JP2010094507A - カプセル等の中に粉末状又は粒状物質を分け与えるための装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】粉末状又は粒状物質を正確かつ迅速に分け与えるための装置を提供する。
【解決手段】カプセル等の中に粉末状又は粒状物質を分け与えるための装置(10)である。この装置は、シューティング手段(18)を制御するトランスデューサ(12)と関連付けられたエンジン(11)を具備する。このエンジン(11)は、電気制御ユニット(CC)によって制御される電気信号(SNG)によってシューティング手段(18)に動きを与える。このシューティング手段(18)の動きが、シューティング手段(18)によって与えられる空間位置の調節と共に、カプセルのベース(FND)に粉末状又は粒状物質の正確な処方量を与える。
【選択図】図1

Description

本発明は、粉末状又は粒状物質を正確かつ迅速に分け与えるための、特に、製薬分野においてカプセルを充填するための装置に関する。
本発明の対象装置は、0.5mgないし100mgで実質的に変化することができる量の粉末状又は粒状物質を正確かつ迅速に分け与えることを可能にする。
知られているように、少量の粉末状又は粒状の薬を正確に分け、かくして無駄を減らすことに対する必要性が高まっている。さらに、オートメーション化され、物品(product)と接触するオペレータなしで、できるだけ迅速に薬を分けてカプセルのベースを充填することに対するさらなる必要性がある。
前述の必要性は、例えば、いくつかの薬の法外に高いコストのような、種々の及び度々併発する原因により、添加剤の量を減らしたいわゆる「低処方量(“low dosage”)」の製薬傾向にある。また、このような必要性のある薬は、これらの細かさ、これらの流動性の不足、これらの固まる傾向、及びこれらは機械的な見地から極めて慎重に扱われなければならないことから、扱いにくい粉末である。
このことに関して、粉末状の吸入可能な薬の場合には、これらの揮発性により、及びこれらのテクスチャが、例えば、機械的応力によって、分けている間に変更されてはならないことにより、分け与えるのが難しいことがかなり明らかである。
最も普及している方法の1つは、シーブの使用を必要とする。
この方法に従って作られた設備は、粉末状の物質で充填されたシーブにおいて、自然な複数の「ブリッジ」が、複数の孔にそれぞれ対応してできる傾向があるという既知の日常的な事実に基づいている。応力を加えないことによって、シーブは平衡状態に達し、この状態では、全ての孔が塞がれており、物質がこれらを通って流れない。シーブに応力を加えることによって、これらブリッジのいくつかが壊れて、周辺条件が再び前記平衡状態となるまで、物質がこれら孔を通って流れる。
新しい孔を塞ぐための条件が現れる前にシーブの各孔を通過する物質の量と、所定の種類の応力に従って開いた孔のパーセンテージとの両方が、確率法則に従う。加えられる応力に対する物質の流れの依存関係が、物質を分け与えるために使用されることができるが、この挙動の規則性は、一般的に、孔の数に正比例する。
物質の特性と孔のサイズとの間に存在する関係は、直観でさえも明らかである。実際には、所定のサイズを超えた複数の孔に関して、物質は、応力なしでこれらを完全に通過するが、たとえ応力が加えられても、所定のサイズを下回る孔に関して、粉末状の物質は、全く通過しない。
従って、シーブの複数の孔の最適な処方量のサイズ、物質に依存している最適なサイズ及びその条件(例えば、粒度分析、湿気等)が存在する。さらに、シーブの孔のサイズは、物質が振動の存在なしでは通過しないように選択されているが、この物質は、応力の存在中で所望の流れで通過する。物質に対する孔のサイズの調節は、重大な問題である。なぜならば、物質の特性の穏やかな変化さえも、一方では孔を塞ぎ、他方では過度の流れによる誤りを導く可能性があるからである。
孔の数は、カプセルのより迅速な充填のために、十分に規則的な挙動と、初期状態でより大規模な流れを得るために、多くあるべきである。他方では、応力の後に開放された物質の最小量を増加させる非常に多くの数の孔が、分解度(resolution)を、かくして、所定の値に達する正確さを低下させる。
