容器的外部進行滅菌也是可能的。
[0003]目前市面上能買到的用於滅菌的系統具有電子產生裝置、調焦裝置，以及允許電子束引入容器內的結構。容器的開口越小，該設備越昂貴。為了獲得必要效果，電子必須有合適的速率。為了實現這個目的，電子加速到150kV。通過這些快速電子的相互作用可以獲得理想中的效果。然而，在這種情況下，軔致輻射將會以X射線輻射的形式，作為多餘的副作用而產生。
[0004]為了成功地滅菌，應當確保所引入的電子束的功率維持恆定。在這種情況下，在一個已知系統中提供了金屬板(起到電子吸收器的作用)，該金屬板固定在電子云中。該金屬板吸收電子，並引導它們至測量裝置，特別地，該測量裝置為電流表。所測得的電流與加速裝置中主要設置的電子流的一部分相對應。因此，由於具有相同的加速電壓和相同的電子吸收器(材料選擇)，時間以及劑量的一致性可以通過測量電流進行監控。
[0005]因此，隨著電流的測量，根據以前設置的劑量可以得出關於滅菌成功的結論。這意味著，那些滅菌必須的電子仍然可用。這對於表面的滅菌來說是足夠的。然而，這種測量裝置對於更為複雜的結構以及其通過電子輻射進行的滅菌已經難以令人滿意。

【發明內容】

[0006]因此，本發明的目的在於即使當複雜結構如壁面設有切槽的容器需要進行滅菌時，確保對充足的電子輻射的估計。此外，本發明應當適用於那些間距根據電子輻射出射窗變化的容器。這些變化的距離同樣作用於尤其是單個電子的動能。
[0007]根據本發明的這些目的通過依據獨立權利要求的裝置和方法得以實現。優選實施例和其他修改是從屬權利要求的主題。
[0008]根據本發明的容器滅菌設備具有電荷載體產生裝置，所述電荷載體產生裝置用於產生電荷載體。進一步地，所述設備還包括加速裝置和出射窗，所述加速裝置用於沿著預設方向在殼體內加速電荷載體，所述電荷載體通過所述出射窗從所述殼體中射出。所述裝置還包括傳感器單元，所述傳感器單元用於檢測表徵從出射窗射出的電荷載體(或者電荷載體的至少一個物理特徵)的至少一個測量值。
[0009]根據本發明，所述傳感器單元具有第一傳感器裝置和第二傳感器裝置，其中所述第一傳感器裝置與所述出射窗相對設置，從而檢測沿著第一預設方向從所述出射窗流向所述第一傳感器裝置的電荷載體；進一步地，所述第二傳感器裝置與所述出射窗相對設置，從而檢測沿著第二預設方向從所述出射窗流向所述第二傳感器裝置的電荷載體。
[0010]在本例中，每個所述傳感器裝置相對彼此獨立地檢測表徵從出射窗射出的電荷載體的測量值。如前面所述，根據現有技術的裝置具有如下缺點:在與輻射源距離相同但測量角度不同的劑量測量將導致不同的結果。偏差的程度取決於不同的因素，這些因素顯示在電子云的形狀和組成上。因此，在本發明允許範圍內儘可能精確地定義和監控電子云，使之能夠監控滅菌效果，從而實現滅菌過程的成功。
[0011]因此，在相同距離的橫向測量電子遭受比沿著加速方向從出射窗射出的電子平均更大的偏差。在這點上，其不同在於單個電子之間的動能。因此，在與輻射源距離相同但角度不同的劑量測量可以導致不同的結果。 [0012]因此，有人提議，採用第二傳感器裝置擴展現有技術中的已知的第一傳感器裝置。通過這種方式，出射電子云能夠更為精確地檢測與監控。
[0013]特別地，獨立的測量理解為，意味著電子對第一或者第二傳感器裝置的作用不會影響到第二或者第一傳感器裝置。
[0014]這使得能夠進行出射電子云的多維測量。
[0015]特別地，電荷載體是電子，但將本發明應用到其他帶電的、加速的粒子，例如α粒子或質子還有正電子也是可能的。
[0016]此外，也有可能提供第三傳感器裝置，用於檢測從出射窗沿著第三預設方向到達該第三傳感器裝置的電荷載體。
[0017]優選地，至少一個傳感器裝置檢測這樣的電荷載體，該電荷載體從出射窗出發，沿著電荷載體的加速方向進一步移動，或者很大可能位於沿著加速方向與出射窗相鄰的區域內。
[0018]優選地，殼體通過以下的方式進行設計:至少在電荷載體產生裝置和出射窗之間存在(部分)真空。
[0019]此外，優選地，殼體通過以下方式進行設計，出射窗通過容器口引入容器內部。由此，優選地，殼體具有杆狀結構。
[0020]在另一優選實施例中，該裝置具有傳送裝置，用於沿著傳送路徑傳送容器。優選地，該裝置還具有移動裝置，該移動裝置將滅菌單元，特別是出射窗，引進容器內部。
