專利名稱：將粉狀或者粒狀材料投配到膠囊或其類似物的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種裝置，所述裝置用于精確、迅速地投配粉狀或粒狀材料，尤其用于
在制藥領域中填充膠囊。 本發(fā)明目的的裝置允許精確、迅速地投配粉狀或粒狀材料的量大致在0. 5mg到 100mg之間變動。
背景技術：
眾所周知，對精確投配少量粉狀或粒狀藥物從而限制浪費的需求正在日益增加。 另一種需求是在自動化方式且操作員不會接觸產(chǎn)品的情況下，盡可能快速地投配和填充膠
囊基體。 上述需求是由于彼此不同但常常同時發(fā)生的因素造成的，例如一些藥物的成本過 高，所謂"小劑量"的制藥趨勢，這些因素使賦形劑的量減少，以及出現(xiàn)難以處理的粉末，所 述難于處理是由于其精細度、其流動性缺乏、其凝結傾向和/或從機械角度來看其必須進 行極其精細地處理而造成的。 就這點而言，很好地顯露了粉狀供吸入藥物的情況，所述粉狀供吸入藥物由于其
揮發(fā)性，以及在諸如利用機械應力的投配過程中其質(zhì)地無法改變而難以投配。 最普遍的方法之一包括使用濾網(wǎng)。 按照這種方法制造的設備是基于公知的日常事實，即在充滿粉狀材料的濾網(wǎng)中， 在對應于孔的位置傾向于形成自然的"橋梁"。在不施加應力時，濾網(wǎng)達到平衡狀態(tài)，其中所 有的孔堵塞且材料不能穿過孔流出。在濾網(wǎng)上施加應力時，這些橋梁中的一些發(fā)生斷裂，材 料穿過孔流出，直到周圍條件使得再次達到所述平衡狀態(tài)。 材料在新的孔堵塞狀態(tài)產(chǎn)生之前穿過濾網(wǎng)各孔的量和因特定類型應力而打開的 孔的百分比都遵從概率法則。材料的流量對所施加應力的這種相依性能用來投配材料，但 是這種工作狀態(tài)的規(guī)律性通常直接與孔的數(shù)量相對應。 材料的特性與孔的尺寸之間的關系更加直觀明了。事實上，當孔大于一定尺寸時， 即使不施加應力，材料也完全穿過孔，然而，當孔小于一定尺寸時，即使施加應力，粉狀材料 也根本不會穿過孔。 因此，濾網(wǎng)孔存在優(yōu)選的投配尺寸，所述優(yōu)選尺寸取決于材料及其狀態(tài)(如粒度、 濕度等)。而且，濾網(wǎng)孔的尺寸選擇為使得在沒有振動時材料不能穿過孔，然而在存在應力 時材料以所希望的流量穿過孔。針對材料調(diào)整孔尺寸是關鍵點，因為甚至材料特性發(fā)生適 度變化也能一方面導致孔堵塞，另一方面由于流量過度而導致出錯。 在開始階段為了更快地填充膠囊，孔的數(shù)量應當多一些，以獲得足夠規(guī)律的工作 狀態(tài)和更大的流量。另一方面，大量的孔增大了施加應力后材料投放的最小量，同時降低了 分解能力，并因而降低了實現(xiàn)預定值的精度。 這項技術最明顯的問題在于濾網(wǎng)的堵塞，這迫使應力的強度逐漸增大，直到投放 材料的量在不堵塞時變得過多，因而導致顯著的時間耗費以及因劑量錯誤而頻繁退回。然而，增加應力強度的明顯方法也常常不足以解決問題；因此試圖采用其它解決方案，例如翻 轉(zhuǎn)容納物，采用合成應力或者插入振松設備。 此外，由于在待投配的產(chǎn)品中存在有凝塊，以及最主要地，由于一些種類的材料因 振動而趨向于形成凝塊，該情形甚至會更為嚴重。 簡而言之，一旦特定的操作條件(產(chǎn)品的種類、孔的數(shù)量和直徑，濾網(wǎng)的填充度) 確定，所施加應力必須大于特定值以消除阻塞并使材料隨即下落。 一旦超過這個閾值，下落 材料的量通常具有最小值，所述最小值確定可得到的分解能力以及由此確定最終劑量落在 特定容許范圍內(nèi)的機會。