この技術の最も明白な問題は、シーブのかたまり(clotting)である。これは、塞がれていないときに開放された物質の量が過度であることが判るまで、応力の強さが次第に増加されて、この結果、著しい時間のロス及び誤った処方量による頻繁に生じる不良品(rejection)を伴う。しかし、また、応力の強さを増加させる明白な方法は、しばしばこの問題を十分に解決できるというわけではない。従って、容器をひっくり返すこと、複合的な応力を使用すること、又は非圧縮(decompacting)装置を挿入することのような、他の解決策を採用するという試みがなされてきている。
さらに、状況は、分けられる物品中に存在しているかたまりのために、とりわけ、振動の結果としてかたまりを形成する傾向があるいくつかの種類の物質のために、さらに重要である。
簡潔に言うと、いったん所定の動作状態(物品の種類、孔の直径と数、シーブの充填レベル)が規定されるとでは、加えられる応力は、塞がれておらず、物質が続いて落ちるための所定のレベルよりも高くなければならない。いったんこの閾値を超えると、落ちる物質の量は、通常は、得られ得る分解度を、かくして、最終的な処方量が所定の許容範囲内で落ちる見込みを決定している最小値を有する。物質の開放は、加えられる応力の総数にかなり依存しており、これらの強さにはほとんど依存していない。
従って、本発明の目的は、前述の欠点から解放され、同時に、簡単かつ安価に製造できる装置を提供することである。
本発明は、粉末状の物質の緩やかな開放のためのシューティング手段の既知の原理に基づいている。
シューティング手段に加えられる機械的応力のために、縁に達するまで下方に流れる流れを含むこれら粉末状物質は、ここから、割り当てられた容器(例えば、製薬用アプリケーションのためのカプセルのベース)内に重力により落下する。
さらに、本発明では、シューティング手段の傾斜は、応力の影響の下で適切な流れを得るために、とりわけ、応力の存在中での流れの瞬間的な抑制(arrest)を果すために、物質の特性に従って調節される。
応力によって、供給装置によってシューティング手段の後方部分に装填された物質が、シューティング手段の遠縁に向かって進行し、かくして、薄層を形成する。
さらに、物質の粒子のサイズと比較すると、このシューティング手段の遠縁は、かなり広く落ちるように下を向いた(falling)「前部」を形成するように、所定の幅を有する。このようにして、統計的な理由のために、落ちるように下を向いた流れは、幅、頻度及び加えられた応力の波形に、規則的かつ繰り返し依存している。
この解決策の効果は、簡単さに関連付けられる。例えば、障害も不連続性もないので、また、物質層が非常に薄いので、このシステムは、代表的な他の既知のシステムでの、動きが悪くなる問題や圧縮の問題を受けない。
本発明のより良い理解のために、添付図面を参照して、好ましい例示であり限定的でない実施の形態(いくつかの変形例を含む)が説明される。
図1は、本発明の対象、即ちカプセル又は同様の容器内に粉末状又は粒状物質を分け与えるための装置を概略的に示す図である。 図2は、図1の装置を拡大した詳細な図である。 図3は、図1に示される装置を動作させ制御する電気制御ユニットに含まれるいくつかの構成要素を概略的に示す図である。
図1では、参照符号10は、カプセル等の中に粉末状又は粒状物質を分け与えるための装置を全体として示している。この装置10は、本発明に従って形成されている。
装置10は、トランスデューサ12(例えば、差動変圧器(LVDT)であるが、電磁誘導、電位差又は光学の種類であってもよい)に関連付けられたエンジン11(例えば、リニア「ボイスコイル」等)を有し、これら両方は、互いに対向してハウジング(TL)に装着されている。
後述されるように、装置10は、図3に詳細に示される電気制御ユニット(CC)によって制御される。
前記電気制御ユニット内に含まれる複数の要素によって、エンジン11及びトランスデューサ12は、位置サーボ機構を形成するために、互いに接続されている。この位置サーボ機構は、電気制御ユニット(CC)により適切に発生される電気信号によって、可動要素13に制御された動きを与える(以下参照)。可動要素13は、摺動ガイド14により支持され、また、アーム15が設けられ、このアームには、カーソル16が、球状の関節ジョイント17と一緒に(「タイ(“tie”)」による固定によって)固定されている。
パドル形状のシューティング手段18が、この球状の関節ジョイント17に固定されている。
可動要素13、シューティング手段18の傾斜及び形状により与えられる動きに続く加速のために、シューティング手段18の後方部分19に装填された物質は、進行し、同時に、薄く均一な層を形成する傾向を有する。
