專利名稱：粉末分配和感測設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于分配和感測粉末的方法及設(shè)備，并且更具體地，涉及用于將精確控制的粉末量分配進多個筒中并單獨地感測每個筒的填充狀態(tài)的方法及設(shè)備。粉末可包括藥物，并且筒可用于吸入器中。然而，本發(fā)明并不局限于這種應(yīng)用。
背景技術(shù)：
已經(jīng)提議通過將粉末吸入作為供給機制向病人供給特定類型的藥物。一個特別的例子米用禾爾為 Technosphere 微粒的二酮哌嗪微粒(diketopiperazine microparticles)。 Technosphere微粒具有片狀表面結(jié)構(gòu)且可裝載藥。例如，參見1994年10月4日授權(quán)給 Feldstein等的美國專利No. 5, 352,461 ；1996年4月2日授權(quán)給Meiner等的美國專利 No. 5，503，852 ；2000 年 6 月 6 日授權(quán)給 Steiner 等的美國專利 No. 6，071，497 ；2002 年 8 月 6 日授權(quán)給Meiner等的美國專利No. 6，428，771 ；2002年9月3日授權(quán)給Meiner等的美國專利No. 6，444，226 ；以及2003年11月25日授權(quán)給Steiner等的美國專利No. 6，652，885。 這些微粒的一個用途是通過吸入供給胰島素。具有可更換藥筒的吸入器或容納藥粉的膠囊用于供給藥物。
通過吸入來用藥一般只需要在吸入筒中具有非常少量的粉末。舉例而言，應(yīng)用 Technosphere微粒來配給胰島素可能要求粉末的劑量小到10毫克。另外，藥的劑量必須高度精確。低于規(guī)定劑量可能沒有預(yù)期療效，而大于規(guī)定劑量則可能對病人產(chǎn)生不利影響。 而且，雖然Technosphere微粒對于通過吸入來供給藥物是非常有效的，但是它們的片狀表面結(jié)構(gòu)致使Technosphere微粒有粘結(jié)性并有些難于控制。
在通過吸入來供給藥物的商業(yè)化應(yīng)用中，必須以有效并經(jīng)濟的方式生產(chǎn)大量容納藥物的筒。必須向每個筒供給精確劑量的粉末，并且必須核實每個筒中的藥的劑量。制造技術(shù)和裝備應(yīng)該可高產(chǎn)出以滿足需要，并應(yīng)該可處理有粘結(jié)性因而不能隨意流動的粉末?，F(xiàn)有的制造技術(shù)和裝備尚不足以滿足這些要求。
因此，需要用于分配和感測粉末的新穎的方法和設(shè)備。發(fā)明內(nèi)容
提供用于將劑量精確控制的粉末同時地分配到多個筒內(nèi)的系統(tǒng)和方法。粉末可含有藥物，且筒可用作吸入器。在填充期間感測每個筒的填充狀態(tài)——典型地為粉末重量，且響應(yīng)于感測到的重量來獨立地控制粉末分配器模塊以確保準(zhǔn)確的劑量。系統(tǒng)高速地操作并CN 102530277 A可非常緊湊，從而能夠需要最少占地面積地進行產(chǎn)品的填充操作。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，粉末分配和感測設(shè)備包括托架支撐結(jié)構(gòu)，其用于容置保持有筒的筒托架；粉末分配器組件，其包括粉末分配器模塊，從而將粉末分配到一批位于所述筒托架中的筒的各個筒內(nèi)；粉末傳送系統(tǒng)，其用于將粉末輸送到所述粉末分配器模塊； 傳感器模塊，其包括多個傳感器單元以感測所述筒批次中的每個筒的相應(yīng)的填充狀態(tài)；以及控制系統(tǒng)，其用于響應(yīng)于感測到的所述筒批次中的每個筒的填充狀態(tài)來控制所述粉末分配器模塊。
粉末分配器模塊、粉末傳送系統(tǒng)以及傳感器單元可構(gòu)造成將粉末同時地分配到批次的筒中、以及同時地感測在批次的筒中的每個筒的填充狀態(tài)。傳感器單元可包括重量傳感器單元。筒托架可構(gòu)造成將所述筒支撐在由行和列組成的二維陣列中。
粉末傳送系統(tǒng)可包括用于移動傳送氣體的鼓風(fēng)機組件、用于將粉末輸送到所述粉末分配器組件的粉末曝氣機、以及用于將粉末供應(yīng)到所述粉末曝氣機的料斗組件。粉末傳送系統(tǒng)可進一步包括將來自所述粉末分配器組件的傳送氣體耦聯(lián)到鼓風(fēng)機組件以形成閉環(huán)再循環(huán)氣體傳送系統(tǒng)的歧管。粉末傳送系統(tǒng)可包括用于控制傳送氣體的相對濕度、溫度或兩者的傳送氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
