EA001290B1 - Способ заполнения порошком и устройство для его осуществления - Google Patents

Abstract

Изобретение имеет отношение к созданию способов, систем и устройств для дозированного ввода мелкого порошка в емкости (единичной дозы). В соответствии с одним из примерных вариантов предлагается устройство, которое содержит бункер (12) с выполненным в нем отверстием. Этот бункер приспособлен для хранения в нем слоя мелкого порошка (20). Предусмотрена также, по меньшей мере, одна камера (24), которая выполнена с возможностью ее установки в непосредственной близости от отверстия. Вибрационный элемент (28), имеющий проксимальный конец и дистальный конец, установлен внутри бункера таким образом, что дистальный конец располагается вблизи от отверстия. Предусмотрен двигатель вибратора для создания вибраций находящегося в слое порошка вибрационного элемента.

Description

Настоящее изобретение главным образом имеет отношение к области обработки мелких порошков, а в частности, к дозированному транспортированию (перемещению) мелких порошков. Более конкретно, настоящее изобретение имеет отношение к созданию систем, устройств и способов для заполнения емкостей единичными дозами не летучих, но дисперсных лекарств в виде мелкого порошка, предназначенных для последующего вдыхания пациентом (для ингаляции).

Эффективная доставка пациенту лекарств является критическим аспектом любой успешной лекарственной терапии. Существуют различные пути доставки, каждый из которых имеет свои собственные преимущества и недостатки. Прием перорально (через рот) таблеток, капсул, эликсиров и пр. возможно является наиболее удобным способом, однако, многие лекарства имеют неприятный вкус, а большой размер таблеток затрудняет их проглатывание. Более того, такие лекарства часто деградируют в желудочно-кишечном тракте ранее момента их усвоения. Такая деградация является особой проблемой современных протеиновых (белковых) лекарств, которые быстро деградируют за счет протеолитических (расщепляющих белки) ферментов в желудочно-кишечном тракте. Подкожная инъекция часто представляет собой эффективный путь введения систематических лекарств, в том числе доставки протеинов, однако, такой способ плохо переносится пациентом и создает острые отходы, например, иглы, от которых трудно избавиться. Так как необходимость частой (один или несколько раз в день) инъекции лекарств, например инсулина, может быть источником беспокойства пациента, предложены различные альтернативные пути введения лекарств, в том числе трансдермальный, интраназальный, интраректальный, интравагинальный и пульмонарный (легочный).

Особый интерес в соответствии с настоящим изобретением представляют методики пульмонарной доставки лекарств, которые основаны на вдыхании пациентом лекарственной дисперсии или аэрозоли так, чтобы активное лекарство в дисперсии могло достигать дистальных (альвеолярных) областей легких. Было обнаружено, что некоторые лекарственные средства быстро всасываются через альвеолярную область непосредственно в кровь. Пульмонарная доставка является особенно многообещающей для введения протеинов и полипептидов, которые трудно доставить по другим путям ввода лекарственных средств. Такой пульмонарный способ доставки может быть эффективным как для систематического (соматического), так и для локализованного ввода лекарств для лечения легочных заболеваний.

Собственно пульмонарную доставку лекарственных средств (как систематических, так и локальных) можно обеспечить за счет различ ных подходов, в том числе с использованием распылителей жидкости, ингаляторов отмеренной дозы (ΜΌΙ) и устройств для распыления сухого порошка. Устройства для распыления сухого порошка являются особенно многообещающими для доставки протеиновых и полипептидных лекарственных средств, которые легко могут быть изготовлены в виде сухих порошков. Многие в других случаях лабильные (нестабильные) протеины и полипептиды могут храниться в виде стабильных лиофилизированных или высушенных распылением порошков, изолированно или в сочетании с подходящими порошковыми носителями. Дополнительным преимуществом является то, что сухие порошки имеют намного более высокую концентрацию, чем лекарственные средства в жидком виде.

Однако возможность доставки протеинов и полипептидов в виде сухих порошков является в некоторых аспектах проблематичной. Дозировка многих протеинов и полипептидов часто является критичной, так что необходимо, чтобы любая систем доставки сухого порошка обладала возможностью точной и повторяющейся (воспроизводимой) доставки заданного количества лекарственного средства. Более того, многие протеины и полипептиды являются достаточно дорогими и обычно стоят во много раз дороже, чем обычные лекарственные средства в дозовой упаковке. Следовательно, важной является эффективная доставка сухих порошков в заданную область легких с минимальной потерей лекарственного средства.

При некоторых применениях лекарства в виде мелких порошков подают к устройствам для распыления сухого порошка в виде емкостей с малой единичной дозой, которые часто имеют прокалываемую крышку или другую поверхность доступа (такие емкости часто именуют блистерными упаковками). Например, в патентах США №№ 5,785,049 и 5,740,794 предложены устройства для распыления, в которые могут быть введены указанные емкости. После ввода указанной емкости в устройство система многоручьевой эжекции, имеющая питающую трубку, проникает через крышку емкости для обеспечения доступа к находящемуся там порошковому лекарственному средству. Система многоручьевой эжекции также создает вентиляционные отверстия в крышке для ввода в емкость потока воздуха, чтобы увлекать и выводить из емкости лекарство. Приведение в действие этого процесса осуществляется за счет высокой скорости воздушного потока, который протекает позади одного из участков трубки, например, на выпускном конце, что позволяет отбирать порошок из емкости через трубку и вводить его в текущий воздушный поток с образованием аэрозоли для вдыхания пациентом. Высокая скорость воздушного потока позволяет транспортировать порошок от емкости в частично дезагломерированной форме, причем окончательное завершение дезагломерации имеет место в объеме перемешивания сразу за выпускными отверстиями воздуха, текущего с высокой скоростью.

Особый интерес в соответствии с настоящим изобретением представляют физические характеристики порошков с плохой сыпучестью. Порошками с плохой сыпучестью являются порошки, в физических характеристиках которых, например, в таких как сыпучесть, доминируют силы сцепления между индивидуальными блоками или частицами (именуемыми далее индивидуальными частицами), которые образуют порошок. В таких случаях порошок не имеет сыпучести потому, что индивидуальные частицы не могут легко и независимо двигаться друг относительно друга, а скорее движутся как скопления множества частиц. При приложении к таким порошкам малых сил, они имеют тенденцию к полному отсутствию течения. Однако если приложенные к таким порошкам силы возрастают и превышают силы сцепления, то порошок начинает двигаться в виде крупных агломерированных глыб индивидуальных частиц. При входе порошка в состояние покоя крупные агломераты сохраняются, что приводит к не однородной плотности порошка за счет пор и областей малой плотности между крупными агломератами и зонами местного уплотнения.

Этот тип поведения порошка усиливается по мере уменьшения размеров индивидуальных частиц. Наиболее вероятно это происходит потому, что при уменьшении размера частиц силы сцепления, такие как силы Ван-дер-Ваальса, электростатические, фрикционные и иные силы, становятся больше по сравнению с силами гравитации и инерции, которые могут быть приложены к индивидуальным частицам, что происходит за счет их малой массы. Это имеет важное значение для настоящего изобретения, так как силы гравитации и инерции, полученные за счет ускорения, а также и другие эффективные мотиваторы, обычно используют для обработки, перемещения и дозировки порошков.

Например, при осуществлении дозировки мелких порошков перед их вводом в емкости единичной дозы, порошки часто самопроизвольно агломерируются с образованием пор и областей повышенной плотности, в результате чего снижается точность процессов объемной дозировки, которые обычно используют для дозирования в устройствах с высокой производительностью. Такая самопроизвольная агломерация нежелательна и потому, что агломераты порошка должны быть разрушены на индивидуальные частицы, т. е. сделаны дисперсными, для осуществления пульмонарной доставки. Такая дезагломерация часто происходит в устройствах для распыления за счет сдвигающих усилий, создаваемых воздушным потоком, используемым для извлечения лекарства из емкости единичной дозы или из иного резервуара, или за счет других механизмов передачи механической энергии (например, ультразвуковых, вентилятор/крыльчатка и пр.). Однако в том случае, когда небольшие порошковые агломераты являются слишком плотными, тогда силы сдвига, создаваемые воздушным потоком или другими механизмами дисперсии, являются недостаточными для эффективного диспергирования лекарства на индивидуальные частицы.

