Ansprüche
1. Messvorrichtung zur Messung einer Menge eines Verpackungsguts (11; 61; 111), insbesondere eines Medikamentenpulvers, das in einer Behältermulde (12; 62; 112) eines Verpackungsbehältnisses (13; 63; 113) angeordnet ist, mit einer
5 Schwingungserzeugungsanordnung (18; 70; 218) zum Anregen der Behältermulde zu Schwingungen (s) im Schallbereich, insbesondere im Ultraschall-Bereich, mit Messmitteln (19) zum Messen einer Schwingungsantwort (20; 120) der Behältermulde (12; 62; 112) und mit Analysemitteln (21) zum Ermitteln der Verpa- lo ckungsgut -Menge (23), insbesondere der Verpackungsgut-Masse, anhand eines Vergleichs der Schwingungsantwort (20; 120) mit Referenzwerten (22) .
2. Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpackungsbehältnis (13; 63; 113) eine Blisterver- i5 packung (13a; 63a) mit einer die Behältermulde (12; 62; 112) bildenden Blistermulde (12a,- 62a) oder eine Kapsel (113a) ist, bei der zumindest ein Kapselteil (115, 116) die Behältermulde (12; 62; 112) enthält.
3. Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- 20 zeichnet, dass Schwingungserzeugungsanordnung (18; 70; 218) zur Erzeugung von Schwingungen (s) im Bereich mindestens ei- ner Eigenfrequenz (fl-f5) der leeren und/oder mit dem Verpackungsgut (11; 61; 111) gefüllten Behältermulde (12; 62; 112) ausgestaltet ist.
4. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungserzeugungsanord- nung (18; 70; 218) zur Erzeugung von Schwingungen (s) mit variabler Frequenz bei variabler oder konstanter Amplitude ausgestaltet ist.
5. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, lo dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungserzeugungsanord- nung (18; 70; 218) zur Erzeugung von Chirp-Schwingungen (s) ausgestaltet ist.
6. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Analysemittel (21) zur Be- i5 Stimmung der Masse der leeren und/oder der mit dem Verpackungsgut (11; 61; 111) befüllten Behältermulde (12; 62; 112) und/oder zur Bestimmung der Dichte des Verpackungsgutes (11; 61; 111) anhand der Höhe einer ersten und mindestens einer zweiten Eigenfrequenz (fl, f2) ausgestaltet sind.
20 7. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel (19) zum Messen mindestens einer Dämpfungswirkung (XO, Xmax) der leeren und/oder mit dem Verpackungsgut (11; 61; 111) befüllten Behältermulde (12; 62; 112) ausgestaltet sind.
5 8. Messvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpackungsgut (11; 61; 111) pulverförmig ist, und dass die Analysemittel (21) zum Ermitteln eines Feuchtigkeitsgehalts des Verpackungsgutes (11; 61; 111) anhand der DämpfungsWirkung (XO, Xmax) ausgestaltet sind.
9. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Analysemittel (21) zum Bestimmen einer Trockenmasse des pulverförmigen Verpackungsgutes (11; 61; 111) anhand von Messwerten einer Messung min-
5 destens einer Eigenfrequenz und einer Messung der Dämpfungs- wirkung (XO, Xmax) der mit dem Verpackungsgut (11; 61; 111) befüllten Behältermulde (12; 62; 112) ausgestaltet sind.
10. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Analysemittel (21) zumindest lo teilweise durch Programmcode gebildet sind, der durch einen Prozessor ausführbar ist.
11. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungserzeugungsanord- nung (18; 70; 218) mindestens einen auf das Verpackungsbe- i5 hältnis (13; 63; 113) wirkenden Schwingungskörper (24) aufweist .
12. Messvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schwingungskörper (70) stempelartig auf die Behältermulde (12; 62; 112) wirkt.
20 13. Messvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schwingungskörper (24) ringförmig um die Behältermulde (12; 62; 112) angeordnet ist, so dass die Behältermulde (12; 62; 112) in einen Innenraum (30) des Schwingungskörpers (24) schwingen kann.
5 14. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schwingungs- körper (24) mittels einer Spanneinrichtung (25) federnd auf das Verpackungsbehältnis (13; 63; 113) gespannt ist.
15. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungserzeugungsanordnung (18; 70; 218) mindestens einen Quarz-Ultraschall- Schwingungskörper und/oder einen magnetostriktiven Ultra-
5 schall -Schwingungskörper und/oder mindestens einen Keramik- Schwingungskδrper aufweist.
16. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpackungsbehältnis (13; 63; 113) durch Unterdruck gegen eine Halterung (125; 166; lo 225) und/oder den Schwingungskörper (24) gespannt ist.
17. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungserzeugungsanordnung (18; 70; 218) mindestens eine auf das Verpackungsbehältnis (13; 63; 113), insbesondere auf die Behältermulde (12; i5 62; 112), wirkende akustische Erregereinrichtung aufweist.
18. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittel (19) die zur optischen und/oder akustischen Erfassung der Schwingungsantwort (20; 120) und/oder zur kapazitiven Messung der Schwingungs-
20 antwort (20; 120) ausgestaltet sind.
19. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpackungsbehältnis (13; 63; 113) im Bereich der Behältermulde (12; 62; 112) mindestens teilweise aus Kunststoff und/oder mindestens teilweise 5 metallisch ist, insbesondere mindestens eine metallische Schicht oder Lage (15) aufweist.
20. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpackungsbehältnis (13; 63; 113) eine mehrschichtige Folie (14) aufweist.
21. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behältermulde (12; 62; 112) bei der Messung verschlossen ist, insbesondere durch eine o- berseitige Folie (17) oder ein Kapselteil (115, 116) einer
5 Kapsel .
22. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere, jeweils individuell einer zu messenden Behältermulde (12; 62; 112) zugeordnete Schwingungserzeugungsanordnungen (18; 70; 218) und/oder indi- lo viduell zugeordnete Messmittel (19) aufweist.
23. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Steuerausgang (75) zur Steuerung einer Befüllungseinrichtung (64) zum Einbringen des Verpackungsguts (11; 61; 111) aufweist.
i5 24. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vakuumerzeugungseinrichtung (54) zur Erzeugung eines auf die verschlossene Behältermulde (12,- 62; 112) des Verpackungsbehältnisses (13; 63; 113) wirkenden Vakuums aufweist, und dass die Messvor-
20 richtung zur Ermittlung einer Verschluss-Dichtigkeit der Behältermulde (12; 62; 112) anhand eines Druckverlaufes und/oder anhand einer Schwingungsantwort des Verpackungsbehältnisses (13; 63; 113) ausgestaltet ist.
25. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungserzeugungsanord- nung (18; 70; 218) zum Erzeugen von Rüttel-Schwingungen (fr) zum Anregen der Behältermulde (12; 62; 112) ausgestaltet ist derart, dass sich das Verpackungsgut (11; 61; 111) in der Behältermulde (12; 62; 112) setzt, und/oder dass die Messvor- richtung eine Rüttel-Schwingungserzeugungsanordnung (223) zum Erzeugen von Rüttel-Schwingungen (fr) aufweist.
26. Messvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Amplitude der Rüttel-Schwingungen (fr) von ei-
5 ner Amplitude der Mess- Schwingungen (s) abweicht, insbesondere größer ist.
27. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halterung (125; 166; 225) für das Verpackungsbehältnis (13; 63; 113) zumindest teilwei- lo se aus schallabsorbierendem Material besteht, insbesondere aus Polyoxyinethylen (POM) .
28. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass keine Eigenfrequenz einer Halterung (125; 166; 225) für das Verpackungsbehältnis (13; 63; i5 113) im Bereich mindestens einer Eigenfrequenz (fl-f5) der leeren und/oder mit dem Verpackungsgut (11; 61; 111) gefüllten Behältermulde (12; 62; 112) liegt.
