JP5581355B2 - 粉体分注検知装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、粉体の分注および検知を行う方法および装置に関し、特に、正確に制御された量の粉体を多数のカートリッジ中に分注するとともに、それぞれのカートリッジの充填状態を個別に検知する方法および装置に関する。この粉体には薬剤を含めることができるとともに、カートリッジは吸入器（inhaler）として使用することができる。しかしながら、本発明はこのような用途に限定はされない。

関係出願の相互参照
本出願は、参照によりその全文を本明細書に組み入れる、２００５年１１月２１日付出願の米国特許仮出願第６０／７３８４７４号に基づき優先権を主張するものである。

送達メカニズムとして粉体を吸入することによって、ある種の薬剤を患者に送達することが提案されている。１つの特定例では、Ｔｅｃｈｎｏｓｐｈｅｒｅ（登録商標）マイクロパーティクルとして知られている、ジケトピペラジン（diketopiperazine）マイクロパーティクルが使用される。Ｔｅｃｈｎｏｓｐｈｅｒｅ（登録商標）マイクロパーティクルは、小板表面構造（platelet surface structure）を有し、薬剤を装入することができる。例えば、Ｆｅｌｄｓｔｅｉｎらに１９９４年１０月４日に対して発行された米国特許第５，３５２，４６１号、Ｓｔｅｉｎｅｒらに１９９６年４月２日に対して発行された米国特許第５，５０３，８５２号、Ｓｔｅｉｎｅｒらに２０００年６月６日公布の米国特許第６，０７１，４９７号、Ｓｔｅｉｎｅｒらに２００２年８月６日に対して発行された米国特許第６，４２８，７７１号、Ｓｔｅｉｎｅｒらに２００２年９月３日に対して発行された米国特許第６，４４４，２２６号、およびＳｔｅｉｎｅｒらに２００３年１１月２５日に対して発行された米国特許第６，６５２，８８５号を参照されたい。これらのマイクロパーティクルの１つの使用は、吸引によるインシュリンの送達である。薬剤粉体を収納する取替え可能なカートリッジまたはカプセルを有する吸入器が、薬剤送達に使用される。

吸入による薬剤の投与には、通常、吸入カートリッジ内の粉体を非常に少量にすることが必要である。例として、Ｔｅｃｈｎｏｓｐｈｅｒｅ（登録商標）マイクロパーティクルを使用してのインシュリンの適用には、粉体の１０ミリグラムという少量の投与量が必要となる可能性がある。これに加えて、薬剤の投与量は非常に正確でなくてはならない。指定量よりも少ない投与量では、所望の治療効果がない可能性があり、指定量よりも多い投与量は、患者に悪影響を及ぼす可能性がある。さらに、Ｔｅｃｈｎｏｓｐｈｅｒｅ（登録商標）マイクロパーティクルは、吸入による薬剤送達に非常に効果的であるのに対して、それらの小板表面構造にためにＴｅｃｈｎｏｓｐｈｅｒｅ（登録商標）粉体が凝集性となり、いくぶん取扱いが難しくなる。

吸入による薬剤送達の商業化においては、薬剤を収納する多数のカートリッジを、効率的かつ経済的な方法で製造しなくてはならない。正確な投与量の粉体を各カートリッジに送達するとともに、各カートリッジ内の薬剤投与量を検証しなくてはならない。製造技術および設備は、要求を満足する高いスループット能力を有するとともに、凝集性があり、したがって自由に流動しない粉体を取り扱う能力がなければならない。既存の製造技術および設備は、これらの要求を満足するには適当ではなかった。

したがって、粉体を分注および検知するための新規の方法と設備が必要とされている。

正確に制御された投与量の粉体を多数のカートリッジ中に同時に分注する、システムおよび方法が提供される。この粉体は、薬剤を含有することが可能であり、カートリッジは吸入器において使用することができる。各カートリッジの充填状態、通常は粉体重量が充填中に検知されて、正確な投与量を保証するために、粉体ディスペンサモジュールが、検知された重量に応じて個々に制御される。システムは、高速で動作するとともに、非常に小型にすることができ、最小のフロアスペース要件での量産充填操業を可能にする。

本発明の第１の観点によれば、粉体分注検知装置は、カートリッジを保持するカートリッジトレイを受け入れるトレイ支持構造と、カートリッジトレイ中の１バッチのカートリッジのそれぞれのカートリッジ中に、粉体を分注するディスペンサモジュールを含む、粉体ディスペンサアセンブリと、粉体ディスペンサモジュールに粉体を配送する粉体移送システムと、１バッチのカートリッジ内のそれぞれのカートリッジの各々の充填状態を検知する、センサセルを含むセンサモジュールと、１バッチのカートリッジのそれぞれのカートリッジの各々の検知充填状態に応じて、粉体ディスペンサモジュールを制御する制御システムとを含む。

粉体ディスペンサモジュール、粉体移送システム、およびセンサセル（sensor cell）は、１バッチのカートリッジへ粉体を同時分注するため、および１バッチのカートリッジのそれぞれのカートリッジの充填状態を同時検知するために、構成することができる。センサセルには、重量センサセルを含めることができる。カートリッジトレイは、行と列の２次元配列にカートリッジを支持するように構成することができる。

粉体移送システムには、移送ガスを移動させるブロワーアセンブリ（blower assembly）、粉体ディスペンサアセンブリに粉体を配送する粉体エアレーター（aerator）、および粉体エアレーターに粉体を供給するホッパーアセンブリを含めることができる。粉体移送システムには、さらに、粉体ディスペンサアセンブリからの移送ガスをブロワーアセンブリへ結合して、閉ループ再循環ガス移送システムを形成するマニホルドをさらに含めることができる。粉体移送システムには、移送ガスの相対的湿度、温度、またはその両者を制御する、移送ガス調整システムを含めることができる。

粉体ディスペンサモジュールのそれぞれには、粉体移送システムから粉体を受け入れるための粉体取入口、粉体取出口、および粉体取入口と粉体取出口とを接続する粉体配送導管（powder delivery conduit）を画定するハウジング、ならびに導管を通過して粉体取入口から粉体取出口へと粉体を移動させるフィード機構を含めることができる。

フィード機構には、導管を通過して粉体を移動させるフィードウォンド（feed wand）、フィードウォンドを操作するアクチュエータ、取出口を制御するバルブ、およびバルブを操作するアクチュエータを含めることができる。フィードウォンドには、シャフトと、シャフトに取り付けられた、離間配置されたスパー（spar）を含む、らせん開放空間フレーム（helical open space frame）とを含めることができる。離間配置されたスパーは、シャフト上でらせん配設を含めることができる。フィードウォンドには、離間配置されたスパーの一部または全部の間に固定された、１本または２本以上のワイヤの配設をさらに含めることができる。このワイヤには、スパーの端部間に固定された１つまたは２つ以上のらせん配設、および選択された半径方向位置におけるスパー間に固定された１つまたは２つ以上のシェブロン配設（chevron arrangement）を含めることができる。態様によっては、各ワイヤは中間スパー内の穴を通してスライド可能に固定されて、各端がスパーの１つに取り付けられている。

フィードウォンドは、らせん開放空間フレームの下方のシャフトに取り付けられた排出要素をさらに含む。異なる態様においては、排出要素は、二重らせん構成、ローラーピンおよびオリフィス要素と組合せで使用される支持要素を有する変形スパーとして、またはオリフィス要素と組み合わせて使用されるオーガブレード（auger blades）として実現することができる。

粉体ディスペンサアセンブリには、垂直ポートの配列を有する配列ブロックを含めることができる。粉体ディスペンサモジュールは、配列ブロックの各々の垂直ポート内に装着することができる。配列ブロックには、粉体ディスペンサモジュールに粉体を配送するチャネルを含めることができる。粉体ディスペンサモジュールには、配列ブロック内のチャネルと位置合せされた粉体取入口を設けて、配列ブロック内のチャネルを通り、粉体ディスペンサモジュールの行に粉体が配送されるようにすることができる。配列ブロック内の各チャネルは、ブロワーアセンブリに移送ガスを再循環させるために、配列ブロックを通過させることができる。配列ブロック内のチャネルには、粉体ディスペンサモジュールの１つまたは２つ以上の粉体分注サイクルのための粉体を貯蔵するのに十分な容量を持たせることができる。

ホッパーアセンブリには、粉体貯蔵器を画定するホッパーボディと、粉体貯蔵器の下方部分内の造粒機（granulator）とを含めることができる。造粒機には、第１および第２の凝集機ローラー（agglomerator roller）と、この第１および第２の凝集機ローラーを作動させる第１および第２のモータとを含めることができる。それぞれの造粒機ローラーには、複数のピン、または離間配置された複数のディスクを設けることができる。

ブロワーアセンブリには、再循環移送ガスシステムを通過して移送ガスを移動させるブロワーと、粉体凝集物（powder agglomerates）を再循環移送ガスから除去するガス‐粒子分離装置（gas-particle separation device）とを含めることができる。いくつかの態様においては、ガス‐粒子分離装置は、サイクロン分離機（cyclone separator）として実現され、他の態様においては、ガス‐粒子分離装置はベーン分離器（vane separator）として実現される。ブロワーには、移送ガスを移動させるインペラーと、インペラーを回転させるインペラーモータと、インペラーを包囲するとともに、移送ガスを粉体エアレーターに供給する排出ポートを有するブロワーとを含めることができる。ブロワーアセンブリには、さらに、調整された移送ガスを移送ガスの流れの中に導入する誘導ロッド（induction rod）を含めることができる。

粉体エアレーターには、粉体取入口、粉体ディスペンサアセンブリに結合された粉体出力ポート、およびブロワーアセンブリに結合されたガス取入口を画定するマニホルドブロックを含めることができる。粉体エアレーターには、さらに、ライザーチューブ（riser rube）を介して粉体出力ポートに粉体を配送する空圧ブルーム（pneumatic broom）と、粉体取入口から空圧ブルームにある量の粉体を供給するダンプバルブ（dump valve）とを含めることができる。ダンプバルブはまた、閉ループ移送ガスシステムを外部環境から密封する。粉体エアレーターには、さらに、粉体出力ポートに結合されたバイパスマニホルドと、移送ガスの選択された部分をガス取入口から空圧ブルームおよびバイパスマニホルドへ誘導するクロスオーババルブ（crossover valve）とを含めることができる。

本発明の第２の観点によれば、粉体の分注と検知を行う方法が提供される。この方法は、カートリッジトレイ内にカートリッジを位置決めすること、前記カートリッジトレイ内の１バッチのカートリッジ中に粉体を同時に分注すること、および前記１バッチのカートリッジ内のそれぞれのカートリッジの充填状態を同時に検知することを含む。

本発明の第３の観点によれば、粉体エアレーターは、粉体取入口、粉体出力ポートおよび移送ガス取入口を画定するマニホルドブロック；粉体出力ポートに粉体を配送する空圧ブルーム；空圧ブルームにある量の粉体を供給するダンプバルブ；粉体出力ポートに結合されたバイパスマニホルド；および移送ガスの選択された部分を、ガス取入口から空圧ブルームと前記バイパスマニホルドとに誘導するクロスオーババルブを含む。

本発明の第４の観点によれば、粉体ディスペンサアセンブリは、垂直ポートの配列と、それぞれの垂直ポートと交差する水平チャネルとを含む配列ブロック；および配列ブロックの各々の垂直ポートに装着され、それぞれが配列ブロック内のチャネルと連通する粉体取入口を有する粉体ディスペンサモジュールを含み、配列ブロック内のチャネルに配送された粉体は、それぞれの粉体ディスペンサモジュールによって分注される

本発明の第５の観点によれば、粉体移送システムは、カートリッジ中に粉体を分注する、粉体ディスペンサアセンブリ；移送ガスを移動させる、ブロワーアセンブリ；および移送ガス中に連行される粉体を粉体ディスペンサアセンブリに配送する、粉体エアレーターを含む。

本発明の第６の観点によれば、粉体ディスペンサモジュールは、粉体を受け入れるための粉体取入口、粉体取出口、および前記粉体取入口と前記粉体取出口を接続する粉体配送導管を画定するハウジング；粉体配送導管を通過して粉体を移動させるフィードウォンド；フィードウォンドを動作させるアクチュエータ；粉体取出口を制御するバルブ；およびバルブを動作させるアクチュエータを含む。

本発明の第７の観点によれば、ブロワーアセンブリは、移送ガスを移動させるインペラー；インペラーを回転させるインペラーモータ；インペラーを包囲するとともに、移送ガス用の排出ポートを有する、ブロワーハウジング；移送ガスを受け入れるマニホルド；およびマニホルドに取り付けられて移送ガスに連行される凝集物を蓄積する、ガス‐粒子分離装置を含む。

本発明の第８の観点によれば、粉体処理装置は、少なくとも、第１のバッチのカートリッジと第２のバッチのカートリッジとを保持するカートリッジトレイを受け入れる、トレイ支持構造；カートリッジトレイ内の１バッチのカートリッジ中に粉体を分注する分注サブシステム；および第１および後続のバッチのカートリッジを、カートリッジトレイ内で分注サブシステムと位置合せして逐次位置決めするようにカートリッジトレイを移動させる、トレイ位置決め機構を含む。

本発明の第９の観点によれば、カートリッジ中に粉体を分注する方法は、粉体を収納するホッパーを有するディスペンサモジュールの下方にカートリッジを位置決めすること；ホッパーを制御するバルブを開放すること；バルブを通過してカートリッジへと粉体を分注するように、ホッパー内のフィードウォンドを動作させること；およびカートリッジの所望の充填状態に到達すれば、バルブを閉止することを含む。

フィードウォンドを動作させることには、フィードウォンドを回転させること、およびホッパー内の粉体を調整するためにフィードウォンドの回転を逆転させることを含めることができる。フィードウォンドは、速度可変で回転させるとともに、回転中に揺動させる（dither）ことができる。フィードウォンドは往復運動して、それによって、ウォンドを、１回転または２回転以上のいくらかの部分の間に、時計方向および反時計方向に迅速に回転させることができる。この方法には、カートリッジ内の粉体の重量を検知すること、および検知された重量が目標重量以上である場合に、バルブを閉止することを含めることができる。バルブを開放することには、バルブ部材を選択された方向に回転させることを含めることができ、バルブを閉止することには、バルブ部材を同一の方向に回転させることを含めることができる。バルブを開放することには、ディスペンサノズル開口に対して、バルブ部材を後置する（post-position）ことを含めることができる。

フィードウォンドは、充填サイクルの第１の部分の間に、選択された最大速度で回転させ、次いで、充填サイクルの第２の部分の間に、減速した速度で回転させることができる。充填サイクルの第２の部分は、カートリッジに分注された粉体が、選択された重量以上である場合に、開始することができる。比例制御および／または積分制御を、充填サイクルの任意の部分の間に使用することができる。

本発明の第１０の観点によれば、粉体分注検知装置は、研究室および製造プラントの両方で動作可能な、非常に小型のモジュール式システムである。この特徴によって、共同機械に対する規制認可が容易になり、共同技術支援および訓練、ならびに部品在庫の減少によって、結果的にコスト低減が得られる。

本発明の第１１の観点によれば、粉体の分注および検知を行う装置は、吸入器カートリッジ、一回使用吸入器および小型多数回使用吸入器を充填する機能を有する。この機能は、充填すべき容器を粉体分注検知装置に配送するシステムに対する比較的軽微な変更によって、達成することができる。
本発明をより詳細に理解するために、参照のために本明細書に組み入れてある、添付の図面を参照する。

詳細な説明
本発明の一態様による粉体分注検知装置１０が、図１〜７に示されている。この装置の目的は、粉体を複数のカートリッジ２０に分注するとともに、それぞれのカートリッジの充填状態を検知して制御し、それぞれのカートリッジが、正確に制御された量の粉体を受け入れるようにすることである。本明細書において使用する場合には、「カートリッジ」という用語は、粉体、典型的には薬剤物質を含有する粉体を保持することのできる、任意の容器またはカプセルを意味する。本明細書において使用する場合には、各カートリッジは、通常、最大容量までは充填されず、実際にはその最大容量のわずかな割合だけ充填されることがあるので、「充填（fill）」の用語は、充填状態、および部分的な充填状態を含む。後述のように、この装置は、吸入器カートリッジまたは小型吸入器を充填するのに使用することができるが、充填しようとする容器の種類について必ずしも限定されるものではない。

カートリッジ２０は、トレイ支持フレーム２４内に処理のために配置されたカートリッジトレイ２２内に、保持することができる。カートリッジは、行と列の配列に保持することができる。一例において、カートリッジトレイ２２は、４８個のカートリッジ２０を６×８の配列で保持する。カートリッジトレイ２２の構成および対応する装置１０の構成は、本発明の範囲について限定的ではなく、例示としてのみ示す。カートリッジトレイ２２は、異なる数のカートリッジを保持するように構成できること、およびカートリッジトレイ２２は、本発明の範囲内において、異なる配列構成を有することができることが理解されるであろう。以下に説明する別の態様において、カートリッジトレイは、１９２個のカートリッジを保持することができる。カートリッジトレイ２２は、ロボットによって支持フレーム２４内に配置するとともに、支持フレーム２４から取り外すことができる。

