具有X射线屏蔽装置的容器灭菌设备及方法

摘要

本发明涉及一种用于容器(10)灭菌的设备(1)，包括沿预设的传输路径传输所述容器(10)的传输装置、至少一个用于将辐射尤其是电磁辐射作用在所述容器(10)上以对所述容器(10)灭菌的加压装置(4)，以及用于屏蔽在灭菌过程中形成的X射线辐射的屏蔽装置(20)。根据本发明，所述屏蔽装置(20)具有至少一个用于将所述容器(10)的传输路径分界的并且沿所述传输路径延伸的外壁(22)，所述外壁(22)具有至少一个凹部(24)，所述凹部(24)形成朝向所述容器(10)的传输路径的腔体(26)，使得在灭菌过程中形成的X射线辐射能进入所述腔体。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于容器灭菌的设备及方法。

背景技术

从现有技术中可以了解到多种容器灭菌方法，例如，在进行下一步处理之 前，这些容器灭菌方法先对塑料容器，尤其是塑料预制件灭菌。在这种情况下， 这些灭菌方法已广为人知，在这些灭菌方法中，塑料容器通过灭菌剂，如过氧 化氢或过氧乙酸，来灭菌。然而，近年来转为使用电磁辐射，如电子束、紫外 线或X射线，来灭菌。一方面，由于使用这类射线就不需要额外使用灭菌剂， 从而可以大大节省资源，但是这就带来以下缺陷：频繁地形成有危害的辐射， 如电离辐射，尤其是X射线辐射。

由于上述的原因，可以从现有技术了解到屏蔽装置。目前，可以通过以下 方式在灭菌设备(plant)内形成对电离辐射如X射线辐射的屏蔽，例如，通 过辐射分隔元件的旋转或通过灭菌设备与辐射分隔元件的联合移动以屏蔽该 电离辐射。其中，辐射分隔元件设置在各个待处理的制品之间或通过将常用的 竖直分隔元件设置成隧道状以构成该辐射分隔元件。屏蔽的尺寸取决于与现有 弧度相对的直径或间隙宽度。事实上，这类分隔元件的联合移动或联合旋转的 缺点在于：通气工艺在不同速度下受到不同方式的影响。此外，这些喷射面 (ejection faces)或转移面(transfer faces)之间也会出现剥离 (uncovering)，由此，旋转分隔元件会导致不希望的泄露。此外，在这类设 置中，很难将来自分隔星形轮的电子束(beam)封闭，也很难在处理星形轮的 辐射源处直接密封。即使待灭菌的各个制品之间存在狭窄的区域，这类设置也 是有问题的。此外，组装复杂、还会钩住已移走的容器。为了屏蔽辐射，在某 种程度上来说，必须提供电子束隧道以形成相对长的路径。已经证实，只要事 先将X射线辐射偏转或转道至少三次，则X射线辐射对人体是安全的。

发明内容

本发明的目的在于改善这类设备对电离辐射，尤其是对X射线辐射的屏蔽 效果。然而，此外，这类屏蔽也应该保持较低的花费。根据本发明独立权利要 求的主题来实现这些目的。优选实施例以及进一步的改进形成了从属权利要求 的主题。电离辐射可以是电子辐射、紫外辐射，或者，尤其是X射线辐射。

根据本发明的一种用于容器灭菌的设备，包括传输装置，该传输装置沿着 预设的传输路径传输容器。此外，该设备包括至少一个加压装置，该加压装置 将辐射，尤其是电磁辐射，作用在容器上以实现对容器灭菌的目的。此外，该 设备包括屏蔽装置，该屏蔽装置屏蔽(相对环境)在灭菌过程中形成的电离辐 射，尤其是X射线辐射。

根据本发明，所述屏蔽装置具有至少一个外壁，该外壁将容器的传输路径 或传输区域或传输空间分界(bound)，且该外壁至少沿传输路径的方向延伸。 该外壁具有至少一个凹部，该凹部按以下方式形成了朝向容器传输路径的腔 体：灭菌过程中形成的X射线辐射能进入或能够被导入该腔体。

因此，建议传输路径或传输区域的分界外壁形成有凹部，下面也称作束阱 (beam trap)，这就会产生以下效果：所形成的X射线辐射在凹部中反射至少 一次，优选反射多次，这样以便辐射明显减弱，从而使得总体屏蔽的尺寸更小。 通过这种方式，也能减小屏蔽所必须的弧度。因此，建议为了缩短这个方式并 因此减小弧度，可使用束阱(beam traps)，尤其在外部使用。在这种情况下， 这些束阱(beam traps)按以下方式运行：能覆盖处理隧道中最大路径的X 射线不能由隧道的外壁反射，而是直接进入外部屏蔽的开口中。这意味着容器 较佳在隧道(tunnel)内传输。