29. Messverfahren zur Messung einer Menge eines Verpackungsguts (11; 61; 111) , insbesondere eines Medikamentenpulvers,
20 das in einer Behältermulde (12; 62; 112) eines Verpackungsbehältnisses (13; 63; 113) angeordnet ist, mit den Schritten:
- Anregen der Behältermulde (12; 62; 112) mit einer Schwin- gungserzeugungsanordnung (18; 70; 218) zu Schwingungen (s) im Schallbereich, insbesondere im Ultraschall-Bereich,
25 - Messen einer Schwingungsantwort (20; 120) der Behältermulde (12; 62; 112) mittels Messmitteln (19), und
- Ermitteln der Verpackungsgut-Menge (23) anhand eines Vergleichs der Schwingungsantwort (20; 120) mit Referenzwerten
(22) durch Analysemittel (21) .
30. Messverfahren nach Anspruch 29, gekennzeichnet durch die Schritte :
- Anregen der leeren Behältermulde (12; 62; 112) mit einer Schwingungserzeugungsanordnung (18; 70; 218) zu Schwingun-
5 gen (s) im Schallbereich, insbesondere im Ultraschall- Bereich,
- Messen einer Schwingungsantwort (20,- 120) der leeren Behältermulde (12; 62; 112),
- Ermitteln der Verpackungsgut -Menge (23) unter Auswertung lo des Schwingungsantwort der leeren Behältermulde.
31. Messverfahren nach einem der Ansprüche 29 oder 30, gekennzeichnet durch Messung eines Feuchtigkeitsgehaltes des Verpackungsguts (11; 61; 111) anhand von Mikrowellen vor dem Einbringen in die Behältermulde (12; 62; 112).
i5 32. Messverfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikalen Schwingungen der Behältermulde (12; 62; 112) gemessen werden.
33. Messverfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 32 dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungserzeugungsanordnung (18; 20 70; 218) das Verpackungsbehältnis (13; 63; 113) zu einer gleichmäßigen Verteilung des Verpackungsguts (11; 61; 111) rüttelt. |
Messvorrichtung und Messverfahren für ein Verpackungsbehältnis
Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung und ein Messverfahren zur Messung einer Menge eines Verpackungsguts, insbesondere eines Medikamentenpulvers, das in einer Behältermulde eines Verpackungsbehältnisses angeordnet ist .
Nahrungsmittel, Medikamente oder dergleichen werden häufig in Kapseln und/oder in Blisterverpackungen verpackt, bei denen das Verpackungsgut in einer Behältermulde aufgenommen ist . Bei Blisterverpackungen ist die Behältermulde eine oberseitig durch eine Folie verschlossene Blistermulde . Bei Kapseln sind z.B. zwei Halbschalenteile ineinander gesteckt und/oder verklebt, wobei ein Halbschalenteil oder beide Halbschalenteile die Behältermulde aufweisen oder bilden.
Bei Medikamenten oder Chemikalien kommt es beispielsweise darauf an, dass die jeweilige Menge, insbesondere die Tro- ckenmasse, pro Behältermulde zuverlässig erfasst wird. Beispielsweise enthält eine Behältermulde eine exakte Einmaldosierung für eine Medikamenteneinnahme durch einen Patienten. Wenn die Dosis zu klein oder zu groß ist, kann die Wirkung des Medikaments nicht eintreten oder in zu starkem Maße, so dass unerwünschte Nebenwirkungen, unter Umständen sogar mit Todesfolge, auftreten können. Eine zuverlässige Erfassung des in einer Behältermulde bereits befindlichen Verpackungsgutes,
insbesondere eines Medikamentenpulvers, ist daher erforderlich.
Herkömmliche Messmethoden scheitern beispielsweise daran, dass z.B. für Blisterverpackungen häufig metallisches Materi- al verwendet wird, beispielsweise Metallfolien oder Mehrkomponentenfolien, die eine metallische Schicht enthalten.
Auch das Wiegen des Verpackungsbehältnisses insgesamt führt nicht zu dem erwünschten Ergebnis, da in den einzelnen Behältermulden unterschiedliche Mengen des Verpackungsgutes sein können und zudem das Gewicht des Verpackungsbehältnisses schwanken kann.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Messvorrichtung sowie ein Messverfahren zur zuverlässigen Messung einer Menge, insbesondere einer Trockenmasse, eines Verpackungsgutes, insbesondere eines Medikamentenpulvers bereitzustellen, das in einer Behältermulde eines Verpackungsbehältnisses angeordnet ist.
Zur Lösung der Aufgabe hat die erfindungsgemäße Messvorrichtung eine Schwingungserzeugungsanordnung zum Anregen der Be- hältermulde zu Schwingungen im Schallbereich, insbesondere im Ultraschall-Bereich, Messmittel zum Messen einer Schwingungsantwort der Behältermulde sowie Analysemittel zum Ermitteln der Verpackungsgut-Menge anhand eines Vergleichs der Schwingungsantwort mit Referenzwerten. Ferner ist zur Lösung der Aufgabe ein Messverfahren gemäß der technischen Lehre eines weiteren unabhängigen Anspruchs vorgesehen.
Die Schallwellen, insbesondere Ultraschallwellen, regen sowohl die Behältermulde als auch das darin befindliche Verpackungsgut, beispielsweise ein Medikamentenpulver, eine Chemi-
kalie oder dergleichen, zu Schwingungen an. Dadurch entsteht eine Schwingungsantwort, die die Messvorrichtung mittels der Messmittel erfasst und anhand der Analysemittel auswertet . Die Referenzwerte, mit denen die Schwingungsantwort bzw. die Messwerte der Schwingungsantwort verglichen werden, sind beispielsweise in mindestens einer Tabelle gespeichert. Die Behältermulde, die beispielsweise kalottenförmig ist, reflektiert die Schwingungen nicht oder zumindest nur teilweise, so dass sie auch auf das Verpackungsgut wirken können. Als zweckmäßig haben sich Schwingungen in einem Bereich von etwa 20 Kilohertz bis 1 Gigahertz herausgestellt, das heißt etwa im Ultraschallbereich.
Das Verpackungsbehältnis ist zweckmäßigerweise eine Blister- verpackung mit einer oder mehreren Blistermulden, die die Be- hältermulde (n) bilden. Auch in einem sonstigen Verpackungsbehältnis, insbesondere für pharmazeutische Verpackungsgüter, kann die Behältermulde vorgesehen sein, beispielsweise in einer Kapsel, die ganz oder teilweise die Behältermulde bildet oder aufweist .
Der Begriff "Mulde" soll in diesem Zusammenhang weit verstanden werden, das heißt eine Mulde kann ausgerundet sein, Kanten und/oder Ecken aufweisen, das heißt polygonal ausgestaltet sein oder dergleichen.
Die Schwingungserzeugungsanordnung und/oder eine Halterung für das Verpackungsbehältnis sind zweckmäßigerweise an einer verhältnismäßig schweren Basis oder Basishalterung gehaltert, beispielsweise an einem Betonfundament, einem Metallfundament, einem Kunststofffundament oder dergleichen, so dass Schwingungseinflüsse der Umgebung möglichst gering sind.
Die schwingbewegliche Halterung für das Verpackungsbehältnis ist zweckmäßigerweise beispielsweise mit Halteringen, Spannringen, punktförmig angreifenden Halteeinrichtungen oder dergleichen versehen. Die Halterung hält die Behältermulde vor- zugsweise ringförmig. Beispielsweise hat die Halterung einen Ringabschnitt, in dessen oder unterhalb dessen freien Innenbereich die Behältermulde bei der erfindungsgemäßen Messung angeordnet ist. Der Ringabschnitt wird z.B. durch einen Hohl- zylinder oder einen hohlzylindrischen Vorsprung gebildet. Der Ringabschnitt kann kreisrund oder auch zumindest teilweise polygonal sein.
Die Schwingungserzeugungsanordnung kann einen Bestandteil der Halterung bilden oder die Halterung umfassen. Die Behältermulde kann unmittelbar durch die Schwingungserzeugungsanord- nung gehalten werden. Beispielsweise kann ein Piezoelement eine Halteaufnahme für die Behältermulde aufweisen oder bilden.
Die Halterung für das Verpackungsbehältnis und/oder eine Stützbasis für die Halterung sind vorteilhaft ganz oder teil- weise aus einem Schallschwingungen, insbesondere Ultraschallschwingungen, absorbierenden Kunststoff, beispielsweise aus einem Polyacetal (z.B. Polyoxyinethylen/POM oder dergleichen) . Auch Metall, Wasser oder dergleichen können im Bereich der Halterung oder der Stützbasis vorteilhaft sein.