Некоторые попытки предотвращения агломерации индивидуальных частиц связаны с созданием смесей многофазных порошков (обычно с носителем или разбавителем), когда крупные частицы (иногда в диапазонах разных размеров), например, около 50 мкм, комбинируют с более мелкими частицами лекарственных средств, например, с размерами от 1 до 5 мкм. В этом случае более мелкие частицы прилипают к более крупным частицам так, что при обработке и заполнении порошок ведет себя как порошок 50 мкм. Такой порошок имеет лучшую сыпучесть и обеспечивает лучшую возможность дозировки. Однако одним из недостатков такого порошка является то, что отделение более мелких частиц от более крупных частиц является трудным, поэтому результирующий состав порошка доводят при помощи добавки объемного диспергатора, который может оставаться в устройстве для распыления или в горле пациента.

Известные способы заполнения емкостей единичной дозы порошковыми лекарствами включают в себя способ непосредственного заполнения, когда гранулированный порошок непосредственно сыплется (течет) под действием силы тяжести (иногда в сочетании с перемешиванием или «объемным» встряхиванием) в дозирующую камеру. При заполнении камеры до желательного уровня лекарство выталкивают из камеры в емкость. При таком способе непосредственного заполнения в дозирующей камере могут существовать вариации плотности, за счет чего снижается эффективность дозирующей камеры как средства точного измерения (отмеривания) единичной дозы лекарства. Более того, порошок в гранулированном состоянии может быть нежелательным во многих применениях.

Уже предпринимались некоторые попытки снижения до минимума вариаций плотности за счет уплотнения порошка в дозирующей камере или до ввода в нее. Однако такое уплотнение является нежелательным, особенно для порошков, состоящих только из мелких частиц, так как оно снижает дисперсность порошка, т.е. снижает вероятность разрушения уплотненного порошка на индивидуальные частицы в ходе пульмонарной доставки при помощи устройства для распыления.

В связи с изложенным, желательно создать такие системы и способы для обработки мелких порошков, которые могли бы разрешить упомянутые проблемы или в большой степени их смягчить. Такие системы и способы должны позволять производить точное дозирование мелких порошков, разделяемых на единичные дозы для ввода в емкости единичных доз, особенно при заполнении малой массой. Эти системы и способы дополнительно должны обеспечивать, чтобы мелкий порошок оставался достаточно дисперсным в ходе его обработки, так чтобы этот мелкий порошок мог быть использован совместно с существующими ингаляционными устройствами, в которых существует требование разрушения порошка на индивидуальные частицы ранее его пульмонарной доставки. Кроме того, такие системы и способы должны обеспечивать быструю обработку мелких порошков, так чтобы большое число емкостей единичной дозы могло быть быстро заполнено единичными дозами мелкого порошкового лекарства для снижения стоимости.

Известен ряд устройств, которые могут быть применены в указанной области.

В патенте США № 5,765,607 описано устройство для дозирования продуктов в контейнеры, которое содержит дозирующее устройство, применяемое при подаче продуктов в контейнеры.

В патенте США № 4,640,322 описано устройство, в котором через фильтр прикладывают давление ниже атмосферного для непосредственного извлечения материала из бункера в боковую не имеющую вращения камеру.

В патенте США № 4,509,560 описано устройство для обработки гранулированного материала, в котором применена вращающаяся лопатка для перемешивания гранулированного материала.

В патенте США № 2,540,059 описано устройство для заполнения порошком, имеющее мешалку с вращающейся проволочной петлей для перемешивания порошка в бункере ранее его непосредственного засыпания в дозирующую камеру под действием силы тяжести.

В патенте ФРГ ΌΕ 3607187 описан механизм для дозированной транспортировки мелких порошков.

В брошюре на изделие Е-1300 Рслгбсг ГШег описан порошковый заполнитель, который может быть закуплен на фирме Репу 1иби81г1е5. Согопа, СА (сШа).

В патенте США № 3,874,431 описано устройство для заполнения порошком капсул. В этом устройстве использованы трубки для отбора кернов, установленные в поворотной турели.

В патенте Великобритании № 1,420,364 описан мембранный блок, предназначенный для использования в дозировочной полости, примененной для отмеривания определенного количества сухого порошка.

В патенте Великобритании № 1,309,424 описано устройство для заполнения порошком, имеющее дозирующую камеру с поршневой головкой, используемой для создания отрицательного давления в камере.

В патенте Канады № 949,786 описано устройство для заполнения порошком, имеющее дозирующие камеры, которые погружают в порошок, после чего создают вакуум для заполнения камер порошком.

В соответствии с настоящим изобретением предлагаются способы, системы и устройства для дозированной транспортировки (перемещения) мелких порошков в емкости единичной дозы. В соответствии с первым способом, такие мелкие порошки транспортируют за счет первоначального перемешивания мелких порошков вибрационным элементом и последующего захвата, по меньшей мере, одной порции такого мелкого порошка. Захваченный мелкий порошок затем перемещают в емкость, причем перемещенный порошок является в достаточной степени рыхлым, так что он может быть в достаточной степени дисперсным при извлечении из емкости. Обычно мелкий порошок содержит лекарство с индивидуальными частицами, имеющими средний размер около 100 мкм, обычно менее ориентировочно 10 мкм, а скорее всего в диапазоне от 1 до 5 мкм.

Мелкий порошок преимущественно помещают в бункер, имеющий отверстие на нижнем конце. Для перемешивания порошка используют вибрационный элемент. Вибрация порошка в непосредственной близости от отверстия способствует перемещению порции мелкого порошка через отверстие, где он может быть захвачен в камеру. Вибрация элемента также способствует дезагломерации порошка внутри дозирующей камеры, так что дозирующая камера может быть заполнена более равномерно.

Вибрационный элемент преимущественно совершает вибрации вверх и вниз, т.е. в вертикальном направлении относительно порошка в бункере. В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, используют ультразвуковой рупор для вертикальной вибрации элемента. Альтернативно, элемент может содержать стержень, который вибрирует внутри порошка вперед и назад, т.е. в боковом направлении. В соответствии с другим альтернативным вариантом, вибрационный элемент совершает вибрации по орбите. В соответствии с одним из вариантов стержень оперативно соединен с пьезоэлектрическим двигателем, который создает вибрации стержня. Преимущественно элемент совершает вертикальные вибрации с частотой в диапазоне ориентировочно от 1000 до 180000 Гц, преимущественно ориентировочно от 10000 до 40000 Гц, а еще лучше ориентировочно от 15000 до 25000 Гц. Стержень преимущественно совершает боковые вибрации с частотой в диапазоне ориентировочно от 50 до 50000 Гц, преимущественно ориентировочно от 50 до 5000 Гц, а еще лучше ориентировочно от 50 до 1000 Гц.

В другом аспекте, элемент имеет дистальный конец, который расположен вблизи от от001290 верстия (бункера). Кроме того, на дистальном конце предусмотрен концевой орган, который совершает вибрации над камерой для содействия перемещению мелкого порошка из бункера в камеру. Концевой орган преимущественно выступает из элемента наружу в боковом направлении. В соответствии с одним из аспектов в том случае, когда элемент совершает вертикальные вибрации, концевой орган включает в себя цилиндр. В другом аспекте в том случае, когда стержень совершает боковые вибрации, концевой орган содержит поперечину. Преимущественно концевой орган смещен вертикально в направлении от камеры на расстояние в диапазоне ориентировочно от 0,01 до 10 мм, а преимущественно ориентировочно от 0,5 до 3,0 мм. Такое расстояние способствует сохранению порошка в не уплотненном состоянии при его перемещении в камеру.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения элемент в ходе вибрации преимущественно совершает перемещение по ширине отверстия. Например, элемент может совершать вдоль отверстия поступательное перемещение со скоростью, преимущественно равной 100 см/с или меньше. Однако конкретная скорость поступательного перемещения обычно зависит от частоты вибраций элемента. Указанным образом элемент при вибрации совершает колебания в камере.

Перемещение элемента вдоль отверстия является особенно предпочтительным в случае совмещения множества камер с одним отверстием. Указанным образом элемент может быть использован для содействия перемещению мелкого порошка из бункера в каждую из камер. Возможно использование множества элементов или стержней, совершающих вибрацию в бункере в непосредственной близости от отверстий. Преимущественно стержни совмещены друг с другом и при вибрации совершают поступательное перемещение вдоль отверстия, хотя в некоторых случаях стержни или элементы могут оставаться стационарными над каждой камерой.

Для содействия захвату (вводу) мелкого порошка в камеру преимущественно отсасывают воздух через основание камеры, чтобы втягивать в нее мелкий порошок. Вслед за захватом мелкого порошка его преимущественно перемещают в емкость. Перемещение мелкого порошка преимущественно сопровождается вводом сжатого газа в камеру для выталкивания захваченного порошка в емкость.