每個所述粉末分配器模塊可包括有支架和供料機構(gòu)，所述支架限定用于接收來自所述粉末傳送系統(tǒng)的粉末的粉末入口、粉末出口以及連接所述粉末入口和粉末出口的粉末輸送導(dǎo)管，所述供料機構(gòu)用于使粉末運動通過所述導(dǎo)管抵達所述粉末出口。
供料機構(gòu)可包括用于使粉末移動通過所述導(dǎo)管的供料桿、操作所述供料桿的致動器、控制所述出口的閥以及操作所述閥的致動器。供料桿可包括軸桿和螺旋式敞開框架，該螺旋式敞開框架包括附接到所述軸桿的隔開桁架。隔開桁架可在軸桿上的螺旋布置。供料桿可進一步包括一個或多個緊固在一些或所有所述隔開桁架之間的線。所述線可包括一個或多個緊固于桁架端部之間的螺旋布置以及一個或多個在選定的徑向位置處緊固于桁架之間的V形布置。在某些實施方式中，每個線都以可滑動的方式緊固通過中間桁架中的孔并在各端部處附連到桁架之一。
供料桿還包括在所述螺旋式敞開框架下方附連到所述軸桿的排出元件。在不同的實施方式中，排出元件可實施為具有雙螺旋構(gòu)造的改型桁架、與孔口元件結(jié)合應(yīng)用的滾針和支撐元件、或者是與孔口元件結(jié)合應(yīng)用的螺旋刀片。
粉末分配器組件可包括具有豎直孔陣列的陣列組。粉末分配器模塊可安裝在所述陣列組的各豎直孔中。陣列組可包括將粉末輸送到所述粉末分配器模塊的通道。粉末分配器模塊可設(shè)置有與所述陣列組中的通道對齊的粉末入口，其中粉末通過所述陣列組中的通道輸送到粉末分配器模塊的行。陣列組中的每個通道可貫穿所述陣列組，從而將傳送氣體再循環(huán)至所述鼓風(fēng)機組件。陣列組中的通道的容量可足以存儲用于粉末分配器模塊的一個或多個粉末分配循環(huán)的粉末。
料斗組件可包括限定粉末儲存器的料斗本體以及位于所述粉末儲存器下部的成粒器。成粒器可包括第一成粒輥和第二成粒輥、以及用于分別致動所述第一成粒輥和第二成粒輥的第一馬達和第二馬達。每個成粒輥可設(shè)置有多個銷。
鼓風(fēng)機組件可包括使傳送氣體移動通過再循環(huán)氣體傳送系統(tǒng)的鼓風(fēng)機以及用于從再循環(huán)傳送氣體中除去粉末結(jié)塊的氣體-顆粒分離設(shè)備。在某些實施方式中，氣體-顆粒分離設(shè)備實施為旋風(fēng)分離器，而在其它的實施方式中，氣體-顆粒分離設(shè)備實施為葉片分離器。鼓風(fēng)機組件可包括葉輪，其用于移動所述傳送氣體；葉輪馬達，其用于旋轉(zhuǎn)所述葉輪；以及鼓風(fēng)機殼體，其封裝所述葉輪并具有用于所述傳送氣體的排出端口。鼓風(fēng)機組件可進一步包括用于將調(diào)節(jié)過的傳送氣體導(dǎo)入傳送氣流中的導(dǎo)引桿。
粉末曝氣機可包括限定粉末入口、耦聯(lián)到所述粉末分配器組件的粉末出口端口歧管體、以及耦聯(lián)到所述鼓風(fēng)機組件的氣體入口。粉末曝氣機可進一步包括用于將粉末通過抬升管輸送到所述粉末出口端口的氣動清掃器以及用于將一定量的粉末從所述粉末入口供應(yīng)到所述氣動清掃器的卸料閥。卸料閥還使閉環(huán)傳送氣體系統(tǒng)與外部環(huán)境密封隔開。粉末曝氣機可進一步包括耦聯(lián)到所述粉末輸出端口的旁通歧管以及將選定部分的傳送氣體從所述氣體入口導(dǎo)引到所述氣動清掃器和旁通歧管的變向閥。
依據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于分配和感測粉末的方法。所述方法包括將筒定位在筒托架中；同時地將粉末分配入位于所述筒托架中的批次的筒內(nèi)；以及同時地感測所述批次的筒中的每個筒內(nèi)的填充狀態(tài)。
依據(jù)本發(fā)明的第三方面，粉末曝氣機包括歧管體，其限定粉末入口、粉末出口端口、以及傳送氣體入口 ；氣動清掃器，其用于將粉末輸送到所述粉末出口端口 ；卸料閥，其用于將一定量的粉末從所述粉末入口供應(yīng)到所述氣動清掃器中；旁通歧管，其耦聯(lián)到所述粉末輸出端口 ；以及變向閥，其用于將選定部分的傳送氣體從傳送氣體入口導(dǎo)引到所述氣動清掃器和旁通歧管。
依據(jù)本發(fā)明的第四方面，粉末分配器組件包括陣列組，其包括豎直孔陣列和與所述豎直孔的各個行相交的水平通道；以及粉末分配器模塊，其安裝在所述陣列組的各豎直孔中，每個所述粉末分配器模塊都具有與所述陣列組中的通道連通的粉末入口，其中輸送到所述陣列組中的通道的粉末通過每個所述粉末分配器模塊分配。