Vorteilhaft ist es aber auch, das Verpackungsbehältnis, beispielsweise eine Kapsel oder ein Kapselteil, einen Stützbereich für eine Blistermulde oder dergleichen, mit Hilfe eine Vakuums zu halten. Eine Vakuumerzeugungseinrichtung erzeugt beispielsweise ein Vakuum, das das Verpackungsbehältnis gegen eine schwingende oder schwingungsfähige Halterung ansaugt. So
werden vorteilhaft Maßtoleranzen ausgeglichen, die beispielsweise durch das Verpackungsbehältnis verursacht sind.
Die Schwingungserzeugungsanordnung ist zweckmäßigerweise zur Erzeugung von Schwingungen mit unterschiedlichen, insbesonde- re variablen Frequenzen bei variabler oder konstanter Amplitude ausgestaltet . Beispielsweise erzeugt die Schwingungserzeugungsanordnung Schwingungen im Bereich der Eigenfrequenz der leeren oder mit dem Verpackungsgut bereits gefüllten Behältermulde. Die Erzeugung bzw. Messung bei mehreren Eigen- frequenzen dient der Erhöhung der Messsicherheit und hat zudem den Vorteil, dass eventuelle Ungleichverteilungen des Verpackungsgutes in der Behältermulde, beispielsweise eine unregelmäßige Lage eines Medikamentenpulvers in der Behältermulde, durch die Analyse der Schwingungsantwort ermittelt und gegebenenfalls kompensiert werden können. In der Praxis hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, nur bei einer einzigen Eigenfrequenz der leeren oder mit dem Verpackungsgut bereits gefüllten Behältermulde zu messen.
Die mindestens eine Eigenfrequenz der leeren oder mit Verpa- ckungsgut gefüllten Behältermulde kann z.B. anhand einer Phasenverschiebung oder eines Phasensprungs ermittelt werden, der zwischen einer zur Behältermulde hin laufenden Schwingung und der Schwingungsantwort bei der Eigenfrequenz auftritt .
Die Schwingungserzeugungsanordnung und/oder die Halterung ha- ben vorteilhaft Eigenfrequenzen, die von der mindestens einen zur obengenannten Messung vorgesehenen Eigenfrequenz der leeren oder mit dem Verpackungsgut bereits gefüllten Behältermulde so weit abweichen, dass die Messung bei der Eigenfrequenz der leeren oder gefüllten Behältermulde durch die Ei- genfrequenz (en) der Schwingungserzeugungsanordnung und/oder die Halterung nicht gestört oder teilweise überlagert wird.
Keine Eigenfrequenz der Halterung für das Verpackungsbehältnis, bei der die Halterung mit einer störenden Amplitude schwingt, liegt beispielsweise im Bereich der mindestens einen Eigenfrequenz zur Messung der leeren und/oder mit dem Verpackungsgut gefüllten Behältermulde ausgewerteten Eigenfrequenz. Die Eigenfrequenz (en) der Schwingungserzeugungsan- ordnung und/oder der Halterung weichen vorteilhaft in jeder Schwingungsrichtung, beispielsweise vertikal und horizontal, von der mindestens einen Eigenfrequenz der leeren oder mit dem Verpackungsgut gefüllten Behältermulde ab.
Zweckmäßigerweise erfolgt die Schwingungsanregung als sogenannte Chirp-Anregung (engl, chirp = zwitschern), d.h. als ein Schwingungssignal, dessen Frequenz sich zeitlich ändert, z.B. ansteigt. Anhand der Chirps können kurze Impulse mit ho- her Energie erzeugt werden.
Vorteilhaft ist es auch, die Behältermulde vor der oder den obengenannten Messung (en) zu solchen Schwingungen anzuregen, dass sich das Verpackungsgut in der Behältermulde sozusagen setzt. Dazu wird die Behältermulde beispielsweise durch die für Messzwecke obengenannte Schwingungserzeugungsanordnung und/oder eine davon separate Rüttel-Schwingungserzeugungsanordnung zu Schwingungen angeregt. Die Rüttel -Schwingungen haben vorteilhaft eine größere Amplitude als die oben erläuterten Mess-Schwingungen zu Messzwecken, z.B. zur Messung der Menge des Verpackungsguts in der Behältermulde. Eine kleinere Amplitude der Mess -Schwingungen hat den Vorteil, dass das Verpackungsgut in der Behältermulde verhältnismäßig ortsfest ist und z.B. nicht "hüpft". Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Rüttel-Schwingungen mindestens eine andere Frequenz als die Mess-Schwingungen, beispielsweise eine niedrigere Frequenz, haben. Die Rüttel-Schwingungen können in Amplitude
und/oder Frequenz variiert werden, z.B. im Rahmen eines Chirps .
Die Analysemittel sind zweckmäßigerweise zur Bestimmung der Masse der leeren und/oder der mit dem Verpackungsgut befüll- ten Behältermulde anhand der Höhe mindestens einer zweiten Eigenfrequenz ausgestaltet. Beispielsweise wird anhand der ersten Eigenfrequenz die Gesamtmasse des Verpackungsgutes ermittelt und die zweite Messung mit der zweiten Eigenfrequenz zur Kontrolle und gegebenenfalls erforderlichen Kompensation der ersten Messung ausgewertet. Auf diesem Wege kann beispielsweise der Einfluss einer Materialdicke, beispielsweise Foliendicke, der Behältermulde kompensiert werden. Besonders zweckmäßig ist es, die jeweilige erste und zweite charakteristische Eigenfrequenz zur Massenbestimmung der befüllten oder unbefüllten Behältermulde zu verwenden. Zweckmäßigerweise variiert die Messvorrichtung die Frequenzen und/oder Amplituden der die Behältermulde anregenden Schwingungen, um die jeweiligen Eigenfrequenzen zu ermitteln.
Vorteilhafterweise sind die Messmittel zum Messen mindestens einer DämpfungsWirkung ausgestaltet. Beispielsweise vergleichen die Messmittel die Amplitude der Schwingungsanregung mit der Amplitude der Schwingungsantwort, wobei die Amplitudenhöhe eine Information über die Dämpfung ist. Die Dämpfung wird beispielsweise bei einem pulverförmigen Verpackungsgut durch in dem Pulver enthaltene Feuchtigkeit bewirkt, die sozusagen eine höhere Reibung der einzelnen Pulverteilchen hervorruft. Die Analysemittel sind zweckmäßigerweise zum Ermitteln eines Feuchtigkeitsgehaltes des Verpackungsgutes, insbesondere des Pulvers, anhand der Dämpfungswirkung ausgestaltet.
Die Analysemittel sind zweckmäßigerweise zum Bestimmen einer Trockenmasse des Verpackungsgutes, insbesondere des pulver-
förmigen Verpackungsgutes, anhand von Messwerten einer Messung mindestens einer Eigenfrequenz und einer Messung einer Dämpfungswirkung ausgestaltet. Die Gesamtmasse ermitteln die Analysemittel anhand der Messung einer oder mehrerer Eigen- 5 frequenzen. Einen zweckmäßigerweise prozentualen Feuchtigkeitsgehalt ermitteln die Analysemittel anhand der Dämpfungsmessung, das heißt anhand eines Amplitudenvergleichs zwischen die Behältermulde anregenden Schwingungen und der Schwingungsantwort. Wenn nun die Dichte, d.h. das Verhältnis von lo Masse und Volumen, des trockenen Pulvers bereits bekannt ist, können die Analysemittel anhand der Frequenz- und Amplitudenmessung sowie dem Vergleich mit Referenzwerten die Trockenmasse des Verpackungsgutes ermitteln.
Die Analysemittel können zweckmäßigerweise durch Programmcode i5 gebildet sein, der beispielsweise von einem Prozessor eines Personalcomputers ausführbar ist.