В соответствии с другим аспектом предлагаемого способа периодически выравнивают уровень порошка в бункере. В одном из примеров уровень порошка регулируют путем установки выступающего органа над дистальным концом вибрационного элемента. При этом выступающий орган совершает вибрации одновременно с вибрационным элементом. При по ступательном перемещении вибрационного элемента в бункере, выступающий орган стремиться разровнять порошок в бункере. В соответствии с одним из аспектов перемещение порошка производится в среде с управляемой влажностью.

В соответствии с еще одним аспектом, регулируют количество захваченного в камере порошка так, чтобы оно равнялось единичной дозе. Это может быть осуществлено путем помещения тонкой пластины (или ракельного ножа) между бункером и камерой. Указанная пластина имеет отверстие для прохождения порошка из бункера в камеру. Затем камеру перемещают относительно пластины, при этом пластина снимает любой избыток порошка из (сверху) камеры. Альтернативно может быть использован ракельный нож для снятия избытка порошка из камеры при ее вращении.

В соответствии с частным аспектом настоящего изобретения порошок перемещают из первого бункера во вторичный бункер. Преимущественно вторичный бункер совершает вибрации для перемещения порошка в лоток, откуда он попадает в первичный бункер. В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения камеру периодически снимают и заменяют камерой другого размера для регулировки объема камеры. Указанным образом в соответствии с настоящим изобретением могут быть получены различные единичные дозы.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается также устройство для транспортировки мелкого порошка. Предлагаемое устройство включает в себя бункер для хранения мелкого порошка, а также, по меньшей мере, одну камеру с возможностью ее перемещения для установки в непосредственной близости от отверстия бункера. Предусмотрен также вибрационный элемент, имеющий проксимальный конец и дистальный конец, причем этот элемент установлен внутри бункера таким образом, что его дистальный конец расположен вблизи от отверстия. Предусмотрен также вибратор для создания вибраций элемента при его нахождении внутри мелкого порошка. За счет этого элемент может совершать вибрации для перемешивания мелкого порошка, чтобы содействовать его перемещению из бункера в камеру. Преимущественно вибратор представляет собой ультразвуковой рупор, который создает вертикальные вибрации элемента вверх и вниз. Альтернативно может быть использован пьезоэлектрический двигатель для создания боковых вибраций элемента.

В соответствии с примерным аспектом настоящего изобретения устройство дополнительно включает в себя механизм для поступательного перемещения вибрационного элемента или стержня над камерой, когда указанный элемент совершает вибрации. Такой механизм является особенно предпочтительным в том случае, когда предусмотрено множество камер на поворотном органе, который совершает поворот для совмещения камер с отверстием (бункера). Механизм поступательного перемещения затем может быть использован для осуществления поступательного перемещения вибрационного элемента над поворотным органом так, чтобы вибрационный элемент проходил над каждой камерой и содействовал заполнению каждой камеры порошком. Механизм поступательного перемещения преимущественно включает в себя линейный приводной механизм, который обеспечивает поступательное перемещение стержня вдоль отверстия со скоростью, которая не превышает ориентировочно 100 см/с.

В соответствии с другим аспектом вибратор выполнен с возможностью осуществления вибрации элемента вверх и вниз с частотой в диапазоне ориентировочно от 1000 до 180000 Гц, преимущественно ориентировочно от 10000 до 40000 Гц, а еще лучше ориентировочно от 15000 до 25000 Гц. Совершающий вибрации вверх и вниз элемент преимущественно содержит цилиндрический вал, имеющий диаметр в диапазоне ориентировочно от 1,0 до 10 мм. Совершающий боковые вибрации элемент преимущественно содержит стержень, имеющий диаметр в диапазоне ориентировочно от 0,01 до 0,04 дюйма.

Концевой орган преимущественно оперативно соединен с дистальным концом вибрационного элемента для содействия перемешиванию мелкого порошка. Концевой орган преимущественно вертикально смещен от камеры на расстояние в диапазоне ориентировочно от 0,01 до 10 мм, а преимущественно от 0,5 до 3,0 мм. В соответствии с одной из возможностей устройство содержит множество вибрационных элементов, так что все это множество элементов может совершать вибрации в объеме мелкого порошка.

В соответствии с еще одним аспектом камера расположена внутри поворотного органа, при установке которого в первое положение камера совмещается с бункером, а при установке во второе положение камера совмещается с емкостью (единичной дозы). Таким образом, в первом положении камера может быть заполнена порошком. После этого поворотный орган совершает поворот во второе положение, в котором порошок может быть перемещен из камеры в емкость. Камера преимущественно содержит канал, который сообщается с вакуумным источником для содействия всасыванию мелкого порошка из бункера и в камеру. В указанном канале преимущественно установлен фильтр для содействия захвату порошка. Источник сжатого газа преимущественно также сообщается с каналом для выталкивания захваченного порошка из камеры в емкость. Может быть также предусмотрен контроллер для приведения в действие газового источника, вакуумного источника и для управления работой вибратора.

Устройство также может содержать механизм для регулировки количества захваченного в камере порошка в соответствии с объемом камеры так, чтобы захваченное количество порошка равнялось единичной дозе. Такой механизм регулировки может содержать кромку для удаления мелкого порошка, выступающего над камерой. В одном варианте механизм регулировки содержит тонкую пластину с отверстием, которое может быть совмещено с камерой в ходе ее заполнения. При повороте поворотного органа кромка отверстия срезает избыток порошка, выступающий над камерой.

В соответствии с частным аспектом настоящего изобретения вибрационный элемент содержит выступающий орган, который расположен со смещением над его дистальным концом. Выступающий орган действует в качестве распределителя для выравнивания порошка в бункере, когда вибрационный элемент совершает поступательное перемещение вдоль бункера.

В соответствии с другим аспектом предусмотрен вторичный бункер для хранения порошка ранее его подачи в первичный бункер. Предусмотрен механизм встряхивания для создания вибрации вторичного бункера при перемещении порошка в первичный бункер. Преимущественно порошок проходит вниз по лотку так, что он может быть перемещен без создания помех для поступательного перемещения вибрационного элемента вдоль первичного бункера.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения камера выполнена как деталь сменного узла. За счет этого создана возможность изменения размера камеры путем присоединения сменного узла с камерой другого размера к поворотному органу.

Настоящее изобретение также включает в себя примерную систему для транспортировки порошка. Указанная система содержит множество поворотных органов, каждый из которых содержит ряд камер. Над каждым поворотным органом расположен бункер, который имеет отверстие для перемещения порошка в камеры. В каждом бункере расположен вибрационный элемент, причем предусмотрены вибраторы для создания вибраций вверх и вниз вибрационных элементов. Предусмотрен также механизм поступательного перемещения для обеспечения поступательного перемещения вибрационных элементов вдоль бункеров, для содействия перемещению порошка из бункеров и в камеры. Может быть предусмотрен также контроллер для управления работой поворотных органов, вибраторов и механизма поступательного перемещения.

На фиг. 1 показан вид сбоку в поперечном сечении примерного устройства для транспортировки мелких порошков в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 2 показан вид с торца устройства фиг. 1;

на фиг. 3 показана более детально камера устройства фиг. 1 с вибрирующим стержнем, который совершает поступательное перемещение над камерой в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 4 показан вид слева спереди в перспективе примерной системы для транспортировки порошка в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 5 показан вид справа спереди в перспективе системы фиг. 4;

на фиг. 6 показано поперечное сечение системы фиг. 4;

на фиг. 7 схематично показано альтернативное устройство для транспортировки мелких порошков в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 8 схематично показано другое альтернативное устройство для транспортировки мелких порошков в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 9 схематично показано еще одно альтернативное устройство для транспортировки мелких порошков в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 10 показан вид в перспективе другого варианта устройства для транспортировки мелких порошков в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 11 показано поперечное сечение устройства фиг. 10 по линиям 11-11;

на фиг. 12 показано поперечное сечение устройства фиг. 10 по линиям 12-12;

на фиг. 13 показан в развернутом виде поворотный орган устройства фиг. 10;

на фиг. 14 А показан схематично механизм соскабливания для удаления избытка порошка из камеры поворотного органа;

на фиг. 14В показан вид с торца механизма соскабливания фиг. 1 4А, установленного над поворотным органом;

на фиг. 14С показан вид в перспективе альтернативного механизма соскабливания избытка порошка из камеры поворотного органа в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 15 показан вид в перспективе особенно предпочтительной системы для транспортировки порошков в соответствии с настоящим изобретением.

