SE522557C2 - Förfarande och anordning för snabb neutralisering av ett skapat elektrostatiskt fält innefattande ett medicinskt pulver deponderad på en målarea vid en dosutformningsprocess - Google Patents

Description

522 557 I | o | o uu 2 För att lyckas med systemisk avlämnande av medicinska pulver till djupa lungan genom inhalation finns det några kriterier som måste vara uppfyllda. _ Det är till exempel mycket viktigt att erhålla en hög doseringsnoggrannhet i varje tillförsel till användaren. En mycket hög grad av sönderdelning 'av det medicinska pulvret är även av stor betydelse. Detta är inte möjligt med dagens inhalatorer för torrt pulver utan speciella arrangemang som till exempel en så kallad spridare.

Pulver för inhalatorer har en tendens att agglomerera, med andra ord att klumpa eller bilda mindre eller större bitar, vilka sedan måste sönderdelas.

Deagglomerering definieras som uppbrytande av agglomererat pulver genom att introducera elektrisk, mekanisk eller aerodynamisk energi. Vanligen utförs deagglomerering i åtminstone två steg: steg ett är i processen att deponera pulver vid uppbyggande av dosen och steg två är i processen att sprida pulvret under patientens inandning av luft genom en DPI.

Termen elektropulver refererar till ett fint uppdelat medicinskt pulver som uppvisar kontrollerade elektriska egenskaper lämpliga för administration med hjälp av en inhalatoranordning. Ett sådant elektropulver tillhandahåller möjligheter för en bättre dosering från utrustning som använder en teknik för elektrisk fältstyrning såsom visat i vårt amerikanska patent US 6 089 227 liksom våra svenska patent SE 9802648-7 och SE9802649-5, vilka uppvisar utrnärka inhaleriiigsdoseringsegenskaper. Teknikens ståndpunkt visar även ett antal lösningar för deposition av pulver för dosering. Den internationella ansökningen WO00/ 22722 uppvisar en elektrostatisk avkänningschuck som använder ytanpassade elektroder. Det amerikanska patentet US 6 063 194 visar en pulverdepostionsapparat för att deponera korn på ett substrat som använder en elektrostatisk chuck med en eller flera insamlingszoner och med användning av en optisk detektion för att kvantisera mängden korn deponerade. De amerikanska patenten US 5 714 007 och US 6 007 630 visar en apparat för elektrostatisk deponering av ett medicinskt pulver på i förväg definierade områden av ett substrat, varvid 522 557 3 substraten används för att tillverka stolpiller, inhalanter, tablettkapslar och liknande. I de amerikanska patenten US 5 699 649 och US 5 960 609 visas uppmätnings och förpackningsmetoder och anordningar för läkemedel och medíkament, varvid metoderna använder elektrostatisk fototeknologi för att förpacka míkrogramkvantiteter av ñnfördelade pulver i diskret kapsel- och tablettform.

En allmän svårighet som möts vid användning av elektrostatisk teknologi och/ eller elektriska fält i kombination med elektrostatisk uppladdning av pulverpartiklar i en deponeringsprocess, är att neutralisera det skapade elektrostatiska fältet bildat genom mångfalden deponerade partiklar och substratets laddning, om isolator, när partiklarna deponeras på substratet för att utforma dosen. Om neutraliseríngen av laddningar är ofullständig eller tar alltför lång tid kommer det att påverka utformandet av dosen negativt genom att de laddade partiklarna redan deponerade kommer att uppvisa ett lokalt repellerande elektriskt fält, vilket tenderar att stoppa nyss attraherade partiklar från att slå sig ner på substratets målarea och tvingar nykomlingar att slå sig ner vid utkanterna av målarean. Det repellerande fältet växer i styrka när fler partiklar deponeras på målarean. Slutligen är fältet så kraftigt att ytterligare deposition inte är möjlig även om nettofältet vid något avstånd från målarean utövar en attraherande kraft på de laddade partiklarna.

I fall där elektrostatiska chuckar används, oberoende av huruvida chucksubstratet, normalt av ett dielektriskt material, föruppladdas i deponeringsarean eller areorna för att skapa det nödvändiga lokala elektriska fältet i målareorna, eller ett system av elektroder används för att attrahera de laddade partiklarna eller om en kombination av föruppladdníng och elektroder används, är det alltid svårt att fylla målarean med den korrekta mängden partiklar, eftersom det repellerande fältet växer sig starkare med varje deponerad partikel, vilket leder till en utspridning av partiklar över en större area än den avsedda målarean. Detta är även sant 522 557 4 . där målareorna, deponeringsareorna, är pärlor, som är infångade och hållna av chucken genom till exempel elektrostatisk kraft under deponeringen av partiklar på pärlorna själva. Det är följaktligen ofta omöjligt att utforma doser med tillräcklig massa och lämplig rumslig form. Ofta kräver chuckprincipen pulver med på förhand fastställd eller känd speciñk laddning (pC/g) för att förutsäga massan av partiklar attraherade till chucken, vilket i sig själv betyder en stor utmaning.