Bei der Schwingungserzeugungsanordnung sind mehrere, auch in Kombination miteinander verwendbare Anregungsmittel denkbar. Beispielsweise enthält die Schwingungserzeugungsanordnung
2o mindestens einen auf das Verpackungsbehältnis wirkenden
Schwingungskδrper . Der Schwingungskörper kann beispielsweise stempelartig auf die Behältermulde wirken. Besonders vorteilhaft ist ein Schwingungskörper, der ringförmig um die jeweils zu erfassenden Behältermulde angeordnet ist, das heißt spe-
25 ziell diese Behältermulde in Schwingungen versetzt. Der
Schwingungskörper ist beispielsweise rohrartig. Der Schwingungskörper kann mittels einer Spanneinrichtung, die vorteil- hafterweise federnd ist, auf das Verpackungsbehältnis gespannt werden. Selbstverständlich ist es zweckmäßig, dass die
30 Messmittel mechanisch von dem Schwingungskörper bzw. der zu messenden Behältermulde entkoppelt sind.
Die Schwingungserzeugungsanordnung enthält vorteilhafterweise mindestens eine auf das Verpackungsbehältnis, insbesondere auf die Behältertnulde wirkende akustische Erregereinrichtung. Beispielsweise ist der Schwingungskörper ein Quarz - Ultraschallkörper, ein magnetostriktiver Ultraschall- Schwingungskörper oder ein Keramik-Schwingungskörper. Der Quarz- bzw. Keramik-Schwingungskörper wird beispielsweise mit Hilfe eines Piezoeffektes zu Schwingungen angeregt, wobei eine elektrische Wechselspannung mit der gewünschten Schwing- frequenz an den Schwingungskörper angelegt wird. Der magne- tostriktive Ultraschall-Schwingungskörper enthält weichmagnetisches Material, das sich aufgrund eines magnetischen Wechselfeldes ausdehnt.
Die Messmittel sind zweckmäßigerweise zur optischen und/oder akustischen Erfassung der Schwingungsantwort ausgestaltet. Besonders vorteilhaft ist eine optische Erfassung mit Hilfe eines Lasergerätes, beispielsweise eines Laser-Vibrometers, der nach dem Prinzip der Dopplerfrequenzverschiebung arbeitet. Ein von dem vibrierenden Objekt, z.B. der Behältermulde, rückgestreutes Laserlicht enthält Informationen über die
Schwingungsfrequenz (en) sowie die Schwingungsamplitud (en) des Objekts bzw. der Behältermulde.
Die Messmittel können aber auch zu einer kapazitiven Messung der Schwingungsantwort ausgestaltet sein. Beispielsweise bil- det die Behältermulde, zumindest ein Teilbereich der Behältermulde, eine Kondensatorfläche, die mit einer zweiten Kondensatorfläche der Messmittel zusammenwirkt, so dass die Kapazität dieses Kondensators messbar ist.
Das Verpackungsbehältnis, insbesondere die Blisterverpackung, ist im Bereich der Blistermulde zumindest teilweise metallisch, beispielsweise durch eine auf eine KunststoffSchicht
geschweißte metallische Schicht oder metallische Beschich- tung. Eine Mikrowellenmessung wäre bei einer solchen Blister- verpackung beispielsweise nicht möglich. Die Blistermulde kann bei der Messung offen oder verschlossen sein, beispiels- weise durch eine oberseitige Folie.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Messvorrichtung mehrere Schwingungserzeugungsanordnungen und/oder mehrere Messmittel hat, wobei je eine Schwingungserzeugungsanordnung und ein Messmittel einer Behältermulde zugeordnet ist. Somit kann das Messverfahren bei mehreren Behältermulden gleichzeitig angewandt werden und das Verpackungsbehältnis sehr schnell geprüft werden.
Zweckmäßigerweise ist die erfindungsgemäße Messvorrichtung auch zu einer überprüfung ausgestaltet, ob das Verpackungsbe- hältnis dicht geschlossen ist. Es stellt an sich eine eigenständige Erfindung dar, wenn zur überprüfung der Dichtigkeit der Verpackung eine Vakuumerzeugungseinrichtung vorgesehen ist und eine Messvorrichtung die Dichtigkeit eines Verschlusses für die mindestens eine Behältermulde beispielsweise an- hand eines Druckverlaufes des Vakuums überprüft. Die Schwingungserzeugungsanordnung bzw. Schallwellen-Schwingungsmessung ist dabei zweckmäßig, aber nicht notwendig.
Ferner kann mit einer Schwingungserzeugungsanordnung, beispielsweise mit der oben erläuterten Schwingungserzeugungsan- Ordnung, eine Schwingung erzeugt und eine Schwingungsantwort ausgewertet werden, um die Dichtigkeit des Verpackungsbehältnisses zu überprüfen. Beispielsweise schwingt eine Deckfolie zum Verschließen einer Blistermulde in Abhängigkeit davon unterschiedlich, ob sie die Blistermulde dicht verschließt oder nicht. Z.B. verschiebt sich die Eigenfrequenz der Verschlusseinrichtung für das Verpackungsbehältnis. Es versteht sich,
dass zum überprüfen der Dichtigkeit des Verpackungsbehältnisses und zur überprüfung der in der Behältermulde enthaltenen Verpackungsgut-Menge unterschiedliche Schwingungserzeugungs- mittel vorgesehen sein können und/oder unterschiedliche Fre- quenzen und/oder Amplituden der Schwingungen vorteilhaft sind.
Die Messvorrichtung bildet beispielsweise einen Bestandteil einer Verpackungsmaschine. Dabei ist es möglich, dass die Messvorrichtung lediglich eine Analyse durchführt, das heißt überprüft, ob die Verpackungsmaschine eine korrekte Menge des Verpackungsgutes in eine jeweilige Behältermulde eingebracht hat . Die Messvorrichtung kann auch eine steuernde Aufgabe bei der Befüllung der Behältermulden erfüllen. Die Messvorrichtung hat bei dieser Ausgestaltung vorteilhafterweise einen Steuerausgang zur Steuerung einer Befüllungseinrichtung, die das Verpackungsgut, beispielsweise ein Medikamentenpulver, in eine jeweilige Behältermulde einbringt.
Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Messverfahren einerseits bei dem leeren Verpackungsbehältnis und andererseits bei dem befüllten Verpackungsbehältnis durchgeführt werden kann. Auf diesem Wege ist es beispielsweise möglich, zunächst die Schwingungsantwort der noch leeren Behältermulde zu ermitteln und später, bei der Messung der mit dem Verpackungsgut befüllten Behältermulde, die Schwingungsantwort der lee- ren Behältermulde zu berücksichtigen. Dadurch werden die Messergebnisse verbessert.
Zwar ist es nicht möglich, eine metallische Behältermulde anhand von Mikrowellen zu prüfen. Vorteilhaft ist es aber, zunächst einen Feuchtigkeitsgehalt des Verpackungsgutes anhand von Mikrowellen zu messen und anschließend erst das Verpackungsgut in die Behältermulde einzubringen. Die oben be-
schriebene Amplituden- bzw. Dämpfungsmessung kann bei dieser Variante optional entfallen, so dass es genügt, nur das Frequenzverhalten, das heißt die Eigenfrequenzen der mit dem Verpackungsgut befüllten Behältermulde zu messen und zu ana- lysieren.
Prinzipiell möglich ist es zwar, das Schwingungsverhalten der Behältermulde in verschiedenen Ebenen und Richtungen zu messen. Vorteilhaft reicht es aber aus, nur die vertikalen Schwingungen der Behältermulde zu messen, bei denen die Schwerkraft auf die Behältermulde und/oder das Verpackungsgut wirkt .