[0021]在本例中，特別地，容器自身可以沿著他們的長度方向進行移動。然而，移動單個的出射窗或者滅菌單元也是可能的。所述出射窗和滅菌單元兩者的移動都是可能的。
[0022]在另一優選實施例中，傳感器裝置也設置在傳送裝置上，從而隨著容器一同傳送。優選地，然而，該傳感器裝置是固定的，而滅菌單元移動經過傳感器裝置。優選地，該傳感器單元用於檢測多個滅菌裝置的電子束功率，優選為所有滅菌裝置。優選地，所述容器為塑料容器；特別地，容器為塑料預製件，該預製件在轉換處理中可轉變成塑料容器。然而，容器也有可能已經成型為塑料瓶。
[0023]優選地，多個滅菌裝置設置在可移動載體上，尤其是可旋轉載體上。
[0024]在一個優選實施例中，所述第一傳感器裝置和所述出射窗之間的最短距離，以及所述第二傳感器裝置和所述出射窗之間的最短距離至少間隔地(intermittently)、特別在測量操作中相互之間圍成一角度，所述角度為10°~170°，優選為20°~160°，優選為30~150°，優選為40°~140°，特別優選為50°~130°，以及特別優選為60°~120。。
[0025]所述角度也優選為70°~110°，特別優選為80°~100°，特別優選為接近90°。由此，在相對於出射窗成多個角度的測量成為可能，從而使得如電子云可進行三維測量。
[0026]特別優選地，兩個傳感器裝置相互正交設置，這些傳感器裝置例如可以是相互正交設置的板，定義了電子云或者電子束。由此，例如，所產生的劑量，以及滅菌程度可以通過測量電流來計算。更為廣泛的裝置，例如具有三個或者四個這樣的傳感器裝置，同樣使得可以監控電子束位置發生改變的方向。
[0027]在另一個優選實施例中，至少一個傳感器裝置具有測量組件，所述測量組件扁平狀(特別地為平面)或者圍繞著預設表面，所述電荷載體碰撞所述預設表面，或者經過所述預設表面。由此，測量裝置例如可以是金屬板，但如果合適的話，也可以是開口在出射窗方向的中空結構。
[0028]由此，本發明也提供了兩個或者多個測量點，所述測量點分別相對彼此定位在一個或者多個定義的角度上，具有相關聯的測量單元(with respective associatedmeasuring units),且相互絕緣,用於測量電子束或者電子云。如前面所述,每一個這些傳感器裝置具有金屬板和相關聯的測量單元。然而，同樣也存在這樣的可能性，傳感器裝置具有兩個或多個鋁板，所述鋁板相 對彼此定位在定義的角度上，優選地，具有分別連接的電流表，且相互絕緣，用於測量關於電子發射的電子云或電子束。
[0029]在另一優選實施例中，所述第一傳感器裝置具有第一測量組件，所述第二傳感器裝置具有第二測量組件，所述第一測量組件與所述第二測量組件相互電絕緣。優選地，電荷載體可以在所述這些測量組件上發生碰撞。電絕緣確保了所述測量可以相互獨立地進行。
[0030]在另一優選實施例中,所述測量組件均設置在公共載體(common carrier)上。優選地，所述測量組件通過絕緣區域相互分離。這可能是一種絕緣材料，但如果合適，也可以是設置在測量組件之間的氣隙。
[0031]在另一優選實施例中，所述至少一個傳感器裝置具有用於測量電流的測量裝置。通過電流的作用可以對碰撞到測量組件上的電荷載體的數量得出結論，由此也可以得知相應的輻射強度或者電子云的特徵。
[0032]在另一優選實施例中，所述至少一個測量組件與出射窗之間的距離可變。優選地，兩個測量組件與出射窗之間的距離都可變。
[0033]優選地，出射窗為鈦合金窗，特別優選地，所述出射窗具有5~15 μ m的厚度。
[0034]在另一優選實施例中，所述出射窗(或者滅菌單元)相對所述傳感器單元可移動。由此，傳感器單元自身可以不引入容器內部，但這樣的測量在實際滅菌過程之前或之後進行。然而，也有可能傳感器單元沿著電荷載體的運動方向緊接出射窗，例如以固定的方式設置在滅菌裝置上，例如，可以為電子束指(beam finger)。
[0035]此外，本發明還涉及一種容器滅菌方法，其中待滅菌的所述容器沿著預設傳送路徑傳送，並在所述傳送過程中通過電荷載體進行滅菌；其中，所述電荷載體由電荷載體產生裝置所產生，並由電荷載體加速裝置沿著出射窗的方向進行加速，且通過所述出射窗射出(特別地，射出至殼體外)。進一步地，所述電荷載體到達所述容器的表面，通過傳感器單元捕捉表徵從出射窗射出的電荷載體的至少一個測量值。