材料的投放主要取決于施加應力的數(shù)量而較少地取決于其強度。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種裝置，所述裝置沒有上述缺點，同時制造容易， 成本低廉。 本發(fā)明基于斜道裝置逐漸投放粉狀材料的公知原理。 由于有機械應力施加到斜道裝置上，所以斜道裝置容納的粉狀材料向下流動，直 到抵達邊緣，粉狀材料在重力作用下從該邊緣落入指定容納物(例如，用于制藥應用的膠 囊基體)。 此外，在本發(fā)明中，斜道裝置的傾斜度根據(jù)材料的特性調(diào)整，從而在應力作用下獲 得適當?shù)牧髁?，但最重要的是為了在沒有應力時獲得流動的瞬時停止。 應力導致通過供給設備裝載于斜道裝置后部中的材料向斜道裝置的遠邊緣前移， 因而形成薄層。 而且，斜道裝置的遠邊緣的寬度形成為比材料顆粒的尺寸寬得多的下落"前線"。 這樣，出于統(tǒng)計的目的，下落流動是有規(guī)律且可重復地取決于所施加應力的寬度、頻率和波 形。 這種解決方案的優(yōu)點與其簡單性相關。例如，由于不存在障礙或者不連續(xù)，而且由 于材料層非常薄，所以該系統(tǒng)不會遭遇其它已知系統(tǒng)中常見的凝結問題或壓緊問題。
為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)在參照附圖描述優(yōu)選的示例性而非限制性的實施方式 (具有一些變形)，其中 圖1示意性地示出了本發(fā)明的對象，即將粉狀或粒狀材料投配到膠囊或類似容納 物的裝置； 圖2示出了圖1的裝置的放大詳圖；以及 圖3示意性地示出了電子控制單元中包含的一些部件，所述電子控制單元操作和 控制圖l所示的裝置。
具體實施例方式
在圖1中，附圖標記10總體表示將粉狀或粒狀材料投配到膠囊或其類似物的裝 置，即，按照本發(fā)明制造的裝置10。 裝置10包括與變換器12 (如差動變壓器(LVDT)，也可以是感應式、電勢測定式或
5者光學式)相關聯(lián)的發(fā)動機11 (如，線性"音圈"，或者甚至不同類型)，二者對置式安裝在 殼體(TL)上。 為了在下文中更好地進行說明，裝置10由圖3中更詳細示出的電子控制單元(CC) 控制。 利用所述電子控制單元中包含的元件，發(fā)動機11和變換器12相互連接以形成位 置伺服機構，從而向移動元件13提供受控運動，所述受控運動與電子控制單元(CC)及時產(chǎn) 生的電子信號相對應(見下文)。移動元件13由滑動引導件14支撐，并且設有臂15，游標 16和球形鉸接接頭17 —起(利用"捆縛"固定方式)固定在臂15上。
槳狀斜道裝置18固定在該球形鉸接接頭17上。 由于跟隨移動元件13所提供的運動產(chǎn)生加速作用，以及斜道裝置18的斜度和形 狀，裝載在斜道裝置18后部19中的材料前移，同時趨向于形成均勻薄層。
在可能存在的引導元件21的引導下，抵達斜道裝置18前邊緣20的粉狀或粒狀材 料落入放置在測量單元22內(nèi)的膠囊基體(FND)內(nèi)?；w(FND)由圖1未示出的裝置(如， 下推桿，或者測量單元22的截面適當減小的孔)支撐。 優(yōu)選而非必要地，所述單元22可以是電容式的(如，根據(jù)同一申請人的專利申請 EP 1860409)，并能夠利用與所述變換器相關聯(lián)、但這里呈現(xiàn)為處于電子控制單元(CC)內(nèi) 部的電子設備來測量基體(FND)內(nèi)粉狀或粒狀材料的質(zhì)量，該測量是持續(xù)的，并具有與投 配工序的進度相比可忽略的延遲。 