CN103043455A

CN103043455A - 一种微量粉体定量定点配给装置

Info

Publication number: CN103043455A
Application number: CN2012105856175A
Authority: CN
Inventors: 王小鹏; 陈天宁; 李欣欣; 李伟; 周安安; 李应刚
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2032-12-28
Also published as: CN103043455B

Abstract

本发明公开了一种微量粉体定量定点配给装置，其特征在于，包括设置有载体填装平台的二维运动台，二维运动台的上方设有激振器；锥状头通过连接管与激振器可动件相连，储粉桶的出料口与锥状头相连通；交流信号源通过功率放大器与激振器相连接，控制器与交流信号源相连接并向其发出控制信号；激振器置在可上下滑动的竖直滑台上。本发明采用锥状头激振配粉配合二维运动台的运动来实现微量粉体定量定点配给，适用于植入式可降解多腔体缓释药物载体的填药工艺的需求的微量非金属粉体，并适用于其他非金属粉体以及金属粉体的定点定量配粉。

Description

一种微量粉体定量定点配给装置

技术领域

本发明属于微量粉体配给技术领域，涉及一种微量粉体定量定点配给装置。

背景技术

植入式缓释控释给药系统是新型缓释控释给药系统中突出的一种，可有效弥补传统给药方式的不足，具有较好的应用前景。植入式给药系统的制备主要包括载体压制、填药、封装、检测。其中，填药工艺直接决定了给药系统的适用性、安全性，因此应能够适应多种药物粉体的填药，并且要实现严格定量、定点，避免污染到待封装界面，给后续封装工艺带来隐患。由于微载体的结构尺度小，给药载体单腔填药量为1mg左右，因此必须保证填药的微量化。为了确保缓释给药系统植入人体后的安全性，填药工艺应避免引入一切不安全因素。

目前国内外针对微量药粉的定量定点填充还没有相应的针对性研究，现有的微量粉体配粉技术主要是针对金属粉体等流动性较好的粉体，并且配粉的技术方案成本较大、应用条件苛刻复杂。如静电配粉技术静电沉积技术，该技术方案实施成本太高，并且需要引入光电导表面，因此不适合应用到填药工艺中。采用毛细漏斗管的振动激励法，能够适用于金属粉体的微量配粉，应用于药粉等非金属粉体容易发生堵塞失效，并且毛细漏斗管的精确拉制成本较高、重复性差。采用毛细漏斗管的超生行波法，应用于药粉等非金属粉体容易发生堵塞失效，并且超生发生设备成本较高。

综上，由于以上多种方法都不能满足多腔体缓释药物载体的微量药粉定点定量填充工艺需求。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种微量粉体定量定点配给装置，采用锥状头激振配粉，适用于多种非金属粉体和金属粉体的定量定点配粉。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种微量粉体定量定点配给装置，包括设置有载体填装平台的二维运动台，二维运动台的上方设有激振器；锥状头通过连接管与激振器可动件相连，储粉桶的出料口与锥状头相连通；交流信号源通过功率放大器与激振器相连接，控制器与交流信号源相连接并向其发出控制信号；激振器设置在可上下滑动的竖直滑台上。

所述控制器将含有频率、幅值的控制参数经过串口方式传输到交流信号源，交流信号源输出正弦交流信号经功率放大器后发送给激振器，驱动激振器振动，带动与激振器可动件相连的锥状头振动，将锥状头内的粉体从锥状头端口定量喷出。

在锥状头与载体的腔体对准后，锥状头开始振动，向腔体注入粉体，注入完成后，锥状头停止振动，二维运动台带动载体的下一个腔体与锥状头对准，锥状头开始下一次振动，开始下一个腔体定点配给循环。

所述锥状头的间歇振动与二维运动台的间歇运动相匹配。

二维运动台的运动导轨，是由两轴相互垂直连接的丝杠运动导轨组成的，其由步进电机驱动；控制器发送脉冲信号，经过步进电机驱动器放大，驱动步进电机运转，丝杠副将步进电机的转动转换为丝杠运动导轨的平动。

所述的竖直滑台安装在机架上，竖直滑台可带动激振器、锥状头上下运动。

所述的连接管与激振器的可动件固定连接，连接管的另一端与锥状头通过螺纹连接，储粉桶的出料口与连接管相连接。

所述储粉桶中存储有待添加的粉体，粉体从储粉桶的出料口经连接管进入锥状头，当锥状头（8）处于静止时粉体不会喷出。

对于固定大小口径的锥状头，控制器通过控制交流信号源产生正弦交流信号的频率、幅值，来控制激振器振动的频率、幅值，从而控制锥状头的单位时间出粉量；

当激振器振动后，带动连接管和锥状头在上下0.1～1mm幅度内振动，锥状头振动时间为5～15s。

具体采用点胶TT塑料斜式针头做为锥状头，其口径大小包括：0.21mm、0.26mm、0.41mm、0.60mm、0.84mm、1.20mm和1.55mm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的微量粉体定量定点配给装置，采用锥状头激振配粉配合二维运动台的运动来实现微量粉体定量定点配给，适用于植入式可降解多腔体缓释药物载体的填药工艺的需求的微量非金属粉体，并适用于其他非金属粉体以及金属粉体的定点定量配粉。