粉体分注検知装置１０の構成要素としては、トレイ支持フレーム２４に加えて、粉体をカートリッジ２０に分注する粉体ディスペンサアセンブリ３０、粉体を粉体ディスペンサアセンブリ３０に配送する粉体移送システム３２、およびそれぞれのカートリッジ２０の充填状態を検知するセンサモジュール３４があげられる。粉体分注検知装置１０は、トレイ支持フレーム２４、粉体ディスペンサアセンブリ３０、粉体移送システム３２およびセンサモジュール３４の装着のためのフレーム４０、ならびに粉体ディスペンサアセンブリ３０および粉体移送システム３２をカートリッジ２０に対して移動させるアクチュエータ４２をさらに含む。

粉体ディスペンサアセンブリ３０は、垂直ポート５２の配列を有する配列ブロック５０と、配列ブロック５０のそれぞれの垂直ポートに装着された粉体ディスペンサモジュール５４を含む。配列ブロック５０は、カートリッジトレイ２２内のカートリッジ２０、またはカートリッジトレイ内のカートリッジのサブセットの配列に一致するように構成することができる。４８個のカートリッジを保持する上記のカートリッジトレイの例においては、配列ブロック５０は、垂直ポート５２の６×８配列を有して、４８個の粉体ディスペンサモジュール５４の装着を行う。この態様においては、粉体ディスペンサモジュール５４は、１インチセンター上に装着される。ここで、本発明の範囲内で異なる間隔配設を使用することができることが理解されるであろう。

図８に示されるように、配列ブロック５０は、粉体貯蔵・移送チャネル６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ、６０ｆ、６０ｇ、６０ｈをさらに含み、この態様においては、６個の粉体ディスペンサモジュール５４の各行に対して１つのチャネルが含まれる。粉体は、以下に説明するように、粉体移送システム３２によって、配列ブロック５０内の各チャネルを通過して粉体ディスペンサモジュール５４に配送される。各チャネルは、好ましくは、数回の粉体分注サイクルのための粉体を貯蔵するのに十分な容積を有する。

図１〜７の態様において、粉体移送システム３２は、配列ブロック５０内の第１の群の４つのチャネル６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄに粉体を配送する第１の粉体移送システム３２ａと、配列ブロック５０内の第２の群の４つのチャネル６０ｅ、６０ｆ、６０ｇ、６０ｈに粉体を配送する第２の粉体移送システム３２ｂとを含む。それぞれの粉体移送システム３２ａ、３２ｂは、粉体移送システムを通過して移送ガスを移動させるブロワーアセンブリ７０と、粉体ディスペンサアセンブリ３０に粉体を配送する粉体エアレーター７２と、粉体エアレーター７２に粉体を供給するホッパーアセンブリ７４とを含む。別の態様においては、単一の粉体移送システムまたは３つ以上の粉体移送システムを使用することができる。

ブロワーアセンブリ７０は、チューブ７６を介して、粉体エアレーター７２のガス取入口７８に結合され、ガス取入口７８を通過する移送ガスの流れを生成する。粉体エアレーター７２は、ホッパーアセンブリ７４からの粉体を受け入れる、粉体取入口８０を含む。粉体は、粉体エアレーター７２によって、４つの粉体出力ポート８２を通過して配列ブロック５０内の各々のチャネルの入口端へ配送される。粉体は、各々のチャネルを通過して、粉体ディスペンサアセンブリ３０の各行内の粉体ディスペンサモジュール５４へと移送される。粉体は、以下に説明するように、粉体ディスペンサモジュール５４によってカートリッジ２０へと個々に分注される。

チャネル６０ａ〜６０ｈは、配列ブロック５０を貫通し、同調吸引マニホルド（tuned suction manifold）８４がチャネルの取出口端に結合されている。第１の粉体移送システム３２ａの吸引マニホルド８４は、チャネル６０ａ〜６０ｄの取出口端に接続され、第２の粉体移送システム３２ｂの吸引マニホルド８４は、チャネル６０ｅ〜６０ｈの取出口端に接続されている。吸引マニホルド８４は、移送ガスをブロワーアセンブリ７０に戻し、これによって閉ループ再循環ガス移送システムを形成する。別の態様においては、粉体移送システムは、開ループガス移送システムを使用することができる。

粉体ディスペンサモジュール５４に配送されないか、またはチャネルに貯蔵される粉体はすべて、吸引マニホルド８４を介してブロワーアセンブリ７０に戻る。以下に考察するように、いくつかの態様においては、ブロワーアセンブリ７０にガス‐粒子分離装置を含めて、大きい粉体凝集物は保留するが、小さい粉体凝集物は、粉体ディスペンサアセンブリ３０へ配送するために、粉体エアレーター７２へと再循環させることができる。以下に詳細に考察するように、各粉体移送システムには、再循環移送ガスの相対湿度および／または温度を制御するガス調整ユニット（gas conditioning unit）を含めることができる。

粉体移送システム３２には、粉体移送システムの異なる構成要素内の粉体レベルを測定するセンサを含めることができる。ホッパーアセンブリ７４には、ホッパーアセンブリ７４の貯蔵器内の粉体レベルを検知する、ホッパーレベルセンサを含めることができる。粉体エアレーター７２には、粉体エアレーター７２のダンプバルブ内の粉体レベルを特定する、ダンプバルブレベルセンサを含めることができる。ブロワーアセンブリ７０には、大型凝集物レベルセンサを含めることができる。ディスペンサ充填レベルセンサは、ブロワーアセンブリ７０の吸引マニホルド８４に配置することができる。粉体レベルセンサは、例えば、光学技術を使用して粉体レベルを検知することができる。粉体レベルセンサを使用して、粉体配送システム３２の動作および粉体ディスペンサモジュール５４への粉体の装填を制御することができる。

センサモジュール３４（図２０）には、センサハウジング１００（図２１）およびセンサハウジング１００内に装着されたセンサアセンブリ１１０の配列を含めることができる。図示された態様において、それぞれのセンサアセンブリ１１０は、２つのセンサセル１１４（図３）と関連する回路とを含む。すなわち、１つのセンサアセンブリ１１０は、２つの粉体ディスペンサモジュール５４と共に使用される。他の態様においては、各センサアセンブリには、単一のセンサセルまたは３つ以上のセンサセルを含めることができる。センサアセンブリ１１０の数と、配列内のセンサアセンブリ１１０の配設は、センサセル１１４が、カートリッジトレイ２２内のカートリッジ２０、またはカートリッジトレイ内のカートリッジのサブセットの構成に一致するようにすることができる。

１インチセンタ上の６×８配列に４８個のカートリッジ２０を保持するカートリッジトレイ２２の例に対して、センサモジュール３４には、１インチセンタ上の６×８配列の４８個のセンサセル１１４をもたらす、２４個のセンサアセンブリ１１０を含めることができる。図１〜７の態様において、それぞれのセンサセル１１４は、各々のカートリッジ２０に配送される粉体の重量を検知する重量センサである。重量センサプローブ１１２は、それぞれのセンサセル１１４に取り付けられて、カートリッジトレイ２２内の開口を介して、カートリッジ２０の下端部と接触する。

センサセル１１４は、粉体の分注中にそれぞれのカートリッジ２０の充填状態を個々に検知し、その結果として、各カートリッジ２０中に所望量の粉体が分注されたときに、粉体の分注を終了することができる。センサセル１１４は、この態様においては、好ましくは、粉体分注工程中にカートリッジ２０の重量を監視する、５〜１０マイクログラム以内の精度を有する、重量センサである。微小重量での高精度、高速性、繰り返し精度を要求する応用においては、通常、電気てんびん梁（electrobalance beam）が、重量センサとして使用される。

重量センサアセンブリ１１０の物理的構成は、粉体ディスペンサモジュール５４が、１インチセンタ上のように緊密に間隔配置されたシステムにおいて、考慮すべき事項である。好ましくは、重量センサアセンブリ１１０は、カートリッジトレイ２２粉体とディスペンサモジュール５４の構成に一致する配列に配置することができる。好ましい態様において、センサアセンブリ１１０は垂直構成であり、２つのセンサセル１１４が、互いにパッケージされてセンサアセンブリを形成する。重量検知機械構成要素がアセンブリの頂部に位置し、電気回路が機械構成要素の下方に位置し、電気コネクタが底部に位置する。センサアセンブリは、１インチセンタ上に重量検知用の配列に装着することができる。

別の態様においては、市販の重量センサモジュールが水平構成にされて、行当り６つのカートリッジを有する配列に対して、３つの異なるレベルの階層配置で使用することができる。この階層配設においては、カートリッジに接触させるために、異なる長さのプローブが使用される。

粉体分注検知装置１０を、粉体ディスペンサモジュール５４と１インチセンタ上に装着されたセンサセル１１４とを有するものとして説明した。ここで、本発明の範囲において、構成要素間により大きい、またはより小さい間隔を使用することができることが理解されるであろう。さらに、装置１０の構成要素は、必ずしも均一な配列で装着する必要はない。例えば、構成要素間のｘ方向間隔を、構成要素間のｙ方向間隔と違えるか、または配列の行を隣接する行に対してオフセットさせることができる。

動作に際して、カートリッジ２０を保持するカートリッジトレイ２２は、好ましくはロボットまたはその他の自動化機構によってトレイ支持フレーム２４内に位置決めされる。カートリッジトレイ２２が下げられて、その結果、各々のセンサアセンブリ１１０上の重量センサプローブ１１２によって、カートリッジトレイ２２からカートリッジ２０が持ち上げられて、プローブ１１２によって支持される。カートリッジトレイ２２には、各カートリッジ位置に開口を設けて、プローブ１１２がカートリッジトレイ２２を貫通してカートリッジ２０を持ち上げるようにすることができる。すなわち、各カートリッジ２０の秤量を、センサセル１１４の１つによって、カートリッジトレイ２２からの干渉なしに行うことができる。いくつかの態様においては（図２２、２３）、プローブ１１２は、カートリッジ２０に対する３点支持を含む。他の態様においては、プローブ１１２は、カートリッジ２０に対する円筒状支持を含む。粉体ディスペンサアセンブリ３０が、分注位置まで下げられる。分注位置において、各粉体ディスペンサモジュール５４は、カートリッジ２０の１つのわずかに上方に、それと位置合せして配置される。

図２に示されるように、フレーム４０には、下方フレーム４０ａ、中間フレーム４０ｂ、および上方フレーム４０ｃを含めることができる。下方フレーム４０ａおよび中間フレーム４０ｂは、ベースプレート４１に固定されている。上方フレーム４０ｃは、トレイ支持フレーム２４、粉体ディスペンサアセンブリ３０および粉体移送システム３２の装着を行う。配列ブロック５０はアクチュエータ４２に接続されて、アクチュエータ４２に通電されると、上方または下方に動く。センサモジュール３４は、下方フレーム４０ａおよび中間フレーム４０ｂ内の固定点に装着される。

以下に考察するように、粉体移送システム３２は連続的に、または間歇的に動作させることができる。粉体ディスペンサモジュール５４が起動されて、カートリッジ２０に粉体を分注する。カートリッジ２０への粉体の分注は同時に実行されて、その結果として、カートリッジトレイ２２内のすべてのカートリッジまたはカートリッジトレイ内のカートリッジのサブセットが同時に粉体を受け入れる。粉体の分注が進行するときに、カートリッジ２０の重量が各々のセンサセル１１４によって検知される。各センサセル１１４の出力はコントローラに結合されている。以下で考察するように、各コントローラは、検知された重量を、所望量の粉体に対応する目標重量と比較する。検知された重量が目標重量より低い限り、粉体の分注は継続する。

検知された重量が目標重量以上であるときに、コントローラは、対応する粉体ディスペンサモジュール５４に粉体分注動作を終了するように指令する。検知された重量が、充填サイクル後の最大許容重量を超えると、対応するカートリッジを欠陥として印をつけることができる。すなわち、粉体分注および重量検知は、カートリッジトレイ２２内の１バッチのカートリッジに対して同時に進行する。このバッチには、カートリッジトレイ２２内のすべてのカートリッジまたはカートリッジトレイ内のカートリッジのサブセットを含めることができる。粉体分注サイクルには、１バッチのカートリッジへの粉体分注とその重量検知を含めることができ、粉体分注の１００％の検査と制御を達成する。

一態様において、カートリッジトレイ２２内のカートリッジの数と間隔は、装置１０の粉体ディスペンサモジュール５４の数と間隔に一致する。他の態様においては、カートリッジトレイは、異なる数のカートリッジを有するとともに、粉体ディスペンサモジュール５４の構成と異なるカートリッジ間の間隔を有することができる。例えば、カートリッジトレイは、粉体ディスペンサモジュール５４の数の倍数を保持するとともに、粉体ディスペンサモジュール５４間の間隔よりも小さい間隔を有して構成することができる。例示だけのために、カートリッジトレイは、１／２インチセンタ上に間隔配置された１９２個のカートリッジ２０を保持するように構成することができる。この配設によって、１／２インチセンタ上のカートリッジの１２×１６配列は、１インチセンタ上のカートリッジの６×８配列と同じ面積を占める。

図７に示されるように、カートリッジトレイ２２は、トレイ位置決め機構１２０によって水平方向に変位させて、異なるバッチのカートリッジを粉体ディスペンサモジュール５４と位置合せすることができる。カートリッジトレイ２２は、処理のためにトレイ支持フレーム２４内に位置決めされる。トレイ位置決め機構１２０は、トレイ支持フレーム２４に結合されたＸ方向アクチュエータ２３０およびトレイ支持フレーム２４に結合されたＹ方向アクチュエータ２３２を含む。すなわち、トレイ支持フレーム２４およびカートリッジトレイ２２は、複数バッチのカートリッジを粉体ディスペンサモジュール５４およびセンサセル１１４に対して位置決めするために、水平Ｘ‐Ｙ面内で動かすことができる。

１９２個のカートリッジを備えるカートリッジトレイは、次のように処理することができる。カートリッジトレイが、第１のバッチの４８個のカートリッジが４８個の粉体ディスペンサモジュール５４の配列と垂直に位置合せされるように、中立位置から第１のＸ‐Ｙ位置（０，０）に移動される。粉体が、第１のバッチのカートリッジ中に分注され、次いでカートリッジトレイは、第２のＸ‐Ｙ位置（０，０．５）に移動されて、第２のバッチの４８個のカートリッジを４８個の粉体ディスペンサモジュール５４の配列と位置合せする。粉体が、第２のバッチのカートリッジに分注され、次いでカートリッジトレイが、第３のＸ‐Ｙ位置（０．５，０）に移動されて、第３のバッチの４８個のカートリッジを４８個の粉体ディスペンサモジュール５４の配列と位置合せする。次いで、カートリッジトレイは、第４のＸ‐Ｙ位置（０．５，０．５）移動されて、第４のバッチの４８個のカートリッジを４８個の粉体ディスペンサモジュール５４の配列と位置合せする。粉体が第４バッチのカートリッジ中に分注されて、１９２個のカートリッジの処理を完了する。上記の例において、トレイ位置の順序およびカートリッジのバッチの順序は変更することができる。

ここで、この工程が、異なるカートリッジ間隔、異なるカートリッジ数、その他を含む異なるトレイ配設に、応用が可能であることが理解されるであろう。これらの態様において、カートリッジトレイは、水平面内で変位されて、カートリッジのバッチと、粉体ディスペンサモジュールの配列との間の位置合せが達成される。カートリッジのバッチは、通常、粉体ディスペンサモジュール５４の配列と一致する。しかしながら、応用によっては、このバッチは、粉体ディスペンサモジュールの数よりも少ないカートリッジを有することができる。

配列ブロック５０が図８および９に示されている。上述のように、配列ブロック５０には、粉体貯蔵・移送チャネル６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ、６０ｆ、６０ｇ、６０ｈが設けられており、１つのチャネルが粉体ディスペンサモジュール５４の配列内の各行に対応している。チャネル６０ａ〜６０ｈのそれぞれは、配列ブロック５０を通過して延びて、配列の対応する行において垂直ポート５２と交差する。図１〜７の態様において、粉体移送システム３２ａは、配列ブロック５０の片側へ粉体を配送し、粉体移送システム３２ｂは、配列ブロック５０の反対側へ粉体を配送する。したがって、図８および９は、チャネル６０ａ〜６０ｄの取入口端と、チャネル６０ｅ〜６０ｈの取出口端を示す。

図８および９の態様においては、チャネル６０ａ〜６０ｈは、スロット形横断面を有し、平行である。図１０に示されるように、それぞれの粉体ディスペンサモジュール５４には、粉体ディスペンサモジュールを貫通するスロット形開口の形態で、粉体取入口１３０が設けられている。粉体ディスペンサモジュール５４が配列ブロック５０内に装着される場合には、粉体取入口１３０は、配列ブロック５０内の対応するチャネルと位置合せされる。粉体取入口１３０およびチャネル６０ａ〜６０ｈは、好ましくは同等の大きさと形状の横断面を有するとともに、平滑な内部表面を得るために研磨されている。配列ブロック５０における各チャネルおよび粉体ディスペンサモジュール５４における対応する粉体取入口１３０は、粉体ディスペンサモジュール５４のそれぞれに粉体を配送するための、配列ブロック５０を通過する通路を画定している。粉体は、粉体取入口１３０を介してそれぞれの粉体ディスペンサモジュール５４に供給される。粉体取入口１３０は、貫通開口として構成され、その結果として、チャネルを介して移送される粉体の一部が、第１の粉体ディスペンサモジュール５４に配送され、粉体の別の部分が、粉体取入口１３０と配列ブロック５０内のチャネルとを通過して、後続の粉体ディスペンサモジュール５４に移送される。

