EP3924126A1 - Method and device for treating particles and nanoparticles of an active pharmaceutical ingredient - Google Patents
Method and device for treating particles and nanoparticles of an active pharmaceutical ingredientInfo
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- EP3924126A1 EP3924126A1 EP20705334.9A EP20705334A EP3924126A1 EP 3924126 A1 EP3924126 A1 EP 3924126A1 EP 20705334 A EP20705334 A EP 20705334A EP 3924126 A1 EP3924126 A1 EP 3924126A1
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- particles
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Definitions
- the invention relates to a method for processing particles, in particular micro- and nanoparticles, in a suspension.
- the invention also relates to a device for processing such particles.
- the invention also relates to nanoparticles of a pharmaceutical active ingredient.
- Particles with sizes in the micro or nanometer range have a wide range of applications in a wide variety of areas of technology. The important thing here is the Manufacture of particles of certain sizes and
- Be size distributions The size, shape and / or
- Texture e.g. a surface or a
- the particles can also be important properties of the particles.
- colloid mills have been used to crush particles with sizes in the micro or nanometer range. Such mechanical
- Comminution devices are sometimes subject to high wear and tear, and their use also means that particles from the material of the mill get into the suspension. From EP 2 735 390 A1 the time shift is
- a beam of the aqueous medium with the particles is then irradiated by a second laser in order to fragment or comminute the particles.
- the invention is based on the object of providing a method and a device for efficient, in particular reproducible and in particular post-controllable processing, in particular comminuting, of particles in a liquid jet. Furthermore, the invention is based on the object of creating nanoparticles of a pharmaceutical active substance which are pollution-free and understandable
- this object is achieved by a method according to claim 1, a device according to claim 12 and nanoparticles according to claim 19.
- the method according to the invention relates in particular to the processing of particles in the
- the size of the particles can be less than 0.1 mm, in particular less than 0.01 mm, and more than 1 nm, in particular 500 nm.
- the size of the particles is in particular when to carry out the
- Particles comprises the steps: a) generating a jet of liquid.
- the particles are carried along with the liquid jet.
- the particles are in suspension in the liquid jet.
- the liquid jet can be in a
- Management structure such as a channel, pipe or
- the guide structure is transparent to the laser beam used, at least in sections.
- the liquid jet can but also be a freely falling jet of liquid.
- a freely falling liquid jet is to be understood as a liquid jet that is not guided. In particular, this releases a gravity (in particular
- the liquid jet can emerge from a jet generating device, for example a nozzle, which is used to generate the jet, without pressure or under pressure. With a liquid jet there is in particular a continuous one
- the irradiation by means of several laser beams from different directions serves as all areas in the cross section of the
- the laser is arranged on the
- the laser beams are directed onto the liquid jet in such a way that all sections of the cross section of the liquid jet are captured by the laser beams. This is further explained below in Described in detail. This means that all particles carried along can be processed with the laser beams in one pass.
- pulsed laser beams in particular pulse duration of the laser beams in the picosecond range
- Femtosecond range or nanosecond range can be used.
- the irradiation with the lasers serves to break up the particles.
- the irradiation runs without wear and, in contrast to mechanical processing or comminution, without contamination of the particles or the suspension.
- Wavelengths that interact sufficiently with the particles in order to efficiently shred them are particularly suitable. Also are high
- Wavelength of the laser beams can in particular, for example. 532 nm or 1030 nm or 515 nm or 343 nm, with several laser beams with
- Yb: YAG lasers can be used.
- the method according to the invention therefore provides that the suspension in which the particles are contained is analyzed. This analysis can be done before or after the irradiation.
- the Suspension before and after irradiation is analyzed.
- the analysis can be used to control the irradiation process.
- the storage of the analysis can be used to control the irradiation process.
- Irradiation is carried out beforehand, it can be checked whether the supplied particles have the appropriate initial size. It is also possible to determine the parameters of the irradiation in step b) based on the analysis results of the analysis before
- Analysis before and after the irradiation process can, for example, (also) be used to check whether there are any disturbances in the irradiation process
- Steps c) and d) can be provided alternatively or jointly.
- the particles can comprise inorganic material or consist of inorganic material.
- the material can be metal, for example gold or
- Such particles can be used, for example, as catalysts.
- the use of the method according to the invention or the use of the device according to the invention for processing can be used, for example, as catalysts.
- Particles that comprise pharmaceutical active ingredients in particular poorly water-soluble pharmaceutical active ingredients.
- Active ingredients that are suitable to be processed with the inventive method or. to be crushed are, for example. :
- Imipenem Chloramphenicol, Ciprofloxacin, Phenobarbital, Phenytoin, Metronidazole, Trimethoprim, Sulfamethoxazole, Linezolid, Paraaminosalicylic Acid, Amphotericin B,
- Methylergometrine fluphenazine, risperidone, clozapine, fluoxetine, carbamazepine, diazepam,
- Ketoconazole, fenofibrate, naproxen Ketoconazole, fenofibrate, naproxen.
- Nanoparticles an active pharmaceutical ingredient
- Liquid jet cross section is achieved by means of the laser from different directions, show.
- the analysis result (analysis step c)) is assigned to nanoparticles. This means that the
- nanoparticle there is nanoparticle, so that it is clearly identifiable which particles are or are described by the corresponding analysis. were “measured”. On the independent invention of the nanoparticles will be discussed in more detail below.
- Particles have a solubility in the liquid (the
- Suspension of less than 10 g / L, in particular less than 1 g / L, in particular a physiological solution can be provided as the liquid.
- the particles can be present in dispersed form.
- Starting state ie are or are dispersed in the liquid by means of an auxiliary before irradiation.
- an additive such as cellulose, hydroxyethyl cellulose, polyvinyl alcohol (PVA), sodium dodecyl sulfate (SDS), polyvinylpyrrolidone (PVP),
- Particle stabilization may be contained in the suspension.
- the presence of such an additive can also be found on the particles or. the suspension in which the particles are present.
- step b) For laser irradiation in step b) or. to form the laser arrangement in the corresponding device:
- the liquid jet in step b) is irradiated with at least three laser beams from different directions in each case. Through this the liquid jet is reliably the
- the (two, three or more) laser beams can run rotationally symmetrically with respect to the liquid jet.
- the laser beams are preferably pulsed
- a pulse repetition rate of the laser pulses is typically matched to the flow velocity of the liquid jet in such a way that all partial volumes of the liquid jet are hit by at least one laser pulse of all laser beams.
- the laser beams can flow in the direction of flow
- Hit liquid jet In particular, however, it can be provided that at least two laser beams, in particular all laser beams, in the flow direction of the liquid jet at the same height on the
- the laser beams hit the same point in flow direction, i.e. in a common area of impact, on the liquid jet. This increases the energy acting on the particles captured by the laser beams and ensures that no liquid volumes are caused by the fluid-mechanical influences of irradiation
- the individual pulses of the multiple laser beams preferably hit at the same time or at least substantially at the same time on the liquid jet.
- simultaneous impingement means that a time offset of the impingement of the pulses of the multiple laser beams is so small that the particles do not cover any significant distances in the flow direction of the liquid jet during this time interval. Distances that are smaller can be regarded as insignificant distances,
- the timing of the pulses can be based on the
- the flow velocity must be coordinated so that no liquid volume passes the area of impact without being irradiated by a laser pulse.
- the laser beams preferably run in a common plane which, in particular, is oriented perpendicular to the liquid jet. This can further increase the effectiveness of the processing. In particular, diffraction effects when the laser beams strike the liquid jet can be avoided or at least reduced.
- the laser beams are each inclined or, in particular, at right angles to the direction of flow
- Hit liquid jet Especially with At right angles, diffraction and / or reflection effects can be reduced or avoided.
- the liquid jet can in particular be directed at an angle to the flow direction that is smaller than or equal to the Brewster angle. It can be provided that depending on the type of radiation used and the optical
- the angle of incidence is selected at which the reflection when the laser beam hits the
- Liquid jet is minimized and when the laser beam passes through, the transmission at the phase boundary between the liquid jet and the surrounding air is minimized when exiting.
- the internal reflections of the phase boundary as much laser energy as possible can be held or in the liquid jet. can be used, while at the same time the reflection is minimized when entering.
- the particles can be comminuted (fragmented) in step b).
- inventive method or. its step b) can be carried out several times in order to obtain or even smaller particles. to their size distribution
- the pulse duration of the laser beams (in particular to bring about a comminution of the particles) can be in the picosecond range, ie at least one picosecond, in particular less than 100 picoseconds, in particular a few hundred
- the pulse duration can also be more than a nanosecond (short-pulsed and ultra-short-pulsed laser radiation).
- Picosecond range can be at least 500 nm, preferably at least 520 nm, particularly preferably at least 530 nm, and / or the wavelength of the laser beams can be at most 560 nm, preferably at most 540 nm, particularly preferably at most 535 nm.
- the wavelength of the laser beams can in particular, for example. 532 nm or 1030 nm or 515 nm or 343 nm, with multiple laser beams with different wavelengths
- Yb: YAG lasers can be used.
- the particles in step b) or. be remelted and / or fused in the device.
- Particles is at least a portion of the surface of the particles melted and it is after
- Solidification of the particles gives the particles a different shape and / or a different surface structure.
- the particles can be reshaped, especially to obtain particularly round (spherical) particles.
- targeted defects are also possible.
- Particles with special properties can be obtained. Particles can also be produced from hybrid materials. A chemical conversion of the particles can take place.
- the pulse duration of the laser beams can be
- nanosecond range i.e. be at least one nanosecond and less than one microsecond (short pulsed
- a wavelength of the laser beams (in particular for remelting or in particular with a pulse duration in the nanosecond range) can be at most 380 nm, preferably at most 360 nm, particularly preferably at most 350 nm, and / or the wavelength of the laser beams can be at least 310 nm, preferably
- the wavelength is
- the device can be designed in such a way that the laser beams in the area of incidence have a width which exceeds the diameter of the liquid jet. This also applies to the procedure.
- the device can, for example. one focusing device for each laser beam
- step c) or the analysis device and the analysis result have, via which the laser beam can be focused or. its width is adjustable.
- the analysis of the suspension includes in particular a
- Particle size can be determined. That is also conceivable
- Determination of the minimum particle size In particular, however, it is provided that a size distribution of the particles is measured.
- the device has a
- Analysis device comprises which is used to carry out a (in particular on-line or off-line) measurement by means of dynamic light scattering (DLS) or laser diffraction
- DLS dynamic light scattering
- the method can comprise a corresponding analysis step c).
- Light scattering allows measurements to be carried out in a short period of time, this method being particularly suitable for narrow size distributions, such as the one at hand
- the device has a
- Analysis device comprises which is used to carry out an offline measurement by means of an analytical disc centrifuge is trained.
- the method can comprise a corresponding analysis step c). This analysis can be used for the analysis of one or more modes
- Particle size distributions Particles with a tendency to agglomeration can also be measured with this method.
- the device has a
- the measurement can be carried out in-line, on-line or also off-line.
- the procedure can be a
- Deviations from a target value are recorded.
- Determination of the crystal structure of the particles is carried out or a corresponding analysis device can be provided in the device. It can in particular be provided that the crystal structure of the particles is determined or stored and / or compared with (for example with reference values, for example from previous measurements) on the basis of characteristic values obtained from the analysis.
- the corresponding measurement is typically carried out as an off-line measurement or the The analysis device is set up for an off-line measurement.
- the crystal structure of the particles is determined or stored and / or compared with (for example with reference values, for example from previous measurements) on the basis of characteristic values obtained from the analysis.
- the corresponding measurement is typically carried out as an off-line measurement or the The analysis device is set up for an off-line measurement.
- the analysis device is set up for an off-line measurement.
- the method can include a drying step preceding the analysis (e.g.
- the device comprises an analysis device which is used to carry out an on-line or in-line
- Spectroscopy measurement for example, spectroscopy in the UV, VIS, NIR or MIR range is conceivable), or it is provided that the method has a corresponding
- Analysis step c) comprises. This provides a fast analysis method by means of which the suspension can be analyzed directly. In particular, this variant does not require a sample to be taken, which then has to be disposed of, which makes the method more efficient.
- the device has a
- the procedure can be a
- the method can include a drying step preceding the analysis (e.g. spray drying or
- Freeze-drying step (lyophilization) or the device include a corresponding drying device.
- the device has a
- Analysis device comprises, which for performing an offline measurement by means of nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR spectroscopy), for example.
- NMR spectroscopy nuclear magnetic resonance spectroscopy
- Bonds of the particles is formed.
- the method can comprise a corresponding analysis step c).
- a chromatographic (in particular HPLC that is high-performance liquid chromatography) measurement is carried out within the framework of the method or the device comprises a correspondingly configured analysis device.
- the corresponding analysis device is typically designed to carry out an off-line measurement by means of high performance liquid chromatography (HPLC). It is also conceivable to use this analysis method as an in-line measurement, for example via a fluidic bypass, for example via the flow divider described in this application.
- HPLC high performance liquid chromatography
- Chromatographic separation can also be provided for purification or particle size selection.
- An in-line or on-line pH value and / or temperature measurement can also be provided.
- an analysis is carried out before and after the irradiation, by means of which the same measured variable (as already described above, e.g.
- Particle size distribution or crystal structure is recorded, in particular using the same measurement method.
- Liquid jet is separated in batches or
- an analysis result can be assigned to each batch as part of the method.
- the result of the analysis can be stored in a database.
- a database within the framework of the method, a
- the analysis is on-line and / or in-line Measurement includes. So that at least part of the liquid of the liquid jet is continuously analyzed or the liquid jet itself is analyzed in real time.
- the freely falling beam can be subjected to an analysis or measurement before or after the irradiation. It is also conceivable that the beam is captured and fed to an on-line measurement via a line.
- the liquid of the liquid jet can also before it reaches the jet generating device
- the analysis includes a batch measurement, in particular a batch measurement being carried out for each batch. This means that one measurement is carried out for each batch. This can be carried out “on-line” during the handling of the batch or "off-line” in such a way that in contrast to the on-line
- a "contactless” analysis method for example an optical measuring method
- an optical measuring method for example an optical measuring method
- the liquid of the liquid jet is divided into a main flow and a secondary flow.
- the secondary flow can be fed to the analysis device and the main flow can already be processed further. It is also conceivable that the secondary flow is mixed again with the main flow after the analysis.
- the division into a main stream and a secondary stream is particularly useful for
- the analysis results can be saved continuously in digital form.
- the method can compare newly determined analysis results with those that have already been determined, in particular in quasi real time
- Process parameters is made. For example, parameters of the laser radiation, such as the
- Pulse duration or intensity can be adjusted based on the calibration. It is conceivable, for example, that a certain maximum particle size is specified and
- Analysis results are continuously compared with this target variable and the parameters of the laser radiation are adjusted until the analysis results match the target variable.
- the analysis results can be stored in at least one blockchain within the scope of the invention. This enables forgery-proof continuous storage of the analysis results.
- the blockchain can be written on for a further batch.
- a blockchain is understood to mean a database whose integrity, i.e. Protection against subsequent manipulation by storing a hash value of a previous data record in the subsequent data record, i.e. by cryptographic
- Concatenation is secured. Exactly one blockchain can be provided. Several blockchains can also be provided. In particular, provision can be made for new data records to be created in the blockchain for each batch.
- the blockchain can be stored and processed in a distributed computing system.
- a central computing system can also be provided. Access rights to information from the blockchain can be configurable. Access to the blockchain can be restricted.
- a cryptographic key is used to provide a subscriber with the encrypted
- This encryption can be chosen so that it does not affect the headers in this case
- the method according to the invention is carried out on several corresponding devices and these devices each share their analysis results in a common
- Devices according to the invention can be designed to be networked with one another in such a way that they can write their analysis results in a common blockchain.
- the device according to the invention comprises:
- the jet generating device can for example be designed as a nozzle.
- Emitter generating device can be designed to be able to adjust the diameter of the liquid jet.
- Radiation generating device generates an unguided liquid jet.
- the device is preferably designed in such a way that the unguided liquid jet, in particular in a straight line, is generated in a freely falling manner.
- the laser arrangement is designed such that it is used for
- the laser beams can be pulsed.
- Laser arrangement can be designed in accordance with the statements made there.
- the laser arrangement is designed such that there are two
- Analysis device is designed and arranged in the device that the suspension of the liquid jet by means of the
- Analysis device can be analyzed. This analysis can be done before or after irradiation
- the analysis facility is for this purpose accordingly integrated into the device, e.g. Can be used via appropriate fluidic connections. It is also conceivable that an analysis can be carried out by means of the analysis device both before and after the irradiation.
- the analysis device can in each case comprise separate measuring devices for the analysis upstream and downstream of the irradiation or use the same measuring device for both analyzes.
- the device can further comprise an enclosure which is impermeable to the laser radiation of the laser beams.
- the housing surrounds an impact area of the
- the device can comprise a reflection housing.
- the reflection housing is particularly around the
- the reflection housing has a
- the surface facing the liquid jet is in particular designed and arranged in such a way that it emits laser radiation through the liquid jet
- E.g. can be the inner surface of the
- Reflection housing circular and concentric to Be formed arranged liquid jet. It can be provided that the reflection housing has several lenses (for example cylinder lenses) for coupling in the
- the lenses are typically arranged and designed in such a way that they further direct the laser beam onto the liquid jet in the same direction in which it strikes the lens.
- the reflective housing prevents
- Liquid jet emerges from the impingement area, which increases operational safety.
- better use is made of the laser radiation used, since radiation that has passed through the liquid jet is reflected back through the reflective housing and directed back onto the liquid jet.
- the device preferably also has at least one power measuring device for measuring a residual power of at least one of the laser beams on the other side of the liquid jet. From the remaining power (if the output power is known) the remaining power (if the output power is known).
- the degree of absorption when the laser beam hits or determine the laser beams on the liquid jet.
- the degree of absorption can be used to control the device for effective processing of the particles, for example for power regulation of the
- the laser arrangement is preferably designed in such a way that the laser beams run in a common plane.
- the plane can in particular be aligned perpendicular to the liquid jet.
- Laser arrangement can comprise at least two, preferably three, lasers (in the sense of laser beam sources). However, the laser arrangement can also have precisely one laser and one beam splitter device for generating the at least two laser beams and at least two
- the device is set up in such a way that all laser beams are designed in the same way.
- all laser beams preferably have the same wavelength.
- the light pulses of the laser beams hit the liquid jet preferably synchronously with one another.
- individual laser beams can be identical. Alternatively, at least one of the laser beams can have a different pulse energy.
- the device can be used for
- step b) Further training of step b) must be set up.
- the analysis device can be a
- Include particle size measuring device Of particular interest can be the maximum or minimal particle size or the size distribution of the particles before or after the irradiation.
- the analysis device can be a
- X-ray diffraction measuring device include. It can be of interest to characterize the crystal structure of the particles. In particular, it can be of interest to detect a change in the crystal structure. For this purpose, a corresponding measurement can be carried out before and after the irradiation and then the measurement results can be compared.
- the analysis device can further a
- chromatographic measuring device comprise chromatographic measuring device.
- the molecular structure of the particles can be of interest.
- it may be of interest to check whether the irradiation changes the
- the analysis device can be a measuring device for performing spectroscopic
- the analysis device can be a measuring device for performing a
- Particle size analysis e.g. using dynamic
- the analysis device can be a measuring device for carrying out crystal analysis (for example by means of X-ray diffraction) or a chromatographic measurement (for example HPLC).
- the device can be a flow divider device
- the flow divider device is designed to the liquid of the liquid jet in a
- the device can be set up in such a way that the secondary flow is fed to the analysis device.
- the secondary flow is merged or combined again with the main flow following the analysis. is mixed and the device has a corresponding line management.