依據(jù)本發(fā)明的第五方面，粉末傳送系統(tǒng)包括粉末分配器組件，其用于將粉末分配到筒中；鼓風(fēng)機組件，其用于移動傳送氣體；以及粉末曝氣機，其用于將夾帶于所述傳送氣體中的粉末輸送到所述粉末分配器組件。
依據(jù)本發(fā)明的第六方面，粉末分配器模塊包括支架，其限定用于接收粉末的粉末入口、粉末出口以及連接所述粉末入口和粉末出口的粉末輸送導(dǎo)管；供料桿，其用于使粉末運動通過所述導(dǎo)管；桿致動器，其用于操作所述供料桿；閥，其用于控制所述粉末出口 ；以及閥致動器，其用于操作所述閥。
依據(jù)本發(fā)明的第七方面，鼓風(fēng)機組件包括葉輪，其用于移動傳送氣體；葉輪馬達，其用于旋轉(zhuǎn)所述葉輪；鼓風(fēng)機殼體，其封裝所述葉輪并具有用于所述傳送氣體的排出端口 ；歧管，其用于接收傳送氣體；以及氣體-顆粒分離設(shè)備，其用于收集夾帶在所述傳送氣體中的結(jié)塊。
依據(jù)本發(fā)明的第八方面，粉末處理設(shè)備包括托架支撐結(jié)構(gòu)，其用于容置保持有至少第一批次的筒和第二的批次的筒的筒托架；分配子系統(tǒng)，其用于將粉末分配到位于所述筒托架中的批次的筒內(nèi)；以及托架定位機構(gòu)，其用于移動所述筒托架以將第一批次的筒和隨后批次的筒順序地定位在所述筒托架中而與所述分配子系統(tǒng)對齊。
依據(jù)本發(fā)明的第九方面，用于將粉末分配到筒中的方法包括將筒定位在分配器模塊的下方，所述分配器模塊具有容納粉末的分配器料斗；打開控制所述料斗的閥；操作所述料斗中的供料桿，以通過所述閥將粉末分配到所述筒；以及在所述筒達到期望的填充狀態(tài)時關(guān)閉所述閥。
供料桿的操作可包括旋轉(zhuǎn)供料桿以及反向旋轉(zhuǎn)供料桿，以對料斗中的粉末進行調(diào)節(jié)。供料桿可以不同的速度旋轉(zhuǎn)并可在旋轉(zhuǎn)期間脈動。在一個或多個轉(zhuǎn)動的某些部分中， 供料桿可往復(fù)運動，導(dǎo)致桿迅速地順時針和逆時針旋轉(zhuǎn)。所述方法可包括感測所述筒中的粉末的重量并在所感測到的重量等于或大于目標(biāo)重量時關(guān)閉所述閥。打開閥的步驟可包括沿選定的方向旋轉(zhuǎn)閥構(gòu)件，且關(guān)閉閥的步驟可包括沿相同的方向旋轉(zhuǎn)所述閥構(gòu)件。打開閥的步驟可包括相對于所述分配器的管嘴開口后置所述閥構(gòu)件。
供料桿可在填充循環(huán)的第一部分期間以選定的最大速度旋轉(zhuǎn)、并然后在填充循環(huán)的第二部分期間以降低的速度旋轉(zhuǎn)。可在分配到筒內(nèi)的粉末等于或大于選定的重量時開始填充循環(huán)的第二部分?？稍谔畛溲h(huán)的任意部分期間采用比例控制和/或積分控制。
依據(jù)本發(fā)明的第十方面，粉末分配和感測設(shè)備是高度緊湊的、模塊化的系統(tǒng)，其既能夠在實驗室中運行又能夠在制造工廠中運行。此特征便于普通機器的管理批準(zhǔn)并由于普通的技術(shù)支持和培訓(xùn)以及備件庫存減少而導(dǎo)致成本節(jié)約。
依據(jù)本發(fā)明的第十一方面，粉末分配和感測設(shè)備可以填充吸入筒、一次性使用吸入器及緊湊的多次性使用吸入器?？赏ㄟ^對將待填充容器輸送到粉末分配和感測設(shè)備的系統(tǒng)的相對小的改變來實現(xiàn)這種能力。


為了更好地理解本發(fā)明，對在此引入作為參考的附圖加以參考，附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明實施方式的粉末分配和感測設(shè)備的立體圖2是圖1的粉末分配和感測設(shè)備的分解圖3是粉末分配和感測設(shè)備的局部豎剖圖3A是粉末分配和感測設(shè)備的示意性框圖4是粉末分配器模塊、筒、筒托架和重量傳感器單元的立體圖5是粉末傳送系統(tǒng)的立體圖6是陣列組和一個粉末傳送系統(tǒng)的截面圖7是筒托架和托架定位系統(tǒng)的截面圖8是陣列組的立體圖9是圖8的陣列組的分解圖10是粉末分配器模塊的立體圖11是圖10的粉末分配器模塊的分解圖12是粉末分配器模塊下端的示意性截面圖13A-13B示出根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的供料桿；
圖14A-14F示出根據(jù)本發(fā)明另一個實施方式的供料桿；
圖15A-15D示出根據(jù)本發(fā)明又一實施方式的供料桿；
圖16A和16B示出分別處于打開和關(guān)閉位置的填充閥；
