KR102245692B1 - 복수 유체 주입 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 유체들을 소정량씩 공통 위치로 공급하는 펌프와 이 펌프를 사용하여 복수의 유체들을 이송하는 방법을 제공한다. 펌프는 하나 이상의 제1 시린지 유닛들을 구비하는데, 각 제1 시린지 유닛은 제1 플런저와 그 내부에서 제1 플런저가 미끄러지는 제1 챔버를 포함한다. 제1 유입 채널이 각 제1 시린지 유닛의 제1 챔버에 유체 연결되어 제1 유체를 받도록 구성된다. 펌프는 또한 하나 이상의 제2 시린지 유닛들을 구비하는데, 각 제2 시린지 유닛은 제2 플런저와 그 내부에서 제2 플런저가 미끄러지는 제2 챔버를 포함한다. 제2 유입 채널이 각 제2 시린지 유닛의 제2 챔버에 유체 연결되어 제2 유체를 받도록 구성된다.

Description

복수 유체 주입 펌프

본 발명은 유체 주입 펌프에 관한 것이다. 특히 본 발명은 복수의 유체들을 소정량씩 펌핑(pumping)할 수 있는 유체 주입 펌프에 관련된다. 본 발명은 또한 연질젤(softgel) 캡슐을 복수의 유체들로 충전하는 회전 다이(rotary-die) 캡슐봉입(encapsulation) 공정에 사용되는 유체 주입 펌프에 관련된다.

연질젤 캡슐들은 일반적으로 회전 다이 공정에 의해 제조되는데, 이는 에버트 W. R.(Ebert, W. R.)의 “연질 탄성 젤라틴 캡슐: 독특한 복용량 형태(Soft elastic gelatin capsules: a unique dosage form), 파마수티칼 텍(Pharmaceutical Tech.). 1977년 10월; 스탠리 J. P.(Stanley, J. P.)의 "연질 젤라틴 캡슐(Soft Gelatin Capsules)," 산업적 제약의 이론과 실제(The Theory and Practice of Industrial Pharmacy) (라흐만(Lachman), 리버만(Lieberman) 및 카니그(Kanig), 편집), 3판, 레아 페비거(Lea & Febiger) 출판; 그리고 그 모든 교시 사항들이 그 전체로서 본원에 참고로 포함된 미국특허번호 제1,970,396호, 제2,288,327호, 및 제2,318,718호에 상세히 기재되어 있다. 간단히 살피면, 전형적인 회전 다이 공정 동안, 함수성 젤라틴 수용액(aqueous gelatin solution)으로 생성된 두 연질젤 밴드(band)들이 반대방향으로 회전하는(counter-rotating) 캡슐봉입 장치(encapsulation machine)의 성형 롤(forming roll)을 향해 안내된다. 이 성형 롤은 그 표면 상에 플랜지(flange)로 둘러싸인 인입부(recess)(캐비티; cavity)를 가진다. 두 밴드들은 그 용융점 이하의 적절한 온도로 가열되고 플랜지의 힘으로 서로 융접(fuse)되어 캡슐을 형성한다. 이에 따라 형성된 캡슐에는 캡슐봉입 장치의 충전 웨지(filling wedge) 내의 미세 채널(fine channel)을 통해 충전 재료가 투입(dose)된다. 투입된 캡슐은 플랜지들 사이에서 집혀(pinch off) 밴드들로부터 절단된다.

연질젤 캡슐로의 충전 재료의 투입은 정량 투입 펌프(precision dosing pump)(시린지형(syringe-type) 투입 펌프)로 수행되는데, 이는 왕복 배수 장치(reciprocating displacement machine)와 동일한 범주(generic category)에 속하는 것이다. 충전 재료의 정량(metered volume)이 펌프에 의해 캡슐의 용량에 따라 하나 이상의 펄스(pulse)로 충전 웨지를 통해 캡슐로 이송된다. 생성된 캡슐은 충전 재료를 캡슐로 강제 주입(force)하는 펌핑 주입(pumping surge)에 따라 불룩해진다(bulge). 이 펌핑 원리는 일찍이 1935년에 설명되었지만, 펌프와 충전 웨지의 설계는 오늘날까지 거의 변화 없이 유지되어 왔다.

종래의 회전 다이 공정에 사용되는 한 전형적인 펌프(4)가 도 1에 도시되어 있다. 충전 재료(유체)는 탱크(1)에 저장된다. 펌프(4)는 각 쌍이 교호적으로(reciprocally) 작동(즉 각 시린지 쌍의 두 플런저(plunger)들이 서로 교호적으로 미끄럼 운동)하여 충전 재료를 튜브(tube; 5)를 통해 충전 웨지로 펌핑하는 복수의 시린지(syringe; 3) 쌍들을 가진다. 각 시린지(3)는 충전 재료의 정량을, 충전 재료를 캡슐로 전달하는 튜브(5)로 이송시킨다. 충전 웨지는 충전 재료를 적절한 웨지 오리피스(wedge orifice)들로 분배하는 분배기(distributor; 6)와, 충전 재료가 웨지로 흐르게 하거나 이를 다시 탱크(1)로 복귀시킴으로써 충전 재료의 공급을 제어하는 우회 밸브 기구(diverting valve mechanism; 7)와, 복수의 튜브(5)들과 연결된 관들이 직립으로 구비된 튜브 조립 판(tube assembly plate; 8)과, 그리고 충전 웨지에 통합된 노즐 부(nozzle segment; 2)를 구비한다. 노즐 부(2)는 충전 재료를 캡슐에 공급한다. 또한 적어도 하나의 복귀 튜브(return tube; 9)가 분배기(6)와, 우회 밸브 기구(7)와, 그리고 탱크 사이에 위치하여, 사용되지 않은 충전 재료를 탱크(1)로 복귀시킨다. 이 펌프(4)는 복수 쌍의 시린지(3)를 가지지만 동일한 탱크(1)로부터 캡슐을 충전시킬 웨지로 단지 하나의 충전 재료만을 펌핑할 수 있다.

연질젤 캡슐봉입을 위한 기능을 개선한 몇 가지 펌프들이 최근 개발되었다. 미국특허 US 2014/035388호는 전자기 작동 기구(electromagnetic actuation mechanism)를 가지는 연질젤 캡슐 충전용 펌핑 시스템을 개시한다. 이 펌핑 시스템은 치료용(therapeutic) 또는 비치료용 조성물을 저장하는 용기와, 저압 펌프와, 고압 펌프와, 치료용 또는 비치료용 조성물을 위한 공급 배관(supply line)과, 그리고 연질젤을 치료용 또는 비치료용 조성물로 충전하는 하나 이상의 노즐/주입기(injector)들을 포함한다. 펌핑 시스템은 또한 전자기 코일(electromagnetic coil)과, 유출 통로를 가지는 하우징과, 그리고 용기와 연결되는 유입 통로를 형성하는 연결부(connector part)를 포함하는 정량 투입장치(dose-measuring device)를 구비한다. 하우징은 유입 통로 및 유출 통로와 유체 연통(fluid communication)되는 내부 챔버(inner chamber)를 형성한다. 피스톤이 하우징의 내부 챔버 내에 왕복 운동 가능하게 가동적으로 배치되는데, 하우징은 전자기 코일에 의한 피스톤의 전자기 작동을 위한 강자성(ferromagnetic) 작동 부품을 가진다.

미국특허 제 8,651,840호는 연질젤 캡슐을 제조하는 시린지 펌프(syringe pump)를 개시한다. 이 펌프는 스위치 몸체(switch body)와 수용 공간(accommodation space)을 형성하는 시린지 몸체를 포함한다. 스위치 몸체는 모두 수용 공간과 연통되는 유체 흡입 및 사출(injection) 구멍들을 가진다. 시린지 몸체는 플런저 봉(plunger rod)을 수납하는 채널과, 스위치 몸체에 밀접하게 강제압입(press-fit)되어 밀폐면(hermetic surface)을 형성하는 로터리 스위치를 가진다. 플런저 봉은 채널 내를 선형으로 왕복하여 수용 공간이 주기적으로 최대 및 최소 용량 값에 도달하게 된다. 로터리 스위치의 구조가 충전 재질의 누설이 거의 없는 유체 흡입 및 사출 구멍들의 개방 및 폐쇄 상태 사이로 변경(shift)된다. 시린지 펌프의 정상적인 작동 동안 충전 재료와 윤활유 간의 혼합과 용해가 최소가 됨으로써 충전량(loading amount)의 정확성을 향상시키고 윤활유에 의한 충전 재료의 오염을 방지(eliminate)한다.

이 개선된 펌프들은 여전히 하나의 공통적인 단점, 즉 연질젤 캡슐에 주입할 웨지에 단지 하나의 유체만을 펌핑할 수 있다는 제한을 가진다. 이들은 동일한 캡슐에 복수의 유체들을 소정량씩 이송하는 데는 부적합하다.

복수의 유체들을 이송할 수 있는 몇 가지 펌프들이 있다. 예를 들어, 미국특허 제8,951,023호는 복수의 다른 유체들을 한 위치에 거의 동일한 유량(flow rate)으로 이송할 수 있는 펌핑 시스템을 개시한다. 이 펌핑 시스템은 각각 다른 유체를 취급할 수 있는 복수의 격막 펌프(diaphragm pump)들을 포함한다. 펌핑 시스템은 또한 각 격막 펌프의 포트(port)에 각각 연결되는 복수의 유출구들과, 그리고 격막 펌프의 챔버 내의 유체의 압력을 검출하는 센서를 더 포함한다. 격막 펌프들은 다른 점성의 유체를 수용하기 위해 각각 다른 압력에서 작동함으로써 각 유체에 대해 원하는 유량을 보장할 수 있다.

미국특허 US 2010/0111721호는 한 쌍의 이격된 긴(elongated) 피스톤 구멍(piston bore)들을 가지는 펌프 섀시 조립체(chassis assembly)와, 모터 구동 단부(motor driven end)와 상기 섀시 조립체에 회전 가능하게 장착되어 스크류 회전축 둘레로 회전하는 리드 스크류 샤프트(lead screw shaft)와, 그리고 리드 스크류 샤프트에 나사 물림되어 그 스크류 회전축을 따라 제1 위치와 제2 위치 사이를 종방향으로 왕복하는 피스톤 구동 부재를 구비하는 이중 피스톤 펌프 장치를 개시한다. 구동 부재는 한 쌍의 이격된 피스톤 샤프트들을 가지는데, 각 피스톤 샤프트는 섀시 조립체의 각 피스톤 구멍에, 구동 부재가 리드 스크류 샤프트를 따라 각각 제1 위치와 제2 위치 사이로 구동됨에 따라 공급 조건과 흡입 조건 간에 미끄럼 가능하게 수납되는 피스톤 헤드 부(piston head portion)를 가진다. 펌프 장치는 또한 펌프 섀시 조립체와 구동 부재 사이에 설치된 회전 방지 장치(anti-rotation device)를 가져 펌프 섀시 조립체에 대한 구동 부재의 회전 변위(rotational displacement)를 거의 방지한다.