[0036]根據本發明，從所述出射窗沿著預設的第一方向離開的所述電荷載體通過第一傳感器裝置檢測，從所述出射窗沿著預設的第二方向離開的所述電荷載體通過第二傳感器裝置檢測。此外，所述第一傳感器裝置和所述第二傳感器裝置相互獨立地捕捉表徵所檢測到的各自的電荷載體的測量值。
[0037]優選地，通過這種方式所捕捉到或者測量的數值輸出給用戶。優選地，所捕捉到或者測量的數值通過比較裝置與所儲存的數值進行比較。如果所捕捉到或者測量的數值偏離所儲存的(參考)數值超過預定數量，進一步的信息，如警告信息將會輸出給用戶，或者關閉容器滅菌裝置，以對裝置進行任何可以維修的維修工作。
[0038]在另一優選實施方法中，所述測量值是電流值和/或電壓值。
[0039]優選地，關於容器滅菌操作通過這些電流獲得結論。優選地，通過傳感器單元進行的電荷載體的檢測在滅菌過程中不同的時間進行，即，將電荷載體應用到容器中。
[0040]優選地，在滅菌過程中，容器在潔淨室中進行傳送，所述潔淨室通過至少一面牆與(未滅菌的)環境相隔離。由此，優選地，前面所述的設備具有潔淨室，容器在所述潔淨室內進行滅菌。在本例中，滅菌裝置的各個組分，例如電荷載體產生裝置或者傳感器裝置或者比較裝置，可以設置在潔淨室外部，而出射窗設置在潔淨室內部。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]其他優點和實施例在附圖中是顯而易見的。附圖中:
[0042]圖1是塑料容器滅菌裝置的示意圖；
[0043]圖2是塑料容器滅菌裝置的局部視圖；
[0044]圖3是滅菌裝置的示意圖；
[0045]圖4是根據現有技術的設備的示意圖；
[0046]圖5是根據本發明的設備的示意圖。
[0047]標號清單
[0048]I滅菌裝置
[0049]2電荷載體產生裝置
[0050]4 (電荷載體)加速裝置
[0051]6 殼體
[0052]10塑料容器
[0053]12出射窗
[0054]14可旋轉載體
[0055]20傳感器單元
[0056]22第一傳感器裝置
[0057]24第二傳感器裝置
[0058]25評估單元
[0059]26分配裝置
[0060]27存儲裝置[0061]28比較裝置
[0062]29顯示裝置或信息輸出裝置
[0063]30 載體
[0064]32測量板/測量組件
[0065]34金屬板/測量組件
[0066]36測量設備,測量裝置
[0067]38 電源
[0068]40潔淨室
[0069]50電子束指
[0070]52支撐裝置
[0071]62移動裝置
[0072]70滅菌裝置
[0073]72供給裝置
[0074]74供給輪
[0075]76排出輪
[0076]120傳感器裝置(現有技術)
[0077]132測量板(現有技術)
[0078]136電流測量裝置(現有技術)
[0079]138電源(現有技術)
[0080]dl, d2最短距離
[0081]Ml，M2 測量值
[0082]W電子云
[0083]X預設方向X
[0084]Z預設方向Z
【具體實施方式】
[0085]圖1是塑料容器滅菌裝置的示意圖。
[0086]圖中展示了供給裝置72，用於向塑料容器IO供料，在本例中，塑料預先成型，並通過供給輪74進入到滅菌設備70中。該滅菌設備還包括可旋轉載體14,在可旋轉載體14上設有多個滅菌裝置(圖中並未顯示)。在本例中，這些滅菌裝置呈杆狀結構，並能引入到塑料容器的內部。
[0087]以該種方式進行滅菌的塑料容器10可通過排出輪76再從裝置中排出。
[0088]標號20在任何情況下涉及固定的傳感器單元，該傳感器單元檢測單個滅菌裝置的電子束質量或者電子束剖面(beam profile)。在本例中,有可能僅提供了一個這樣的傳感器單元20，例如在載體14的始端或末端處，或者在沿著載體14的塑料容器的傳送路徑上。然而，進一步地，該傳感器單元20已經出現在供給輪74的區域內或者排出輪76的區域內也是可能的。如圖1所示，提供了多個這樣的傳感器單元，例如能夠在滅菌過程之前或之後實現測量，也是可能的。