Vidare når anordningar enligt tidigare teknologi sällan en tillräckligt hög grad av deagglomerering, och en exakt dos med låg relativ standardavvikelse (RSD) mellan doser är inte bra kontrollerad. Detta beror delvis på svårigheter att kontrollera produktionslinjens parametrar under tillverkningen av doser, delvis beroende på begränsningar i konstruktionen av inhalatoranordningen, vilket gör det svårt att uppfylla reglerande krav. Svårigheterna lämnar mycket att önska när det kommer till doslikformighet och lungdepositions- effektivitet för den medicinska substansen. Därför finns det fortfarande ett behov av prefabricerade i förväg uppmätta doser med hög noggrannhet för att laddas in i en inhalatoranordning, vilken då kommer att säkerställa upprepad och exakt systemisk eller lokal pulmonal avlämning av doser administrerade genom inhalation.

SUMMERING Ett förfarande och en anordning definieras för snabb neutralisering av ett skapat elektrostatiskt fält bildat genom en mångfald grundmässigt laddade partiklar innefattande ett medicinskt pulver deponerat på en definierad målarea på ett substratelement under ett dosutformningsförlopp.

En laddningskälla eller laddningsgenerator, ej att förväxlas med partikelgeneratorn, arrangeras så att de emitterade laddningarna, positiva eller negativa eller båda, riktas mot substratelementets målarea så att det elektriska fältet skapat av de ackumulerande laddningarna från en mångfald partiklar neutraliseras genom de adderade laddningarna. Olika medel, t.ex. 522 557 5 korona-, induktions- eller triboeffekt kan användas för att alstra utjämnande laddningar, men i en föredragen utföringsform har en jonkälla befunnits vara den mest effektiva för att uppnå neutralisering av dosladdningen och substratet. Den valda metoden eller anordníngen väljs för att inte påverka pulversubstansen på något annat sätt än att neutralisera de elektriska laddningarna.

Källan tillämpas så att dosen och målarean exponeras för de emitterade laddningarna under hela eller del av dosutformningsprocessen. Alternativt kan källan vara placerad utanför området för målarean så att substratelementet med målarean eller även källan själv omplaceras genom en servoanordning när en neutralisering av ackumulerad laddning i dosen behövs. För bästa resultat är det nödvändigt att välja en källa med lämplig styrka och tillhandahålla adekvat skärmning för att rikta laddningarna mot dosen, eller om målarean är större än arean där dosen utformas, mot den del av dosen där depositionen sker.

Att åstadkomma elektrisk kontakt med elektroden bakom målarean på substratelementet är ibland svårt på grund av de fysiska kraven lagda på substratelementet genom servoanordningen och styrsystemet. Begräns- ningar kan finnas i termer av acceptabla material, fysiska tillämpningar etc., vilket gör standardmetoder för att skapa elektrisk kontakt svåra eller omöjliga att använda. Den föreliggande uppfinningen tillhandahåller en elektrisk icke-kontaktanslutning genom användning av ännu en ytterligare jonkälla, satt bakom substratelementet. Jonkällan joniserar gasen, normalt luft, mellan elektroden och servoanordningen som styr substratelementets rörelser. Då, om en spänningskälla arrangeras som matar jonkällans chassi med en lämplig spänning kommer också spänningen uppträda som en potential på elektroden, utan alltför mycket spänningsförlust. På detta sätt inkluderas elektroden i kretsen och kommer att arbeta som avsett för att attrahera pulverpartiklar mot målarean. 522 557 a - u n n n» 6 Ett förfarande i enlighet med den föreliggande uppfinningen fastställs genom de oberoende patentkraven 1 och 8 och ytterligare utföringsformer av förfarandet fastställs genom de beroende patentkraven 2 till 7 och 9 till 12.

En anordning för avlägsnande av laddningar fastställs genom de oberoende patentkraven 13 och 21 och ytterligare utföringsfonner definieras av de beroende patentkraven 14 till 20 och 22 till 26.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen tillsammans med ytterligare ändamål och fördelar med denna kan bäst förstås genom hänvisning till följande detaljerade beskrivning läst tillsammans med de medföljande ritningarna, i vilka: FIG. 1 illustrerar i princip hur deponeringen av laddade partiklar på substratelementets målarea görs mer och mer svår och oregelbunden på grund av det ökande repellerande elektriska fältet skapat av den ackumulerade laddningen för mångfalden redan deponerade partiklar, FIG. 2 illustrerar i princip en första utföringsform av en irisbländare- /slutare innefattande endast en elektrod, vilket visar hur laddade partiklar överförs från partikelgeneratorn till målarean på substrat- elementet, FIG. 3 illustrerar samma utföringsform som i Figur 2 men med överföringen av partiklar förhindrad genom ett elektriskt fält från elektroden i irisbländaren/ slutaren som verkar repellerande, FIG. 4 illustrerar i princip en andra utföringsform av en irisbländare- /slutare som innefattar två elektroder, vilket visar hur laddade partiklar överföres från partikelgeneratorn till målarean på substrat- elementet, FIG. 5 FIG. 6 FIG. 7 FIG. 8 FIG. 9 FIG. 10 FIG. ll FIG. 12 522 557 ' n ' ° ' ' ' ' o | u u o nu 7 illustrerar en typisk utföringsform av en irisbländare/slutare som innefattar två elektroder, illustrerar i princip en tredje utföringsform av en irisbländare som innefattar fyra elektroden, vilket visar hur laddade partiklar överförs från partikelgeneratorn till målarean på substratelementet, vilket kan förflyttas genom en servomekanism under dosutformandet, illustrerar i princip en sida av en typisk irisblåndare vilken visar en andra elektrod, illustrerar i princip en sida av en typisk irisbländare vilken visar en första elektrod, illustrerar i princip en irisbländare med två elektroder, en dos som utformas på substratelementets målarea samt två jonkällor för att avlägsna ackumulerad laddning i dosen som utformas, illustrerar i princip en irisbländare med två elektroder, en dos som utformas substratelementets målarea, ett servoarrangemang för att förflytta substratelementet i förhållande till bländaren samt en jonkälla för att avlägsna ackumulerad laddning i dosen som utformas, med FIG. 9, illustrerar i princip ett substratelement i form av en roterande kassett med mer än en läst tillsammans målarea, varvid doser utformas på målareorna, samt en jonkälla för att, en efter en, avlägsna ackumulerad laddning i doserna som utformas, samt illustrerar schematiskt ett substratelement . en irisbländare, en dos under utformning, samt placerad bakom substratelementet en 522 557 u s n u n u u. 8 jonkälla som kopplar utan fysisk kontakt den tredje spännings- källan med den tredje elektroden.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Ett förfarande och en anordning som involverar en laddningskälla visas för snabb neutralisering av ett skapat elektrostatiskt fält bildat genom en mångfald laddade partiklar av ett medicinskt pulver deponerat på en definierad målarea på ett substratelement under ett dosutformningsförlopp.