- Such a flow divider device can be provided before and / or after the beam generating device.
- the device can further comprise a portioning device.
- a portioning device By means of the portioning device, it is possible, or the liquid jet. to portion its liquid in batches so that the individual batches are fluidically separated from one another.
- Portioning device can be coupled to the analysis and detection methods mentioned in such a way that automated portioning takes place as soon as the suspension and / or particle properties move outside of predetermined target values.
- the device comprises a filling device, by means of which one
- the device can also have a
- Identifying device comprise which one
- Liquid for example a batch or part of a batch
- a vessel for example, and a data record that contains analysis results for this amount of liquids.
- the device comprises a removal device which is designed to remove sample volumes of the liquid from the liquid jet.
- the removal device can be in
- Beam generating device be arranged.
- Removal device can, for example, for a
- the device comprises a sterile filtration device.
- Still filtration device enables aseptic filling of the liquid from the liquid jet into a vessel. It can be advantageous if the vessel
- the device can also comprise a spray drying or freeze drying device. This enables the particles present in suspension to be easily converted into powder form.
- a drying device into the device offers the advantage of a closed process chain in a single device. This can in particular reduce the risk of contamination during processing of the
- the method according to the invention can also comprise a sterile filtration step or a spray drying or freeze drying step.
- nanoparticles of a pharmaceutical active ingredient represent an independent part of the present invention.
- the nanoparticles were comminuted using steps a) and b) and analyzed using step c).
- the analysis result is available in a form that can be assigned to the nanoparticles. This can be used to provide evidence of quality, for example.
- the analysis result can be available locally alternatively, in particular additionally, also have been transmitted to an external database and stored there, e.g. to the database of an authority.
- the nanoparticles can be in the form of a batch that was fragmented under uniform process conditions in step b).
- the nanoparticles can be assigned a data record that includes the analysis result.
- the data record can be a characteristic of the irradiation in step b)
- the batch of nanoparticles can be in a mechanically manageable vessel.
- the vessel can be
- Identification features e.g. a QR code. This can simplify the assignment of the batch to the data record or the analysis result.
- the nanoparticles can be present in a suspension in an aqueous medium.
- the suspension can further comprise an additive for particle stabilization.
- an additive for particle stabilization In the context of the invention is in particular cellulose,
- Polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone (PVP), sodium dodecyl sulfate (SDS), polysorbate 80 or another surface and / or interface-active substance is provided as an additive, as already mentioned at the beginning.
- the type and / or concentration of the additive can be contained in the data set. This means that a manageable amount of nanoparticles is available, with the Properties of the suspension liquid as well as the
- Parameters for the production of the nanoparticles are available in a directly available and comprehensible form.
- the particles can also using a
- the powdery particles can then have been transferred to a vessel as described above.
- Fig. 1 shows a cross section through a
- Fig. 3 shows a laser arrangement with three lasers in the
- Fig. 4 shows a schematic representation of the impingement of the laser beams on the liquid jet when the particles are processed with the laser arrangement of FIG. 3;
- Fig. 5 is a flow chart of an inventive
- Fig. 6 shows a device according to the invention with two
- Fig. 7 shows a further laser arrangement with three lasers when processing particles in a liquid jet, in a schematic plan view
- FIG. 8 shows a further laser arrangement with three lasers during the processing of particles in a liquid jet, in a schematic plan view
- FIG. 9 a further flow diagram of a
- Fig. 10 is a schematic representation around a
- FIG. 11 a schematic representation around one
- Fig. 12 a schematic representation around one
- Fig. 13 shows a further laser arrangement with two lasers during the processing of particles in a liquid jet, in a schematic plan view
- Fig. 14 shows a further laser arrangement with a laser processing particles in a liquid jet, in a schematic plan view.
- Figure 1 shows a cross section through one
- Liquid jet 1 with particles (not shown) during processing with a single laser beam 2 according to the prior art according to EP 2 735 390 A1.
- the laser beam 2 detects the liquid jet 1 in its entire width coming from the beam direction.
- the laser radiation is, however, diffracted when it strikes the interface 3 between the liquid jet 1 and the environment 4 (air).
- sections 6 also arise within the cross section of the liquid jet 1, which cannot be reached by the laser beam 2. In these sections 6 not recorded
- Particles are therefore not hit by the laser radiation and cannot be processed.
- FIG. 2 shows a device 10 according to the invention for processing particles.
- the device 10 comprises a beam generating device 12 for generating a liquid jet 14 loaded with particles.
- the device 10 further comprises a laser arrangement 16 with two lasers 18a, 18b.
- the lasers 18a, 18b send pulsed
- Laser beams 20a, 2 Ob are from opposite directions on the laser beams 20a, 2 Ob.
- the laser beams 20a, 2 Ob are from opposite directions on the laser beams 20a, 2 Ob.
- Liquid jet 14 directed.
- the laser arrangement 16 and the beam generating device 12 are arranged overall within a housing 22.
- the housing 22 is impermeable to the laser radiation of the laser beams 20a, 2 Ob.
- the device 10 further comprises a first analysis device 23a and a second
- the beam generating device 12 comprises a
- Storage vessel 24 in which a liquid 26, here an aqueous liquid 26, is suspended therein
- a jet generating device 27 with a nozzle 28 is arranged on the storage vessel 24.
- the radiator generation device 27 or. Nozzle 28 lets the liquid 26 with the particles out of the Exit storage vessel 24 so that the
- Liquid jet 14 is created.
- the nozzle 28 works here without pressure (from the back pressure of the liquid in the
- Jet generating device 27 may be connected, which would allow the liquid 26 to emerge from the nozzle 28 under pressure. After exiting the nozzle 28, the falls
- Liquid surface geometries can lead to unwanted refractions of the laser radiation
- nozzle geometries can be provided in a slot shape.
- the liquid jet 14 with the processed particles reaches a collecting vessel 30.
- a liquid 32 with the processed particles suspended therein collects.
- the collecting vessel 30 can be vertical, for example. be spaced between 10 cm and 1 m.
- the storage vessel is 24
- Analysis device 23a or with the collecting vessel 30 via a further fluidic connection.
- Line 36 connected. This enables the analysis of the liquid 32 with the processed particles.
- the analysis device 23a also includes a
- Measuring device for performing measurements on
- Liquid jet 14 per se which is symbolically represented by the arrow with the reference symbol 33.
- the fluidic connection or. Line 34 connects the analysis device 23a in the present example with the storage vessel 24.
- the line 34 can, however, for example. also be connected directly to the beam generating device 28.
- Connecting analysis device 23a can alternatively, for example, also with a derivation 38 from the
- a discharge line 38 serves to discharge the liquid 32 from the collecting vessel 30.
- the discharge line 38 in the present example comprises a flow divider device 40, via which a secondary flow 42 can be separated from a main flow 44 of the liquid 32, which is discharged from the collecting vessel 30.
- this secondary stream 42 is fed to an analysis device 23b, which can be provided in the device 10 in addition or as an alternative to the analysis device 23a. After the liquid has been analyzed in the analysis device 23b, the
- Secondary stream 42 is fed back to main stream 44 and mixed with it.
- the main stream is then optionally one
- Filling device 48 for filling the suspension comprises a corresponding vessel 50.
- the vessel 50 has an identification feature 52, which in the present case is designed as a QR code.
- the collecting vessel 30 is also fluidically connected to a removal device 54. In the present case, it is possible to take samples manually using the removal device 54.
- the two lasers 18a, 18b of the laser arrangement 16 are shown in FIG.
- Flow direction of the liquid jet 14 is arranged.
- the laser beams 20a, 2 Ob meet in a common
- FIG. 3 shows an alternative laser arrangement 16 with three lasers 18a, 18b, 18c during the processing of
- the lasers 18a, 18b, 18c are here arranged rotationally symmetrically with respect to the liquid jet 14
- Laser beams 20a-20c run in a common horizontal plane 60 (the plane of the drawing) perpendicular to the liquid jet 14.
- focusing devices 62 which in the present example are designed as lens optics 62a, 62b, 62c, are provided for focusing the laser beams 20a-20c on the liquid jet 14.
- Figure 4 shows an enlarged representation of the
- FIG. 5 shows a flow chart of a method according to the invention for processing particles. The method can be carried out with the device 10 already described.
- a liquid jet 14 is generated, in which particles 38 are entrained.
- the liquid jet 14 is irradiated with several, preferably pulsed, laser beams 20a-20c from different directions.
- the particles 38 in the liquid jet 14 are processed by the laser beams 20a-20c.
- One of the laser arrangements 16 described above can be used for this purpose.
- a step 104 the suspension is analyzed after the irradiation by means of the laser beams 20a-20c.
- the result of the analysis is transmitted to a database 106, in which it is in a correspondingly treated or. crushed particles 56 assignable manner is stored.
- FIG. 6 shows a device 10 according to the invention for processing particles.
- the device 10 comprises a device 12 for generating a jet 14 of liquid loaded with particles.
- the device 10 further comprises a laser arrangement 16 with two lasers 18a, 18b.
- the lasers 18a, 18b send pulsed
- Laser beams 20a, 2 Ob are from opposite directions on the laser beams 20a, 2 Ob.
- the laser beams 20a, 2 Ob are from opposite directions on the laser beams 20a, 2 Ob.
- Liquid jet 14 directed.
- the laser arrangement 16 and the device 12 are, as in FIG. 2, arranged as a whole within an enclosure 22.
- the device 12 comprises a storage vessel 24 in which a liquid 26, here an aqueous liquid 26, with particles (not shown) suspended therein is stored. On the storage vessel 24 is one
- the nozzle 28 works here without pressure but can also be operated under pressure. After exiting the nozzle 28, the liquid jet 14 falls freely (unguided) under the influence of gravity.
- the liquid jet 14 with the processed particles reaches a collecting vessel 30.
- a liquid 32 with the processed particles suspended therein collects. See also figure 2.
- FIG. 3 shows a laser arrangement 16 with three lasers 18a, 18b, 18c, similar to FIG. 3.
- This laser arrangement 16 could be used in the device 10 according to FIG. 2 or 6 instead of the laser arrangement 16 shown there.
- the laser beams 20a-20c run here in a common horizontal plane 40 (the plane of the drawing) perpendicular to the liquid jet 14 and are
- a power measuring device 68a, 68b, 68c is arranged for each of the lasers 18a-18c.
- the power measuring devices 68a-68c determine the remaining powers of the respective ones
- Figure 5 shows a laser arrangement 16 for a
- Liquid jet 14 are carried along.
- the laser assembly 16 includes a
- the Beam splitter device 72 divides the laser radiation emitted by the laser 18 into three separate laser beams 20a, 20b, 20c.
- the laser assembly 16 further includes three
- Light guide devices 70a, 7 Ob, 70c The
- Light guide devices 70a-70c guide the laser beams 20a-20c to the liquid jet 14. Die
- Light guide devices 70a-70c are here as
- Light guide devices 70a-70c may be provided. In the embodiment according to FIG. 5 will be the
- Particles 56 by the laser beams 2 Oa-20c are remelted (melted) and fused.
- a wavelength of the laser beams 2 Oa-20c is 343 nm here.
- the pulse repetition rate of the laser beams 2 Oa-20c may be 100 Hz or more.
- a pulse duration of the light emission can be 10 nanoseconds.
- the laser beams 20a-20c can each have a fluence of at least 0.5 J / cm2.
- the aqueous liquid 26 can be a
- the particles 38 can consist of gold or platinum.
- FIG. 9 shows a flow chart of a method according to the invention for processing particles. The method can be carried out with the devices 10 described above
- a liquid jet 14 is generated, in which particles 38 are entrained.
- a device 12 according to FIG. 2 can be used for this purpose.
- the liquid jet 14 is irradiated with several, preferably pulsed, laser beams 20a-20c from different directions.
- the particles 38 in the liquid jet 14 are processed by the laser beams 20a-20c.
- One of the above-described laser arrangements 16 are processed by the laser beams 20a-20c.
- a liquid jet 14 is generated, in which particles 38 are entrained.
- the liquid jet 14 is irradiated with several, preferably pulsed, laser beams 20a-20c from different directions.
- the particles 38 in the liquid jet 14 are processed by the laser beams 20a-20c.
- One of the laser arrangements 16 described above can be used for this purpose.
- a step 103 the liquid 32 (with processed particles) of the liquid jet 14 is collected in a collecting vessel 30.
- FIGS 10, 11 and 12 illustrate the use of a
- the device 10 can,
- a reflection housing 74 in particular in the area of the impact area 55, comprise a reflection housing 74.
- the arrangement of a reflective housing 74 is around the
- the reflection housing 74 is in particular around the
- the reflection housing 74 has a reflective inner one, that is to say it faces the liquid jet
- the (inner, the liquid jet facing) surface 78 is in particular designed and arranged such that it reflects laser radiation that passes through the liquid jet 14 back into the liquid jet 14.
- the inner surface 78 of the reflective housing 74 can be
- the reflective housing 74 has a plurality of lenses 80 (e.g.
- the lenses 80 are typically of this type
- the reflection on the inner surface 78 is in each case by corresponding in FIGS. 10 to 12
- FIG. 12 A variant is shown in which three laser beams 20a, 2 Ob and 20c in one plane through corresponding lenses 80a, 8 Ob and 80c
- Reflection housing 74 are coupled in and strike the liquid jet 14 there and are correspondingly reflected on the inner surface 78 of the reflection housing 74.
- the coupling does not necessarily have to take place via lenses 80. It can also be provided that the
- Laser beams 20 are guided onto the beam 14 at an angle that runs obliquely to the direction of flow 76, so that, as shown in FIG. 13, they can be guided into the reflection housing 74 from below or from above, for example.
- the lasers 20 of the laser arrangement or when carrying out the method can in particular be directed at an angle to the flow direction 76 of the liquid jet 14 which is smaller than or equal to the Brewster angle.
- Brewster's angle is represented by line 84 in FIG. It can be provided that depending on the type of radiation used and the optical properties of the phase boundaries between
- Angle of incidence 86 is selected at which the
- FIG. 14 a further laser is provided which radiates onto the liquid jet 14 from a different direction, but this is not shown.
- step b) is irradiated with at least three, in particular pulsed, laser beams from respectively different directions.
- the laser beams are rotationally symmetrical with respect to the liquid jet.
- the direction of flow of the liquid jet hit the liquid jet at the same height. 5.
- the method according to any one of the preceding aspects characterized in that the laser beams run in a common plane.
- a wavelength of the laser beams is at least 500 nm, preferably at least 520 nm,
- the wavelength of the laser beams is at most 560 nm, preferably at most 540 nm, particularly preferably
- the wavelength of the laser beams is 532 nm.
- Nano-second range 11. The method according to one of aspects 9 or 10, characterized in that a wavelength of the laser beams is at most 380 nm, preferably at most 360 nm, particularly preferably at most 350 nm, and / or that the wavelength of the laser beams is at least 310 nm,
- the wavelength of the laser beams is 343 nm.
- a laser arrangement for generating at least two, in particular pulsed, laser beams
- the laser arrangement is set up to generate the at least two laser beams from in each case
- the device according to aspect 13 further comprising a housing which is impermeable to the laser radiation of the laser beams and which has an impact area of the
- the laser arrangement comprises at least two, preferably three, lasers. 16.
- the laser arrangement has exactly one laser, one beam splitter device for generating the at least two laser beams and at least two
- Power measuring device for measuring a residual power of at least one of the laser beams beyond the
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Abstract
Description
Titel : Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten von Partikeln sowie Nanopartikel eines Title: Method and device for processing particles as well as nanoparticles of a
pharmazeutischen Wirkstoffs active pharmaceutical ingredient
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten von Partikeln, insbesondere Mikro- und Nanopartikeln, in einer Suspension . Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Bearbeiten solcher Partikel . Des The invention relates to a method for processing particles, in particular micro- and nanoparticles, in a suspension. The invention also relates to a device for processing such particles. Of
Weiteren betrifft die Erfindung Nanopartikel eines pharmazeutischen Wirkstoffs . The invention also relates to nanoparticles of a pharmaceutical active ingredient.
Partikel mit Größen im Mikro- oder Nanometerbereich haben ein breites AnwendungsSpektrum in verschiedensten Bereichen der Technik . Wichtig kann hierbei die die Herstellung von Partikeln bestimmter Größen und Particles with sizes in the micro or nanometer range have a wide range of applications in a wide variety of areas of technology. The important thing here is the Manufacture of particles of certain sizes and
Größenverteilungen sein . Die Größe, Form und/oder Be size distributions. The size, shape and / or
Beschaffenheit, z.B. einer Oberfläche oder einer Texture, e.g. a surface or a
KrisfallStruktur, der Partikel können ebenfalls wichtige Eigenschaften der Partikel sein . Crystalline structure, the particles can also be important properties of the particles.
Traditionell werden zum Zerkleinern von Partikeln mit Größen im Mikro- oder Nanometerbereich Kolloidmühlen verwendet . Derartige mechanische Traditionally, colloid mills have been used to crush particles with sizes in the micro or nanometer range. Such mechanical
Zerkleinerungseinrichtungen unterliegen teilweise einem hohen Verschleiß und außerdem führt ihre Verwendung dazu, dass Partikel aus dem Material der Mühle in die Suspension gelangen . Aus EP 2 735 390 Al ist die zeitlich versetzte Comminution devices are sometimes subject to high wear and tear, and their use also means that particles from the material of the mill get into the suspension. From EP 2 735 390 A1 the time shift is
Bestrahlung einer Suspension mit mehreren Lasern Irradiation of a suspension with several lasers
bekannt . Dabei werden durch Bestrahlen eines Substrats mit einem ersten Laser Partikel in einem wässrigen known . By irradiating a substrate with a first laser, particles are converted into an aqueous
Medium erzeugt . Ein Strahl des wässrigen Mediums mit den Partikeln wird sodann von einem zweiten Laser bestrahlt, um die Partikel zu fragmentieren bzw. zu zerkleinern . Medium generated. A beam of the aqueous medium with the particles is then irradiated by a second laser in order to fragment or comminute the particles.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum effizienten, insbesondere reproduzierbaren und insbesondere nachkontrollierbaren Bearbeiten, insbesondere Zerkleinern, von Partikeln in einem Flüssigkeitsstrahl bereitzustellen. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde Nanopartikel eines pharmazeutischen Wirkstoffs zu schaffen, die verschmutzungsfrei sind und eine nachvollziehbare The invention is based on the object of providing a method and a device for efficient, in particular reproducible and in particular post-controllable processing, in particular comminuting, of particles in a liquid jet. Furthermore, the invention is based on the object of creating nanoparticles of a pharmaceutical active substance which are pollution-free and understandable
Herstellungshistorie aufweisen . Have manufacturing history.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 , eine Vorrichtung nach Anspruch 12 sowie Nanopartikel nach Anspruch 19. According to the invention, this object is achieved by a method according to claim 1, a device according to claim 12 and nanoparticles according to claim 19.
Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich insbesondere auf die Bearbeitung von Partikeln, die im The method according to the invention relates in particular to the processing of particles in the
Ausgangs zustand eine Größe im Mikrometer- , Initial state a size in the micrometer,
Submikrometer- und Nanometerbereich aufweisen . Have submicrometer and nanometer range.
Insbesondere kann die Größe der Partikel weniger als 0 , 1 mm, insbesondere weniger als 0 , 01mm, und mehr als lnm, insbesondere 500 nm, betragen . Im Sinne der Erfindung ist insbesondere , wenn zur Durchführung des In particular, the size of the particles can be less than 0.1 mm, in particular less than 0.01 mm, and more than 1 nm, in particular 500 nm. For the purposes of the invention is in particular when to carry out the
erfindungsgemäßen Verfahrens eine erfindungsgemäße inventive method an inventive
Vorrichtung verwendet wird . Device is used.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bearbeitung von The inventive method for processing
Partikeln umfasst die Schritte : a) Erzeugen eines Flüssigkeitsstrahls. In dem Particles comprises the steps: a) generating a jet of liquid. By doing
Flüssigkeitsstrahl sind die Partikel mitgeführt. Die Partikel liegen in dem Flüssigkeitsstrahl in einer Suspension vor. The particles are carried along with the liquid jet. The particles are in suspension in the liquid jet.