圖17是用于單個粉末分配器模塊和重量傳感器單元的控制線路的框圖
圖18是粉末分配過程的流程圖19是筒填充循環(huán)的流程圖20是傳感器模塊的立體圖21是圖20的傳感器模塊的分解圖22是重量傳感器探針的第一實施方式的立體圖23是重量傳感器探針的第二實施方式的立體圖M是粉末曝氣機的第一實施方式的立體圖25是圖M的粉末曝氣機的分解圖沈是應(yīng)用于圖M的粉末曝氣機中的氣動清掃器的立體圖27是圖沈的氣動清掃器的分解圖28A-28C是圖M的粉末曝氣機的截面圖四是粉末曝氣機的第二實施方式的立體圖30是圖四的粉末曝氣機的分解圖31是應(yīng)用于圖四的粉末曝氣機中的氣動清掃器的立體圖32是圖31的氣動清掃器的分解圖33是料斗組件的第一實施方式的立體圖34是圖33的料斗組件的分解圖35是料斗組件的第二實施方式的立體圖36是圖35的料斗組件的分解圖37是鼓風(fēng)機組件的第一實施方式的立體圖38是圖37的鼓風(fēng)機組件的分解圖39是鼓風(fēng)機組件的第二實施方式的立體圖40是圖39的鼓風(fēng)機組件的分解圖41是氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的示意性視圖42是結(jié)合有傳感器室的粉末輸送系統(tǒng)的立體圖43是圖42中示出的傳感器室的分解圖44是對吸入筒的填充步驟的圖示；
圖45是對緊湊型吸入器的填充步驟的圖示。
具體實施方式
圖1至圖7示出根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的粉末分配和感測設(shè)備10。所述設(shè)備的目的是將粉末分配進多個筒20中并感測和控制每個筒的填充狀態(tài)，從而使每個筒容納精確控制的粉末量。如在此所使用的，術(shù)語“筒”是指任意可保持粉末——典型地為包含藥物的粉末——的容器或膠囊。如在此所使用的，術(shù)語“填充”包括填充和部分填充，因為典型地每個筒沒有填充到最大容量而實際上可僅填充到其最大容量的一小部分。如下文所述， 所述設(shè)備可用于填充吸入筒或者緊湊型吸入器，但是無需限制待填充容器的類型。
筒20可保持在位于托架支撐框架M中的筒托架22中以進行處理。筒可以保持在由行和列構(gòu)成的陣列中。在一個示例中，筒托架22以6X8的陣列保持48個筒20。筒托架22的構(gòu)造和設(shè)備10的對應(yīng)構(gòu)造僅作為示例給出而不是對本發(fā)明范圍的限制?？梢岳斫馔餐屑?2可構(gòu)造成保持不同數(shù)量的筒，并且在本發(fā)明的范圍內(nèi)筒托架22可具有不同的陣列構(gòu)造。在以下所述的另一個實施方式中，筒托架可保持192個筒。筒托架22可由機器人放置在支撐框架M中和從支撐框架M移走。
除托架支撐框架M外，粉末分配和感測設(shè)備10的部件還包括粉末分配器組件 30，其將粉末分配入筒20中；粉末傳送系統(tǒng)32，其將粉末輸送至粉末分配器組件30 ；以及傳感器模塊34，其感測每個筒20的填充狀態(tài)。粉末分配和感測設(shè)備10還包括框架40，其用于安裝托架支撐框架對、粉末分配器組件30、粉末傳送系統(tǒng)32和傳感器模塊34 ；以及致動器42，其相對于筒20移動粉末分配器組件30和粉末傳送系統(tǒng)32。
粉末分配器組件30包括具有豎直孔52陣列的陣列組50 ；以及安裝在陣列組50 的每個豎直孔中的粉末分配器模塊M。陣列組50可構(gòu)造成與筒托架22中的筒20陣列或者筒托架中的部分筒相匹配。在上述保持48個筒的筒托架示例中，陣列組50可具有6X8 的豎直孔52陣列并提供48個粉末分配器模塊M的安裝。在這種實施方式中，粉末分配器模塊M以1英寸的中心距安裝?？梢岳斫饪稍诒景l(fā)明的范圍內(nèi)利用不同的間距布置。如圖8所示，陣列組50還包括粉末存儲和傳送通道60a、60b、60c、60d、60e、60f、60g和60h，在此實施方式中，一個通道用于每行六個粉末分配器模塊Μ。如下所述，粉末通過粉末傳送系統(tǒng)32經(jīng)由陣列組50中的每個通道輸送至粉末分配器模塊Μ。優(yōu)選地，每個通道具有足夠容積以便存儲用于數(shù)個粉末分配循環(huán)的粉末。
在圖1至圖7的實施方式中，粉末傳送系統(tǒng)32包括第一粉末傳送系統(tǒng)32a，其將粉末輸送至陣列組50中的第一組四個通道60a、60b、60c和60d ；以及第二粉末傳送系統(tǒng) 32b，其將粉末輸送至陣列組50中的第二組四個通道60e、60f、60g和60h。粉末傳送系統(tǒng) 32a和32b中的每一個都包括鼓風(fēng)機組件70，其使傳送氣體運動通過粉末傳送系統(tǒng)；粉末曝氣機72，其將粉末輸送至粉末分配器組件30 ；以及料斗組件74，其向粉末曝氣機72供應(yīng)粉末。在其它實施方式中，可以利用單個粉末傳送系統(tǒng)或多于兩個的粉末傳送系統(tǒng)。