質(zhì)量測量的結果由電子控制單元(CC)記錄，通過適當?shù)馗淖兛刂凭€性發(fā)動機11 的電子信號，以及通過直接確定滑入基體(FND)內(nèi)的材料流量，所述電子控制單元(CC)能 自動地調(diào)整工序，從而及時遵從流量的預定進度(投配曲線)直到快速且精確地達到所希 望的劑量。 也就是說，像這樣的裝置10能夠根據(jù)待投配的量來控制流量(遠比已知的濾網(wǎng)系 統(tǒng)更精確)，因而能夠遵從預定的"投配曲線"(即在開始時快速投放，在結束時為了使劑 量更加精確而慢速投放)。 如果需要，包括線性發(fā)動機11、變換器12和移動元件13的組(GRP)的軸線可以相 對于豎直方向傾斜，從而利用甚至橫向分量向產(chǎn)品施加應力。 事實上，該組(GRP)主要是利用銷(PN)固定到殼體(TL)上的，所述銷設有適當?shù)?br>
緊固元件(SS)。顯然，如果該組(GRP)旋轉(zhuǎn)，那么斜道裝置18必須相應地重新定向。 引導元件21成形為使得進入測量單元22的所有材料都流入基體(FND)內(nèi)部(例
如不會落在其邊緣上)。如果一些材料停留在所述引導元件21上，例如粘附在其表面上，那
么這不表示出現(xiàn)問題，因為這些材料處于測量單元22以外，因而不會計入測量。 而且，所述引導元件21的傾斜度相當大，同時與斜道裝置18 —起振動；這避免了
材料在引導元件21內(nèi)積聚，而這些積聚材料的分離可能會導致不均勻的劑量。 如前所述，待投配的材料裝載于斜道裝置18的后部19，所裝載的材料的量，尤其
在小劑量的情況下，能夠填充相當數(shù)量的膠囊基體(FND)。 顯然，如果對斜道裝置18持續(xù)供給，那么該系統(tǒng)將工作良好。這是由包括移動臂 和投放產(chǎn)品的振動計量設備的供給系統(tǒng)(未示出)保證的，使得以大致恒定的值來保持斜 道裝置18后部19的確定水平位，所述確定水平位也可根據(jù)材料的特性而變化。
該操作不需要高精確度，而且可利用傳統(tǒng)的測量裝置執(zhí)行，例如利用檢測材料水 平位的(電容式、光學式或超聲波式)傳感器(未示出)。在該傳感器的控制下向斜道裝置 18均勻供給。將材料直接倒入斜道裝置18的后部19中，或者倒在可能施加在后部19上方 的金屬網(wǎng)23上以留住和/或粉碎最初形成的凝塊。 如果沿豎向(或幾乎不傾斜)的施加應力軸線來使用本系統(tǒng)，那么本系統(tǒng)所給出 的可能性是很清楚的，所述可能性在于發(fā)動機11中的平均電流與產(chǎn)生的力相對應，并且由 于移動元件13由伺服系統(tǒng)平衡，所以該力等于移動元件13的重量。因此平均電流的變化 顯示了斜道裝置18中容納的材料重量的變化，并可能用于控制供給系統(tǒng)以使斜道裝置18 中容納的材料保持恒量。 顯然，為了應用本方法，必須能夠接受出錯，尤其是設備在引導件上滑動產(chǎn)生的摩 擦力不可產(chǎn)生任何問題(由于系統(tǒng)振動，該系統(tǒng)比承受第一分離摩擦力的靜止裝備存在更 少問題)。而且，與待測量的變化相比，全部重量不能太高。 裝置1包括一系列既沒有圖示也沒有描述的元件。具體而言，包括膠囊打開及封 閉系統(tǒng)，基體(FND)移動系統(tǒng)和將基體放置在測量單元22內(nèi)的系統(tǒng)。此外，包括常用的防 護裝置，以避免所述產(chǎn)品彌散在環(huán)境中，并保證操作員得到適當保護以及保證必要的測量 精度。 