Rumslig fördelning av partiklar på målarean eller dosbädden erhålls med hjälp av elektrodynarnisk fältteknik tillämpad på fördelningen och deponeringen av partiklar i en dosutformningsprocess. Termen "elektro- dynamisk fältteknik" i samband med detta dokument refererar till det effektiva elektriska fältet i fyra dimensioner, rymd och tid, som resulterar från väl kontrollerade potentialer, i termer av tidstyrning, frekvens och amplitud, tillämpade på ett antal elektroder placerade i lämpliga positioner i rymden innesluten av en dosutformningsapparat. Termen “kvasistationära elektriska fält" används i detta sammanhang för att beskriva ett elektriskt fält eller flera elektriska fält som styrs av spänningskällor med kontrollerad impedans, alla del av ett styrsystem, där de pålagda spänningarna kan godtyckligt och individuellt styras i den lågfrekventa tidsdomänen.

För att möjliggöra förståelsen av var och hur spänningarna pålägges antas igenom detta dokument alla spänningar vara refererade till jordpotential.

Givetvis kan jordpotential utbytas mot en godtycklig potential vid användande av uppfinningen. Det kommer att vara uppenbart för fackmannen att vilken som helst singulär potential eller spänning kan refereras till en annan potential eller spänningskälla, t. ex. för att förenkla eller förbättra ett styrsystem, utan att avvika från andemeningen och omfattningen av uppfinningen som definierats genom de bifogade patentkraven. 522 557 n ' ° ' ' * ' | | | o u .v 9 En pulverpartikelgenerator tillhandahålls, vilken antingen producerar positivt och/ eller negativt laddade pulverpartiklar genom korona-, tribo- eller induktionsladdning. De laddade partiklarna utsänds från generatorn in i en kontrollerad atmosfär, normalt luft, där de kommer in i ett elektriskt fält som kommer från lämpligt placerade elektroder vid lämpliga potentialer matade med styrda spänningar från lämpliga spänningskällor. Åtminstone en av elektroderna innefattar en elektrisk irisbländare/slutare.

Irisbländaren/slutaren har åtminstone en öppning av lämplig storlek och form där partiklar kan passera igenom och den är placerad mellan partikelgeneratorn och substratet. I en typisk utföringsform, innefattar irisbländaren två elektroder med ett tunt isolerande Wafer-element mellan dessa, och en enda apertur genom irisblåndaren. Elektroderna och det isolerande wafer-elementet tillverkas typiskt som ett tryckt kretskort (PCB) med översida och undersida. Elektroden närmas substratelementet (översida per definition) är typiskt cirkulär i form och koncentrisk med aperturen, medan den andra elektroden är närmast partikelgeneratorn (undersida per definition) och kan fullständigt täcka den undre sidan av PCB. I en föredragen utföringsform, är substratelementet placerat upp och nedvänt över partikelgeneratorn så att den nettoelektrostatiska kraften som verkar på utsända laddade partiklar riktas uppåt motverkande tyngdkraften under utformandet av dosen. På detta sätt kan inga tunga partiklar landa på målarean av misstag under påverkan av endast gravitationen. Potentialerna pålagda irisbländarens elektroder styrs av ett styrsystem, vilket inte utgör del av uppfinningen. Potentialerna varieras lämpligen på ett bestämt sätt under dosutformningsprocessens förlopp så att dosen erhåller de avsedda egenskaperna. Medan överföringen av partiklar sker från generatorn genom irisbländaren till målarean på substratelementet är typiskt potentialen matad till toppelektroden några hundra volt, positivt eller negativt för att attrahera laddade partiklar. Elektroden på undersidan matas typiskt med en potential mellan noll och något tiotal volt för att lätt repellera de laddade partiklarna och hjälpa till att leda partiklar genom irisblåndaren. Partiklarna som kommer fram från aperturen upptill på irisbländaren går in i det 522 557 ;;~ o o n n u e »n 10 attraherande fältet som härrör från elektroden bakom substratelementets målarea. Den attraherande elektroden matas typiskt med en potential mellan 500 och 2000 V. Partiklarna som kommer ut fortsätter därför i sin bana i riktning mot målarean. Under dosutformningsprocessen kan över- föringen av partiklar avbrytas genom styrsysternet, vilket kan skapa ett starkt repellerande fält i irisbländaren genom matning av lärnpliga motsatta potentialer till elektroderna så att inga laddade partiklar kan gå igenom irisbländarens apertur.