电子束(beam)不能从该凹部或腔体再次直接辐射到该隧道中，而为此就 需要至少一次进一步的偏转。在这种情况下，较佳使裸露部(exposure)或凹 部沿着外腔略微变宽，以便以可靠的方式收集所形成的辐射。这样，如下文的 详细描述，凹部可以向外增大，比如从外壁开始增大。此外，优选地，具有设 置在下游的屏蔽的凹部或腔体的深度较佳按以下方式选择：打在凹部后壁面的 电子束只通过至少一次进一步的偏转而被再次直接导回隧道中。

该凹部或束阱的角度尺寸可以由整个隧道(tunnel)的完整角度直接获得。 在这种情况下，如下文更多细节所述，也能在第二次偏转时用到该凹部。

通过本发明中的凹部，相对于隧道，角度减小25°或更多是可以实现的。 然而，在路径的盖部(cover)或底部区域、或围成该传输路径的壁面中，可 以防止再次将那里的X射线辐射反射回隧道内。因此，相应的凹部较佳设计成 与后壁上的凹部的尺寸大致相同，并且较佳设置在分界盖部(bounding cover) 或分界底部(bounding base)的区域中。

尽管可能缺少这类凹部，反射的辐射也还是会至少部分抵消凹部或束阱的 功能，这也意味着如X射线辐射将会或能够从出口窗(an outlet window)射 出。

通过本发明中的设备可以缩小用于屏蔽X射线所需的弧度，并且通过这种 方式还可以减少星形轮所需的尺寸，这也进一步意味着外壳尺寸的减小。此外， 可以实现对辐射的有效密封，这将通过现有技术对与电子束处理转台直接邻接 设置的电子束的密封机构产生影响。在这种情况下，为了确保辐射的密封性能， 传递星形轮内不需要额外的移动。通过这种方式，可以省略旋转分离元件，这 也使得该设备整体更简单。

在这种情况下，可以将凹部完全设计成腔体的形式。然而，也可以将另一 辐射偏转元件设置在腔体内，该辐射偏转元件同样允许X射线辐射在腔体内多 次反射。通过这种方式，X射线辐射在腔体内至少反射两次，或者甚至是至少 三次也是可能的。

在另一优选实施例中，凹部的几何结构被设计成使得X射线辐射至少部分 在围成凹部的壁面上进行多次反射。然而，此外，如前所述，可以将这类其他 壁面或反射件设置在凹部内部。

在另一优选实施例中，传输装置具有可旋转的载体，该载体上设置有多个 用于夹持容器的夹持装置。这样，优选将容器沿着圆形的传输路径传输或运输， 尤其在其灭菌过程中沿着圆形的传输路径传输或运输容器。

在另一优选实施例中，加压装置具有电子辐射装置，该电子辐射装置将电 子作用在所述容器的至少一个壁面区域上。在这种情况下，该电子辐射装置可 以从外部作用在容器上以对容器进行灭菌，但加压装置也可以具有棒状本体， 该棒状本体能通过容器的开孔插入容器内。此外，也可使用多个不同类型的加 压装置。这种情况下，优选将加压装置固定设置，并使容器可相对于加压装置 移动。然而，加压装置本身也可以设置为可移动的，尤其是可与容器一起移动。

在另一优选实施例中，该设备具有多个沿容器的传输路径连续设置的凹 部。通过这种方式，可进一步减小衰减所必需的圆周角。在这个情况下，凹部 可以按以下方式设计，例如，通过这种方式使得外壁面大致呈波纹结构 (substantially corrugated structure)。此外，如前所述，这类凹部既可 以设置在前述外壁上，也可以设置在盖壁或底壁中。在这种情况下，明确指出 了相应的外壁也构成了盖壁和底壁。用这种方式，下面更准确的来说，这些盖 壁和底壁分别被称作盖外壁和底外壁。

另一方面，内壁为相对容器传输路径呈放射状设置在内侧的壁面，且容器 的传输隧道可以由该内壁分界。此处所述的凹部也可以设置在该通道的分界内 壁上。

因此，在另一优选实施例中，该装置也具有用于使容器的传输路径或容器 的传输区域分界的内壁，优选的，该内壁同样沿传输路径的方向延伸。通过这 种方式形成了传输通道或传输隧道。