さらに、チャネル６０ａ〜６０ｈは、粉体貯蔵機能を果たす。チャネル６０ａ〜６０ｈは、１バッチのカートリッジに配送するのに必要とするよりも多くの粉体を貯蔵することができる。一態様において、粉体移送システム３２は間歇的に動作する。ある数のバッチのカートリッジ２０に十分な粉体がホッパーアセンブリ７４からチャネル６０ａ〜６０ｈへと供給される。次いで、粉体は、ディスペンサモジュール５４における粉体供給が低下するまで、数バッチのカートリッジ２０に分注される。その他の態様において、粉体は、チャネル６０ａ〜６０ｈに連続的に供給され、チャネル６０ａ〜６０ｈは、カートリッジ２０に分注されない粉体を貯蔵するバッファの役割を果たす。

閉ループ空圧式粉体移送システム３２は、凝集粒子を、粉体エアレーター７２から配列ブロック５０中に供給する。次いで、移送ガスは再循環されて、粉体エアレーター７２に戻される。移送ガスは、ブロワーアセンブリ７０に供給される、２次プロセス制御ガスによって調整することができる。

配列ブロック５０は、薬剤粉体のバッチ装入分または連続装入分を個々の粉体ディスペンサモジュール５４中に供給する、動的粉体貯蔵装置として機能する。より一般的には、配列ブロック５０は、薬剤粉体の粉体エアロゾルおよび／または凝集スラリーを、粉体ディスペンサモジュールの配列に移送するのに使用される１つまたは２つ以上のチャネルを含む。配列ブロック５０は、開ループまたは閉ループのガス移送システムにおいて動作することができる。粉体エアレーター７２および配列ブロック５０は、薬剤粉体を流動化、連行して、配列ブロック５０のチャネル中に移送する。

配列ブロック５０は、粉体エアレーター７２、ホッパーアセンブリ７４、吸引マニホルド８４、およびポンプアセンブリ７０などの関連する構成要素およびサブシステムのための主構造支持となることができる。さらに、配列ブロック５０は、粉体をカートリッジの配列に分注するための、粉体ディスペンサモジュール５４の配列を保持する。好ましい一態様においては、配列ブロックは、メインブロック１３２、トッププレート１３４およびボトムプレート１３６を含む。プレート１３４および１３６は、粉体ディスペンサモジュール５４に対する案内およびシールとしての役割を果たすＯリングを含む。この配列ブロックは、配列ブロックをフレーム部材に取り付けるための、ベアリング１４０とクランプハンドル１４２をさらに含む。

動作に際して、粉体は、移送ガスによって、それぞれのチャネル６０ａ〜６０ｈを通過して移送されて、制御された粒子堆積工程において、それぞれの粉体ディスペンサモジュール５４に配送される。粉体は、重力の作用によって、それぞれの粉体ディスペンサモジュール５４中に落下する。粉体ディスペンサモジュール５４の１つに落下することなく、かつ貯蔵されることなく、チャネルを通過する粉体はすべて、吸引マニホルド８４を介してポンプアセンブリ７０へと戻る。
各粉体ディスペンサモジュール５４が、カートリッジ２０中に粉体を分注する。粉体投与量は、通常、５〜３０ミリグラムの範囲であるが、この投与量はこの範囲に限定されない。

図１０〜１６Ｂに詳細に示されているように、粉体ディスペンサモジュール５４は、下部ハウジングセクション１５０ａ、中間ハウジングセクション１５０ｂ、上部ハウジングセクション１５０ｃおよびカバー１５０ｄを有する、粉体ディスペンサハウジング１５０を含む。粉体ディスペンサハウジング１５０は、配列ブロック５０内での緊密な間隔を可能にするために、小さな横断面の細長い形状とすることができる。上記のように、粉体ディスペンサモジュール５４は、１インチセンタ上に装着することができる。中間ハウジングセクション１５０ｂは、粉体取入口１３０および、粉体取入口１３０から下方に下部ハウジングセクション１５０ａへと延びる、円筒状導管１５２を含む。下部ハウジングセクション１５０ａは、下方に、カートリッジ２０と整合するように寸法決めされた、ディスペンサノズル１５８へと延びるテーパー付き導管１５４を含む。

テーパー付き導管は、円錐状の形状としてもよく、円筒状導管１５２の寸法からディスペンサノズル１５８の寸法への遷移をもたらす。円筒状導管１５２とテーパー付き導管は共に、分注しようとする粉体を保持するディスペンサホッパー１５６を画定する。ディスペンサホッパー１５６内の粉体を、バルク粉体床と呼ぶ。ディスペンサノズル１５８は、カートリッジ２０中に粉体を分注するように構成される。

粉体ディスペンサモジュール５４は、粉体をディスペンサホッパー１５６を通過してノズル１５８まで制御された方法で下方に移動させるフィードウォンド１６０、ウォンド１６０を作動させるためのウォンドアクチュエータ１６２、ホッパー１５６の下端のディスペンサ充填バルブ１８０、およびバルブ１８０を開閉するためのバルブアクチュエータ１８２をさらに含む。ウォンドアクチュエータ１６２およびバルブアクチュエータ１８２は小型モータとすることができる。ウォンドアクチュエータ１６２は、フレキシブルカプリング１８６によるか、または回転に加えて、垂直ウォンド動揺（agitation）、変位もしくはその両方をもたらすことのできる、その他のカプリングによって、フィードウォンド１６０に結合することができる。粉体ディスペンサモジュール５４は、ウォンドアクチュエータ１６２およびバルブアクチュエータ１８２を制御するため、および粉体ディスペンサモジュール５４の動作を制御する制御回路と通信するための回路を有する回路基板１８４をさらに含む。

充填バルブ１８０には、偏心配置されたバルブ開口１９１が設けられたギアとして実現されたバルブ部材１９０を含めることができる。バルブ部材１９０を、軸のまわりに回転させるために下部ハウジングセクション１５０ａに装着して、バルブ開口１９１を、図１６Ａに示されるように、ディスペンサノズル１５８と位置合せするように回転させるとともに、図１６Ｂに示されるように、ディスペンサノズル１５８との位置合せから外れるように回転させることができるようにすることができる。バルブ開口１９１およびディスペンサノズル１５８が位置合せされるか、または部分的に位置合せされるときに、充填バルブ１８０が開き、粉体がカートリッジ中に分注される。バルブ開口１９１がディスペンサノズル１５８と位置合せされていない場合には、充填バルブ１８０は閉止されて、粉体は分注されない。好ましくは、充填バルブ１８０は、以下に説明するように、部分開放の可能な種類のものである。

充填バルブ１８０のバルブ部材１９０は、駆動アセンブリによってバルブアクチュエータ１８２に結合することが可能であり、駆動アセンブリは、バルブ部材１９０のギアと噛み合う下部ギア１９２と、ディスペンサモジュール５４の下方部分から、バルブアクチュエータ１８２が装着されている、その上方部分へと延びる駆動シャフト１９３と、駆動シャフト１９３の上端に取り付けられた上部ギア１９４と、バルブアクチュエータ１８２に取り付けられた上部ギア１９５を含む。上部ギア１９４および１０５は、バルブアクチュエータ１８２が通電されるバルブ部材１９０が回転するように、相互係合されている。

ギア１９５はバルブ部材１９０に適合し、ギア１９４はギア１９２に適合することができる。すなわち、ギア１９５の位置は、バルブ部材１９０の位置、およびノズル１５８に対するバルブ開口１９１の位置を示している。上部ギア１９５に取り付けられた磁石が、開閉センサ２２０（図１７）に対して回転して、それぞれ、充填バルブ１８０の開閉位置を示す。

粉体取入口１３０とディスペンサノズル１５８の間の、粉体ディスペンサモジュール５４の下端部の概略横断面図が図１２に示されている。図のように、ディスペンサホッパー１５６は、粉体床調製ゾーン１５６ａ、粉体床圧縮ゾーン１５６ｂおよび排出ゾーン１５６ｃを有するものと考えることができる。粉体床調製ゾーン１５６ａは、粉体取入口１３０の下方の円筒状導管１５２内に位置する。粉体床圧縮ゾーン１５６ｂは、テーパー付き導管の上方部分内に位置し、排出ゾーン１５６ｃは、テーパー付き導管の下方部分内に位置する。

フィードウォンド１６０には、軸方向にディスペンサホッパー１５６を通過して延びる棒材の形態のシャフト１７０を含めることができる。フィードウォンド１６０は、シャフト１７０に取り付けられた、１つまたは２つ以上のフィードエレメントをさらに含む。フィードエレメントは、粉体取入口１３０からディスペンサノズル１５８へと制御された方法で粉体を移動させる。図１２の態様において、フィードウォンド１６０は、粉体床調製ゾーン１５６ａ内の粉体床調製要素１６４と、粉体床圧縮ゾーン１５６ｂ内の粉体床圧縮要素１６５と、排出ゾーン１５６ｃ内の排出要素１６６とを含む。フィード要素１６４、１６５、１６６の例を以下に説明する。

フィードウォンド１６０の一態様が図１３Ａおよび図１３Ｂに示されている。本明細書において説明するフィードウォンド態様において、粉体床調製要素１６４と粉体床圧縮要素１６５は、らせん開放空間フレームとして実装され、それには、シャフト１７０に装着された複数の離間配置されたスパー１７２と、スパー１７２およびシャフト１７０に取り付けられた１本または２本以上のワイヤとが含まれる。スパー１７２は、円筒状導管１５２およびテーパー付き導管内で、シャフト１７０から半径方向に延ばすことができる。スパー１７２は、内壁に接触することなくホッパー１５６の内壁の近傍まで延ばすことができる。テーパー付き導管内のスパー１７２は、テーパー付き導管の円錐状内壁に適合するように長さが異なっている。スパー１７２は、異なる半径方向において、シャフト１７０に装着されている。好ましい態様において、スパーの端部は二重らせんを画定する。

図１３Ａおよび１３Ｂの態様において、フィードウォンド１６０は１０個のスパーを含む。この例においては、隣接するスパーは、シャフト１７０に沿って０．１２５インチ間隔で離間配置されており、２２．５度回転しているシャフト１７０の底部における最後の２つのスパーを除いて、各スパーは、隣接するスパーに対して４５度回転している。スパー直径は、０．０２５〜０．０７５インチ程度の好ましい凝集物寸法とすることができる。スパー材料は、ステンレス鋼、または金属、セラミックス、プラスチックなどの、耐食性のある、その他の構造的に剛性があり不活性な材料とすることができる。フィードウォンドは、粉体の形態に応じて、導電性または非導電性材料で製作することができる。セラミックス、プラスチックおよびエラスマーなどの非導電性材料は、導電性外表面を得るために金属被覆をすることができる。スパーが多すぎると、ウォンド回転とともに粉体が固まるのに対して、スパーが少なすぎると、二重らせん構成を支持しなくなる。スパー間の間隔および隣接するスパー間の角度は、使用するスパーの数に逆比例させることができる。

上記のように、フィードウォンド１６０は、スパー１７２に取り付けられたワイヤを含む。図１３Ａおよび１３Ｂの態様において、ワイヤは二重らせん１７４、第１シェブロン１７６および第２シェブロン１７８を画定する。図示されているように、二重らせん１７４は、各スパー１７２の一端の位置またはその近傍のらせんワイヤ１７４ａ、および各スパー１７２の反対端の位置またはその近傍のらせんワイヤ１７４ｂを含む。各らせんワイヤ１７４ａ、１７４ｂは、ウォンドアクチュエータ１６２から下向きに見えるように、時計方向にスパーからスパーへと下方に進行する。

第１シェブロン１７６には、シャフト１７０から第１の間隔でスパー１７２に取り付けられた第１シェブロンワイヤ１７６ａを含め、第２シェブロン１７８には、シャフト１７０から第２の間隔でスパー１７２に取り付けられた第２シェブロンワイヤ１７８ａを含めることができる。第１シェブロンワイヤ１７６ａは、シャフト１７０内の穴１７６ｂを通過し、第２シェブロンワイヤ１７８ａは、シャフト１７０内の穴１７８ｂを通過する。ここで、らせんワイヤおよびシェブロンワイヤは、フィードウォンド１６０内のすべてのスパーに必ずしも取り付ける必要はないことが理解されるであろう。特に、第１シェブロンワイヤ１７６ａは、第１のスパー（最上方スパー）と５番目のスパーとに取り付けられる。第２シェブロンワイヤ１７８ａは、３番目のスパーと７番目のスパートに取り付けられている。第１および第２のシェブロンは、互いに９０度で間隔配置することができる。

図１３Ａおよび１３Ｂの態様においては、らせんワイヤおよびシェブロンワイヤは、それぞれのスパー内の穴を通されて、各端で取り付けられている。らせんワイヤは、スパーの端部またはその近傍に位置し、シェブロンワイヤはシャフト１７０から所望の間隔で位置する。スパー１７２内の穴は、工具穴あけ、レーザー穴あけ、放電加工穴あけ（edm drill）することができる。好ましい態様においては、スパー１７２内の穴は、ワイヤの大きな曲がりを回避する角度で放電加工穴あけされている。したがって、各スパー内の穴は、隣接するスパーとほぼ位置合せされている。この配設によって、ワイヤは穴を通っていくぶんスライドすることが可能となり、この結果として、粉体装入力がワイヤ長さの全体に沿って分散され、それによって破断を生じる可能性のあるワイヤ応力集中が低下する。他の態様においては、ワイヤは、例えばレーザー溶接などによって、スパーに取り付けることができる。この例においては、らせんワイヤおよびシェブロンワイヤは、直径が０．００８インチである。

二重らせん１７４は、らせん状に装着されたスパー１７２の外端にらせんワイヤ１７４ａ、１７４ｂを通すことによって形成できる。スパー１７２の両外端にワイヤをかけることによって、二重らせんワイヤパターンが生成される。二重らせんワイヤパターンは、３つの主要な機能を果たす。第１には、外周ワイヤは、圧縮された粉体が導管壁、特にテーパー付き導管の壁に付着するのを阻止することができる。第２には、ウォンド１６０が（下向きのアクチュエータシャフトから）時計方向に回転すると、二重らせんは導管壁界面で粉体を持ち上げ、それを好ましい凝集物流動性寸法範囲にさらに減少させる。第３に、ウォンド１０が反時計回りに回転すると、二重らせんは、バルク粉体をシャフト１７０に沿って下方に、また同様にシェブロンワイヤ自由経路に沿って、ディスペンサノズル１５８中へと送り出す。さらに、この回転式のバルク粉体送り動作は、回転スパー１７２間に水平に形成される、圧縮された粉体ディスクを粉砕することになりやすい。

フィードウォンド１６０は、中心支持としてのシャフト１７０を含む、らせん開放空間フレームと、円錐状にテーパーをつけた下端形状を有するらせんパターンを形成する構造横部材としてのスパー１７２と、上述したように、二重らせん１７４ならびに第１および第２のシェブロン１７６、１７８を形成する、ワイヤとを使用する。倒立円錐形状によって、スパーは、大径の導管から小径の粉体排出ノズルへと遷移させられる。ワイヤは、バルク粉体圧縮効果を低減させて、凝集物スラリーの流れを促進するために、スパーに取り付けられている。フィードウォンド１６０は、バルク粉体が突き固められる傾向を制御しながら、凝集性の高い粉体をマイクログラム分注精度で移送する能力がある。

粉体の突固めは、粉体圧縮ロックアップにつながり、それによってディスペンサ詰まりを生じる。らせん開放空間フレームは、自由流動性から高凝集性までのすべての種類の粉体形態の精密移送と分注とが可能な、最適のバルク粉体移送部材をもたらす。この能力は、らせん状機械力のわずかな部分だけを、下方のバルク粉体床中に誘導し、それによって、分注する粉体の個々の特性に対して適切に圧縮効果を制御することによって達成される。この圧縮制御によって、凝集性粉体を大径導管から小径のものに効果的に移送することが可能となる。

シャフト１７０は、フィードウォンド１６０の中心駆動シャフトを形成する。シャフト１７０は、スパー１７２、二重らせん１７４ならびに第１および第２のシェブロン１７６、１７８を支持し、これらが、精密分注のためにバルク粉体を移送する。中心駆動シャフトは、その平滑表面に沿って、微細粉体がディスペンサノズル１５８の方向に流れることを可能にする。
スパー１７２は、突き固められた粉体凝集物床を粉砕する構造横部材である。スパー１７２はまた、らせんワイヤおよびシェブロンワイヤを支持する。さらに、スパー１７２は、制御された、低圧縮の方法でバルク粉体床を搬送するのに必要ならせん昇降機構（helical spiral mechanism）をもたらす。