Настоящее изобретение имеет отношение к способам, системам и устройствам для дозированной подачи (транспортировки) мелких порошков в емкости. Под мелкими порошками понимают весьма мелкие порошки со средним размером частиц в диапазоне менее 20 мкм, скорее менее 10 мкм, а обычно от 1 до 5 мкм, хотя настоящее изобретение в некоторых случаях может быть полезно и для более крупных порошков, например, ориентировочно до 50 мкм и более. Мелкий порошок может иметь множе ство компонентов и преимущественно содержит лекарство, такое как протеины, нуклеиновые кислоты, карбогидраты, буферные соли, пептиды, другие малые биомолекулы и пр. Емкости, которые предназначены для приема (ввода в них) мелкого порошка, преимущественно представляют собой емкости единичной дозы. Указанные емкости служат для хранения единичной дозы лекарства до появления необходимости (до момента) в пульмонарной доставке. Для экстрагирования лекарства из емкости может быть использовано устройство для ингаляции, такое как описанное в патентах США №№ 5,785,049 и 5,740,794. Однако способы по настоящему изобретению могут быть также полезны в приготовлении порошков, предназначенных для использования с другими устройствами для ингаляции, для которых необходима высокая дисперсность мелкого порошка.

Преимущественно каждую из емкостей заполняют точным количеством мелкого порошка так, чтобы пациент мог получить правильную дозу лекарства. При дозировании и транспортировке мелкого порошка он требует деликатного обращения и не должен подвергаться уплотнению так, чтобы подаваемые в емкости единичные дозы были достаточно дисперсными (рыхлыми) для обеспечения возможности их применения с существующими устройствами для ингаляции. Приготовленные в соответствии с настоящим изобретением мелкие порошки особенно полезны (хотя и не ограничены указанным случаем) при применении с «маломощными» устройствами для ингаляции, которые работают вручную и предназначены только для диспергирования порошка при ингаляции. В таких устройствах для ингаляции преимущественно, по меньшей мере, 20 вес.% порошка диспергируется и увлекается текущим воздушным потоком, а предпочтительно диспергируется, по меньшей мере, 60 вес. % порошка, а еще лучше диспергируется, по меньшей мере, 90 вес.% порошка, как это указано в патенте США № 5,785,049. Так как стоимость производства лекарств в виде мелких порошков является достаточно высокой, лекарство должно преимущественно дозироваться и транспортироваться в емкости с минимальными потерями. Преимущественно емкости должны быстро заполняться единичными дозами так, чтобы большое число емкостей, содержащих дозы лекарства, могло быть получено при малых затратах.

В соответствии с настоящим изобретением производят захват мелкого порошка в дозирующую камеру (размер которой преимущественно равен объему единичной дозы). Преимущественным способом указанного захвата является просасывание воздуха через камеру так, чтобы влекущая сила воздуха воздействовала на небольшие агломераты или индивидуальные частицы, как это описано в патенте США № 5,775,320. За счет этого флюидизированный мелкий порошок заполняет камеру главным образом без своего уплотнения и без образования пустот. Кроме того, такой захват позволяет точно и с хорошей воспроизводимостью производить дозировку (отмеривание) мелкого порошка без вредного снижения его дисперсности. Поток воздуха через камеру может изменяться для управления плотностью захваченного порошка.

После проведения дозировки производят выталкивание единичной дозы порошка в емкость, причем этот порошок является достаточно дисперсным, так что он может быть увлечен и превращен в аэрозоль турбулентным потоком воздуха, создаваемым устройством для ингаляции или дисперсионным устройством. Такой процесс выталкивания (эжекции) описан в патенте США № 5,775,320.

Перемешивание мелкого порошка преимущественно осуществляют за счет вибрации вибрационного элемента, находящегося в объеме мелкого порошка непосредственно над камерой захвата. Преимущественно указанный элемент совершает вибрации вверх и вниз, т.е. вертикально. Альтернативно элемент может совершать боковые вибрации. Для создания вибрации элементов могут быть использованы различные механизмы, в том числе ультразвуковой рупор, пьезоэлектрический двигатель изгиба, вращаемый двигателем кулачок или кривошип, электрический соленоид и пр. Альтернативно для флюидизации порошка может быть использована проволочная петля, вращаемая в объеме мелкого порошка. Несмотря на то, что перемешивание преимущественно осуществляют за счет вибрации вибрационного элемента вверх и вниз в объеме мелкого порошка, в некоторых случаях может быть желательно создавать вибрации вибрационного элемента непосредственно над порошком для флюидизации порошка.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 1 и 2, на которых показан примерный вариант выполнения устройства 10 для дозирования (отмеривания) и транспортировки единичных доз мелкого порошка. Устройство 10 содержит желоб или бункер 12, который имеет верхний конец 14 и нижний конец 16. На нижнем конце 16 выполнено отверстие 18. Внутри бункера 12 хранится слой мелкого порошка 20. Ниже бункера 12 установлен поворотный орган 22, который имеет множество камер 24 по своей периферии. Поворотный орган 22 может быть повернут для совмещения камер 24 с отверстием 18, чтобы позволить произвести перемещение порошка 20 из бункера 12 и в камеры 24.

Над бункером 12 установлен пьезоэлектрический двигатель изгиба 26, который имеет соединенный с ним стержень 28. Пьезоэлектрический двигатель 26 установлен над бункером 12 таким образом, что дистальный конец 29 стержня 28 расположен в слое мелкого порошка 20, но со смещением от поворотного органа 22. Нижний конец 16 бункера 12 расположен непо средственно над поворотным органом 22, так что хранящийся в бункере 12 порошок не может просыпаться между нижним концом 16 бункера и поворотным органом 22. На дистальном конце 29 стержня 28 предусмотрена поперечина 30, которая главным образом перпендикулярна стержню 28. Длина поперечины 30 преимущественно, по меньшей мере, равна верхним диаметрам камер 24, причем эта поперечина предназначена для содействия перемешиванию мелкого порошка в камерах, как это описано ниже более подробно.

Как это лучше всего показано на фиг. 1, при приведении в действие пьезоэлектрического двигателя изгиба 26, стержень 28 начинает вибрировать вперед и назад, как это показано стрелками 32. Кроме того, как это показано стрелками 34, пьезоэлектрический двигатель изгиба 26 совершает поступательное перемещение вдоль длины поворотного органа 22, чтобы позволить поперечине 30 совершать вибрации над каждой из камер 24.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 3, на которой показан более подробно процесс перемещения порошка из бункера 12 (см. фиг. 1) в камеру 24. Внутри камеры 24 установлен верхний фильтр 36 и запасной фильтр 38. Верхний фильтр 36 установлен в поворотном органе 22 таким образом, что он находится на известном расстоянии от вершины камеры 24. Линия 40 находится в сообщении с камерой 24 для создания отсоса внутри камеры 24 в ходе ее заполнения, и подачи сжатого газа при выталкивании порошка из камеры 24, аналогично тому, как это описано в заявке на патент США № 08/638,515.

В момент готовности к заполнению в линии 40 создается вакуум для просасывания воздуха через камеру 24. Кроме того, стержень 28, расположенный над камерой 24, совершает вибрации, как это показано стрелками 32, для содействия перемешиванию слоя порошка 20. Такой процесс содействует перемещению порошка из слоя 20 и в камеру 24. При совершении вибраций стержень 28 совершает поступательное перемещение над камерой 24, как это показано стрелками 34. За счет этого происходит перемешивание слоя порошка 20 главным образом над всем отверстием камеры 24. Кроме того, поступательное перемещение стержня 28 также приводит к перемещению стержня 28 в другие камеры, которые могут быть заполнены аналогичным образом.

Как это показано стрелками 42, стержень 28 преимущественно смещен вертикально относительно поворотного органа 22 на расстояние в диапазоне ориентировочно от 0,01 до 10 мм, а преимущественно в диапазоне ориентировочно от 0,1 до 0,5 мм. Такое вертикальное смещение является предпочтительным для обеспечения флюидизации порошка непосредственно над полостью и для его ввода в камеру 24. Обратим ся теперь к рассмотрению фиг. 4-6, на которых показан примерный вариант выполнения системы для транспортировки и дозирования порошка 44. Система 44 построена в соответствии с принципами, установленными ранее при рассмотрении устройства 10, показанного на фиг. 1-3. Система 44 имеет основание 46 и раму 48 для удержания с возможностью поворота поворотного органа 50. Поворотный орган 50 имеет множество камер 52 (см. фиг. 6) и преимущественно снабжен линиями вакуума и повышенного давления, аналогичными описанным ранее в заявке на патент США № 08/638,515. Напомним, что вакуум создают для содействия всасыванию порошка в камеры 52. После заполнения камер 52 поворотный орган 50 совершает поворот до тех пор, пока камеры 52 не будут обращены верхней частью вниз. В этот момент через камеры 52 принудительно пропускают сжатый воздух для выталкивания порошка в емкости, такие как обычно используемые блистерные упаковки.