シューティング手段18の前縁20に達した粉末状又は粒状物質は、可能なパイロット要素21により案内され、測定セル22の内部に配置されたカプセルのベース(FND)の内部に落ちる。このベース(FND)は、図1には示されない手段(例えば、下方プッシュロッド、又は測定セル22の孔の部分の適切な変形)によって支持されている。
好ましくは、しかし必ずしも必要ではないが、このセル22は、(例えば、同出願人の特許出願である欧州特許第1860409号明細書に従う)容量タイプであることができ、従って、ここでは電気制御ユニット(CC)の内部に示され、前記トランスデューサと関連付けられた電気手段によって、連続して、かつ分け与える工程の進行と比較して無視できる程度の遅れで、ベース(FND)の内部の粉末状又は粒状の量を測定することができる。
質量測定の結果が、リニアエンジン11を制御する電気信号を適切に変化させて、ベース(FND)内に滑る物質の流れを直接決定することによって、電気制御ユニット(CC)により登録され、工程を自動的に規制することができる。かくして、所望の分配量に迅速かつ正確に達するまで、時間通りに(処方プロファイルで)流れの所定の進行に従う。
即ち、実際には、装置10は、分けられる量に従って、(既知のシーブシステムよりもかなり正確に)流れを制御することが可能であり、従って、所定の「処方プロファイル」に続くことができる(即ち、処方量をより正確にするために、はじめに迅速に開放し、あとで緩やかに開放する)。
リニアエンジン11と、トランスデューサ12と、可動要素13とを有するグループ(GRP)の軸は、必要に応じて、物品に対する水平成分にさえも応力を与えるように、垂直方向に対して傾斜されることができる。
実際には、ハウジング(TL)へのこのグループ(GRP)の固定は、適切な締結要素(SS)に設けられたピン(PN)によって実質的に果される。グループ(GRP)が回転されれば、シューティング手段18は、再び適切に向きが定められなければならないことが明らかである。
パイロット要素21は、測定セル22に入る全ての物質が、ベース(FND)内部に流れるように(例えば、この縁で止まらないように)形成されている。いくつかの物質が、例えば、パイロット要素21の表面に付着することによって、前記パイロット要素21で停止するべきであるならば、問題は現れない。なぜならば、これは、測定セル22の外側にあるので、測定されないからである。
さらに、前記パイロット要素21は、十分な勾配を有し、シューティング手段18と一緒に振動する。これは、これらの剥離により均一でない処方量を引き起こす可能性があるパイロット要素21の内部への物質の蓄積を防ぐ。
上述のように、処方される物質は、特に、低処方量の場合には、非常に多くの数のカプセルベース(FND)を充填するための量で、シューティング手段18の後方部分19に装填される。
シューティング手段18が連続して給送されるならば、このシステムが十分に機能することが明らかである。これは、物質の特性に従って変化されることができるほぼ一定の値で、シューティング手段18の後方部分19において所定のレベルを維持するように、モバイルアームと、物品を開放する振動測定装置とを有することができる給送システム(図示されない)により保証される。
この動作は、高精度である必要はなく、例えば、物質のレベルを検出する(容量、光学又は超音波)センサ(図示されない)によって、通常の測定によって果されることができる。シューティング手段18は、このセンサの制御の下で、規則的に給送される。この物質は、シューティング手段18の後方部分19に、直接、又は元々形成されているかたまりを保持するか粉砕するかの少なくとも一方をするために、これらに加えられることが可能な金属ネット23により下ろされる。
このシステムが垂直に(又はわずかに傾斜して)加えられる応力軸に対して使用されるのであれば、このシステムにより与えられる可能性は、前記エンジン11の平均電流が展開力(developed force)に比例し、また、可動要素13がサーボシステムによってつり合いを保たれるので、この力は、可動要素13の重さに等しいということからなる。従って、平均電流の変化は、シューティング手段18に含まれる物質の重さの変化を示し、このシューティング手段18に含まれる物質の一定量を保持するために、給送システムを制御するために使用されることができる。