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine teilweise geschnittene, schematisch darge- stellte erfindungsgemäße Messvorrichtung zur Messung eines Verpackungsgutes, das in einer geschlossenen Behältermulde in Gestalt einer Blistermulde enthalten ist,
Figur 2 ein dreidimensionales Referenzwertdiagramm einer DämpfungsWirkung des Verpackungsgutes in Abhängigkeit von seinem jeweiligen Feuchtigkeitsgehalt bei unterschiedlichen Frequenzen,
Figur 3 eine schematische Darstellung einer veränderten
Amplitude und veränderten Eigenfrequenz in Abhän- gigkeit davon, ob eine Behältermulde des Verpackungsbehältnisses gemäß Figur 1 leer oder befüllt ist,
Figur 4 ein dreidimensionales Referenzwertdiagramm, aus dem die Verschiebung der Eigenfrequenzen bei unterschiedlichen Dichten des Verpackungsgutes sowie die unterschiedliche Auslenkung bzw. Amplitude der Schwingungsantwort erkennbar ist,
Figur 5 ein schematisches Diagramm der Auswirkung der Füllhöhe des Verpackungsgutes in der Behältermulde auf das Frequenzverhalten der Schwingungsantwort,
Figur 6 eine schematische, diagrammatische Darstellung des Einflusses der Dichte des Verpackungsgutes auf die
Eigenfrequenz bei unterschiedlich dickem Folienmaterial der Behältermulde im Bereich einer ersten Eigenfrequenz bzw. eines ersten Modes,
Figur 7 eine Darstellung entsprechend Figur 6, jedoch bei einer zweiten Eigenfrequenz bzw. einem zweiten
Mode ,
Figur 8 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung, die mit einer Befüllungsein- richtung gekoppelt ist, etwa entsprechend der An- sieht gemäß Figur 1,
Figur 9 eine teilweise geschnittene, schematisch dargestellte dritte Messvorrichtung zur Messung eines Verpackungsgutes, das in einer Behältermulde einer Kapsel enthalten ist,
Figur 10 Eigenfrequenzen und Schwingungsamplituden der Kapsel gemäß Figur 9 in Abhängigkeit einer Füllmenge des Verpackungsgutes,
Figur 11 eine alternative Halterung für die Messvorrichtung gemäß Figur 9,
Figur 12 eine Chirp-Schwingungsanregung,
Figur 13 eine Messvorrichtung in der Art der Messvorrichtung gemäß Figur 11 mit einer alternativen Halterung für eine Behältermulde,
Figur 14 Schwingungsamplituden A einer in Figur 13 dargestellten Behältermulde und einer Halterung der Messvorrichtung gemäß Figur 13 für die Behältermul- de bei ihren jeweiligen Eigenfrequenzen, und
Figur 15 einen Verlauf von Eigenfrequenz-Mittelwerten in Abhängigkeit einer Befüllung einer Behältermulde mit Verpackungsgut .
Eine in Figur 1 dargestellte Messvorrichtung 10 dient zur Mengenbestimmung eines Verpackungsgutes 11, beispielsweise einer chemikalischen Flüssigkeit, eines Medikamentenpulvers oder dergleichen, das in einer kalottenförmigen Behältermulde 12 eines Verpackungsbehältnisses 13 angeordnet ist. Das Verpackungsbehältnis 13 ist z.B. eine Blisterverpackung 13a mit einer Blistermulde 12a, die die Behältermulde 12 bildet.
Von dem Verpackungsbehältnis 13 ist nur eine einzige Behältermulde 12 gezeigt . Sie kann beispielsweise quer zur Schnittrichtung weitere Behältermulden aufweisen, die durch die vorn dargestellte Behältermulde verdeckt sind. Die Behäl- termulde 12 ist aus einer ein- oder mehrschichtigen Folie 14 gebildet. Beispielsweise enthält eine obere Lage 15 der Folie 14 ein metallisches Material, während die untere Lage 16 aus Kunststoff ist. Die Behältermulde 12 ist oberseitig durch ei-
ne ein- oder mehrschichtige Folie 17, beispielsweise aus metallischem Material, verschlossen. Dadurch ist das in der Behältermulde 12 befindliche Verpackungsgut 11 nicht für konventionelle Messungen zugänglich. Dennoch ermöglicht die Messvorrichtung 10 eine Messung der Menge des Verpackungsgutes 11.
Eine Schwingungserzeugungsanordnung 18 erzeugt Schwingungen s im Schallbereich, insbesondere im Ultraschallbereich, die die Behältermulde 12 sowie das dort angeordnete Verpackungsgut 11 zu Schwingungen s anregen. Messmittel 19 messen eine Schwingungsantwort 20 der Behältermulde 12 bzw. des dort befindlichen Verpackungsguts 11, die wiederum von Analysemitteln 21 mit Referenzwerten 22 verglichen werden, um die Verpackungsgut-Menge 23 zu ermitteln.
Ein rohrartiger Schwingungskörper 24 der Schwingungserzeugungsanordnung 18 ist mittels einer Spanneinrichtung 25 auf das Verpackungsbehältnis 13 im Bereich der Behältermulde federnd gespannt. Der Schwingungskδrper 24 ist zwischen eine obere und eine untere Platte 26, 27 mittels Spannbolzen 28, die die Platten 26, 27 an Bohrungen 29 durchdringen, gespannt. Das Verpackungsbehältnis 13 ist zwischen der Oberseite des Schwingungskörpers 24 und die obere Platte 26 gespannt. Die Behältermulde 12 kann vertikal einerseits nach unten in einen Innenraum 30 des Schwingungskörpers 24 und an- dererseits vertikal nach oben in Richtung einer öffnung 31 an der oberen Platte 26 frei schwingen. Unten ist zwischen den Schwingungskörper 24 und die untere Platte 27 eine optionale Entkopplungslage 32 gespannt, beispielsweise eine Aluminiumfolie. Die Spannbolzen 28 sind in Muttern 33 eingeschraubt. Die oberen Muttern 33 liegen unmittelbar auf der oberen Platte 26 oberseits auf. Zwischen den unteren Muttern 33 und die untere Platte 27 sind Spannfedern 34 gespannt, so dass die
Spanneinrichtung 25 den Schwingungskörper 24 federnd auf das Verpackungsbehältnis 13 spannt. Die Platten 26, 27 haben öffnungen 31, 53, beispielsweise für die Messmittel 19 bzw. zum freien vertikalen Schwingen der Behältermulde 12 nach oben.
Der Schwingungskörper 24 ist vorliegend aus einem keramischen Material, das beispielsweise aufgrund eines Piezoeffektes bei Anlegen einer WechselSpannung zu Schwingfrequenzen angeregt wird, beispielsweise durch eine Spannungsquelle 35. Der Schwingungskδrper 24 regt die Behältermulde 12 und das Verpa- ckungsgut 11 vorteilhaft zu vertikalen Schwingungen s an.
Die Spannungsquelle 35 und somit das Schwingungsverhalten des Schwingungskörpers 24 wird durch eine Steuerungseinrichtung 36 gesteuert. Die Steuerungseinrichtung 36, beispielsweise ein Personalcomputer enthält Speicher 37 sowie einen Prozes- sor 38, der Programmcode von Programmen ausführen kann, die im Speicher 37 gespeichert sind, beispielsweise Programmcode eines Analysemoduls 39 der Analysemittel 21. Die Steuerungs- einrichtung 36 enthält ferner Ausgabemittel 40 zur Ausgabe von Messergebnissen oder dergleichen, sowie Eingabemittel 41, beispielsweise eine Tastatur, z.B. zum Eingeben von Befehlen für das Analysemodul 39.
Die Steuerungseinrichtung 36 ist ferner mit einem Laservibro- meter 42 der Messmittel 19 gekoppelt, das Messwerte 43, beispielsweise Frequenzmesswerte, Phasenmesswerte und Amplitu- denmesswerte, an das Analysemodul 39 übermittelt. Das Laser- vibrometer 42 arbeitet nach dem Prinzip der Dopplerfrequenz- verschiebung. Die schwingende Behältermulde 12 streut von dem Laservibrometer 42 gesendetes Laserlicht zurück, was der Schwingungsantwort 20 entspricht, so dass das Laservibrometer 42 bzw. die Messmittel 19 anhand dieses rückgestreuten Laserlichtes bzw. der Schwingungsantwort 20 Schwingungsfrequenzen
und Schwingungsamplituden der Behältermulde 12 ermitteln und dem Analysemodul 39 als Messwerte 43 übermitteln können.