鼓風(fēng)機組件70通過管76耦聯(lián)到粉末曝氣機72的氣體入口 78，并產(chǎn)生通過氣體入口 78的傳送氣流。粉末曝氣機72包括粉末入口 80以接收來自料斗組件74的粉末。粉末由粉末曝氣機72經(jīng)由四個粉末輸出口 82輸送至陣列組50中的各個通道的入口端。粉末經(jīng)各個通道傳送至每行粉末分配器組件30中的粉末分配器模塊M。如下所述，粉末通過粉末分配器模塊M獨立地分配至筒20。
通道60a至60h貫穿陣列組50，并且調(diào)整好的吸力歧管84耦聯(lián)到通道的出口端。 第一粉末傳送系統(tǒng)3 的吸力歧管84連接到通道60a至60d的出口端，而第二粉末傳送系統(tǒng)32b的吸力歧管84連接到通道60e至60h的出口端。吸力歧管84將傳送氣體返回鼓風(fēng)機組件70，從而形成閉環(huán)式循環(huán)氣體傳送系統(tǒng)。在其它實施方式中，粉末傳送系統(tǒng)可利用開環(huán)式氣體傳送系統(tǒng)。任何沒有輸送至粉末分配器模塊M或者存儲在通道中的粉末都經(jīng)由吸力歧管84返回鼓風(fēng)機組件70。如下論述，在某些實施方式中，鼓風(fēng)機組件70可包括氣體-微粒分離設(shè)備以便保留住大粉末結(jié)塊，同時小粉末結(jié)塊再循環(huán)至粉末曝氣機72以輸送到粉末分配器組件30。如下進一步論述，每個粉末傳送系統(tǒng)可包括氣體調(diào)節(jié)單元以便控制循環(huán)傳送氣體的相對濕度和/或溫度。
粉末傳送系統(tǒng)32可包括傳感器以確定粉末傳送系統(tǒng)的不同部件中的粉末高度。 料斗組件74可包括料斗高度傳感器以感測在料斗組件74的貯槽中的粉末高度。粉末曝氣機72可包括放料閥高度傳感器以便確定在粉末曝氣機72的放料閥中的粉末高度。鼓風(fēng)機組件70可包括大結(jié)塊高度傳感器。分配器填充高度傳感器可置于鼓風(fēng)機組件70的吸力歧管84處。例如，粉末高度傳感器可利用光學(xué)技術(shù)來感測粉末高度?？衫梅勰└叨葌鞲衅鱽砜刂品勰┹斔拖到y(tǒng)32的操作以及粉末分配器模塊M的粉末加載。
傳感器模塊34 (圖20)可包括傳感器支架100 (圖21)和安裝在傳感器支架100中的傳感器組件110的陣列。在示出的實施方式中，每個傳感器組件110包括兩個傳感器單元114(圖幻和相關(guān)聯(lián)的電路。因而，一個傳感器組件110與兩個粉末分配器模塊M—起使用。在其它實施方式中，每個傳感器組件可包括單個傳感器單元或者多于兩個的傳感器單元。傳感器組件110的數(shù)量以及傳感器組件110在陣列中的布置可使得傳感器單元114 與位于筒托架22中的筒20的構(gòu)造或者位于筒陣列中的部分筒的構(gòu)造相匹配。通過以6 X 8 的陣列、中心距為1英寸地保持48個筒20的筒托架22為例，傳感器單元34可包括M個傳感器組件110，其在6X8的陣列中以1英寸的中心距提供48個傳感器單元114。在圖1 至圖7的實施方式中，每個傳感器單元114都是重量傳感器，以便感測輸送到各個筒20的粉末重量。重量傳感器探針112附聯(lián)到每個傳感器單元114并通過筒托架22中的開口與筒20的下端接觸。
在粉末分配期間，傳感器單元114單獨地感測每個筒20的填充狀態(tài)，使得當(dāng)所需量的粉末已經(jīng)分配進每個筒20中時可終止粉末分配。傳感器單元114優(yōu)選為重量傳感器， 其在粉末分配過程中監(jiān)控筒20的重量并且在本實施方式中精確到5至10毫克以內(nèi)。在重量非常小的情況下要求高精度、高速和高重復(fù)度的應(yīng)用中典型地使用電平衡光束作為重量傳感器。
重量傳感器組件110的物理構(gòu)造是考慮如下系統(tǒng)的結(jié)果其中粉末分配器模塊M 例如以1英寸的中心距間隔緊密。優(yōu)選地，重量傳感器組件Iio可放置在與筒托架22和粉末分配器模塊M的構(gòu)造相匹配的陣列中。在優(yōu)選實施方式中，傳感器組件110具有豎直構(gòu)造并且兩個傳感器單元114組合在一起以形成傳感器組件。重量感測機械部件位于組件的頂部，電氣電路位于機械部件下方并且電連接器位于底部。傳感器組件可安裝在用于在1 英寸中心距的用于重量感測的陣列中。