Над поворотным органом 50 установлен бункер 54 с удлиненным отверстием 56 (см. фиг. 6). На раме 48 установлены несколько пьезоэлектрических двигателей изгиба 58, с каждым из которых соединен стержень 60. В качестве примера пьезоэлектрического двигателя изгиба можно указать двигатель, который может быть закуплен на фирме Ρίοζο БуМспъ. 1пс., СатЬпбдс. Маккасйшейк (США). Такой двигатель изгиба содержит два слоя пьезокерамики, каждый из которых имеет внешний электрод. Электрическое поле прикладывают к двум внешним электродам для обеспечения расширения одного слоя при одновременном сжатии другого слоя.

Стержень 60 преимущественно представляет собой кусок нержавеющей проволоки с диаметром ориентировочно от 0,005 до 0,10 дюйма, а преимущественно ориентировочно от 0,02 до 0,04 дюйма. Однако следует иметь в виду, что стержень 60 может также иметь другую геометрию и может быть изготовлен из других материалов. Например, могут быть использованы различные жесткие материалы, в том числе другие металлы и сплавы, стальная струна, углеродное волокно, пластики и пр. Стержень 60 может также иметь не круглое и/или не однородное поперечное сечение при сохранении его важной характеристики, которой является способность перемешивания порошка вблизи от дистального конца стержня для флюидизации порошка. С дистальным концом стержня 60 преимущественно соединена перпендикулярная поперечина 62 (см. фиг. 6). Над дистальной поперечиной могут быть установлены одна или несколько дополнительных поперечин, которые содействуют разрушению котлованов (траншей), создаваемых в ходе операции в слое порошка. При приведении в действие стержни 60 преимущественно совершают вибрации на час тоте в диапазоне ориентировочно от 5 до 50000 Гц, преимущественно в диапазоне ориентировочно от 50 до 5000 Гц, а еще лучше ориентировочно от 50 до 1000 Гц.

Пьезоэлектрические двигатели изгиба 58 соединены с механизмом поступательного перемещения 64, который обеспечивает поступательное перемещение стержней 60 вдоль бункера 54. При совершении поступательного перемещения поперечина 62 преимущественно будет иметь вертикальное смещение относительно камер 52 на расстояние в диапазоне ориентировочно от 0,01 до 10 мм, а преимущественно ориентировочно от 0,1 до 0,5 мм. Механизм поступательного перемещения 64 содержит вращающийся ведущий шкив 66. Шкив 66 приводит в движение ремень 68, который соединен с платформой 70. Пьезоэлектрические двигатели изгиба 58 соединены с платформой 70, которая при приводе от шкива 66 совершает поступательное перемещение вдоль вала 72. За счет этого стержни 60 могут совершать поступательное перемещение вперед и назад в бункере 54 так, что стержни 60 могут совершать вибрации над каждой из камер 52. Механизм поступательного перемещения 64 может быть использован для обеспечения прохождения стержня 60 над камерами 52 при их заполнении столько раз, сколько это необходимо. Преимущественно стержень 60 совершает поступательное перемещение со скоростью менее ориентировочно 200 см/с, а предпочтительно менее ориентировочно 100 см/с. Стержень 60 преимущественно проходит над каждой камерой, по меньшей мере, один раз, а предпочтительно два раза.

В рабочем состоянии бункер 54 заполнен мелким порошком, который должен быть перемещен в камеры 52. Затем при совмещении камер 52 с отверстием 56 в каждой из указанных камер создается вакуум. Одновременно приводятся в действие пьезоэлектрические двигатели изгиба 58, которые создают вибрации стержней 60. Механизм поступательного перемещения 64 приводится в действие и создает поступательное перемещение стержней 60 вперед и назад внутри бункера 54 при одновременной вибрации указанных стержней. За счет вибрации стержней 60 мелкий порошок перемешивается, что способствует его перемещению в камеры 52. При достаточном заполнении камер 52 поворотный орган 50 совершает поворот на 180° и переворачивает камеры 52 вниз. При указанном повороте органа 50 лезвие (нож) у нижней кромки бункера 54 снимает избыток порошка, что обеспечивает нахождение в каждой камере только единичной дозы мелкого порошка.

В повернутом вниз положении в каждую из камер 52 подают сжатый газ для выталкивания мелкого порошка в емкости (не показаны). Таким образом, создан удобный способ для перемещения мелкого порошка из бункера в емкости в дозированном количестве.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 7, на которой показан альтернативный вариант выполнения устройства 74 для перемещения отмеренных доз мелкого порошка. Устройство 74 содержит корпус 76 и пьезоподложку 78, оперативно соединенную с корпусом 76. Пьезоподложка 78 содержит множество отверстий 80 (или сетку). Над подложкой 78 установлен бункер 82, в котором имеется слой мелкого порошка 84. С подложкой 78 соединены два электрических провода 86, предназначенных для приведения ее в действие. При подаче электрического тока по проводам 86 подложка 78 расширяется и сжимается для создания вибраций, показанных стрелкой 88. В свою очередь, отверстия 80 также вибрируют, что способствует перемешиванию слоя порошка 84 и более эффективному прохождению порошка через отверстия 80 и в камеру. В сочетании с устройством 74 может быть также использован описанный ранее поворотный орган с камерами, имеющими сообщение с источником вакуума и повышенного давления, предназначенный для содействия захвату мелкого порошка и выталкиванию захваченного порошка в емкости.

Еще один вариант выполнения устройства 100 для перемещения отмеренных доз мелкого порошка показан на фиг. 8. Устройство 100 работает аналогично описанному ранее устройству 10, но пьезоэлектрические двигатели изгиба заменены электродвигателем 102 с кривошипом 104, который управляет валом связи 106. При возвратно-поступательном движении вала 106 создаются вибрации стержня 108 в бункере 110, который заполнен порошком 112. Затем производят захват перемешанного порошка в камеры 114 аналогично описанному ранее. Кроме того, стержень 108 во время вибраций может совершать поступательное перемещение над камерой 114 аналогично описанному ранее для других вариантов выполнения указанного устройства.

Еще один вариант выполнения устройства 120 для перемещения отмеренных доз мелкого порошка показан на фиг. 9. Устройство 120 содержит двигатель 122, который приводит во вращение проволочную петлю 124. Можно видеть, что проволочная петля 124 находится в слое мелкого порошка 126 непосредственно над камерой 128. При вращении проволочной петли 124 порошок флюидизируется и всасывается в камеру 128 аналогично тому, как это происходит в других описанных вариантах устройства. Кроме того, петля 124 во время вращения может совершать поступательное перемещение над камерой 128 аналогично описанному ранее для других вариантов устройства.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 10, на которой показан еще один вариант построения устройства 200 для перемещения мелкого порошка. Устройство 200 работает аналогично другим ранее описанным вариантам, при этом порошок перемещается из бункера в дозирую щие камеры поворотного органа, после чего он выталкивается в емкости единичной дозы.

Устройство 200 содержит раму 202, на которой установлен поворотный орган 204 с возможностью его поворота при помощи установленного на раме 202 двигателя (не показан). На раме 202 также смонтирован желоб или первичный бункер 206, расположенный над поворотным органом 204. Над бункером 206 установлен вибратор 208. Как это показано на фиг. 11 и 12 с вибратором соединен вибрационный элемент 210. Вибратор 208 соединен также с кронштейном 212 при помощи зажима 214. В свою очередь, кронштейн 212 соединен со столиком поступательного перемещения 216. Использован винтовой двигатель 217 для создания поступательного перемещения столика 216 вперед и назад относительно рамы 202. За счет этого вибрационный элемент 210 может совершать поступательное перемещение вперед и назад внутри бункера 206.