在另一优选实施例中，束阱设置成可相对传输容器单元(conveyed  container units)移动的。如果容器内杂散辐射的反射出现增加，则增加的 反射将收集在束阱中。尤其是，在这种情况下应该考虑到容器单元和束阱的对 流传输。为了进一步减少必需的屏蔽路径，束阱可以按以下方式沿时钟方向逐 个进入反射容器单元中：在测量点截取周期性出现的辐射剂量(the beam trap  can be clock-timed point-wise to the reflecting container unit in such  a way that the dose occurring periodically is intercepted at a  measurement point)。因此，束阱自身也可以设置成可移动的。在这种情况下， 束阱可以沿容器的传输方向(或与该传输方向相反的方向)移动(以相同或不 同的速度)，并且也可以沿偏离容器的传输方向移动。通过这种方式，例如， 设置有束阱的壁面也可以移动。

在另一优选实施例中，该设备形成一个净化室，在容器灭菌过程中，容器 在该净化室内传输。在这种情况下，该净化室内可以出现超压以避免污染物从 外部进入该净化室内。此外，还可以设置用于使该净化室与外界环境相隔离的 密封装置。在这种情况下，该密封装置可以具有两个可相对彼此移动的元件或 壁面部。然而，也可以不在净化室内对容器进行灭菌，而是，比如说，在到达 净化室前就对容器进行灭菌。例如，采用这种方式，也可以预灭菌，就其花费 而言，预灭菌能减少随后的主要灭菌或灭菌后的支出。

本发明还提供了一种处理容器的方法。在这种情况下，该容器依靠传输装 置沿着预设的传输路径传输，通过至少一个加压装置将电磁辐射作用在容器上 以实现其灭菌的目的，加压过程中形成了X射线辐射，且屏蔽装置至少部分屏 蔽所形成的X射线辐射。根据本发明，至少部分X射线辐射到达设置在壁面(尤 其是外壁)上的凹部，该外壁可以将容器的传输路径分界。

通过这种方式，就该方法而言，建议在壁面内形成凹部，该壁面通过至少 一次，优选多次，对X射线辐射进行反射，从而减弱凹部内的X射线辐射。

在一优选变型中，该容器沿圆形传输路径传输。

附图说明

从以下附图中，其他优点以及实施例是显而易见的。附图中：

图1示出了申请人国内已知的现有技术的容器灭菌设备的示意图；

图2示出了图1所示的设备中X射线的模型；

图3示出了根据本发明的设备的示意图；

图4示出了根据本发明设备的另一实施例；

图5示出了图4中设备内的电子束模型；

图6示出了本发明的另一实施例。

标号清单

1 本发明中的设备

4 辐射装置

10 容器

20 屏蔽装置

22,32 壁面

22a,22b,22c 壁面

24 凹部/束阱

24a,24b 凹部

26 腔体

32 内壁

36 盖壁

38 底壁

T 圆形输送路径

S X射线辐射

B 间隙的宽度

R 内壁32的半径

a 弧度

a1,a2 角度

da 角度差

p0至p5 点

l 凹部沿圆周方向的长度

d 两个凹部沿圆周方向的间距

具体实施方式

图1大概示出了申请人国内已知的现有技术的用于容器灭菌的设备1。其 中，容器10(仅概略地示出)在两壁面22和32之间沿着传输路径T进行传 输，该传输路径T在此处为圆形。标号1是指本发明的整个设备。在这种情况 下，该设备包括用于将辐射(例如电子辐射)作用在容器外壁上的两个加压装 置或辐射装置4。在两壁面22和32以及底面(图中未示出)之间形成一个通 道，塑料预制10件在该通道内传输。

设备1包括用于传输容器的传输装置(图中未示出)。在这种情况下，可 以设置可旋转的载体，可旋转的载体上设置有分别用于夹紧或支撑容器10(尤 其是塑料预制件)的夹紧元件和/或支撑芯轴。也可以将内壁32设置成可旋转 的并将夹紧元件或支撑芯轴分别设置在内壁上。整个标号20是指用于屏蔽所 形成的X射线辐射的屏蔽装置，在这种情况下，例如，外壁是该屏蔽装置20 的一个组成部分。