シェブロンワイヤ１７６ａ、１７８ａは、バルク粉体床内部での切断パターンをもたらす。ワイヤは、突き固められた粉体を減少させて、粉体床内部に一時的な自由通路を空けるように配置され、この自由通路は、微量の粉体凝集物が重量によって粉体床を通過して下方に流れるのを可能にする。さらに、シェブロンワイヤは、スパー１７２間に形成されるバルク粉体ディスクを切断する。これらのディスクは、累進的な突固め力によって生成されて、懸濁塊状粉体（suspended aggregate powder）構造を形成する。スパン中央で好適にディスクを切断することによって、ディスクは、構造的に不安定となり、らせん状ピッチがつけられた（helically pitched）スパー１７２からの機械力によって駆動されて、崩壊し始めて下方に流れる。

排出要素１６６（図１２）は、ディスペンサノズル１５８に位置する粉体圧縮ディスクを粉砕するように輪郭を有して位置している。粉体ディスクは、フィードバルブ１８０が閉まり、ウォンド１６０がバルク粉体のレーキング（raking）動作およびグルーミング（grooming）動作を行っているときに形成される。排出要素１６６がディスクを取り外して減少させなければ、ディスクはノズルを詰まらせるか、またはバルブが開いたときにカートリッジ中に落下してカートリッジの過剰充填を生じる可能性がある。粉体ディスクは、大気湿度が５０％を超えるときに、ノズルを閉塞する傾向が最大となる。

排出要素１６６の態様が図１３Ａ、１３Ｂ、図１４Ａ〜１４Ｆに示されている。それぞれの態様では、上述のスパーのらせん開放空間フレームおよびワイヤが使用されているが、異なる排出要素が使用されている。上述のらせん開放空間フレームを回転させることによって、粉体は、粉体床調製ゾーン１５６ａ内に落下するように誘導される。外部らせんワイヤは、粉体と円筒状導管壁の間の吸引力を分断し、逆方向に回転されるときに、粉体床を持ち上げて、通気する。シェブロンワイヤは、らせん空間フレームが回転するにつれて、粉体床を切断して、さらに減少させる。粉体床調製ゾーン１５６ａは、粉体床が粉体床圧縮ゾーン１５６ｂのテーパー付き導管に入るときに、その流動性を向上させる。粉体流動性は、固有の凝集物を形成する、らせん開放空間フレームの能力によって向上し、この固有の凝集物によって、らせん開放空間フレームの力によって誘導されるときに、粉体が流れることができる。

粉体床圧縮ゾーン１５６ｂにおいて、凝集した粉体床は、テーパー付き導管の容積減少によって、圧縮を受ける。圧縮ゾーンは、粉体床の固化を着実に増大させ、この間にスパーおよびワイヤは、粉体床の削減と通気を続ける。排出ゾーン１５６ｃにおいて、粉体凝集塊（powder agglomerate clump）はさらに削減されて、ノズル１５８を介して排出される。排出要素は、粉体の削減および分注特性を制御する。不適切な粉体削減制御は、排出オリフィスを詰まらせる。不適切な粉体削減制御はまた、指定された制限時間内に投与量のオーバーシュートなしに粉体を分注することを妨げる。排出要素は、最終粉体分注流量と粉体凝集物コンシステンシー（powder agglomerate consistency）を決定する。

図１３Ａ、１３Ｂの態様において、排出要素１６６は、変形スパー（modified spar）１８１として構成されている。変形スパー１８１の２辺１８１ａ、１８１ｂは、下方に延びて２分の１回転反時計方向らせんとなり、これによって二重らせんを形成している。二重らせん変形スパー１８１および二重らせん１７４は反対ピッチを有する。その他の態様においては、変形スパーの片側が、らせん形状で上方に向けられている。変形スパーは、時計方向らせんまたは反時計方向らせんを使用することができる。いくつかの態様において、変形スパーは、倒立Ｕ字形状またはＳ字形状として形成することができる。Ｕ字形状は、粉体を自由流動させるのに効果があり、これに対してＳ字形状は、凝集性粉体に対して効果が大きい。Ｕ字形状において、変形スパーの両辺が、ディスペンサノズルの方向に向けられる。Ｓ字形状においては、変形スパーの一辺がディスペンサノズルの方向に向けられて、他の辺が上方に向けられる。

図１３Ａ、１３Ｂの二重らせん変形スパー１８１は、テーパー付き導管の下端部内部で、回転二分化要素（rotating polarizing element）として機能する。変形スパーの逆ピッチ幾何学形状は、粉体に揚力（lift）と通気を与えて、粉体分注を制御し、かつ粉体コンシステンシーを向上させる。逆ピッチ幾何学形状はまた、レーキングサイクル中に粉体をノズルの方向に送り出す。これによって、分注サイクルの最初に、２から４ミリグラムの粉体堆積物（powder dump）が生成されるとともに、最後には充填のためにより多くの時間が得られる。

フィードウォンド１６０の別の態様が図１４Ａ〜１４Ｆに示されている。図１４Ａ〜１４Ｆの態様において、排出要素１６６は、逆Ｕ字形を有する支持要素１８５によって、シャフト１７０に装着されたローラーピン１８３として実現されている。図１４Ａ〜１４Ｆの態様において、任意選択の多重スロットバッフルディスク（multi-slot baffle disk）１８９を、テーパー付き導管の上方部分に配置して、下部ハウジングセクション１５０ａに取り付けることができる。

粉体ディスペンサモジュール５４は、テーパー付き導管１５４の下端部に装着されたオリフィス要素１８７をさらに含む。オリフィス要素１８７は、１つまたは２つ以上のスロット形オリフィスを有してもよい。図１４Ｄに示す一態様においては、オリフィス要素１８７ａは、交叉して十字を形成する２つのスロット形オリフィスを含む。その他の態様においては、オリフィス要素１８７ｂおよび１８７ｃは、図１４Ｅおよび１４Ｆに示されるように、３つの交叉するスロット形オリフィスを含む。オリフィスは、図１４Ｅに示されるように、比較的幅が広いか、または図１４Ｆに示されるように比較的幅が狭い。フィードウォンド１６０は、ローラーピン１８３がオリフィス要素１８７から固有凝集物寸法よりも小さい間隔で配置されるように、位置決めされる。動作に際して、ローラーピン１８３は、オリフィス要素１８７に対して回転して、粉体が、オリフィス要素１８７内のオリフィスを介して排出される。

バッフルディスク１８９は、粉体床前進速度を制御するとともに、粉体凝集物がテーパー付き導管に入るときに、それらをさらに削減するのに使用することができる。排出ゾーン１５６ｃにおいて、粉体凝集塊が削減されて、次いで、回転するローラーピン１８３によってオリフィス要素１８７内のオリフィスを介して押し出される。支持要素１８５、ローラーピン１８３およびオリフィス要素１８７を含む機構が、粉体の削減（reduction）特性と分注特性を制御する。不適切な粉体削減制御は、排出オリフィスを詰まらせることになる。不適切な粉体削減制御はまた、投与量超過（dose overshoot）なしに指定限界時間内で粉体を分注するのを妨げる。

支持要素１８５およびローラーピン１８３は、最終的な粉体分注流量および粉体凝集物コンシステンシーを決定する。支持要素１８５、ローラーピン１８３およびオリフィス要素１８７を含む機構は、特定の粉体形態（powder morphology）に対して最適粉体流と凝集物寸法を得るように構成することができる。支持要素１８５は、下部ハウジングセクション１５０ａの外周溝の中をたどり、フィードウォンド１６０を自動調芯する（self-center）。オリフィス要素１８７と組み合わせたローラーピン１８３は、小さい力の粉体凝集物分注を生み出す。オリフィス要素１８７は、より狭い凝集物寸法範囲内で粉体凝集物コンシステンシーをもたらす。

フィードウォンド１６０のさらに別の態様が図１５Ａ〜１５Ｄに示されている。排出要素１６６は、シャフト１７０に取り付けられた、らせんオーガブレード（auger blade）２４０および２４２として実装されている。それぞれのオーガブレードは、シャフト１７０の２分の１回転している。オーガブレード２４０および２４２の軸方向長さは、テーパー付き導管１５４の軸方向長さの約２分の１とすることができる。図のように、図１５Ａ〜１５Ｄのフィードウォンドは、図１３Ａおよび１３Ｂの態様よりも少ない数のスパーを使用しており、らせんワイヤおよびシェブロンワイヤは、オーガブレード２４０および２４２の上縁部に取り付けることができる。オーガブレード２４０、２４２および二重らせん１７４は反対ピッチを有することができる。

図１５Ａ〜１５Ｄに示されている粉体ディスペンサモジュール５４は、テーパー付き導管の下端部に装着された、オリフィス要素２４４をさらに含む。図１５Ａ〜１５Ｄの態様においては、オリフィス要素２４４は、逆円錐形を有して、ノズル１５８から粉体を排出するための複数のオリフィス２４４ａが設けられている。さらに、オーガブレード２４０および２４２の下縁部は、逆円錐オリフィス要素２４４に一致するように角度が付けられている。シャフト１７０の下端部に装着されたベアリング２４６は、オリフィス要素２４４内の開口に係合して、オーガブレード２４０、２４２とオリフィス要素２４４の間の所望の間隔を設定する。ベアリング２４６は、分注された薬剤粉体に対して汚染性のない、ルビーまたはサファイヤなどの宝石材料とすることができる。動作において、オーガブレード２４０および２４２は、オリフィス要素２４４に対して回転し、その結果、粉体がオリフィス要素２４４内のオリフィスを介して排出される。その他の態様においては、オリフィス要素は、図１４Ｄ〜１４Ｆに示されるように、平坦とすることが可能であり、オーガブレード２４０および２４２の下縁部はオリフィス要素と一致するように平坦である。

この態様は、図１３Ａ、１３Ｂ、１４Ａ〜１４Ｆに示されたフィードウォンドと反対に回転する。排出ゾーン１５６ｃにおいて、粉体凝集物は、逆ピッチオーガブレードによって、流動させられて、次いで回転オーガチップによってオリフィス要素２４４内のオリフィスを介して押し出されて、粒状化される（granulated）。オーガブレードとオリフィス要素の機構は、粉体の削減特性および分注特性を制御する。不適切な粉体削減制御は、排出オリフィスを詰まらせることになる。不適切な粉体削減制御はまた、投与量超過なしに指定限界時間内で粉体を分注するのを妨げる。オーガブレード２４０、２４２とオリフィス２４４の機構は、粉体床流動ヘッド高さ（powder bed fluidic head height）の変動を補償し、それによって分注工程の粉体床ヘッド状態（powder bed head condition）に対する感受性を低下させる。

オーガブレードの半回転二重らせんは、垂直流動床力（vertical fluidic bed forces）をノズル内の粉体から切り離し、それによって粉体をノズル内に詰め込もうとする力ベクトルをなくする。オーガブレード２４０、２４２とオリフィス要素２４４の機構は、最適単調粉体凝集物寸法（optimum monotonic powder agglomerate sizes）をもたらすように構成することができる。この機構は、狭い凝集物寸法範囲内での粉体凝集物コンシステンシーをもたらす。ベアリング２４６は、オーガ・オリフィス間の粉体膜厚さ（powder membrane thickness）を維持しながら、オーガの位置合せと支持を行う。

いくつかの態様においては、排出要素１６６は、シャフト１７０の先端部内の穴に装着される。その他の態様においては、排出要素１６６は、シャフト１７０の脱着可能な先端部の上に実装される。例えば、二重らせん排出要素は、シャフト１７０の端部にプレス嵌め（press fit）される脱着可能な先端部上に形成することができる。この脱着可能な先端部は、異なる粉体形態に対処するために変更することができる。

粉体ディスペンサモジュール５４の動作についての以下の考察は、図１３Ａ、１３Ｂおよび図１４Ａ〜１４Ｆの態様に対するレーキング動作および分注動作に言及する。レーキングは、粉体床をグルーミングおよび再調整して、均一に通気された、好ましい凝集物寸法基材にして、それによってバルク粉体移送に対して、より高い流動性特性をもたらす。好ましい凝集物寸法は、粉体床タンブリング動作（tumbling operation）によって生成される凝集性粉体凝集物の固有の安定寸法であって、通常は、０．０２５インチから０．０７５インチ球径の範囲である。粉体床レーキングは、下方送り（down-feed）モードまたは持上げ（uplift）モードで実行することができる。

しかしながら、凝集性粉体には、最適な通気と改善された流動性を達成するために、押上げレーキングが好ましい。分注とは、乾燥したバルク粉体を「スプリンクリング（sprinkling）」方式で移送して、好ましい凝集物基材として、圧縮することなく重力の下で落下させて、カートリッジ中への分注を行う粉体ノズルから排出する動作である。本明細書に記載する粉体分注検知装置は、０．００５インチから０．００７５インチ球径の範囲の粉体凝集物について動作可能であるが、この範囲に限定されるものではない。

フィードウォンド１６０は、ディスペンサモジュール５４の頂部から見て時計方向に回転して、バルク粉体床のレーキング、グルーミングおよび通気を行う。時計方向回転すると、二重らせんによって生成される上方向流れベクトルによって粉体が持ち上げられる。この動作において、ウォンドは、そのキャップの位置で垂直に保持されて、回転して粉体中に入る、スクリューと見なすことができる。二重らせんは、導管壁を掻きこすり、また外側の凝集物をディスペンサホッパーの中心に向けて移動させる。ウォンドが回転するにつれて、スパーが、大きな凝集物を均等に砕く。これによってバルク粉体床が通気されて、良好な床コンシステンシーが生成される。

粉体を分注するために、ウォンド１６０は、好ましくは反時計方向に回転される。スパー１７２およびシェブロン１７６、１７８は、粉体床を砕いて、粉体がシャフト１７０に沿って流れるための、自由通路を開く。二重らせん１７４は、下向きの圧縮ベクトルを加えて、粉体を下方に押し出してディスペンサノズル１５８を通過させる。その他の態様においては、ウォンド１６０は、時計方向に回転して粉体を分注する。しかしながら、時計方向の回転による粉体分注に対して、凝集物は大きくなりやすく、過剰充填の傾向がずっと大きい。

上記の態様において、スパーおよびらせんワイヤは、頂部から見て時計方向構成にされている。スパーおよびフィードウォンドのワイヤの配設は、本発明の範囲内で逆にすることができることが理解されるであろう。すなわち、スパーおよびらせんワイヤは、頂部から見て反時計方向構成にすることができる。この構成において、ウォンドは、好ましくは時計方向に回転して粉体を分注する。

粉体ディスペンサモジュール５４の動作についての以下の考察では、図１５Ａ〜１５Ｄの態様に対する、レーキング動作および分注動作について言及する。フィードウォンド１６０は、ディスペンサモジュール５４の頂部から見て反時計方向に回転して、バルク粉体床をブルーミングして、オーガを充填する。二重らせん１７４は、下方圧縮ベクトルを加えて、粉体を下方にディスペンサノズル１５８中へと押し出す。同時に、オーガブレード２４０、２４２は、粉体に上向きの力ベクトルを与えて、通気のために、オーガ内の粉体を上方床中に運ぶ。

粉体を分注するためには、フィードウォンド１６０は、好ましくは、時計方向に回転させる。時計方向回転によると、らせん開放空間フレームの二重らせんによって生成される上向き流れベクトルによって、上方床粉体が持ち上げられる。この動作において、上方ウォンドは、そのキャップの位置で垂直に保持されて、回転して粉体中に入る、スクリューと見なすことができる。二重らせんは、導管壁を掻きこすり、また外側の凝集物をディスペンサホッパーの中心に向けて移動させる。ウォンドが回転するにつれて、スパーが、大きな凝集物を均等に崩壊させる。これによってバルク粉体床が通気されて、良好な床コンシステンシーが生成される。スパー１７２およびシェブロン１７６、１７８は、粉体床を粉砕して、粉体がシャフト１７０に沿って流れるための、自由通路を開く。

分注が最初に開始されるときに、オーガ内の粉体は、オーガの下向きの力ベクトルによってノズルを通過して押し出される。分注中に、追加の粉体が、上方床から落下してくる通気された粉体によって供給される。
上記の態様において、スパーおよびらせんワイヤは、頂部から見て時計方向構成にされている。フィードウォンドのスパーおよびワイヤの配設は、本発明の範囲内で逆にすることができることが理解されるであろう。すなわち、スパーおよびらせんワイヤは、頂部から見て反時計方向構成にすることができる。この構成において、ウォンドは、好ましくは反時計方向に回転して粉体を分注する。

単一の粉体ディスペンサモジュール５４と対応するセンサセル１１４のための、コントローラのブロック図が図１７に示されている。好ましくは、粉体ディスペンサコントロールは、最下位レベルにおいて戦略的に集中された冗長計算能力を提供する。粉体ディスペンサモジュール５４は、回路基板１８４（図１１）上にディスペンサコントローラ２００（図１７）を含む。ディスペンサコントローラ２００には３つのプロセッサを含めることができる。ウォンドアクチュエータ１６２とバルブアクチュエータ１８２のそれぞれに対して１つのプロセッサが設けられており、状態ＬＥＤ２２４と任意選択のアナログセンサ入力とを制御するのに１つのプロセッサが使用される。制御プロセッサ２１０は、後述するようにセンサモジュール３４の背面に位置している。このシステムは、それぞれのディスペンサモジュール５４とそれに関連するセンサセル１１４に対して１つの制御プロセッサ２１０を使用する。

