JP5210519B2 - 容器を充填する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、開放端を有する容器に粉末を充填する方法、複数のこのような容器を同時に充填する方法およびこのような方法を実施する装置に関する。

個々の容器に単位投与量の薬剤を工場で詰めるとき、薬剤を大気から保護する必要がある。５％より良好なＲＳＤ（相対標準偏差）を得るには充填重量（薬剤質量）は正確でなければならない。

凝集性のある粉末は、壁面にくっついたり、相互にくっついたりするために小さな容器に押し込むのが難しく、充填状態が不均一になる。これを克服するために大きな力を用いると、粉末が圧縮されて固い塊になる。これは、患者の吸入空気流によって粉末を容器から吸い出さなければならない乾燥粉末吸入用途には特に不利である。

充填方法は公知である。ドーセーターズ（Dosators）チューブを使用できる。このチューブは、粉末床に押し込み、チューブ内にこびりついた粉末と共に持ち上げて取り出し、容器へ移動させる。次に、粉末をチューブから容器内へ押し出す。容器をさかさまにして粉末床内へ押し込み、粉末を容器内にこびりつかせ、過剰分をぬぐい取ることも知られている。容器内に粉末を軽く叩き落とし、容器の重量を量り、容器が正しい重量となったときに叩き落としを止めることも知られている。最後に、既知体積の移送チューブ内に粉末を吸引し、このチューブを容器まで移動させ、容器内に粉末を吹き飛ばすことが知られている。

一般的に、これらの方法では、縁までいっぱいにし、容器を取り囲んでいる表面になんら粉末が堆積していないように小さい容器を充填するのは困難であり、ポケット内密度がかさ密度より高くなる。

国際公開公報９７／０５０１８が、空所を充填する、特に、ホッパを振動させることによってホッパから流れてくる自由に流動する凝塊形態の粉末を空所に充填する方法及び装置を記載している。これは、振動を使用することで粉末の流れを正確にオン、オフすることができることを示している。空所は円形の立体配置の円盤に成形されていてもよい。円盤は、ターンテーブル上に置いて振動を与えることができる。この文献では、空所がホッパ出口の下を通過するときに振動の効果によって投与リングの周縁にある空所に粉末を均一に満たすようになっていると説明している。振動は、また、空所内および投与リングの上面にある過剰分の粉末をこの上面に沿って次の空所に移動させるか、または、投与リングの縁に落下させるようになっている。この文献は、また、投与ホルダ（空所が形成されている）およびホッパを係合状態に錠止し、粉末が各空所内へ直接流入し、空所間の投与ホルダの上面を粉末のないきれいなままにする可能性を教示している。

したがって、国際公開公報９７／０５０１８は、各空所を適切かつ確実に満たすのに振動を使用するシステムを教示している。振動により、粉末はホッパから空所まで確実に流れ、空所内へ確実に流入し続ける。その結果、粉末が空所の側部または中央にスペースまたはエアポケットを残すことはなく、この意味においては、均一な密度を達成する。しかしながら、国際公開公報９７／０５０１８では、空所内の粉末の実際の密度は考慮されていない。国際公開公報９７／０５０１８は、空所が完全にいっぱいになるまで振動を与える１つのシステムと、振動の振幅および振動数が一定のままであると仮定するならば、空所への粉末の流量がほぼ一定であるという根拠に基づいてバイブレータ動作の持続時間と慎重に計時することによって充填重量を決定する別のシステムとを提案している。ここでは、或る特定の体積について、たとえば空所の総体積について、粉末の密度が変化する可能性があり、そうすると充填重量が変わることになるという事実をなんら考慮していない。これは、単に体積を確実に粉末でいっぱいにし、エアポケットまたはスペースを生じさせないということとは異なる。

本発明の目的は、従来の方法および装置の欠点を克服、または、少なくとも減らすことにある。

本発明は、粉末を収容している容器の所定の機械的な撹拌で、その粉末を経時的に安定した所定の再現可能な密度に安定させることになるという認識に基づいている。機械的な撹拌は粉末粒子に垂直方向加速度を生じさせることになる。この機械的な撹拌は、好ましくは、軽く叩く（軽打）ことで発生させる。