所示设备1优选设置在具有其他处理站的模块内，尤其是具有另一处理 站。塑料预制件优选按以下方式穿过该模块，该方式使得通过所示设备1使位 于入口星形轮下游的塑料预制件通过电荷载体辐射，尤其是依靠电子束(然而， 质子或α粒子也是可行的)来对其外部进行灭菌。在外部辐射过程中，优选 通过内部夹具来夹持该塑料预制件的内表面并传输其通过隧道状的通道。然 后，优选分别通过无菌传输星形轮或分配星形轮将塑料预制件传递至下一处理 设备(processing device)(图中未示出)，该下一处理设备对该塑料预制件 的内部进行灭菌(同样优选使用电子辐射)。

在这种情况下，夹住塑料预制件的外部，同时将电子束发射器至少部分引 入预制件内。在这一内部灭菌的过程中，发射器与容器或预制件之间产生相对 运动。经内部灭菌后，通过另一传输星形轮将预制件传送出该模块。在这种情 况下，该模块内的上述设备优选完全封闭，以确保没有电子或X射线辐射能射 出。因此，尤其是，，可以将用于确保X射线辐射在模块内频繁偏转的束阱设 置在模块壳体内部以保持该模块的紧凑。

图2示出了图1中设备的辐射模式，在这种情况下，标注的字母S是指所 形成的X射线辐射，此处该辐射被反射多次，此种方式使得辐射减弱。标注的 字母a是指与圆周角(peripheral angle)相对应的圆弧(arc)，且该圆周角 是实现X射线辐射充分衰减所必须的，这由呈现在三点之间的夹角构成，在该 三点处，辐射在外壁上反射了三次。标注的字母B是指两壁面22和32之间的 距离，从而得到两者之间的间隙宽度，塑料预制件10在该间隙中传输。标注 的字母R是指内壁32的曲率半径。可以看到，此处两壁面按圆形弯曲，并且 优选的，两壁面的中心在每种情况下都与塑料预制件传输路径的中心相同。

图3示出了本发明设备的示意图。在这种设置中，凹部24或束阱24设置 在外壁22上。该凹部形成供X射线S进入的腔体26。此外，该凹部24具有 朝外部放射性扩大的横截面。该横截面能使凹部或束阱24的有效性 (efficiency)得到进一步的提升。标号22a、22b、22c是指围成腔体的壁面， 所形成的X射线辐射可在该壁面上反射。此外，在某种程度上，取决于凹部的 尺寸，所形成的X射线辐射可以实现在多个所述壁面22a、22b、22c上的连续 反射。标号da又指由角度a2和a1造成的角度差，该角度差示出了通过引入 束阱24实现的角度的减小。

图4示出了本发明设备的另一实施例。在本实施例中，在外壁上或外壁中 设置两个凹部24a、24b，凹部24a、24b在每种情况下都形成腔体26。标号 da指由于两个凹部或束阱的存在而保留的角度或外周路径(peripheral  path)。在这种情况下，标号P4是指一个点，从P0点(电子束的入口)开始 的辐射在该点处进行第三次反射。标号P3表示设置有两个束阱的情况下辐射 所能到达的极限位置，标号Pmax在每种情况下都表示具有束阱的个别最大反 射点的Pmax点。

图5示出了图4中设备的电子束模型，在这种情况下，只示出了电子束模 式。在具有两个凹部的情况下，在最大极限处会出现该电子束模式(beam  pattern)。优选的，凹部24a、24b沿设备1的圆周方向设置，且彼此间隔预 设距离。在这种情况下，该距离也可根据相应凹部的周向尺寸按以下方式来选 择，通过这种方式使得所形成的X射线辐射的最大电子束路径能以最佳方式减 少。优选的，两个凹部24a、24b沿圆周方向的长度l与相邻的两个凹部之间 的距离d之间的比例在1:2到2:1之间；更优选的，在1:1.5到1.5:1之间， 尤其优选在1:1.2到1.2:1之间。

图6示出了本发明设备的另一实施例的侧视图。可明显看出，在盖壁36 和底壁38上也设置有相应的凹部。在这种情况下，上述的凹部24或24a、24b 可以延伸到盖壁和/或底壁的区域中。这也证明，直到这些过程实现第三次反 射，就可以缩短由辐射所覆盖的最大路径。

优选地，所述外壁至少部分、较佳全部由能屏蔽X射线的材料(例如铅) 制成。此外，优选将图1所示的辐射装置4按以下方式设置，通过该方式使得 无论怎样辐射都不能到达该设备的出口分离装置和/或入口分离装置。

本申请人保留请求主张申请文件中所公开的、与迄今为止的现有技术相比 具有新颖性的所有关键特征的单个或组合的权利。