미국특허 제4,381,180호는 두 유체를 펌핑하기에 적합한 이중 작동 이중 격막 펌프를 개시한다. 이 펌프는 격막들에 연결되어 이를 작동시키는 왕복 가능한 봉 상에 장착된 조정 가능한 디스크 부재들을 포함한다. 이 디스크들은 파일롯 밸브(pilot valve)의 연장 샤프트에 교호적으로 접촉하여 밸브를 이동시킴으로써 이를 통과하는 가압 유체(pressurized fluid)의 흐름을 우회시킨다. 격막 너머의 가압 유체는 가압되어 슬라이드 밸브(slide valve)로 흐르게 된다. 슬라이드 밸브는 왕복 봉 상의 디스크들이 파일롯 밸브들에 접촉함에 따라 파일롯 밸브에 의해 순환한다(cycled). 각 펌프 반부(half)는 두 일방 밸브(one-way valve)들을 지지(carry)하도록 배치된 외부 벽 부재를 가지는데, 한 밸브는 챔버로의 흐름을 차단(inhibit)하고 다른 밸브는 챔버로부터의 흐름을 차단한다.

미국특허 제4,563,175호는 펌프 하우징을 구비하는 복수 시린지 펌프를 개시하는데, 하우징의 둘 이상의 안착 홈(seating recess)들이 영양 성분들이 든 한 유체와 치료 물질이 든 다른 유체 등 환자에게 정맥 주사로 둘 이상의 물질들을 전달하는 둘 이상의 시린지들을 수납한다. 이 펌프는 또한 펌프 하우징 내에 안착된 둘 이상의 시린지에 연결되어 시린지 플런저를 제어된 속도로 이동시킴으로써 시린지를 충전 또는 배출시키는, 전원으로 구동되는 복수의 해당 구동 기구들을 가진다. 구동 기구들은 다른 속도로 작동되도록 독립적으로 작동 및 제어 가능해, 각 시린지의 배출 속도를 독립적으로 제어한다. 시린지의 배출 포트들은 각각 배출 튜브들로 연결되고, 이들은 다시 환자에게 연장되어 각 물질의 정맥 내 투입을 위한 단일한 튜브에 연결되는 공통 배출 포트를 가지는 Y 커넥터로 연장된다.

이 펌프들은 둘 이상의 유체들을 연속적으로 펌핑할 수 있지만 이 유체들을 소정량씩 이송하기에는 부적절하여 연질젤 캡슐의 캡슐봉입 등의 응용분야들에는 부적합하다.

본 발명은 회전 다이 캡슐 봉입 공정에 사용될 때, 연질젤 캡슐 등의 공통의 위치에 복수의 유체를 소정량씩, 선택적으로(optonally) 항상 일정한 비율로 펌핑할 수 있는 시린지형(syringe-type) 펌프를 제공한다. 이 펌프는 유체들이 공통 위치에 펌핑되기 전에 사전혼합(premix)되기에 부적합할 때 특히 유용하다.

한 국면(aspect)에 있어서, 본 발명은 적어도 제1 유체와 제2 유체를 소정량씩 공급(dispense)하는 펌프를 제공하는데, 이 펌프는

하나 이상의 제1 시린지 유닛(syringe unit)들로, 각 제1 시린지 유닛이 제1 플런저(plunger)와 그 내부에서 제1 플런저가 미끄러지는 제1 챔버(chamber)와; 각 제1 시린지 유닛의 제1 챔버에 유체 연결(fluidly connected)되며 제1 유체를 받도록 구성된 제1 유입 채널(inlet channel)과; 각각 해당 제1 시린지 유닛의 제1 챔버에 유체 연결되는 하나 이상의 제1 배출 포트(discharge port)를 포함하고, 각 제1 시린지 유닛이 제1 유입 채널을 통해 제1 유체를 받아 해당 제1 플런저가 해당 제1 챔버 내를 미끄러지는 사이클(cycle)마다 제1 유체의 해당 제1 소정량(predetermined volume)을 해당 제1 배출 포트를 통해 공급하도록 작동될 수 있는 제1 시린지 유닛들과;

하나 이상의 제2 시린지 유닛들로, 각 제2 시린지 유닛이 제2 플런저와 그 내부에서 제2 플런저가 미끄러지는 제2 챔버와; 각 제2 시린지 유닛의 제2 챔버에 유체 연결되며 제2 유체를 받도록 구성된 제2 유입 채널과; 각각 해당 제2 시린지 유닛의 제2 챔버에 유체 연결되는 하나 이상의 제2 배출 포트를 포함하고, 각 제2 시린지 유닛이 제2 유입 채널을 통해 제2 유체를 받아 해당 제2 플런저가 해당 제2 챔버 내를 미끄러지는 사이클마다 제2 유체의 해당 제2 소정량을 해당 제2 배출 포트를 통해 공급하도록 작동될 수 있는 제2 시린지 유닛들을 구비하여,

하나 이상의 제1 시린지 유닛들과 하나 이상의 제2 시린지 유닛들이 제1 및 제2 유체들을 하나 이상의 공통 위치들에 유체 이송하도록 구성된 하나 이상의 제1 배출 포트들과 하나 이상의 제2 배출 포트들과 병렬로 작동될 수 있고, 각 공통 위치는 제1 유체의 제1 소정량과 제2 유체의 제2 소정량을, 선택적으로(optionally) 전체 사이클에 걸쳐 일정한 비율로 받는다.

다른 국면에 있어서, 본 발명은 (i) 제1 플런저와 제1 플런저가 그 내부에서 미끄러지는 제1 챔버를 포함하는 제1 시린지 유닛과 (ii) 제2 플런저와 제2 플런저가 그 내부에서 미끄러지는 제2 챔버를 포함하는 제2 시린지 유닛을 구비하는 펌프를 사용하여 적어도 제1 유체와 제2 유체를 소정량씩 공통 위치로 공급하는 방법을 제공하는데, 이 방법은:

제1 플런저를 제1 챔버 내에서 후퇴시켜 제1 시린지 유닛의 제1 챔버를 제1 유체로 충전시키는 한편, 이와 동시에 제2 플런저를 제2 챔버 내에서 후퇴시켜 제2 시린지 유닛의 제2 챔버를 제2 유체로 충전시키는 단계와;

제1 플런저를 제1 챔버 내에서 전진시켜 소정량의 제1 유체를 제1 챔버에서 배출시키는 한편, 이와 동시에 제2 플런저를 제2 챔버 내에서 전진시켜 소정량의 제2 유체를 제2 챔버에서 배출시키는 단계와; 그리고

배출된 제1 및 제2 유체의 제1 및 제2 소정량들을 각각 공통 위치에, 선택적으로(optionally) 전체 사이클에 걸쳐 일정한 비율로 유도(direct)하는 단계를

구비한다.

[1]. 적어도 제1 유체와 제2 유체를 소정량씩 공급하는 펌프로, 이 펌프가

하나 이상의 제1 시린지 유닛들로, 각 제1 시린지 유닛이 제1 플런저와 그 내부에서 제1 플런저가 미끄러지는 제1 챔버와; 각 제1 시린지 유닛의 제1 챔버에 유체 연결되며 제1 유체를 받도록 구성된 제1 유입 채널과; 각각 해당 제1 시린지 유닛의 제1 챔버에 유체 연결되는 하나 이상의 제1 배출 포트를 포함하고, 각 제1 시린지 유닛이 제1 유입 채널을 통해 제1 유체를 받아 해당 제1 플런저가 해당 제1 챔버 내를 미끄러지는 사이클마다 제1 유체의 해당 제1 소정량을 해당 제1 배출 포트를 통해 공급하도록 작동될 수 있는 제1 시린지 유닛들과;

하나 이상의 제2 시린지 유닛들로, 각 제2 시린지 유닛이 제2 플런저와 그 내부에서 제2 플런저가 미끄러지는 제2 챔버와; 제2 시린지 유닛의 제2 챔버에 유체 연결되며 제2 유체를 받도록 구성된 제2 유입 채널과; 각각 해당 제2 시린지 유닛의 제2 챔버에 유체 연결되는 하나 이상의 제2 배출 포트를 포함하고, 각 제2 시린지 유닛이 제2 유입 채널을 통해 제2 유체를 받아 해당 제2 플런저가 해당 제2 챔버 내를 미끄러지는 사이클마다 제2 유체의 해당 제2 소정량을 해당 제2 배출 포트를 통해 공급하도록 작동될 수 있는 제2 시린지 유닛들을 구비하여:

하나 이상의 제1 시린지 유닛들과 하나 이상의 제2 시린지 유닛들이 제1 및 제2 유체들을 하나 이상의 공통 위치들에 유체 이송하도록 구성된 하나 이상의 제1 배출 포트들과 하나 이상의 제2 배출 포트들과 병렬로 작동될 수 있고, 각 공통 위치는 제1 유체의 제1 소정량과 제2 유체의 제2 소정량을 받는다.

[2]. [1]의 펌프에서, 제1 챔버 내의 제1 플런저의 미끄러짐과 제2 챔버 내의 제2 플런저의 미끄러짐이 동기된다(synchronizes).

[3]. [1]의 펌프에서, 제1 플런저 및 제2 플런저의 미끄러짐의 사이클마다 유체들이 일정한 용적비(volume ratio)로 하나 이상의 공통 위치들에 이송된다.

[4]. [1 - 3] 중의 어느 펌프에서, 제1 및 제2 배출 포트들이 제1 및 제2 유체를 하나 이상의 공통 위치들에 유도하도록 구성된 튜브들에 연결된다.

[5]. [1 - 4] 중의 어느 펌프에서, 제1 유입 채널이 제1 입력 채널을 통해 각 제1 시린지 유닛의 제1 챔버에 유체 연결되고; 제2 유입 채널이 제2 입력 채널을 통해 각 제2 시린지 유닛의 제2 챔버에 유체 연결된다.

[6]. [1 - 5] 중의 어느 펌프에서, 각 제1 배출 포트가 해당 제1 배출 채널을 통해 해당 제1 시린지 유닛의 제1 챔버에 유체 연결되고; 각 제2 배출 포트가 해당 제2 배출 채널을 통해 해당 제2 시린지 유닛의 제2 챔버에 유체 연결된다.

[7]. [6]의 펌프에서, (i) 차단 밸브가 모든 배출 채널들을 차단하는 제1 위치와, (ii) 차단 밸브가 모든 배출 채널들을 개방하는 제2 위치에 구성 가능한(configurable) 차단 밸브를 더 구비한다.

[8]. [7]의 펌프에서, 각 제1 배출 채널을 제1 유입 채널에 유체 연결하는 제1 재순환 채널과; 각 제2 배출 채널을 제2 유입 채널에 유체 연결하는 제2 재순환 채널을 더 구비하여, 차단 밸브가 배출 채널들을 차단할 때 제1 및 제2 재순환 채널들이 제1 및 제2 유체를 각각 제1 및 제2 유입 채널로 다시 재순환시키도록 구성된다.

[9]. [1 - 8] 중의 어느 펌프에서, 시린지 유닛들이 다른 양의 제1 및 제2 유체들을 공급하기 위해 다른 직경의 플런저들을 가지도록 구성 가능하다.

[10]. [1 - 9] 중의 어느 펌프에서, 하나 이상의 제1 시린지 유닛들이 펌프의 양 반대측에 위치하며 그 해당 제1 챔버 내를 왕복으로 미끄러지는 플런저들을 가지는 적어도 한 쌍의 제1 시린지 유닛들을 구비하고; 그리고 하나 이상의 제2 시린지 유닛들이 펌프의 양 반대측에 위치하며 그 해당 제2 챔버 내를 왕복으로 미끄러지는 플런저들을 가지는 적어도 한 쌍의 제2 시린지 유닛들을 구비한다.

[11]. [1 - 10] 중의 어느 펌프에서, 배출 채널들이 개방되고 입력 채널들이 폐쇄되는 제1 위치와; 배출 채널들이 폐쇄되고 입력 채널들이 개방되는 제2 위치로 구성 가능한 슬라이드 밸브를 더 구비한다.