Der Flüssigkeitsstrahl kann in einer The liquid jet can be in a
Führungsstruktur, etwa einem Kanal, Rohr oder Management structure, such as a channel, pipe or
Schlauch, geführt sein. Die Führungsstruktur ist dabei wenigstens abschnittsweise für den verwendeten Laserstrahl transparent. Der Flüssigkeitsstrahl kann jedoch auch ein frei fallender Flüssigkeitsstrahl sein. Unter einem frei fallenden Flüssigkeitsstrahl ist dabei ein Flüssigkeitsstrahl zu verstehen, der nicht geführt ist. Insbesondere wird hierunter ein unter Schwerkrafteinfluss frei (insbesondere Hose. The guide structure is transparent to the laser beam used, at least in sections. The liquid jet can but also be a freely falling jet of liquid. A freely falling liquid jet is to be understood as a liquid jet that is not guided. In particular, this releases a gravity (in particular
geradlinig) nach unten fallender Flüssigkeitsstrahl verstanden. Der Flüssigkeitsstrahl kann drucklos oder unter Druck aus einer Strahlerzeugungseinrichtung, etwa einer Düse, austreten, die zur Strahlerzeugung verwendet wird. Mit einem Flüssigkeitsstrahl ist dabei insbesondere eine kontinuierliche straight) downward falling liquid jet understood. The liquid jet can emerge from a jet generating device, for example a nozzle, which is used to generate the jet, without pressure or under pressure. With a liquid jet there is in particular a continuous one
Flüssigkeitssäule gemeint und keine Folge von Meant liquid column and not a consequence of
einzelnen Tropfen. b) Bestrahlen des Flüssigkeitsstrahls mit wenigstens zwei Laserstrahlen aus jeweils unterschiedlichen Richtungen . single drop. b) irradiating the liquid jet with at least two laser beams from different directions.
Die Bestrahlung mittels mehrerer Laserstrahlen aus unterschiedlichen Richtungen dient dazu, möglichst sämtliche Bereiche im Querschnitt des The irradiation by means of several laser beams from different directions serves as all areas in the cross section of the
Flüssigkeitsstrahls zu bestrahlen. Insbesondere ist vorgesehen, die Laser derart angeordnet auf den To irradiate liquid jet. In particular, it is provided that the laser is arranged on the
Flüssigkeitsstrahl zu richten, dass im Querschnitt keine Abschnitte, die nicht von Laserstrahlung erfasst werden verbleiben. Mit anderen Worten, die Laserstrahlen werden so auf den Flüssigkeitsstrahl gerichtet, dass sämtliche Abschnitte des Querschnitts des Flüssigkeitsstrahls durch die Laserstrahlen erfasst werden. Dies wird nachfolgend noch weiter im Detail beschrieben. Damit können in einem Durchlauf alle mitgeführten Partikel mit den Laserstrahlen bearbeitet werden. Im Sinne der Erfindung ist Direct the liquid jet so that no sections remain in the cross-section that are not covered by laser radiation. In other words, the laser beams are directed onto the liquid jet in such a way that all sections of the cross section of the liquid jet are captured by the laser beams. This is further explained below in Described in detail. This means that all particles carried along can be processed with the laser beams in one pass. Within the meaning of the invention
insbesondere, dass zur Bearbeitung der Partikel gepulste Laserstrahlen (insbesondere Pulsdauer der Laserstrahlen im Pikosekundenbereich, in particular that pulsed laser beams (in particular pulse duration of the laser beams in the picosecond range,
Femtosekundenbreich oder Nanosekundenbereich) verwendet werden. Insbesondere dient die Bestrahlung mit den Lasern dazu, die Partikel zu zerkleinern. Die Bestrahlung läuft verschleißfrei und im Gegensatz zu mechanischer Bearbeitung bzw. Zerkleinerung ohne Verunreinigung der Partikel bzw. der Suspension. Femtosecond range or nanosecond range) can be used. In particular, the irradiation with the lasers serves to break up the particles. The irradiation runs without wear and, in contrast to mechanical processing or comminution, without contamination of the particles or the suspension.
Hierbei eignen sich insbesondere Wellenlängen welche hinreichend mit den Partikeln interagieren um diese effizient zu zerkleinern. Zudem sind hohe Wavelengths that interact sufficiently with the particles in order to efficiently shred them are particularly suitable. Also are high
Wiederholraten der Laserpulse vorteilhaft. Die Repetition rates of the laser pulses advantageous. The
Wellenlänge der Laserstrahlen kann insbesondere bspw . 532 nm oder 1030 nm oder 515 nm oder 343 nm, wobei auch mehrere Laserstrahlen mit Wavelength of the laser beams can in particular, for example. 532 nm or 1030 nm or 515 nm or 343 nm, with several laser beams with
unterschiedlichen Wellenlängen eingesetzt werden können . Insbesondere kann vorgesehen sein Yb : YAG- Laser einzusetzen . c) Analyse der Suspension vor und/oder nach dem different wavelengths can be used. In particular, Yb: YAG lasers can be used. c) Analysis of the suspension before and / or after
Bestrahlen mittels der Laserstrahlen. Irradiate by means of the laser beams.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht also vor, dass die Suspension, in der die Partikel enthalten sind, analysiert wird. Diese Analyse kann vor oder nach der Bestrahlung erfolgen. Insbesondere ist vorgesehen die Suspension vor und nach der Bestrahlung zu The method according to the invention therefore provides that the suspension in which the particles are contained is analyzed. This analysis can be done before or after the irradiation. In particular, the Suspension before and after irradiation
analysieren. Die Analyse kann zur Kontrolle des Bestrahlungsvorgangs herangezogen werden. Vorgesehen ist insbesondere die Speicherung der analyze. The analysis can be used to control the irradiation process. In particular, the storage of the
Analyseergebnisse. Bei einer Analyse, die der Analysis results. In an analysis that the
Bestrahlung vorangehend durchgeführt wird, kann geprüft werden, ob die zugeführten Partikel die passende Ausgangsgröße aufweisen. Weiter ist möglich die Parameter der Bestrahlung im Schritt b) basierend auf den Analyseergebnissen der Analyse vor der Irradiation is carried out beforehand, it can be checked whether the supplied particles have the appropriate initial size. It is also possible to determine the parameters of the irradiation in step b) based on the analysis results of the analysis before
Bestrahlung anzupassen. Bei einer Analyse, die auf die Bestrahlung folgt, kann das Ergebnis der Adjust irradiation. In an analysis that follows the irradiation, the result of the
Bestrahlung, insbesondere der Zerkleinerung der Partikel, geprüft werden. Die Durchführung der Irradiation, especially the size reduction of the particles, can be checked. Implementation of the
Analyse vor und nach dem Bestrahlungsvorgang kann beispielsweise (auch) dazu genutzt werden, um zu prüfen, ob Störungen im Bestrahlungsvorgang Analysis before and after the irradiation process can, for example, (also) be used to check whether there are any disturbances in the irradiation process
vorliegen. Weiter ist möglich die Parameter der Bestrahlung im Schritt b) basierend auf den exist. The parameters of the irradiation in step b) based on the
Analyseergebnissen der Analyse nach der Bestrahlung anzupassen, bspw. bis ein Zielwert erreicht ist. d) Sammeln der Flüssigkeit des Flüssigkeitsstrahl in Adapt the analysis results of the analysis after the irradiation, for example until a target value is reached. d) collecting the liquid in the liquid jet
einem Auffanggefäß. Damit kann eine tatsächliches Auffangen eines ungeführten frei fallenden a collecting vessel. This enables an actual catching of an unguided freely falling
Flüssigkeitsstrahls gemeint sein. Mit Sammeln in einem Auffanggefäß kann jedoch auch das Einleiten eines geführten Flüssigkeitsstrahls gemeint sein. Die Schritte c) und d) können dabei alternativ oder auch gemeinsam vorgesehen sein. Be meant liquid jet. However, collecting in a collecting vessel can also mean introducing a guided jet of liquid. Steps c) and d) can be provided alternatively or jointly.
Die Partikel können anorganisches Material aufweisen oder aus anorganischem Material bestehen . Insbesondere kann das Material Metall, beispielsweise Gold oder The particles can comprise inorganic material or consist of inorganic material. In particular, the material can be metal, for example gold or
Platin sein . Derartige Partikel sind beispielsweise als Katalysatoren einsetzbar . Im Sinne der Erfindung ist auch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw . die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, zur Bearbeitung von Be platinum. Such particles can be used, for example, as catalysts. In the context of the invention, the use of the method according to the invention or the use of the device according to the invention for processing
Partikeln aus pharmazeutischen Wirkstoffen (bzw . Particles from active pharmaceutical ingredients (or
Partikeln, die pharmazeutische Wirkstoffe umfassen) , insbesondere schwer wasserlöslichen pharmazeutischen Wirkstoffen . Wirkstoffe , die geeignet sind um mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet bzw . zerkleinert zu werden sind bspw . : Particles that comprise pharmaceutical active ingredients), in particular poorly water-soluble pharmaceutical active ingredients. Active ingredients that are suitable to be processed with the inventive method or. to be crushed are, for example. :
Ampicillin, Benzylpenicillin-Benzathin, Ampicillin, benzylpenicillin-benzathine,
Benzylpenicillin-Procain, Cefazolin, Ceftazidim, Benzylpenicillin procaine, cefazolin, ceftazidime,
Imipenem, Chloramphenicol , Ciprofloxacin, Phenobarbital , Phenytoin, Metronidazol , Trimethoprim, Sulfamethoxazol , Linezolid, Paraaminosalicylsäure, Amphotericin B, Imipenem, Chloramphenicol, Ciprofloxacin, Phenobarbital, Phenytoin, Metronidazole, Trimethoprim, Sulfamethoxazole, Linezolid, Paraaminosalicylic Acid, Amphotericin B,
Fluconazol , 5-Fluorcytosin, Aciclovir, Chinin, Fluconazole, 5-fluorocytosine, acyclovir, quinine,
Melarsoprol , Azathioprin, Ciclosporin, Folinsäure, Melarsoprol, azathioprine, ciclosporin, folinic acid,
Carboplatin, Dacarbazin, Actinomycin D, Daunorubicin, Docetaxel , Etoposid, I fos famid, Paclitaxel , Cortisol , Methylprednisolon, Biperiden, Digoxin, Adrenalin, Carboplatin, Dacarbazine, Actinomycin D, Daunorubicin, Docetaxel, Etoposid, I fos famid, Paclitaxel, Cortisol, Methylprednisolone, Biperiden, Digoxin, Adrenaline,
Lidocain, Verapamil, Amiodaron, Digoxin, Furosemid, Selensulfide, Fluorescein, Tropicamid, Dexamethason, Ondansetron, Testosteron, Medroxyprogesteron, Estradiol- 17Beta-cipionat, Glucagon, Azithromycin, Ofloxacin, Tetracyclin, Prednisolon, Timolol , Atropin, Ergometrin, allgemein : Mutterkornalkaloide z.B. LSD und Lidocaine, verapamil, amiodarone, digoxin, furosemide, Selenium sulfide, fluorescein, tropicamide, dexamethasone, ondansetron, testosterone, medroxyprogesterone, estradiol-17beta-cipionate, glucagon, azithromycin, ofloxacin, tetracycline, prednisolone, timolol, atalkropine, ergometrine and, in general: mother LSkornine and
Methylergometrin, Fluphenazin, Risperidon, Clozapin, Fluoxetin, Carbamazepin, Diazepam, Methylergometrine, fluphenazine, risperidone, clozapine, fluoxetine, carbamazepine, diazepam,
Beclometasondipropionat , Budesonid, Ipratropiumbromid, Salbutamol , Budesonid, Chloroquin, Penicillamin, Beclometasone dipropionate, budesonide, ipratropium bromide, salbutamol, budesonide, chloroquine, penicillamine,
Ketoconazol , Fenofibrat, Naproxen . Ketoconazole, fenofibrate, naproxen.
Eine gesonderte eigenständige Erfindung, sind auch A separate standalone invention are also
Nanopartikel , eines pharmazeutischen Wirkstoffs, Nanoparticles, an active pharmaceutical ingredient,
insbesondere eines oder mehrerer der eben genannten Wirkstoffe , die mittels der Schritte a ) und b) in particular one or more of the above-mentioned active ingredients, which by means of steps a) and b)
zerkleinert wurden und mittels Schritt c ) analysiert wurden . Dass die Partikel durch die Schritte a ) und b ) geschaffen wurden, lässt sich an den Partikeln were comminuted and analyzed by means of step c). That the particles were created by steps a) and b) can be seen from the particles
beispielsweise daran erkennen, dass sie keine For example, they can recognize that they have no
Verunreinigungen aufweisen und ein enges Größenspektrum, was durch die Bestrahlung des gesamten Impurities and have a narrow range of sizes, which is due to the irradiation of the entire
Flüssigkeitsstrahlquerschnitts mittels der Laser aus verschiedenen Richtungen erzielt wird, zeigen . Den Liquid jet cross section is achieved by means of the laser from different directions, show. The
Nanopartikeln ist das Analyseergebnis (Analyseschritt c) ) zugeordnet . Damit ist gemeint , dass das The analysis result (analysis step c)) is assigned to nanoparticles. This means that the
Analyseergebnis wiedergebbar ist und eine Verbindung zu den durch dieses Analyseergebnis charakterisierten Analysis result is reproducible and a connection to the characterized by this analysis result
Nanopartikeln besteht, so dass eindeutig identifizierbar ist, welche Partikel durch die entsprechende Analyse beschrieben sind bzw . "vermessen" wurden . Auf die eigenständige Erfindung der Nanopartikel wird weiter unten noch im Detail eingegangen . There is nanoparticle, so that it is clearly identifiable which particles are or are described by the corresponding analysis. were "measured". On the independent invention of the nanoparticles will be discussed in more detail below.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das Material der In particular, it is provided that the material of
Partikel eine Löslichkeit in der Flüssigkeit (der Particles have a solubility in the liquid (the
Suspension) von weniger als 10 g/L, insbesondere weniger als 1 g/L hat , als Flüssigkeit kann insbesondere eine physiologische Lösung vorgesehen sein. In der Suspension) of less than 10 g / L, in particular less than 1 g / L, in particular a physiological solution can be provided as the liquid. In the
physiologischen Lösung können die Partikel dispergiert vorliegen . physiological solution, the particles can be present in dispersed form.
Erfindungsgemäß kann bei dem Verfahren sowie bei den Partikeln vorgesehen sein, dass die Partikel im According to the invention it can be provided in the method and in the case of the particles that the particles in the
Ausgangs zustand, also vor Bestrahlung in der Flüssigkeit mittels eines Hilfsstoffs dispergiert sind bzw . wurden . Hierzu kann ein Additiv wie beispielsweise Cellulose, Hydroxyethylcellulose, Polyvinylalkohol ( PVA) , Sodium- Dodecylsulfat ( SDS ) , Polyvinylpyrrolidon (PVP) , Starting state, ie are or are dispersed in the liquid by means of an auxiliary before irradiation. were. For this purpose, an additive such as cellulose, hydroxyethyl cellulose, polyvinyl alcohol (PVA), sodium dodecyl sulfate (SDS), polyvinylpyrrolidone (PVP),
Polysorbart 80 , Natriumcitrat , Phosphatpuffer zur Polysorbart 80, sodium citrate, phosphate buffer for
PartikelStabilisierung in der Suspension enthalten sein . Das Vorhandensein eines solchen Additivs lässt sich auch an den Partikeln bzw . der Suspension in der die Partikel vorliegen können erkennen . Particle stabilization may be contained in the suspension. The presence of such an additive can also be found on the particles or. the suspension in which the particles are present.
Zur Laserbestrahlung im Schritt b) bzw . zur Ausbildung der Laseranordnung in der entsprechenden Vorrichtung : For laser irradiation in step b) or. to form the laser arrangement in the corresponding device:
Es kann vorgesehen sein, dass der Flüssigkeitsstrahl im Schritt b) mit wenigstens drei Laserstrahlen aus j eweils unterschiedlichen Richtungen bestrahlt wird . Hierdurch wird der Flüssigkeitsstrahl zuverlässig der It can be provided that the liquid jet in step b) is irradiated with at least three laser beams from different directions in each case. Through this the liquid jet is reliably the
Laserstrahlung ausgesetzt . Bzw . es wird eine besonders gleichmäßige Intensität der Laserstrahlung innerhalb des Flüssigkeitsstrahls gewährleistet . Die ( zwei, drei oder mehr) Laserstrahlen können drehsymmetrisch bezüglich des Flüssigkeitsstrahls verlaufen . Exposed to laser radiation. Or . a particularly uniform intensity of the laser radiation within the liquid jet is guaranteed. The (two, three or more) laser beams can run rotationally symmetrically with respect to the liquid jet.
Die Laserstrahlen sind vorzugsweise gepulste The laser beams are preferably pulsed
Laserstrahlen . Dies kann die Wirksamkeit der Bearbeitung steigern . Eine Pulswiederholrate der Laserpulse ist typischerweise so auf die Strömungsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahls abgestimmt, dass alle Teilvolumina des Flüssigkeitsstrahls von wenigstens einem Laserpuls aller Laserstrahlen getroffen werden . Laser beams. This can increase the effectiveness of the machining. A pulse repetition rate of the laser pulses is typically matched to the flow velocity of the liquid jet in such a way that all partial volumes of the liquid jet are hit by at least one laser pulse of all laser beams.
Die Laserstrahlen können in Strömungsriehtung des The laser beams can flow in the direction of flow
Flüssigkeitsstrahls versetzt zueinander auf den Liquid jet offset to each other on the
Flüssigkeitsstrahl treffen . Insbesondere kann j edoch vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Laserstrahlen, insbesondere alle Laserstrahlen, in Strömungsriehtung des Flüssigkeitsstrahls auf gleicher Höhe auf den Hit liquid jet. In particular, however, it can be provided that at least two laser beams, in particular all laser beams, in the flow direction of the liquid jet at the same height on the
Flüssigkeitsstrahl treffen . Mit anderen Worten, die Laserstrahlen treffen in Strömungsriehtung an derselben Stelle, d.h. in einem gemeinsamen Auftreffbereich, auf den Flüssigkeitsstrahl . Dies erhöht die auf die von den Laserstrahlen erfassten Partikel wirkende Energie und stellt sicher, dass keine FlüssigkeitsVolumina durch strömungsmechanische Einflüsse einer Bestrahlung Hit liquid jet. In other words, the laser beams hit the same point in flow direction, i.e. in a common area of impact, on the liquid jet. This increases the energy acting on the particles captured by the laser beams and ensures that no liquid volumes are caused by the fluid-mechanical influences of irradiation
entgehen . Bei gepulsten Laserstrahlen treffen die einzelnen Pulse der mehreren Laserstrahlen vorzugsweise zeitgleich oder zumindest im Wesentlichen zeitgleich auf den Flüssigkeitsstrahl auf . escape. In the case of pulsed laser beams, the individual pulses of the multiple laser beams preferably hit at the same time or at least substantially at the same time on the liquid jet.