圖2中更詳細示出的斜道裝置18是一種輕型元件，結構非常簡單，成本低廉且易 于更換；因此可以生產(chǎn)一系列不同形狀的斜道裝置18(如，更寬或更窄，更長或更短，具有 更寬或更窄的前邊緣，具有平坦或稍微彎曲的輪廓等)以更好地處理各種產(chǎn)品；而且，所述 斜道裝置18可裝配下文所述的附件。 如已經(jīng)描述的，斜道裝置18固定在球形鉸接接頭17上，所述球形鉸接接頭17進 而固定于游標16 ;所述球形鉸接接頭17允許根據(jù)三個坐標軸x、 y、 z調(diào)整斜道裝置的傾斜 度。 使斜道裝置18側傾(繞x軸，即圖1中的水平線)或者平移(繞z軸，即圖1中 的豎直線)能用于獲得特殊結果，例如使可能存在的顆粒分離出來并通過廢料通道將這些 顆粒去除，所述廢料通道是通過對斜道裝置18適當成形和/或通過增加附件而制成。
對斜道裝置18增加不同附件的可能性有利于系統(tǒng)的靈活性。 因此，可以設置一套適當?shù)母郊愿玫剡m用于每一種材料，所以在斜道裝置18 上預設能夠固定這些附件的合適接口。
這些附件可以是，例如-網(wǎng)狀篩23 (圖2)，所述網(wǎng)狀篩用于留住/粉碎可能存在的凝塊；-成形轉(zhuǎn)向元件24，所述成形轉(zhuǎn)向元件24用于將凝塊朝向合適的出口 25 (圖2)
輸送；-選擇擋板(未示出)，所述選擇擋板用于阻擋和/或粉碎顆粒。 附帶地，選擇擋板是橫向布置且沒有在附圖中示出的豎向剪切擋板，除了滑動平
面與擋板之間的水平狹縫以外，所述選擇擋板將材料完全阻擋，而所述水平狹縫只可通過
灰塵和最小的顆粒，而阻擋了較大的顆粒。 至于控制部分，能夠增加靈活性的有 a)引導信號的特征，具體而言是頻率、波形和對稱性，用于控制進度、較大顆粒的
7可能分離和方向； b)填充規(guī)則，即流量如何逐漸變化(降低)直至達到所希望的劑量； c)應力軸線(圖中表示為豎向)的傾斜度，從而通過調(diào)整傾斜度為斜道裝置提供
具有豎向分量和橫向分量的應力。 附帶地，可以一提的是，如果需要，還可以使用在y和z軸上工作的兩種不同的發(fā) 動機，以單獨調(diào)整這兩方面的填充規(guī)則。 斜道裝置的空間位置的調(diào)整可手動進行或通過制動裝置(未示出)控制。
由于采用電子測量裝置(與機械秤相比，不受慣性影響)，填充時間大為縮短。
電容式單元所容許的測量速度使得能夠?qū)⒃撓到y(tǒng)應用于多個計量設備并行填充 若干膠囊的全自動高速機中。與之相反，幾乎不建議使用速度慢得多的機械秤。
在這種情況下(應用在自動機上)，通過將斜道裝置18和適當微型化的致動器 (例如壓電式)相結合來取代線性發(fā)動機ll，同時省略變換器12(移動系統(tǒng)的"開環(huán)"工作 模式)的話，所建議的系統(tǒng)可以非常緊湊。 與傳統(tǒng)填充技術相比，本發(fā)明的系統(tǒng)代表性能上獲得了實質(zhì)性改進。事實上，不僅 劑量測定不再是基于體積測量，而是基于質(zhì)量測量，而且最重要的是，本發(fā)明的系統(tǒng)遵從通 過測量來實時控制投配的原理，而不是跟隨測量的"盲目"投配，以及未含有可接受量的材 料而使基體(或者膠囊)可能退回。 參照圖3，需要注意的是，電子控制單元(CC)包括中央單元(UC)，所述中央單元 (UC)利用變換器(22)和相關的調(diào)整電子設備(SE)，通過引導信號產(chǎn)生器(GS)和測量產(chǎn)品 的投放量，來控制投配系統(tǒng)。 將出自產(chǎn)生器(GS)的信號(SNG)傳送到包含于圖3的虛線框中的元件所形成的 位置伺服系統(tǒng)(SSS)。所述伺服系統(tǒng)(SSS)由調(diào)節(jié)裝置(BR)(例如PID)組成，在所述調(diào)節(jié)裝 置(BR)之后設有功率放大器(SR)，所述調(diào)節(jié)裝置(BR)根據(jù)入口處接收的控制信號(SNG) 與來自位置變換器12的、由調(diào)整電子設備(EC)接收的反饋信號之間的差值來控制發(fā)動機 11。所述調(diào)節(jié)裝置(BR)可以是模擬的或數(shù)字的。 這樣，在系統(tǒng)動力的范圍內(nèi)，發(fā)動機ll能夠切實地遵從由產(chǎn)生器(GS)根據(jù)中央單