[12]. [1 - 11] 중의 어느 펌프에서, 유체들 중의 적어도 하나가 기체가 되도록 펌프가 구성된다.

[13]. (i) 제1 플런저와 제1 플런저가 그 내부에서 미끄러지는 제1 챔버를 포함하는 제1 시린지 유닛과 (ii) 제2 플런저와 제2 플런저가 그 내부에서 미끄러지는 제2 챔버를 포함하는 제2 시린지 유닛을 구비하는 펌프를 사용하여 적어도 제1 유체와 제2 유체를 소정량씩 공통 위치로 공급하는 방법으로, 이 방법이:

제1 플런저를 제1 챔버 내에서 후퇴시켜 제1 시린지 유닛의 제1 챔버를 제1 유체로 충전시키는 한편, 이와 동시에 제2 플런저를 제2 챔버 내에서 후퇴시켜 제2 시린지 유닛의 제2 챔버를 제2 유체로 충전시키는 단계와;

제1 플런저를 제1 챔버 내에서 전진시켜 소정량의 제1 유체를 제1 챔버에서 배출시키는 한편, 이와 동시에 제2 플런저를 제2 챔버 내에서 전진시켜 소정량의 제2 유체를 제2 챔버에서 배출시키는 단계와; 그리고

배출된 제1 및 제2 유체의 제1 및 제2 소정량들을 각각 공통 위치로 유도하는 단계를

구비한다.

[14]. [13]의 방법에서, 펌프가 [1]의 펌프이다.

[15]. [13]의 방법에서, 제1 챔버 내의 제1 플런저의 미끄러짐과 제2 챔버 내의 제2 플런저의 미끄러짐이 동기된다.

[16]. [13]의 방법에서, 제1 플런저 및 제2 플런저의 미끄러짐의 사이클마다 유체들이 공통 장소에 일정한 용적비로 이송된다.

[17]. [13 - 16]의 어느 방법에서, 제1 시린지 유닛에 의해 공급되는 제1 유체의 소정량을 변경하기 위해 제1 시린지 유닛의 플런저를 다른 직경의 다른 플런저로 교체하는 단계를 더 구비한다.

[18]. [13 - 17]의 어느 방법에서, 제1 시린지 유닛에 의해 공급되는 제1 유체의 소정량을 변경하기 위해 제1 플런저의 행정 길이를 조정하는 단계를 더 구비한다.

[19]. [13 - 18]의 어느 방법에서, 제1 및 제2 유체들 중의 적어도 하나가 기체이다.

[20]. [13 - 19]의 어느 방법에서, 제1 및 제2 유체들이 공통 장소에서 연질젤 캡슐로 주입된다.

[21]. [20]의 방법에서, 제1 및 제2 유체들이 연질젤 캡슐에 별도로 주입된다.

[22]. [21]의 방법에서, 제1 및 제2 유체들이 두 주입 채널들을 가지는 웨지를 사용하여 연질젤 캡슐의 반대쪽 측부들로 주입된다.

[23]. [22]의 방법에서, 제1 및 제2 유체들이 펌프에서 배출된 다음 연질젤 캡슐로 주입되기 전에 혼합된다.

[24]. [23]의 방법에서, 제1 및 제2 유체들이 직렬 혼합기(inline mixer)를 사용하여 혼합된다.

[25]. [23]의 방법에서, 제1 및 제2 유체들이 T 혼합기 또는 Y 혼합기를 사용하여 혼합된다.

[26]. [13-25] 중의 어느 방법에서, 펌프가 복수 세트(instance)의 제1 시린지 유닛들과 복수 세트의 제2 시린지 유닛들을 구비하여; 펌프가 배출된 제1 및 제2 유체들을 제1 및 제2 소정량씩 복수의 공통 위치들에 각각 유도하고, 각 공통 위치는 제1 유체의 제1 소정량과 제2 유체의 제2 소정량 양자 모두를 받는다.

[27]. [13 - 26]의 어느 방법에 따라 제조된 연질젤 캡슐.

본원 파일은 칼라로 실행되는 적어도 하나의 도면을 포함한다. 칼라 도면을 가진 이 특허 출원 공보의 사본은 미국특허청에 필요한 요금을 내고 신청하면 제공될 것이다.
도 1은 종래의 회전 다이 캡슐봉입 방법에 전형적으로 사용되는 종래의 펌프의 도면.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 복수 유체 주입 펌프의 사시도.
도 3은 도 2의 펌프의 측면도.
도 4-5는 각각 도 3에 도시된 바와 같은 도 2의 A-A 및 C-C선 단면도들.
도 6은 차단 밸브가 on 위치에 있을 때의 도 2의 펌프의 작동을 보이는 단면도.
도 7은 차단 밸브가 off 위치에 있을 때의 도 6의 펌프의 동일한 작동을 보이는 단면도.
도 8은 차단 밸브가 on 위치에 있을 때의 도 2의 펌프의 다른 작동을 보이는 단면도.
도 9는 차단 밸브가 off 위치에 있을 때의 도 8의 펌프의 동일한 작동을 보이는 단면도.
도 10a-10c는 도 2의 펌프의 분해 사시도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수 유체 주입 펌프의 단면도.
도 12는 단일한 펌프로 두 유체를 공급하는 방법을 보이는 흐름도.
도 13은 웨지가 캡슐을 단일한 유체로 충전하는 방법을 보이는 도 1의 종래기술 웨지의 측단면도.
도 14는 두 유체들을 한 캡슐 내에 주입하는 본 발명의 한 실시예에 따른 웨지의 사시도.
도 15는 웨지가 두 유체를 동일한 캡슐에 주입하는 데 사용되는 방법을 보이는 도 14의 웨지의 A-A선 단면도.

이하 설명의 목적으로, 본 발명의 원리가 다양한 예시적 실시예들을 참조하여 기재된다. 본 발명의 어떤 실시예들이 이 명세서에 구체적으로 기재되지만, 당업계에 통상의 기술을 가진 자라면 동일한 원리가 다른 시스템들이나 방법들에 마찬가지로 적용 가능하고 채택될 수 있음을 쉽게 인식할 수 있을 것이다. 본 발명의 개시되는 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 본 발명의 응용 가능성이 제시된 어떤 특정한 실시예의 상세에 한정되지 않음을 이해해야 할 것이다. 또한 이 명세서에 사용된 용어는 설명의 목적이지 한정의 목적이 아니다. 뿐만 아니라, 어떤 방법들이 이 명세서에 어떤 순서로 표현된 단계들을 참조하여 설명되었지만, 많은 경우에 이 단계들은 당업계에 통상의 기술을 가진 자가 인식할 수 있는 임의의 순서로 수행될 수 있고; 그러므로 본 발명 방법은 이 명세서에 개시된 단계들의 특정한 배열로 한정되지 않는다.

이 명세서와 첨부된 청구항들에 사용된 바와 같은 단수 형태 "a", "an", 및"the"는 문맥이 명확히 달리 지시하지 않는 한 복수 기재(reference)들을 포함한다. 또한 "a" (또는 "an"), "하나 이상(one or more)", 그리고 "적어도 하나(at least one)"라는 용어들은 이 명세서에서 호환적으로 사용될 수 있다. "구비하다(comprising)", "포함하다(including)", "가지다(having)"와 "~로 구성되다(constructed from)"라는 용어들 역시 호환적으로 사용될 수 있다.

이 명세서에 개시되는 각 성분(component), 혼합물(compound), 치환기(substituent), 또는 파라미터(parameter)는 단독으로 사용되거나 이 명세서에 개시되는 다른 성분, 혼합물, 치환기, 또는 파라미터의 모두(each and every)의 하나 이상과 조합으로 사용된다고 해석되어야 한다는 것을 이해해야 할 것이다.

도 2-10은 두 유체(11A, 11B)들을 6개의 다른 위치들에 이송하는 주입 펌프(injection pump; 100)를 도시한다. 복수 유체 주입 펌프(100)는 복수의 개별적인 연질젤(softgel) 캡슐들에 병렬로 주입하는 회전 다이 기반(rotary-die-based) 캡슐봉입 공정(encapsulation process)에 적합한데, 여기서는 설명의 목적상 병렬된 6개의 개별적인 연질젤 캡슐들이 사용된다.

도 2 및 4-5에서, 펌프(100)는 각 시린지 유닛(55)이 플런저(plunger; 50)와 그 내부에서 플런저(50)가 미끄러지는 챔버(80)를 가지는 6개의 시린지 유닛(syringe unit)(55Al/r)과 6개의 시린지 유닛(55Bl/r)과; 각 배출 포트(discharge port; 20)가 배출 채널(discharge channel; 70)에 의해 해당 시린지 유닛(55)의 챔버(80)에 연결되는 6개의 배출 포트(20Al/r) 및 6개의 배출 포트(20Bl/r)들과; 6개의 입력 채널(input channel; 60A)에 의해 6개의 시린지 유닛(55Al/r)의 챔버(80Al/r)들에 유체 연결되는(fluidly connected) 유입 채널(inlet channel; 10A)과; 6개의 입력 채널(60B)에 의해 6개의 시린지 유닛(55Bl/r)의 챔버(80Bl/r)들에 유체 연결되는 유입 채널(10B)과; 그리고 시린지 유닛(55)들의 플런저(50)들을 챔버(80)들에 대해 왕복 운동으로 미끄러뜨리는 액튜에이터(actuator)를 구비하여, (i) 각 시린지 유닛(55A)이 유체(11A)의 소정량(predetermined volume)을 해당 유입 채널(10A)로부터 해당 배출 포트(20A)로 이송하고, (ii) 각 시린지 유닛(55B)이 유체(11B)의 소정량을 해당 유입 채널(10B)로부터 해당 배출 포트(20B)로 이송한다.

도 2에서, 복수 유체 주입 펌프(100)는 밸브 제어부(valve control; 31)에 의해 제어되는 (선택적인; optional) 차단 밸브(shut-off valve; 30)를 가진다. 이 차단 밸브(30)는 해당 챔버(80)를 해당 배출 포트(20)로 연결하는 하나 이상의 배출 채널(70)을 차단할 수 있다. 배출 채널(70)이 차단 밸브(30)로 차단되면, 차단된 배출 채널(70)에 연결된 배출 포트(20)로는 유체(11A/B)가 배출되지 않는다. 그 대신 유체는 각각 유입 채널(10A/B)로 재순환된다. 차단 밸브(30)가 on 위치에 있으면, 배출 채널(70)들이 모두 개방되어(unblocked), 유체(11)들이 챔버(80)로부터 배출 포트(20)로 배출된다. 일부 실시예들에서는, 차단 밸브(30)가 단지 두 위치들: (i) 모든 배출 채널(70)들이 차단되는 off 포지션과; (ii) 모든 배출 채널(70)들이 개방되는 on 위치만을 가질 수 있다. 어떤 실시예들에서는, 차단 밸브(30)가 on 위치와 셋, 넷, 다섯, 또는 여섯 off 위치들 등 둘 이상의 off 위치들을 가질 수 있다. on 위치에서는 모든 배출 채널(70)들이 개방된다. 다른 off 위치들에서는, 하나 이상의 배출 채널(70)들의 다른 세트(set)가 차단되고 나머지 배출 채널(70)들은 개방된다. 이에 따라, 이러한 차단 밸브(30)는 배출 채널(70)들의 다른 세트들을 선택적으로(selectively) 차단하는 복수의 off 위치들을 가지도록 구성된다.

다른 대체적인 실시예들에서는, 펌프(100)가 각 차단 밸브가 하나 이상의 배출 채널(70)의 다른 세트를 차단하도록 구성된 복수의 차단 밸브들을 가질 수 있다. 이에 따라, 도 2의 차단 밸브(30)는 교체(replacement) 차단 밸브로 차단되는 배출 채널(70)들의 세트를 변경하도록 다른 교체 차단 밸브로 재구성될 수 있다.