プロセッサ２１０は、センサモジュール３４とディスペンサモジュール５４の間の通信に加えて、外部通信を制御する。充填パラメータおよび「ｇｏ」コマンドを与えられると、制御プロセッサ２１０は、センサセルを読み出すためのインテリジェンスを与えて、ディスペンサモジュールアクチュエータにカートリッジ充填を実行する命令を与える。制御プロセッサ２１０はまた、ネットワークインターフェイスを介してスーパーバイザリプロセッサ２１２と通信する。スーパーバイザリプロセッサ２１２は、すべての粉体ディスペンサモジュールおよびセンサセルの高レベル制御を行う。

図１７のコントローラは、スーパーバイザリプロセッサを除いて、システム内の各ディスペンサモジュールと関連するセンサセル１１４とに対して繰り返される。６×８配列のディスペンサモジュールの上記の例において、システムは４８個のコントローラを含む。この配設は、各カートリッジ中への粉体の分注の個別の制御と監視を行う。

一態様において、粉体ディスペンサモジュール５４は、１０．０ｍｇ（ミリグラム）の粉体を１０秒以内で正確に分注するように構成される。平均流量は、±０．３ｍｇまたは３％の精度で、１秒当り１．０ｍｇである。制御回路は、この流量で充填を行うために、少なくとも１秒当たり２０回の決定を行う。その他の態様においては、制御回路は、所望の精度を達成するために、２０回よりも多いか、または少ない決定を行う。フィードウォンド幾何学形状は、この性能を達成するのに、十分な流動コンシステンシーを提供する。フィードウォンドは、粉体塊を砕いて、微小な凝集物粒子にする。機械式に供給される凝集物スラリーは、フィードウォンドが停止するときに、カートリッジの過剰充填を引き起こすことになる過剰流出を最小にして、粉体を一時停止させることを可能にする、流動特性を有する。

制御回路は、以下の制御と機能を提供することができる。
１．ウォンド速度は、毎秒０．１回転から毎秒５回転まで、５０の異なる速度で可変である。
２．ウォンドは、充填中に揺動させることができる。揺動に際して、ウォンドは、例えば、２ステップ前方／１ステップ後方のような、プログラム可能な揺動係数に基づく種類の運動のように、時計方向に、次いで反時計方向にと交互に回転する。「重量未満の揺動（dither less than weight）」機能は、充填重量が選択された重量より小さいときに、揺動運動を作動させる。「重量超過の揺動（dither greater than weight）」機能は、充填重量が選択された重量より大きいときに、揺動運動を作動させる。「中間揺動（dither between）」機能は、充填重量が２つの選択された重量の間にあるときに、揺動運動を作動させる。揺動指数（dither index）は、揺動中の選択された回転速度である。揺動重量は、揺動を開始または停止するのに選択された重量であり、選択された揺動重量における最小揺動時間を選択することができる。いくつかの応用において、揺動は使用しなくてもよい。

３．制御回路は、粉体ディスペンサ充填バルブを開閉することができる。
４．制御回路は、センサセルの風袋を計り（tare）、粉体分注サイクルを開始し、粉体分注サイクルを停止することができる。
５．制御回路は、レーキング時間、揺動時間および速度によって定義されるシーケンスによって、粉体ディスペンサ内の粉体をレーキングすることができる。
６．新規の負荷関数が、通常、ディスペンサモジュールに未処理の粉体を装入した後に実行される、レーキング／揺動サイクルを開始する。レーク時間、揺動時間、速度が指定される。

７．追加の機能としては、充填サイクル中に充填バルブを自動的に開閉すること、バルブが閉じる毎に粉体を自動的にレーキングすること、およびバルブが閉じる毎にレーキング後に自動的に粉体を揺動することがある。
８．「ステップ停止」機能が、目標重量に到達した後にフィードウォンドを逆回転させるステップ数を設定する。これは、粉体流れを引き戻して過剰充填を防止する傾向があり、粉体形態の種類と関係大気湿度条件に依存する。

９．速度制御機能は、選択された充填重量に達するまで、フィードウォンドを最高速で作動させる。このトリガー点において、比例制御が、目標重量から実際重量を差し引いた量に比例してウォンド速度を低減し始める。このアプローチによって合計充填時間が減少する。１０ｍｇの名目充填重量および±３％の公差に対して、１０．３ｍｇと９．７ｍｇの間のいずれの充填重量も許容される。過剰充填されたカートリッジは廃棄しなくてはならないので、過剰充填の可能性を避けるために、最小重量に到達した後にできる限り早く充填が停止される。この最小重量は、例えば、９．７５ｍｇに設定され、これは９．７０ｍｇの実際の下限よりもわずかに上である。これは、粉体がカートリッジ中に落下したときに、慣性、空気力学、静電気、および磁場フラックスなどの周辺力（peripheral force）が、実際の粉体重量よりもわずかに高い一時的な重量測定値を生じさせる可能性があるために必要である。計測値は、１０分の数秒という短い時間のうちに実際重量に落ち着く。最小重量を実際の下限より０．０５ｍｇ上に設定すると、充填不足カートリッジのリスクが低下する。

１０．充填サイクルに関連するパラメータとしては、充填サーボループの比例ゲインと、例えば目標重量の１．０ｍｇ下で起動される、充填サーボループの積分ゲインと、充填サイクル中に許容される最大ウォンド速度とが挙げられる。ウォンド速度は、０と５０の間の速度指数を指定することによって制御することができる。ウォンド速度指数の関数としての、１分当りの回転数でのウォンド速度は、ウォンド速度指数の低い値に対しては比較的線形であるが、最大ウォンド速度に対して劇的に増大する特性を有する。この特性は、高速におけるよりも低速において精密な制御を可能とし、充填サイクルの最初の７０％の間でウォンドをはるかに高速に作動させて、その充填重量の９０％までカートリッジを迅速に充填することを可能にする。最大ウォンド速度は、通常、約毎秒５回転である。その速度を超えると、粉体を緊密に詰めすぎて、その結果、本来の粉体流れ特性を回復させるために、ディスペンサを取り外して清浄化しなくてはならなくなるというリスクがある。

揺動係数（dither factor）は、揺動が使用可能になっている場合には、フィードウォンドが回転するときに、その往復運動を制御する。この態様においては、順方向回転と逆方向回転との比は２である。すなわち、フィードウォンドは、揺動係数の値に基づいて、２ｎステップ前方に、そしてｎステップ後方に回転する。すなわち、例えば、揺動係数５００は、１０００ステップ前方に、そして５００ステップ後方を表わすに対して、揺動係数１は、２ステップ前方に、そして１ステップ後方を表わす。その他の態様においては、順方向回転と逆方向回転の比は、２と異なる値とすること、および／またはプログラム可能にすることができる。

１１．充填時間サーボ制御機能は、最終充填サイクル中に最高速度で費やされた時間に比例して、ウォンド速度の最大指数を調節する。最高速度で費やされた時間は、粉体の流れの円滑さについての良い指標である。最高速度における実際の時間が、設定よりも大きい場合には、制御は、充填を高速化するために最高ウォンド速度指数を増大させる。逆に、最高速度における実際の時間が設定よりも少ない場合には、最大ウォンド速度指数が低減されて、安定したプロセス時間が維持される。できる限り高速で充填することが望ましいように思われるが、粉体を詰め込むか、ディスペンサを詰まらせるか、またはカートリッジを過剰充填するリスクがある。

粉体ディスペンサモジュール５４のパラメータは以下のように相互に関係している。より小さい粒子凝集物寸法がカートリッジ中に分注されるときに、より大きなオーバーシュート制御が利用可能である。ウォンドの速度を上げると、流量が増大するが、粉体を大きな凝集物に圧縮する。大きな凝集物は、流れを増大させるが、充填の最後の数秒で過剰充填となる可能性が高い。大きな粉体貯蔵器は、ディスペンサ装入時間を節約するが、粉体を大きな凝集粒に圧縮するとともに、充填の前により多くの粉体調整を必要とする。揺動は、より正確な充填のために大きな凝集物を細断するが、流量を低下させる。充填の前に粉体を調整すると、充填物のコンシステンシーが向上するが、全体充填時間を増大させる。

カートリッジ充填サイクルの一態様について、図１８、１９を参照して説明する。この充填サイクルを、１０ｍｇ投与量のＴｅｃｈｎｏｓｐｈｅｒｅ（登録商標）マイクロパーティクルを１０秒以内で充填する例を参照して説明する。ここで、異なる充填重量、異なる粉体形態、異なる充填時間および異なる環境条件に対して、異なるパラメータを使用することができることが理解されるであろう。このカートリッジ充填サイクルは、制御プロセッサ２１０とディスペンサコントローラ２００によって実行することができる。

ディスペンサ制御プロセッサは、スーパーバイザリプロセッサと共に、ディスペンサがカートリッジを充填するときに、充填重量値に対してこれらの制御係数のすべてを監視して、一秒間に２０回、読み取る。理想分注サイクルと比較すると、このデータから、粉体の凝集性、流動性、コンシステンシー、患者薬剤効能（patient drug efficacy）、および全体品質管理（overall quality control）の改善を促進するためのフィードバックが得られる。ここで、重量値は、本発明の範囲内で、一秒間に２０回よりも多く、または少なく読み取ることができることが理解されるであろう。

図１８を参照すると、ディスペンサモジュール動作のための制御パラメータは、ステップ２５０において設定してもよい。例えば、最初に、揺動は「オフ」に設定される。バルブ制御パラメータの設定は、レーキングが新規粉体装入の後、２秒間に設定され、速度指数が４４に設定され、自動開放が「オン」に設定され、閉止後の自動レーキングが２秒に設定されるようにすることができる。充填パラメータに、比例制御がそこで開始される８．８ｍｇの設定を含めること、目標充填重量を１０．０ｍｇに設定すること、比例ゲインを１．０に設定すること、積分ゲインを０．０３に設定すること、および最大ウォンド速度指数を４１（一秒間に２回転）に設定することが可能である。揺動係数を５０に設定し、充填時間サーボを１０．０秒に設定することができる。双極性イオン化装置を起動して、粉体ディスペンサモジュールおよびカートリッジを電荷中和（charge neutralize）することができる。

ステップ２５４において、ディスペンサホッパー１５６が、粉体移送システム３２の動作によって、粉体で充填される。粉体は、粉体エアレーター７２によって、配列ブロック５０に配送される。この粉体は、配列ブロック５０内のチャネルを通して、それぞれの粉体ディスペンサモジュール５４に供給される。過剰の粉体が配列ブロック５０を通過して、吸引マニホルド８４内のディスペンサ充填レベルセンサによって検知されると、ディスペンサモジュール５４の装入は完了し、粉体移送システムは電源切断される。ディスペンサホッパー１５６は、ホッパー充填サイクル中にレーキングをして、粉体床の中の大きな空気間隙や不均一性を除去することができる。

ホッパーアセンブリ７４は、オペレータまたはその他の自動注入システムによって充填される。流れ支援機構が回転して、新規の圧縮粉体を粉砕する。凝集機ローラーが回転して、大きな凝集物粉体を、エアレーター７２内のダンプバルブに配送する。ダンプバルブレベルセンサは、ダンプバルブが満杯であることを合図して、凝集機ローラーを停止する。ブロワーアセンブリ７０は、約３５００ｒｐｍで回転し、システム中にガスを循環させる。空圧ブルームが、ダンプバルブによる粉体配送の準備のために回転する。バイパスバルブは、粉体移送と空気流ガス移送を容易化するために、５０％に設定される。

ダンプバルブは、毎秒１０度の増分で回転して、空圧ブルームチャンバ中に粉体を徐々に落下させる。粉体が空圧ブルームに対して利用可能になると、微細な凝集物はライザーを上ってディスペンサ充填チャンバ中に移送される。ほとんどの充填は、このときに最後のディスペンサ位置において行われる。ダンプバルブサイクルが終了した後に、クロスオーババルブが、毎秒１０度の増分で０％バイパスまで回転して、最大空圧ブルーム圧力に段階移行する。これによって、最も重い凝集物だけを除くすべてがディスペンサチャンバ中に移送され、ディスペンサモジュールの中央の行（middle rows）を充填する。最後に、ブロワーアセンブリ７０は、８０００ｒｐｍまで速度を上げて、粉体の残部を、空圧ブルームチャンバからディスペンサモジュールの第１行に移送する。

これらの充填サイクルが継続するにつれて、ディスペンサホッパーが満杯となる。ブロワーアセンブリ７０はバイパスバルブと組み合わされて、高いピークから粉体を取り除き、微細な粉体をシステム中に循環させ、ピーク間の粉体床の低圧領域中に粉体を堆積させることによって、ディスペンサモジュール全体にわたってディスペンサ床高さを平坦化する。

ステップ２５８において、カートリッジが、重量センサセル上のディスペンサノズル１５８の下に位置決めされる。上述のように、カートリッジのトレイが、粉体ディスペンサモジュール５４の配列とセンサモジュール３４との間に位置決めされる。ステップ２６０において、カートリッジは、粉体の処方された投与量で充填される。この充填サイクルを、図１９と関係して以下に説明する。ステップ２６２において、充填バルブが閉じられて、フィードウォンドの回転が停止される。

ステップ２６４において、ディスペンサホッパーが再充填を必要とするかどうかの判定が行われる。ディスペンサホッパーが再充填を必要とする場合には、処理はステップ２５４に戻る。ディスペンサホッパーが再充填を必要としない場合には、処理はステップ２５６に戻る。本実施例においては、ディスペンサホッパーは、４回の１０．０ｍｇ投与量の後に再充填することができる。ここで、ディスペンサホッパーの再充填は、例えば、ディスペンサホッパーの容量および各充填サイクルに分注される粉体の量に応じて、４回のカートリッジ充填サイクルよりも多い、または少ない回数の後に開始することができることが理解されるであろう。ディスペンサホッパーは、ステップ２５４において再充填される。再充填が必要でない場合には、処理は、ステップ２５６において、次のカートリッジの充填サイクルに進む。

本実施例においては、ディスペンサホッパーは、２０回の１０．０ｍｇ投与量に十分な粉体を収納する。いくつかの態様においては、この充填工程は、ディスペンサホッパーにおける粉体高さに依存して、乾燥粉体流動ヘッドを生成するとともに、重力誘発粉体流を促進する。適切な流体ヘッドがなければ、充填時間が、充填時間制限を超えて増加する。ディスペンサホッパー１５６の再充填が必要であることを判定するのに、その他の技法を使用してもよい。例えば、カートリッジ充填サイクル中に、粉体がほとんど、またはまったく分注されない場合には、ディスペンサホッパー１５６の再充填が必要であると仮定することができる。

カートリッジ充填サイクルの一態様が図１９に示されている。最初の動作は、ステップ２８０においてセンサセルの風袋を計る（tare）ことである。この風袋計測動作は、センサセル計測値から空のカートリッジ重量を差し引いて、充填サイクルの開始時において、センサセルの計測値がゼロまたはゼロ付近となるようにする。制御回路は、センサセルがその風袋サイクルを完了するのに０．５秒待機して、センサセルの計測値が０．０２ｍｇ未満である場合には、充填動作へと進む。そうでない場合には、風袋計測サイクルが繰り返される。

ステップ２８２において、充填バルブ１８０が開放される。後述のように、充填バルブ開口は、ディスペンサノズル１５８からわずかにオフセットされて、安定した動作を確保することができる。
ステップ２８４において、フィードウォンドが、充填のために反時計方向に回転される。通常、実際の充填は、十分な粉体を前進させてレーキング後の粉体流れを再開するのに必要な時間である、約２秒後に開始される。最初に、ディスペンサモジュール設定の間に指定された最高速度において、フィードウォンドが回転される。充填中にカートリッジ内の分注された粉体の重量が監視される。

ステップ２８６において、現在の検知された重量が、比例制御がそこで開始される、選択された重量よりも大きいかどうかについての判定が行われる。１０ｍｇ投与量の実施例において、選択重量は、８．８ｍｇとすることができる。検知重量が、選択重量以下である場合には、処理はステップ２８４に戻り、フィードウォンドの回転が最高速度で継続される。検知重量が、選択重量よりも大きい場合には、ステップ２８８において、ウォンド速度のサーボ制御が使用される。初期誤差が、目標重量から、サーボ制御をそこで開始する選択重量を差し引いたものとして求められる。上記の実施例において、初期誤差は、１０．０−８．８＝１．２ｍｇである。ウォンド速度は次式によって制御される。
新規ウォンド速度指数＝（（現在誤差／初期誤差）×比例ゲイン×最大指数）＋（積分ゲイン×経過時間）