元(UC)的指令產(chǎn)生的電子控制信號(SNG)而向移動元件13提供運動。 因此，利用電容式質(zhì)量變換器22，系統(tǒng)能夠測量基體(FND)內(nèi)部材料的質(zhì)量，這種
測量是持續(xù)的，而且具有與投配工序的進度相比可忽略的延遲。質(zhì)量測量的結果由中央單
元(UC)記錄。通過對直接確定落入基體(FND)的材料流量的信號(SNG)進行適當改變，所
述中央單元(UC)能自動調(diào)整工序，因而遵從依據(jù)填充水平位的流量的預定進度，直到迅速
地、精確地達到所希望的劑量。 本發(fā)明目的的裝置的主要優(yōu)勢由下述事實表示，即所述裝置克服了基于端部具有 濾網(wǎng)的漏斗形容納物的方案的典型問題。 如前所述，所述問題主要是由于壓實的材料或者凝塊引起網(wǎng)孔阻塞。而且，根據(jù)材 料的特性，網(wǎng)孔的直徑和數(shù)量代表關鍵因素。 與之相反，本發(fā)明目的的裝置顯示出關于材料的種類和待投配的量具有顯著的靈 活性。它還顯示出高度容許對所建議的系統(tǒng)進行變型，這種高度容許使得在不改變其構造 的情況下，即使材料特性(如濕度)明顯變化，所建議的系統(tǒng)也能夠令人滿意的工作。最后，
8進一步有利的特征表現(xiàn)為從來不會"誤用"產(chǎn)品，這使裝置適用于精細材料。
權利要求
一種將粉狀或粒狀材料投配到膠囊或類似物中的裝置(10)，其特征在于，所述裝置(10)包括發(fā)動機(11)，所述發(fā)動機(11)與斜道裝置(18)的位置控制裝置(12)相關聯(lián)；并且所述發(fā)動機(11)向所述斜道裝置(18)施加運動，所述運動與電子控制單元(CC)控制的電子信號(SNG)相對應；所述斜道裝置(18)的運動和對所述斜道裝置(18)所處的空間位置進行的調(diào)整一起，使粉狀或粒狀材料精確投配在至少一個容納物(FND)中。
2. 如權利要求l所述的裝置(IO)，其特征在于，所述斜道裝置(18)固定在球形鉸接接 頭(17)上，從而允許所述斜道裝置(18)的傾斜度按照三個坐標軸(X、Y、Z)調(diào)整。
3. 如權利要求2所述的裝置(IO)，其特征在于，包括所述發(fā)動機(11)、所述位置控制裝 置(12)和移動元件(13)的組的軸線是傾斜的，使得如果需要時，向產(chǎn)品施加具有不同的豎 向分量和橫向分量的力。
4. 如權利要求l所述的裝置(IO)，其特征在于，所述裝置(10)設有多個不同形狀的斜 道裝置(18)，以更好地處理各種類型的產(chǎn)品。
5. 如權利要求4所述的裝置(IO)，其特征在于，所述斜道裝置(18)設有引導元件(21) 。
6. 如權利要求4所述的裝置(IO)，其特征在于，所述斜道裝置(18)設有網(wǎng)(23)。
7 如權利要求4所述的裝置(IO)，其特征在于，所述斜道裝置(18)設有成形轉(zhuǎn)向元件 (24)，以將顆粒朝向出口 (25)輸送。
8. 如權利要求4所述的裝置(IO)，其特征在于，所述斜道裝置(18)設有用于阻擋和/或粉碎顆粒的選擇擋板。