차단 밸브(30)가 포함되지 않은 실시예에서는, 공통 위치에 유체(11)가 펌핑될 필요가 없을 때는 펌프(100)가 단순히 꺼진다(turn off).

또한 도 2의 복수 유체 주입 펌프(100) 역시 도 6-9에 관련하여 후술할 바와 같이 앞뒤로의 미끄러짐이 챔버(80)를 충전 및 배출시키는 슬라이드 밸브(slide valve; 40)를 가진다.

다시 도 2에서, 유입 채널(10A)에 유체 연결되는 6개의 배출 포트(20A)들이 존재하는데, 3개의 배출 포트(20Al)들은 펌프(100)의 좌측에 위치하고 3개의 배출 포트(20Ar)들은 펌프(100)의 우측에 위치한다. 이와 유사하게 유입 채널(10B)에 유체 연결되는 6개의 배출 포트(20B)들이 존재하는데, 3개의 배출 포트(20Bl)들은 펌프(100)의 좌측에 위치하고 3개의 배출 포트(20Br)들은 펌프(100)의 우측에 위치한다. (플런저(50)를 가지는) 12개의 시린지 유닛(55)들이 유사한 방식으로 구성되는데, 즉 (플런저(50A)를 가지는) 6개의 시린지 유닛(55A)들이 유입 채널(10A) 하부에 위치하고 (플런저(50B)를 가지는) 6개의 시린지 유닛(55B)들이 유입 채널(10B) 하부에 위치한다.

도 3은 도 2의 복수 유체 주입 펌프(100)의 우측면도인데, 세 배출 포트(20Ar)와, 세 방출 포트(20Br)와, 세 플런저(50Ar)와, 세 플런저(50Br)를 보인다. 세 배출 포트(20Ar)들이 유입 채널(10A)과 유체 연결되고, 세 플런저(50Ar)들이 세 배출 포트(20Ar) 하부에 위치하는 것이 이 도면에서 명확하다. 이와 유사하게, 세 배출 포트(20Br)들이 유입 채널(10B)과 유체 연결되고, 세 플런저(50Br)들이 세 배출 포트(20Br) 하부에 위치한다. 도 3에는 보이지 않지만, 세 배출 포트(20Al)들이 유입 채널(10A)과 유체 연결되고, 세 플런저(50Al)들이 세 배출 포트(20Al) 하부에 위치한다. 이와 유사하게, 세 배출 포트(20Bl)들이 유입 채널(10B)과 유체 연결되고, 세 플런저(50Bl)들이 세 배출 포트(20Bl) 하부에 위치한다.

이 실시예에서, 유입 채널(10A) 하부의 6개의 플런저(50Al/r)들은 왕복으로(reciprocally) 미끄러지며 유입 채널(10A)로부터 입력 채널(60A)을 통해 각 챔버(80A/r)로 유체(11A)를 흡입하여, 배출 채널(70A)을 통해 유입 채널(10A)에 유체 연결되는 6개의 배출 포트(20Al/r)들로 유체(11A)를 배출한다. 이와 유사하게, 유입 채널(10B) 하부의 6개의 플런저(50Bl/r)들은 왕복으로 미끄러지며 유입 채널(10B)로부터 입력 채널(60B)을 통해 각 챔버(80B/r)로 유체(11B)를 흡입하여, 배출 채널(70B)을 통해 유입 채널(10B)에 유체 연결되는 6개의 배출 포트(20Bl/r)들로 유체(11B)를 배출한다. 도 2에서, 펌프(100) 좌측 상의 플런저(50Al/Bl)는 우측 상의 직접 대향하는 플런저(50Ar/Br)와 쌍을 이룬다. 이 플런저(50) 쌍은 각 챔버(80) 내에서 왕복 운동으로 미끄러진다. 구체적으로, 플런저(50Al/Bl)가 챔버(80Al/Bl)로부터 후퇴하여 유체(11)를 흡입함에 따라, 플런저(50Ar/Br)는 챔버(80Ar/Br) 내로 밀려 유체(11)를 챔버(80Ar/Br)에서 배출한다. 역으로, 플런저(50Ar/Br)가 챔버(80Ar/Br)로부터 후퇴하여 유체(11)를 흡입함에 따라, 플런저(50Al/Bl)는 챔버(80Al/Bl) 내로 밀려 유체(11)를 챔버(80Al/Bl)에서 배출한다.

다른 유체(11A, 11B)들이 유입 채널(10A, 10B)을 통해 추가될 수 있어서, 결과적으로 다른 유체들이 펌프(100)의 배출 포트(20A, 20B)를 통해 각각 배출될 수 있다.

일부 실시예들에서는, 튜브(tube)(도시 안 됨)들이 유체(11A, 11B)들을 원하는 위치로 유도하도록 배출 포트(20)들에 연결될 수 있다. 예를 들어, 튜브들은 다른 유체(11A, 11B)들을 예를 들어 연질젤 캡슐 등의 공통 위치에 직접 그리고 별도로 이송할 수 있다. 이와는 달리, 배출 포트(20)들에서 배출된 다른 유체(11A, 11B)들이 공통 위치로 이송되기 직전에 혼합될 수 있다. 이에 따라, 펌프(100)에 의해 두 유체(11A, 11B)들이 연질젤 캡슐에 별도로 주입되거나 연질젤 캡슐에 주입되기 직전에 혼합될 수 있다.

일부 실시예들에서, 배출된 유체(11A, 11B)들이 거기서 성형되는 연질젤 캡슐들에 주입되도록 캡슐봉입 장치의 웨지에 소정량씩 이송될 수 있다. 예를 들어, 유입 채널(10A)에 유체 연결되는 6개의 배출 포트(20A) 중의 하나로부터의 유체(11A)의 제1 소정량과 유입 채널(10B)에 유체 연결되는 6개의 배출 포트(20B) 중의 하나로부터의 유체(11B)의 제2 소정량이 모두 단일한 연질젤 캡슐로 주입될 수 있다. 유체(11A, 11B)의 소정량들은 단일한 연질젤 캡슐에 주입되기 전에 웨지에서 혼합되거나 또는 단일한 연질젤 캡슐에 별도로 주입될 수 있다.

다시 도 3에서, 복수 유체 주입 펌프(100)의 단면 A-A 및 C-C가 각각 도 4 및 5에 도시된다. 도 4는 유체(11A)를 유입 채널(10A)로부터 두 해당 배출 포트(20Al, 20Ar)로 각각 펌핑하는 두 해당 시린지 유닛(55Al, 55Ar)을 도시한다. 시린지 유닛(50A)은 플런저(50A)와, 챔버(80A), 그리고 플런저(50A)와 챔버(80A) 사이의 시일(seal; 51A)을 포함한다.

도 4에서, 유체(11A)로 충전된 유입 채널(10A)이 입력 채널(60A)을 통해 챔버(80A)에 연결된다. 이 실시예에서, 입력 채널(60A)은 슬라이드 밸브(40)를 통해 챔버(80Al, 80Ar)들을 별도로 연결하기 위해 슬라이드 밸브(40) 바로 위에서 분지된다(branched). 슬라이드 밸브(40)는 두 위치들 간을 미끄러지는데, 각 위치는 도 4의 챔버(80A)들 중의 하나가 입력 채널(60A)을 통해 유입 채널(10A)과 연결되고 다른 하나가 슬라이드 밸브(40)에 의해 유입 채널(10A)로부터 차단되도록 유지한다. 또한 챔버(80Al)는 배출 채널(70Al)을 통해 배출 포트(20Al)에 연결되는 한편, 챔버(80Ar)는 배출 채널(70Ar)을 통해 배출 포트(20Ar)에 연결한다. 슬라이드 밸브(40)가 두 위치들 간을 미끄러지면서 도 4의 배출 채널(70A)들 중의 하나가 개방되고 다른 하나가 차단되도록 한다.

슬라이드 밸브(40)의 미끄럼 운동은 플런저(50A)들의 미끄러짐과 연계되어 각 플런저(50A)가 챔버(80A)에서 미끄러져 나올 때 유입 채널(10A)로부터 챔버(80A)를 유체(11A)로 충전하고; 각 플런저(50A)가 챔버(80A)로 밀려들어 가면 챔버(80A)로부터 배출 채널(70A)로 유체(11A)를 배출시키도록 한다. 슬라이드 밸브(40)와 플런저(50A)들의 이 연계의 기구는 도 6-9와 관련하여 더 설명될 것이다. 도 4의 차단 밸브(30)는 on 위치에 있으므로 배출 채널(70A)이 챔버(80A)로부터 배출 포트(20A)로 유체(11A)를 배출하는 것을 차단하지 않는다. 도 4에는 도시되지 않았지만, 차단 밸브(30)의 미끄럼 운동도 마찬가지로 배출 채널(70B)이 챔버(80B)로부터 배출 포트(20B)로 유체(11B)를 배출하는 것을 차단하지 않는다.

도 5는 도 3의 복수 유체 주입 펌프(100)의 C-C 단면도인데, 유입 채널(10B)로부터 유체(11B)를 흡입하는 플런저(55B)가 도시되어 있다. 이 도면은 유입 채널(10B)로부터 유체(11B)를 흡입하여 배출 포트(20B)들을 통해 이 유체(11B)를 배출하는 시린지 유닛(55B)를 도시하는 점을 제외하면 도 4와 유사하다. 그러나 도 5의 차단 밸브(30)는 off 위치에 있어 양 배출 채널(70Bl, 70Br)들 모두가 차단되고 양 재순환 채널(recirculating channel; 90B1, 90Br)들이 개방된다. 재순환 채널(90B1, 90Br)들은 배출 채널(70Bl, 70Br)들을 유입 채널(10B)에 연결하여 유체(11B)가 챔버(80B0로부터 유입 채널(10B)로 재순환되도록 한다.

도 4 및 5에 도시된 플런저(50)들은 동일한 액튜에이터에 의해 가동되어 각각의 챔버(80)들 내에서 왕복 운동으로 미끄러진다. 구체적으로, 한 플런저(50)가 그 챔버(80)로 밀려들어 갈 때(즉 유체(11A/B)를 챔버(80)로부터 이에 연결된 배출 채널(70)로 배출할 때), 해당 플런저(50)는 그 챔버(80)로부터 끌려나온다(즉 입력 채널(60)로부터 챔버(80)로 유체(11A/B)를 흡입한다). 각 챔버(80) 내에서의 플런저(50)의 운동은 해당 입력 채널(60)로부터 챔버(80)로의 유체(11)의 흡입과 챔버(80) 내의 유체의 해당 배출 채널(70)로의 배출 간의 교번(alternating)으로 결과된다.

일부 실시예들에서, 액튜에이터는 그 운동이 플런저(50)의 미끄러짐을 구동하는 캠(cam)(도시 안 됨)을 구비한다. 캠의 행정(stroke)은 플런저(50)가 챔버(80) 내를 다른 길이들로 미끄러지게 구동하도록 조정될 수 있다. 일반적으로 말해, 더 짧은 챔버(80)는 더 짧은 캠 행정을 가지며; 이에 따라 펌프(100)는 단위 시간 내에 더 많은 유체 양의 단위들을 이송할 수 있게 된다. 더 긴 행정은 더 큰 연질젤 캡슐을 제조하는 데 사용될 수 있다.