明らかに、本方法を与えるために、ミスが、特にガイドの摩擦が許容されなければならず、ここでは、設備の滑りは、いかなる問題も与えてはならない(なぜならば、このシステムは、振動し、第1の剥離の摩擦の下で受ける静止した設備でよりも問題が少ないからである)。さらに、測定される変化と比較すると、全体的な重さが、重すぎてはならない。
装置1は、図示も説明もされない1連の要素によって完全にされる。特に、カプセル開閉システムと、ベース(FND)可動システムと、測定セル22の内部にベースを配置するためのシステムとがある。さらに、環境中への物品の分散を避けるため、及びオペレータの適切な保護と必要な測定精度とを保証するために、通常の保護部がある。
シューティング手段18は、図2により詳細に示されるように、極めて簡単で、安価で、かつ容易に交換可能である軽量の要素である。従って、さまざまな種類の物品をより良く扱うために、異なる形状(例えば、多少広く、多少長くされ、多少広くされた前縁を有し、平らな又はわずかに曲がったプロファイル(形状)を有する、等)を有する1連のものを形成することが可能である。さらに、前記シューティング手段18には、後述するアクセサリが装備されることができる。
既に述べたように、シューティング手段18は、球状の関節ジョイント17に固定されており、ここで、今度はカーソル16に固定されている。球状の関節ジョイント17は、3つの軸x、y、zに従うシューティング手段の傾斜の調節を果す。
前記シューティング手段18の側部の(図1における水平方向の、x軸に対する)傾斜、又は(図1における垂直方向の、z軸に対する)横断線が、特定の結果を得るために使用されることができる。この結果は、例えば、粒状物の起こり得る剥離、及びシューティング手段18を適切に成形することとアクセサリを加えることとの少なくとも一方によってなされる無駄なルートを介してこれらを除去することである。
シューティング手段18に加えることが可能な種々のアクセサリは、システムに汎用性(flexibility)を与える。
従って、各物質により適するための適切な「1連の」アクセサリが設けられることができ、かくして、シューティング手段18の適切なジョイントに予測を与え、ここでこれらアクセサリに固定されることができる。
これらアクセサリは、例えば、
生じ得るかたまりを保持する/粉砕するためのネットシーブ23(図2)、
適切な出口25(図2)に向かってこれらかたまりを運ぶために成形された分岐要素24、
粒状物を停止させることと粉砕することとの少なくとも一方のための選択バッフル(図示されない)
であることができる。
ところで、選択バッフルは、添付図面には図示されていないが、横方向に配置された垂直方向のギロチンバッフルであり、摺動面とバッフルとの間の水平スロット部分を除いて、物質を塞ぎ、塵及び最も小さな粒状物のみが通過することができ、一方、比較的大きな粒状物は停止される。
制御部分に関して、汎用性を加えるものは、
a)進行と、起こり得る剥離と、比較的大きな粒状物の方向とを制御するための、パイロット信号の特性、特に、周波数、形状及び対称性
b)充填ルール、即ち所望の処方量に達するまで流れが徐々にどのように変化する(減少される)か
c)傾斜を規制することによって、シューティング手段に垂直成分と水平成分との両方を含む応力を与えるための、応力軸(図では垂直方向に示されている)の傾斜
である。
付随的に、必要であれば、2つのルールを独立して調節するために、y軸及びz軸に作用する2つの異なるエンジンを使用することも可能であることが述べられることができる。
前記シューティング手段の空間位置の調節は、自動的に、又は駆動手段(図示されない)によって制御されることができる。
電子測定(機械ばかりと比較すると、慣性を受けない)のおかげで、充填時間はかなり減少される。
前記容量セルによって果される測定のスピーディーさは、完全に自動的な高速マシンに対してこのシステムを使用することを可能にし、複数の測定装置が平行していくつかのカプセルを充填する。逆に、これは、機械ばかりを使用することによって果されることができず、機械ばかりの場合には、速さはかなり遅くなる。
この場合(自動マシンを使用)において、提案されたシステムは、トランスデューサ12(可動システムの「開ループ」動作モード)を省略した場合、リニアエンジン11に代わって、このシューティング手段18と(例えば、ピエゾ電気タイプの)適切な小型アクチュエータとを組み合わせることによってかなりコンパクトにすることができる。
