JP4253361B2 - 微粒物質を計量するための計量装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定量の微粒物質を計量する方法および装置、そして、このような計量装置のうちの少なくとも２つを包含する計量器械に関する。更に詳しくは、本発明は、流動性に乏しい粒状あるいは球状化された物質の計量あるいは投与に向けたものである。本発明は、特に（これに限らないが）乾式粉末吸入器で用いられる所定量の微粒子状薬物のような感圧性微粒物質を計量するのに適用されるものである。
非常に小さい粒度を有する粉末（微粉化粉末）が、普通、吸入療法で用いられている。このような粉末は軽くてほこりっぽいので、取り扱い上の問題を引き起こす。更に、このような粉末は、自由流れ特性に乏しく、しばしば取り扱い時、精密計量時に問題を引き起こす。
このような粉末をより大きい粒子（凝集塊）に形成して流動性を改良することは公知である。WO-A-95／09615が、吸入中に壊すことができる球状化凝集塊を形成して微細な粉末薬物を得る方法の一例を開示している。このような凝集塊はより稠密でコンパクトな粒子からなるが、かかる凝集塊は比較的感圧性であるという別の欠点がある。この場合、凝集塊を壊したり、より大きな凝集塊を発生させたりすることなく凝集塊を計量することが難しく、それ故に流動性が低下し、正確な計量のための必須条件を悪くしてしまうのである。
したがって、微粒物質（特に、凝集塊）をより正確に計量できる技術が必要である。正確な計量は、規定された体積または重量の許容度に従わなければならない粉末医薬品を取り扱い、配布する場合に特に重要である。一つの例は、EP-B-0237507に開示されている種類の吸入器のような乾式の粉末吸入器の充填である。
GB-A-2113182は、粒状材料を計量するための計量装置を開示している。しかしながら、この開示された装置は、粒状の肥料のような自由流動性粒状材料を計量するようにはなっているが、非常に小さい粒度を持ち、流動性が劣る微粉を計量するようにはなっていない。この開示された計量装置は、細長いチューブの形をした溜めを包含し、計量機構への自由流動性粒状材料の送出しには適しているが、計量機構への微粉を送出しには信頼性をもって使用することができない。その理由は、計量機構上方溜め内の粉末の頂部が溜め内に粉末の物理的なブリッジを形成することになり、計量機構への粉末の自由な流れを妨げるのである。
したがって、信頼できる正確なやり方で微粒物質を計量する装置および方法を提供することが本発明の全般的な目的である。
本発明のさらなる目的は、感圧性微粒物質（たとえば、凝集塊）を壊さないやり方で微粒物質を計量する装置および方法を提供することである。
本発明の別の目的は、高速で実施することができる微粒物質計量装置および方法を提供することである。
したがって本発明は、所定量の微粒物質を計量する計量装置であって、計量室を構成しているボデー部材と、入口を有し、計量室に通じている流入路とを包含し、この流入路が途切れておらず、水平面に対して傾いた軸線のまわりに回転可能であり、回転軸線と同軸である第１部分と、回転軸線に対して傾いており、装填状態では下向きに傾斜し、空にする状態では上向きに傾斜する第２部分とを包含し、それによって、流入路が、使用時に充填状態において計量室への重力で誘導された微粒物質の流れを案内し、空にする状態で計量室への微粒物質の流れを阻止する重力による入口のロックを提供するようになっており、また、出口を有し、計量室から通じている流出路を包含し、この流出路が充填状態において計量室からの微粒物質の流れを阻止するが、空にする状態においては計量室からの微粒物質の流れを許容する流れ制御手段を包含し、更に、流入路の入口に通じる溜めを包含し、この溜めが回転可能であり、使用時に流入路と共に回転し、流入路へ微粉物質を供給するようになっている計量装置において、溜めが、更に回転時に流入路の入口のところで、流入路に含まれ得る微粒物質のすべての容積に対して混転効果を達成するようになっていることを特徴とする計量装置を提供する。
この計量装置は、所定量の微粒物質（所定の容積または所定の重量のどちらか）を計量するようになっている。本発明において「状態移行」という用語は、充填状態から空にする状態への移行および空にする状態から充填状態への移行の両方を包含することを理解されたい。
計量装置の重要な特徴は、計量室への流入路が途切れないということである。本発明において、「途切れない」という用語がなんら機械的な弁部材などを流入路に配置していないことを意味するために使用されていることを理解されたい。したがって、流入路に存在する微粒物質へ破壊を避けることができるのであり、この計量装置は、粉末凝集塊のような感圧性の微粒物質の計量に特に適している。しかしながら、機械的な弁部材が流出路を閉塞したり、妨害したりしない限り、計量室の下流側で機械的な弁部材を使用する分にはそれを妨げるものではない。その一例を以下に説明する。