本発明によれば、開放端を有する容器に粉末を充填する方法であって、容器の開放端上方に粉末を収容しているホッパの出口を位置させる工程と、ホッパを機械的に撹拌して粉末をホッパから容器まで移送させる工程と、容器を機械的に撹拌する工程とを含み、容器に所定密度で粉末を確実に満たすに充分な少なくとも所定程度で機械的に撹拌する工程を行う方法が与えられる。

ホッパを機械的に撹拌することによって粉末はホッパから容器まで移動させられる。次いで容器を機械的に撹拌することによって粉末が容器内に安定して詰まり、「タップ密度」として知られる再現可能な状態になる。粉末は、容器に対する所定の撹拌量の後にタップ密度にされることになる。さらに撹拌を行ったとしても密度がなんらかの意味のある程度まで増大することはない。それ故、このようにすれば、容器内の粉末の量をモニタする必要がない。容器に与えられる撹拌の程度は、たとえば、容器を撹拌する時間、容器を叩く回数または振動の振動数もしくは振幅によって測定できる。容器が既知の体積であり、充填を所定レベル（たとえば、ホッパの吐出量で決まる）まで実施した場合に、既知の粉末質量は所定密度に基づいて得ることができる。さらに、タップ密度が達成されてしまう前の時点で叩くのを終えることも可能である。タップ密度に到達する叩きの最終部分で、容器に粉末が完全に満たされたことになり、１回叩く毎に密度がゆっくりと大きくなる。

さらに、このタップ密度の範囲で、代表的にはタップ密度の９０％より高い範囲で、粉末の性質はかなり再現可能である。したがって、叩く回数を変えることによって、容器を完全に満たし、中の粉末の密度をタップ密度の９０％から１００％の範囲にわたって再現可能な方法で制御することが可能となる。これにより、達成しようとしている充填重量の変動を小さくすることができる。これは、粉末量をバッチ毎に変化させるのを可能にするのにも役に立つ。

好ましくは、この方法では、粉末について所定体積を定めるために容器の体積を利用する。

このようにすれば、所定体積によって所定質量を得ることができる。
好ましくは、本方法では、さらに、容器の体積が所定体積に等しくなっている容器の全体積を粉末で満たす。
このようにすれば、容器の体積を利用して粉末の質量を決定できる。
好ましくは、この方法は、ホッパを機械的に撹拌する工程の少なくとも一部にわたって、容器の開放端からホッパの出口を離して容器を過剰充填する工程と、機械的に撹拌する工程の後で過剰な粉末を容器の開放端から取り去る工程とを含む。

特に、ホッパが容器を満たしてからホッパを容器の開放端から離す前に、粉末を容器内で安定させることが好ましい。容器の開放端から離したときにホッパをさらに撹拌することによって確実に容器を粉末で完全に満たすことができる。これは、ホッパを容器の開放端から離れるように動かしたときに、容器の頂部から若干量の粉末を取り去ってしまうという問題を克服する。

好ましくは、この方法は、さらに、容器が開放端と同一のレベルに満たされるように容器の開放端を横切ってホッパの出口を位置させる工程を含む。
このようにすれば、ホッパの出口が、開放端と同一の位置レベルまでの容器の体積と同じ所定体積の粉末を定めることができる。

あるいは、この方法は、さらに、ホッパの出口を容器内の所定レベルに位置させて容器と共に所定体積を定める工程を含む。この場合、この所定体積は容器の体積より小さい。

こうすれば、容器を所定体積を定めるためにも利用できる。しかしながら、ホッパの出口が容器内の位置まで延びているので、容器内の所定体積の粉末の頂面は開放端のレベルの下方にある。このようにすることで、容器の開放端まわりで容器に粉末が堆積する可能性を減らすことができる。さらにまた、ホッパの出口を容器内に突入させる量を調節することによって所定体積を容易に調節できる。