通常の充填技術と比較して、本発明のシステムは、品質において実質的な改良を示す。実際、処方量が容量ではなく質量に基づいているだけでなく、とりわけ、以下の測定及びベースの(又はカプセルの)起こり得る不良品に関する「ブラインド」処方に代わって、測定によってリアルタイムで制御された処方の原理に従うことにより、物質の受容可能な量を含んでいない。
図3を参照すると、電気制御ユニット(CC)が、信号発生器(GS)を誘導する(piloting)ことと、トランスデューサ(22)と相対的なコンディショニングエレクトロニクス(SE)とによって物品の開放される量を測定することとによって前記処方システムを制御するセントラルユニット(UC)を有することが理解されることができる。
前記発生器(GS)から入る信号(SNG)が、図3に点線で示された矩形内に含まれる複数の要素によって形成される位置サーボシステム(SSS)に送られる。このサーボシステム(SSS)は、前記位置トランスデューサ12からコンディショニングエレクトロニクス(EC)により受信され、入口で受信した制御信号(SNG)と反作用信号との間の違いに従って前記エンジン11を制御するパワー増幅器(SR)に従う規制ブロック(BR)(例えば、PID)により構成されている。この規制ブロック(BR)は、アナログ又はデジタルであることができる。
このようにして、前記エンジン11は、システムのダイナミクス内で、セントラルユニット(UC)の命令で発生器(GS)により発生される電気制御信号(SNG)に従って、可動要素13に動きを正確に与えるとができる。
従って、容量質量トランスデューサ22によって、このシステムは、連続して、かつ分け与える工程の進行と比較して無視できる程度の遅れで、ベース(FND)の内部の物質の質量を測定することができる。質量測定の結果が、セントラルユニット(UC)により登録され、前記ベース(FND)内に落ちる物質の流れを直接決定する信号(SNG)を適切に変化させることによって、工程を自動的に規制することができ、かくして、所望の処方量に迅速かつ正確に達するまで、充填レベルに従う流れの所定の進行に従う。
本発明の対象装置の主な効果は、この装置が、シーブと結ばれた漏斗形状の容器に基づいた、代表的な問題の解決策により克服するという事実によって示される。
前述のように、これら問題は、主に、圧縮された物質により引き起こされる、又はかたまりにより引き起こされることによって、シーブ孔が塞がれていることによる。さらに、シーブ孔の直径及び数は、物質の特性に従う決定的な要素を示している。
対照的に、本発明の対象装置は、物質の種類及び処方される量に関してかなりの汎用性を示す。これは、形態を変えることなく、物質の特性(例えば、水分量)の著しい変化を伴う場合でさえも、満足のいく動作をすることができることが判る提案されたシステムに対する高い許容性を示している。さらに、さらなる効果的な特性が、物品が決して「誤使用」されることなく、慎重を要する物質に使用されるのに適した装置を形成するという事実により示される。
10…装置、11…エンジン、12…トランスデューサ、13…可動要素、14…摺動ガイド、15…アーム、16…カーソル、17…関節ジョイント、18…シューティング手段、19…後方部分、20…前縁、21…パイロット要素、22…セル、23…ネットシーブ、24…分岐要素、25…出口、BR…制御ブロック、CC…電気制御ユニット、EC…コンディショニングエレクトロニクス、FND…ベース、GRP…グループ、GS…信号発生器、PN…ピン、SE…コンディショニングエレクトロニクス、SNG…信号、SR…パワー増幅器、SS…締結要素、SSS…位置サーボシステム、TL…ハウジング、UC…セントラルユニット。

Claims (18)

  1. カプセル等の中に粉末状又は粒状物質を分け与えるための装置(10)において、この装置(10)は、
    シューティング手段(18)の位置制御手段(12)と関連付けられたエンジン(11)を具備し、
    このエンジン(11)は、電気制御ユニット(CC)によって制御された電気信号(SNG)によって前記シューティング手段(18)に動きを与え、
    前記シューティング手段(18)の動きは、このシューティング手段(18)によって与えられた空間位置の調節と共に、少なくとも容器(FND)内の粉末状又は粒状物質の正確な処方量を与えることを特徴とする装置(10)。