Обратимся также к рассмотрению фиг. 11 и 12, на которых показано, что устройство 200 дополнительно включает в себя вторичный бункер 218, установленный над первичным бункером 206. Бункер 218 имеет створки 219, которые для соединения с рамой 202 могут быть введены с возможностью отсоединения в пазы 220. Бункер 218 имеет гнездо 222 и трубную секцию 224 для хранения порошка. При закрепленном на раме 202 бункере 218 лоток 226 идет из гнезда 222 в бункер 206. В трубной секции 224 предусмотрено отверстие 228, через которое порошок может высыпаться из нее вниз в лоток 226. В отверстии 228 установлена сетка 230, которая главным образом предотвращает прохождение порошка вниз в лоток 226 до начала вибрации или качания гнезда 222.

Обычно для крепления вторичного бункера 218 на раме 202 используют задвижку 232. Для снятия вторичного бункера 218 необходимо вывести задвижку 232 из зацепления с бункером 218 и вывести вверх бункер 218 из пазов 220. Таким образом бункер 218 может быть снят для его повторного заполнения, чистки, замены и пр.

Для перемещения порошка из бункера 218 вибрирующий кронштейн 234 вводят в контакт с гнездом 222, в результате чего гнездо 222 начинает совершать колебания или вибрации. Для создания вибраций кронштейна 234 используют двигатель (не показан). Как это показано на фиг. 12, гнездо 222 может иметь внутреннее отверстие 236 с введенным в него ударником 238. При вибрациях гнезда 222 ударник 238 совершает вибрации в отверстии 236 и при соударении со стенками гнезда 222 создает в нем ударные волны, которые содействуют перемещению порошка из трубной секции 224 через отверстие 228 и через сетку 230. Затем порошок скользит вниз по лотку 226 и падает в бункер 206. Использование лотка 226 позволяет сместить трубную секцию 224 в боковом направлении от вибратора 208, так что она не мешает движению вибратора 208. Использование расположенного в отдельном отверстии 236 ударника 238 позволяет избежать загрязнения порошка.

Вибратор 208 предназначен для создания вертикального перемещения вверх и вниз вибрационного элемента 210. В качестве вибратора 208 используют один из имеющихся в продаже ультразвуковых рупоров, например ультразвуковой рупор фирмы Вгаи8ои Τ\νΐ. Вибрационный элемент преимущественно вибрирует на частоте в диапазоне ориентировочно от 1000 до 180000 Гц, а преимущественно ориентировочно от 10000 до 40000 Гц, а еще лучше ориентировочно от 15000 до 25000 Гц.

Как это лучше всего показано на фиг. 12, вибрационный элемент 210 имеет концевой орган 240, который имеет соответствующую форму для оптимального перемешивания мелкого порошка при вибрациях элемента 210. Можно видеть, что концевой орган 240 имеет внешнюю периферию, превышающую периметр элемента 210. Элемент 210 преимущественно является цилиндрическим и имеет диаметр в диапазоне ориентировочно от 0,5 до 10 мм. Можно видеть, что концевой орган 240 также является цилиндрическим и имеет диаметр в диапазоне ориентировочно от 1,0 до 10 мм. Однако следует иметь в виду, что как вибрационный элемент 210, так и концевой орган 240 могут иметь самые различные формы и размеры. Например, вибрационный элемент 210 может быть коническим. Концевой орган 240 может иметь уменьшенное сечение для сведения к минимуму бокового перемещения порошка при поступательном перемещении вибратора 208 вдоль бункера 206. Преимущественно концевой орган 240 имеет вертикальное смещение над поворотным органом 204 на расстояние в диапазоне ориентировочно от 0,01 до 10 мм, а преимущественно ориентировочно от 0,5 до 3,0 мм.

Вибратор 208 используют для содействия перемещению порошка в дозирующие камеры 242 поворотного органа 204, аналогично описанному ранее для других вариантов. Более конкретно, используют двигатель 217 для создания такого поступательного перемещения столика 216, при котором вибрационный элемент 210 совершает перемещения в боковом направлении вперед и назад вдоль бункера 206. Одновременно вибрационный элемент 210 совершает вибрации вверх и вниз, т. е. радиально относительно поворотного органа 204, когда он проходит над каждой из дозирующих камер 242. Преимущественно вибратор 208 совершает перемещения в боковом направлении вдоль бункера 206 со скоростью, которая не превышает 500 см/с, а преимущественно составляет не более 100 см/с.

При боковом перемещении вибрационного элемента 210 внутри бункера 206 может суще ствовать вероятность сдвига или смещения им некоторого количества порошка в направлении к концам бункера 206. Такое смещение или сдвиг предотвращены за счет предусмотрения на вибрационном элементе 210 выступающего органа 244, расположенного непосредственно над средней глубиной порошка в бункере. За счет этого скопившийся порошок, высота которого превышает среднюю глубину порошка, преимущественно перемещается в зоны бункера с меньшей глубиной порошка. Преимущественно выступающий орган 244 смещен от концевого органа 240 на расстояние в диапазоне ориентировочно от 2 до 25 мм, а преимущественно ориентировочно от 5 до 10 мм. В альтернативном варианте с вибратором 208 могут быть связаны различные механизмы разравнивания, такие как скребки, которые выравнивают уровень порошка при поступательном перемещении вибратора 208 вдоль бункера; указанные механизмы могут иметь и отдельный привод. В другом альтернативном варианте удлиненный вибрационный элемент, такой как сито, может быть установлен в слое порошка для его разравнивания.

Как это показано на фиг. 11 и 12, поворотный орган 204 находится в положении заполнения, когда дозирующие камеры 242 совмещены с бункером 206. Аналогично ранее описанному, сразу после заполнения дозирующих камер 242 поворотный орган 204 совершает поворот на 180°, после чего порошок выталкивается из дозирующих камер 242 в емкости. Для подачи к устройству 200 листового материала, содержащего емкости, преимущественно используют упаковочную машину Клокнера (К1оскпег).

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 13, на которой более подробно показана конструкция поворотного органа 204. Поворотный орган 204 содержит барабан 246, имеющий передний конец 248 и задний конец 250. Подшипники 252 и 254, установленные на концах 248 и 250, позволяют барабану 246 вращаться относительно рамы 202. Поворотный орган 204 дополнительно содержит обойму 256, задний токосъемник 258 и передний токосъемник 259, в которые введены газонепроницаемые уплотнения. В обойме 256 предусмотрены впуски воздуха 260 и 261. Впуск воздуха 260 имеет воздушное сообщение с парой 242а дозирующих камер 242, в то время как впуск воздуха 261 имеет воздушное сообщение с парой 242Ь дозирующих камер 242. За счет этого в каждой из пар камер 242а и 242Ь может быть создан наддув воздуха или вакуум.

Более конкретно, воздух через впуск 260 проходит через токосъемник 258, через отверстие 264 в сальнике 270 и через отверстие 265 в коллекторе 262. Затем воздух проходит через коллектор 262 и выходит из него через два отверстия 265а и 265Ь в сальнике 270, а затем поступает в камеры 242а. Аналогичным образом воздух через впуск 261 проходит через токосъемник 259, через отверстие 266 в сальнике 270 и через отверстие (не показано) в коллекторе 262. Затем воздух проходит через различные отверстия в коллекторе 262 и в сальнике 270 аналогично указанному выше для впуска 260 и поступает наконец в камеры 242Ь. Указанным образом создаются два отдельных воздушных контура. Следует иметь в виду, что альтернативно один из впусков воздуха может быть устранен, так что вакуум или наддув воздуха могут создаваться одновременно во всех дозирующих камерах 242.

Над коллектором 262 также расположен сменный узел 274, в котором выполнены дозирующие камеры 242. Между сменным узлом 274 и воздушным держателем 272 установлены фильтры 276, которые образуют нижние концы дозирующих камер 242. Отсос воздуха из камер 242 может быть осуществлен за счет создания вакуума на впусках воздуха 260 и 261. Аналогично через дозирующие камеры 242 может быть пропущен сжатый газ от источника сжатого газа, подключенного к впускам воздуха 260 и 261. Аналогично описанному здесь ранее для других вариантов устройства созданный в дозирующих камерах 242 вакуум содействует всасыванию порошка в дозирующие камеры 242. После поворота барабана на 180°, сжатый газ пропускают через дозирующие камеры 242 для выталкивания из них порошка.

Барабан 246 содержит отверстие (полость) 278, в которое вводят коллектор 262, сальник 270, воздушный держатель 272 и сменный узел 274. Предусмотрен также кулачок 280, который также вводят в отверстие 278. Кулачок 280 поворачивают в отверстии 278 для закрепления в барабане 246 различных компонентов. При ослаблении кулачка можно со скольжением вывести сменный узел 274 из отверстия 278. За счет этого легко можно заменить один сменный узел 274 на другой, имеющий дозирующие камеры другого размера. Таким образом, устройство 200 может быть снабжено широким ассортиментом сменных узлов, что позволяет пользователю легко изменять размер дозирующих камер просто за счет ввода нового сменного узла 274.