好ましくは、この方法は、さらに、ホッパの出口にオリフィス、メッシュ、スクリーンおよびグリッドのうちの１つを設けてホッパ内の粉末を容器から隔離する工程を含む。

これは、機械的な撹拌をホッパに行うまでホッパ内に粉末を維持する効果的な方法となる。

好ましくは、この方法は、さらに、かさ密度粉末が重力の下に通り抜けて流れることはないほど小さいが、機械的に撹拌する工程中には粉末が通り抜けて落下できるほど大きい穴サイズを有するオリフィス、メッシュ、スクリーンまたはグリッドを設ける工程を含む。
このようにすれば、ホッパを容器に対して移動させるときになんらかの意味のある量の粉末を落下させることがない。

好ましくは、この方法は、さらに、ほぼ０.５ｍｍの穴サイズを有するオリフィス、メッシュ、スクリーンまたはグリッドを設ける工程を含む。
粉末の性質に応じて他の穴サイズがもっと適切であるかもしれない。

好ましくは、機械的に撹拌する工程の一方または両方は、ホッパおよび／または容器を叩く工程を含む。
それ故、ホッパおよび／または容器を軽く叩いて機械的な撹拌を行い、粉末を移送したり、粉末を安定させたりすることができる。

軽く叩くということは、単なる全体的な非特異性振動とは異なって、単に粉末粒子をあちこちに移動させて、より自由に流動させるのみではなく、実際に粉末に積極的に衝撃を与えて、特に、叩いている方向で決まる方向に移動させる。それ故、好ましくは、軽く叩くことは、容器の開放端から容器内へ向かう方向で行い、粉末粒子にこの方向で衝撃を与える。通常、重力によって充填を行う場合、容器の開放端は上向きにし、軽く叩くことを垂直方向下向きに行う。

好ましくは、機械的に撹拌する工程は、ホッパおよび容器を１〜１０ｍｍ持ち上げ、次いで、重力の下にホッパおよび容器をほぼ固定位置まで落下させる工程を含む。
ホッパおよび容器をこのように軽く叩くことによって粉末をホッパから容器へ移動させ、容器内で粉末を適当に安定させる。

好ましくは、機械的に撹拌する工程は、ホッパおよび容器内の粉末にほぼ１０００Ｇの加速度を与える。
この粉末への加速度は、上述したように与えてもよいし、ホッパおよび／または容器に任意適当な動きを与えることで行ってもよい。粉末を必要な密度に安定させると適切である。

好ましくは、機械的に撹拌する工程は、ホッパおよび／または容器を５０回〜５００回軽く叩く工程を含む。
粉末の性質および所定体積のサイズに依存して、これは充分な機械的な撹拌を与え、確実に容器を粉末で満たし、粉末を必要な密度に安定させることになる。したがって、容器を量る必要がない。

好ましくは、機械的に撹拌する工程は、ホッパおよび／または容器を振動させる工程を含む。
これは、粉末の移動および／または粉末の安定化を行う一つの方法である。この方法は、上述したように軽く叩くことと連動して利用してもよい。

必要な機械的な撹拌を達成するためには、全体的な非特異性の振動を容器に与えるだけでは不十分である。全体的な振動は、単に、粉末粒子を相対的におよび互いのまわりに移動させ、それ故、粉末の流れを向上させるだけである。これはホッパから容器まで粉末を移動させ、粉末で容器を完全に満たすときには役に立つが、それで得た粉末の密度は不充分に定まったままである。

タップ密度の再現可能な状態に粉末を安定させるのに必要な機械的な撹拌を行うためには、軽く叩くために上記の通りに粉末粒子に衝撃を与えるのに必要な振動を加える必要がある。実際のところ、粉末粒子を軽く叩くのと同様に粉末粒子を移動させるために振動の状態も整えなければならない。この意味で、機械的な撹拌に適していると考えられる振動は、当業者が通常考えるであろうより全体的な非特異性「振動」よりもむしろ、一連の連続的な軽打と考えることができる。
上記に鑑みて、軽く叩くこと（軽打）が特に有利なことはいうまでもない。