För att eliminera begränsningar i total dosmassa och dålig rumslig styrning av dosformen enligt teknikens ståndpunkt är det väsentligt att uppnå snabb och effektiv neutralisation av laddningar från de laddade pulverpartiklarna och från substratets målarea, dvs. dosbädden, vilket alltså eliminerar det repellerande fältet från dosen under utformning. Olika metoder, t.ex. korona-, induktions- eller triboeffekt kan användas för att generera utjämnande laddningar, men i en föredragen utföringsform uppnås mycket snabb neutralisering, t.ex. genom att arrangera en källa med positivt laddade heliumjoner, så kallade alfapartiklar, nära substratet så att de emitterade jonerna riktas mot dosen och substratets målarea. De emitterade jonerna joniserar luften och de resulterande syre- och kvävejonerna av både positiv och negativ laddning kan attraheras till dosen och substratet, varvid några av dessa kommer att träffa dosen och substratet och rekombinera, vilket i processen neutraliserar de ackumulerade laddningarna. För bästa resultat är et nödvändigt att välja en källa med lämplig styrka och tillhandahålla adekvat skärmning för att rikta laddningarna mot dosen, eller om målarean är större än arean där dosen utformas, mot den del av dosen där depositionen sker.

Genom omedelbar neutralisering av partikelns laddning, dvs. inom en bråkdel av en sekund när partikeln väl har deponerats på substratet, elimineras den negativa influensen från partikeln på inkommande partiklar.

Den rumsliga deponeringen av partiklarna förbättras alltså oerhört med inga 5 2 2 5 5 7 gi: ..._ ..._ _ ._ _... _.._: .. . a. .ao | ; c | 1 o u o o . ø n c | n nu 1 1 partiklar som slår sig ner utanför målarean, eftersom summan av laddningar på dosbädden och i dosen som utformas som helhet kontinuerligt avlägsnas på detta sätt, vilket eliminerar ett distorderande, repellerande elektriskt fält från att uppstå. I en typisk utföringsform av uppfinningen avlägsnas den ackumulerade laddningen inom dosen och dosbädden regelmässigt under dosutformningsprocessen som beskrivet. Om jonkällan inte kan placeras och skärmas för att addera neutraliserande laddningar direkt till dosen och målarean, kan dosen föras inom räckhåll för en jonkälla med en servoanordning eller vice versa, så att den ackumulerade laddningen neutraliseras åtminstone en gång och mera lämpligt flera gånger under utformandet av dosen. Det är även typiskt att substratelementet måste passera jonkällan för att neutralisera eventuella kvarvarande laddningar från målarean före påbörjandet av en dosutformningsoperation.

Elektropulvret bildar en aktiv torr pulversubstans eller medicinsk formulering av torrt pulver med en finpartíkelfraktion (FPF) som uppvisar av storleksordningen 50 % eller mer av pulvermassan med en aerodynarnisk partikelstorlek under 5 um och tillhandahåller elektrostatiska egenskaper med en absolut specifik laddning med enhetsmassa av storleken 0,1 till 25 pC/g efter uppladdning och uppvisar en 1addningsavklingningshastighets- konstant Q50 av mer än 0.1 s, och en stampdensitet mindre än 0,8 g/ ml och en vattenaktivitet aw mindre än 0,5.

Som ett belysande exempel kan dosutformningsprocessen bäst förstås genom att hänvisa till Figur 2. Partikelgeneratorn 110, inte att sammanblanda med den nämnda jonkällan, avlämnar partiklar 101 försedda med en positiv eller negativ laddning genom korona-, tribo- eller induktionsuppladdning, varpå partiklarna kommer in i ett pålagt elektriskt fält 120. Typen av laddning av partiklarna beror på pulveregenskaperna, uppladdningsmetod och material i generatorn så att majoriteten av partiklarna laddas antingen negativt eller positivt när de utsänds från generatorn för att ta del i dosutformningsprocessen. I följande diskussion 522 557 e : | | I o nu 12 och i illustrationerna antas det att de utsända partiklarna är positivt laddade. Detta beror emellertid på pulvrets egenskaper och generatorn och det är lika möjligt att partiklarna är negativt laddade, i vilket fall de pålagda potentialerna måste ändra tecken, men diskussion äger fortfarande giltighet.