일부 응용예들에서, 각 플런저(50)의 직경은 해당 챔버(80)의 내경(inner diameter)과 거의 동일하여; 플런저(50)는 각 챔버(80) 내에 긴밀하게 맞춰진다. 일부 다른 응용예들에서, 적어도 하나의 플런저(50)는 해당 챔버(80)의 내면과 접촉하지 않는다. 달리 말해, 플런저(50)의 직경이 해당 챔버(80)의 내경보다 더 작다. 이 경우, 시일(seal; 51)이 플런저(50)와 챔버(80) 사이의 공간에 사용될 수 있는데, 시일(51)은 챔버(80)에 대해 고정된다.

소정의 챔버(80)는 다른 직경들을 가지는 플런저(50)를 수납하기 위해 다른 크기의 내부 개구부(opening)를 가지는 시일(51)을 가지게 선택적으로(selectively) 구성될 수 있다. 이와 같이 함으로써 플런저(50)가 챔버(80) 내로 밀려들어갈 때 챔버(80)로부터 배출되는 유체(11)의 양(volume)이 플런저(50)의 직경에 의해 결정된다. 챔버(80)가 더 작은 직경의 플런저(50)를 수납하면 챔버(800로부터 배출되는 유체(11)의 양이 더 적어진다. 그러므로 챔버(80)로부터 배출되는 유체(11)의 양은 챔버(80) 내를 미끄러지는 플런저(50)의 직경을 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 배출되는 유체(11)의 양은 플런저(50)의 행정 길이에 의해서도 제어될 수 있다. 일부 실시예들에서, 배출 유체(11)의 양은 플런저(50)의 행정 길이와 직경 양자 모두에 의해 제어될 수 있다.

복수 유체 주입 펌프(100)의 작동이 도 6-9에 도시되어 있다. 도 6에서, 플런저(50Al)가 챔버(80Al)로 밀려들어 가고 있는 한편, 플런저(50Ar)는 챔버(80Ar)에서 빠져나오고 있다(즉 왕복 미끄러짐). 차단 밸브(30)가 on 위치에 있어서 배출 채널(70Al)도 배출 채널(70Ar)도 차단 밸브(30)에 의해 차단되지 않는다. 슬라이드 밸브(40)는 (a) 챔버(80Al) 내의 유체(11A)가 배출 채널(70Al)로 배출되고(그러나 입력 채널(60A)로는 복귀되지 않고), (b) 유체(11A)가 입력 채널(60A)로부터 챔버(80Ar)로 흡입되도록(그러나 유체(11A)가 배출 채널(70Ar)로 배출되지 않도록) 하는 위치에 위치한다.

도 6에서, 플런저(50Al)가 챔버(80Al)로 밀려들어 가 챔버(80Al) 내의 유체(11A)가 배출 채널(70Al)로 진입하여 배출 포트(20Al)로 흐르도록 강제한다. 배출 포트(20Al)로부터 배출된 유체(11A)는 캡슐봉입 장치의 웨지(wedge)로 유도될 것이다. 챔버(80Al)에 연결된 입력 채널(60A)이 슬라이드 밸브(40)로 차단되어 챔버(80A) 내의 유체(11A)가 입력 채널(60A)로 진입하는 것을 방지한다. 반면, 플런저(50Ar)는 챔버(80Ar)로부터 끌려나와 유체(11A)를 입력 채널(60A)로부터 챔버(80Ar) 내로 흡입한다. 챔버(80Ar)에 연결된 배출 채널(70Ar)은 슬라이드 밸브(40)에 의해 차단되어, 배출 채널(70Ar) 내의 유체(11A)가 챔버(80Ar) 내로 다시 흡입되는 것을 방지한다.

도 7은 차단 밸브(30)가 off 위치에 있어 배출 채널(70Al, 70Ar) 양자 모두가 유체(11A)를 배출 포트(20Al, 20Ar)로 배출하지 않도록 차단되는 점을 제외하고는 도 6과 유사한 작동을 보인다. 이와 동시에, 재순환 채널(90Al, 90Ar)들이 on(개방)이 되어, 챔버(80Al)에서 배출된 유체(11A)가 유입 채널(10A)로 다시 재순환할 수 있게 해준다. 챔버(80Ar)로의 유체(11A)의 흡입은 도 6에서와 같다.

도 8에서, 플런저(50Al)가 챔버(80Al)로부터 끌려나오는 한편, 플런저(50Ar)는 챔버(80Ar)로 밀려들어 간다. 슬라이드 밸브(40)는 (a) 챔버(80Ar) 내의 유체(11A)가 배출 채널(70Ar)로 배출되고(그러나 입력 채널(60A)로는 복귀되지 않고), (b) 유체(11A)가 입력 채널(60A)로부터 챔버(80Al)로 흡입되도록(그러나 유체(11A)가 배출 채널(70Al)로 배출되지 않도록) 하는 위치에 위치한다. 차단 밸브(30)는 다시 on 위치에 있어, 유체(11A)가 챔버(80Al, 80Ar)들로부터 각각 배출 포트(20Al, 20Ar)로 배출될 수 있게 한다.

도 8에서, 플런저(50Ar)는 챔버(80Ar) 내로 밀려들어 가 유체(11A)를 배출 채널(70Ar)로 배출하고, 이는 배출 포트(20Ar)로 흘러 그 밖으로 흐르는데, 이는 선택적으로(optionally) 캡슐봉입 장치의 웨지에 이송될 수 있다. 챔버(80A)에 연결되는 입력 채널(60A)은 슬라이드 밸브(40)에 의해 차단되어, 챔버(80Ar) 내의 유체(11A)가 입력 채널(60A)로 진입하는 것을 방지한다. 반면, 플런저(50Al)는 챔버(80Al) 밖으로 끌려나와 유체(11A)를 입력 채널(60A)로부터 챔버(80Al)로 흡입한다, 챔버(80Al)에 연결된 배출 채널(70Al)은 슬라이드 밸브(40)에 의해 차단되어, 배출 채널(70Al) 내의 유체(11A)가 다시 챔버(80Al) 내로 흡입되는 것을 방지한다.

도 9는 차단 밸브(30)가 off 위치에 있어 배출 채널(70Al, 70Ar) 양자 모두가 유체(11A)를 배출 포트(20Al, 20Ar)로 배출하지 않도록 차단되는 점을 제외하고는 도 8과 유사한 작동을 보인다. 이와 동시에, 재순환 채널(90Al, 90Ar)들이 on(개방)이 되어, 챔버(80Ar)에서 배출된 유체(11A)가 유입 채널(10A)로 다시 재순환할 수 있게 해준다. 챔버(80Al)로의 유체(11A)의 흡입은 도 8에서와 같다.

차단 밸브(30)가 off 위치에 있을 때, 펌프(100)는 작동을 지속하여 플런저(50Al, 50Ar)들이 각 챔버(80Al, 80Ar) 내를 계속 왕복으로 미끄러지며 유체(11A)를 챔버(80Al, 80Ar) 내로 흡입하여 유체(11A)를 배출 채널(70Al, 70Ar)로 배출할 수 있다. 그러나 배출된 유체(11A)는 배출 채널(70Al, 70Ar)로부터 배출 포트(20Al, 20Ar)로 흐르는 대신 입력 채널(60A)로 복귀한다. 그러므로 캡슐봉입 공정이 정지될 때, 펌프(100)는 차단 밸브(30)를 off 위치로 설정한 상태로 작동을 지속할 수 있다. 이러한 방법으로 펌프(100)가 계속 작동되더라도 유체(11A)가 배출 포트(20Al, 20Ar)로 배출되지 않는다.

도면들에는 도시되지 않았지만, 플런저(50Bl, 50Br)도 유사한 방식으로 작동하여 유체(11B)를 각각 배출 포트(20Bl, 20Br)로부터 교호적으로(reciprocally) 배출한다.

이론적으로는, 12개의 챔버(80)들이 12개의 다른 직경들을 가지는 플런저(50)들을 구비하여 독립적으로 구성될 수 있다. 그러나 가장 흔한 사례에서는, 펌프(100)가 유체(11A) 대 유체(11B)의 동일한 용적비(volume ratio)를 가지는 6개의 캡슐들을 제조하는 데 사용된다. 이 경우, 6개의 챔버(80A)들은 모두 제1 직경을 가지는 플런저(50A)들로 구성되는 한편, 6개의 챔버(80B)들은 모두, 캡슐의 원하는 용적비에 따라 제1 직경과 같거나 다를 수 있는 제2 직경을 가지는 플런저(50B)들로 구성된다.

복수 유체 주입 펌프(100)는 이와 같이 다른 직경 및/또는 다른 플런저 행정 길이를 가지는 플런저(50)들을 사용함으로써 각 유체(11A/B)가 다른 용적들의 범위의 하나를 독립적으로 가지는 두 유체(11A, 11B)들을 이송할 수 있는 융통성(versatility)을 제공한다. 펌프(100)는 단지 최소의 재구성, 즉 플런저의 행정 길이를 조정하지 않고 유체(11A)의 용적비를 변경하기 위해 플런저(50A, 50B)의 세트(set)들의 하나 또는 양자 모두를 다른 직경들을 가지는 플런저들로 교체하거나 해당 시일(51A, 51B)의 세트들의 하나 또는 양자 모두를 적절한 시일들로 교체하는 것만을 필요로 한다.

펌프(100)의 정확한 작동은 플런저(50)의 운동 방식과 배출 포트(20)들이 충전 웨지에 연결된 방식에 좌우될 것이다. 일반적으로, 펌프(100) 우측의 플런저(50Ar)가 해당 챔버(80Ar)로 밀려들어 가면, 펌프(100) 좌측의 해당 플런저(50Al)는 그 해당 챔버(80Al)로부터 끌려나온다. 이때 유체(11A)는 펌프(100) 우측의 해당 배출 포트(20Ar)로 분출(eject)되는 한편, 유체(11A)는 펌프(100) 좌측의 해당 챔버(80Al)에 충전된다. 교호적으로(reciprocally), 펌프(100) 좌측의 동일한 플런저(50Al)가 해당 챔버(80Al)로 밀려들어 가고, 펌프(100) 우측의 해당 플런저(50Ar)가 그 해당 챔버(80Ar)로부터 끌려나온다. 이때 유체(11A)는 펌프(100) 좌측의 해당 배출 포트(20Al)로 분출되는 한편, 유체(11A)는 펌프(100) 우측의 해당 챔버(80Ar)에 충전된다.

펌프(100) 우측의 모든 6개의 플런저(50Ar/Br)들이 그 해당 챔버(80Ar/80Br)들에 동시에 밀려들어 가면, 유체(11B)가 세 배출 포트(20Br)들로부터 분출되는 동시에 유체(11A)가 세 배출 포트(20Ar)들로부터 분출된다. 이와 유사하게, 이에 이어 펌프(100) 좌측의 모든 6개의 플런저(50Al/Bl)들이 그 해당 챔버(80Al/80Bl)들에 동시에 밀려들어 가면, 유체(11B)가 세 배출 포트(20Bl)들로부터 분출되는 동시에 유체(11A)가 세 배출 포트(20Al)들로부터 분출된다.

일반적으로, 각 배출 포트(20)는 적절한 튜브 배관(tubing)(즉 유연한 배관)에 의해 한번에 6개의 캡슐을 충전하도록 설계된 충전 웨지의 입력 포트(input port)에 연결될 수 있다. 배출 포트(20)들이 연결되는 방식에 따라 캡슐들이 유체(11A, 11B)로 충전되는 방식이 좌우된다. 예를 들어, 펌프(100) 우측의 두 배출 포트(20Ar, 20Br)들이 동일한 캡슐을 충전시키도록 웨지에 연결되면, 캡슐은 양 액체(11A, 11B)로 동시에 충전될 것이다. 펌프(100) 좌측의 두 배출 포트(20Al, 20Bl)들에 대해서도 마찬가지다.