好ましくは、この方法は、さらに、ホッパおよび／または容器を１００Ｈｚ〜１ｋＨｚの振動数で振動させる工程を含む。
ほとんどの一般的な粉末にとって、これは、粉末を移動させ、安定させるに適した機械的な撹拌となる。

好ましくは、この方法は、さらに、ホッパを機械的に撹拌する工程の少なくとも一部でホッパと容器の間を粉末が通れないようにシールを設ける工程を含む。
このようにすれば、ホッパの機械的な撹拌が粉末をホッパから放出したとき、この粉末を正しく容器に移送し、容器まわりの表面に漏らすことがない。

好ましくは、本発明は、さらに、ホッパおよび容器のうち一方の機械的な撹拌によってホッパおよび容器のうち他方の機械的な撹拌を生じさせ、その結果、ホッパおよび容器を一緒に機械的に撹拌することによってホッパおよび容器を機械的に撹拌する工程を同時に行うように機械的にホッパを容器に接続する工程を含む。

このようにすれば、ただ１つのユニットとしてホッパおよび容器に対して機械的な撹拌を行うだけで済む。たとえば、ホッパおよび容器を一体として一緒に落下させて適切な軽打を与えてもよい。さらにまた、ホッパおよび容器のいずれか一方に振動を加えるとホッパおよび容器の両方が振動することになる。

本発明によれば、それぞれの開放端を有する複数の容器に同時に粉末を充填する方法であって、複数の出口を有するホッパを設ける工程と、複数の出口を容器の対応する開放端上方に位置させる工程と、各容器に対して上記方法を同時に行う工程とを含む方法が与えられる。

このようにすれば、複数の容器を一緒に充填することができる。特に、機械的な撹拌のプロセスにより確実に容器の各々を確実に同じ密度で満たすことができるので、容器の各々を個別に、たとえば計量によって、モニタする必要がない。それ故、複数の容器を単一のキャリアに一緒に載せることもできる。

上記の方法に続いて、容器に蓋用のシートをシールして粉末を所定状態に密封できる。

本発明によれば、開放端を有する容器に粉末を充填する装置であって、容器のための支持体と、出口を有し、支持体に対して選択的に移動可能であって支持された容器の開放端上方に出口を位置させることができるホッパと、ホッパおよび容器を機械的に撹拌して粉末をホッパから容器に移動させるディスペンサと、少なくとも容器内の粉末を確実に所定密度にするに充分な程度にディスペンサを作動させるコントローラとを含む装置が得られる。

特に、この装置は、たとえば場合によっては単一キャリアの一部をなす複数の容器を同時に満たすために、上記の方法のうちのいずれかを実施するように配置するとよい。

ほんの例示として添付図面を参照した以下の説明から本発明はより明確に理解して貰えよう。
図１(ａ)、（ｂ）は本発明の実施形態を示している。
図２は、本発明による容器からホッパを離している状態を示している。
図３は、本発明による別の方法を示している。
図４（ａ）、（ｂ）は、本発明による別の方法およびホッパを示している。
図５は、複数の容器に応用した本発明の１例を示している。
図６(ａ)〜（ｅ）は、本発明によるホッパの出口についての別の配置を示している。
図７は、本発明に従って容器およびホッパに軽打を与える配置を概略的に示している。
図８は、時間当たりの位置、速度および加速度のグラフを示している。

所定質量の粉末状薬剤または薬剤と添加剤の配合物を容器に充填するには要件がある。容器の体積を正確に制御できる場合、容器の粉末が均一で再現可能な密度であるならば、容器を満たす粉末の質量も正確に制御できる。

工場で充填される単位投与乾燥粉末吸入器は高速で正確に満たされる必要がある。多くの乾燥粉末吸入器は平面上に多数の容器を有する。多数の容器の急速充填は、順次に行うよりも同時に行う方が有利である。