在另一個實施方式中，可購得的重量傳感器模塊具有一個水平的構(gòu)造并可在三個不同高度上的分層布置中用于每行具有六個筒的陣列。在分層布置中，使用不同長度的探針與筒接觸。
粉末分配和感測設(shè)備10已經(jīng)描述為具有以1英寸的中心距安裝的粉末分配器模塊M和傳感器單元114?？梢岳斫庠诒景l(fā)明的范圍內(nèi)部件之間可采用更大或者更小的間隔。另外，設(shè)備10的部件沒必要安裝在一致的陣列中。例如，部件之間X方向的間距可與部件之間Y方向的間距不同，或者陣列的行可相對于相鄰的行偏移。
在操作中，保持筒20的筒托架22優(yōu)選由機器人或其它自動機構(gòu)置于托架支撐框架M中。筒托架22下降，從而使得筒20由位于各傳感器組件110上的重量傳感器探針 112從筒托架22抬高并由探針112支撐。筒托架22可在每個筒的位置處設(shè)置有開口以允許探針112穿過筒托架22并抬高筒20。因此，每個筒20可由其中一個傳感器單元114稱重量而沒有來自筒托架22的干擾。在某些實施方式中(圖22和圖23)，探針112包括對筒20的三點支撐件。在其它實施方式中，探針112包括對筒20的圓筒形支撐件。粉末分配器組件30下降到分配位置。在分配位置中，每個粉末分配器模塊M定位成略高于其中一個筒20且與其對齊。
如圖2所示，框架40可包括下框架40a、中框架40b、以及上框架40c。下框架40a 和中框架40b緊固到基板41。上框架40c為托架支撐框架M、粉末分配器組件30以及粉末傳送系統(tǒng)32提供座架。陣列組50連接到致動器42并當(dāng)致動器42被激勵時向上或向下移動。傳感器模塊34安裝在位于下框架40a和中框架40b內(nèi)的固定位置中。
如下所述，粉末傳送系統(tǒng)32可連續(xù)操作或間歇操作。起動粉末分配器模塊M從而將粉末分配到筒20。粉末分配到筒20是同時進行的，使得所有在筒托架22中的筒或者在筒托架中的部分筒同時接收粉末。隨著粉末分配的進行，由各個傳感器單元114感測筒 20的重量。每個傳感器單元114的輸出耦聯(lián)到控制器。如下所述，每個控制器將感測到的重量與對應(yīng)于所需粉末量的目標(biāo)重量相比較。只要感測到的重量小于目標(biāo)重量，則繼續(xù)粉末分配。當(dāng)感測到的重量等于或大于目標(biāo)重量時，控制器命令相應(yīng)的粉末分配器模塊M終止粉末分配操作。如果填充周期之后感測到的重量超出最大允許重量，則相應(yīng)的筒可標(biāo)記為不合格。因而，對于在筒托架22中的一批筒而言，粉末分配和重量感測同時進行。批次可包括在筒托架22中的所有筒或者在筒托架中的部分筒。粉末分配周期可包括同時地將粉末分配到一批筒并感測該批次筒的重量，并實現(xiàn)對粉末分配的100%的檢測和控制。
在一個實施方式中，筒在筒托架22中的數(shù)量和間隔與設(shè)備10中的粉末分配器模塊M的數(shù)量和間隔相匹配。在其它實施方式中，筒托架的筒數(shù)量和筒間距可不同于粉末分配器模塊M的構(gòu)造。例如，筒托架可構(gòu)造成保持數(shù)量成倍于粉末分配器模塊M且筒間距小于粉末分配器模塊討的間距。僅作為示例，筒托架可構(gòu)造成保持有以0. 5英寸的中心距間隔開的192個筒20。通過這種布置，以0. 5英寸的中心距間隔開的筒的12X16的陣列與以1英寸的中心距間隔開的筒的6 X 8陣列占用的面積相同。
如圖7所示，筒托架22可通過托架定位機構(gòu)120沿水平方向移位以便將不同批次的筒與粉末分配器模塊討對齊。筒托架22置于托架支撐框架M中以便處理。托架定位機構(gòu)120包括耦聯(lián)到托架支撐框架M的X方向致動器230和耦聯(lián)到托架支撐框架M的Y 向致動器232。因此，托架支撐框架M和筒托架22可沿水平X-Y平面移動，從而相對于粉末分配器模塊M和傳感器單元114定位這些批次的筒。
具有192個筒的筒托架可如下地處理。筒托架從空檔位置移至第一 X-Y位置(0， 0)，從而使得第一批48個筒與48個粉末分配器模塊M的陣列豎直對齊。粉末分配進第一批筒中，然后筒托架移至第二 X-Y位置(0，0.5)以便將第二批48個筒與48個粉末分配器模塊M的陣列對齊。粉末分配進第二批筒中，然后筒托架移至第三X-Y位置(0.5，0)以便將第三批48個筒與48個粉末分配器模塊M的陣列對齊。然后筒托架移至第四X-Y位置 (0.5,0. 5)以便將第四批48個筒與48個粉末分配器模塊M的陣列對齊。粉末分配進第四批筒中從而完成192個筒的處理。在以上示例中，托架定位順序和筒的批次順序可變化。