Устройство 200 дополнительно содержит механизм для снятия (соскребания) избытка порошка из дозирующих камер 242. Такой ракельный механизм 282 показан на фиг. 14А и 14В; для упрощения этот механизм на фиг. 1012 не был показан. На фиг. 14 А и 14В поворотный орган 204 показан схематично. Ракельный механизм 282 содержит тонкую пластину 284 с отверстиями 286, которые совмещены с дозирующими камерами 242 при установке поворотного органа 204 в положение заполнения. Отверстия 286 преимущественно имеют диаметр, слегка превышающий диаметр дозирующих камер 242, поэтому они не мешают заполнению дозирующих камер 242. Пластина 284 преимущественно изготовлена из латуни и имеет толщину 0,003 дюйма. Пластина 284 прижата к поворотному органу 204 так, что она в основном совпадает с его внешним периметром. За счет этого легкого прижатия пластины 284 к поворотному органу 204 исключена утечка (просыпание) избытка порошка между пластиной 284 и поворотным органом 204. Пластина 284 соединена с рамой 202 и остается неподвижной при повороте поворотного органа 204. После перемещения порошка в дозирующие камеры 242 поворотный орган 204 совершает поворот в положение разгрузки. При этом повороте кромки отверстий 286 снимают избыток порошка из (сверху) дозирующих камер 242, так что в них остаются только единичные дозы порошка. Предложенная конструкция ракельного механизма является предпочтительной, так как в ней использовано минимальное число движущихся деталей, за счет чего снижается образование статического электричества. Кроме того, снятый порошок остается в бункере 206, откуда он может быть вновь введен в камеры 246 после их опорожнения.

На фиг. 14С показан альтернативный механизм для снятия избытка порошка из дозирующих камер 242. Этот механизм содержит два ракельный ножа 290 и 292, которые соединены с бункером 206, причем следует иметь в виду, что в зависимости от направления вращения поворотного органа 204 требуется только один нож. Ножи 290 и 292 изготовлены из тонкого листового материала, например из латуни толщиной 0,005 дюйма, и слегка прижаты к поворотному органу 204. Кромки ножей 290 и 292 ориентировочно совпадают с краями отверстия в бункере 206. После заполнения дозирующих камер 242 поворотный орган 204 совершает поворот, а ножи 290 или 292 (в зависимости от направления поворота) снимают избыток порошка сверху дозирующих камер 242.

Вновь обратимся к рассмотрению фиг. 1012, со ссылкой на которые будет описана работа устройства 200 при заполнении емкостей единичными дозами мелкого порошка. Первоначально мелкий порошок вводят в трубную секцию 224 вторичного бункера 218. Для удобства при заполнении бункер 218 может быть снят с рамы 202. Затем гнездо 222 приводят в состояние вибраций на время, достаточное для перемещения необходимого количества порошка через отверстие 228 и сетку 230 вниз по лотку 226, откуда он падает в первичный бункер 206. При этом поворотный орган 204 установлен в положение заполнения, когда дозирующие камеры 242 совмещены с бункером 206. Затем к впускам воздуха 260 и 261 прикладывают вакуум (см. фиг. 13) для просасывания воздуха через дозирующие камеры 242. Под действием силы тяжести и при содействии вакуума порошок попадает в дозирующие камеры 242 и заполняет их. Затем приводят в действие вибратор 208 для создания вибраций вибрационного элемента 210. Одновременно включают двигатель 217 для поступательного перемещения вибрационного элемента 210 вперед и назад внутри бункера 206. При вибрации элемента 210 концевой орган 240 создает определенную картину воздушного потока у дна бункера 206 для перемешивания порошка. При проходе концевого органа 240 над каждой дозирующей камерой 242 создается облако аэрозоли, которое всасывается в дозирующую камеру 242 за счет вакуума и под действием силы тяжести. При проходе концевого органа 240 над дозирующими камерами 242 вниз в дозирующие камеры 242 подается ультразвуковая энергия для перемешивания порошка, который уже был введен в дозирующую камеру. Это, в свою очередь, позволяет устранить любые неоднородности плотности, которые могли быть созданы при предшествующем заполнении. Такая характеристика является особенно предпочтительной, так как при этом разрушаются агломераты или комки, которые могли бы создавать пустоты в дозирующей камере, за счет чего обеспечивается более равномерное заполнение дозирующей камеры.

После прохождения один или несколько раз над каждой из дозирующих камер 242 поворотный орган 204 совершает поворот на 180° в положение выгрузки, в котором дозирующие камеры 242 совмещены с емкостями (не показаны). При повороте поворотного органа 204 любой избыток порошка соскребается (снимается) сверху дозирующих камер, как это уже было ранее описано. При нахождении в положении выгрузки сжатый газ подают через впуски воздуха 260 и 261 для выталкивания единичных доз порошка из дозирующих камер 242 в емкости.

Настоящее изобретение позволяет также производить регулирование веса заполнения порошком за счет изменения ультразвуковой мощности, подводимой к вибратору 210 при его прохождении над дозирующими камерами 242. За счет этого веса заполнения различных дозирующих камер могут подгоняться для компенсации отклонений веса порошка, которые периодически могут возникать. Например, если четвертая дозирующая камера постоянно выдает дозу недостаточного веса, то мощность вибратора 208 может быть слегка увеличена всякий раз при его прохождении над этой четвертой камерой. В сочетании с автоматизированной (или ручной) системой взвешивания и контроллером, такое решение может быть использовано для создания замкнутой системы контроля веса, позволяющей регулировать уровень мощности вибратора для каждой из дозирующих камер для обеспечения более точных весов заполнения.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг. 15, на которой показан примерный вариант системы 300 для дозирования и транспортировки мелкого порошка. Система 300 работает аналогично устройству 200, однако, она содержит множество вибраторов и множество бункеров, предназначенных для одновременного заполнения множества емкостей единичными дозами мелкого порошка. Система 300 имеет раму 302, на которой с возможностью поворота установлено множество поворотных органов 304. Поворотные органы 304 имеют конструкцию, аналогичную конструкции поворотного органа 204, и содержат множество дозирующих камер (не показаны) для приема порошка. Число поворотных органов и дозирующих камер может варьироваться в зависимости от конкретного применения. Над каждым поворотным органом 304 установлен первичный бункер 306, в котором над поворотными органами 304 хранится порошок. Над каждым бункером 306 установлен вибратор 308 с вибрационным элементом 310, предназначенным для перемешивания порошка аналогично описанному ранее для устройства 200. Несмотря на то, что для упрощения чертежа и не показан вторичный бункер, в системе может быть использован такой бункер, аналогичный вторичному бункеру 218 устройства 200, установленный над каждым из первичных бункеров 306 и предназначенный для перемещения порошка в бункеры 306 аналогично описанному ранее для устройства 200.

К каждому поворотному органу 304 подключен двигатель 312 (для упрощения на чертеже показан только один двигатель), предназначенный для осуществления поворота поворотных органов 304 между положениями заполнения и разгрузки, аналогично описанному ранее для устройства 200.

Каждый вибратор 308 соединен с кронштейном 314 при помощи зажима 316. В свою очередь, кронштейны 314 соединены с общим столиком 318, который имеет ползуны 319 для осуществления поступательного перемещения по направляющим 321 при помощи винта 320 винтового двигателя 322. За счет указанного винтового двигателя 322 вибрационные элементы 310 могут одновременно совершать поступательное перемещение вперед и назад внутри бункеров 306. Альтернативно каждый из вибраторов может быть подключен к отдельному двигателю, за счет чего может быть обеспечено независимое поступательное перемещение вибраторов.

Рама 302 соединена с основанием 324, которое имеет множество удлиненных пазов 326. Пазы 326 предназначены для ввода в них нижних концов множества емкостей 328, образованных в листе 330. Лист 330 преимущественно поставляется изготовителем блистерных упаковок, например, может быть закуплен на фирме иЫтапи Раскадтд МасЫие, Мобе1 № 1040. Поворотные органы 304 преимущественно содержат такое число дозирующих камер, которое совпадает с числом емкостей в каждом ряду листов 330. За счет этого четыре ряда емкостей могут быть заполнены в ходе каждого рабочего цикла. Сразу после заполнения четырех рядов производят повторное заполнение дозирующих камер и продвигают лист 330 для совмещения новых четырех рядов емкостей с бункерами 306.