大きな機器変更なしに投与質量を少量（〜±５％）だけ整えることができ、充填システムが配合物の薬剤濃度の変動を小さくすることができることは有用である。

本出願では、粉末を供給ホッパから容器内に移動させると同時に粉末を容器全体にわたって均一な再現可能な密度で分布させるのに軽く叩くことまたは振動を利用する手段を記載する。

供給ホッパは、容器の開口部に当接する底部にオリフィスを備える。供給ホッパおよび容器は相互にクランプで留め、これらを軽く叩くことで重力の作用の下に粉末をホッパの出口にあるメッシュを通して容器内へ移動させる。軽く叩くことまたは振動で、ホッパからの粉末を容器に満たすと共に、容器内で粉末を安定させ、粉末を「タップ密度」として知られる再現可能な状態に近づける。この時点で、ホッパと容器を分離する。オリフィスの寸法および形状は、軽く叩かれない限り粉末がオリフィスを通って落下することがなく、それ故、容器内の粉末の表面が充填中メッシュの位置によって定められるように選ぶ。

この方法は、必要数のオリフィスを備えたただ１つのホッパから複数の容器を充填するのにも使用できる。いくつかの容器が他の容器よりも先に満ちた場合であっても、充分な軽打を利用してすべての容器を確実に完全にいっぱいにするならば、各容器内の粉末密度はほぼ同じとなる。

充填レベルは、開口面を貫いて容器内の設定レベルまで突出するオリフィス・プレートを有するホッパを使用することによって容器の開口部の下方になるように設定できる。

この方法は、凝集性の粉末をポケットで相互にくっつかせてしまうような粉末の突き固めを行うことなく容器に高密度で粉末を満たすという効果もある。

図１(ａ)は、この概念を実現した基本的な配置の断面図であり、図１（ｂ）は平面図である。
粉末１がホッパ２内に入っている。ホッパ２は底部７に開口部を有し、この開口部の面積は容器８の開口部に合わせてある。ホッパ７の開口領域は、オリフィス３を形成している穴を有する薄板で塞いである。ホッパ２および容器８は、相互にクランプで留めてから軽く叩かれる。軽く叩くことまたは振動は、高加速度の短いパルスの形を採る。多くの形を採り得るが、形状寸法および粉末特性に応じて種々の方向で適用できる。基本的な例の場合、軽打モードまたは振動モードは、ホッパおよび容器を１ｍｍ〜１０ｍｍの距離まで持ち上げ、次いで重力の作用で落下させて固い平らな面に衝突させることを前提とする。これは、図７に示すようにカムを利用することによって行うことができ、その結果、下向きの速度から急速な減速度を粉末に与えることができる。メッシュにある開口部にかかる粉末の慣性で粉末は容器内に落下する。１軽打毎に、個別の質量の粉末４が容器内に落下する。粉末の性質は、軽打毎に移動する質量があまり一貫していないというものである。それ故、予め設定した回数で軽打または振動を行うだけでは正確な質量を得ることはできない。軽打または振動は、容器がいっぱいになった時点、すなわち、粉末がメッシュ３の下面に触れる時点を過ぎても続ける。さらに軽打または振動を行うことで、容器内の粉末の密度を高め、軽打または振動を長時間続ける場合には、粉末はタップ密度として知られている密度に達することになる。

タップ密度は粉末の非常に再現性のある特性である。タップ密度は、代表的には、かさ密度（容器内に軽く注がれたときの密度）よりも２０％〜１００％高い。

達成された状態が必要な充填精度を達成するに必要な反復性を持つのであれば、完全なタップ密度に達するまで軽打する必要はない。代表的には、５０〜５００回の軽打が適当であることがわかっている。必要な場合には、軽打回数を利用して容器の充填重量を調節し、粉末のバッチ毎の変動に順応させてもよい。

軽打または振動を終了した後、ホッパ２を何ら振動させることなくホッパ２および充満容器９を図２に示すように分離する。ホッパを振動させると、粉末をホッパから容器を取り囲んでいる表面へ落下させがちとなる。分離の結果、容器はその縁まで制御された均一な密度の粉末で満たされることになる。こうして、正確な充填質量が得られる。