För att kontrollera dosutformningsprocessen i termer av total dosmassa och dosutformningstid, måste överföringen av laddade partiklar från partikel- generatorn till målaren på substratelementet styras. I detta sammanhang påläggs ett första elektriskt fält mellan jord 133 och en första elektrod 130 ansluten till en första spänningskälla 135, inkluderande en källimpedans 136. Elektroden placeras lämpligen ett kort avstånd i området 0,5 - 25 mm från substratelementet 140 mellan partikelgeneratorn 110 och substrat- elementet 140. Styrkan och riktningen av det skapade fältet 120 kan justeras genom att justera elektrodens potential inom vida gränser från en negativ till en positiv spänning, som satts av spänningskällan. Laddade partiklar antingen attraheras till (se Figur 1) eller repelleras från (se Figur 2) den första elektroden, vilken har åtminstone en apertur 150 av lämplig storlek och form där laddade partiklar kan passera igenom. Sådana aperturer kan vara cirkulära, elliptiska, fyrkantiga eller smala slitsar eller vilken som helst annan form för att passa dosutformningsprocessen. I en föredragen utföringsform, är aperturerna i området 50 - 5000 pm som huvudmått. Partiklar attraherade av den första elektroden fastnar emellertid lätt mot denna, vilket försämrar systemets effektivitet och frekvent rengöring kan bli nödvändigt.

För att eliminera vidhäftningseffekten och ytterligare förbättra kontrollnivån för partikelöverföringen till substratelementets målarea, kan en extra andra elektrod 230 introduceras, som illustrerats i Figur 4. Den skall placeras in i ett plan parallellt med den första elektroden 130, mellan den första elektroden och substratet vid ett avstånd mellan 0,07 och 2,5 mm från den första elektroden. I en föredragen utföringsform, illustrerad i Figur 5, integreras de första och andra elektroderna i ett isolerande wafer-element 171 mellan elektroderna. Elektrodernas utåt vända ytor är lämpligen 5 2 2 5 5 7 ¿::¿ -j:= . . 'f 13 belagda med ett isolerande överdrag 172 av tjocklek nägra få mikrometer, t.ex. parylen, för att hindra möjlig kortlutning av elektroderna genom vidhäftande partiklar. Tjockleken för wafern är typiskt i området 0,07-2 mm.

Som ett belysande exempel kan elektroderna och wafern vara ord som ett tryckt kretskort. Det finns många typer kommersiellt tillgängliga, t.ex. i termer av antal möjliga ledarskikt, fysisk böjlighet och tjocklek. i Wafer-elementet 171 utgör en fysisk barriär mellan partikelgeneratorn 110 och substratet 140 med dosbädden, som är målarean 160 för deponeringen av laddade partiklar 102. Avståndet mellan översta elektroden eller elektroderna ovanpå Wafer-elementet och substratet ligger i området 0,5 till 25 mm. Pariklarnas enda möjlighet att nå dosbädden är därför att gå igenom de tillgängliga aperturerna i de första och andra elektroderna och möjliga extra elektroder, om introducerade.

Ett ytterligare tredje elektriskt fält 320 sätts upp mellan jord 133 och en tredje elektrod 330 ansluten till en tredje spänningskälla 335. Det är möjligt att referera den tredje spänningskällan till utmatningen från den första eller andra elektroden istället för jord för att förenkla styrningen av deponeringsprocessen. Den tredje elektroden placeras lämpligen i omedelbar närhet bakom substratelementet 140 och dosbädden 160, sä att de elektriska fältlinjerna gär genom dosbädden i riktning mot partikel- generatorn 110. Substratelementet kan vara gjort av ett dielektriskt eller halvledande material eller till och med av ett ledande material eller en kombination av olika sådana material. I fallet när materialet i dosbädden är ledande, kan dosbädden utgöra den tredje elektroden. Styrkan och riktningen för ett påföljande tredje elektrisk fält 320 kan justeras genom att justera den tredje elektrodens potential inom vida gränser från en negativ till en positiv spänning satt genom den tredje spänningskällan, om ansluten till elektroden, så att de laddade partiklarna antingen transporteras mot eller från den tredje elektroden. - | s u u un 14 Laddade partiklar 101 utsända från generatorn 110 kommer in i det kombinerade elektriska fältet som resulterar av potentialema pålagda den första, andra respektive tredje elektroden. Den första elektroden ensam verkar som en elektrisk irisbländaranordning 170 och tillägget av den valfria andra elektroden förbättrar väsentligt anordningens prestanda. En typisk utföringsform av den elektriska irisbländaren illustreras i Figurerna 7 och 8, som visar översidan respektive undersidan. Denna åtminstone en elektrod, som utgör irisbländaren överför laddade partiklar 101, utsända från generatorn, till målarean 160 på substratelementet på ett kontrollerat ordnat sätt i termer av massa, riktning och hastighet, liknande en bläckstråleskrivare. Efter att ha passerat irisbländaren 170, accelereras partiklarna i det tredje elektriska fältet, som kan ha en växelströms- komponent, i riktningen mot målarean på substratelementet, dvs. dosbädden 160, under den attraherande fältkraften orsakad av det tredje fältet som härrör från den tredje elektroden bakom dosbädden. Bädden kan vara stationär eller röra sig under distributionen av partiklarna. Genom att använda en servomekanism 190, schematiskt illustrerad i Figur 6, kan depositionen av partiklarna styras så att den rumsliga fördelningen av partiklarna på dosbäddarean godtyckligt kan styras.

