Heilmittel ohne Restrisiko produziert

Kaum eine Branche unterliegt so strengen Qualitätskriterien wie die Pharmaindustrie – sowohl aufgrund von gesetzlichen Vorlagen als auch im eigenen Interesse, weil die Folgen eines Fehlers dramatisch sein können. Die Folge: In vielen Fällen muss die Produktion zu 100 % genau inspiziert werden, um sicherzustellen, dass keine fehlerhaften Präparate an die Patienten geraten. Wie kann man aber z.B. 80 000 kleine Kapseln pro Stunde zuverlässig auf ihren Inhalt prüfen, ohne den Fertigungsprozess zu stören oder zu bremsen? Ein typischer Fall für industrielle Bildverarbeitung beispielsweise von Allied Vision Technologies.

Boehringer Ingelheim, einer der zwanzig führenden Pharmakonzerne weltweit, stand vor genau dieser beschriebenen Herausforderung. Am Stammsitz Ingelheim produziert das Unternehmen u.a. hochwirksame Inhalativa gegen Erkrankungen der Atemwege. Der Wirkstoff wird in pharmazeutische Hartgelatinekapseln in Form eines mikronisierten Pulvers abgefüllt, die dann von den Patienten in speziellen Inhalationsgeräten eingesetzt werden.

Jede Kapsel enthält nur 5,5 mg Pulver, das auf Füllmaschinen in Form eines schwach kompaktierten Zylinders in die Kapseln abgefüllt wird. Die präzise und dennoch schnelle Dosierung einer so kleinen Pulvermenge ist eine Meisterleistung der Boehringer-Ingenieure. Trotzdem bleibt wie bei jedem industriellen Prozess das Restrisiko, dass die Füllmenge vereinzelter Kapseln vom Sollwert abweicht. Für Boehringer war ein solches Risiko inakzeptabel. Um es auszuschalten, bedurfte es eines 100 %-Prüfsystems, das aber kein Hersteller von Kapselfüllmaschinen anbot. So entschied sich Boehringer, unter der Leitung von Dr. Peter Stöckel, Wissenschaftlicher Experte im Unternehmen, in Eigenregie eine optische Prüfanlage zu entwickeln und umzusetzen.

Selbstentwickelte Machine-Vision-Lösung

Das System wurde im Fertigungsablauf nach dem Befüllen und vor dem Verschließen der Kapsel positioniert. Nach dem Befüllen wird der Inhalt jeder einzelnen noch offenen Kapsel von oben abgebildet. Das Taktsignal der Füllmaschine löst eine Digitalkamera und den dazu gehörenden LED-Blitz ohne Umwege über den PC direkt über den externen Triggereingang der Kamera aus. Die Kapselhälfte wird von unten mit einer Hochleistungsleuchtdiode durchblitzt. Da die Kamera nicht über den vorbeifahrenden Kapseln untergebracht werden konnte, erfasst sie deren Inhalt über einen Umlenkspiegel von der Seite aus.

Bei der Kamera handelt es sich um eine Marlin F-046B von Allied Vision Techno- logies. Über ihre FireWire-Schnittstelle (IEEE1394a) überträgt die AVT-Kamera die Bilddaten an einen Industrie-PC. Dort analysiert eine Auswertungssoftware die Bilder. Die Software wurde auf Basis von Labview 7.1 mit Unterstützung von National Instruments von Boehringer Ingelheim intern programmiert. Nachdem die Kapsel im Bild lokalisiert wurde, prüft die Bildverarbeitungssoftware, ob sie überhaupt Pulver enthält. Wenn ja, dann analysiert sie die Silhouette des Pulverzylinders, um daraus das Volumen und die Wirkstoffmenge abzuleiten. Erkennt das System eine Kapsel als fehlerhaft, wird diese von einer SPS-gesteuerten Ausblasdüse aussortiert.

22 Kapseln pro Sekunde erfassen

Wichtigste Herausforderung für die Prüfanlage ist die Geschwindigkeit. „Bei einem Durchsatz von 80 000 Kapseln pro Stunde verlässt alle 45 ms eine Kapsel die Füllmaschine – oder anders formuliert: Die Kapseln bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von 1,5 m/s", rechnet Dr. Peter Stöckel vor. Für die Kamera bedeutet dies, dass 22 Kapseln pro Sekunde erfasst werden müssen. Um Bewegungsunschärfe zu vermeiden, darf die Belichtungszeit nicht länger als 80 µs sein. Die Marlin-Kamera erfüllt die harten Anforderungen laut Dr. Peter Stöckel voll und ganz: „Wir sind sehr zufrieden mit der Kamera von Allied Vision Technologies. Sie liefert uns im Dauerbetrieb scharfe Bilder, die für eine zuverlässige Auswertung unentbehrlich sind."

Das Bildverarbeitungssystem wird inzwischen in der Serienproduktion an mehreren Füllmaschinen erfolgreich eingesetzt. „Wir sind besonders stolz darauf, in Zusammenarbeit mit Allied Vision Technologies und National Instruments dieses innovative Prüfverfahren in Eigenregie entwickelt zu haben", kommentiert Dr. Peter Stöckel.

Nach Informationen der Allied Vision Technologies GmbH in Stadtroda ( www.alliedvisiontec.com )