図３は、粉末が極めて凝集性が高く、メッシュ１０の下面にくっつく可能性がある場合に好ましいかもしれない変形例を示している。くっついた量が変わる場合、これは精度に悪影響を与えることになる。それ故、この例の場合、分離後、ホッパを軽打し、容器は静止状態に置く。これにより、粉末が表面１１上方に堆積し、容器を確実にいっぱいにする。次いで、過剰分をドクター・ブレード１２によって除去して、粉末を容器の縁いっぱいにする。

図４は、容器を正確なレベルまで満たし、再現可能な密度を得るために開発した別の実施形態を示している。この場合、充填レベルは縁下方にある。ここでは、メッシュ・プレートが下方に突出していて、開口部１５の下方の或る予設定距離のところまで容器の開口領域を完全に満たす。

縁より下方での充填により、なんら粉末を漏らすことなく、すなわち、容器の縁まわりのシール面に粉末をなんら残すことなく容器をシールするのが容易となる。

充填は先に説明した通りに行う。しかしながら、容器９は、メッシュ・プレートが位置した高さまで、縁に達しない高さまでしか充填されない。図４ｂは、充填後のホッパおよび容器を示している。この図からわかるように、容器はその頂面下方の高さまで充填され、ａ＝ｂである。ここで、ｂはメッシュ・プレートがホッパ下方に突出する深さである。明らかに、充填深さは、ホッパおよびメッシュ・プレートの設計によって設定できる。充填高さを小さく調節するには、ホッパに関して容器の位置をシム調節してもよい。

図５は、ホッパがその基部に多数のメッシュ・プレートを有し、これらのメッシュ・プレートが、いくつかの容器を同時にホッパに適合させることができるように位置しており、各容器がそれ自体のメッシュ・プレートを通して供給を受ける別の配置を示している。図５は、３つのメッシュ・プレート１７ａ、１７ｂ、１７ｃを備えた単一のホッパ１６と３つの容器１８ａ、１８ｂ、１８ｃを示している。

充填は前述の通りに行う。図５は、一連の軽打または振動を行っている途中でのシステムを示している。図示のように、容器１８ｃはほぼ満杯であるが、容器１８ｂは半分しか満たされていない。しかしながら、軽打または振動を続けるにつれて、両方の容器が共に完全に充填され、そして、追加の軽打または振動を加えることで容器内の粉末をタップ密度に近い密度に安定させることになる。同時に満たすことができる容器の数に制限はない。これにより、急速充填率を達成できる。たとえば、毎秒１０回の軽打率で１００回の軽打を行って３０の容器を同時に充填するシステムでは、３容器数／毎秒の平均充填率を有する。

図６は、種々のタイプのメッシュ・プレートの断面を示している。図６(ａ)は、材料シートに穴を加工することによって作ることができるオリフィス・プレートを示している。たとえば、プレートは、０.５ｍｍの厚さ（ｔ）を有し、１ｍｍのピッチ（ｐ）の矩形または六角形の配列で穿孔した０.５ｍｍ直径（ｄ）の穴を有する。このようなオリフィス・プレートは、０.００５ｍｍ〜０.０１ｍｍの範囲の粒子からなる粉末を計量分配するのに適しているかもしれない。

しかしながら、ここで、このような形状寸法では、メッシュが容器内で粉末のないところまで持ち上げられたときに粉末が分離するところに或る種の変動が生じることがあり得ることに注意されたい。具体的に言えば、粉末が時には穴２０の底のところで分離して平らな表面を残したり、時には穴２１の頂部のところで分離して容器内の粉末の表面に粉末の柱を残したりすることがある。
この分離点の不確実性が充填重量における有意の変動の原因となり得る。

図６（ｂ）は、メッシュ・プレートの厚さを穴直径よりもかなり薄くして上記の問題を克服する１つの方法を示している。代表的な薬剤粉末の場合、このことは、０.０５ｍｍ〜０.１ｍｍの範囲のオリフィス・プレート厚さを意味する。このようなメッシュ・プレートはしばしば使用されており、エッチングまたはレーザ加工によって容易に作ることはできるが、幾分製造環境に対して脆弱であり、高い軽打力または振動力を使用しているもっと大きい容器では過剰に振動する可能性がある。