計量装置の別の重要な特徴は、計量室の上流側に重力による入口のロック、すなわち、流入路に存在する微粒物質に作用する重力から生じるロッキング機能を設けたことである。その結果、計量室の充填が完了した後でさえ、微粒物質の流入路に存在する微粒物質と計量室内に存在する計量した量の微粒物質との途切れない接触を維持することが可能である。したがって、充填完了後に微粒物質のさらなる流入を防ぐように計量室への入口のところに機械的な弁部材などを設けることはまったく不要である。
上述の重力による入口のロックに加えて、流出路も、充填状態において計量室からの微粒物質の流れを阻止するが、空にする状態ではこのような流出を許容する流れ制御手段を包含する。計量室および計量室下流側の流出路が充填段階中に通常空であるという事実の結果として、計量室下流側の流れ制御手段は、入口ロックとは対照的に、可動式機械的弁部材などの形となっていてもよい。この弁部材は各状態移行に対応して適当なやり方で制御される。しかしながら、好ましい実施態様においては、本発明の計量装置は計量室の下流側に重力による出口のロックを包含する。この重力出口ロックを提供するために、状態移行は更に流出路の回転を伴い、充填状態において計量室からの微粒物質の流れを阻止するが、空にする状態ではこのような流出を許容するようになっている。
これらの流路は、ボデー部材を貫いて延びているチャネルを構成すると好ましい。しかしながら、流路はまた、重力によるロックを達成するように傾斜変位することができる場合には、微粒物質を支持し、案内する非閉鎖表面の形をしていてもよい。
本発明はまた、所定量の微粒物質を計量する方法であって、所定量の微粒物質を計量するための計量装置であり、計量室を構成するボデー部材と、入口を有し、計量室に通じている流入路とを包含し、この流入路が途切れておらず、水平面に対して傾斜した軸線のまわりに回転可能であり、回転軸線と同軸である第一部分と、回転軸線に対して傾斜しており、充填状態において下向きに傾斜し、空にする状態において上向きに傾斜するようになっており、更に、出口を有し、計量室から通じている流出路と、流入路の入口に通じ、回転軸線のまわりに回転可能であり、使用時に流入路と共に回転して流入路へ微粒物質を与える溜めとを包含する計量装置を用意する段階と、溜めに微粒物質を与える段階と、流入路を回転させてその第二部分を下向きに傾斜させ、そこを通して微粉物質の重力で誘導された流れを案内して計量室を満たす段階と、充填段階中に計量室からの微粒物質の重力で誘導された流れを阻止する段階と、流入室を回転させてその第二部分を上向きに傾斜させ、計量室への微粒物質のさらなる流れを阻止する重力による入口のロックを提供する段階と、微分物質が計量室へ流れのを阻止されている間に計量室を空にする段階とを包含する方法において、溜めが更に回転時にそこに含まれ得る微粉物質のすべての容積に対して流入路の入口のところで混転効果を達成するように構成されていることを特徴とする方法を提供する。
本発明は更に、所定量の微粒物質を計量するための計量器械であり、少なくとも一つの計量装置を包含し、この計量装置が、計量室を構するボデー部材と、入口を有し、計量室に通じている流入路とを包含し、流入路が途切れておらず、水平面に対して傾斜した軸線のまわりに回転可能であり、回転軸線のまわりに回転できる第一部分と、充填状態においては下向きに傾き、空にする状態においては上向きに傾くように回転軸線に対して傾斜している第二部分とを包含し、それによって、流入路が、使用時に、充填状態において重力で誘導された微粒物質の流れを計量室内へ案内し、空にする状態において計量室内への微粒物質の流れを阻止する重力による入口のロックを提供するようになっており、更に出口を有し、充填状態において計量室からの微粒物質の流れを阻止するが、空にする状態において計量室からの微粒物質の流れを許容する流れ制御手段を包含する流出路を包含する計量器械において、更に、共通軸線を持つ周方向に隔たった位置で２つまたはそれ以上の計量装置を装着した回転可能なホイールを包含することを特徴とする計量器械を提供する。
回転可能なホイール上に複数の計量装置を配置することの利点は、一つの計量装置が充填ステーションで充填されている間、別の先に充填された計量装置が空にするステーションで空にされ得るということである。好ましい実施態様において、計量器械は回転ホイール上で互いに直径方向に対向して配置した少なくとも二つの計量装置を包含し、少なくとも二つの計量装置の一つが充填状態にあるときに別の計量装置が空にする状態にあるようにしてある。