Особое преимущество системы 300 состоит в том, что она может быть полностью автоматизирована. Например, может быть подключен контроллер к упаковочной машине, к источникам вакуума и сжатого газа, к двигателям 312, двигателю 322 и к вибраторам 308. За счет использования такого контроллера лист 330 может автоматически продвигаться в заданное положение, причем совмещение дозирующих камер с бункерами 306 может осуществляться при помощи двигателей 312. После этого включают источник вакуума для создания отсоса в дозирующих камерах, причем приводят в действие вибраторы 308 и используют двигатель 322 для создания их поступательного перемещения. Сразу после заполнения дозирующих камер используют контроллер для включения двигателей 312 для осуществления поворота поворотных органов 304 до их совмещения с емкостями 328. В этот момент контроллер посылает сигнал для пропускания сжатого газа через дозирующие камеры для выталкивания отмеренного порошка в емкости 328. После заполнения емкостей контроллер подает команду на упаковочную машину для продвижения листа 330 и осуществления нового рабочего цикла. При необходимости контроллер может быть использован для включения двигателей (не показаны), предназначенных для вибрации вторичных бункеров, чтобы производить перемещение порошка в первичные бункеры аналогично ранее описанному.

Несмотря на то, что показаны вибраторы, которые содержат ультразвуковые рупоры, следует иметь в виду, что могут быть использованы и другие типы вибраторов и вибрационных элементов, в том числе и упомянутые здесь ранее. Кроме того, следует иметь в виду, что число вибраторов и размер бункеров могут варьировать в зависимости от конкретной необходимости.

Несмотря на то, что был описан предпочтительный вариант осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят, однако, за рамки приведенной далее формулы изобретения.

Claims (21)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ транспортировки мелкого порошка, отличающийся тем, что он включает в себя следующие операции:

   ввод мелкого порошка в бункер, имеющий выполненное в нем отверстие;

   создание вибраций вибрационного элемента в объеме мелкого порошка в непосредственной близости от указанного отверстия; и захват в камеру, по меньшей мере, порции мелкого порошка, выходящего из отверстия, причем захваченный порошок является достаточно рыхлым для его диспергирования при удалении из камеры.
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что создают вибрации вибрационного элемента вверх и вниз относительно содержащегося в бункере порошка, причем мелкий порошок содержит лекарственное средство, образованное индивидуальными частицами со средним размером в диапазоне ориентировочно от 1 до 100 мкм.
3. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что вибрационный элемент соединен с ультразвуковым рупором, причем операция создания вибраций предусматривает приведение в действие ультразвукового рупора, при этом вибрационный элемент совершает вибрации на частоте в диапазоне ориентировочно от 1000 до 180000 Гц.
4. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что один из концов вибрационного элемента расположен вблизи от указанного отверстия, и на этом конце закреплена поперечина, которая совершает вибрации над указанной камерой, при этом поперечина имеет вертикальное смещение над камерой в диапазоне ориентировочно от 0,01 до 10 мм.
5. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно предусматривает при совершении вибраций элементом перемещение элемента по ширине отверстия со скоростью, не превышающей ориентировочно 100 см/с, и периодическое разравнивание порошка внутри бункера с использованием выступающего органа, смещенного от дистального конца вибрационного элемента.
6. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с указанным отверстием совмещают множество камер, причем способ дополнительно предусматривает перемещение вибрационного элемента вдоль отверстия для прохода над каждой камерой.
7. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что операция захвата дополнительно предусматривает отсасывание воздуха через камеру, установленную под отверстием, причем отсасываемый воздух содействует втягиванию мелкого порошка в камеру, при этом способ дополнительно предусматривает перемещение захваченного порошка из камеры в емкость за счет ввода сжатого газа в камеру для выталкивания захваченного порошка в емкость.
8. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно предусматривает регулирование количества захваченного порошка таким образом, чтобы его объем был равен единичной дозе, причем операция регулирования включает в себя предусмотрение тонкой пластины под бункером, при этом указанная пластина имеет отверстие, совмещенное с камерой, причем способ дополнительно предусматривает перемещение камеры относительно пластины для снятия избытка порошка сверху над камерой.
9. 9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что бункер представляет собой первичный бункер, причем операция ввода мелкого порошка предусматривает перемещение мелкого порошка из вторичного бункера в первичный бункер, при этом способ дополнительно предусматривает создание вибраций вторичного бункера для перемещения порошка из вторичного бункера в первичный бункер.
10. 10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно предусматривает удаление порошка из камеры и изменение размера камеры.
11. 11. Устройство для транспортировки мелкого порошка, отличающееся тем, что оно включает в себя:

    бункер с выполненным в нем отверстием, который приспособлен для приема мелкого порошка;

    по меньшей мере, одну камеру, выполненную с возможностью ее перемещения для установки в непосредственной близости от отверстия;

    вибрационный элемент, имеющий проксимальный конец и дистальный конец, который может быть установлен внутри бункера таким образом, что его дистальный конец располагается вблизи от отверстия; и двигатель вибратора для создания вибраций вибрационного элемента при его нахождении в объеме мелкого порошка.
12. 12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит механизм для обеспечения поступательного перемещения вибрационного элемента над камерой и поворотный орган, имеющий множество камер по его периметру, которые выполнены с возможностью совмещения с отверстием, причем механизм поступательного перемещения выполнен с возможностью осуществления поступательного перемещения вибрационного элемента вдоль отверстия так, чтобы вибрационный элемент проходил над каждой камерой.
13. 13. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что механизм поступательного перемещения содержит линейный приводной механизм, который обеспечивает поступательное перемещение вибрационного элемента вдоль отверстия со скоростью, не превышающей ориентировочно 100 см/с, причем двигатель вибратора создает вибрации вибрационного элемента на частоте в диапазоне ориентировочно от 1000 до 180000 Гц.
14. 14. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что вибратор включает в себя ультразвуковой рупор, который создает колебания вибрацион ного элемента вверх и вниз относительно порошка, причем вибрационный элемент является цилиндрическим и имеет диаметр в диапазоне ориентировочно от 1,0 до 10 мм, при этом устройство дополнительно содержит концевой орган у дистального конца вибрационного элемента, который выступает из вибрационного элемента в радиальном направлении, а также орган разравнивания порошка, смещенный над концевым органом.
15. 15. Устройство по п.11, отличающееся тем, что камера расположена внутри поворотного органа, при установке которого в первое положение камера совмещается с отверстием, а при установке во второе положение камера совмещается с емкостью, причем устройство дополнительно содержит канал в основании камеры, фильтр, установленный в указанном канале, и источник вакуума, сообщающийся с указанным каналом для содействия всасыванию мелкого порошка из бункера в камеру.
16. 16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит сообщающийся с указанным каналом источник сжатого газа для выталкивания захваченного порошка из камеры в емкость, а также контроллер для управления работой газового источника и вакуумного источника.
17. 17. Устройство по п.15, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит множество бункеров, расположенных над множеством поворотных органов, каждый из которых содержит множество камер, причем устройство дополнительно содержит множество вибрационных элементов и множество вибраторов для создания колебаний вибрационных элементов.
18. 18. Устройство по п.11, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит пластину, расположенную под бункером, которая имеет отверстие, совмещенное с камерой, причем камера выполнена с возможностью перемещения относительно пластины для удаления избытка порошка, выступающего сверху над камерой, при этом камера образована в сменном узле, который соединен с возможностью отсоединения с поворотным органом.
19. 19. Устройство по п.11, отличающееся тем, что бункер представляет собой первичный бункер, причем устройство дополнительно содержит вторичный бункер, установленный над первичным бункером для перемещения порошка в первичный бункер, а также механизм встряхивания для создания вибраций вторичного бункера.
20. 20. Система для транспортировки мелкого порошка, отличающаяся тем, что она содержит:

    множество поворотных органов, каждый из которых содержит ряд камер по своему периметру;

    бункер, расположенный над каждым поворотным органом, причем каждый бункер имеет выполненное в нем отверстие;

    вибрационный элемент, который установлен внутри каждого из бункеров, причем каждый вибрационный элемент имеет дистальный конец, расположенный вблизи от отверстия бункера;

    вибратор, подключенный к каждому вибрационному элементу для создания вибраций элементов вверх и вниз; и механизм для создания поступательного перемещения каждого вибрационного элемента вдоль каждого из бункеров при одновременной вибрации элементов.
21. 21. Система по п.20, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит контроллер для управления работой вибрационных органов, вибраторов и механизма поступательного перемещения.