図６（ｃ）は、ホッパ側により大きい寸法ｄを有するテーパ付きの穴を有する変形例を示している。このような配置では、プレートの容器側にあるより小さい開口部ｄ₂のところで常に粉末が流れ切ることになる。テーパの角度は任意の特定の粉末について最適な値を有することになる。あまり浅い角度では、必ずしも底のところで流れ切るということがなく、また、あまりに急な角度では、穴を通過する粉末を圧縮してしまい、潜在的に詰まりの原因となる。

図６（ｄ）は、容器側により大きい寸法ｄ₂を有するテーパ付きの穴を有する変形例を示している。この場合、粉末は、プレートのホッパ側で分離することになる。しかしながら、大きいテーパ角度により、オリフィス・プレートが持ち上げられるにつれて穴内の粉末が容器内に落下することができ、分離点を確実かつ正確に制御できる。

これらのテーパ付きのオリフィスの場合、分離位置の正確な制御を維持しながら頑丈で固いオリフィス・プレートを使用することになる。正負のテーパの選択は、粉末の特性、特にその凝集性によって制限される。

図６（ｅ）は、円形穴の配列の代わりにスロット穴を有するオリフィス・プレートを示している。スロット上への粉末の保持は、主としてスロットの幅（ｗ）によって制限される。スロットの長さ(ｌ)を幅よりもかなり大きくして大きな開口面積を作ることによって分離中に良好な粉末保持を行いながら急速な充填を達成できる。

図７は、軽打または振動を生じさせる１つの手段を示している。容器およびホッパは、カム２０の従動子にしっかりと連結してある。カムの輪郭２１により、カム従動子が持ち上げられ、次いで重力の作用の下に自由落下させられ、カム下面２２に衝突したときに急激に停止させられる。図８は、時間毎にプロットした位置、速度および加速度の状態を示している。カム輪郭２１は、低い加速度でホッパを持ち上げ、次いで重力の作用の下に落下させるように設計してある。このとき、ホッパ内の粉末が空気によって運ばれることはない。次いで、固い表面との衝突によって、非常に短いスペース内でホッパおよび容器内の粉末の下降運動を停止させる。この衝撃によって非常に高い加速度ピークが生じる。ホッパが３ｍｍ落下し、３ミクロンの距離にわたって衝突で停止した場合、ピーク減速度は１０００ｇ（すなわち、１０,０００ｍ／ｓ²）となる。メッシュの穴の直ぐ上にある粉末は支持されていないので、その一部が穴を通して容器内に押し込まれる。残りの粉末は、衝撃後に急速に（代表的には、０.０１秒未満で）停止する。ゆっくりした率の軽打または振動に比べてその作用を変えることなくこの軽打または振動を毎秒１００回まで繰り返すことができる。

ここで、或る種の粉末が、個別の軽打よりも振動を使った場合により均一かつ急速に充填できることに注目されたい。振動は、粉末が次のサイクルの開始時にまだ動いているほどサイクル時間が短い場合の周期的運動であることが特徴である。代表的には、１００Ｈｚ〜１ｋＨｚの振動数範囲の振動が適している。振動は垂直方向にも水平方向にも使用できる。

軽打または振動と振動の組み合わせも順次でも同時でも有利である。これは、特に、高い軽打力または振動力がホッパからメッシュを通しての移動を促進する場合に凝集性の粉末に適用できるが、振動は、突き固めることなく容器内での粉末の安定化、分布を助ける。

(ａ)および（ｂ）は本発明の実施形態を示している。 本発明による容器からホッパを離している状態を示している。 本発明による別の方法を示している。 （ａ）および（ｂ）は本発明による別の方法およびホッパを示している。 複数の容器に応用した本発明の１例を示している。 (ａ)〜（ｅ）は本発明によるホッパの出口についての別の配置を示している。 本発明に従って容器およびホッパに軽打を与える配置を概略的に示している。 時間当たりの位置、速度および加速度のグラフを示している。