Mit im Wesentlichen zeitgleichen Auftreffen ist damit gemeint , dass ein zeitlicher Versatz des Auftreffens der Pulse der mehreren Laserstrahlen so gering ist, dass die Partikel in diesem Zeitinter all keine signifikanten Wegstrecken in Strömungsrichtung des Flüssigkeitsstrahls zurücklegen . Als nicht signifikante Wegstrecken können Wegstrecken angesehen werden, die kleiner sind, Essentially simultaneous impingement means that a time offset of the impingement of the pulses of the multiple laser beams is so small that the particles do not cover any significant distances in the flow direction of the liquid jet during this time interval. Distances that are smaller can be regarded as insignificant distances,
insbesondere um eine oder mehrere Größenordnungen kleiner sind, als eine Länge (gemessen in in particular are one or more orders of magnitude smaller than a length (measured in
Strömungsriehtung des Flüssigkeitsstrahls ) der Laser- Flüssigkeits- Interaktions zone . Mit anderen Worten, die Taktung der Pulse kann so auf die Flow direction of the liquid jet) of the laser-liquid interaction zone. In other words, the timing of the pulses can be based on the
Strömungsgeschwindigkeit abgestimmt sein, dass kein Flüssigkeits olumen den Auftreffbereich passiert ohne durch einen Laserpuls bestrahlt worden zu sein . Vorzugsweise verlaufen die Laserstrahlen in einer gemeinsamen Ebene , die insbesondere senkrecht zu dem Flüssigkeitsstrahl ausgerichtet ist . Dadurch kann die Wirksamkeit der Bearbeitung weiter gesteigert werden . Insbesondere können Beugungseffekte beim Auftreffen der Laserstrahlen auf den Flüssigkeitsstrahl vermieden oder zumindest reduziert werden . Allgemein ist vorgesehen, dass die Laserstrahlen j eweils schräg oder, insbesondere rechtwinklig zur Strömungsrichtung auf den The flow velocity must be coordinated so that no liquid volume passes the area of impact without being irradiated by a laser pulse. The laser beams preferably run in a common plane which, in particular, is oriented perpendicular to the liquid jet. This can further increase the effectiveness of the processing. In particular, diffraction effects when the laser beams strike the liquid jet can be avoided or at least reduced. In general, it is provided that the laser beams are each inclined or, in particular, at right angles to the direction of flow
Flüssigkeitsstrahl treffen . Insbesondere beim rechtwinkligen Auftreffen können Beugungs- und/oder Reflexionseffekte reduziert oder vermieden werden . Hit liquid jet. Especially with At right angles, diffraction and / or reflection effects can be reduced or avoided.
Die Laser der Laseranordnung bzw . bei Durchführung des Verfahrens können insbesondere in einem Winkel zur Fliesrichtung des Flüssigkeitsstrahls auf diesen gerichtet sein, der kleiner oder gleich dem Brewster- Winkel . Es kann vorgesehen sein, dass abhängig von der verwendeten Strahlungsart und den optischen The lasers of the laser arrangement or. When carrying out the method, the liquid jet can in particular be directed at an angle to the flow direction that is smaller than or equal to the Brewster angle. It can be provided that depending on the type of radiation used and the optical
Eigenschaften der Phasengrenzen zwischen Properties of the phase boundaries between
Flüssigkeitsstrahl und umgebender Luft ein Jet of liquid and surrounding air
Einstrahlungswinkel gewählt wird, bei dem die Reflexion beim Auftreffen des Laserstrahls auf den The angle of incidence is selected at which the reflection when the laser beam hits the
Flüssigkeitsstrahl minimiert wird und beim Durchtreten des Laserstrahls die Transmission an der Phasengrenze zwischen Flüssigkeitsstrahl und umgebender Luft beim Austreten minimiert wird . Durch Nutzung der internen Reflexionen der Phasengrenze kann hierdurch möglichst viel Laser Energie im Flüssigkeitsstrahl gehalten bzw . genutzt werden, wobei gleichzeitig die Reflexion beim Eintritt minimiert wird . Liquid jet is minimized and when the laser beam passes through, the transmission at the phase boundary between the liquid jet and the surrounding air is minimized when exiting. By using the internal reflections of the phase boundary, as much laser energy as possible can be held or in the liquid jet. can be used, while at the same time the reflection is minimized when entering.
Wie bereits beschrieben können die Partikel im Schritt b) zerkleinert ( fragmentiert ) werden . Das As already described, the particles can be comminuted (fragmented) in step b). The
erfindungsgemäße Verfahren bzw . dessen Schritt b ) kann mehrfach durchgeführt werden, um noch kleinere Partikel zu erhalten bzw . um deren Größenverteilung zu inventive method or. its step b) can be carried out several times in order to obtain or even smaller particles. to their size distribution
verbessern . Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Pulsdauer der Laserstrahlen ( insbesondere um eine Zerkleinerung der Partikel zu bewirken) im PikoSekundenbereich liegen, d.h. mindestens eine Pikosekunde, insbesondere weniger als 100 PikoSekunden, insbesondere einige hundert improve . In the method according to the invention and the device according to the invention, the pulse duration of the laser beams (in particular to bring about a comminution of the particles) can be in the picosecond range, ie at least one picosecond, in particular less than 100 picoseconds, in particular a few hundred
PikoSekunden, die Pulsdauer kann j edoch auch mehr als eine Nanosekunde betragen ( kurz gepulste und ultra kurz gepulste Laserstrahlung) . Eine Wellenlänge der Picoseconds, but the pulse duration can also be more than a nanosecond (short-pulsed and ultra-short-pulsed laser radiation). A wavelength of
Laserstrahlen, insbesondere bei einer Pulsdauer im Laser beams, especially with a pulse duration im
PikoSekundenbereich, kann wenigstens 500 nm, bevorzugt wenigstens 520 nm, besonders bevorzugt wenigstens 530 nm beträgt, und/oder die Wellenlänge der Laserstrahlen kann höchstens 560 nm, bevorzugt höchstens 540 nm, besonders bevorzugt höchstens 535 nm, betragen . Die Wellenlänge der Laserstrahlen kann insbesondere bspw . 532 nm oder 1030 nm oder 515 nm oder 343 nm, wobei auch mehrere Laserstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen Picosecond range can be at least 500 nm, preferably at least 520 nm, particularly preferably at least 530 nm, and / or the wavelength of the laser beams can be at most 560 nm, preferably at most 540 nm, particularly preferably at most 535 nm. The wavelength of the laser beams can in particular, for example. 532 nm or 1030 nm or 515 nm or 343 nm, with multiple laser beams with different wavelengths
eingesetzt werden können . Insbesondere kann vorgesehen sein Yb : YAG-Laser einzusetzen .. can be used. In particular, Yb: YAG lasers can be used.
Bei einer hierzu alternativen, j edoch ebenfalls In an alternative to this, however, likewise
vorteilhaften Variante der Erfindung können die Partikel im Schritt b ) bzw . in der Vorrichtung umgeschmolzen und/oder fusioniert werden . Beim Umschmelzen der advantageous variant of the invention, the particles in step b) or. be remelted and / or fused in the device. When remelting the
Partikel wird zumindest ein Teilbereich der Oberfläche der Partikel aufgeschmolzen und es wird nach dem Particles is at least a portion of the surface of the particles melted and it is after
Erstarren der Partikel eine andere Form der Partikel und/oder eine andere Oberflächenstruktur erhalten . Die Partikel können mit anderen Worten umgeformt werden, insbesondere um besonders runde ( kugelförmige ) Partikel zu erhalten . Weiterhin können gezielt Defekte, Solidification of the particles gives the particles a different shape and / or a different surface structure. In other words, the particles can be reshaped, especially to obtain particularly round (spherical) particles. Furthermore, targeted defects,
insbesondere in der Oberfläche der Partikel, erzeugt werden . Beim Fusionieren werden mehrere Partikel especially in the surface of the particles. When merging, multiple particles
miteinander verbunden . Auf diese Weise können Partikel mit besonderen Eigenschaften erhalten werden . Es können auch Partikel aus hybriden Materialien hergestellt werden . Es kann eine chemische Umwandlung der Partikel erfolgen . Die Pulsdauer der Laserstrahlen kann connected with each other . In this way, particles with special properties can be obtained. Particles can also be produced from hybrid materials. A chemical conversion of the particles can take place. The pulse duration of the laser beams can
( insbesondere zum Umschmelzen) im Nanosekundenbereich liegen, d.h. mindestens eine Nanosekunde und weniger als eine MikroSekunde betragen ( kurz gepulste (especially for remelting) are in the nanosecond range, i.e. be at least one nanosecond and less than one microsecond (short pulsed
Laserstrahlung) . Eine Wellenlänge der Laserstrahlen ( insbesondere zum Umschmelzen bzw . insbesondere bei einer Pulsdauer im Nanosekundenbereich) kann höchstens 380 nm, bevorzugt höchstens 360 nm, besonders bevorzugt höchstens 350 nm, betragen, und/oder die Wellenlänge der Laserstrahlen kann wenigstens 310 nm, bevorzugt Laser radiation). A wavelength of the laser beams (in particular for remelting or in particular with a pulse duration in the nanosecond range) can be at most 380 nm, preferably at most 360 nm, particularly preferably at most 350 nm, and / or the wavelength of the laser beams can be at least 310 nm, preferably
wenigstens 330 nm, besonders bevorzugt wenigstens 340 nm betragen . Insbesondere beträgt die Wellenlänge der at least 330 nm, particularly preferably at least 340 nm. In particular, the wavelength is
Laserstrahlen 343 nm. Laser beams 343 nm.
Die Vorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass die Laserstrahlen im Auftreffbereich eine Breite haben, die den Durchmesser des Flüssigkeitsstrahls übersteigt . Das gilt ebenso für das Verfahren . Die Vorrichtung kann bspw . je Laserstrahl eine Fokussiereinrichtung The device can be designed in such a way that the laser beams in the area of incidence have a width which exceeds the diameter of the liquid jet. This also applies to the procedure. The device can, for example. one focusing device for each laser beam
aufweisen, über die der Laserstrahl fokussierbar ist bzw . seine Breite einstellbar ist. Zur Analyse in Schritt c) bzw. der Analyseeinrichtung und dem Analyseergebnis: have, via which the laser beam can be focused or. its width is adjustable. For the analysis in step c) or the analysis device and the analysis result:
Die Analyse der Suspension umfasst insbesondere eine The analysis of the suspension includes in particular a
Partikelgrößenmessung. Hierbei kann die maximale Particle size measurement. The maximum
Partikelgröße ermittelt werden. Denkbar ist auch die Particle size can be determined. That is also conceivable
Ermittlung der minimalen Partikelgröße. Insbesondere ist jedoch vorgesehen, dass eine Größenverteilung der Partikel gemessen wird. Determination of the minimum particle size. In particular, however, it is provided that a size distribution of the particles is measured.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine In the context of the present invention, it can be provided in particular that the device has a
Analyseeinrichtung umfasst, die zur Durchführung einer (insbesondere On-Line oder Off-Line) Messung mittels dynamischer Lichtstreuung (DLS) bzw. Laserbeugung Analysis device comprises which is used to carry out a (in particular on-line or off-line) measurement by means of dynamic light scattering (DLS) or laser diffraction
ausgebildet ist. Das Verfahren kann einen entsprechenden Analyseschritt c) umfassen. Durch die Streuung an den is trained. The method can comprise a corresponding analysis step c). By spreading to the
Partikeln der Suspension ist es möglich deren It is possible for particles of the suspension
Größenverteilung zu ermitteln. Mittels dynamischer To determine size distribution. Using dynamic
Lichtstreuung lassen sich Messungen in kurzer Zeitdauer durchführen, wobei diese Methode insbesondere bei engen Größenverteilungen, wie sie mit der vorliegenden Light scattering allows measurements to be carried out in a short period of time, this method being particularly suitable for narrow size distributions, such as the one at hand
Vorrichtung bzw. dem Verfahren erzielbar sind, eignet, insbesondere wenn die Größenverteilung nur eine Mode aufweist . Device or the method are achievable, especially when the size distribution has only one mode.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine In the context of the present invention, it can be provided in particular that the device has a
Analyseeinrichtung umfasst, die zur Durchführung einer Off- Line Messung mittels einer analytischen Scheibenzentrifuge ausgebildet ist. Das Verfahren kann einen entsprechenden Analyseschritt c) umfassen. Die Anwendung dieser Analyse bietet sich für die Analyse ein- oder mehrmodaler Analysis device comprises which is used to carry out an offline measurement by means of an analytical disc centrifuge is trained. The method can comprise a corresponding analysis step c). This analysis can be used for the analysis of one or more modes
Partikelgrößenverteilungen an. Auch Partikel mit einer Tendenz zur Agglomeration können mit dieser Methode vermessen werden. Particle size distributions. Particles with a tendency to agglomeration can also be measured with this method.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine In the context of the present invention, it can be provided in particular that the device has a
Analyseeinrichtung umfasst, die zur Durchführung einer Messung mittels Ultraschallextinktion ausgebildet ist .Includes analysis device which is designed to carry out a measurement by means of ultrasonic extinction.
Die Messung kann In-Line , On-Line oder auch Off-Line durchgeführt werden . Das Verfahren kann einen The measurement can be carried out in-line, on-line or also off-line. The procedure can be a
entsprechenden Analyseschritt c) umfassen. Hierdurch kann insbesondere eine Partikelgrößenverteilung In-Line erfasst werden, was bspw . zu einer raschen Korrektur von Prozessparametern genutzt werden kann, falls corresponding analysis step c). In this way, in particular a particle size distribution can be recorded in-line, which, for example, can be used to quickly correct process parameters, if
Abweichungen von einem Sollwert erfasst werden . Deviations from a target value are recorded.
Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass im Rahmen des Verfahrens eine Röntgendiffraktionsmessung zur According to the invention it can also be provided that an X-ray diffraction measurement is carried out as part of the method
Ermittlung der Kristallstruktur der Partikel durchgeführt wird bzw. bei der Vorrichtung kann eine entsprechende Analyseeinrichtung vorgesehen sein. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Kristallstruktur der Partikel anhand von charakteristischen Werten, die aus der Analyse gewonnen sind, ermittelt bzw. abgespeichert und/oder mit verglichen wird (bspw. mit Referenzwerten bspw. aus vorigen Messungen) . Die entsprechende Messung wird typischerweise als Off-Line Messung durchgeführt bzw. die Analyseeinrichtung ist für eine Off-Line Messung eingerichtet. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Determination of the crystal structure of the particles is carried out or a corresponding analysis device can be provided in the device. It can in particular be provided that the crystal structure of the particles is determined or stored and / or compared with (for example with reference values, for example from previous measurements) on the basis of characteristic values obtained from the analysis. The corresponding measurement is typically carried out as an off-line measurement or the The analysis device is set up for an off-line measurement. In particular, it is provided that the
entsprechende Analyse an Partikeln im getrockneten Zustand durchgeführt wird. Hierzu kann das Verfahren einen der Analyse vorangehenden Trocknungsschritt (bspw. appropriate analysis is carried out on particles in the dried state. For this purpose, the method can include a drying step preceding the analysis (e.g.
Sprühtrocknungs- oder Gefriertrocknungsschritt) umfassen bzw. die Vorrichtung eine entsprechende Spray-drying or freeze-drying step) or the device a corresponding one
Trocknungseinrichtung umfassen. Include drying device.
Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass im Rahmen des Verfahrens eine spektroskopische Messung im According to the invention it can also be provided that a spectroscopic measurement in the
Analyseschritt c) durchgeführt wird. Im Sinne der Analysis step c) is carried out. In the sense of the
vorliegenden Erfindung ist insbesondere vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Analyseeinrichtung umfasst, die zur Durchführung einer On-Line oder In-Line In the present invention, it is provided in particular that the device comprises an analysis device which is used to carry out an on-line or in-line
Spektroskopiemessung (denkbar ist bspw. Spektroskopie im UV, VIS, NIR oder MIR Bereich) ausgebildet ist, bzw. es ist vorgesehen, dass das Verfahren einen entsprechenden Spectroscopy measurement (for example, spectroscopy in the UV, VIS, NIR or MIR range is conceivable), or it is provided that the method has a corresponding
Analyseschritt c) umfasst. Hierdurch ist ein schnelles Analyseverfahren bereitgestellt, über welches direkt die Suspension analysiert werden kann. Insbesondere erfordert diese Variante keine Entnahme einer Probe, die anschließend entsorgt werden muss, was das Verfahren effizienter macht. Analysis step c) comprises. This provides a fast analysis method by means of which the suspension can be analyzed directly. In particular, this variant does not require a sample to be taken, which then has to be disposed of, which makes the method more efficient.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine In the context of the present invention, it can be provided in particular that the device has a
Analyseeinrichtung umfasst, die zur Durchführung einer Off- Line Messung mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) vorgesehen ist. Das Verfahren kann einen Includes analysis device which is provided for performing an offline measurement by means of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The procedure can be a
entsprechenden Analyseschritt c) umfassen. Hierdurch ist eine chemische Analyse der Oberfläche der Partikel möglich. Insbesondere ist vorgesehen, dass die entsprechende Analyse an Partikeln im getrockneten Zustand durchgeführt wird. Hierzu kann das Verfahren einen der Analyse vorangehenden Trocknungsschritt (bspw. Sprühtrocknungs- oder corresponding analysis step c). This is a chemical analysis of the surface of the particles is possible. In particular, it is provided that the corresponding analysis is carried out on particles in the dried state. For this purpose, the method can include a drying step preceding the analysis (e.g. spray drying or
Gefriertrocknungsschritt (Lyophilisierung) ) umfassen bzw. die Vorrichtung eine entsprechende Trocknungseinrichtung umfassen . Freeze-drying step (lyophilization) or the device include a corresponding drying device.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine In the context of the present invention, it can be provided in particular that the device has a
Analyseeinrichtung umfasst, die zur Durchführung einer Off- Line Messung mittels Kernspinresonanzspektroskopie (NMR- Spektroskopie ) bspw. zur Identifikation chemischer Analysis device comprises, which for performing an offline measurement by means of nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR spectroscopy), for example. For the identification of chemical
Bindungen der Partikel ausgebildet ist. Das Verfahren kann einen entsprechenden Analyseschritt c) umfassen. Bonds of the particles is formed. The method can comprise a corresponding analysis step c).
Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass im Rahmen des Verfahrens eine chromatografische (insbesondere HPLC also Hochleistungsflüssigkeitschromatographie) Messung durchgeführt wird bzw. die Vorrichtung eine entsprechend eingerichtete Analyseeinrichtung umfasst. Typischerweise ist die entsprechende Analyseeinrichtung zur Durchführung einer Off-Line Messung mittels High Performance Liquid Chromatographie (HPLC) ausgebildet. Denkbar ist auch die Anwendung dieser Analysemethode als eine In-Line Messung, bspw. über einen fluidischen Bypass, bspw. über den in dieser Anmeldung beschriebenen Stromteiler. Eine According to the invention, it can also be provided that a chromatographic (in particular HPLC that is high-performance liquid chromatography) measurement is carried out within the framework of the method or the device comprises a correspondingly configured analysis device. The corresponding analysis device is typically designed to carry out an off-line measurement by means of high performance liquid chromatography (HPLC). It is also conceivable to use this analysis method as an in-line measurement, for example via a fluidic bypass, for example via the flow divider described in this application. A
chromatographische Trennung kann auch zur Aufreinigung bzw. Partikelgrößenselektion vorgesehen sein. Vorgesehen können auch sein, eine In-Line oder On-Line pH-Wert und/oder Temperatur-Messung . Chromatographic separation can also be provided for purification or particle size selection. An in-line or on-line pH value and / or temperature measurement can also be provided.