この態様において、制御回路は、現在誤差に基づいて秒当り２０回、ウォンド速度を設定する。現在誤差は、目標重量から現在検知重量を差し引いたものとして求められる。上記の実施例において初期誤差の２分の１である０．６ｍｇの現在誤差に対して、ウォンド速度は、最大指数４１から指数２０まで低減される。指数−速度曲線の非線形性のために、実際のウォンド速度は、初期速度の半分より小さい。上記のように、指数−速度曲線は、ほとんどの制御が必要とされる場合に、線形でゼロに到る。

比例ゲイン値は、速度変化量を誤差の関数として変化させることを可能にする。経過時間は、現在の検知重量が目標重量から１．０ｍｇを差し引いたものより大きいときに、「オン」にされる。比例誤差式は、実際重量と所望重量との固定比に基づいてウォンド速度を低減する。目標重量に近づくとき、非常に低速度であるために、ウォンド速度が粉体流れを生成するのに適当ではないときがある。そのままにすると、充填サイクルは時間超過で動作して、目標重量を完了することができないことになる。積分ゲイン係数は、経過時間を蓄積し、経過時間に積分ゲイン係数を乗じることによって、速度を増大させる。この係数は、新規のウォンド速度を増大させ、ウォンドをより高速で回転させて充填の失速（filling stall）を克服する。

図１９を再び参照すると、ステップ２９０において、現在の検知重量が最小重量と比較される。現在の検知重量が最小重量よりも小さい場合には、ステップ２８８において、ウォンド速度のサーボ制御が継続される。現在の検知重量が最小重量以上である場合には、ステップ２９２において、現在の検知重量が、最大重量と比較される。現在の検知重量が最大重量よりも大きい場合には、ステップ２９４において、カートリッジは過剰充填であると判定される。現在の検知重量が最大重量以下である場合には、充填サイクルが完了して、処理は、図１８のステップ２６２に戻る。

ステップ２６２において、制御回路は、サーボを調節することができる。充填時間が１１秒より大きい場合には、制御回路は、最大速度指数を１だけ増大させることができる。充填時間が９秒より小さい場合には、制御回路は、最大速度指数を１だけ低減することができる。この制御は、１０秒の一定充填時間を維持しようとする。

好ましくは、バルブ部材１９０は、充填バルブ１８０が開放位置にあるときに、バルブ開口１９１がテーパー付き導管の下端部に対してオフセットされてように、位置決めされている。より具体的には、バルブ部材１９０は、バルブ開口１９１がテーパー付き導管に対して後方に位置するように、オフセットされている。すなわち、バルブ開口１９１が、バルブの閉止位置に向かってオフセットされている。さらに、駆動トレインにおけるヒステレシスがあればそれを補償するためにバルブを開放または閉止する際に、バルブ部材１９０は、一方向に回転される。すなわち、例えば、バルブ部材１９０は、時計方向に回転させて、バルブを開放することが可能であり、また、さらに時計方向に回転させてバルブを閉止することが可能である。この動作は、開放位置における、バルブ部材１９０とテーパー付き導管との間の制御されていないオフセットから生じる可能性のある、不安定な充填または過剰充填のリスクを低減する。

開放位置における、バルブ開口１９１とテーパー付き導管１５４との間のオフセットがあればそれは、粉体を蓄積する可能性のある、バルブ部材１９０の頂部上の小さな棚を生成する。バルブ開口１９１が、テーパー付き導管に対して前置されている場合には、棚の上に粉体があればそれは、バルブが閉止されるときに放出され、したがってカートリッジを過剰充填する可能性がある。バルブ開口１９１が、テーパー付き導管に対して後置されているときには、バルブは、棚から粉体を放出することなく閉じる。粉体は、バルブが次のカートリッジのために開かれるときに放出され、放出された粉体はセンサセルによって計測される。

粉体ディスペンサモジュール５４およびその動作について、指定された量のＴｅｃｈｎｏｓｐｈｅｒｅ（登録商標）マイクロパーティクルを指定の時間内に分注するための態様と関係して説明した。ここで、本発明の範囲内で、様々な異なるディスペンサモジュール構造および動作プロトコルが利用できることが理解されるであろう。例えば、フィードウォンドは、異なるスパー構成、異なるワイヤ構成などの異なる構造を使用することができ、態様によってはワイヤを必要としないこともある。 異なる数のらせんワイヤおよびシェブロンワイヤを使用することができる。異なる排出要素を使用することができる。

フィードウォンドは、粉体を分注するために、例えば、スクリュー機構などの異なるフィード機構を使用することができる。任意好適な充填バルブ機構を使用して粉体の分注を制御することができる。動作に関しては、所望の動作パラメータを達成する、任意の動作プロトコルを使用することができる。例えば、回転、往復、または振動などのフィードウォンドの任意好適な運動を、使用することができる。運動の速度は、固定もしくは可変、またはその組合せとすることができる。揺動、比例制御、積分制御、およびその他の制御技法などを、必要に応じて個別に、または組合せで使用することができる。

センサモジュールは、そのセンサモジュールの能力の範囲内で、任意所望の速度で、検知した値を供給するように構成することができる。一般に、粉体ディスペンサモジュール５４は、上述のような配列内への装着を可能にする小型の構造でなくてはならず、また、上記の態様における重量センサなどのセンサモジュールから検知された値を受け取る制御回路に応答して、指定された時間内で、所望の量の粉体を分注するように構成されなければならない。

図２１および２１に示されるように、センサモジュール３４には、センサハウジング１００内に装着されたセンサアセンブリ１１０を含めることができる。図解した態様においては、各センサアセンブリ１１０は、２つのセンサセル１１４を含む。センサアセンブリ１１０は、センサハウジング１００内に装着されて、その結果として、センサセル１１４は、カートリッジトレイ２２内のカートリッジ２０を秤量するように位置決めされる。一態様においては、センサセル１１４は、１インチセンタ上の６×８配列内に装着される。この態様においては、それぞれが２個のセンサセル１１４を含む、２４個のセンサアセンブリ１１０が使用されて、４８個のセンサセルの配列が得られる。

各センサアセンブリ１１０は、垂直に構成されており、２つのセンサセルが互いにパッケージされている。重量検知用の機械構成要素がアセンブリの頂部に位置し、電気回路が機械構成要素の下方に位置し、電気コネクタ３００がセンサアセンブリ１１０の底部に位置している。

センサハウジング１００は、センサ配置プレート（sensor locating plate）３１０、センサ筐体（sensor enclosure）３１２、センサトレイ３１４およびガイドピンアセンブリ３１６を含む。配置プレート３１０は、カートリッジトレイ２２内のカートリッジ２０の位置に一致する開口の配列を含み、それによってセンサセル１１４がカートリッジ２０に対して正確に位置決めされる。ガイドピンアセンブリ３１６は、敏感なプローブ１１２またはセンサセルに損傷を与えることなく、配置プレート３１０を、センサアセンブリ１１０上に位置決めすることを可能にする。センサトレイ３１４には、センサモジュール３４内にセンサアセンブリ１１０を位置決めするための、ディバイダ（divider）の配設を含めることができる。

センサモジュール３４は、センサアセンブリ１１０の電気コネクタ３００を係合するための、コネクタ３３２を有するセンサバックプレーン（backplane）３３０をさらに含む。図２０および２１の態様において、センサモジュール３４は、それぞれが１２個のコネクタ３３２を有する、２つのバックプレーン３３０を含み、合計で２４個のセンサアセンブリ１１０を収納する。各センサバックプレーン３３０には、センサアセンブリ１１０からの信号を処理するとともに、カートリッジ充填動作中に粉体ディスペンサモジュール５４と通信するための制御回路を含めることができる。

センサモジュール３４には、センサ冷却グリッド３４０、センサ冷却ハウジング３４２およびセンサ冷却マニホルド３４４、３４６を含む、センサアセンブリ１１０を冷却するための配設を設けることができる。冷却空気は、冷却マニホルド３４４を通して誘導して、電気回路を含むセンサモジュール３４の下方部分に対する強制空気冷却を行うことができる。図２０および２１の態様において、冷却マニホルド３４４は、センサトレイ３１４に取り付けられており、冷却マニホルド３４６は、冷却ハウジング３４２に取り付けられている。この配設によって、冷却空気は、冷却マニホルド３４４を通過してセンサモジュール３４中に循環し、センサトレイ３１４を通過し、次いで下方に冷却ハウジング３４２中へと循環して、冷却マニホルド３４６を通過して排出される。

別の冷却配設において、冷却マニホルド３４６は、センサトレイ３１４に取り付けられ、それによって冷却空気がセンサトレイ３１４を通過して誘導される。センサトレイ３１４内の使用されていない開口は、カバープレート３４８で閉止することができる。冷却マニホルド３４４、３４６のそれぞれには、センサモジュールを通過する均一な空気流をもたらす、内部通路を含めることができる。さらに、冷却マニホルド３４４、３４６には、センサモジュール温度を監視するための温度検知要素を含めることができる。

重量センサセルとカートリッジ２０の間のインターフェイスを提供する、重量センサプローブの第１の態様が、図２２に示されている。プローブ１１２は、センサセルを係合するポスト３６２、ヘッド３６４および塵および浮遊粉体粒子（stray powder particles）を蓄積するカップ３６６を含む、メインボディ３６０を含む。プローブ１１２は、塵および粉体粒子をセンサセルから離れるように偏向させるダストスカート３７０と、カートリッジ２０を係合し支持するピン３７２をさらに含む。３本のピン３７２は、１２０度間隔で等間隔配置され、弾性的にたわみ、次いでその元の位置に戻るように設計されている。さらに、ピンは、センサセルを保護するために、過大負荷条件において座屈（buckle）するように設計されている。図２２の態様において、ピン７２は、異なるカートリッジトレイ設計に対してピン高さが変化するので、取り外し可能である。ピンの横断面積が小さいと、正確なマイクログラム重量計測に対するバイアス負荷力を追加する可能性のある、熱流の空気力学的効果が低下する。

重量センサセルとカートリッジ２０との間のインターフェイスを提供する、重量センサプローブの第２の態様が図２３に示されている。プローブ１１２ａは、ポスト３８２、ヘッド３８４およびカップ３８６を含む、メインボディ３８０を含む。カップ３８６は、塵および浮遊粉体粒子を蓄積する。ダストスカート３９０は、塵および粉体粒子をセンサセルから離れるように偏向させる。図２３の態様において、プローブ１１２ａは、ヘッド３８４と一体に形成されたピン３９２を含む。それぞれのピン３９２は、半径方向ガセット（gusset）で強化されている。この構成は、垂直方向片持ち梁状のリフトピンに対して構造剛性を加える。この構成はまた、ピンの先端における振動と変位を低減し、それによってチューニングフォーク効果を減衰させる。

粉体エアレーター７２の第１の態様が、図２４〜２７および図２８Ａ〜２８Ｃに示されている。粉体エアレーター７２の第２の態様が、図２９〜３２に示されている。粉体エアレーター７２は、ガス取入口７８、粉体取入口８０および粉体出力ポート８２を画定する、マニホルドブロック５００を含む。上述のように、ガス取入口７８は、チューブ７６を介してブロワーアセンブリ７０に接続され、ホッパーアセンブリ７４は粉体取入口８０に装着され、粉体出力ポート８２は配列ブロック５０内の各々のチャネルに接続されている。粉体エアレーター７２には、ライザーチューブ５１を介して粉体出力ポート８２に粉体を配送する空圧ブルーム５１０と、粉体取入口８０から空圧ブルーム５１０にある量の粉体を供給するダンプバルブ５２０とを含めることができる

図２４〜２７および図２８Ａ〜２８Ｃの態様において、マニホルドブロック５００内の４つのライザーチューブ５１２が、空圧ブルーム５１０を粉体出力ポート８２に接続する。粉体エアレーター７２は、ガス取入口７８を介して受け入れた移送ガスを、空圧ブルーム５１０とバイパスマニホルド５２６とに、所望の比率で誘導する、クロスオーババルブ５２４をさらに含む。バイパスマニホルド５２６を介して誘導される移送ガスは、配列ブロック５０内の各チャネルに装着された粉体ディスペンサモジュール５４に粉体を移送するように、粉体出力ポート８２を介して配列ブロック５０に流される。

空圧ブルーム５１０は、中空内部を有し、排出ノズル５３２が設けられた、概して円筒状のエアレーターチューブ５３０を含む。エアレーターチューブ５３０は、マニホルドブロック５００内のボア内に位置する。排出ノズル５３２は、エアレーターチューブ５３０上にらせんパターンに形成するとともに、エアレーターチューブ５３０の円筒状表面に対してほぼ接線方向にすることができる。ディバイダ５３４は、エアレーターチューブ５３０に沿って離間配置されて、それぞれのライザーチューブ５１２に対応する環状チャンバ５４２を画定する。さらに、空圧ブルーム５１０は、ディバイダ５３４に固定されて、環状チャンバ５４２のまわりに間隔配置された、パドル５９０を含む。排出ノズル５３２とパドル５９０の組合せによって、粉体スラリーが配列ブロック５０中に効果的に移送される。

エアレーターチューブ５３０の一端に取り付けられた流れ誘導器５３６は、粉体の塊を粉砕するのを助けるとともに、クロスオーババルブ５２４からの移送ガスをエアレーターチューブ５３０の中空内部に誘導する、ベーンを含む。エアレーターコア５３８は、排出ノズル５３２を通る移送ガスの流れを一様化するのを助ける輪郭（contour）を有する。モータ５４０は、エアレーターチューブ５３０および流れ誘導器５３６を、マニホルドブロック５００内部で回転させる。モータ５４０は、速度可変であって、粉体スラリーの移送のために、空圧ブルーム５１０を比較的に高速、例えば３５００ｒｐｍで回転させる。

ダンプバルブ５２０は、直径方向に反対側の空隙５５２を有する円筒状コア５５０を含む。コア５５０は、空圧ブルーム５１０の上方のマニホルドブロック５００内のボア内に装着されて、その中心軸のまわりに回転させるために、モータ５５４に接続されている。コア５５０は、粉体取入口８０に向かって上方に面する、空隙５５２の１つを用いて、モータ５５４によって位置決めされる。粉体は、空隙５５２を充填、または部分的に充填するように、粉体取入口８０を介してホッパーアセンブリ７４によって供給される。次いで、コア５５０は１８０°回転されて、それによって粉体が、エアレーターチューブ５３０のまわりの環状チャンバ５４２中に放出される。ダンプバルブ５２０の一回の動作で供給される粉体の最大量は、空隙５５２の体積によって決まる。

クロスオーババルブ５２４は、マニホルドブロック５００内のボア内に装着されたバルブ部材５６０と、バルブ部材５６０をその中心軸のまわりに回転させるバルブアクチュエータ５６２とを含む。バルブ部材５６０は、選択された円周位置に、取入れポート５６４と取出しポート５６６、５６８とを有する中空円筒として構成することができる。ポート５６４、５６６および５６８には、粉体塊を阻止して粉砕する、ベーンを設けることができる。バルブ部材５６０を適切に調節することによって、ガス取入口７８を介して受け入れられた移送ガスを、所望の比率で空圧ブルーム５１０とバイパスマニホルド５２６とを通して誘導することができる。一態様において、クロスオーババルブ５２４は、粉体を配列ブロック５０へ配送する間に調節される。別の態様においては、クロスオーババルブ５２４は、粉体を配列ブロック５０へ配送する間は、位置が固定されている。

粉体エアレーター７２には、それぞれの粉体出力ポート８２を通過する移送ガスの一様な流れをもたらすのを助けるのに、整流機（flow straightener）５７０およびコンタードフロー要素（contoured flow element）５７２をさらに含めることができる。各出力ポート８２は、チャネル６０ａ〜６０ｈの１つの取入れ端と一致する排出空隙として構成することができる。バイパスマニホルド５２６は、各排出空隙の上部に移送ガスを供給し、各ライザーチューブ５１２は、図２８Ａで最もよくわかるように、通気された粉体を上方に向けて、排出空隙内の移送ガスの流れの中に供給する。

粉体エアレーター７２は、ホッパーアセンブリ７４、配列ブロック５０およびブロワーアセンブリ７０の間のインターフェイスの役割を果たす。粉体エアレーター７２は、ホッパーアセンブリ７４から未処理の粉体を受け入れるとともに、ブロワーアセンブリ７０から再循環された粉体を受け入れる。未処理の粉体は、ダンプバルブ５２０を介して受け入れられ、再循環された粉体は、ガス取入口７８を介して受け入れられて、クロスオーババルブ５２４によって、クロスオーババルブ５２４の位置に応じて空圧ブルーム５１０とバイパスマニホルド５２６とに分配される。

図２９〜３２に示されている粉体エアレーター７２の第２の態様は、図２４〜２７および図２８Ａ〜２８Ｃに示されている粉体エアレーターと、以下のことを除いて同様である。図３１および３２において最もよくわかるように、空圧ブルーム５１０は、エアレーターチューブ５３０に沿って離間配置されているディバイダ５３４ａを同様に含むとともに、マニホルドブロック５００内の各々のライザーチューブに対応する環状チャンバを画定する。第２の態様における空圧ブルーム５１０は、環状チャンバのまわりに間隔配置されたパドルを含まない。さらに、図２９〜３２の粉体エアレーターには、粉体エアロゾルの移送のために、空圧ブルーム５１０を比較的低速度、例えば１〜１０ｒｐｍで回転させる、モータ５４０ａが設けられている。