Claims (14)

1. 開放端を有する容器に粉末を充填する方法であって、
   容器の開放端上方に粉末を収容しているホッパの出口を位置させる工程、
   ホッパに衝撃を与えて粉末をホッパから容器まで移送させる工程、
   容器に衝撃を与える工程、および
   粉末について所定体積を定めるために容器の体積を利用する工程を含み、
   衝撃を与える工程は、ホッパおよび容器を一緒に固定し、また、そのホッパおよび容器により形成された組立てたものを軽く叩く（タップする）ことを含み、かつ容器に所定密度で粉末を確実に満たすに充分な少なくとも所定程度で衝撃を与えるものであり、および
   容器の体積を利用する工程は、粉末について容器の体積より小さい所定体積を定めるためホッパの出口を容器内の所定レベルに位置させ、容器の体積を利用するものである
   上記方法。
2. さらに、ホッパの出口にオリフィス、メッシュ、スクリーンおよびグリッドのうちの１つを設けてホッパ内の粉末を容器から隔離する工程を含む、請求項１に記載の方法。
3. さらに、かさ密度粉末が重力の下に通り抜けて流れることはないほど小さいが、衝撃を与える工程中には粉末が通り抜けて落下できるほど大きい穴サイズを有するオリフィス、メッシュ、スクリーンまたはグリッドを設ける工程を含む、請求項２に記載の方法。
4. さらに、ほぼ０.５ｍｍの穴サイズを有するオリフィス、メッシュ、スクリーンまたはグリッドを設ける工程を含む、請求項２に記載の方法。
5. 衝撃を与える工程が、１〜１０ｍｍホッパおよび容器を持ち上げ、次いで重力の作用の下にホッパおよび容器をほぼ固定した位置まで落下させる工程を含む、請求項１に記載の方法。
6. 衝撃を与える工程が、ホッパおよび容器内の粉末にほぼ１０００Ｇの加速度を与える、請求項１に記載の方法。
7. 衝撃を与える工程が、ホッパおよび容器により形成され組立てたものを５０回〜５００回軽く叩く工程を含む、請求項１に記載の方法。
8. 衝撃を与える工程が、ホッパおよび／または容器を振動させる工程を含む、請求項１に記載の方法。
9. さらに、ホッパおよび／または容器を１００Ｈｚ〜１ｋＨｚの振動数で振動させる工程を含む、請求項８に記載の方法。
10. さらに、ホッパに衝撃を与える工程の少なくとも一部でホッパと容器の間を粉末が通れないようにシールを設ける工程を含む、請求項１に記載の方法。
11. 容器に衝撃を与える程度を調節して容器内の粉末の密度を変化させ、それによって、粉末のバッチ毎の変動を補正する工程を含む、請求項１に記載の方法。
12. 少なくとも容器に衝撃を与える工程が、容器の開放端から容器内部に向かう方向で粉末に衝撃を与える、請求項１に記載の方法。
13. それぞれ開放端を有する複数の容器に同時に粉末を充填する方法であって、
    複数の出口を有するホッパを設ける工程、
    複数の出口を容器の対応する開放端上方に位置させる工程、および
    請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法を各容器に対して同時に実行する工程を含む、上記方法。
14. 開放端を有する容器に粉末を充填する装置であって、
    容器のための支持体、
    出口を有し、支持体に対して選択的に移動可能であって支持された容器の開放端上方に出口を位置させるホッパ、
    ホッパおよび容器を一緒に固定するためのクランプ手段、
    ホッパおよび容器に衝撃を与えて粉末をホッパから容器まで移動させる、ホッパおよび容器により形成された組立てたものを軽く叩く（タップする）ために配置されているディスペンサ、および
    少なくとも容器内の粉末が確実に所定密度に達するに充分な所定量だけディスペンサを作動させるおよび粉末について容器の体積より小さい所定体積を定めるため容器と共にホッパの出口を容器内の所定レベルに位置させるコントローラ
    を含む、上記装置。

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