  2. 前記シューティング手段(18)は、球状の関節ジョイント(17)に固定されており、かくして、3つの軸(x、y、z)に従う前記シューティング手段(18)の傾斜の調節を果すことを可能にすることを特徴とする請求項1の装置(10)。
  3. 前記エンジン(11)と、
    前記位置制御手段(12)と、
    可動要素(13)と、を有するグループ(GRP)の軸が、必要に応じて、異なる垂直成分及び水平成分を含む力を物品に与えることが可能であるように、傾斜されることを特徴とする請求項2の装置(10)。
  4. さまざまなタイプの物品をより良く扱うために、異なる形状を有する複数のシューティング手段(18)が設けられていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1の装置。
  5. 前記シューティング手段(18)の各々には、パイロット要素(21)が設けられていることを特徴とする請求項4の装置(10)。
  6. 前記シューティング手段(18)の各々には、ネット(23)が設けられていることを特徴とする請求項4の装置(10)。
  7. 前記シューティング手段(18)の各々には、出口(25)に向かって粒状物を運ぶように形成された分岐要素(24)が設けられていることを特徴とする請求項4の装置(10)。
  8. 前記シューティング手段(18)の各々には、粒状物を停止させることと粉砕することとの少なくとも一方のための選択バッフルが設けられていることを特徴とする請求項4の装置(10)。
  9. 前記エンジン(11)は、リニアボイスコイル又はピエゾ電気エンジンであることを特徴とする請求項1の装置(10)。
  10. 前記位置制御手段(12)は、LVDTタイプであることを特徴とする請求項1の装置(10)。
  11. 前記容器(FND)は、測定セル(22)の内部に配置されていることを特徴とする請求項1の装置(10)。
  12. 前記測定セル(22)は、容量タイプであることを特徴とする請求項1の装置(10)。
  13. 前記シューティング手段(18)の後方部分(19)の所定のレベルが、物質の特性に従って決定されることができる一定の平均値に保たれるようにして、物品を開放する前記シューティング手段(18)の給送システムが設けられていることを特徴とする請求項1の装置(10)。
  14. 前記給送システムは、前記シューティング手段(18)の物質のレベルを検出する(容量、光学又は超音波)センサによって調節されることを特徴とする請求項13の装置(10)。
  15. 前記エンジン(11)の平均電流が展開力に比例し、かつ前記シューティング手段(18)がサーボシステムによってつり合いを保たれるので、この力は、前記シューティング手段(18)の重さに比例し、
    前記平均電流の変化が、前記シューティング手段(18)内に入っている物質の重さの変化を示すので、これらが、前記シューティング手段(18)に含まれる物質の一定量を保持するために、前記給送システムを制御するために使用されることを特徴とする請求項13の装置(10)。
  16. 前記制御ユニット(CC)は、前記エンジン(11)、前記トランスデューサ(12)及び前記測定セル(22)の動作をそれぞれ制御するセントラルユニット(UC)を有し、さらに、
    信号(SNG)発生器(GS)と、
    位置トランスデューサ(12)の信号に従って前記エンジン(11)を制御するパワー増幅器(SR)に従う規制ブロック(BR)を有するサーボシステム(SSS)とを有することを特徴とする請求項1ないし15のいずれか1の装置(10)。
  17. 前記制御ユニット(CC)は、前記測定セル(22)のセントラルユニット(UC)を有し、さらに、
    信号(SNG)発生器(GS)と、
    前記トランスデューサ(12)(前記可動システムの開ループ動作モード)を省略した場合、前記リニアエンジン(11)に代わって、(例えば、ピエゾ電気タイプである)小型アクチュエータとを有することを特徴とする請求項1ないし15のいずれか1の装置(10)。
  18. 前記処方量に従って容量を制御することが可能であり、かくして、より正確な処方量を得るために、初期の迅速な開放と最終的な緩やかな開放とを予測した所定の処方プロファイルに従うことを特徴とする請求項1ないし17のいずれか1の装置(10)。
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