Beispielsweise ändert sich das Schwingungsverhalten der Behältermulde 12 in Abhängigkeit davon, ob Verpackungsgut 11 in der Behältermulde 12 ist oder ob die Behältermulde 12 leer ist. Dies ist in Figur 3 schematisch dargestellt. Die mit Verpackungsgut 11 befüllte Behältermulde 12 hat beispielsweise eine erste Eigenfrequenz fl bei einer Amplitude Al, was in einem Frequenzverlauf 44 verdeutlicht ist. Wenn sich kein Verpackungsgut 11 in der Behältermulde 12 befindet, stellt sich ein Frequenzverlauf 45 ein, das heißt eine Eigenfrequenz fL bei einer Amplitude AL. Zwischen den Amplituden Al und AL ist eine Differenz δA und zwischen den Frequenzen fl und fL eine Differenz δf, die bei der späteren Analyse bzw. Messung der mit dem Verpackungsgut 11 befüllten Behältermulden 12 (in Figur 1 ist nur eine Behältermulde 12 dargestellt) von dem Analysemodul 39 ausgewertet wird.
Die Schwingungserzeugungsanordnung 18 regt die Behältermulde 12 sowie das darin enthaltene Verpackungsgut 11 zu Schwingun- gen s bei mehreren Frequenzen an, zweckmäßigerweise in den Bereichen der charakteristischen ersten und der zweiten, optional auch dritten, vierten und fünften Eigenfrequenzen fl bis f5. In Figur 1 ist gestrichelt eine Auslenkung der Behältermulde 12 und des Verpackungsguts 11 bei deren erster Ei- genfrequenz angedeutet .
Das in Figur 2 dargestellte Diagramm ergibt sich z.B. bei einer Erregung eines Verpackungsguts bzw. Medikamentenpulvers mit einer Dichte von 400 Kilogramm/Kubikmeter sowie einer Dichte der oberen Aluminiumlage 15 von 3400 KiIo- gramm/Kubikmeter sowie einer Dichte der unteren Polypropylen-
läge 16 von 100 Kilogramm/Kubikmeter mit Schwingungen s, die eine Amplitude von etwa 20 Mikrometer haben. Das Diagramm gemäß Figur 2 erstreckt sich beispielsweise über einen Frequenzbereich ca. f=50 Kilohertz bis ca. 250 Kilohertz. Die Schwingungsanregung der Behältermulde 12 mit Ultraschall- Schwingungen s in diesem Frequenzbereich bei einer Fußpunkt- Erregung mit einer Amplitude von 20 Mikrometer bewirkt eine Auslenkung von AO = 20 Mikrometer bis etwa Amax = 50 Mikrometer.
Es stellt sich dabei eine Dämpfung XO von etwa 0,03 bis Xmax von etwa 0,25 ein. Diese DämpfungsWirkung ist ein Indikator für einen Feuchtigkeitsgehalt des Verpackungsguts 11.
Optional ist es möglich, dass die Schwingungserzeugungsanord- nung 18 das Verpackungsbehältnis 13 zu einer gleichmäßigen Verteilung des Verpackungsguts 11 rüttelt, z.B. durch vertikale Schwingungen s bei niedrigen Frequenzen oder dergleichen.
Bei den jeweiligen Messungen spielt aber die jeweilige Füllhöhe H des Verpackungsguts 11 in der Behältermulde 12 eine untergeordnete Rolle. Dies wird aus Figur 5 deutlich. Bei einer ersten Füllhöhe Hl von etwa 0,15 mm stellt sich beispielsweise eine erste Eigenfrequenz fl von etwa 96,5 Kilohertz ein, die bei einer größeren Füllhöhe von beispielsweise 0,17 mm auf etwa 97 Kilohertz ansteigt. Einen wesentlich grö- ßeren Einfluss auf die jeweiligen Eigenfrequenzen hat die Masse bzw. Füllmenge des Verpackungsgutes 11 auf das Frequenzverhalten .
Bei größerer Menge verschieben sich die Eigenfrequenzen fl bis f5 zu niedrigeren Werten, d.h. nach unten (in Figur 2 nach links) , bei kleinerer Masse des Verpackungsgutes 11 nach
oben (in Figur 2 nach rechts) . Dies wird insgesamt in Figur 4 besser erkennbar.
Ein Frequenzbereich f erstreckt sich bei Figur 4 wie in Figur 2 von etwa 50 Kilohertz bis 250 Kilohertz. Die Amplitude oder Auslenkung A bei dem Diagramm gemäß Figur 4 beträgt beispielsweise minimal etwa 22 Mikrometer und maximal etwa 34 Mikrometer bei einer konstanten Dämpfung von etwa 0,08. Die Werte für die beiden Lagen 15, 16 der Folie 14 sind unverändert. Die Dichte D des Verpackungsguts 11 bzw. Medikamenten- pulvers variiert zwischen einem Wert DO von ungefähr 420 kg/Kubikmeter bis von etwa 1600 kg/Kubikmeter.
Die in den Figuren 2 und 4 dargestellten Werte bilden beispielsweise die Referenzwerte 22, die beispielsweise als Tabellen 46 in dem Speicher 37 gespeichert sind. Die Tabellen 46 sind vorzugsweise individuell parametrierbar , so dass die Messvorrichtung 10 auf die jeweilige Messaufgabe, insbesondere auf unterschiedliche Typen von Verpackungsbehältnissen 13 abgestimmt parametriert werden kann. Die Messvorrichtung 10 kann die Tabellen 46 aber auch im Rahmen eines Lernmodus er- mittein, bei dem sie eine leere und/oder mit vorbekannten
Mengen des Verpackungsguts 12 befüllte Referenz-Behältermulde 12 misst.
Das Analysemodul 39 wertet nun die Messwerte 43 anhand der Referenzwerte 22 aus, um die Verpackungsgut-Menge 23, insbe- sondere die Trockenmasse, des Verpackungsguts 11 zu ermitteln.
Die Dichte des trockenen Verpackungsgutes 11 ist bekannt. Die jeweilige Dichte, insbesondere Trockendichte, eines Medikamentenpulvers lässt sich beispielsweise durch eine Messung mittels Mikrowellen noch außerhalb des Verpackungsbehältnis-
ses 13 ermitteln. Das Analysemodul 39 ermittelt nun anhand des Dämpfungsverhaltens der Behältermulde 12, das heißt durch Auswertung der Schwingungsantwort 20 (siehe Figuren 2 und 4) einen prozentualen Feuchtigkeitsgehalt des Verpackungsgutes 11. Anhand der Eigenfrequenzen fl und vorteilhafterweise f2 (es können auch weitere oder andere Eigenfrequenzen fl bis f5 ausgewertet werden) die Gesamtmasse des „feuchten" Verpackungsgutes 11 ermittelt. Anhand des prozentualen Feuchtigkeitsgehaltes des Verpackungsgutes 11 sowie der Trockendichte des Verpackungsgutes 11 kann das Analysemodul 39 nun die Trockenmasse des in der Behältermulde 12 befindlichen Verpackungsgutes 11 ermitteln.
Als Maß für die Dämpfung und somit auch für den Feuchtigkeitsgehalt können die Analysemittel 21 auch die sich bei ei- ner oder mehreren Frequenzen einstellenden Amplituden, insbesondere die Breite einer Resonanzkurve auswerten. Beispielsweise ist in Figur 3 erkennbar, dass die Kurve 44 bei Frequenzen fla, flb die Amplitude Al/2 hat. Die Kurve 45 ist bei der Amplitude AL/2 schmaler, das heißt, sie hat bei Frequen- zen fLa, fLb den Wert KL/2. Das Verhältnis der Differenzen flb-fla und fLb-fLa ist beispielsweise ein Maß für die Dämpfung.
In Figur 6 ist schematisch dargestellt, wie sich die erste Eigenfrequenz fl in Abhängigkeit von einer Stärke f der Folie 14 verändert. Dichtewerte Dl und D2 des Verpackungsgutes 11 betragen beispielsweise 500 und 1000 Kilogramm/Kubikmeter. In Abhängigkeit von der Schichtdicke S der Folie 14 variiert die erste Eigenfrequenz fl zwischen Werten fl3 und fl4 von etwa 100 Kilohertz bis 150 Kilohertz, was durch Kurven 47, 48, 49 angedeutet ist .
Das Analysemodul 39 wertet nun zusätzlich die zweite Eigenfrequenz f2 aus, um die Dicke bzw. Stärke der Folie 14 zu ermitteln. Der Einfluss der Folienstärke s auf das Frequenzverhalten im Bereich der zweiten Eigenfrequenz ist in Figur 7 5 schematisch dargestellt. In Abhängigkeit von der Folienstärke s stellen sich Kurvenverläufe 50, 51, 52 in einem Frequenzbereich von f20 von ungefähr 200 Kilohertz, f21 = 240 Kilohertz bis f22 = 260 Kilohertz ein.