可以理解這種處理可應(yīng)用于具有不同筒間距、不同筒數(shù)量等的不同托架布置。在這些實施方式中，筒托架在水平平面內(nèi)移位以獲得分批的筒與粉末分配器模塊的陣列之間的對齊。批次的筒典型地與粉末分配器模塊M的陣列相配。然而，在某些應(yīng)用中，批次中筒的數(shù)量可少于粉末分配器模塊的數(shù)量。
在圖8和圖9中示出陣列組50。如上所述，陣列組50設(shè)置有粉末存儲和傳送通道 60a、60b、60c、60d、60e、60f、60g* 60h，一個通道對應(yīng)于粉末分配器模塊M陣列中的每一行。每個通道60a至60h延伸貫穿陣列組50且與陣列相應(yīng)行中的豎直孔52相交。在圖1 至圖7的實施方式中，粉末傳送系統(tǒng)3 將粉末輸送至陣列組50的一側(cè)，同時粉末傳送系統(tǒng)32b將粉末輸送至陣列組50的相反側(cè)。因此，圖8和圖9示出通道60a至60d的進口端和通道60e至60h的出口端。
在圖8和圖9的實施方式中，通道60a至60h的截面呈長孔形并平行。如圖10所示，每個粉末分配器模塊討都設(shè)置有呈貫穿粉末分配器模塊的長孔形開口形式的粉末入口 130。當(dāng)粉末分配器模塊M安裝在陣列組50中時，粉末入口 130與陣列組50中的相應(yīng)通道對齊。粉末入口 130和通道60a至60h優(yōu)選具有相同尺寸和形狀的截面并經(jīng)過拋光以提供光滑的內(nèi)表面。陣列組50中的每個通道和粉末分配器模塊M中相應(yīng)的粉末入口 130 限定一個貫穿陣列組50以用于將粉末輸送至每個粉末分配器模塊M的通路。粉末經(jīng)粉末入口 130供應(yīng)到每個粉末分配器模塊M。粉末入口 130構(gòu)造成貫穿開口，以使得一部分經(jīng)通道傳送的粉末輸送至第一粉末分配器模塊M而另一部分粉末經(jīng)粉末入口 130和陣列組 50中的通道傳送至后續(xù)的粉末分配器模塊M。
另外，通道60a至60h起儲存粉末的作用。通道60a至60h可存儲的粉末多于分配到單批次筒所需的粉末。在一個實施方式中，粉末傳送系統(tǒng)32間歇地操作。用于多批次筒20的足量粉末從料斗組件74供應(yīng)到通道60a至60h。然后，粉末被分配到多批次筒 20，直至分配器模塊M中的粉末供應(yīng)變得不足。在其它實施方式中，粉末連續(xù)供應(yīng)到通道 60a-60h,并且通道60a至60h作為緩沖器以存儲未分配到筒20的粉末。
閉環(huán)式氣動粉末傳送系統(tǒng)32將結(jié)塊顆粒從粉末曝氣機72饋送入陣列組50中。然后，傳送氣體循環(huán)回到粉末曝氣機72。傳送氣體可通過供應(yīng)到鼓風(fēng)機組件70的次級處理控制氣體調(diào)節(jié)。
陣列組50起動態(tài)粉末儲存設(shè)備的作用，其將藥粉的批次載量或連續(xù)載量饋送入單個粉末分配器模塊討中。更一般地，陣列組50包括一個或多個用于將藥粉的粉末氣霧和/或結(jié)塊漿料傳送到粉末分配器模塊陣列的通道。陣列組50可在開環(huán)式或閉環(huán)式氣體傳送系統(tǒng)中操作。粉末曝氣機72和陣列組50將藥粉流化、夾帶并傳送進陣列組50的通道中。
陣列組50可為例如粉末曝氣機72、料斗組件74、吸力歧管84以及泵組件70等相關(guān)聯(lián)的部件和子系統(tǒng)供給主要的結(jié)構(gòu)支撐。另外，陣列組50保持用于將粉末分配到筒陣列的粉末分配器模塊M的陣列。在一個優(yōu)選實施方式中，陣列組50包括主體132、頂板134 以及底板136。板136和板136包括作為用于粉末分配器模塊M的導(dǎo)向件和密封件的0形環(huán)。此陣列組還包括支承件140及用于將陣列組附連到框架構(gòu)件的夾柄142。
在操作中，在受控的顆粒沉降過程中，粉末由傳送氣體經(jīng)每個通道60a至60h傳送并輸送到每個粉末分配器模塊M。粉末通過重力作用落入每個粉末分配器模塊M中。任何穿過通道而未落入粉末分配器模塊M之一中且未被存儲的粉末通過吸力歧管84返回泵組件70。
每個粉末分配器模塊M將粉末分配進筒20中。粉末的劑量典型地在5至30毫克范圍內(nèi)，但是劑量不限于該范圍。