計量装置を一つだけ使用するときには、その出口は状態移行中に水平面内のほぼ固定された位置に保持することができる。その結果、装置からの微粒物質の流れがまとまっている。対照的に、円形の経路に配置された複数の計量装置を備えている回転ホイールの場合、各計量装置の出口は状態移行中移動する。充填状態から空にする状態への回転中に出口からの早期の微粒物質の流れを避けるために、各計量装置が個別に制御可能な弁部材を包含すると好ましい。この弁部材は、充填状態において計量装置の出口を閉じる閉位置と空にする状態において計量装置の出口を開く開位置との間で移動可能である。このような弁部材の動作は、回転可能なホイールの回転に対応して作動するように構成したカム式装置によって制御することができる。
以下、本発明の好ましい実施態様を添付図面を参照しながら説明する。図面において：
図１は、本発明の好ましい実施態様による計量装置を充填状態で示す垂直断面図である。
図２は、図１の計量装置を空にする状態で示す垂直断面図である。
図３は、本発明の別の実施態様による計量器械の垂直断面の略図であり、一つの計量装置を充填状態で示し、もう一つの計量装置を空にする状態で示す図である。
図１および２は、本発明の好ましい実施態様による計量装置を示している。この計量装置は、代表的には、乾式粉末吸入器に粒状あるいは球状化された形態の薬物を所定量（以下「投与量」と呼ぶ）充填するのに使用される。計量装置は好ましくはステンレス鋼で作られる。
計量装置は、使用時に、図１に示すような充填状態と図２に示すような空にする状態との間で傾斜した回転軸線４のまわりに180度にわたって往復回転させられるボデー部材２を包含する。回転軸線４は、垂線Ｖに対して約45度の角度αで傾斜しているが、他の傾斜も使用可能であることを理解されたい。この好ましい実施態様ではボデー部材２が往復回転されるけれども、計量装置がボデー部材２を単一方向に回転させることによっても同等に作動され得ることを理解されたい。
ボデー部材２は、それを貫いて入口６から出口８まで延びている流路と、この流路に連通する計量室９を包含する。この流路は三つの穿孔したチャネル、すなわち、第一のチャネル10、第二の中間チャネル12、第三のチャネル14によって形成されている。３つのチャネル10、12、14は常に相互に接続している。すなわち、流路内部で案内される微粒物質を阻止する弁部材などは一切ない。
第一、第二のチャネル10、12は入口６から計量室９に通じる流入路を共に形成しており、第三のチャネル14は計量室９から出口８へ通じる流出路を形成している。本実施態様においては、計量室９は第三のチャネル14の一部をなしている。
第一のチャネル10は、入口６から下方に延びており、回転軸線４と同軸である。したがって、第一のチャネル10の傾斜は時間内で一定であり、状態移行には影響されない。
第二のチャネル12は、計量室９の上流に重力によるロックを形成し、第一チャネル10の下方部分16から計量室９に通じる開口18まで延びている。第二のチャネル12は、回転軸線４に対して角度βで延びている。角度αおよびβは、第二のチャネル12が図１、２に示すように充填状態、空にする状態のいずれでも水平面に向かないように選択される。更に詳しくは、第二のチャネル12は、充填状態において下向きに傾き、計量室９への重力での流れを許容するようになり、空にする状態において上向きに傾いて計量室９への重力による流れを阻止するようになる。参照符号22は第二のチャネル12の外端部に挿入したシールを示す。
第三のチャネル14は、計量室９の下流に重力によるロックを形成し、計量室９から出口８まで延びている。第三のチャネル14は、回転軸線４に対して角度φで延びている。角度αおよびφは、図１に示す充填状態において、第三のチャネル14の構成する流出路が上向きになり、計量室９の充填中に計量室９からの重力による流れを阻止し、図２に示すような空にする状態において、第三のチャネル14の構成す流出路が下向きなって微粒物質の投与量分の、計量室９からの重力による流れを支援している。
ボデー部材２は更に調整可能なプランジャ24を包含し、このプランジャは、第三のチャネル14内で、計量室９の出口８から離れる方に向いている側に配置してあり、計量室９の容積調整を行うようになっている。プランジャ24は、調整手段26によって長手方向に位置決め可能であり、計量室９の内部容積、したがって充填状態で充填されるべき容積を設定することができる。プランジャ24の位置は、図１、２に示すようなナット・ねじ構造によって手動調節したり、あるいは、オプションとしてステッパモータ等（図示せず）によって調整することができる。好ましい実施態様において、フィードバック式制御装置を組み込み、出口８から分配される投与量分の重量を測定し、対応する信号をフィードバック信号として使用して計量室９の内部容積を所望の値に設定することができる。