도 10a-10c는 복수 유체 주입 펌프(100)의 분해 사시도를 도시한다. 펌프(100)의 해당 부품들을 밀봉하는 데 개스킷(gasket; 15)들이 사용된다. 두 밸브 블록(valve block; 12)들이 차단 밸브(30) 및 슬라이드(40)와 함께 나사 결합되어 입력 채널(60)과 배출 채널(70)들을 형성한다. 측부 뱅크(side bank; 13)와, 측부 뱅크 판(14), 및 몸체 블록(body block: 16)들이 나사 결합되어 챔버(80)들을 형성한다. 이 실시예에서, 유입 채널(10A)이 세 쌍의 챔버(80A)들 앞에 연결되는 한편, 유입 채널(10B)은 세 쌍의 챔버(80B)들 뒤에 연결되는 것을 볼 수 있다. 각 챔버(80A)가 배출 포트(20A)에 연결되는 배출 채널(70A)을 가지는 한편, 각 챔버(80B)가 배출 포트(20B)에 연결되는 배출 채널(70B)을 가지는 것 역시 볼 수 있다. 그러므로 앞의 세 배출 포트(20A) 쌍들은 유체(11A)를 이송하고 뒤의 세 배출 포트(20B) 쌍들은 유체(11B)를 배출하여, 양 유체(11A, 11B)들이 캡슐봉입 장치의 웨지로 이송되어 연질젤 캡슐들에 주입될 수 있다. 이러한 구성에서, 각 연질젤 캡슐은 펌프(100)에 의해 이송된 양 유체(11A, 11B)를 받는다.

별도의 유체 공급부(도시 안 됨)들이 유체(11A, 11B)들을 유입 채널(10A, 10B)에 각각 공급하는 데 사용된다. 유체 공급부는 각각 유입 채널들 중의 하나에 유체 연결되는 대형 유체 탱크들이 될 수 있다. 공통 작동에서, 유체 탱크들은 펌프(100)와 관련 캡슐봉입 장치의 하나의 배치(batch) 작동을 위해 유체(11A, 11B)들을 보유한다. 그러므로 한 유체를 펌프에 공급하는 한 탱크만을 사용하는 공지의 펌프들에 비해, 한 배치 작동에 대해 유체 탱크들이 단일한 유체 탱크보다 훨씬 많은 캡슐봉입 장치를 위한 충전 재료들을 보유 및 공급할 수 있으므로 본 발명의 펌프(100)를 사용하는 캡슐봉입 장치의 배치 크기(batch size)가 더 커질 수 있다. 예를 들어, 캡슐이 유체 A 및 유체 B의 1 : 1 비율의 혼합물로 충전될 때, 1천1백만 캡슐의 충전에 충분한 유체 A와 유체 B의 사전 혼합된 혼합물을 포함하는 유체 탱크를 사용하면 1천1백만 캡슐의 배치 크기를 가질 것이다. 유체 A와 유체 B가 각각 이전의 탱크와 동일한 크기의 두 다른 유체 탱크들에 포함되면, 본 발명의 펌프(100)를 사용하는 캡슐봉입 장치의 배치 크기는 2천2백만 캡슐로 증가된다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수 유체 주입 펌프(100‘)의 단면도이다. 이 복수 유체 주입 펌프(100‘)는 각 챔버(80A', 80B')들을 왕복으로 미끄러지는 두 해당 플런저(50A', 50B')들을 가지는 한 쌍의 시린지 유닛(55A', 55B')들을 가지는데, 각 시린지 유닛(55A’/55B')는 다른 유체(11A' 또는 11B')를 이송한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 챔버(80A')가 입력 채널(60A')를 통해 유입 채널(10A')에 유체 연결되는 한편, 챔버(80B')는 입력 채널(60B')을 통해 유입 채널(10B')에 연결된다. 유체(11A')는 플런저(50A')가 끌려나올 때 챔버(80A') 내로 흡입되고, 플런저(50A')가 밀려들어 갈 때 배출 채널(70A')을 통해 배출 포트(20A')로 배출된다. 반면, 유체(11B')는 플런저(50B')가 끌려나올 때 챔버(80B') 내로 흡입되고, 플런저(50B')가 밀려들어 갈 때 배출 채널(70B')을 통해 배출 포트(20B')로 배출된다. 이 실시예에서, 시린지 유닛(55A', 55B')들은 유체(11A')와 유체(11B')를 동일한 캡슐 내로 주입되도록 웨지에 소정량씩 순차적으로 이송한다. 양 유체(11A', 11B')들을 한 캡슐에 이송하려면 펌프(100‘)의 두 행정이 걸리므로 이 실시예는 덜 효율적일 수 있다.

어떤 실시예들에서는, 복수 유체 주입 펌프(100)의 플런저(50)들이 동일한 행정 길이를 가지고, 플런저(50)들의 직경들이 유체(11A, 11B)들을 다른 소정량으로 이송하도록 독립적으로 선택될 수 있다. 일부 실시예들에서, 펌프(100)는 조정 가능한 행정 길이를 가지는 플런저(50)들을 가지도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 플런저(50A)는 제1 조정 가능한 행정 길이를 가지는 제1 액튜에이터(도시 안 됨)로 구동되는 한편, 플런저(50B)는 제1 액튜에이터의 행정 길이와 같거나 다를 수 있는 제2 조정 가능한 행정 길이를 가지는 제2 액튜에이터(도시 안 됨)로 구동된다. 플런저(50A, 50B)들의 행정 길이들을 조정함으로써, 모든 플런저(50A, 50B)들의 직경이 동일하더라도, 작은 행정이 긴 행정보다 작은 용적을 이송하므로 유체(11A, 11B)의 용적들이 변경될 수 있다. 플런저(50A, 50B)들의 행정 길이가 다른 경우에는, 플런저(50A, 50B)들의 작동을 동기시키기 위해 행정 길이가 다르더라도 할당된 시간 내에 플런저(50A, 50B)들이 동작을 종료하도록 플런저(50A, 50B)들의 행정에 대한 속도들이 조정될 필요가 있을 것이다. 또한, 성분 A의 양과 성분 B의 비율이 전체 사이클에 걸쳐 일정하게 유지되는 것이 바람직하다면, 추가적으로 플런저(50A, 50B)들의 속도가 전체 사이클에 걸쳐 비례적으로 제어되어야 한다.

이 명세서에 사용된 시린지 유닛(55)의 “사이클(cycle)"이라는 용어는 해당 플런저(50)의 해당 챔버(80) 내의 전진 및 후퇴, 예를 들어 플런저(50)의 최대 전진 위치로부터 시작하여 사이클의 종단에 최대 전진 위치로 다시 복귀하는 것을 의미한다.

일부 실시예들에서는, 복수 유체 주입 펌프(100)는 조정 가능한 행정 길이와 다른 직경의 양자 모두를 가지는 플런저(50)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 펌프 내의 플런저(50)들 중에서 일부는 다른 행정 길이들을 가지고, 일부는 다른 직경들을 가질 수 있다. 이와 같이, 펌프(100)는 플런저들의 조정 가능한 행정 길이들과 다른 직경들 양자 모두를 가져 유체(11A, 11B)들의 양과 이 유체들의 다양한 혼합비를 제공할 수 있다.

일부 실시예들에서는, 복수 유체 주입 펌프(100)가 유체(11A, 11B)들이 캡슐봉입 장치의 웨지로 이송될 필요가 있을 때만 플런저(50)들을 구동하는 액튜에이터(도시 안 됨)를 가질 수 있다. 예를 들어, 차단 밸브(30)가 배출 채널(70)을 차단할 때, 차단된 배출 채널(70)에 연결된 시린지 유닛(55)의 플런저(50)는 미끄럼 운동을 정지하도록 할 수 있다. 캡슐이 충전되지 않을 때는 유체(11A, 11B)들이 챔버(80) 밖으로 배출되지 않으므로 이러한 실시예들은 재순환 채널(90)들의 필요성을 생략할 수 있다.

일부 실시예들에서는, 복수 유체 주입 펌프(100)에 의해 이송되는 유체(11A, 11B)들 중의 적어도 하나가 기체가 될 수 있다. 한 예시적 실시예에서, 펌프(100)는 두 유입 채널(10A, 10B)들을 가진다. 유입 채널(10A/10B)들 중의 하나 또는 양자 모두는 기체 공급부에 연결되고, 나머지 유입 채널(10A/10B)이 있다면, 이는 액체 공급부에 연결된다. 이에 따라 펌프(100)가 (i) 소정량의 액체와 소정량의 기체, 또는 (ii) 두 소정량의 기체들을 이송한다. 어떤 추가적인 실시예들에서는, 복수 유체 주입 펌프(100)의 복수의 시린지 유닛(55)들이 소정량의 액체를 이송하는 하나 이상의 시린지 유닛(55)과 소정량의 기체를 이송하는 하나 이상의 나머지 시린지 유닛(55)들로 구성될 수 있다.

기체들의 용적은 압력 하에서 훨씬 더 변화되기 쉬우므로, 복수 유체 주입 펌프(100)에 의해 이송되는 기체의 양을 제어하는 추가적 수단이 존재한다. 전술한 바와 같이 다른 직경의 플런저(50)들의 사용에 추가하여, 챔버(80)들로부터 배출되는 기체의 양은 공급되는 가스의 압력에 의해서도 제어될 수 있다. 기체 압력이 높아지면 배출되는 기체의 용적이 동일하게 유지되더라도 더 많은 기체가 배출될 수 있다. 기체 압력이 감소하면, 배출 기체의 용적이 변하지 않더라도 배출 기체의 양이 감소된다.

도 12는 도 2-10의 펌프(100) 등의 펌프를 사용하여 두 유체(11A, 11B)를 소정량씩 공급하는 방법의 흐름도이다. 전형적으로, 이 펌프(100)는 (i) 제1 플런저(50A)와, 제1 플런저(50A)가 그 내부로 미끄러지는 제1 챔버(80A)를 가지는 제1 시린지 유닛(55A)과, (ii) 제2 플런저(50B)와, 제2 플런저(50B)가 그 내부로 미끄러지는 제2 챔버(80B)를 가지는 제2 시린지 유닛(55B)를 구비한다.

단계 200에서, 방법은 제1 플런저(50A)를 제1 챔버(80A) 내에서 후퇴시켜 제1 시린지 유닛(55A)의 제1 챔버(80A)를 제1 유체(11A)로 충전(300)시키는 한편, 이와 동시에 제2 플런저(50B)를 제2 챔버(80B) 내에서 후퇴시켜 제2 시린지 유닛(55B)의 제1 챔버(80B)를 제1 유체(11B)로 충전시키는 단계(200)를 구비한다. 단계 300에서, 방법은 제1 플런저(50A)를 제1 챔버(80A) 내에서 전진시켜 소정량의 제1 유체(11A)를 제1 챔버(80A) 밖으로 배출시키는 한편, 이와 동시에 제2 플런저(50B)를 제2 챔버(80B) 내에서 전진시켜 소정량의 제2 유체(11B)를 제2 챔버(80B) 밖으로 배출시키는 단계(300)를 구비한다. 단계 400에서, 배출된 제1 및 제2 유체(11A, 11B) 각각의 제1 및 제2 소정량들은 공통 위치로 유도된다.