För att undvika att partiklar deponeras godtyckligt innanför, eller till och med utanför målarean, på grund av det lokala repellerande elektriska fältet som härrör från laddningar för redan deponerade partiklar, måste det elektrostatiska fältet neutraliseras under dosutformningsprocessen. I det fallet kommer inga signifikanta repellerade elektriska fält byggas upp, vilka kan distordera det tredje fältet och försvaga dess attraktiva kraft, som leder till en spridning av inkommande laddade partiklar. Om laddningar som ackumuleras i dosen och dosbädden frekvent neutraliseras kommer nya partiklar automatiskt gå från irisbländarens utmatning till den närmaste punkten på dosbädden så att det ñnns en skarp skillnad mellan den utformade dosen och substratets omgivande areor. 522 557 15 Problemet presenterat genom det skapade repellerande fältet orsakat av de ackumulerade laddade partiklarna illustreras i Figur 1. Grundmässigt transporteras laddade pulverpartiklar 101 (positiva eller negativa, positiv laddning antas i Figur 1) genom ett elektriskt fält 120 via en irisbländare 170 och sedan av ett fält 320 mot målarean 160 på substratelementet 140, där partiklarna 102 deponeras och bildar dosen 180. Ju fler partiklar som deponeras, ju mindre fri area är tillgänglig för nya partiklar. De ackumulerade laddade partiklarna skapar ett lokalt elektriskt fält, vilket utövar en kraft 421, som i sin tur repellerar nykomlingar 102, och tvingar nägra 103 att slä sig ner utanför målarean eller bli kvarhållna och förlorade på väggarna av apparaten för dosutformning. I en föredragen utföringsform används elektropulver, men andra medicinska pulver kan vara möjliga att använda vilket lätt inses av den ordinäre fackmannen.

Ett nyckelelement i uppfinningen illustreras schematiskt i Figurerna 9, 10 och ll, dvs. elementet som neutraliserar den ackumulerade laddningen av partiklar deponerade på dosbädden. Olika metoder, t.ex. korona-, induktions- eller triboeffekt, kan användas för att alstra neutraliserande laddningar, men i en föredragen utföringsforrn har en radioaktiv källa 195 med alfapartiklar (positivt laddade heliumatomer) befunnits vara mest effektiv. Dessa källor är lätt kommersiellt tillgängliga, t. ex. från NRD LLC, Grand Island, N.Y. och används speciellt för att urladda elektriskt laddade föremål. Alfapartiklarna sprids jämnt i alla riktningar, till exempel, från en punktkälla och joniserar den omgivande luften och skapar både positiva och negativa joner. De nya jonerna attraheras till motsatt laddade partiklar och andra laddade föremål i närheten och rekombinerar för att bilda reguljära atomer med användning av överskottsladdningen för föremålen som de kolliderar med. Den aktiva räckvidden från jonkällan är endast några få centimeter. Det är mycket lätt att stoppa alfapartiklarna inom det aktiva området genom att sätta vilket som helst fast föremål i vägen, såsom ett pappersark. En fördragen radioaktiv punktkälla är modell P-2042 NuclespotTM, vilken är baserad på Polonium-210, men andra modeller finns 522 557 u o v n o en 16 tillgängliga för att passa alla typer av tillämpningar. Polonium-210 används för närvarande och har en lång lista av tillämpningar i alla slags industrier där statisk elektricitet år ett problem. Strålningen påverkar inte det medicinska pulvret på något sätt förutom att neutralisera laddningen och lämnar ingen rest förutom heliumtomer (ädelgas). vilken är resultatet av alfapartiklarnas kollision med luftmolekyler och tar upp två elektroner från syre- eller kväveatomer. I sin strävan att rekombinera, etableras en ström av joner som snabbt neutraliserar laddade föremål och ytor inom den radioaktiva punktkällans aktiva räckvidd.

I en utföringsform, illustrerad i Figur 9, är det möjligt att rikta alfapartiklarna genom att konstruera åtminstone ett riktningselement 196 som pekar mot fläcken på dosbädden där pulverpartiklarna 102 deponeras, så att omedelbart efter deponeringen avlägsnas de individuella partiklarnas laddning. I en skild utföringsform, illustrerad i Figur 10, sätts jonkällan 195 utanför fläcken där dosen utformas. Den tidigare nämnda servomekanismen 190 sätts upp för att dra tillbaka substratet 140 med dosbädden 160 efter endast en del av dosutformningsoperationen innan alltför många partiklar 102 har deponerats och för att avlägsna laddningar frän dosbädden och dosen 180 genom att exponera dosen och substratet mot jonkällan. Ännu en annan utföringsform illustreras i Figur 1 1 som visar ett typiskt arrangemang där substratelementet är en kassett 140 som bär åtminstone en målarea 160 för dosutforrnning och en jonkälla riktad mot målarean, som kommer att motta nästa dosering i en upprepad sekvens av dosutformnings- operationer. Allmänt för alla utföringsformer är det nödvändigt att inkludera skärmar 197, som kommer absorbera laddningar som annars riskerar interferera med de laddade partiklarna som transporteras i det elektriska fältet uppsatt för att styra transporten, fördelningen och den slutliga deponeringen av partiklar vid dosutformningsprocessen.