使用時、図１に示す充填状態において、微粒物質は、重力の作用の下に、第一、第二のチャネル10、12によって形成される流入路を通って流れ、計量室９の容積を満たす。充填段階中に第三のチャネル14が満たされる程度は、第三のチャネル14の傾斜、長さ、微粒物質の流動性および計量室９の上流側の流路内に存在する微粒物質の重量から生じる圧力に依存する。好ましくは、これらのパラメータは、充填段階中に出口８からのオーバフローが生じることがないように選択される。
ボデー部材２を、その後、図２に示すような空にする状態において180度にわたって回転させると、計量室９内および下向きに傾斜した第三チャネル14内に存在する投与量分が重力の作用の下に出口８を通って流出する。空にする段階中、微粒物質は計量室９に流入するのを阻止される。これは、第二のチャネル12が空にする状態において上向きに傾斜している、すなわち、流入路が重力でロックされているからである。微粒物質を壊すような弁部材などが流路をなんら塞がないことに注目することが重要である。
図１、２からわかるように、水平面における出口８の位置は状態移行によってほとんど影響されることがない。これは、出口８が回転軸線４と同軸であるという事実による。流出流をほぼ垂直方向に、たとえば出口８の下方に位置した吸入器（図示せず）内へ案内するために、ボデー部材２は出張り形状のガイド部材28を備えている。
計量装置は更に、流入路の入口６のところに流れ案内表面32を有する溜め30を包含する。本実施態様においては、この溜め30は中空の切頭円錐形となっており、回転軸線４と同軸であり、一緒に回転するようにボデー部材２に固着してある。計量しようとしている微粒物質は、溜め30に供給される。好ましくは、間欠的に供給され、溜め30内に所定のレベルを維持するようになっている。溜め30の回転は、その中の微粒物質を混転する効果、すなわち並進運動を行い、それによって、微粒物質が計量室９内への流れを妨害あるいは阻止する可能性のある物理的なブリッジを形成するのを防いでいる。
図３は、図１、２に示すような種類の複数の計量装置Ａ、Ｂを備えた計量器械を示している。図１、２の計量装置と関連してすでに説明した計量装置Ａ、Ｂの構成要素は同じ参照符号で示し、その構造、動作についての説明はここでは繰り返さない。
この計量器械は回転可能なホイール50を包含する。このホイールはハブ52で支持されており、回転軸線54まわりに段階的に一方向回転運動を行うように配置してある。回転軸線54は、垂線Ｖに対して約45度の角度φで傾斜しているが、他の傾斜角度も使用可能であることを理解されたい。回転可能なホイール50は、２つの対向する主壁56、58と、これらを相互連結する周壁60とを包含する。壁56、58、60は微粒物質Ｓを受け入れる内部容積62を構成する。この物質Ｓは上方の主壁56に設けた開口64を通して供給される。
計量器械は、図１、２に関連して説明した種類の第１、第２の計量装置Ａ、Ｂを更に包含し、これらの計量装置は、直径方向に対向した位置において回転可能なホイール50上に装着されている。図３において、回転可能なホイール50は第１の計量装置Ａが充填状態にあり、第２の計量装置Ｂが空にする状態にある位置で示してある。計量装置Ａ、Ｂの動作は、本質的に図１、２に関して説明した計量装置の動作と同じものである。したがって、計量装置Ａ、Ｂは、計量装置内の微粒物質を壊す可能性のあるいかなる弁部材も必要とすることなく、繰り返し充填状態と空にする状態の間で変位させることができる。しかしながら、図１、２の計量装置において回転軸線４が計量装置を通って延び、第一のチャネル10と同軸であるのに対して、計量器械の計量装置Ａ、Ｂは共通の回転軸線、すなわち回転可能なホイール50の回転軸線54を有する。
この実施態様の計量器械は２つの計量装置Ａ、Ｂだけを包含しているが、回転可能なホイール50が付加的な計量装置を支持し得ることを理解されたい。代表的には、回転可能なホイール50は、周方向に対称的に隔たった６つの計量装置を支持し、回転可能なホイール50の所与の回転の際に、第一の装置が充填ステーションで充填状態にあり、第二、第三の充填済みの装置が空にするステーションに向かって回転している途中にあり、第四の装置が空にするステーションで空にする状態にあり、第五、第六の装置が充填ステーションに向かって回転している途中にある。