Bei der Messvorrichtung 10 kann optional eine Vakuumerzeu- lo gungseinrichtung 54 vorgesehen sein, um eine Dichtigkeit der Blisterverpackung 13a im Bereich der Blistermulde 12a zu ermitteln. Beispielsweise ist die Vakuumerzeugungseinrichtung 54 mittels einer Anschlusseinrichtung 55, z.B. einer Haube, oberhalb der öffnung 31 angeordnet und verschließt diese i5 druckdicht. Die Steuerungseinrichtung 36 steuert die Vakuumerzeugungseinrichtung 54 über eine Leitung 57 und weist diese beispielsweise an, ein Vakuum zu erzeugen. Mit einem Sensor 56, der beispielsweise einen Drucksensor enthält, ermittelt die Steuereinrichtung 36 einen Vakuumverlauf. Wenn die Kavi-
20 tat im Bereich der Blistermulde 12a undicht ist, das heißt Umgebungsluft beispielsweise von unten her durch die öffnung 53 die Folien 14 und 15 durchdringt, bewegt sich die obere Abdeck-Folie 17 anders als bei einem dichten Verpackungsbehältnis 13. Bei einem undichten Verpackungsbehältnis 13 wird
25 die Folie 17 beispielsweise weiter nach oben verlagert (gestrichelte Linie) , wie bei einer dichten Kavität oder Blistermulde 12a. Dadurch werden unterschiedliche Druckverläufe erzeugt, die der Sensor 56 erfasst. Die Abdeck-Folie 17 springt z.B. bei einem undichten Verpackungsbehältnis 13 nach o oben.
Ferner ist es möglich, dass der Schwingungskörper 24 während der Dichtigkeitsmessung Schwingungen s erzeugt. Es kann z.B.
ein weiterer Schwingungskörper 24a beispielsweise im Bereich der Haube 55 vorgesehen sein, der Schall-Schwingungen erzeugt. Ein Sensor 59, beispielsweise ein optischer Sensor, ermittelt die Schwingungsantwort, die durch die Folie 17 er- 5 zeugt wird, beispielsweise in der Art Laservibrometers 42. Wenn die Blisterverpackung 13a im Bereich der Blistermulde 12a beispielsweise undicht ist, wird die Folie 17 weiter nach oben verlagert und erfährt eine höhere Spannung. Dadurch vergrößert sich beispielsweise deren Eigenfrequenz, was der Sen- lo sor 59 erfasst.
Eine Messvorrichtung 60 gemäß Figur 8 entspricht teilweise der Messvorrichtung 10. Für gleichartige Komponenten sind gleiche Bezugszeichen verwendet.
Ein Verpackungsgut 61, beispielsweise ein Medikamentenpulver, i5 wird in eine Behältermulde 62 eines Verpackungsbehältnisses 63 eingefüllt, beispielsweise durch eine Befüllungseinrich- tung 64, die zweckmäßigerweise durch die Steuerungseinrichtung 36 über eine an einen Steuerausgang 75 angeschlossene Steuerleitung 74 gesteuert wird, um die Befüllung der Behäl- 20 termulde 62 mit dem Verpackungsgut 61 zu steuern. Die Mess- vorrichtung 60 bildet einen Bestandteil einer Verpackungsmaschine 73.
Das Verpackungsbehältnis 63 entspricht weitgehend dem Verpackungsbehältnis 13 und ist z.B. eine Blisterverpackung 63a 5 mit einer Blistermulde 62a, die durch eine mehrschichtige Folie 14 im Bereich der Behältermulde 62 verschließbar, vorliegend aber noch nicht verschlossen ist. Dadurch kann die Be- füllungseinrichtung 64 von oben durch die öffnung 65 einer oberen Platte 66 das Verpackungsgut 61 in die Behältermulde o 62 einfüllen.
Die obere Platte 66 bildet einen Bestandteil einer Spanneinrichtung 68, die weitgehend der Spanneinrichtung 25 entspricht, wobei allerdings anstelle des Schwingungskörpers 24 ein Haltekörper oder Haltering 69 zwischen die obere Platte 66 und die untere Platte 27 gespannt ist. Die Federn 34 sind optional und können entfallen.
Die Behältermulde 12 wird durch einen stempelartigen Schwingungskörper 70 zu vertikalen Schwingungen im Schallbereich, insbesondere im Ultraschallbereich angeregt. Die jeweilige Schwingungsantwort wird von einem Akustiksensor 71 erfasst und an das Analysemodul 39 übermittelt.
Ferner ist es denkbar, dass anstelle des stempelartigen Schwingungskörpers 70 Schwingungen der Behältermulde 62 sowie des darin enthaltenen Verpackungsgutes 61 hervorruft, bei- spielsweise ein Akustikresonator 72.
Die metallische Schicht 15 bildet eine Elektrode zu einer Gegenelektrode 76 eines Messkondensators 77 der Messmittel 19 zur Erfassung der Schwingungsantwort 20.
Eine Messvorrichtung 110 gleicht teilweise den vorher erläu- terten Messvorrichtungen. Insoweit sind gleiche Bezugszeichen für gleichartige Komponenten verwendet. Die Messvorrichtung 110 dient zur Messung der Menge eines in einer Kapsel 113a enthaltenen Verpackungsguts 11, beispielsweise eines Medikamentenpulvers, eine Gels oder einer sonstigen Flüssigkeit. Die Kapsel 113a bildet ein Verpackungsbehältnis 113 mit einer Kapselmulde 112a in einem unteren Kapselteil 116. Die Kapselmulde 112a bildet eine Behältermulde 112. Die Kapsel 113a und somit das Verpackungsbehältnis 113 sind durch eine oberes Kapeselteil 115 verschlossen, das in einem Verbindungsbereich 117 mit dem Kapselteil 115 verbunden ist, beispielsweise ver-
klebt, verschweißt oder zweckmäßigerweise verrastet. Die Kapselteile 115, 116 verschließen einen Innenraum 118 der Kapsel 113a.
Eine beispielsweise ringförmige Halterung 125 hält die Kapsel 113a mit einem oberen und/oder mit einem unteren Haltering 126, 127. Es versteht sich, dass nur einer der Halteringe 126, 127 vorhanden sein kann. Die Halterung 125 ist mit Hilfe einer Feder oder Federanordnung 134 an einem Untergrund, beispielsweise einer Seitenwand 132 schwingfähig aufgehängt. So- mit kann ein Schwingungskörper 124, beispielsweise ein Piezo- quarz, der ebenfalls ortsfest an dem Untergrund 132 befestigt ist, Schwingungen erzeugen und das Verpackungsbehältnis 113 so in Schwingungen versetzen.
Anhand einer Schwingungsantwort 120, die z.B. anhand von durch das Laservibrometer 42 gesendetem Laserlicht 78 ermittelbar ist, ermitteln die Messmittel 19 beispielsweise die Menge des Verpackungsgutes 111 im Innenraum 118. Die Messmittel 19 können somit anhand der Frequenzen f der Schwingungs- antwort 120, die beispielsweise in Figur 10 abgebildet sind, ermitteln, welche Menge m des Verpackungsguts 111 in der Kapselmulde 112 ist.
Beispielsweise ändern sich in einem Frequenzbereich von ungefähr 11 Kilohertz (fkO in Figur 10) bis ungefähr 100 Kilohertz (fkm in Figur 10) die Amplituden A bis zu einem Maxi- malwert Amax2 in Abhängigkeit von einer Füllmenge m des Verpackungsguts 111 in der Kapselmulde 112a. Der Wert mθ entspricht beispielsweise 0,4 mg des Verpackungsguts 111, der Wert ml beispielsweise 12,2 mg.
Eine Messvorrichtung 160 entspricht teilweise der Messvorrichtung 110, so dass bei gleichen oder gleichartigen Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet sind.
Die Kapsel 113a ist allerdings an einer Halterung 166 mit ei- nem unteren Anschlag 167 gehaltert. Das untere Kapselteil 116 überlappt das obere Kapselteil 115, so dass ein oberer Anschlag 170 gebildet ist, der an einen Anschlag 167 der Halterung 166, beispielsweise einer ringförmigen Halterung, anschlägt .