[0089]標號25整體識別為評估單元，該評估單元評估由傳感器單元20所捕捉到的測量值。優選地，該評估單元25設有用於分配測量值到設置在載體14上的單個滅菌裝置的分配裝置26。由此,例如,一個穩定射出有缺陷的輻射的特定滅菌裝置可以識別出來。由此，例如，單個滅菌裝置可設有信號輸出裝置，而傳感器單元20可設有接收單元，該接收單元除了測量信號外還接收一個信號，該信號表徵特定的滅菌裝置。特定滅菌單元的分配也可基於載體14的旋轉位置進行。
[0090]標號27涉及一種存儲裝置，用於存儲那些表徵特定滅菌的參考數值。進一步地，還提供了比較裝置28，用於比較測量值與存儲在存儲裝置中的參考數據。進一步地，還提供了顯示裝置或者信息輸出裝置29，該裝置根據測量值向用戶發送信號，並向用戶提供有關滅菌效果的信息。例如，顯示了電子云的程式化圖像。
[0091]圖2展示了滅菌裝置70的細節。應當理解的是，多個滅菌裝置I設置在該滅菌裝置上。每一個這些滅菌裝置I具有能引入到容器10內部的杆狀結構或者電子束指50。圖2展示了該容器為塑料瓶，但如前面所述，該容器也可為(優選為)塑料預製件。杆狀結構50(或電子束指)設置在出射窗(圖中並未顯示)所在位置的下端，並引入容器10的內部。為此，容器10通過支撐裝置52夾持住，比如說夾子，並通過移動裝置62 (例如線性馬達)而提升。[0092]在一個優選實施例中，滅菌裝置I以這樣的方式進行:塑料容器在潔淨室40中傳送。在本例中，載體14自身可能已經形成該潔淨室的一面牆。此外，優選地，提供用於密封載體14的密封構件，或者提供一面相對於不可移動牆的潔淨室的可移動牆。該密封裝置可以是如所謂的調壓室(surge tank)，該調壓室設有圓周的液體填充通道，所述各個可以相對移動的組件插入(例如以劍的形式)該圓周的液體填充通道中。在如圖2所示的實施例中，特定滅菌裝置的組件，特別地，如電子產生器和電子加速器，優選地設置在整體指定為40的潔淨室的外部。
[0093]圖3以可引入待滅菌容器內的電子束指50的形式展示了容器滅菌裝置的粗略示意圖。該電子束指包括殼體6，真空作用於該殼體內部。電荷載體產生裝置2產生電荷載體，特別是電子。而加速裝置4 (僅示意性展示)對這些電荷載體沿著出射窗12的方向進行加速。在本例中，該滅菌裝置I或者電子束指50也有可能設有用於向出射窗供給冷卻空氣的通道。同樣地，出射窗也有可能設有封閉的液體冷卻。
[0094]圖4是根據現有技術的測量裝置。在本例中，提供了測量板132，該測量板132設置在出射窗的下方，因而可以與從出射窗射出的電子z?中的電荷載體或者電子相接觸。標號136涉及用於測量電流的電流測量裝置，該電流通過電荷載體的碰撞產生。標號138識別為電源，而標號120整體識別為傳感器裝置。
[0095]圖5展示了根據本發明的傳感器裝置。應當認識到，除了第一傳感器裝置22之外，根據本發明的傳感器單元20還包括第二傳感器裝置24。第二傳感器裝置24包括測量板34，在如圖4所示的實施例中，測量板34垂直於測量板或者測量組件32。因此，通過電子云W離開的電子束取決於相互正交的兩塊板。
[0096]然而，也有可能兩塊這樣的板的延伸不是如圖5所示，而是例如沿著相互垂直的方向延伸到電子云的側邊。如前面所述，這些測量組件32、34具有其他角度也是可能的。標號dl指定的是測量組件32和出射窗之間的最短距離，而標號d2指定的是測量組件34和出射窗之間的最短距離。應當認識到，在這裡的這些距離的方向是相互垂直的。標號X和Z指定了電荷載體或電子各自(中間(mean))的傳播方向。標號Ml和M2指定了由測量裝置36輸出的數值，如前面所述，這些數值相互獨立，並應用到如圖1所示的評估單元25中。標號38再次指定了電源。[0097]標號30指定了一個載體，在該載體上設置了兩個測量組件32和34。載體30此處作為絕緣體，因此，兩個測量組件32和34之間不可能有電流流過，從而兩個測量裝置36可相互獨立地分別測量由於電荷載體碰撞產生的各自的電流。
[0098]優選地，如圖5所示的測量裝置可設置在滅菌裝置的進口和出口之間。單個連續輻射的滅菌裝置或指發射器產生與傳感器單元20相接觸的電流。通過兩個測量組件32和34之間的比較，電流強度使之可以檢測電子云W或者電子束，以及滅菌的能力，並得出結論。
[0099]然而，本發明並不局限於圖中所示能引入容器內部的電子束指，還可以是，例如，應用到固定電荷載體發射器，尤其是電子發射器中。
[0100] 申請人:保留要求申請文件中所公開的對本發明來講必需的全部特徵的權利，只要與現有技術相比，這些特徵自身或其結合是新穎的。