Es ist auch möglich mehrere der eben genannten Analysearten bzw. Analyseeinrichtungen in Kombination zu verwenden bzw. in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzusehen. It is also possible to use several of the just mentioned types of analysis or analysis devices in combination or to provide them in the device according to the invention.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass vor und nach dem Bestrahlen eine Analyse durchgeführt wird, mittels der die gleiche Messgröße (wie oben bereits beschrieben bspw. According to the invention it can be provided that an analysis is carried out before and after the irradiation, by means of which the same measured variable (as already described above, e.g.
maximale oder minimale Partikelgröße, maximum or minimum particle size,
Partikelgrößenverteilung oder Kristallstruktur) erfasst wird, insbesondere wobei die gleiche Messmethode verwendet wird . Particle size distribution or crystal structure) is recorded, in particular using the same measurement method.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der According to the invention it can be provided that the
Flüssigkeitsstrahl in Chargen getrennt wird bzw. Liquid jet is separated in batches or
chargenweise gesammelt wird. Damit ist auch gemeint, wenn der Flüssigkeitsstrahl zwischen einzelnen Chargen is collected in batches. This also means when the liquid jet between individual batches
unterbrochen wird. Erfindungsgemäß kann im Rahmen des Verfahrens jeder Charge ein Analyseergebnis zugeordnet werden . is interrupted. According to the invention, an analysis result can be assigned to each batch as part of the method.
Das Ergebnis der Analyse kann erfindungsgemäß in einer Datenbank hinterlegt werden. Insbesondere kann im Rahmen des Verfahrens in der Datenbank zu jeder Charge ein According to the invention, the result of the analysis can be stored in a database. In particular, within the framework of the method, a
zugeordnetes Analyseergebnis hinterlegt werden. assigned analysis result can be stored.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Analyse eine On-Line und/oder eine In-Line Messung umfasst. Das also laufend jedenfalls ein Teil der Flüssigkeit des Flüssigkeitsstrahls analysiert wird oder der Flüssigkeitsstrahl selbst in Echtzeit analysiert wird. Hierzu kann beispielsweise der frei fallende Strahl vor oder nach der Bestrahlung einer Analyse bzw. Messung unterzogen werden. Denkbar ist auch, dass der Strahl aufgefangen und über eine Leitung einer On-Line-Messung zugeführt wird. Die Flüssigkeit des Flüssigkeitsstrahls kann auch bevor sie der Strahlerzeugungseinrichtung In the context of the method according to the invention, it can be provided that the analysis is on-line and / or in-line Measurement includes. So that at least part of the liquid of the liquid jet is continuously analyzed or the liquid jet itself is analyzed in real time. For this purpose, for example, the freely falling beam can be subjected to an analysis or measurement before or after the irradiation. It is also conceivable that the beam is captured and fed to an on-line measurement via a line. The liquid of the liquid jet can also before it reaches the jet generating device
zugeführt wird einer Analyse bzw. Messung vor Durchführung der Bestrahlung unterzogen werden. will be subjected to an analysis or measurement before the irradiation is carried out.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Analyse eine batchweise Messung umfasst, insbesondere wobei zu jeder Charge eine batchweise Messung durchgeführt wird. Damit ist gemeint, dass je Charge eine Messung durchgeführt wird. Diese kann "On-Line" während der Behandlung der Charge durchgeführt werden oder "Off-Line" also derart, dass im Gegensatz zu den On-Line In the context of the method according to the invention it can be provided that the analysis includes a batch measurement, in particular a batch measurement being carried out for each batch. This means that one measurement is carried out for each batch. This can be carried out "on-line" during the handling of the batch or "off-line" in such a way that in contrast to the on-line
durchgeführten Messungen bzw. Analysen zunächst die Charge gesammelt wird und anschließend eine Probe entnommen wird, welche einer Analyse unterzogen wird oder die gesamte measurements or analyzes carried out, first the batch is collected and then a sample is taken, which is subjected to an analysis or the whole
Charge analysiert wird. Für eine Analyse der gesamten Batch is analyzed. For an analysis of the whole
Charge wird vorzugsweise eine "kontaktlose" Analysemethode (bspw. ein optisches Messverfahren) verwendet, wodurch ein Kontaminationsrisiko verringert werden kann. Batch, a "contactless" analysis method (for example an optical measuring method) is preferably used, which can reduce the risk of contamination.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Flüssigkeit des Flüssigkeitsstrahls in einen Hauptstrom und einen Nebenstrom geteilt wird. Für viele Analysemethoden ist lediglich eine geringe Menge an In the context of the method according to the invention it can be provided that the liquid of the liquid jet is divided into a main flow and a secondary flow. For many Analysis methods is only a small amount of
Flüssigkeit erforderlich. Entsprechend kann der Nebenstrom der Analyseeinrichtung zugeführt werden und der Hauptstrom bereits weiterverarbeitet werden. Es ist ebenso denkbar, dass der Nebenstrom im Anschluss an die Analyse wieder mit dem Hauptstrom vermengt wird. Die Unterteilung in einen Haupt- und Nebenstrom bietet sich insbesondere zur Liquid required. Correspondingly, the secondary flow can be fed to the analysis device and the main flow can already be processed further. It is also conceivable that the secondary flow is mixed again with the main flow after the analysis. The division into a main stream and a secondary stream is particularly useful for
Durchführung von On-Line-Analysen an. Die Analyseergebnisse können fortlaufend in digitaler Form gespeichert werden. Insbesondere kann das Verfahren einen, insbesondere quasi in Echtzeit erfolgenden, Abgleich von neu ermittelten Analyseergebnissen mit bereits Conducting on-line analyzes. The analysis results can be saved continuously in digital form. In particular, the method can compare newly determined analysis results with those that have already been determined, in particular in quasi real time
gespeicherten Analyseergebnissen oder anderen saved analysis results or others
Referenzwerten umfassen. Es kann vorgesehen sein, dass basierend auf diesem Abgleich eine Anpassung von Include reference values. It can be provided that, based on this comparison, an adjustment of
Prozessparametern vorgenommen wird. Beispielsweise können Parameter der Laserstrahlung, wie beispielsweise die Process parameters is made. For example, parameters of the laser radiation, such as the
Pulsdauer oder die Intensität, basierend auf dem Abgleich angepasst werden. Denkbar ist beispielsweise, dass eine bestimmte maximale Partikelgröße vorgegeben wird und Pulse duration or intensity can be adjusted based on the calibration. It is conceivable, for example, that a certain maximum particle size is specified and
Analyseergebnisse kontinuierlich mit dieser Zielgröße verglichen werden und die Parameter der Laserstrahlung so lange angepasst werden, bis die Analyseergebnisse mit der Zielgröße übereinstimmen. Analysis results are continuously compared with this target variable and the parameters of the laser radiation are adjusted until the analysis results match the target variable.
Denkbar ist auch, dass die Analyseergebnisse an eine It is also conceivable that the analysis results can be sent to a
Datenbank, beispielsweise einer offiziellen Behörde, wie beispielsweise der europäischen Chemikalienagentur (ECHA) übermittelt werden. Insbesondere kann die Übermittlung chargenweise erfolgen. Database, for example from an official authority such as the European Chemicals Agency (ECHA) be transmitted. In particular, the transmission can take place in batches.
Die Analyseergebnisse können im Rahmen der Erfindung in wenigstens einer Blockchain gespeichert werden. Dies ermöglicht eine fälschungssichere fortlaufende Speicherung der Analyseergebnisse. Insbesondere kann die Blockchain jeweils für eine weitere Charge weitergeschrieben werden. Unter einer Blockchain wird in diesem Zusammenhang eine Datenbank verstanden, deren Integrität, d.h. Sicherung gegen nachträgliche Manipulation, durch Speicherung eines Hashwertes eines vorangehenden Datensatzes im jeweils nachfolgenden Datensatz, also durch kryptographische The analysis results can be stored in at least one blockchain within the scope of the invention. This enables forgery-proof continuous storage of the analysis results. In particular, the blockchain can be written on for a further batch. In this context, a blockchain is understood to mean a database whose integrity, i.e. Protection against subsequent manipulation by storing a hash value of a previous data record in the subsequent data record, i.e. by cryptographic
Verkettung, gesichert ist. Es kann genau eine Blockchain vorgesehen sein. Es können auch mehrere Blockchains vorgesehen sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass je Charge neuer Datensatz in der Blockchain angelegt wird. Die Blockchain kann in einem verteilten Rechensystem verteilt gespeichert und verarbeitet werden. Es kann auch ein zentrales Rechensystem vorgesehen sein. Zugangsrechte zu Information aus der Blockchain können konfigurierbar sein. Der Zugang zur Blockchain kann eingeschränkt sein. Concatenation, is secured. Exactly one blockchain can be provided. Several blockchains can also be provided. In particular, provision can be made for new data records to be created in the blockchain for each batch. The blockchain can be stored and processed in a distributed computing system. A central computing system can also be provided. Access rights to information from the blockchain can be configurable. Access to the blockchain can be restricted.
Beispielsweise wird dazu ein kryptographischer Schlüssel verwendet, der einem Teilnehmer das verschlüsselte For example, a cryptographic key is used to provide a subscriber with the encrypted
Übermitteln der Zustandsänderungen ermöglicht und somit die Lesbarkeit der Zustände durch unberechtigte verhindert. Diese Verschlüsselung kann so gewählt sein, dass sie nicht die Header beeinträchtigt, die in diesem Falle Transmission of the status changes enables and thus prevents the readability of the status by unauthorized persons. This encryption can be chosen so that it does not affect the headers in this case
unverschlüsselt übermittelt werden, um die Verifikation eines Datensatzes zu ermöglichen. Durch kryptographische Schlüsselpaare kann einem oder mehreren Teilnehmern an der Blockchain gezielt der Zugang zu verschlüsselten be transmitted unencrypted to enable the verification of a data record. Through cryptographic Key pairs can give one or more participants in the blockchain targeted access to encrypted
Datensätzen ermöglicht werden, ohne dass diese allgemein allen anderen Teilnehmern an der Blockchain zugänglich werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Data records are made possible without these becoming generally accessible to all other participants in the blockchain. It can also be provided that the
erfindungsgemäße Verfahren auf mehreren entsprechenden Vorrichtungen durchgeführt wird und diese Vorrichtungen jeweils ihre Analyseergebnisse in eine gemeinsame The method according to the invention is carried out on several corresponding devices and these devices each share their analysis results in a common
Blockchain schreiben. Entsprechend können mehrere Write blockchain. Correspondingly, several
erfindungsgemäße Vorrichtungen derart miteinander vernetzt ausgebildet sein, dass sie ihre Analyseergebnisse in eine gemeinsame Blockchain schreiben können. Devices according to the invention can be designed to be networked with one another in such a way that they can write their analysis results in a common blockchain.
Zur Vorrichtung : To the device:
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst : The device according to the invention comprises:
- Zum einen eine Strahlerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines mit Partikeln beladenen On the one hand, a beam generating device for generating one loaded with particles
Flüssigkeitsstrahls . Die Liquid jet. The
Strahlerzeugungseinrichtung kann beispielsweise als Düse ausgebildet sein . Die The jet generating device can for example be designed as a nozzle. The
StrahlerZeugungseinrichtung kann ausgebildet sein, um den Durchmesser des Flüssigkeitsstrahl einstellen zu können . Insbesondere kann Emitter generating device can be designed to be able to adjust the diameter of the liquid jet. In particular, can
vorgesehen sein, dass die be provided that the
Strahlenzeugungseinrichtung einen ungeführten Flüssigkeitsstrahl erzeugt . Vorzugsweise ist die Vorrichtung derart ausgebildet , dass der ungeführte Flüssigkeitsstrahl , insbesondere geradlinig, frei fallend erzeugt wird . - weiter eine Laseranordnung . Die Laseranordnung ist dabei derart ausgebildet, dass sie zum Radiation generating device generates an unguided liquid jet. The device is preferably designed in such a way that the unguided liquid jet, in particular in a straight line, is generated in a freely falling manner. - further a laser arrangement. The laser arrangement is designed such that it is used for
Erzeugen von wenigstens zwei Laserstrahlen dient . Insbesondere können die Laserstrahlen gepulst sein . Hierzu wird auf die obigen Aus führungen zu gepulsten Laserstrahlen verwiesen . Die Generating at least two laser beams is used. In particular, the laser beams can be pulsed. For this purpose, reference is made to the above statements on pulsed laser beams. The
Laseranordnung kann entsprechend den dortigen Ausführungen ausgebildet sein . Die Laseranordnung ist derart ausgebildet, dass sie zwei Laser arrangement can be designed in accordance with the statements made there. The laser arrangement is designed such that there are two
Laserstrahlen auf den Flüssigkeitsstrahl richtet , wobei die Laserstrahlen in unterschiedlichen Richtungen auf den Flüssigkeitsstrahl treffen . Directs laser beams onto the liquid jet, the laser beams striking the liquid jet in different directions.
Die entsprechenden Vorteile im Zusammenhang mit der Vermeidung von unbestrahlten Abschnitten des Flüssigkeitsstrahls wurden bereits im The corresponding advantages in connection with the avoidance of unirradiated sections of the liquid jet were already in
Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert . Connection with the procedure explained.
- weiter ein Auffanggefäß das ausgebildet und - Further a collecting vessel that is formed and
angeordnet ist, um die Flüssigkeit des is arranged to the liquid of the
bestrahlten Flüssigkeitsstrahl zu sammeln . to collect irradiated liquid jet.
- und zusätzlich oder alternativ zu dem - and in addition or as an alternative to that
Auffanggefäß eine Analyseeinrichtung . Die Collecting vessel an analysis device. The
Analyseeinrichtung ist derart ausgebildet und in der Vorrichtung angeordnet, dass die Suspension des Flüssigkeitsstrahls mittels der Analysis device is designed and arranged in the device that the suspension of the liquid jet by means of the
Analyseeinrichtung analysiert werden kann . Diese Analyse kann vor oder nach dem Bestrahlen Analysis device can be analyzed. This analysis can be done before or after irradiation
erfolgen . Die Analyseeinrichtung ist hierzu entsprechend in die Vorrichtung integriert, bspw . über entsprechende fluidische Verbindungen könnetiert . Denkbar ist auch, dass sowohl vor als auch nach dem Bestrahlen eine Analyse mittels der Analyseeinrichtung durchgeführt werden kann . respectively . The analysis facility is for this purpose accordingly integrated into the device, e.g. Can be used via appropriate fluidic connections. It is also conceivable that an analysis can be carried out by means of the analysis device both before and after the irradiation.
Hierzu kann die Analyseeinrichtung j eweils separate Messeinrichtungen für die dem Bestrahlen vor- und nachgeschaltete Analyse umfassen oder die gleiche Messeinrichtung für beide Analysen verwenden . For this purpose, the analysis device can in each case comprise separate measuring devices for the analysis upstream and downstream of the irradiation or use the same measuring device for both analyzes.
Die Vorrichtung kann weiter eine für die Laserstrahlung der Laserstrahlen undurchlässige Einhausung umfassen .The device can further comprise an enclosure which is impermeable to the laser radiation of the laser beams.
Die Einhausung umgibt einen Auftreffbereich der The housing surrounds an impact area of the
Laserstrahlen auf den Flüssigkeitsstrahl , um ein Laser beams on the liquid jet to get a
Austreten von Laserstrahlung zu vermeiden und die Avoid leakage of laser radiation and the
Betriebssicherheit der Vorrichtung zu erhöhen . To increase the operational safety of the device.
Die Vorrichtung kann ein Refelxionsgehäuse umfassen . Das Refelxionsgehäuse ist insbesondere um den The device can comprise a reflection housing. The reflection housing is particularly around the
Auftreffbereich, insbesondere vollumfänglich, herum angeordnet . Das Refelxionsgehäuse weist eine Area of impact, in particular all around, arranged around. The reflection housing has a
reflektierende innere, also dem Flüssigkeitsstrahl zugewandte Oberfläche auf . Die ( innere, dem reflective inner, so the liquid jet facing surface. The (inner, dem
Flüssigkeitsstrahl zugewandte ) Oberfläche ist dabei insbesondere derart ausgebildet und angeordnet , dass sie Laserstrahlung, die durch den Flüssigkeitsstrahl The surface facing the liquid jet is in particular designed and arranged in such a way that it emits laser radiation through the liquid jet
hindurch tritt zurück in den Flüssigkeitsstrahl through it returns into the liquid jet
reflektiert . Bspw . kann die innere Oberfläche des reflected. E.g. can be the inner surface of the
Reflexionsgehäuses kreisförmig und konzentrisch zum Flüssigkeitsstrahl angeordnet ausgebildet sein . Es kann vorgesehen sein, dass das Reflexionsgehäuse mehrere Linsen (z.B. Zylinderlinsen) zum Einkoppeln der Reflection housing circular and concentric to Be formed arranged liquid jet. It can be provided that the reflection housing has several lenses (for example cylinder lenses) for coupling in the
einzelnen Laserstrahlen in das Reflexionsgehäuse individual laser beams into the reflection housing
aufweist . Die Linsen sind dabei typischerweise derart angeordnet und ausgebildet, dass sie den Laserstrahl in der gleichen Richtung, in der auf die Linse auftrifft weiter auf den Flüssigkeitsstrahl richten . having . The lenses are typically arranged and designed in such a way that they further direct the laser beam onto the liquid jet in the same direction in which it strikes the lens.
Das Reflexionsgehäuse verhindert zum einen, dass On the one hand, the reflective housing prevents
Laserstrahlung nach durch Strahlen des Laser radiation after by rays of the
Flüssigkeitsstrahls aus dem Auftreffbereich heraustritt , was die Betriebssicherheit erhöht . Zum anderen wird die verwendete LaserStrahlung besser genutzt, da Strahlung, die durch den Flüssigkeitsstrahl hindurchgetreten ist durch das Reflexionsgehäuse zurückgeworfen und wieder auf den Flüssigkeitsstrahl gelenkt wird . Liquid jet emerges from the impingement area, which increases operational safety. On the other hand, better use is made of the laser radiation used, since radiation that has passed through the liquid jet is reflected back through the reflective housing and directed back onto the liquid jet.
Bevorzugt weist die Vorrichtung weiterhin wenigstens eine Leistungsmesseinrichtung zum Messen einer Rest- Leistung wenigstens eines der Laserstrahlen j enseits des Flüssigkeitsstrahls auf . Aus der Rest-Leistung lässt sich (bei bekannter Ausgangsleistung) der The device preferably also has at least one power measuring device for measuring a residual power of at least one of the laser beams on the other side of the liquid jet. From the remaining power (if the output power is known) the
Absorptionsgrad beim Auftreffen des Laserstrahls bzw . der Laserstrahlen auf den Flüssigkeitsstrahl bestimmen . Der Absorptionsgrad kann zur Steuerung der Vorrichtung für eine wirksame Bearbeitung der Partikel herangezogen werden, etwa für eine Leistungsregelung der Degree of absorption when the laser beam hits or determine the laser beams on the liquid jet. The degree of absorption can be used to control the device for effective processing of the particles, for example for power regulation of the
Laseranordnung Vorzugsweise ist die Laseranordnung derart ausgebildet , dass die Laserstrahlen in einer gemeinsamen Ebene verlaufen . Die Ebene kann dabei insbesondere senkrecht zu dem Flüssigkeitsstrahl ausgerichtet sein . Die Laser array The laser arrangement is preferably designed in such a way that the laser beams run in a common plane. The plane can in particular be aligned perpendicular to the liquid jet. The
Laseranordnung kann wenigstens zwei, vorzugsweise drei , Laser ( im Sinne von Laserstrahlquellen) umfassen . Die Laseranordnung kann j edoch auch genau einen Laser und eine Strahlteilereinrichtung zum Erzeugen der wenigstens zwei Laserstrahlen und wenigstens zwei Laser arrangement can comprise at least two, preferably three, lasers (in the sense of laser beam sources). However, the laser arrangement can also have precisely one laser and one beam splitter device for generating the at least two laser beams and at least two
Lichtleiteinrichtungen zum Leiten der wenigstens zwei Laserstrahlen aufweisen . Siehe hierzu bspw . die obigen Erläuterungen zur Bestrahlung . Have light guide devices for guiding the at least two laser beams. See for example the above explanations on irradiation.