일부 실시예들에서, 방법은 제1 시린지 유닛(55A)에 의해 공급되는 제1 유체(11A)의 제1 소정량을 변경하기 위해 제1 시린지 유닛(55A)의 플런저(50A)를 다른(different) 직경의 다른(another) 플런저(50a)로 교체하거나; 및/또는 제1 시린지 유닛(55A)에 의해 공급되는 제1 유체의 제1 소정량을 변경하기 위해 제1 플런저(50A)의 행정 길이를 조정하는 단계를 더 구비할 수 있다.

일부 실시예들에서, 방법은 유체(11A, 11B)를 선택적으로(optionally) 회전 다이 기반(rotary-die-based) 캡슐봉입 장치에 의해 연질젤 캡슐 내에 캡슐 봉입되도록 이송한다. 이 실시예들에서, 방법은 유체(11A, 11B)를 펌프와 웨지를 연결하는 튜브들을 통해 캡슐봉입 장치의 웨지로 이송한다. 방법은 유체(11A, 11B)들을 각 연질젤 캡슐에 별도로 주입하거나 또는 각 연질젤 캡슐에 주입되기 직전에 유체(11A, 11B)들을 혼합할 수 있다.

본 발명의 복수 유체 주입 펌프(100)는 두 유체(11A, 11B)가 별도로 소정량씩 이송되는 많은 응용분야들에 유용하다. 소정량들은 유체(11A, 11B)들에 대해 동일한 양이거나 다른 양들일 수 있다. 많은 응용분야들이 두 유체(11A, 11B)들을 이송하는 펌프(100)를 필요로 하거나 편익을 얻을 수 있겠지만 본 발명의 펌프(100)는 두 유체(11A, 11B)들이 소정량씩 캡슐봉입 장치의 웨지로 이송되어 연질젤 캡슐 내로 주입되는 회전 다이 기반 연질젤 캡슐봉입 공정에 특히 적합하다는 것을 이해해야 할 것이다.

유체(11A, 11B)들을 연질젤 캡슐에 소정량씩 별도로 이송시키거나 연질젤 캡슐에 주입되기 직전에 혼합할 수 있는 능력(capability)은 다음 몇 가지 상황들에 유용하다:

1. 유체들이 충전 공정 직후에야 조합되고, 두 유체(11A, 11B)들이 동일한 연질젤 캡슐 내에 별도로 유지되는 것이 바람직한 경우. 이는 유체(11A, 11B)들을 동일한 연질젤 캡슐 내의 다른 구획(compartment)들에 별도로 주입하거나, 캡슐 내에 유체(11A, 11B)들을 별도로 유지하기 위해 점도(viscosity), 불혼화성(immiscibility) 등을 사용함으로써 이뤄진다. 연질젤 내의 분리는 캡슐의 종축 또는 횡축의 어느 것을 따를 수 있고 기능적 이점을 가져오거나, 또는 단순히 미용적 효과(cosmetic effect)를 제공한다.

2. 두 유체(11A, 11B)들을 펌프(100)의 하류에서 즉석(in situ) 혼합(mix; blend)하는 것이 바람직한 경우. 이는 펌프(100)의 배출 포트(20)들의 뒤의 웨지, 또는 캡슐 봉입 장치에서 캡슐에 주입되는 점에서 이뤄질 수 있다. 펌프(100) 하류에서의 이 지연된 유체(11A, 11B)의 혼합은 다음의 경우에 결정적이다:

a. 조합된 유체(11A, 11B)가 점도 때문에 캡슐 내로 물리적으로 처리(예를 들어 펌핑 또는 주입)될 수 없는 경우. 예를 들어, 제1 용액으로서의 오하이오주 위클리프(Wickliffe, Ohio)의 루브리졸 회사(Lubrizol Corporation)의 카보폴(Carbopol®) 용액과 제2 용액으로서의 알칼리는 알칼리가 카보폴® 용액을 걸쭉하게 하므로 펌핑되기 전에 사전 혼합하기에 적합하지 않다.

b. 유체(11A, 11B)들이 반응하여 바람직하지 못하거나 유해할 수 있는 제2 물질을 형성할 수 있는 성분들을 포함하는 경우로, 성분 A가 사전 혼합되었을 때 캡슐 밀봉될 수 없는 점성 또는 고체 물질을 형성하는 가교제(crosslinker)인 성분 B와 반응하는 경우이다.

c. 캡슐 내의 부분적 혼합이 예를 들어 투명한 껍질(shell)의 캡슐 내에서 다른 색의 소용돌이(swirl) 패턴 등의 시각적 효과를 제공할 만큼 유체(11A, 11B)들이 크게 다른 점성을 가지는 경우.

3. 유체(11A, 11B)들이 높은 반응성의 성분을 가지는 경우. 한 예는 성분 A 및 B가 연질젤 캡슐로 이송되지만, 성분 A가 산화력이 높아(highly oxidative) 탱크 내에서 산소에 노출됨이 없이 성분 B와 사전 혼합되기 어려운 경우이다. 이 경우, 성분 A는 보호성이 높은 반입 용기(shipping container) 내에 유지되고, 성분 A의 산소에의 노출을 방지하도록 캡슐 내에서만 성분 B와 혼합된다. 두 번째 예는 성분 A와 성분 B의 혼합이 공기 중에서 산소에 의해 쉽게 산화되는 고 반응성의 성분 C를 형성하는 경우이다. 성분 A 및 B를 캡슐에서만 혼합하는 것이 펌핑에 앞서 탱크에서 (공기 중의 산소에 노출한 채) 혼합하면 발생될 수 있는 산화로부터 성분 C를 보호한다. 세 번째 예는 성분 A 및 B의 혼합이 캡슐밀봉 설비에 사용되는 표준적인 금속들에 부적합한 반응성 성분 C를 형성하는 경우이다. 성분 A 및 B를 캡슐에서만 혼합하는 것이 설비를 반응성 성분 C로의 노출로부터 보호한다.

일부 실시예들에서, 복수 유체 주입 펌프(100)는 추가적으로:

- 배출 포트(20)들 하류의 유체(11A, 11B)들을 웨지로 이송되기 전에 혼합하는 하나 이상의 직렬 혼합기(inline mixer) 또는 직렬 정적 혼합기(inline static mixer), 또는

- 펌프(100)의 배출부 또는 웨지에서 충격 혼합(impingement mixing), 즉 배출된 유체(11A, 11B)를 공통의 웨지 주입 점 상의“T" 또는 ”Y" 연결관(fitting)(혼합기)을 사용하여 서로에 대해 유도한 다음 혼합된 유체를 캡슐 내로 주입하는 수단을

더 구비할 수 있다.

복수 유체 주입 펌프(100)의 다른 이점은 펌프(100)가 재순환 채널(90)을 가져 도 1에 도시된 종래의 펌프에 사용되는 외부 복귀 배관(9)을 생략할 수 있다는 점에 관련된다. 외부 복귀 배관(9)과 이에 연계된 복수의 개스킷들은 누출되기 쉽다. 이 변경은 복수 유체 변경이 되거나 되지 않은 종래의 펌프들에도 적용될 수 있다.

이상에서 본 발명이 6개의 캡슐들을 동시에 충전하는 데 사용될 수 있는 펌프(100)의 맥락에서 설명되었으나, 당업계에 통상의 기술을 가진 자라면 본 발명의 펌프들이 더 많거나 더 적은 시린지 유닛(55)들을 구비함으로써 6개보다 더 많거나 더 적은 캡슐들을 충전하도록 구현될 수 있음을 이해할 것이다.

펌프(100)를 연질젤 캡슐을 캡슐 봉입하는 데 사용하는 응용분야에 있어서, 두 유체들이 캡슐봉입 장치의 웨지에 소정량씩 이송되어 한번에 6개의 캡슐들에 주입된다. 일부 실시예들에서, 두 유체들은 튜브를 사용하여 웨지로 유도되지만 직렬 혼합기 또는 “T"/"Y" 혼합기를 사용하여 웨지 직전에 혼합된다. 이 경우, 혼합된 유체는 도 1에 도시된 웨지(2) 등의 통상적인 웨지를 사용하여 캡슐에 주입된다.

도 13은 웨지가 단일 유체로 캡슐을 충전하는 방식을 보이는 도 1의 종래 기술 웨지(2)의 측단면도이다. 웨지(2)는 단일한 유체를 동일한 캡슐(116)의 두 반부(114, 115)에 주입하는 한 유체 주입 채널(fluid injection channel; 112)을 가진다. 유체 주입 채널(112)은 유체가 캡슐(116)의 두 반부(114, 115)로 주입되는 점들인 두 웨지 오리피스(wedge orifice; 117)들로 분기(bifurcate)된다.

일부 다른 실시예들에서, 두 유체는 종래의 이중 주입 웨지(double-injection wedge)를 사용하여 별도로 캡슐에 주입되는데, 각 유체는 각 캡슐의 다른 종방향 단부들로 주입된다. 또 다른 실시예들에서는, 두 유체들이 도 14-15에 도시된 신규한 웨지(210)를 사용하여 캡슐에 별도로 주입된다. 신규한 웨지(210)는 각각 유체(11A, 11B)를 주입하는 두 유체 주입 채널(212A, 212B)들을 가진다. 도 15에 도시된 바와 같이, 주입 채널(212A)이 유체(11A)를 한 캡슐 반부(214)에 주입하는 한편, 주입 채널(212B)이 유체(11B)를 다른 캡슐 반부(214)에 주입한다. 각각 유체(11A, 11B)로 충전된 두 캡슐 반부(214, 215)는 이어서 융접(fuse)되어 단일한 캡슐(216)을 형성한다. 이와 같이 두 유체 주입 채널(212A, 212B)들은 두 유체(11A, 11B)를 캡슐(216)의 반대쪽 측부들에 주입한다.

이상에서 본 발명이 두 다른 유체들을 주입할 수 있는 복수 유체 주입 펌프의 맥락에서 설명되었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 일반적으로, 본 발명의 어떤 실시예들은 둘 이상의 유체를 주입할 수 있는 복수 유체 주입 펌프들이다. 둘 이상의 유체들을 주입할 수 있도록 하기 위해, 본 발명의 펌프는 둘 이상의 유체(11)들을 흡입하는 둘 이상의 유입 채널(10)들을 가지도록 구현될 수 있다. 또한 이러한 펌프의 시린지 유닛들은 각 시린지 유닛들의 세트가 유체들 중의 다른 하나를 이송할 수 있는 시린지 유닛들의 해당하는 수의 다른 세트들로 나누어진다. 이러한 펌프는 시린지 유닛들의 각 세트를 사용하여 해당 유입 채널(10)로부터 유체를 받을 수 있다. 이와 같이, 복수의 유입 채널(10)들과 해당하는 복수의 시린지 유닛의 세트들을 가지는 펌프는 복수의 유체들을 소정량씩 이송할 수 있다. 이론적으로, 펌프에 의해 이송될 수 있는 유체들의 수는 펌프가 해당하는 수의 유입 채널(10)들고 시린지 유닛의 세트들을 가진다면, 제한 없이 셋, 넷, 다섯 또는 여섯 유체 등 제한이 없다.

다음 예들은 본 발명 펌프의 예시적이지만 비제한적이다. 다른 적절한 변경과 다양한 조건 및 파라미터들에 대한 조정(adaptation)은 현장에서 정상적으로 겪는 일이며, 이들은 당업계의 통상의 전문가에게 자명한 것으로 본 발명의 범위 내에 포함된다.

예 1:

본 발명의 한 실시예에 따른 펌프가 캡슐에 두 유체들을 동일한 양으로 충전하는 데 사용되었다. 캡슐의 일측은 PEG 400에 분산된 1% 카보폴®로 충전되고, 다른 쪽은 T10₂와 적색 염료로 착색된 PEG 400과 0.7% 수산화암모늄으로 충전되었다. 두 유체들은 캡슐 내에서 분리를 유지하여 2색의(two-toned) 캡슐을 형성했다.