I en skild utföringsform kan fysiska restriktioner existera i ett element som bär en eller flera substratelement avsedda för doser, vilka gör det svårt eller 522 557 17 omöjligt att arrangera en kontaktering av en elektrod bakom substrat- elementet nödvändigt för att skapa det tredje elektriska fältet som tidigare diskuterats. I så fall, illustrerat schematiskt i Figur 12, kan en separat jonkälla 195 fördelaktigt tillämpas för att göra elektrisk kontakt med den tredje elektroden 330 bakom substratelementet 140 utan faktisk fysisk kontakt. De emitterade alfapartiklarna joniserar luften, vilken verkar som en elektrisk ledare mellan jonkällan och den tredje elektroden som mäste vara elektriskt ledande. J onkällan skall vara av lämplig storlek och placerad inom sitt funktionsområde O - 30 mm från den tredje elektroden på substrat- elementets baksida. Om jonkällans metallskal är anslutet till den tredje spänningskällan 335 med effektiv inre impedans 336, som nu inkluderar luftgapets impedans kommer del av den pålagda spänningen även finnas närvarande som en potential på den tredje elektroden så att det tredje fältet kan styras fullt.

Det är värt att notera att för alla praktiska utföringsformer av uppfinningen är deponering av stora mängder pulver inget problem, förutsatt att negativa påverkan av det skapade elektrostatisk fältet från de ackumulerade laddade partiklarna som utgör dosen och av ströladdningarna på substratet neutraliseras genom att föra bort laddningarna som beskrivet i den föregående beskrivningen. Då är fältstyrkan från den tredje elektroden approximativt konstant genom substratet och dosen som bildas.

Distributionsprocessen och utformandet av dosen är inte känslig för variationer i total laddning eller specifik laddning mellan partiklar. Så länge som en partikel har en laddning av rätt typ och klarar att passera sållningen i irisbländaren, kommer den automatiskt deponeras på dosbädden så länge som fältet existerar. Förutsatt lämpliga mätinstrument sätts in för att användas för övervakning av dosen medan den utformas, är det lätt att styra den beskrivna dosutformningsprocessen 'on-line', med användning av standardförutsägelse- framätmatning- eller ätermatningsstyrningsmetoder, om nödvändigt i kombination. , . n., g , nn nn av nu II III ° n nn v u v n on v u II I I I s n n u a . n n u n v I I nu un u. , n n nn nun , n n n n- o n e n n n n v no Inn: II n | n n n nn 18 Vad som sagts i det föregående år endast exemplifierande och många variationer av de visade utföringsfonnerna kan vara uppenbara för en fackman, utan att avvika från andemeningen och omfattningen av uppfinningen som definieras i de bifogade patentkraven.

Claims (26)

522 557 w v a I r v: 1 9 PATENTKRAV

1. Förfarande för snabb neutralisering av ett skapat elektrostatiskt fält bildat genom en mångfald grundmässigt laddade partiklar innefattande ett medicinskt pulver deponerat på ett substratelements definierade målarea vid en dosutformningsprocess, kännetecknat av stegen tillämpning av en anordning innefattande en källa för elektriska laddningar som utsänder positiva eller negativa eller båda typerna av laddningar inom räckvidden för en dos som utformas på substratelementets definierade målområde, anordnande av ett utsändande av utjärnnande elektriska laddningar till en mångfald laddade partiklar deponerade på substratelementets målarea för ändamålet att utjämna laddningen i dosen som utformas och även utjämnande av ströladdningar på substratets yta.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av det ytterligare steget med arrangerande av en jonkälla som källa för de elektriskt neutraliserande laddningarna, samt tillhandahållande jonkällan med riktningselement och skärmar.

3. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av det ytterligare steget med arrangerande en laddningsgenerator av typ med koronauppladdning som källa för elektriskt neutraliserande laddningar, samt tillhandahållande jonkällan med riktningselement och skärmar.

4. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av det ytterligare steget med arrangerande en laddningsgenerator av typ med induktionsuppladdning som källa för elektriskt neutraliserande laddningar, samt tillhandahållande jonkällan med riktningselement och skärmar. 522 557 20

5. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av det ytterligare steget med arrangerande av en generator av typ med tribouppladdning som källa för elektriskt neutraliserande laddningar, samt tillhandahållande jonkällan med riktningselement och skärmar.

6. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av det ytterligare steget med arrangerande av en kontinuerligt sändande av neutraliserande laddningar från en laddningskälla riktad mot mångfalden laddande partiklar deponerade på substratelementets målarea under dosutformningsprocessen.

7. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av det ytterligare steget med att placera en källa med neutraliserande laddningar utanför området för en dosutformningsarea så att substratet med den definierade målarean och dosen som utformas kan föras inom räckhåll för de utsända laddningarna med hjälp av en servoanordníng, så att dosen som utformas åtminstone en gång temporärt förs till ett läge för att få det ackumulerade elektrostatiska fältet neutraliserat under utforrnandet av dosen.

8. Förfarande för neutralisering av ett skapat elektrostatiskt fält bildat genom en mångfald grundmässigt laddade partiklar innefattande ett medicinskt pulver deponerat på ett substratelements definierade målarea vid en dosutformningsprocess, kännetecknat av stegen upprättande av elektrisk kontakt över ett luftgap mellan en icke kontakterbar elektrod bakom ett substratelement samt en spänningskälla genom, användning av en källa med elektriska laddningar som utsänder tillräckliga laddningar in i luftgapet för att åstadkomma en elektrisk kontakt mellan elektroden och spänningskällan som har en impedans mindre än 1 GQ, anslutning av en styrd potential från spänningskällan via luftgapet till elektroden (330) vilket alltså skapar ett nödvändigt elektriskt fält som 522 557 so n o ~ o o o u o o | I I I I I II 21 härrör från elektroden för transport av de laddande partiklarna till målarean vid dosutformningsprocessen.