粉体エアレーター７２の構成要素としては、空圧ブルーム５１０、ダンプバルブ５２０およびクロスオーババルブ５２４が挙げられる。さらに、バイパスマニホルド５２６、流れ要素５７２および整流機５７０が、配列ブロック５０の各チャネル内部のガス流を一様化するのに使用される。空圧ブルーム５１０、クロスオーババルブ５２４およびダンプバルブ５２０は、モータによって作動され、システム制御コンピュータによって制御される。

クロスオーババルブ５２４は、流入する移送ガスを２つの方向、すなわちバイパスマニホルド５２６中と、空圧ブルーム５１０中とに導く。回転式円筒状バルブは、比較的一定の静水圧損失を維持しながら、流れを導く、縦方向のスロットを有し、それによって安定した排出を促進する。

空圧ブルーム５１０はいくつかの要素を有する。流れ誘導器（flow director）５３６上の吸入チャネルベーン（intake channeling vane）は、流入移送ガスの方向を効率的で低損失な方法で変更し、同時に浮遊凝集物をそれらが排出ノズル５３２の下流に詰まる前に阻止して除去するインパクタシステム（impactor system）をもたらす。好ましくは二重らせん構成を有する、接線方向ガス排出ノズル５３２が、エアレーターチューブ５３０の長さに沿って配設されている。空圧ブルーム５１０は、４つの環状チャンバ５４２に分割されている。ダンプバルブ５２０から供給される薬剤粉体は、環状チャンバ５４２内で通気される。接線方向排出ノズル５３２は、薬剤粉体に通気してチャンバ壁から効果的に一掃する。

クロスオーババルブ５２４は、２つの移送ガス流れを逆に制御すること、すなわち一方を増大させ同時に他方を低減することを可能にする。この制御機能によって、薬剤粉体が環状チャンバ５４２内部で転がされて、固有の平均凝集物寸法を形成することを可能にする。次いで、移送ガス流れを、安定的に増大させて、通気された粉体スラリーをライザーチューブ５１２を上昇して、配列ブロック５０のチャネル中へと移送することができ、これによって、制御された粒子堆積工程において配列ブロックチャネルが充填される。この移送工程は、固有に凝集する粉体の望ましくない粉体形態を利用して、そのような粉体を強制して、それらを効果的に空圧移送することができる凝集状態にする。

ライザーチューブ５１２は、各出力ポート８２の排出空隙と交差する。この連結部において、水平移送ガスは、上昇する流出粉体スラリーを偏向させて、それを配列ブロック５０のチャネル中に下向き通風する。この工程によって、制御された粒子堆積のための条件が得られる。

粉体エアレーター７２は、既知の量の粉体をホッパーアセンブリ７４から受け入れる。この粉体はダンプバルブ５２０内に収集される。ダンプバルブ５２０は、移送ガスをホッパーアセンブリ７４から隔離する。さらに、ダンプバルブ５２０は、このガスインターロックを通過して空圧ブルーム５１０中に粉体を転送する。ダンプバルブ５２０には、ホッパーアセンブリ７４からシステム中に投入された、初期薬剤粉体の概略重量測定を行う任意選択の機能をもたせることができる。重量測定は、ダンプバルブ５２０の空隙５２内に位置するロードセルによって行うことができる。概略重量測定は、ホッパーアセンブリ７４へのフィードバック制御として、またバルク粉体分注速度を監視するための追加データとして使用することができる。

空圧ブルーム５１０は、環状チャンバ５４２内の移送ガス内で薬剤粉体を流動化、分散化および連行する。チャンバ５４２には、らせん状に構成された複数の正接方向の排出ノズル５３２によって、移送ガスが供給される。らせん構成には、二重らせんなどの、１つまたは２つ以上のらせんを含めることができる。さらに、空圧ブルーム５１０は、流れ誘導器５３６内のガスチャネルベーンを含み、このガスチャネルベーンは、ガスをエアレーターチューブ５３０中に効率的に誘導するとともに、大きな凝集物を、それらが排出ノズル５３２に到達する前に低減するインパクタとして作用する。

クロスオーババルブ５２４は、流入移送ガスを、空圧ブルーム５１０とバイパスマニホルド５２６との間で分割する。クロスオーババルブ５２４は、小型設計の範囲内で、渦乱流（eddy vortex flow）が発生するのを抑制するように構成される。このバルブは、ガスの流れを最適化して制御するためのスロット流れポートを有する。クロスオーババルブは、配列ブロック５０のチャネル６０ａ〜６０ｈ中への、通気された凝集粉体スラリーの移送を制御するのに使用される。
コンタードフロー要素５７２は、バイパスマニホルド５２６内に設置されて、導管流れの幾何学的配置を改善する。バイパスガスが、クロスオーババルブ５２４からバイパスマニホルド５２６中に流れるときに、等速（isokinetic）流れパターンを生成して、トリップトフロー（tripped flow）または渦流（eddy flow）の停滞ゾーン条件の形成を抑制するのが好ましい。

整流機５７０は、ガス流を排出空隙５８０中に排出するときにそれを制限または整流することによって、ガス流を調節するベーンを含む。ベーンの間隔を変更することによって、配列ブロック５０のそれぞれのチャネル６０ａ〜６０ｈを通過する均一な流量を達成することができる。
ホッパーアセンブリ７４の第１の態様が図３３および３４に示されている。図３３，３４に示されているように、ホッパーアセンブリ７４は、粉体貯蔵器６１０を画定して、粉体補給分を保持するホッパーボディ６００と、粉体エアレーター７２の粉体取入口８０に係合する、粉体取出口６１２とを含む。ホッパーアセンブリ７４には、ヒンジ付きカバー６１４と、流れ補助機構（flow assist mechanism）６２０を設けることができる。流れ補助機構６２０には、粉体貯蔵器６１０内に位置するらせん状コイル６２２と、コイル６２２を回転させるモータ６２４とを含めることができる。

ホッパーアセンブリ７４には、粉体貯蔵器６１０の下方部分内に造粒機６３０をさらに含めることができる。造粒機６３０には、第１のモータ６３４に結合された第１の凝集機ローラー６３２と、第２のモータ６３８に結合された第２の凝集機ローラー６３６とを含めることができる。それぞれの凝集機ローラー６３２、６３６には、各々のローラーから放射状に延びる複数のピン６４０が設けられている。一態様において、それぞれのローラー６３２、６３６上のピン６４０の位置は、１つまたは２つ以上のらせん状パターンを画定している。さらに、凝集機ローラー６３２、６３６は、中空中心を有するとともに、中空中心につながる空気穴を設けることができる。ローラー６３２、６３６の端部のガスコネクタ６５０は、加圧空気の源に接続することができる。ローラー６３２、６３６内の穴を通過する空気流は、システムに供給されている粉体に通気をするのを支援する。

動作に際して、粉体貯蔵器６１０がホッパーレベルセンサのレベルまで充填された後に、第１および第２の凝集機ローラー６３２、６３６が回転して、粉体凝集と、粉体取出口６１２を介して粉体エアレーター７２中への凝集粉体の排出とを引き起こす。好ましい態様において、凝集機ローラー６３２および６３６は、反対方向に回転して、ローラー６３２および６３６の頂部が互いに向かって回転する。しかしながら、動作はこれに限定されるものではない。凝集機ローラー６３２、６３６は、往復運動を伴うか、または連続運動と往復運動の組合せを伴って、連続的に回転させたり、逆転させたりすることができる。回転プロトコルは、粉体形態によって決まる。造粒機６３０は、所望の寸法範囲内の粉体凝集物を生成して、ホッパーアセンブリ７４から粉体エアレーター７２中への粉体流れを向上させる。

ホッパーアセンブリ７４の第２の態様が、図３５および３６に示されている。図３５および３６のホッパーアセンブリは、以下のことを除いて図３３および３４のホッパーアセンブリと同様である。図３５および３６のホッパーアセンブリにおいては、流れ補助機構が使用されていない。さらに、造粒機６３０には、凝集機ローラー６３２ａ、６３６ｂが実装されており、それぞれの凝集機ローラー６３２ａ、６３６ｂには、各々のローラーのシャフトに装着されて、複数の離間配置されたディスク６６０が設けられている。ディスク６６０には、粉体を下方に移動させて、貯蔵器６１０を通過させるのを支援する、ノッチ６６２を設けることができる。ローラー６３２ａのディスクは、ローラー６３６ａのディスクとかみ合わせてもよい。

バルク粉体は、カバー６１４を開放した状態で、ホッパーボディ６００の頂部の開口を介して粉体貯蔵器６１０中に導入することができる。図３５および３６に示されたホッパーアセンブリ７４の第２の態様においては、粉体スラリーは、ホッパーボディ６００の角度がつけられた部分の上の取付け具６７０を介して粉体貯蔵器６１０に導入することができる。ホッパーボディ６００の上方部分に装着された取付け具６７２は、取付け具６７０を介して粉体スラリーとともに導入される移送ガスのための排気口をもたらす。

ホッパーアセンブリ７４は、メイン粉体貯蔵器であるとともに、そこで粉体が粉体配送システム３２中に導入される、ステージである。ホッパーアセンブリ７４は、Ｔｅｃｈｎｏｓｐｈｅｒｅ（登録商標）マイクロパーティクルなどの凝集性の高い粉体用に設計されている。造粒機６３０は、有限の寸法範囲内の粉体凝集物を生成する。この予備調整（preconditioning）は、より一様なポリサイズ凝集粉体混合物（polysize agglomerated powder blend）を生成することによって、粉体の通気特性および連行特性を向上させる。さらに、粉体造粒の工程は、粉体貯蔵器６１０内部に積層されると、通常、重力によって圧縮される粉体を、通気させて混合する。

粉体貯蔵器６１０の中間領域において、流れ補助機構６２０は、粉体を強制的に下方になだれ状に落とすか、造粒機６３０の方向に落下させる。流れ補助機構６２０の必要性は、粉体凝集性のレベルに左右される。この効果は、粒子をより粘性または粘着性にする、たんぱく質含有率の増大のように、薬剤濃度が増大するときに、より明白になる。

ブロワーアセンブリ７０の第１の態様が図３７および３８に示されている。図３７および３８に示されるように、ブロワーアセンブリ７０の構成要素には、速度可変ブロワー７００およびサイクロン分離機７０２を含めることができる。ブロワー７００は、モータマウント７０６によって支持されたブロワーモータ７０４と、ブロワーハウジング７１０内に装着されたインペラー７０８とを含む。ブロワーハウジング７１０は、チューブ７６を介して粉体エアレーター７２に移送ガスを供給するための、排出ポート７１２を有する。同調吸引マニホルド８４は、ブロワーハウジング７１０の下端部に装着されている。上述のように、移送ガスは、配列ブロック５０からブロワーアセンブリ７０へと再循環される。吸引マニホルド８４は、配列ブロック５０内の各々のチャネルに接続された、取入れポート７１４ａ、７１４ｂ、７１４ｃおよび７１４ｄを含む。サイクロン分離機７０２は、ブロワーハウジング７１０に装着された、吸引マニホルド８４の円筒状ハウジングセクション８４ａと、吸引マニホルド８４の下方に装着されたサイクロン容器７２０とを含む。サイクロン分離機７０２は、ガス・粒子分離装置として作用するものであって、粉体ディスペンサモジュール５４に配送されることなく配列ブロック５０を通過する、粉体凝集物を受け入れる。

多孔質誘導ロッド（porous induction rod）７２４が、図４１に示し、以下に説明するように、サイクロン容器７２０の中心内部に位置し、ガス調整システム７３０に接続されている。ガス調整システム７３０は、調整されたガスを多孔質誘導ロッド７２４を通して供給して、粉体配送システム３２内部での精密に制御された相対湿度を確立する。

その他の態様において、調整ガスは、純水蒸気源またはスチーム源などの源から、バルブによって閉ループシステム中にパルスで送ることができる。ループ相対湿度は、温度センサ、圧力センサおよび相対湿度センサ用のセンシングチャンバに接続されている、小さなバイパスループ内のガスを検知することによって制御される。バイパスループは、ブロワー排出ポート７１２と同調吸引マニホルド８４の間に配置することができる。さらに別の態様においては、パルス式バルブシステムは、ある量の調整されたガスを閉ループシステム中にパルスで送ること、および補償量または同量の移送ガスを閉ループシステム外に排出することを可能にする、二重ポートシステムとして構成することができる。

ブロワーアセンブリ７０の第２の態様が、図３９および４０に示されている。図３９および４０のブロワーアセンブリは、以下のことを除いて、図３８および３９のブロワーアセンブリと同様である。図３９および４０のブロワーアセンブリにおいて、サイクロン分離機は利用されていない。その代わりに、ベーン分離機７５０は、ブロワーの吸引側の吸引マニホルド８４のハウジングセクション８４ａ内に配置されている。ベーン分離機７５０は、ガス・粒子分離装置として作用するものであって、移送ガスから重い粒子を分離するための垂直スロットによって隔離された、ベーン７５２の円筒状構成を有している。ベーン分離機７５０の外側の移送ガスの接線方向の流れが、より重い粒子を除去し、一方で、より軽い粒子および移送ガスが、ベーン分離機７５０の内部、次いでインペラー７０８へと移動する。誘導ロッド７２４は、ブロワーアセンブリ７０の第２の態様においては、ベーン分離機７５０の内部に配置されている。

本態様における粉体移送システム３２は、過剰粒子および凝集物が再循環ガスループから抽出されて、粉体エアレーター排出ノズル５３２の粒子詰まりを抑制する、閉ループシステムとして構成されている。これは、サイクロン分離機７０２、ベーン分離機、またはその他任意のガス・粒子分離装置によって達成される。

粉体移送システム３２は、ガス・粒子分離装置とブロワー７００の排出ポート７１２との間の第２次プロセスガスループによって構成されている。この制御ループは、温度、圧力、相対湿度、静電レベル、イオン電荷濃度、ガス成分混合物、エアロゾル微粒子シーディング（seeding）、などの１次再循環移送ガスの環境パラメータを調節するために、２次調整ガスを導入することができる。

閉ループ粉体配送システム３２は、ブロワーアセンブリ７０によって駆動されて、このブロワーアセンブリ７０は、サイクロン分離機またはその他のガス・粒子分離装置の取出口側に結合されたインパルスインペラーブロワー（impulse impeller blower）のハイブリッドである。ブロワーアセンブリ７０は、移送ガス原動機（prime mover）を形成し、自己清浄化粉体凝集物フィルタシステムを含む。さらに、移送ガスは、１次プロセスループのガス特性を制御する、２次プロセスループによって調整される。これらの２つのループは、ブロワーアセンブリ７０内部で互いに入れ子にされている。ブロワアセンブリ７０は、各インペラーブレード間に渦巻き曲線（scroll curve）を備えるパドルホイール構成を有する、インペラー７０８を含む。パドルホイールインペラー構成は、チューブ７６を下り、粉体エアレーター７２中に入る圧力パルスの形態の動的な衝撃波を生成する。これらの衝撃波は、圧縮された薬剤粉体の、粉砕、通気および分散を助ける。

ブロワーは、速度可変機能を有し、ブロワーモータ７０４によって駆動される。モータ７０４が正常な動作速度を超えて運転されると、移送ガスは、残留粉体を閉ループ導管チャネルから除去するのを支援する、再循環ガス洗浄器（gas scrubber）として作用する。

ガス調整システム７３０の概略ブロック図が図４１に示されている。ガス調整システム７３０は、移送ガスの再循環と、配列ブロック５０への粉体の配送のための閉ループシステムとは異なる、２次ガス処理ループを含む。再循環移送ガスの一部分は、ブロワーアセンブリ７０の排出ポート７１２の近傍の第２次ガス処理ループに流用される。調整ガスは、誘導ロッド７２４を介して、再循環移送ガスループ中に再導入される。ガス調整システム７３０は、水蒸気を迅速に生成するための、水源８０２に結合された、蒸気発生器８００、移送ガスの相対湿度を低減するための、デシケータ８１０、蒸気発生器８００またはデシケータ８１０を選択するためのバルブ８１２および８１４、ならびにフィルタ８２０および８２２を含む。

移送ガスの相対湿度は、移送ガスを検知するように配置された、以下に述べるセンサチャンバのようなセンサによって計測することができる。移送ガスの相対湿度を増大させるときには、バルブ８１２および８１４は、蒸気発生器８００に接続される。蒸気発生器８００は、泡発生器と、水蒸気を迅速に生成するためのフラッシュ蒸発器ヒータとを含む。２次ループ内の流用された移送ガスは、フィルタ８２０、蒸気発生器８００およびフィルタ８２２を通過して、それによって相対湿度の増大したガスを誘導ロッド７２４に戻す。移送ガスの相対湿度を低減する場合には、バルブ８１２および８１４は、デシケータ８１０に接続される。２次ループ内の流用された移送ガスは、フィルタ８２０、デシケータ８１０およびフィルタ８２２を通過し、それによって相対湿度の低下したガスを誘導ロッド７２４に戻す。