9. 如權利要求l所述的裝置(IO)，其特征在于，所述發(fā)動機(11)是線性"音圈"或壓 電發(fā)動機。
10. 如權利要求l所述的裝置(IO)，其特征在于，所述位置控制裝置(12)是差動變壓 器式。
11. 如權利要求l所述的裝置(IO)，其特征在于，所述容納物(FND)放置在測量單元(22) 的內(nèi)部。
12. 如權利要求ll所述的裝置(IO)，其特征在于，所述測量單元(22)是電容式。
13. 如權利要求l所述的裝置(IO)，其特征在于，所述裝置(10)設有所述斜道裝置 (18)的供給系統(tǒng)，所述供給系統(tǒng)以使得所述斜道裝置(18)的后部(19)中的確定水平位保 持為平均恒定值的方式投放產(chǎn)品，所述平均恒定值也能根據(jù)材料特性來確定。
14. 如權利要求13所述的裝置(IO)，其特征在于，所述供給系統(tǒng)利用檢測所述斜道裝 置(18)上的材料的水平位的(電容式、光學式或超聲波式)傳感器來加以調(diào)節(jié)。
15. 如權利要求13所述的裝置(IO)，其特征在于，由于所述發(fā)動機(11)內(nèi)的平均電流 與產(chǎn)生的力相對應，而且由于所述斜道裝置(18)由伺服系統(tǒng)平衡，所以所述力與所述斜道 裝置(18)的重量相對應；由于所述平均電流的變化顯示所述斜道裝置(18)內(nèi)中容納的材 料的重量變化，所以所述平均電流的變化用于控制所述供給系統(tǒng)，以使所述斜道裝置(18) 中容納的材料保持恒定量。
16. 如權利要求l所述的裝置(IO)，其特征在于，控制單元(CC)包括對所述發(fā)動機(11) 、變換器(12)和測量單元(22)的操作進行控制的中央單元(UC);并且，所述中央單元 (UC)包括:-信號(SNG)產(chǎn)生器(GS);以及-伺服系統(tǒng)(SSS)，所述伺服系統(tǒng)進而包括調(diào)節(jié)裝置(BR)，其后設有功率放大器(SR)， 所述調(diào)節(jié)裝置(BR)根據(jù)位置的變換器(12)的信號控制所述發(fā)動機(11)。
17. 如權利要求l所述的裝置(IO)，其特征在于，所述電子控制單元(CC)包括測量單 元(22)的中央單元(UC);并且，所述中央單元(UC)包括包括-信號(SNG)產(chǎn)生器(GS);以及-微型化的致動器(例如壓電式)，在省略變換器(12)(移動系統(tǒng)的"開環(huán)"工作模式) 的情況下，所述微型化的致動器取代線性發(fā)動機(11)。
18. 如權利要求l所述的裝置(IO)，其特征在于，所述裝置(10)允許根據(jù)投配量控制 投配能力，并因此允許遵從預定的投配曲線，所述投配曲線預定為初始快速投放和最終慢 速投放，以獲得更精確的投配。
全文摘要
一種將粉狀或粒狀材料投配到膠囊或其類似物的裝置(10)。所述裝置(10)包括與控制斜道裝置(18)的變換器(12)相關聯(lián)的發(fā)動機(11)。所述發(fā)動機(11)向斜道裝置(18)提供與電子控制單元(CC)控制的電子信號(SNG)相對應的運動。斜道裝置(18)的運動，與對斜道裝置(18)所處空間位置進行的調(diào)整一起，使粉狀或粒狀材料精確地投配在膠囊的基體(FND)中。
文檔編號A61J3/07GK101711723SQ200910178579
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權日2008年9月30日
發(fā)明者埃內(nèi)斯托·甘貝里尼, 安東尼奧·塔利亞維尼, 安吉洛·安薩洛尼 申請人:Mg2有限公司