計量装置間のさらなる差異が、図１、２に示すような計量装置と図３に示したような計量器械の計量装置Ａ、Ｂとの間にある。前者においては、出口８の位置は状態移行中にほぼ影響されないが、後者においては、出口８は状態移行中円形の経路に沿って移動する。したがって、充填ステーションを出る計量装置Ａ、Ｂのうちの一方の充填済みの計量室９内に存在する微粒物質は、この計量装置が空にする状態に達する前に、一部あるいは完全に出口８を通って流出する可能性がある。計量装置Ａ、Ｂがこのように早期に空になることを防ぐために、計量装置Ａ、Ｂは、各々、制御可能な弁装置の形態をした機械的な出口ロック部材を備えている。各弁装置は回動可能なアーム66を包含し、このアームは一端に弁部材70を、反対端にローラの形をしたカム・フォロワー72を有する。アーム66のピボット軸線が参照符号68で示してある。各カム・フォロワー72は、静止リング76に形成された円周方向の溝74に沿って案内され、カム・フォロワー72のための案内カム表面を提供する。図３に示すように、円周方向の溝74の半径は、空にする状態におけるよりも充填状態においていくぶん大きくなっている。その結果、アーム66の角度位置は状態移行中に変えられることになる。更に詳しくは、カム溝74の半径は、弁部材70が充填状態において、また、空にする状態に向かう経路に沿って閉鎖位置にあり、計量装置Ａで示すように出口８を閉じるように選択される。空にする状態において、弁部材70は開放位置にあり、計量装置Ｂで示すように、出口８からの微粒物質の流れを許容することになる。
ここで、機械的な弁部材を図１、２の計量装置で使用してもよいことを理解されたい。事実、図１、２の計量装置において第三のチャネル14によって形成された重力による出口のロックの代わりに、出口８を繰り返し開閉する機械的な弁機構を使用してもよいことは明らかであろう。
最後に、本発明がここに説明した実施態様に限定されるものではなく、請求の範囲に定義したような発明の範囲内で多くの異なったやり方で変更することができることは当業者には明らかであろう。

Claims (8)

1. 所定量の微粒物質を計量するための計量装置であって、
   計量室（９）を構成しているボデー部材（２）と、
   入口（６）を有し、計量室（９）に通じている、途切れていない流入路であり、水平面に対して傾斜した回転軸線（４）のまわりに回転可能であり、それによって、使用時に充填状態において計量室（９）への微粒物質の重力で誘導された流れを案内し、空にする状態において計量室（９）への微粒物質の流れを阻止する重力によるロックを与える流入路と、
   出口（８）を有し、計量室（９）から通じている流出路と、
   入口（６）において流入路へ接続されている溜め（30）であって、使用時に流入路と一緒に軸線（４）のまわりに回転し、微粒物質が幾らかでも含まれているときには回転により入口（６）にて当該微粒物質へ混転効果を提供して計量室（９）へ微粒物質の流れを確実に行うための溜め（30）と、
   を包含する計量装置において、
   該流入路が、入口（６）から下方に延びておりかつ前記軸線（４）と同軸をなしている第一チャネル（10）と、前記回転軸線（４）に対してβの角度で延びている第二チャネル（12）と、を有しており、これにより当該第二チャネル（12）が充填状態においては下方へ傾斜しかつ空の状態においては上方へ傾斜しており、かつ計量室（９）が変更可能である内部容積を有していることを特徴とする計量装置。
2. 流出路が回転軸線（４）のまわりに回転可能であり、使用時に、流入路と一緒に回転するようになっており、その少なくとも一部が充填状態において上向きに傾斜し、空にする状態において下向きに傾斜するように回転軸線（４）に対して傾いており、それによって、流出路が、充填状態において計量室（９）からの微粒物質の流れを阻止し、空にする状態において計量室（９）からの微粒物質の重力で誘導された流れを案内する重力による出口のロックを与えるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の計量装置。
3. 更に、計量室（９）の内部容積を調節するための制御手段（24、26）を包含することを特徴とする請求項１または２記載の計量装置。
4. 流路の横断面が移行状態によって実質的に影響を受けないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の計量装置。
5. ボデー部材（２）が流路を包含し、これらの流路がボデー部材（２）を貫いて延びるチャンネル（10、12、14）を包含することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の計量装置。
6. 溜め（30）が流入路の入口（６）と同軸であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の計量装置。
7. 溜め（30）の内面の主要部分（32）が流入路の入口（６）に向かって内向きにテーパを付けてあることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の計量装置。
8. 溜め（30）の内面の主要部分（32）が実質的に円錐形であることを特徴とする請求項７に記載の計量装置。

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