移送ガス調整は、プロセス処理ガスをサイクロン容器７２０の内部コア中に導入することによって達成される。調整されたガスは、誘導ロッド７２４の端部において容器中に導入される。誘導ロッド７２４は、焼結金属または多孔質プラスチックポリマーで製作され、これは調整されたガスが、水滴流またはスラグ流の状態を生成することなく、再循環移送ガス中に均一に混合することを可能にする。プロセス処理ガスループは、ブロワー７００の排出側の戻り取り出し枝管によってバランスがとられる。サイクロン分離機７２０の一部分またはハウジングセクション８４ａは、収集された薬剤粉体の視覚検査のために、ガラスで製作することができる。収集された粉体が回収可能な場合には、それをホッパーアセンブリ７４に再導入するか、または廃棄することができる。

粉体移送システムの動作中の粉体の加湿の制御は、粉体の露出された表面積が移送プロセスの間に変化することによって、複雑化する。粉体は、最初に凝集状態で調製される。しかしながら、ガス移送中に粉体が砕けて分散するにつれて、その露出表面積が大幅に増加して、代わりに迅速な湿度取り込みが生じる。移送ガスループのこの迅速な脱水に対応して、制御する加湿工程のために、ガス処理システムは、迅速な強制水和の機能がなくてはならない。

サイクロン分離機７０２は、最小の静水圧損失でサイクロンボディ中に合流する、一体化同調吸気マニホルドを有する。ブロワーアセンブリは、大きな流れレンジを有し、システム粉体洗浄装置としての役割を果たすことができる。ブロワーは、各パドル間に渦巻き形曲面を有する、パドルホイール状インペラーを備えて、微細な粉体エアロゾルを効率的に移送するとともに、粉体再凝集とケーキング（caking）を抑制する。パドルホイール状インペラーは、動的衝撃波を粉体エアレーター７２中に誘導して、薬剤粉体の流動化を支援する。ブロワーアセンブリ７０は、サイクロン容器内部の誘導ロッドを通過してユニット中に２次ガス処理ループが導入される、ガス調整システムを含む。ガス調整システムは、相対湿度および温度などの多数のガスパラメータ、イオン電荷制御、微細粒子シーディング、トレース元素シーディング、ガス触媒活性化、ガス／光滅菌制御、その他を制御することができる。

粉体移送システム内の移送ガスの状態を検知するためのセンサチャンバ８５０の一態様が、図４２および４３に示されている。粉体が実用的な程度に除去された移送ガスが、粉体移送システムと平行にセンサチャンバ８５０を通過して循環される。センサチャンバ８５０は、上述のように移送ガス調整を可能にするために、相対湿度や温度などの移送ガスパラメータを検知するセンサを収納する。

センサチャンバ８５０は、ブロワーアセンブリ７０のブロワーハウジング７１０に接続された取入口チューブ８５２を介して移送ガスを受け入れて、吸引マニホルド８４に接続された出力チューブ８５４を介して移送ガスを出力する。取入口チューブ８５２および取出口チューブ８５４のそれぞれは、絶縁されており、離隔配置されたリングによって分離された、内部チューブおよび外部チューブとして構成してもよい。取入口チューブ８５２は、移送ガス流の方向に垂直に、ブロワーハウジング７１０に接続してセンサチャンバ８５０内への粉体の流入を制限してもよい。

図４３に示されるように、センサチャンバ８５０には、配列ブロック５０の内部体積とほぼ同等の内部体積を有する、上部ハウジング８５６と下部ハウジング８５８を含めてもよい。センサチャンバ８５０には、相対湿度センサ８６０、温度センサ８６２および圧力センサ８６４を含めてもよい。図４２および４３の態様においては、相対湿度センサ８６０は、温度センサ８６２により検知される温度値に対してクロスチェックを可能にする、温度センサを含む。読取り値における食い違いによって、センサが粉体によってケーキングされて、したがって正確な検知が行われていないことを示すことができる。空気バッフル８６６が下部ハウジング８５８に装着されている。センサチャンバ８５０は、粉体移送システムにおける移送ガスの状態の正確な検知をもたらす。

吸入器カートリッジのための粉体充填および組立てプロセスの図解が図４４に示されている。カートリッジ底部９００が、カートリッジトレイ内のシステム中に導入されて、充填のために重量センサプローブ１１２ａ上に位置決めされる。カートリッジ底部９００は、上記に詳述したように、粉体ディスペンサモジュール５４によって、薬剤粉体を充填される。充填後に、カートリッジ頂部９０２が、カートリッジ底９００の上にスナップ嵌めされて、密封パッケージの準備のできた完成カートリッジ９１０が得られる。

上記のように、本発明の粉体分注検知装置は、異なる種類のコンテナを充填するために使用することができる。別の態様においては、粉体分注検知装置は、２００５年８月２日にＰｏｏｌｅらに対して公布された、米国特許第６，９２３，１７５号に記載された小型吸入器を充填するのに使用される。図４５に示されるように、小型吸入器のカートリッジ底部９２０は、充填のために重量センサプローブ１１２ａの上に位置決めされる。カートリッジ底部９２０は、上述のように粉体ディスペンサモジュールによって薬剤粉体を充填される。次いで、カートリッジ頂部９２２は、カートリッジ底部９２０に取り付けられて、マウスピースハウジング９２４がカートリッジアセンブリに締結される。最後に、ダストカバー９３０が、マウスピースハウジング９２４の上にスナップ嵌めされて、密封パッケージの準備ができた、完成小型吸入器９３２が得られる。

これまで本発明の少なくとも１つの態様のいくつかの観点を説明したが、ここで、当業者であれば、様々な変形形態、修正形態、および改善形態を容易に思いつくであろうことを理解すべきである。そのような変更形態、修正形態、および改善形態は、本開示の一部であること、および本発明の趣旨と範囲に含めることを意図するものである。したがって、前述の説明および図面は、説明のためだけのものである。

本発明の一態様による粉体分注検知装置の斜視図である。 図１の粉体分注検知装置の分解図である。 粉体分注検知装置の垂直部分横断面図である。 粉体分注検知装置の概略ブロック図である。 粉体分注モジュール、カートリッジ、カートリッジトレイ、および重量センサセルの斜視図である。 粉体移送システムの斜視図である。 配列ブロックおよび１つの粉体移送システムの横断面図である。 カートリッジトレイおよびトレイ位置決めシステムの横断面図である。 配列ブロックの斜視図である。 図８の配列ブロックの分解図である。 粉体ディスペンサモジュールの斜視図である。 図１０の粉体ディスペンサモジュールの分解図である。 粉体ディスペンサモジュールの下端部の概略横断面図である。 本発明の一態様によるフィードウォンドを示す図である。 本発明の一態様によるフィードウォンドを示す図である。 本発明の別の態様によるフィードウォンドを示す図である。 本発明の別の態様によるフィードウォンドを示す図である。 本発明の別の態様によるフィードウォンドを示す図である。 本発明の別の態様によるフィードウォンドを示す図である。 本発明の別の態様によるフィードウォンドを示す図である。 本発明の別の態様によるフィードウォンドを示す図である。 本発明のさらに別の態様によるフィードウォンドを示す図である。 本発明のさらに別の態様によるフィードウォンドを示す図である。 本発明のさらに別の態様によるフィードウォンドを示す図である。 本発明のさらに別の態様によるフィードウォンドを示す図である。

それぞれ開位置および閉位置にある、充填バルブを示す図である。 それぞれ開位置および閉位置にある、充填バルブを示す図である。 単一の粉体ディスペンサモジュールおよび重量センサセルに対する制御回路のブロック図である。 粉体分注工程のフローチャートである。 カートリッジ充填サイクルのフローチャートである。 センサモジュールの斜視図である。 図２０のセンサモジュールの分解図である。 重量センサプローブの第１の態様の斜視図である。 重量センサプローブの第２の態様の斜視図である。 粉体エアレーターの第１の態様の斜視図である。 図２４の粉体エアレーターの分解図である。 図２４の粉体エアレーターに使用される空圧ブルームの斜視図である。 図２６の空圧ブルームの分解図である。 図２４の粉体エアレーターの横断面図である。 図２４の粉体エアレーターの横断面図である。 図２４の粉体エアレーターの横断面図である。 粉体エアレーターの第２の態様の斜視図である。 図２９の粉体エアレーターの分解図である。

図２９の粉体エアレーターに使用される空圧ブルームの斜視図である。 図３１の空圧ブルームの分解図である。 ホッパーアセンブリの第１の態様の斜視図である。 図３３のホッパーアセンブリの分解図である。 ホッパーアセンブリの第２の態様の斜視図である。 図３５のホッパーアセンブリの分解図である。 ブロワーアセンブリの第１の態様の斜視図である。 図３７のブロワーアセンブリの分解図である。 ブロワーアセンブリの第２の態様の斜視図である。 図３９のブロワーアセンブリの分解図である。 ガス調整システムの概略図である。 センサチャンバを組み入れた粉体配送システムの斜視図である。 図４２に示されたセンサチャンバの分解図である。 吸入器カートリッジに対する充填工程の絵表現である。 小型吸入器に対する充填工程の絵表現である。

Claims (32)

1. 粉体ディスペンサモジュールであって、
   粉体を受け入れるための粉体取入口、粉体取出口、および前記粉体取入口と前記粉体取出口とを接続する粉体配送導管を画定するハウジング；
   前記導管を通過して前記粉体取入口から前記粉体取出口まで粉体を移動させるフィードウォンド；
   前記導管内で前記フィードウォンドを回転させるウォンドアクチュエータ；
   粉体取出口を制御するバルブ；および
   前記バルブを動作させるバルブアクチュエータ
   を含み、
   前記導管は、粉体取入口の下方の粉体床調製ゾーン、該粉体床調製ゾーンの下方の粉体床圧縮ゾーン、および該粉体床圧縮ゾーンの下方の粉体排出ゾーンを含み、
   前記フィードウォンドは、シャフト、前記粉体床調製ゾーン内の粉体床調製要素、および前記粉体排出ゾーン内の排出要素を含み、
   フィードウォンドが、前記シャフトに取り付けられて、らせん状に配設された、離間配置された複数のスパー、および、離間配置されたスパーの一部または全部の間に固定された１本または２本以上のワイヤをさらに含み、
   １本または２本以上のワイヤが、前記スパーの端部または近傍において、離間配置されたスパーの一部または全部の間に二重らせん構成で固定されたワイヤ、および、前記離間配置されたスパーの一部または全部の間に前記二重らせん構成の内側において二重シェブロン構成で固定されたワイヤを含み、
   前記離間配置されたスパーおよびワイヤが、少なくとも前記粉体床調製要素を構成する、
   前記粉体ディスペンサモジュール。
2. 少なくとも１つのオリフィスを有して、粉体取出口に隣接して配置されたオリフィス要素をさらに含み、ウォンドアクチュエータが、該オリフィス要素に対して排出要素を回転させる、請求項１に記載の粉体ディスペンサモジュール。
3. 排出要素が、オリフィス要素に隣接して位置するローラーピンと該ローラーピンとフィードウォンドのシャフトとの間に結合された支持部材を含み、ウォンドアクチュエータが、該オリフィス要素に対してローラーピンを回転させる、請求項２に記載の粉体ディスペンサモジュール。
4. 排出要素が、フィードウォンドのシャフトに結合されたオーガを含み、ウォンドアクチュエータがオリフィス要素に対して該オーガを回転させる、請求項２に記載の粉体ディスペンサモジュール。
5. 複数の離間配置されたスパーおよびワイヤが、粉体床調製ゾーンと粉体床圧縮ゾーンに位置する、請求項１に記載の粉体ディスペンサモジュール。
6. 少なくとも１つのオリフィス要素を有して粉体取出口に隣接して配置されたオリフィス要素をさらに含み、排出要素が、導管の排出ゾーン内のフィードウォンドのシャフトに結合されたオーガを含み、該オーガがらせん開放空間フレームに対して逆ピッチを有する、請求項５に記載の粉体ディスペンサモジュール。
7. 少なくとも１つのオリフィスを有して粉体取出口に隣接して配置されたオリフィス要素をさらに含み、排出要素が、前記オリフィス要素に隣接して位置するローラーピン、および該ローラーピンとフィードウォンドのシャフトとの間に結合された支持部材を含み、ウォンドアクチュエータが、前記オリフィス要素に対して前記ローラーピンを回転させる、請求項５に記載の粉体ディスペンサモジュール。
8. フィードウォンドのシャフトとオリフィス要素との間に配置されて、オーガブレードと前記オリフィス要素との間隔を画定する、ベアリングをさらに含む、請求項２、４または６に記載の粉体ディスペンサモジュール。
9. オリフィス要素が円錐オリフィス領域を含む、請求項２、４または６に記載の粉体ディスペンサモジュール。
10. オリフィス要素が平坦オリフィス領域を含む、請求項２、４または６に記載の粉体ディスペンサモジュール。
11. 排出要素が、フィードウォンドのシャフトから、らせん構成に延びる第１および第２のスパーを含む、請求項１または５に記載の粉体ディスペンサモジュール。
12. 導管が、粉体取入口の下方の円筒部分、および該円筒部分の下方のテーパー付き部分を含む、請求項１に記載の粉体ディスペンサモジュール。
13. 制御信号に応答して、ウォンドアクチュエータおよびバルブアクチュエータを制御する回路をさらに含む、請求項１に記載の粉体ディスペンサモジュール。
14. フィードウォンドが、粉体床調製ゾーン内で粉体のタンブリングを生成する、請求項１に記載の粉体ディスペンサモジュール。
15. 粉体のタンブリングが、凝集物寸法範囲内で粉体凝集物を生成する、請求項１４に記載の粉体ディスペンサモジュール。
16. 粉体が、粉体床調製ゾーン内で粉体のタンブリングにより生成される自由落下凝集物として分注される、請求項１４に記載の粉体ディスペンサモジュール。
17. フィードウォンドの回転が、粉体床調製ゾーン内で粉体の押上げレーキングを生成する、請求項１に記載の粉体ディスペンサモジュール。
18. 粉体を収納するディスペンサホッパーを有するディスペンサモジュールの下にカートリッジを位置決めすること；
    前記ディスペンサホッパーを制御するバルブを開放すること；
    前記バルブを通過してカートリッジに粉体を分注するように、前記ホッパー内のフィードウォンドを動作させること；ここで、フィードウォンドを動作させることは、粉体取入口の下方のホッパーの粉体床調製ゾーン内で粉体床調製要素を動作させること、および、該ホッパーの粉体排出ゾーン内で排出要素を動作させることを含み、および
    前記カートリッジの所望の充填状態に到達すれば、前記バルブを閉止すること
    を含み、
    ディスペンサモジュールが粉体取出口を制御するバルブを含み、フィードウォンドが、前記シャフトに取り付けられて、らせん状に配設された、離間配置された複数のスパー、および、離間配置されたスパーの一部または全部の間に固定された１本または２本以上のワイヤを含み、
    １本または２本以上のワイヤが、前記スパーの端部または近傍において、離間配置されたスパーの一部または全部の間に二重らせん構成で固定されたワイヤ、および前記離間配置されたスパーの一部または全部の間に前記二重らせん構成の内側において二重シェブロン構成で固定されたワイヤを含み、
    前記離間配置されたスパーおよびワイヤが、少なくとも前記粉体床調製要素を構成する、
    カートリッジ中に粉体を分注する方法。
19. フィードウォンドを動作させることが、前記フィードウォンドをその軸の回りに回転させることを含む、請求項１８に記載の方法。
20. ディスペンサホッパー内の粉体を調整するために、フィードウォンドの回転を逆転させることをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
21. フィードウォンドを回転させることが、回転中に前記フィードウォンドを揺動させることを含む、請求項１９に記載の方法。
22. ディスペンサホッパーを粉体で充填すること、およびバルブを開放する前に前記粉体を調整することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
23. バルブを閉止することが、カートリッジ内の粉体の重量を検知して、検知された重さが、目標重量以上である場合に、前記バルブを閉止することを含む、請求項１８に記載の方法。
24. バルブを開放することが、選択された方向にバルブ部材を回転させることを含むとともに、前記バルブを閉止することが、前記選択された方向にバルブ部材を回転させることを含む、請求項１８に記載の方法。
25. バルブを開放することが、ディスペンサノズル開口に対してバルブ部材を後置することを含む、請求項２４に記載の方法。
26. フィードウォンドを動作させることが、充填サイクルの第１の部分の間に、選択された最大速度でフィードウォンドを動作させ、次いで、充填サイクルの第２の部分の間に、減速された速度で前記フィードウォンドを動作させることを含む、請求項１８に記載の方法。
27. カートリッジ中に分注された粉体が選択された重量に到達したときに、充填サイクルの第２の部分が開始される、請求項２６に記載の方法。
28. 充填サイクルの第２部分の間、比例制御が使用される、請求項２７に記載の方法。
29. 充填サイクルの第２部分の間、積分制御が使用される、請求項２８に記載の方法。
30. 粉体を調整することが、粉体のタンブリングを含む、請求項２２に記載の方法。
31. 粉体のタンブリングが、凝集物寸法範囲内で粉体凝集物を生成する、請求項３０に記載の方法。
32. 粉体が、粉体のタンブリングにより生成される自由落下凝集物として分注される、請求項３１に記載の方法。

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