本发明提供的微量粉体定量定点配给装置，可实现包括金属粉体、药物粉体等在内的各种粉体的定量配给，特别是解决了流动性较差（相对大多数金属粉体，50-500微米）的药物粉体的微量配给。

本发明提供的微量粉体定量定点配给装置，还可用于生化实验中的微量粉体定点、定量配给，同时还能够用于微量粉体的点、线、面装填，并且其空间分辨率可达到0.5mm，可以应用到金属粉体激光烧结三维实体成型，实现复杂、小型零件的成型。

本发明提供的微量粉体定量定点配给装置，相对其他微量粉体填粉技术，实施简单、成本较低、稳定高效。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为锥状头的示意图；

图3-1～3-4为不同形式的释药载体的示意图；

图4为定量定点填粉后的释药载体的示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参见图1，一种微量粉体定量定点配给装置，包括设置有载体填装平台的二维运动台9，二维运动台9的上方设有激振器6；锥状头8通过连接管与激振器可动件相连，储粉桶7的出料口与锥状头8相连通；交流信号源2通过功率放大器3与激振器6相连接，控制器1与交流信号源2相连接并向其发出控制信号；激振器6设置在可上下滑动的竖直滑台5上。

进一步，控制器1将控制参数（频率、幅值）经过串口方式传输到交流信号源2，交流信号源2输出正弦交流信号经功率放大器3后发送给激振器6，驱动激振器6振动，带动与激振器可动件相连的锥状头振动，将锥状头内的粉体从锥状头端口定量喷出。

在锥状头8与载体的腔体对准后，锥状头8开始振动，向腔体注入粉体，注入完成后，锥状头8停止振动，二维运动台9带动载体的下一个腔体与锥状头对准，锥状头8开始下一次振动，开始下一个腔体定点配给循环。

具体的，锥状头8的间歇振动与二维运动台9的间歇运动相匹配：控制器输入振动控制参数（振动频率、振动时间），控制参数经过串口方式传输到交流信号源，信号源输出正弦交流信号经功率放大器驱动激振器，带动通过连接管与激振器可动件相连的锥状头实现微量粉体从锥状头端口喷出，同时二维运动台按照配粉需求进行相应运动，两者相互配合实现粉体的定量定点配给。

所述的二维运动台9的运动导轨，是由两轴相互垂直连接的电控丝杠运动导轨（附带安装有驱动其运动的步进电机11）组成的，控制器1发送脉冲信号，经过步进电机驱动器10放大后驱动步进电机运转，丝杠副将步进电机11的转动转换为导轨的平动，两轴导轨的协调平动实现了二维运动台9的平面二维运动。

所述的竖直滑台5安装在机架4上，竖直滑台5可带动激振器6、锥状头8上下运动。以便在填粉时将锥状头靠近需配粉的载体，完成填粉后提升锥状头再将载体取出。

所述的连接管与激振器的可动件固定连接（比如螺纹连接），连接管的另一端与锥状头通过螺纹连接，储粉桶的出料口与连接管相连接。储粉桶7中存储有待添加的粉体，，保证锥状头中有充足的粉体进行配粉，粉体从储粉桶7的出料口经连接管进入锥状头8，当锥状头8处于静止时粉体不会喷出。

控制器1通过控制交流信号源2产生正弦交流信号的频率、幅值（正弦交流信号间歇发送），来控制激振器振动的频率、幅值，从而控制锥状头的单位时间出粉量；

当激振器振动后，带动连接管和锥状头8在上下0.1～1mm幅度内振动，锥状头8振动时间为5～15s。

具体的：锥状头与载体的腔体对准后，锥状头开始振动，向腔体注入粉料10s，注入完成后，停止振动，二维运动台带动载体的下一个腔体与锥状头对准，开始下一个循环。载体填粉完成后，调节竖直滑台上升，带动激振器使锥状头提升。

锥状头是该配粉装置中的重要部件，如图2为锥状头示意图。其中锥状头的锥度是其能否实现稳定配粉的关键，鉴于目前加工特制锥状头的成本问题，自动化样机中采用点胶TT塑料斜式针头（即市场现有的点胶机采用的点胶头）（口径分别为0.21mm、0.26mm、0.41mm、0.60mm、0.84mm、1.20mm、1.55mm）做为锥状头，满足不同量粉体的配粉需求，同时每种口径都有稳定配粉（粉体流动稳定不堵塞，可通过是否施加激振来控制）对应的粉体粒径分布范围，因此需要针对具体口径筛取相应的粒径的粉体。此外，出粉头前端不仅限于圆口径，可以根据填粉应用目标结构进行设计，采用非圆口径，出粉头前端口径的其他非圆形状（比如椭圆）。