Typischerweise ist die Vorrichtung derart eingerichtet, dass alle Laserstrahlen gleichartig ausgebildet sind. Insbesondere haben alle Laserstrahlen vorzugsweise dieselbe Wellenlänge . Bei gepulsten Laserstrahlen sind typischerweise dieselben Pulsdauern und Typically, the device is set up in such a way that all laser beams are designed in the same way. In particular, all laser beams preferably have the same wavelength. In the case of pulsed laser beams, the pulse durations and are typically the same
Pulswiederholraten eingerichtet . Die Lichtpulse der Laserstrahlen treffen vorzugsweise synchron miteinander auf den Flüssigkeitsstrahl . Die Pulsenergie der Set pulse repetition rates. The light pulses of the laser beams hit the liquid jet preferably synchronously with one another. The pulse energy of the
einzelnen Laserstrahlen kann identisch sein . Alternativ kann wenigstens einer der Laserstrahlen eine abweichende Pulsenergie aufweisen . Die Vorrichtung kann zur individual laser beams can be identical. Alternatively, at least one of the laser beams can have a different pulse energy. The device can be used for
Durchführung der unterschiedlichen Arten bzw . Implementation of the different types or
Fortbildung des Schritts b) eingerichtet sein . Further training of step b) must be set up.
Die Analyseeinrichtung kann eine The analysis device can be a
Partikelgrößenmesseinrichtung umfassen . Von besonderem Interesse kann die maximale bzw . minimale Partikelgroße sein oder auch die GrößenVerteilung der Partikel vor oder nach der Bestrahlung . Include particle size measuring device. Of particular interest can be the maximum or minimal particle size or the size distribution of the particles before or after the irradiation.
Die Analyseeinrichtung kann eine The analysis device can be a
Röntgendiffraktionsmesseinrichtung umfassen . Es kann von Interesse sein die KristallStruktur der Partikel zu charakterisieren . Insbesondere kann es von Interesse sein eine Änderung der Kristallstruktur zu erfassen . Hierzu kann eine entsprechende Messung vor und nach der Bestrahlung durchgeführt werden und anschließend die Messergebnisse verglichen werden . X-ray diffraction measuring device include. It can be of interest to characterize the crystal structure of the particles. In particular, it can be of interest to detect a change in the crystal structure. For this purpose, a corresponding measurement can be carried out before and after the irradiation and then the measurement results can be compared.
Die Analyseeinrichtung kann weiter eine The analysis device can further a
chromatografische Messeinrichtung umfassen . comprise chromatographic measuring device.
Beispielsweise kann die Molekülstruktur der Partikel von Interesse sein . Insbesondere kann von Interesse sein zu prüfen, ob die Bestrahlung eine Veränderung der For example, the molecular structure of the particles can be of interest. In particular, it may be of interest to check whether the irradiation changes the
chemischen Zusammensetzung der Partikel bewirkt hat . In weiteren Ausbildungen kann die Analyseeinrichtung Messeinrichtung zur Durchführung Spektroskopischer chemical composition of the particles. In further developments, the analysis device can be a measuring device for performing spectroscopic
Messungen (z.B. Photoelektronenspektroskopie, Fourier- Transform-InfrarotSpektroskopie und/oder UV/VIS- Spektroskopie ) umfassen . Die Analyseeinrichtung kann eine Messeinrichtung zur Durchführung einer Measurements (e.g. photoelectron spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy and / or UV / VIS spectroscopy). The analysis device can be a measuring device for performing a
Partikelgrößenanalytik (bspw . mittels dynamischer Particle size analysis (e.g. using dynamic
Lichtstreuung, analytischer Zentrifugation oder Light scattering, analytical centrifugation or
Laserbeugung) umfassen . Die Analyseeinrichtung kann eine Messeinrichtung zur Durchführung einer Kristallanalytik (bspw . mittels Röntgendiffraktion) oder einer chromatografischen Messung (bspw . HPLC ) umfassen . Laser diffraction). The analysis device can be a measuring device for carrying out crystal analysis (for example by means of X-ray diffraction) or a chromatographic measurement (for example HPLC).
Die Vorrichtung kann eine Stromteilereinrichtung The device can be a flow divider device
umfassen . Die Stromteilereinrichtung ist ausgebildet, um die Flüssigkeit des Flüssigkeitsstrahls in einen include. The flow divider device is designed to the liquid of the liquid jet in a
Hauptstrom und einen Nebenstrom zu teilen . Die Main stream and a secondary stream to share. The
Vorrichtung kann derart eingerichtet sein, dass der Nebenstrom der Analyseeinrichtung zugeführt wird . Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Nebenstrom im Anschluss an die Analyse wieder mit dem Hauptström zusammengeführt bzw . vermengt wird und die Vorrichtung eine entsprechende Leitungs führung aufweist . Eine derartige Stromteilereinrichtung kann vor und/oder nach der Strahlerzeugungseinrichtung vorgesehen sein . The device can be set up in such a way that the secondary flow is fed to the analysis device. In particular, it can be provided that the secondary flow is merged or combined again with the main flow following the analysis. is mixed and the device has a corresponding line management. Such a flow divider device can be provided before and / or after the beam generating device.
Die Vorrichtung kann weiter eine Portioniereinrichtung umfassen . Mittels der Portioniereinrichtung ist es möglich, den Flüssigkeitsstrahl bzw . dessen Flüssigkeit in Chargen zu portionieren, sodass die einzelnen Chargen fluidisch voneinander getrennt sind. Die The device can further comprise a portioning device. By means of the portioning device, it is possible, or the liquid jet. to portion its liquid in batches so that the individual batches are fluidically separated from one another. The
Portioniereinrichtung kann derart mit den genannten Analyse- und Detektionsmethoden gekoppelt sein, dass eine automatisierte Portionierung stattfindet, sobald sich die Suspensions- und/oder Partikeleigenschaften außerhalb vorgegebener Zielwerte bewegen . Portioning device can be coupled to the analysis and detection methods mentioned in such a way that automated portioning takes place as soon as the suspension and / or particle properties move outside of predetermined target values.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine Abfülleinrichtung umfasst, mittels der eine It can further be provided that the device comprises a filling device, by means of which one
bestimmte Menge an Flüssigkeit, die bereits der Bestrahlung unterzogen wurde, in ein Gefäß überführbar ist. Die Vorrichtung kann überdies eine certain amount of fluid that is already the Has undergone irradiation, can be transferred into a vessel. The device can also have a
Kennzeichnungseinrichtung umfassen, die einen Identifying device comprise which one
Zusammenhang zwischen einer bestimmten Menge an Relationship between a certain amount of
Flüssigkeit (bspw . einer Charge oder einem Teil einer Charge ) , die beispielsweise in einem Gefäß abgefüllt sein kann, und einem Datensatz, der Analyseergebnisse zu dieser Menge an Flüssigkeiten enthält, hersteilen kann . Liquid (for example a batch or part of a batch), which can be filled into a vessel, for example, and a data record that contains analysis results for this amount of liquids.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine Entnähme orrichtung umfasst, die ausgebildet ist, um Probevolumen der Flüssigkeit des Flüssigkeitsstrahls zu entnehmen . Die EntnähmeVorrichtung kann in It can further be provided that the device comprises a removal device which is designed to remove sample volumes of the liquid from the liquid jet. The removal device can be in
Strömungsrichtung vor und (bspw . zwei Direction of flow in front of and (e.g. two
Entnahmevorrichtungen) /oder nach der Extraction devices) / or after the
StrahlerzeugungsVorrichtung angeordnet sein . Die Beam generating device be arranged. The
EntnähmeVorrichtung kann beispielsweise für eine Removal device can, for example, for a
manuelle Probenentnahme eingerichtet sein . Denkbar ist auch eine automatisierte Probenentnahme, die manual sampling must be set up. Automated sampling is also conceivable, which
beispielsweise in bestimmten ZeitIntervallen oder auf einen benutzerbasierten Steuerimpuls hin eine for example at certain time intervals or in response to a user-based control pulse
automatisierte Probenentnahme und Zuführung zur automated sampling and feeding to
Analyseeinrichtung durchführt . Analysis device performs.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine Steril filtrationseinrichtung umfasst . Die It can also be provided that the device comprises a sterile filtration device. The
Stillfiltrationseinrichtung ermöglicht ein aseptisches Abfüllen der Flüssigkeit des Flüssigkeitsstrahls in ein Gefäß . Vorteilhaft kann sein, wenn das Gefäß Still filtration device enables aseptic filling of the liquid from the liquid jet into a vessel. It can be advantageous if the vessel
versiegelbar ist . Hierdurch kann direkt nach der Behandlung der Partikel eine Filtration und Abfüllung der PartikelSuspension erfolgen und bei versiegelbarem Gefäß dieses im Anschluss versiegelt werden und die Partikel können im unverschmutzten Zustand gelagert bzw . ausgeliefert werden . is sealable. This can be used directly after the Treatment of the particles, a filtration and filling of the particle suspension take place and, if the vessel is sealable, this is then sealed and the particles can be stored or removed in an unpolluted state. be delivered.
Die Vorrichtung kann auch eine Sprühtrocknungs- oder Gefriertrocknungseinrichtung umfassen . Dies ermöglicht eine einfache Überführung der in Suspension vorliegenden Partikel in Pulverform. Die Integration einer derartigen Trocknungseinrichtung in die Vorrichtung bietet den Vorteil einer abgeschlossenen Prozesskette in einer einzelnen Vorrichtung . Hierdurch kann insbesondere die Kontaminationsgefahr während der Verarbeitung der The device can also comprise a spray drying or freeze drying device. This enables the particles present in suspension to be easily converted into powder form. The integration of such a drying device into the device offers the advantage of a closed process chain in a single device. This can in particular reduce the risk of contamination during processing of the
Partikel reduziert werden . Particles are reduced.
Entsprechend kann auch das erfindungsgemäße Verfahren einen Sterilfiltrationsschritt oder einen Sprühtrocknungs oder Gefriertrocknungsschritt umfassen. Correspondingly, the method according to the invention can also comprise a sterile filtration step or a spray drying or freeze drying step.
Zu den Nanopartikeln : About the nanoparticles:
Wie bereits eingangs erwähnt, so stellen Nanopartikel , eines pharmazeutischen Wirkstoffs einen eigenständigen Teil der vorliegenden Erfindung dar . Die Nanopartikel wurden mittels der Schritte a ) und b) zerkleinert und mittels Schritt c ) analysiert . Das Analyseergebnis liegt in einer den Nanopartikeln zuordenbaren Form vor . Damit lässt sich zum Beispiel ein Qualitätsnachweis führen .As already mentioned at the beginning, nanoparticles of a pharmaceutical active ingredient represent an independent part of the present invention. The nanoparticles were comminuted using steps a) and b) and analyzed using step c). The analysis result is available in a form that can be assigned to the nanoparticles. This can be used to provide evidence of quality, for example.
Das Analyseergebnis kann lokal vorliegen es kann alternativ, insbesondere zusätzlich, auch an eine externe Datenbank übermittelt und dort hinterlegt worden sein, bspw . an die Datenbank einer Behörde . The analysis result can be available locally alternatively, in particular additionally, also have been transmitted to an external database and stored there, e.g. to the database of an authority.
Die Nanopartikel können in Form einer Charge vorliegen, die unter einheitlichen Prozessbedingungen im Schritt b ) fragmentiert wurde . Den Nanopartikeln kann dabei ein Datensatz zugeordnet sein, der das Analyseergebnis umfasst . Zusätzlich kann der Datensatz einen für die Bestrahlung im Schritt b) charakteristischen The nanoparticles can be in the form of a batch that was fragmented under uniform process conditions in step b). The nanoparticles can be assigned a data record that includes the analysis result. In addition, the data record can be a characteristic of the irradiation in step b)
Betriebsparameter umfassen . Include operating parameters.
Die Charge der Nanopartikel kann in einem mechanisch handhabbaren Gefäß vorliegen . Das Gefäß kann The batch of nanoparticles can be in a mechanically manageable vessel. The vessel can
insbesondere ein maschinenlesbares especially a machine-readable one
Identifikationsmerkmal (bspw . einen QR-Code ) umfassen . Hierdurch kann die Zuordnung der Charge zu dem Datensatz bzw. dem Analyseergebnis vereinfacht werden . Include identification features (e.g. a QR code). This can simplify the assignment of the batch to the data record or the analysis result.
Die Nanopartikel können in einem wässrigen Medium in einer Suspension vorliegen . Die Suspension kann weiter ein Additiv zur Partikelstabilisierung umfassen . Im Sinne der Erfindung ist insbesondere Cellulose, The nanoparticles can be present in a suspension in an aqueous medium. The suspension can further comprise an additive for particle stabilization. In the context of the invention is in particular cellulose,
Polyvinylalkohol , Polyvinylpyrrolidon ( PVP) , Sodium- Dodecylsulfat ( SDS ) , Polysorbat 80 oder eine andere Oberflächen- und/oder grenzflächenaktive Substanz als Additiv vorgesehen, wie eingangs bereits erwähnt . Die Art und/oder Konzentration des Additivs kann in dem Datensatz enthalten sein . Damit ist eine handhabbare Menge an Nanopartikeln verfügbar, wobei die Eigenschaften der Suspensionsflüssigkeit sowie die Polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone (PVP), sodium dodecyl sulfate (SDS), polysorbate 80 or another surface and / or interface-active substance is provided as an additive, as already mentioned at the beginning. The type and / or concentration of the additive can be contained in the data set. This means that a manageable amount of nanoparticles is available, with the Properties of the suspension liquid as well as the
Paramater zur Herstellung der Nanopartikel in direkt verfügbarer und nachvollziehbarer Form vorliegen . Parameters for the production of the nanoparticles are available in a directly available and comprehensible form.
Die Partikel können auch unter Anwendung eines The particles can also using a
Sprühtrocknungs- oder Gefriertrocknungsschritts in Spray drying or freeze drying step in
Pulverform überführt worden sein . Die Pulverförmigen Partikel können dann in ein Gefäß , wie oben beschrieben, überführt worden sein . Have been transferred in powder form. The powdery particles can then have been transferred to a vessel as described above.
Weitere Aspekte und Einzelheiten der vorliegenden Further aspects and details of the present
Erfindung sind in der beiliegenden Zeichnung illustriert und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben : Invention are illustrated in the accompanying drawing and described in more detail using exemplary embodiments:
Es zeigen : Show it :
Fig . 1 einen Querschnitt durch einen Fig. 1 shows a cross section through a
Flüssigkeitsstrahl bei Bearbeitung mit einem Verfahren gemäß dem Stand der Technik; Liquid jet when processing with a method according to the prior art;
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei 2 shows a device according to the invention with two
Lasern in einer schematischen Seitenansicht; Lasers in a schematic side view;
Fig. 3 eine Laseranordnung mit drei Lasern bei der Fig. 3 shows a laser arrangement with three lasers in the
Bearbeitung von Partikeln in einem Processing of particles in one
Flüssigkeitsstrahl, in einer schematischen Aufsicht ; Fig . 4 eine schematische Darstellung des Auftreffens der Laserstrahlen auf den Flüssigkeitsstrahl bei Bearbeitung der Partikel mit der Laseranordnung von Fig . 3 ; Liquid jet, in a schematic plan view; Fig. 4 shows a schematic representation of the impingement of the laser beams on the liquid jet when the particles are processed with the laser arrangement of FIG. 3;
Fig . 5 ein Ablaufdiagrarnm eines erfindungsgemäßen Fig. 5 is a flow chart of an inventive
Verfahrens zum Bearbeiten von Partikeln; Method for processing particles;
Fig . 6 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei Fig. 6 shows a device according to the invention with two
Lasern in einer schematischen Seitenansicht; Lasers in a schematic side view;
Fig . 7 eine weitere Laseranordnung mit drei Lasern bei der Bearbeitung von Partikeln in einem Flüssigkeitsstrahl, in einer schematischen Aufsicht ; Fig. 7 shows a further laser arrangement with three lasers when processing particles in a liquid jet, in a schematic plan view;
Fig. 8 eine weitere Laseranordnung mit drei Lasern bei der Bearbeitung von Partikeln in einem Flüssigkeitsstrahl, in einer schematischen Aufsicht ; 8 shows a further laser arrangement with three lasers during the processing of particles in a liquid jet, in a schematic plan view;
Fig . 9 ein weiteres Ablaufdiagrarnm eines Fig. 9 a further flow diagram of a
erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bearbeiten von Partikeln; ; inventive method for processing particles; ;
Fig. 10 eine schematische Darstellung um einen Fig. 10 is a schematic representation around a
Auftreffbereich beim Blick entlang eines Flüssigkeitsstrahls ; Fig . 11 eine schematische Darstellung um einen Impact area when looking along a liquid jet; Fig. 11 a schematic representation around one
Auftre ffbereich beim Blick orthogonal zum Flüssigkeitsstrahl; Area of impact when looking orthogonal to the liquid jet;
Fig . 12 eine schematische Darstellung um einen Fig. 12 a schematic representation around one
Auftre ffbereich beim Blick entlang eines Flüssigkeitsstrahls; Area of impact when looking along a jet of liquid;
Fig . 13 eine weitere Laseranordnung mit zwei Lasern bei der Bearbeitung von Partikeln in einem Flüssigkeitsstrahl, in einer schematischen Aufsicht ; und Fig. 13 shows a further laser arrangement with two lasers during the processing of particles in a liquid jet, in a schematic plan view; and
Fig . 14 eine weitere Laseranordnung mit einem Laser bei der Bearbeitung von Partikeln in einem Flüssigkeitsstrahl, in einer schematischen Aufsicht . Fig. 14 shows a further laser arrangement with a laser processing particles in a liquid jet, in a schematic plan view.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Figure 1 shows a cross section through one
Flüssigkeitsstrahl 1 mit Partikeln (nicht dargestellt ) bei der Bearbeitung mit einem einzigen Laserstrahl 2 nach dem Stand der Technik gemäß EP 2 735 390 Al. Liquid jet 1 with particles (not shown) during processing with a single laser beam 2 according to the prior art according to EP 2 735 390 A1.
Der Laserstrahl 2 erfasst zwar aus der Strahlriehtung her kommend den Flüssigkeitsstrahl 1 in seiner gesamten Breite . Die Laserstrahlung wird j edoch beim Auftreffen auf die Grenzfläche 3 zwischen Flüssigkeitsstrahl 1 und Umgebung 4 ( Luft ) gebeugt . Durch die Beugung entstehen innerhalb des Querschnitts des Flüssigkeitsstrahls 1 neben einem bestrahlten Abschnitt 5 auch Abschnitte 6, die nicht von dem Laserstrahl 2 erreicht werden . In diesen nicht erfassten Abschnitten 6 befindliche The laser beam 2 detects the liquid jet 1 in its entire width coming from the beam direction. The laser radiation is, however, diffracted when it strikes the interface 3 between the liquid jet 1 and the environment 4 (air). As a result of the diffraction, in addition to an irradiated section 5, sections 6 also arise within the cross section of the liquid jet 1, which cannot be reached by the laser beam 2. In these sections 6 not recorded
Partikel werden mithin nicht von der LaserStrahlung getroffen und können nicht bearbeitet werden . Particles are therefore not hit by the laser radiation and cannot be processed.
Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Bearbeiten von Partikeln . Die Vorrichtung 10 umfasst eine Strahlerzeugungseinrichtung 12 zum Erzeugen eines mit Partikeln beladenen Flüssigkeitsstrahls 14. Die Vorrichtung 10 umfasst ferner eine Laseranordnung 16 mit zwei Lasern 18a, 18b . Die Laser 18a, 18b senden gepulsteFIG. 2 shows a device 10 according to the invention for processing particles. The device 10 comprises a beam generating device 12 for generating a liquid jet 14 loaded with particles. The device 10 further comprises a laser arrangement 16 with two lasers 18a, 18b. The lasers 18a, 18b send pulsed
Laserstrahlen 20a, 2 Ob aus . Die Laserstrahlen 20a, 2 Ob sind aus entgegengesetzten Richtungen auf den Laser beams 20a, 2 Ob. The laser beams 20a, 2 Ob are from opposite directions on the
Flüssigkeitsstrahl 14 gerichtet . Die Laseranordnung 16 und die Strahlerzeugungseinrichtung 12 sind insgesamt innerhalb einer Einhausung 22 angeordnet . Die Einhausung 22 ist für die Laserstrahlung der Laserstrahlen 20a, 2 Ob undurchlässig . Die Vorrichtung 10 umfasst weiter eine erste Analyseeinrichtung 23a und eine zweite Liquid jet 14 directed. The laser arrangement 16 and the beam generating device 12 are arranged overall within a housing 22. The housing 22 is impermeable to the laser radiation of the laser beams 20a, 2 Ob. The device 10 further comprises a first analysis device 23a and a second
Analyseeinrichtung 23b. Analysis device 23b.
Die Strahlerzeugungseinrichtung 12 umfasst ein The beam generating device 12 comprises a
Vorratsgefäß 24 , in dem eine Flüssigkeit 26, hier eine wässrige Flüssigkeit 26 , mit darin suspendierten Storage vessel 24 in which a liquid 26, here an aqueous liquid 26, is suspended therein
Partikeln (nicht dargestellt ) vorgehalten ist. An dem Vorratsgefäß 24 ist eine Strahlerzeugungseinrichtung 27 mit einer Düse 28 angeordnet . Particles (not shown) is held. A jet generating device 27 with a nozzle 28 is arranged on the storage vessel 24.
Die StrahlerZeugungseinrichtung 27 bzw . Düse 28 lässt die Flüssigkeit 26 mit den Partikeln aus dem Vorratsgefäß 24 austreten, so dass der The radiator generation device 27 or. Nozzle 28 lets the liquid 26 with the particles out of the Exit storage vessel 24 so that the
Flüssigkeitsstrahl 14 entsteht . Die Düse 28 arbeitet hier drucklos (vom Staudruck der Flüssigkeit im Liquid jet 14 is created. The nozzle 28 works here without pressure (from the back pressure of the liquid in the
Vorratsgefäß 24 abgesehen) . In einer nicht dargesteilten Alternative könnte die Düse 28 mit einer Pumpe der Storage vessel 24 apart). In an alternative not shown, the nozzle 28 with a pump could
Strahlerzeugungseinrichtung 27 verbunden sein, die die Flüssigkeit 26 unter Druck aus der Düse 28 austreten ließe . Nach dem Austritt aus der Düse 28 fällt der Jet generating device 27 may be connected, which would allow the liquid 26 to emerge from the nozzle 28 under pressure. After exiting the nozzle 28, the falls
Flüssigkeitsstrahl 14 frei (ungeführt ) unter Liquid jet 14 freely (unguided) below
Schwerkrafteinfluss geradlinig nach unten . Hierbei sind unterschiedliche Geometrien der Düse denkbar was zu vorteilhaft Formveränderten Influence of gravity straight down. Different geometries of the nozzle are conceivable here, resulting in advantageous shape changes
Flüssigkeitsoberflächengeometrien führen kann, wodurch sich unerwünschte Brechungen der Laserstrahlung Liquid surface geometries can lead to unwanted refractions of the laser radiation
reduzieren und ggf . minimieren lassen . Beispielsweise können Düsengeometrien in einer Schlitzform vorgesehen sein . reduce and if necessary let minimize. For example, nozzle geometries can be provided in a slot shape.
Nach Bearbeitung der in dem Flüssigkeitsstrahl 14 mitgeführten Partikel durch die Laserstrahlen 20a, 2 Ob gelangt der Flüssigkeitsstrahl 14 mit den bearbeiteten Partikeln in ein Auffanggefäß 30. In dem Auffanggefäß 30 sammelt sich eine Flüssigkeit 32 mit darin suspendierten bearbeiteten Partikeln . Das Vorratsgefäß 24 After the particles carried along in the liquid jet 14 have been processed by the laser beams 20a, 2 Ob, the liquid jet 14 with the processed particles reaches a collecting vessel 30. In the collecting vessel 30, a liquid 32 with the processed particles suspended therein collects. The storage vessel 24
und das Auffanggefäß 30 können vertikal bspw . zwischen 10 cm und 1 m voneinander beabstandet sein . and the collecting vessel 30 can be vertical, for example. be spaced between 10 cm and 1 m.
Im vorliegenden Beispiel ist das Vorratsgefäß 24 In the present example, the storage vessel is 24
fluidisch mit der Analyseeinrichtung 23a verbunden . fluidly connected to the analysis device 23a.
Dadurch ist es möglich Flüssigkeit aus dem Vorratsgefäß 24 der Analyseeinrichtung 23a zuzuführen . Die in Figur 2 gezeigte fluidische Verbindung 34 ist lediglich This allows liquid from the storage vessel 24 to the analysis device 23a. The fluidic connection 34 shown in Figure 2 is only
symbolisch dargestellt und umfasst auch eine Möglichkeit zur Rückführung der entnommenen Flüssigkeit . Auf shown symbolically and also includes a possibility of returning the removed liquid. On
entsprechend ausgebildete Art und Weise ist die appropriately trained way is that
Analyseeinrichtung 23a auch mit dem Auffanggefäß 30 über eine weitere fluidische Verbindung bzw . Leitung 36 verbunden. Hierdurch wird die Analyse der Flüssigkeit 32 mit den bearbeiteten Partikeln ermöglicht . Analysis device 23a or with the collecting vessel 30 via a further fluidic connection. Line 36 connected. This enables the analysis of the liquid 32 with the processed particles.
Die Analyseeinrichtung 23a umfasst auch eine The analysis device 23a also includes a
Messeinrichtung zur Durchführung von Messungen am Measuring device for performing measurements on
Flüssigkeitsstrahl 14 an sich, was durch den Pfeil mit dem Bezugs Zeichen 33 symbolisch dargestellt ist. Die fluidische Verbindung bzw . Leitung 34 verbindet die Analyseeinrichtung 23a im vorliegenden Beispiel mit dem Vorratsgefäß 24. Die Leitung 34 kann j edoch bspw . auch direkt mit der Strahlerzeugungseinrichtung 28 verbunden sein . Die weitere Leitung 36 für die Analyseeinrichtung 23a, die vorliegend das Auffanggefäß 30 mit der Liquid jet 14 per se, which is symbolically represented by the arrow with the reference symbol 33. The fluidic connection or. Line 34 connects the analysis device 23a in the present example with the storage vessel 24. The line 34 can, however, for example. also be connected directly to the beam generating device 28. The further line 36 for the analysis device 23a, in the present case the collecting vessel 30 with the
Analyseeinrichtung 23a verbindet, kann alternativ beispielsweise auch mit einer Ableitung 38 aus dem Connecting analysis device 23a, can alternatively, for example, also with a derivation 38 from the
Auffanggefäß 30 verbunden sein . Eine Ableitung 38 dient zur Abführung der Flüssigkeit 32 aus dem Auffanggefäß 30. Collecting vessel 30 be connected. A discharge line 38 serves to discharge the liquid 32 from the collecting vessel 30.
Die Ableitung 38 im vorliegenden Beispiel umfasst eine Stromteilereinrichtung 40, über die ein Nebenstrom 42 von einem Hauptstrom 44 der Flüssigkeit 32, welche aus dem Auffanggefäß 30 abgeführt wird, abgetrennt werden kann . Dieser Nebenstrom 42 wird im vorliegenden Beispiel einer Analyseeinrichtung 23b zugeführt, welche zusätzlich oder alternativ zur Analyseeinrichtung 23a in der Vorrichtung 10 vorgesehen sein kann . Nachdem die Flüssigkeit in der Analyseeinrichtung 23b analysiert wurde wird der The discharge line 38 in the present example comprises a flow divider device 40, via which a secondary flow 42 can be separated from a main flow 44 of the liquid 32, which is discharged from the collecting vessel 30. In the present example, this secondary stream 42 is fed to an analysis device 23b, which can be provided in the device 10 in addition or as an alternative to the analysis device 23a. After the liquid has been analyzed in the analysis device 23b, the
Nebenstrom 42 wieder dem Hauptstrom 44 zugeführt und mit diesem vermengt . Secondary stream 42 is fed back to main stream 44 and mixed with it.
Der Hauptstrom wird anschließend wahlweise einer The main stream is then optionally one
Trocknungseinrichtung 46 oder einer Drying device 46 or one
Steril filtrationseinrichtung 48 , die eine Sterile filtration device 48, the one
Abfülleinrichtung 48 zum Abfüllen der Suspension ein entsprechendes Gefäß 50 umfasst, zugeleitet . Filling device 48 for filling the suspension comprises a corresponding vessel 50.
Das Gefäß 50 weist ein Identifikationsmerkmal 52 auf, welches vorliegend als QR-Code ausgebildet ist . The vessel 50 has an identification feature 52, which in the present case is designed as a QR code.
Das Auffanggefäß 30 ist neben der Ableitung 38 und der Leitung 36 auch fluidisch mit einer EntnähmeVorrichtung 54 verbunden . Über die Entnähmevorrichtung 54 ist es vorliegend möglich manuell Proben zu entnehmen . In addition to the discharge line 38 and the line 36, the collecting vessel 30 is also fluidically connected to a removal device 54. In the present case, it is possible to take samples manually using the removal device 54.
Die beiden Laser 18a, 18b der Laseranordnung 16 sind inThe two lasers 18a, 18b of the laser arrangement 16 are shown in FIG
Figur 2 auf gleicher Höhe bezüglich einer Figure 2 at the same level with respect to a
Strömungsriehtung des Flüssigkeitsstrahls 14 angeordnet . Die Laserstrahlen 20a, 2 Ob treffen in einem gemeinsamen Flow direction of the liquid jet 14 is arranged. The laser beams 20a, 2 Ob meet in a common
Auftreffbereich 55 auf den Flüssigkeitsstrahl 14. Der Auftreffbereich 55 und ein Pfad der Laserstrahlen 20a,Area of incidence 55 on the liquid jet 14. The area of incidence 55 and a path of the laser beams 20a,
2 Ob zwischen den Lasern 18a, 18b und dem Auftreffbereich2 Whether between lasers 18a, 18b and the area of impact
34 liegen innerhalb der Einhausung 22. Figur 3 zeigt eine alternative Laseranordnung 16 mit drei Lasern 18a, 18b, 18c bei der Bearbeitung von 34 lie within the housing 22. FIG. 3 shows an alternative laser arrangement 16 with three lasers 18a, 18b, 18c during the processing of
Partikeln 56, die in einem Flüssigkeitsstrahl 14 Particles 56, which in a liquid jet 14
mitgeführt werden . be carried.
Die Laser 18a, 18b, 18c sind hier drehsymmetrisch bezüglich des Flüssigkeitsstrahls 14 angeordnet The lasers 18a, 18b, 18c are here arranged rotationally symmetrically with respect to the liquid jet 14
(vorliegend im Winkel von 120 ° zueinander ) . Die (here at an angle of 120 ° to each other). The
Laserstrahlen 2 Oa-20c verlaufen in einer gemeinsamen horizontalen Ebene 60 ( der Zeichenebene ) senkrecht zu dem Flüssigkeitsstrahl 14. Laser beams 20a-20c run in a common horizontal plane 60 (the plane of the drawing) perpendicular to the liquid jet 14.
Vorliegend sind Fokussiereinrichtungen 62 , die im vorliegenden Beispiel als Linsenoptiken 62a, 62b, 62c ausgebildet sind, zur Fokussierung der Laserstrahlen 2 Oa-20c auf den Flüssigkeitsstrahl 14 vorgesehen . In the present case, focusing devices 62, which in the present example are designed as lens optics 62a, 62b, 62c, are provided for focusing the laser beams 20a-20c on the liquid jet 14.
Figur 4 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Figure 4 shows an enlarged representation of the
Auftreffbereichs 55 der Laserstrahlen 2 Oa-20c auf den Flüssigkeitsstrahl 14 bei der Bearbeitung der Partikel 56 mit der Laseranordnung 16 gemäß Fig. 3. Ein Impact area 55 of the laser beams 20a-20c on the liquid jet 14 during the processing of the particles 56 with the laser arrangement 16 according to FIG
Durchmesser 64 des Flüssigkeitsstrahls 14 ist geringer als eine Breite 66 der Laserstrahlen 2 Oa-20c . Figur 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bearbeiten von Partikeln . Das Verfahren kann mit der bereits beschriebenen Vorrichtung 10 durchgeführt werden . In einem ersten Schritt 100 wird ein Flüssigkeitsstrahl 14 erzeugt, in dem Partikel 38 mitgeführt werden . The diameter 64 of the liquid jet 14 is less than a width 66 of the laser beams 20a-20c. FIG. 5 shows a flow chart of a method according to the invention for processing particles. The method can be carried out with the device 10 already described. In a first step 100, a liquid jet 14 is generated, in which particles 38 are entrained.
In einem Schritt 102 wird der Flüssigkeitsstrahl 14 mit mehreren, vorzugsweise gepulsten, Laserstrahlen 2 Oa-20c aus unterschiedlichen Richtungen bestrahlt . Durch die Laserstrahlen 2 Oa-20c werden die Partikel 38 in dem Flüssigkeitsstrahl 14 bearbeitet. Hierzu kann eine der oben beschriebenen Laseranordnungen 16 eingesetzt werden . In a step 102, the liquid jet 14 is irradiated with several, preferably pulsed, laser beams 20a-20c from different directions. The particles 38 in the liquid jet 14 are processed by the laser beams 20a-20c. One of the laser arrangements 16 described above can be used for this purpose.
In einem Schritt 104 erfolgt eine Analyse der Suspension nach dem Bestrahlen mittels der Laserstrahlen 2 Oa-20c . Das Ergebnis der Analyse wird an eine Datenbank 106 übermittelt, in welcher es in einer den entsprechend behandelten bzw . zerkleinerten Partikeln 56 zuordenbaren Art und Weise gespeichert wird . In a step 104, the suspension is analyzed after the irradiation by means of the laser beams 20a-20c. The result of the analysis is transmitted to a database 106, in which it is in a correspondingly treated or. crushed particles 56 assignable manner is stored.
Figur 6 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Bearbeiten von Partikeln . Die Vorrichtung 10 umfasst eine Einrichtung 12 zum Erzeugen eines mit Partikeln beladenen Flüssigkeitsstrahls 14. Die Vorrichtung 10 umfasst ferner eine Laseranordnung 16 mit zwei Lasern 18a, 18b. Die Laser 18a, 18b senden gepulste FIG. 6 shows a device 10 according to the invention for processing particles. The device 10 comprises a device 12 for generating a jet 14 of liquid loaded with particles. The device 10 further comprises a laser arrangement 16 with two lasers 18a, 18b. The lasers 18a, 18b send pulsed
Laserstrahlen 20a, 2 Ob aus . Die Laserstrahlen 20a, 2 Ob sind aus entgegengesetzten Richtungen auf den Laser beams 20a, 2 Ob. The laser beams 20a, 2 Ob are from opposite directions on the
Flüssigkeitsstrahl 14 gerichtet . Die Laseranordnung 16 und die Einrichtung 12 sind, ähnlich wie ini Figur 2 insgesamt innerhalb einer Einhausung 22 angeordnet . Die Einrichtung 12 umfasst ein Vorratsgefaß 24 , in dem eine Flüssigkeit 26, hier eine wässrige Flüssigkeit 26 , mit darin suspendierten Partikeln (nicht dargestellt ) vorgehalten ist. An dem Vorratsgefaß 24 ist eine Liquid jet 14 directed. The laser arrangement 16 and the device 12 are, as in FIG. 2, arranged as a whole within an enclosure 22. The device 12 comprises a storage vessel 24 in which a liquid 26, here an aqueous liquid 26, with particles (not shown) suspended therein is stored. On the storage vessel 24 is one
Strahlerzeugungseinrichtung 27 mit einer Düse 28 Jet generating device 27 with a nozzle 28
angeordnet . Die Düse 28 arbeitet hier drucklos kann aber auch druckbetrieben sein . Nach dem Austritt aus der Düse 28 fällt der Flüssigkeitsstrahl 14 frei (ungeführt ) unter Schwerkrafteinfluss nach unten . arranged. The nozzle 28 works here without pressure but can also be operated under pressure. After exiting the nozzle 28, the liquid jet 14 falls freely (unguided) under the influence of gravity.
Nach Bearbeitung der in dem Flüssigkeitsstrahl 14 mitgeführten Partikel durch die Laserstrahlen 20a, 2 Ob gelangt der Flüssigkeitsstrahl 14 mit den bearbeiteten Partikeln in ein Auffanggefäß 30. In dem Auffanggefäß 30 sammelt sich eine Flüssigkeit 32 mit darin suspendierten bearbeiteten Partikeln . Siehe auch Figur 2. After the particles carried along in the liquid jet 14 have been processed by the laser beams 20a, 2 Ob, the liquid jet 14 with the processed particles reaches a collecting vessel 30. In the collecting vessel 30, a liquid 32 with the processed particles suspended therein collects. See also figure 2.
Figur 3 zeigt eine Laseranordnung 16 mit drei Lasern 18a, 18b, 18c, ähnlich Figur 3. Diese Laseranordnung 16 könnte bei der Vorrichtung 10 gemäß Fig. 2 oder 6 anstelle der dort gezeigten Laseranordnung 16 eingesetzt werden . FIG. 3 shows a laser arrangement 16 with three lasers 18a, 18b, 18c, similar to FIG. 3. This laser arrangement 16 could be used in the device 10 according to FIG. 2 or 6 instead of the laser arrangement 16 shown there.
Die Laserstrahlen 2 Oa-20c verlaufen hier in einer gemeinsamen horizontalen Ebene 40 (der Zeichenebene ) senkrecht zu dem Flüssigkeitsstrahl 14 und sind The laser beams 20a-20c run here in a common horizontal plane 40 (the plane of the drawing) perpendicular to the liquid jet 14 and are
drehsymmetrisch bezüglich des Flüssigkeitsstrahls 14 angeordnet . Zwei der Laserstrahlen 2 Oa-20c schließen j eweils einen Winkel von 120° zwischen sich ein . Neben einer j eweiligen Linsenoptik 62a, 62b, 62c ist für jeden der Laser 18a-18c eine Leistungsmesseinrichtung 68a, 68b, 68c angeordnet . Die Leistungsmesseinrichtungen 68a-68c bestimmen die Rest-Leistungen der j eweiligenarranged rotationally symmetrically with respect to the liquid jet 14. Two of the laser beams 20a-20c each enclose an angle of 120 ° between them. In addition to a respective lens system 62a, 62b, 62c, a power measuring device 68a, 68b, 68c is arranged for each of the lasers 18a-18c. The power measuring devices 68a-68c determine the remaining powers of the respective ones
Laserstrahlen 2 Oa-20c, nachdem diese mit dem Laser beams 2 Oa-20c after this with the
Flüssigkeitsstrahl 14 und den Partikeln 38 interagiert , insbesondere die Partikel 38 bearbeitet , haben . Liquid jet 14 and the particles 38 interacted, in particular the particles 38 processed.