두 번째 예(study)에서, 펌프는 다른 색의 두 유체들을 같은 양씩 종방향의 두 챔버(chamber)로 구획된 캡슐에 주입하여 각각 별도의 유체를 포함하는 2-구획 캡슐을 얻었다.

세 번째 예에서, 펌프는 중량비가 1 : 1이지만 용적비가 0.868 : 1인 두 다른 유체들로 캡슐을 성공적으로 충전하는 데 사용되었다. 사용된 펌프는 한 유체에 0.2037" 직경의 플런저들과, 다른 유체에 0.2187“ 직경의 플런저들을 가졌다. 이 두 유체들은 이들이 민감하여 두 유체들을 사전 혼합하면 공기에 노출되므로 캡슐 충전에 앞선 사전 혼합에 부적합하다. (본 발명) 펌프를 사용하면 이 유체들을 그 반입 용기(shipping container)로부터 공기에의 노출 없이 캡슐봉입을 통해 직접 이송이 가능하게 된다.

전술한 설명들에서 본 발명의 수많은 특징과 이점들이 본 발명의 구조와 기능의 상세와 함께 제시되었지만, 이 기재들은 단지 예시적이며, 첨부된 청구항들이 표현하는 용어들의 광범위한 일반적 의미가 지적하는 최대한도의 본 발명의 원리 내에서, 특히 부품들의 형상, 크기 및 배치 등의 상세가 변경될 수 있음을 이해해야 할 것이다.

Claims (27)

1. 적어도 제1 유체(11A)와 제2 유체(11B)를 소정량씩 공급하는 펌프(100)로,
   하나 이상의 제1 시린지 유닛(55Al/r)으로, 각 제1 시린지 유닛(55Al/r)이 제1 플런저(50Al/r)와, 제1 플런저(50Al/r)가 미끄러지는 제1 챔버(80Al/r)를 포함하는, 제1 시린지 유닛(55Al/r)과;
   각 제1 시린지 유닛(55Al/r)의 제1 챔버(80Al/r)에 유체 연결되며, 제1 유체(11A)를 받도록 구성된 제1 유입 채널(10A)과;
   제1 시린지 유닛(55Al/r)에서의 제1 유입 채널(10A)의 위치와 상이한 위치에 제1 시린지 유닛(55Al/r)에 위치한 하나 이상의 제1 배출 포트(20Al/r)로, 각 제1 배출 포트(20Al/r)는 대응하는 제1 배출 채널(70Al/r)을 통해, 대응하는 제1 시린지 유닛(55Al/r)의 제1 챔버(80Al/r)에 유체 연결되고, 각 제1 시린지 유닛(55Al/r)이 제1 유입 채널(10A)을 통해 제1 유체(11A)를 받아, 대응하는 제1 플런저(50Al/r)가 대응하는 제1 챔버(80Al/r) 내를 미끄러지는 사이클마다 제1 유체(11A)의 대응하는 제1 소정량을 대응하는 제1 배출 포트(20Al/r)를 통해 공급하도록 작동될 수 있는, 제1 배출 포트(20Al/r)와;
   하나 이상의 제2 시린지 유닛(55Bl/r)으로, 각 제2 시린지 유닛(55Bl/r)이 제2 플런저(50Bl/r)와, 제2 플런저(50Bl/r)가 미끄러지는 제2 챔버(80Bl/r)를 포함하는, 제2 시린지 유닛(55Bl/r)과;
   각 제2 시린지 유닛(55Bl/r)의 제2 챔버(80Bl/r)에 유체 연결되며, 제2 유체(11B)를 받도록 구성된 제2 유입 채널(10B)과;
   제2 시린지 유닛(55Bl/r)에서의 제2 유입 채널(10B)의 위치와 상이한 위치에 제2 시린지 유닛(55Bl/r)에 위치한 하나 이상의 제2 배출 포트(20Bl/r)로, 각 제2 배출 포트(20Bl/r)는 대응하는 제2 배출 채널(70Bl/r)을 통해, 대응하는 제2 시린지 유닛(55Bl/r)의 제2 챔버(80Bl/r)에 유체 연결되는, 제2 배출 포트(20Bl/r)와;
   모든 배출 채널(70Al/r, 70Bl/r)들을 차단하는 제1 위치와, 모든 배출 채널(70Al/r, 70Bl/r)들을 개방하는 제2 위치에 구성 가능한 차단 밸브(30)와;
   차단 밸브(30)의 표면에 형성되고, 각 제1 배출 채널(70Al/r)을 제1 유입 채널(10A)에 유체 연결하는 제1 내부 재순환 채널(90Al/r)과;
   차단 밸브(30)의 표면에 형성되고, 각 제2 배출 채널(70Bl/r)을 제2 유입 채널(10B)에 유체 연결하는 제2 내부 재순환 채널(90Bl/r)
   을 포함하고,
   차단 밸브(30)가 배출 채널(70Al/r, 70Bl/r)들을 차단할 때, 제1 및 제2 재순환 채널(90Al/r, 90Bl/r)들이 제1 및 제2 유체(11A, 11B)를 각각 제1 및 제2 유입 채널(10A, 10B)로 다시 재순환시키도록 구성되고,
   각 제2 시린지 유닛(55Bl/r)은 제2 유입 채널(10B)을 통해 제2 유체(11B)를 받아, 대응하는 제2 플런저(50Bl/r)가, 대응하는 제2 챔버(80Bl/r) 내를 미끄러지는 사이클마다 제2 유체(11B)의 대응하는 제2 소정량을 대응하는 제2 배출 포트(20Bl/r)를 통해 공급하도록 작동 가능함으로써,
   제1 플런저(50Al/r)가 이동하여 제1 유체(11A)가 제1 챔버(80Al/r)를 충전시키도록 할 때, 제2 플런저(50B/r)가 이동하여 제2 챔버(80Bl/r)로부터 제2 유체(11B)가 배출되고, 제2 플런저(50Bl/r)가 이동하여 제2 유체(11B)가 제2 챔버(80Bl/r)를 채우도록 할 때, 제1 플런저(50Al/r)가 이동하여 제1 유체(11A)가 제1 챔버(80Al/r)로부터 배출되도록, 하나 이상의 제1 시린지 유닛(55Al/r)과 하나 이상의 제2 시린지 유닛(55Bl/r)이 병렬로 작동되고,
   하나 이상의 제1 배출 포트(20Al/r)와 하나 이상의 제2 배출 포트(20Bl/r)는 제1 및 제2 유체(11A, 11B)들을 하나 이상의 공통 위치들에 유체 이송하도록 구성됨으로써, 각 공통 위치는 제1 유체(11A)의 제1 소정량과 제2 유체(11B)의 제2 소정량을 받는, 펌프(100).
2. 청구항 1에서,
   제1 플런저(50Al/r) 및 제2 플런저(50Bl/r)의 미끄러짐의 사이클마다, 제1 플런저(50Al/r)와 제2 플런저(50Bl/r)는, 유체(11A, 11B)를 일정한 용적비로 하나 이상의 공통 위치들에 이송하도록 구성된 펌프(100).
3. 청구항 1에서,
   제1 및 제2 배출 포트(20Al/r, 20Bl/r)들이 제1 및 제2 유체(11A, 11B)를 하나 이상의 공통 위치들에 유도하도록 구성된 튜브들에 연결되는 펌프(100).
4. 청구항 1에서,
   제1 유입 채널(10A)이 제1 입력 채널(60A)을 통해 각 제1 시린지 유닛(55Al/r)의 제1 챔버(80Al/r)에 유체 연결되고;
   제2 유입 채널(10B)이 제2 입력 채널(60B)을 통해 각 제2 시린지 유닛(55Bl/r)의 제2 챔버(80Bl/r)에 유체 연결되는 펌프(100).
5. 청구항 1에서,
   시린지 유닛(55Al/r, 55Bl/r)들이 다른 양의 제1 및 제2 유체(11A, 11B)들을 공급하기 위해 다른 직경의 플런저(50Al/r, 50Bl/r)들을 가지도록 구성 가능한 펌프(100).
6. 청구항 1에서,
   하나 이상의 제1 시린지 유닛(55Al/r)은, 펌프의 양 반대측에 위치하며 대응하는 제1 챔버(80Al/r) 내를 왕복으로 미끄러지는 플런저(50Al/r)들을 가지는 적어도 한 쌍의 제1 시린지 유닛(55Al/r)들을 구비하고; 그리고
   하나 이상의 제2 시린지 유닛(55Bl/r)은, 펌프의 양 반대측에 위치하며 그 해당 제2 챔버(80Bl/r) 내를 왕복으로 미끄러지는 플런저(50Bl/r)들을 가지는 적어도 한 쌍의 제2 시린지 유닛(55Bl/r)들을 구비하는 펌프(100).
7. 펌프(100)를 사용하여 적어도 제1 유체(11A)와 제2 유체(11B)를 소정량씩 공통 위치로 공급하는 방법으로,
   제1 플런저(50Al/r)를 제1 챔버(80Al/r) 내에서 후퇴시켜 제1 시린지 유닛(55Al/r)의 제1 챔버(80Al/r)를 제1 유체(11A)로 충전시키는 한편, 이와 동시에 제2 플런저(50Bl/r)를 제2 챔버(80Bl/r) 내에서 전진시켜 제2 시린지 유닛(55Bl/r)의 제2 챔버(80Bl/r)에서 제2 유체(11B)의 제2 소정량을 배출시키는 단계(200)와;
   제1 플런저(50Al/r)를 제1 챔버(80Al/r) 내에서 전진시켜 제1 챔버(80Al/r)에서 제1 소정량의 제1 유체(11A)를 배출시키는 한편, 이와 동시에 제2 플런저(50Bl/r)를 제2 챔버(80Bl/r) 내에서 후퇴시켜 제2 시린지 유닛(55Bl/r)의 제2 챔버(80Bl/r)를 제2 유체(11B)로 충전시키는 단계(300)와;
   배출된 제1 및 제2 유체(11A, 11B)의 제1 및 제2 소정량들을 각각 공통 위치로 유도하는 단계(400)
   를 구비하는 방법.
8. 청구항 7에서,
   제1 시린지 유닛(55Al/r)에 의해 공급되는 제1 유체(11A)의 제1 소정량을 변경하기 위해 제1 시린지 유닛(55Al/r)의 플런저(50Al/r)를 다른 직경의 다른 플런저(50Al/r)로 교체하는 단계를 더 구비하는 방법.
9. 청구항 7에서,
   제1 시린지 유닛(55Al/r)에 의해 공급되는 제1 유체(11A)의 제1 소정량을 변경하기 위해 제1 시린지 유닛(55Al/r)의 제1 플런저(50Al/r)의 스트로크 길이를 조정하는 단계를 더 구비하는 방법.
10. 청구항 7에서,
    제1 및 제2 유체(11A, 11B)들이 공통 위치에서 연질젤 캡슐로 주입되는 방법.
11. 청구항 10에서,
    제1 및 제2 유체(11A, 11B)들이 두 주입 채널(212A, 212B)들을 가지는 웨지(210)를 사용하여 연질젤 캡슐(216)의 반대쪽 측부들로 주입되는 방법.
12. 청구항 11에서,
    제1 및 제2 유체(11A, 11B)들이, 펌프에서 배출된 다음 연질젤 캡슐(216)로 주입되기 전에 혼합되는 방법.
    
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