9. Förfarande enligt krav 8, kännetecknat av det ytterligare steget med arrangerande av en jonkälla som källa för elektriskt neutraliserande laddningar samt tillhandahållande jonkällan med riktningselement och skärmar.

10. Förfarande enligt krav 8, kännetecknat av det ytterligare steget med arrangerande en laddningsgenerator av typ med koronauppladdning som källa för elektriskt neutraliserande laddningar, samt tillhandahållande jonkällan med riktningselement och skärmar.

11. ll. Förfarande enligt krav 8, kännetecknat av det ytterligare steget med arrangerande en laddningsgenerator av typ med induktionsuppladdning som källa för elektriskt neutraliserande laddningar, samt tillhandahållande jonkällan med riktningselement och skärmar.

12. Förfarande enligt krav 8, kännetecknat av det ytterligare steget med arrangerande av en generator av typ med tribouppladdning som källa för elektriskt neutraliserande laddningar, samt tillhandahållande jonkällan med riktningselement och skärmar.

13. Anordning för snabb neutralisation av ett skapat elektrostatiskt fält bildat genom en mångfald grundmässigt laddade partiklar innefattande ett medicinskt pulver deponerat på ett substratelements definierade målarea vid en dosutformningsprocess, kännetecknad av en källa för elektriskt neutraliserande laddningar som utsänder positiva eller negativa eller negativa eller båda typerna av laddningar inom räckhåll för en medicinsk dos som utformas på substratelementets målarea, ett mekaniskt arrangemang som sänder laddningar från källan för elektriska laddningar in i mångfalden av laddade partiklar deponerade på 522 557 22 substratelementets målarea för ett ändamål att neutralisera laddningen för dosen under utformande och ströladdningar på substratets yta.

14. Anordning enligt krav 13, kännetecknad av att spänningskällan har en impedans mindre än 1 GQ.

15. Anordning enligt krav 13, kännetecknad av att källan för elektriskt neutraliserande laddningar är en jonkälla som är försedd med riktnings- element och skärmar.

16. Anordning enligt krav 13, kännetecknad av att källan för elektriskt neutraliserande laddningar är en laddningsgenerator av typ med korona- uppladdning som är försedd med riktningselement och skärmar.

17. Anordning enligt krav 13, kännetecknad av att källan för elektriskt neutraliserande laddningar är en laddningsgenerator av typ med induktions- uppladdning som är försedd med riktningselement och skärmar.

18. Anordning enligt krav 13, kännetecknad av att källan för elektriskt neutraliserande laddningar är en laddningsgenerator av typ med tribo- uppladdning som är försedd med riktningselement och skärmar.

19. Anordning enligt krav 13, kännetecknad av att källan för neutraliserande laddningar kontinuerligt utsänder neutraliserande laddningar riktade mot mångfalden laddade partiklar på substratelementets målarea.

20. Anordning enligt krav 13, kännetecknad av att källan för neutraliserande laddningar är placerad utom räckhåll för dosutform- ningsarean men i ett läge där substratet och dosen som utformas kan föras inom räckhåll för de utsända neutraliserande laddningarna med hjälp av en servoanordning så att dosen som utformas temporärt förs i läge för att få det 522 557 \ | ; Q : n. 23 ackumulerade elektrostatiska fältet neutraliserat åtminstone en gäng under utformandet av dosen.

21. Anordning för snabb neutralisation av ett skapat elektrostatiskt fält bildat genom en mångfald grundmässigt laddade partiklar innefattande ett medicinskt pulver deponerat på ett substratelements definierade målarea vid en dosutformningsprocess, kännetecknad av en elektrisk kontakt upprättad över ett luftgap mellan en icke kontakterbar elektrod bakom substratelementet och en spånningskälla, en källa för elektriskt neutraliserande laddningar som utsänder tillräckligt med laddningar in i luftgapet för att uppvisa en elektrisk kontakt mellan elektroden och spänningskällan med en impedans mindre än l GQ, en kontrollerad potential från spänningskällan är kopplad genom luftgapen till elektroden (330) som alltså skapar ett nödvändigt elektriskt fält som härrör från elektroden för transport av de laddade partiklarna till den definierade målarean för dosutforrnningsprocessen.

22. Anordning enligt krav 21, kännetecknad av att spänningskällan har en impedans mindre än 100 MQ.

23. Anordning enligt krav 21, kännetecknad av att källan för elektriskt neutraliserande laddningar är en jonkälla som är försedd med riktningselement och skärmar.

24. Anordning enligt krav 21, kännetecknad av att källan för elektriska laddningar är en laddningsgenerator av typ med koronauppladdning.

25. Anordning enligt krav 21, kännetecknad av att källan för elektriska laddningar år en laddningsgenerator av typ med induktionsuppladdning.

26. Anordning enligt krav 21, kännetecknad av att källan för elektriska laddningar är en laddningsgenerator av typ med tribouppladdning.