Im Bereich des Anschlages 167 liegt die Kapsel 113a im Wesentlichen druckdicht an der Halterung 166 an. Die Halterung 166 hat eine obere öffnung 168, die durch die Anschlusseinrichtung 55 verschlossen ist, an der oben die Vakuumerzeugungseinrichtung 54 angeschlossen ist.
Die Vakuumerzeugungseinrichtung 54 saugt die Kapsel 113a sozusagen gegen den Anschlag 167 bzw. in einen Innenraum 169 der Halterung 166 an. Somit wird die Kapsel 113a weitgehend spannungsfrei gehalten. Maßtoleranzen der Kapsel 113a werden ausgeglichen. Die Halterung 166 ist schwingfähig an der Feder oder Federanordnung 134 gehalten und kann, was in der Figur schematisch angedeutet ist, durch den Schwingungskörper 124 in Schwingungen versetzt werden.
Beim Ausführungsbeispiel wird die Kapsel 113a von unten her in die Halterung 166 nach oben gesaugt. Es versteht sich, dass die Kapsel bei einem von unten stützenden Anschlag einer Halterung auch nach unten in die Halterung gesaugt werden kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9 hat die Vakuumerzeugungseinrichtung vorteilhaft einen doppelten Nutzen: sie
kann zur oben erläuterten Dichtigkeitsmessung genutzt werden und/oder zum Halten der Kapsel 113a an der Halterung 166. Beispielsweise kann so eine Dichtigkeit des Verbindungsbereichs 117 ermittelt werden. Z.B. kann so ermittelt werden, ob eine Verrastung im Verbindungsbereich 117 erfolgt ist.
Die Schwingungserzeugungsanordnung 18 erzeugt zweckmäßigerweise sogenannte Chirp-Schwingungen, das heißt Schwingungen, die zunehmende und/oder abnehmende Frequenzen haben. Die Schwingungen werden beispielsweise dem Schema s = sθ * sin(at 2 ) mit einer Konstanten a und der Zeit t auf der Basis einer konstanten Amplitude so generiert. Variable Amplituden sind bei Chirp-Schwingungen auch möglich. Ferner ist eine pulsförmige Chirp-Anregung vorteilhaft, das heißt, dass die Schwingungserzeugungsanordnung 18 beispielsweise gepulste Schwingungen erzeugt. Zweckmäßig sind beispielsweise nur positive Schwingungsstöße.
Eine Messvorrichtung 210 gleicht teilweise der Messvorrichtung 160. Gleiche oder gleichartige Komponenten tragen dieselben Bezugszeichen und werden im folgenden nicht näher er- läutert .
Eine Halterung 225 dient zum Halten des Verpackungsbehältnisses 113 mit der Behältermulde 112. An einer Haltebasis 226 ist eine Schwingungserzeugungsanordnung 218 mit einer Piezo- schwingeinrichtung 219 und eine Halteaufnahme 227 zum Aufneh- men des Verpackungsbehältnisses 113 angeordnet. Die Piezo- schwingeinrichtung 219 ist zwischen der Haltebasis 226 und der Halteaufnahme 227 angeordnet. Isolationslagen 220 isolieren die Piezoschwingeinrichtung 219, die mit der Spannungs- quelle 35 verbunden ist, von der Halterung 225 und der Halte- aufnähme 227.
Ein ringförmiger Haltevorsprung 228 der Halteaufnahme 227 hat einen solchen Durchmesser, dass das obere Kapselteil 115 in einen ringförmigen Innenraum 229 eintreten kann, das untere Kapselteil 116, das die Behältermulde 112 bildet, jedoch mit seinem stirnseitigen Außenumfang 119 ringförmig an einer ringförmigen Stirnseite 230 des Haltevorsprungs 228 anliegt. Die Stirnseite 230 bildet somit einen Ring-Anschlag für die Behältermulde 112.
Der Innenraum 229 bildet einen Bestandteil eines Ansaugkanals 221, der durch die Haltebasis 226, die Isolationslagen 220, die Piezoschwingeinrichtung 219 sowie die Halteaufnahme 227 hindurch verläuft. An der Oberseite des Ansaugkanals 221 ist die Vakummerzeugungseinrichtung 54 angeordnet, die ein Vakuum erzeugt, so dass das Verpackungsbehältnis 112 in Richtung der Halteaufnahme 227 angesaugt wird. Die Stirnseite 119 der Behältermulde 112 liegt dann ringförmig und spannungsfrei an der Stirnseite 230 der Halteaufnahme 227 an.
Denkbar ist es auch, dass eine Schwingungserzeugungsanordnung unmittelbar eine Halterung oder Halteaufnahme für ein Verpa- ckungsbehältnis bildet. Beispielsweise könnte Piezoschwingeinrichtung 219, wenn die Halteaufnahme 227 nicht vorhanden wäre, das Verpackungsbehältnis 113 unmittelbar halten.
Ein Sensor 256 überwacht beispielsweise die Dichtigkeit der Kapsel 113a. Wenn nämlich beispielsweise in das untere Kap- seiteil 116 Luft eindringt, wird das Vakuum im Bereich der oben am Ansaugkanal 221 angeordneten Absaughaube 55 verändert.
Die Haltebasis 226 besteht zweckmäßigerweise aus einem Schallschwingungen absorbierenden Kunststoff, z.B. POM.
Die Piezoschwingeinrichtung 219, die sandwichartig zwischen der Haltebasis 226 und der Halteaufnahme 227 angeordnet ist, erzeugt Schwingungen zum Ermitteln der Menge des Verpackungsgutes 111 in der Behältermulde 112.
Die Halterung 225 hat bei vertikalen Schwingungen eine Eigenfrequenz fbl und bei horizontalen Schwingungen eine Eigenfrequenz fb2. Die Eigenfrequenzen fbl, fb2 weichen von Eigenfrequenzen fei der leeren Behältermulde 112 und fe2 der mit Verpackungsgut 111 befüllten Behältermulde 112 deutlich ab, sie- he Figur 14. Hierzu trägt beispielsweise die schwingungsdämp- fende Eigenschaft der Haltebasis 226 bei.
Eigenfrequenzen des Verpackungsbehältnisses 113 in Abhängigkeit von der Masse des Verpackungsguts 111 im Bereich der Behältermulde 112 sind in Figur 15 dargestellt. Die Kapsel 113a hat beispielsweise im leeren Zustand eine Masse von etwa 100 mg. Die leere Kapsel 113a hat eine Eigenfrequenz von etwa 70,3 kHz, die mit zunehmender Verpackungsgutmenge des Verpackungsgutes 111 abnimmt und beispielsweise bei einer Befüllung mit 20 mg des Verpackungsgutes 11 etwa 69,3 kHz beträgt. Eine Kurve k zeigt den Verlauf der Eigenfrequenzen fe in Abhängigkeit von der Masse m des Verpackungsgutes 111.
Die Piezoschwingeinrichtung kann Frequenzen einerseits zum Messen der in der Behältermulde 112 befindlichen Menge des Verpackungsgutes 111 in der oben beschriebenen Weise erzeugen und andererseits Rüttel -Schwingungen fr, die das Verpackungsgut 111 in den unteren Bereich der Behältermulde 112 rütteln. Die Rüttel-Schwingungen haben eine größere Amplitude A als die zum Messen der Verpackungsgutmenge erzeugten Schwingungen der Schwingerzeugungsanordnung 218. Die Rüttel -Schwingungen fr sind beispielsweise als Schwingungs-Chirp ausgestaltet.
Die Frequenzen der Rüttel-Schwingungen fr können kleiner sein als die Frequenz (en) der MessSchwingung (en) .
Denkbar wäre es auch, dass zum Erzeugen der Rüttelschwingungen fr beispielsweise eine Schwingungserzeugungsanordnung 223 vorgesehen ist. Die optional vorhandene Schwingungserzeugungsanordnung 223 für Rüttel-Schwingungen, beispielsweise ein Piezoschwinger, kann zweckmäßigerweise ebenfalls durch die Spannungsquelle angesteuert werden.