Figur 5 zeigt eine Laseranordnung 16 für eine Figure 5 shows a laser arrangement 16 for a
Vorrichtung 10 mit genau einem Laser 18 bei der Device 10 with exactly one laser 18 in the
Bearbeitung von Partikeln 56, die in einem Processing of particles 56 in a
Flüssigkeitsstrahl 14 mitgeführt werden . Liquid jet 14 are carried along.
Die Laseranordnung 16 umfasst eine The laser assembly 16 includes a
Strahlteilereinrichtung 72. Die Strahlteilereinrichtung 72 teilt die von dem Laser 18 ausgesandte Laserstrahlung in drei separate Laserstrahlen 20a, 2 Ob, 20c auf . Die Laseranordnung 16 umfasst ferner drei Beam splitter device 72. The beam splitter device 72 divides the laser radiation emitted by the laser 18 into three separate laser beams 20a, 20b, 20c. The laser assembly 16 further includes three
Lichtleiteinrichtungen 70a, 7 Ob, 70c. Die Light guide devices 70a, 7 Ob, 70c. The
Lichtleiteinrichtungen 70a-70c leiten die Laserstrahlen 2 Oa-20c zu dem Flüssigkeitsstrahl 14. Die Light guide devices 70a-70c guide the laser beams 20a-20c to the liquid jet 14. Die
Lichtleiteinrichtungen 70a-70c sind hier als Light guide devices 70a-70c are here as
Glasfaserkabel ausgebildet . Zum Fokussieren bzw . Formen der Laserstrahlen 2 Oa-20c können nicht näher Fiber optic cable trained. For focusing or. Shapes of the laser beams 2 Oa-20c cannot be closer
dargestellte Austrittsoptiken an den exit optics shown on the
Lichtleiteinrichtungen 70a-70c vorgesehen sein . Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig . 5 werden die Light guide devices 70a-70c may be provided. In the embodiment according to FIG. 5 will be the
Partikel 56 von den Laserstrahlen 2 Oa-20c umgeschmolzen ( aufgeschmol zen) und fusioniert . Eine Wellenlänge der Laserstrahlen 2 Oa-20c beträgt hier 343 nm . Eine Particles 56 by the laser beams 2 Oa-20c are remelted (melted) and fused. A wavelength of the laser beams 2 Oa-20c is 343 nm here. A
Pulswiederholrate der Laserstrahlen 2 Oa-20c kann 100 Hz oder mehr betragen . Eine Pulsdauer der Lichtemission kann hierbei 10 NanoSekunden betragen . Die Laserstrahlen 2 Oa-20c können je eine Fluenz von wenigstens 0 , 5 J/crn2 aufweisen . Die wässrige Flüssigkeit 26 kann ein The pulse repetition rate of the laser beams 2 Oa-20c may be 100 Hz or more. A pulse duration of the light emission can be 10 nanoseconds. The laser beams 20a-20c can each have a fluence of at least 0.5 J / cm2. The aqueous liquid 26 can be a
anorganisches Oxidationsmittel enthalten . Die Partikel 38 können aus Gold oder Platin bestehen . contain inorganic oxidizing agent. The particles 38 can consist of gold or platinum.
Figur 9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bearbeiten von Partikeln . Das Verfahren kann mit den oben beschriebenen Vorrichtungen 10 FIG. 9 shows a flow chart of a method according to the invention for processing particles. The method can be carried out with the devices 10 described above
durchgeführt werden . be performed .
In einem ersten Schritt 100 wird ein Flüssigkeitsstrahl 14 erzeugt , in dem Partikel 38 mitgeführt werden . Hierzu kann eine Einrichtung 12 gemäß Figur 2 verwendet werden . In a first step 100, a liquid jet 14 is generated, in which particles 38 are entrained. A device 12 according to FIG. 2 can be used for this purpose.
Sodann wird in einem Schritt 102 der Flüssigkeitsstrahl 14 mit mehreren, vorzugsweise gepulsten, Laserstrahlen 2 Oa-20c aus unterschiedlichen Richtungen bestrahlt . Then, in a step 102, the liquid jet 14 is irradiated with several, preferably pulsed, laser beams 20a-20c from different directions.
Durch die Laserstrahlen 2 Oa-20c werden die Partikel 38 in dem Flüssigkeitsstrahl 14 bearbeitet . Hierzu kann eine der oben beschriebenen Laseranordnungen 16 The particles 38 in the liquid jet 14 are processed by the laser beams 20a-20c. One of the above-described laser arrangements 16
eingesetzt werden . In einem ersten Schritt 100 wird ein Flüssigkeitsstrahl 14 erzeugt, in dem Partikel 38 mitgeführt werden . can be used. In a first step 100, a liquid jet 14 is generated, in which particles 38 are entrained.
In einem Schritt 102 wird der Flüssigkeitsstrahl 14 mit mehreren, vorzugsweise gepulsten, Laserstrahlen 2 Oa-20c aus unterschiedlichen Richtungen bestrahlt . Durch die Laserstrahlen 2 Oa-20c werden die Partikel 38 in dem Flüssigkeitsstrahl 14 bearbeitet. Hierzu kann eine der oben beschriebenen Laseranordnungen 16 eingesetzt werden . In a step 102, the liquid jet 14 is irradiated with several, preferably pulsed, laser beams 20a-20c from different directions. The particles 38 in the liquid jet 14 are processed by the laser beams 20a-20c. One of the laser arrangements 16 described above can be used for this purpose.
In einem Schritt 103 erfolgt ein Sammeln der Flüssigkeit 32 (mit bearbeiteten Partikeln) des Flüssigkeitsstrahl 14 in einem Auffanggefäß 30. In a step 103, the liquid 32 (with processed particles) of the liquid jet 14 is collected in a collecting vessel 30.
Figuren 10 , 11 und 12 illustrieren die Verwendung einesFigures 10, 11 and 12 illustrate the use of a
Reflexionsgehäuses 74. Die Vorrichtung 10 kann, Reflection housing 74. The device 10 can,
insbesondere im Bereich des Auftreffbereichs 55, ein Refelxionsgehäuse 74 umfassen . In Figur 10 ist die Anordnung eines Reflexionsgehäuses 74 um den in particular in the area of the impact area 55, comprise a reflection housing 74. In Figure 10, the arrangement of a reflective housing 74 is around the
Auftreffbereich 55 eines einzelnen Laserstrahlen 20 gezeigt . Weitere Laserstrahlen 20 sind in entlang der Fließrichtung 76 des Strahls versetzt dazu angeordneten Ebenen vorgesehen . Area of impact 55 of a single laser beam 20 is shown. Further laser beams 20 are provided in planes arranged offset thereto along the flow direction 76 of the beam.
Das Refelxionsgehäuse 74 ist insbesondere um den The reflection housing 74 is in particular around the
Auftreffbereich 55, insbesondere vollumfänglich, herum angeordnet . Das Refelxionsgehäuse 74 weist eine reflektierende innere , also dem Flüssigkeitsstrahl zugewandte Impact area 55, in particular over the entire circumference, arranged around. The reflection housing 74 has a reflective inner one, that is to say it faces the liquid jet
Oberfläche 78 auf . Die ( innere, dem Flüssigkeitsstrahl zugewandte ) Oberfläche 78 ist dabei insbesondere derart ausgebildet und angeordnet, dass sie LaserStrahlung, die durch den Flüssigkeitsstrahl 14 hindurch tritt, zurück in den Flüssigkeitsstrahl 14 reflektiert . Bspw . kann die innere Oberfläche 78 des Reflexionsgehäuses 74 Surface 78 on. The (inner, the liquid jet facing) surface 78 is in particular designed and arranged such that it reflects laser radiation that passes through the liquid jet 14 back into the liquid jet 14. E.g. the inner surface 78 of the reflective housing 74 can be
kreisförmig und konzentrisch zum Flüssigkeitsstrahl 14 angeordnet ausgebildet sein . Es kann vorgesehen sein, dass das Reflexionsgehäuse 74 mehrere Linsen 80 (z.B.be arranged circular and concentric to the liquid jet 14. It can be provided that the reflective housing 74 has a plurality of lenses 80 (e.g.
Zylinderlinsen) zum Einkoppeln der einzelnen Cylindrical lenses) for coupling the individual
Laserstrahlen 20 in das Reflexionsgehäuse 74 aufweist . Die Linsen 80 sind dabei typischerweise derart Has laser beams 20 in the reflection housing 74. The lenses 80 are typically of this type
angeordnet und ausgebildet, dass sie den Laserstrahl 20 in der gleichen Richtung, in der auf die Linse 80 auftrifft weiter auf den Flüssigkeitsstrahl 14 richten . arranged and designed so that they further direct the laser beam 20 onto the liquid jet 14 in the same direction in which it strikes the lens 80.
Die Reflexion an der inneren Oberfläche 78 ist in den Figuren 10 bis 12 j eweils durch entsprechende The reflection on the inner surface 78 is in each case by corresponding in FIGS. 10 to 12
Pfeil erläufe 82 dargestellt . Arrow courses 82 shown.
In Figur 12 ist eine Variante dargestellt, bei der drei Laserstrahlen 20a, 2 Ob und 20c in einer Ebene durch entsprechende Linsen 80a, 8 Ob und 80c in ein A variant is shown in FIG. 12 in which three laser beams 20a, 2 Ob and 20c in one plane through corresponding lenses 80a, 8 Ob and 80c
Reflexionsgehäuse 74 eingekoppelt werden und dort auf den Flüssigkeitsstrahl 14 treffen und entsprechend an der inneren Oberfläche 78 des Reflexionsgehäuses 74 reflektiert werden . Das Einkoppeln muss nicht zwingend über Linsen 80 erfolgen . Es kann auch vorgesehen sein, dass die Reflection housing 74 are coupled in and strike the liquid jet 14 there and are correspondingly reflected on the inner surface 78 of the reflection housing 74. The coupling does not necessarily have to take place via lenses 80. It can also be provided that the
Laserstrahlen 20 in einem zur Fließrichtung 76 schräg verlaufenden Winkel auf den Strahl 14 geleitet werden, sodass sie, wie in Figur 13 gezeigt beispielsweise von unten oder von oben in das Reflexionsgehäuse 74 ein geführt werden können . Laser beams 20 are guided onto the beam 14 at an angle that runs obliquely to the direction of flow 76, so that, as shown in FIG. 13, they can be guided into the reflection housing 74 from below or from above, for example.
Die Laser 20 der Laseranordnung bzw. bei Durchführung des Verfahrens können insbesondere in einem Winkel zur Fliesrichtung 76 des Flüssigkeitsstrahls 14 auf diesen gerichtet sein, der kleiner oder gleich dem Brewster- Winkel ist. Der Brewster-Winkel ist in Figur 14 durch die Linie 84 dargestellt . Es kann vorgesehen sein, dass abhängig von der verwendeten Strahlungsart und den optischen Eigenschaften der Phasengrenzen zwischen The lasers 20 of the laser arrangement or when carrying out the method can in particular be directed at an angle to the flow direction 76 of the liquid jet 14 which is smaller than or equal to the Brewster angle. Brewster's angle is represented by line 84 in FIG. It can be provided that depending on the type of radiation used and the optical properties of the phase boundaries between
Flüssigkeitsstrahl 14 und umgebender Luft ein Liquid jet 14 and surrounding air
Einstrahlungswinkel 86 gewählt wird, bei dem die Angle of incidence 86 is selected at which the
Reflexion beim Auftreffen des Laserstrahls 20 auf den Flüssigkeitsstrahl 14 minimiert wird und beim Reflection when the laser beam 20 strikes the liquid jet 14 is minimized and when
Durchtreten des Laserstrahls 20 die Transmission an der Phasengrenze zwischen Flüssigkeitsstrahl 14 und When the laser beam 20 passes through the transmission at the phase boundary between the liquid jet 14 and
umgebender Luft beim Austreten minimiert wird . In Figur 14 ist ein weiterer Laser vorgesehen, der aus einer anderen Richtung auf den Flüssigkeitsstrahl 14 strahlt , dieser ist j edoch nicht gezeigt . surrounding air is minimized when exiting. In FIG. 14, a further laser is provided which radiates onto the liquid jet 14 from a different direction, but this is not shown.
Folgende Aspekte können neben den nachfolgenden In addition to the following
Ansprüchen ebenfalls Erfindungen definieren, die j eweils in Kombination mit den in der Beschreibung genannten Weiterbildungen als möglich zu verstehen sind . Die einzelnen in den Aspekten genannten Merkmale sind auch als mögliche Weiterbildungen der in der Beschreibung und den Ansprüchen beschriebenen Erfindungen zu verstehen . Claims also define inventions, each in combination with those mentioned in the description Further training is to be understood as possible. The individual features mentioned in the aspects are also to be understood as possible developments of the inventions described in the description and the claims.
Aspekte : Aspects:
Verfahren zum Bearbeiten von Partikeln mit den Method for processing particles with the
Schritten, Steps,
a) Erzeugen eines Flüssigkeitsstrahls , in dem die Partikel mitgeführt werden, a) generation of a liquid jet in which the particles are entrained,
b) Bestrahlen des Flüssigkeitsstrahls mit wenigstens zwei , insbesondere gepulsten, Laserstrahlen aus j eweils unterschiedlichen Richtungen . b) irradiating the liquid jet with at least two, in particular pulsed, laser beams from different directions.
2. Verfahren nach Aspekt 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der Flüssigkeitsstrahl im Schritt b ) mit wenigstens drei , insbesondere gepulsten, Laserstrahlen aus j eweils unterschiedlichen Richtungen bestrahlt wird . 2. The method according to aspect 1, characterized in that the liquid jet in step b) is irradiated with at least three, in particular pulsed, laser beams from respectively different directions.
3. Verfahren nach Aspekt 1 oder 2 , dadurch 3. The method according to aspect 1 or 2, thereby
gekennzeichnet , dass die Laserstrahlen drehsymmetrisch bezüglich des Flüssigkeitsstrahls verlaufen . characterized in that the laser beams are rotationally symmetrical with respect to the liquid jet.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlen in 4. The method according to any one of the preceding aspects, characterized in that the laser beams in
Strömungsriehtung des Flüssigkeitsstrahls auf gleicher Höhe auf den Flüssigkeitsstrahl treffen . 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlen in einer gemeinsamen Ebene verlaufen . The direction of flow of the liquid jet hit the liquid jet at the same height. 5. The method according to any one of the preceding aspects, characterized in that the laser beams run in a common plane.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet , dass die Partikel im Schritt b) zerkleinert werden . 6. The method according to any one of the preceding aspects, characterized in that the particles are comminuted in step b).
7. Verfahren nach Aspekt 6, dadurch gekennzeichnet , dass eine Pulsdauer der Laserstrahlen im PikoSekundenbereich liegt . 7. The method according to aspect 6, characterized in that a pulse duration of the laser beams is in the picosecond range.
8. Verfahren nach Aspekt 6 oder 7 , dadurch 8. The method according to aspect 6 or 7, thereby
gekennzeichnet , dass eine Wellenlänge der Laserstrahlen wenigstens 500 nm, bevorzugt wenigstens 520 nm, characterized in that a wavelength of the laser beams is at least 500 nm, preferably at least 520 nm,
besonders bevorzugt wenigstens 530 nm beträgt , und/oder dass die Wellenlänge der Laserstrahlen höchstens 560 nm, bevorzugt höchstens 540 nm, besonders bevorzugt particularly preferably at least 530 nm, and / or that the wavelength of the laser beams is at most 560 nm, preferably at most 540 nm, particularly preferably
höchstens 535 nm, beträgt , ganz besonders bevorzugt dass die Wellenlänge der Laserstrahlen 532 nm beträgt . at most 535 nm, very particularly preferably that the wavelength of the laser beams is 532 nm.
9. Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , dass die Partikel im Schritt b) 9. The method according to any one of aspects 1 to 5, characterized in that the particles in step b)
umgeschmolzen und/oder fusioniert werden . be remelted and / or merged.
10. Verfahren nach Aspekt 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pulsdauer der Laserstrahlen im 10. The method according to aspect 9, characterized in that a pulse duration of the laser beams in
NanoSekundenbereich liegt . 11. Verfahren nach einem der Aspekte 9 oder 10 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Wellenlänge der Laserstrahlen höchstens 380 nm, bevorzugt höchstens 360 nm, besonders bevorzugt höchstens 350 nm, beträgt, und/oder dass die Wellenlänge der Laserstrahlen wenigstens 310 nm, Nano-second range. 11. The method according to one of aspects 9 or 10, characterized in that a wavelength of the laser beams is at most 380 nm, preferably at most 360 nm, particularly preferably at most 350 nm, and / or that the wavelength of the laser beams is at least 310 nm,
bevorzugt wenigstens 330 nm, besonders bevorzugt preferably at least 330 nm, particularly preferred
wenigstens 340 nm beträgt , ganz besonders bevorzugt dass die Wellenlänge der Laserstrahlen 343 nm beträgt . is at least 340 nm, very particularly preferably that the wavelength of the laser beams is 343 nm.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte , dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsstrahl unter Schwerkrafteinfluss frei nach unten fällt . 12. The method according to any one of the preceding aspects, characterized in that the liquid jet falls freely down under the influence of gravity.
13. Vorrichtung zum Bearbeiten von Partikeln aufweisend13. Having apparatus for processing particles
- eine Einrichtung zum Erzeugen eines mit Partikeln beladenen Flüssigkeitsstrahls , - a device for generating a jet of liquid loaded with particles,
- eine Laseranordnung zum Erzeugen von wenigstens zwei , insbesondere gepulsten, Laserstrahlen, - a laser arrangement for generating at least two, in particular pulsed, laser beams,
wobei die Laseranordnung dazu eingerichtet ist, die wenigstens zwei Laserstrahlen aus j eweils wherein the laser arrangement is set up to generate the at least two laser beams from in each case
unterschiedlichen Richtungen auf den Flüssigkeitsstrahl zu richten . different directions to direct the liquid jet.
14. Vorrichtung nach Aspekt 13 weiterhin aufweisend eine für die LaserStrahlung der Laserstrahlen undurchlässige Einhausung, welche einen Auftreffbereich der 14. The device according to aspect 13 further comprising a housing which is impermeable to the laser radiation of the laser beams and which has an impact area of the
Laserstrahlen auf den Flüssigkeitsstrahl umgibt . 15. Vorrichtung nach Aspekt 13 oder 14 , dadurch Laser beams surrounding the liquid jet. 15. Device according to aspect 13 or 14, thereby
gekennzeichnet, dass die Laseranordnung wenigstens zwei , vorzugsweise drei , Laser umfasst . 16. Vorrichtung nach Aspekt 13 oder 14, dadurch characterized in that the laser arrangement comprises at least two, preferably three, lasers. 16. Device according to aspect 13 or 14, thereby
gekennzeichnet , dass die Laseranordnung genau einen Laser, eine Strahlteilereinrichtung zum Erzeugen der wenigstens zwei Laserstrahlen und wenigstens zwei characterized in that the laser arrangement has exactly one laser, one beam splitter device for generating the at least two laser beams and at least two
Lichtleiteinrichtungen zum Leiten der wenigstens zwei Laserstrahlen aufweist . Having light guide devices for guiding the at least two laser beams.
17. Vorrichtung nach einem der Aspekte 13 bis 16 17. Device according to one of aspects 13 to 16
weiterhin aufweisend wenigstens eine further comprising at least one
Leistungsmesseinrichtung zum Messen einer Rest-Leistung wenigstens eines der Laserstrahlen j enseits des Power measuring device for measuring a residual power of at least one of the laser beams beyond the
Flüssigkeitsstrahls . Liquid jet.
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