【權利要求】
1.一種容器(10)滅菌設備，具有電荷載體產生裝置(2)和加速裝置(4)以及出射窗(12)，所述電荷載體產生裝置(2)用於產生電荷載體，所述加速裝置(4)用於沿著預設方向(Z)在殼體(6)內加速電荷載體，所述電荷載體通過所述出射窗(12)從所述殼體(6)中射出；其中，所述設備還包括傳感器單元(20)，所述傳感器單元(20)用於捕捉表徵從所述出射窗(12)射出的電荷載體的至少一個測量值；其特徵在於，所述傳感器單元(20)具有第一傳感器裝置(22)和第二傳感器裝置(24)，其中所述第一傳感器裝置(22)與所述出射窗(12)相對設置，從而檢測沿第一預設方向(Z)從所述出射窗(12)流向所述第一傳感器裝置(22)的電荷載體；所述第二傳感器裝置(24)與所述出射窗(12)相對設置，從而檢測沿第二預設方向(X)從所述出射窗(12)流向所述第二傳感器裝置(24)的電荷載體；其中，每個所述傳感器裝置(22，24)相對獨立地檢測表徵從所述出射窗(12)射出的電荷載體的測量值(Ml, M2)。
2.根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述第一傳感器裝置(22)和所述出射窗(12)之間的最短距離(dl)，以及所述第二傳感器裝置(24)和所述出射窗(12)之間的最短距離(d2)相互之間圍成一角度，所述角度為10°~170°，優選為20°~160°，優選為30~150°，優選為40°~140°，特別優選為50°~130°，以及特別優選為60°~120。。
3.根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述至少一個傳感器裝置(22，24)具有測量組件(32，34)，所述測量組件(32，34)扁平或者圍繞著預設表面，所述電荷載體碰撞所述預設表面。
4.根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述第一傳感器裝置(22)具有第一測量組件(32)，所述第 二傳感器裝置(24)具有第二測量組件(34)，所述第一測量組件(32)與所述第二測量組件(34)相互電絕緣。
5.根據權利要求4所述的設備，其特徵在於，所述測量組件(32，34)均設置在公共載體(30)上。
6.根據權利要I所述的設備，其特徵在於，至少一個傳感器裝置(22，24)具有用於測量電流的測量裝置(36)。
7.根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，所述出射窗(12)相對所述傳感器單元(20)可移動。
8.一種容器滅菌方法(10)，其中待滅菌的所述容器(10)沿著預設傳送路徑傳送，並在所述傳送過程中通過電荷載體進行滅菌；其中，所述電荷載體由電荷載體產生裝置(2)產生，並由電荷載體加速裝置(4)進行加速；所述加速裝置(4)沿著出射窗(12)的方向對所述電荷載體加速；所述電荷載體通過所述出射窗(12)射出，並經過所述容器(10)的表面，通過傳感器單元(20)捕捉表徵從出射窗(12)射出的電荷載體的至少一個測量值，其特徵在於，從所述出射窗沿著第一預設方向(Z)離開的所述電荷載體通過第一傳感器裝置(22)檢測，從所述出射窗沿著第二預設方向(X)離開的所述電荷載體通過第二傳感器裝置(24)檢測，所述第一傳感器裝置(22)和所述第二傳感器裝置(24)相互獨立地捕捉表徵所檢測到的各自的電荷載體的測量值(M1，M2)。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述至少一個傳感器裝置(22，24)檢測碰撞到預設的幾何平面上者經過所述幾何平面的電荷載體。
10. 根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述測量值是電流。
【文檔編號】A61L2/28GK103536947SQ201310297936
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月16日 優先權日:2012年7月16日
【發明者】約恩·克魯格, 埃伯哈德·福爾, 漢斯·朔伊倫 申請人:克朗斯股份有限公司