对于无水碳酸钠、五氟尿嘧啶等粉体，当粉体粒径为锥状管口径的0.125~0.3倍时，可以实现通过施加激振来控制粉体流动并且不堵塞，对于五氟尿嘧啶，当锥状管口径为0.41mm时，当激振频率为80Hz，幅值为150um时，粉体的流量为0.3mg/s。

填药的载体尺寸

用于药物缓释控制的载体的主要形状如图3-1～3-4所示，（载体的腔体深度小于0.5mm），其中具有最小填充腔体的蜂窝状的载体具体尺寸如图3-4，通过估算可知其单腔填药的体积约为1.3立方毫米；同时根据常用的药物粉体的密度值可估算出应用于该系列载体的最小填药质量约为1mg，因此微量粉体的定量配给技术的每秒流量必须小于1mg，通过固定时长的稳定粉体流实现一定量的药粉填充。

例如当将五氟尿嘧啶药粉的定量填入分装载体时，其单腔的容药量为0.9mg，当激振频率为80Hz，幅值为150um时，可以通过定时3秒来实现单腔的定量填粉。并通过二维运动平台的运动实现所有腔体的定点填充。

本发明提出的可以实现对包括流动性较差的药粉在内的粉体进行微量精确配给，精度可达到0.1mg。采用一系列的小口径塑料斜式针头作为锥状头，同时筛取对应粒径范围的粉体颗粒，最后实现了对次毫克（小于1mg）粉体的配给要求。

粉体的定量配给是通过合适的激振频率、幅值及进行控制，实现稳定可重复的定量粉体配给。在120Hz频率下的稳定配粉幅值对蜂窝状载体进行填粉（实验粉体采用50~75um的无水碳酸钠粉体），达到了良好的装填效果，具体实验效果如图4所示。

Claims

1.一种微量粉体定量定点配给装置，其特征在于，包括设置有载体填装平台的二维运动台（9），二维运动台（9）的上方设有激振器（6）；锥状头（8）通过连接管与激振器可动件相连，储粉桶（7）的出料口与锥状头（8）相连通；交流信号源（2）通过功率放大器（3）与激振器（6）相连接，控制器（1）与交流信号源（2）相连接并向其发出控制信号；激振器（6）设置在可上下滑动的竖直滑台（5）上。

2.如权利要求1所述的微量粉体定量定点配给装置，其特征在于，控制器（1）将含有频率、幅值的控制参数经过串口方式传输到交流信号源（2），交流信号源（2）输出正弦交流信号经功率放大器（3）后发送给激振器（6），驱动激振器（6）振动，带动与激振器可动件相连的锥状头振动，将锥状头内的粉体从锥状头端口定量喷出。

3.如权利要求2所述的微量粉体定量定点配给装置，其特征在于，在锥状头（8）与载体的腔体对准后，锥状头（8）开始振动，向腔体注入粉体，注入完成后，锥状头（8）停止振动，二维运动台（9）带动载体的下一个腔体与锥状头对准，锥状头（8）开始下一次振动，开始下一个腔体定点配给循环。

4.如权利要求3所述的微量粉体定量定点配给装置，其特征在于，锥状头（8）的间歇振动与二维运动台（9）的间歇运动相匹配。

5.如权利要求4所述的微量粉体定量定点配给装置，其特征在于，二维运动台（9）的运动导轨，是由两轴相互垂直连接的丝杠运动导轨组成的，其由步进电机（11）驱动；控制器（1）发送脉冲信号，经过步进电机驱动器（10）放大，驱动步进电机（11）运转，丝杠副将步进电机（11）的转动转换为丝杠运动导轨的平动。

6.如权利要求1所述的微量粉体定量定点配给装置，其特征在于，所述的竖直滑台（5）安装在机架（4）上，竖直滑台（5）可带动激振器（6）、锥状头（8）上下运动。

7.如权利要求1所述的微量粉体定量定点配给装置，其特征在于，所述的连接管与激振器的可动件固定连接，连接管的另一端与锥状头通过螺纹连接，储粉桶的出料口与连接管相连接。

8.如权利要求7所述的微量粉体定量定点配给装置，其特征在于，储粉桶（7）中存储有待添加的粉体，粉体从储粉桶（7）的出料口经连接管进入锥状头（8），当锥状头（8）处于静止时粉体不会喷出。

9.如权利要求1所述的微量粉体定量定点配给装置，其特征在于，对于固定大小口径的锥状头（8），控制器（1）通过控制交流信号源（2）产生正弦交流信号的频率、幅值，来控制激振器振动的频率、幅值，从而控制锥状头的单位时间出粉量；

当激振器振动后，带动连接管和锥状头（8）在上下0.1～1mm幅度内振动，锥状头（8）振动时间为5～15s。

10.如权利要求1所述的微量粉体定量定点配给装置，其特征在于，采用点胶TT塑料斜式针头做为锥状头，其口径大小包括：0.21mm、0.26mm、0.41mm、0.60mm、0.84mm、1.20mm和1.55mm。