如在圖10至圖16B中詳細示出，粉末分配器模塊M包括具有下支架部分150a、中支架部分150b和上支架部分150c以及罩蓋150d的粉末分配器支架150。粉末分配器支架150可呈長形構(gòu)造，具有小的截面以允許在陣列組50中的緊密間距。如上面指出的，粉末分配器模塊M可以1英寸的中心距安裝。中支架部分150b包括粉末入口 130和圓筒形導(dǎo)管 152，其從粉末入口 130向下延伸至下支架部分150a。下支架部分150a包括向下延伸到分配器管嘴158的錐形導(dǎo)管154，分配器管嘴的尺寸大小與筒20相適應(yīng)。可呈圓錐形的錐形導(dǎo)管1 提供從圓筒形導(dǎo)管152的尺寸到分配器管嘴158的尺寸的過渡。圓筒形導(dǎo)管152 和錐形導(dǎo)管1 共同限定用于保持待分配粉末的分配器料斗156。分配器料斗156中的粉末稱為散裝粉末層。分配器管嘴158構(gòu)造成將粉末分配進筒20中。
粉末分配器模塊M還包括以受控方式使粉末經(jīng)料斗156向下移至管嘴158的供料桿160 ；致動桿160的桿致動器162 ；位于料斗156下端的分配器填充閥180 ；以及打開和關(guān)閉閥180的閥致動器182。桿致動器162和閥致動器182可為微型馬達。桿致動器162 可通過柔性耦聯(lián)件186或其它耦聯(lián)件耦聯(lián)到供料桿160，所述其它耦聯(lián)件除轉(zhuǎn)動供給旋轉(zhuǎn)外還可提供豎直的桿攪動、位移或二者兼有。粉末分配器模塊M還包括電路板184，該電路板184的電路用于控制桿致動器162和閥致動器182并用于與控制粉末分配器模塊M操作的控制電路連通。
填充閥180可包括實施為齒輪的閥構(gòu)件190，閥構(gòu)件190設(shè)置有偏心設(shè)置的閥開口 191。閥構(gòu)件190可安裝在下支架部分150a中以用于繞一個軸線旋轉(zhuǎn)，使得閥開口 191可如圖16A所示轉(zhuǎn)入與分配器管嘴158對齊的位置并可如圖16B所示轉(zhuǎn)出與分配器管嘴158 對齊的位置。當(dāng)閥開口 191與分配器管嘴158對齊或部分對齊時，填充閥180打開且粉末分配到筒內(nèi)。當(dāng)閥開口 191不與分配器管嘴158對齊時，填充閥180關(guān)閉且粉末不分配。優(yōu)選地，如下所述，填充閥180為可部分打開的類型。
填充閥180的閥構(gòu)件190可通過驅(qū)動組件耦聯(lián)到閥致動器182，驅(qū)動組件包括與閥構(gòu)件190的齒輪嚙合的下齒輪192 ；從分配器模塊M的下部延伸至分配器模塊上部—— 閥致動器182安裝于此上部處——的驅(qū)動軸193 ；附連到驅(qū)動軸193上端的上齒輪194 ；以及附連到閥致動器182的上齒輪195。上齒輪194和195集成一體以使得當(dāng)激勵閥致動器 182時導(dǎo)致閥構(gòu)件190旋轉(zhuǎn)。
齒輪195可與閥構(gòu)件190相匹配，同時齒輪194可與齒輪192相匹配。因此，齒輪 195的位置指示閥構(gòu)件190的位置以及閥開口 191相對于管嘴158的位置。附連到上齒輪 195的磁體相對于開/關(guān)傳感器220(圖17)旋轉(zhuǎn)以分別指示填充閥180的打開和關(guān)閉位置。
在圖12中示出位于粉末入口 130和分配器管嘴158之間的粉末分配器模塊M的下端的示意性截面圖。如圖所示，可認為分配器料斗156具有粉末層準(zhǔn)備區(qū)156a、粉末層壓縮區(qū)156b、以及排出區(qū)156c。粉末層準(zhǔn)備區(qū)156a位于粉末入口 130下方的圓筒形導(dǎo)管 152中。粉末層壓縮區(qū)156b位于錐形導(dǎo)管154的上部中，而排出區(qū)156c位于錐形導(dǎo)管巧4 的下部中。
供料桿160可包括軸向貫穿分配器料斗156延伸的桿形式的軸桿170。供料桿 160還包括一個或多個附接到軸桿170的供料元件。供料元件以受控方式將粉末從粉末入口 130移至分配器管嘴158。在圖12的實施方式中，供料桿160包括位于粉末層準(zhǔn)備區(qū) 156a中的粉末層準(zhǔn)備元件164 ；位于粉末層壓縮區(qū)156b中的粉末層壓縮元件165 ；以及位于排出區(qū)156c中的排出元件166。下面描述供料元件164、165和166的示例。
在圖13A和圖13B中示出供料桿160的一個實施方式。在此描述的供料桿實施方式中，粉末層準(zhǔn)備元件164和粉末層壓縮元件165實施為螺旋式敞開框架，包括多個安裝到軸桿170上的間隔開的桁架172 ；以及一個或多個附接到桁架172和軸桿170的線。桁架 172可在圓筒形導(dǎo)管152和錐形導(dǎo)管154中從軸桿170徑向延伸。桁架172可延伸到料斗 156內(nèi)壁附近但不接觸該內(nèi)壁。在錐形導(dǎo)管154中的桁架172長度變化以與錐形導(dǎo)管IM 的圓錐形內(nèi)壁相配。桁架沿不同徑向安裝到軸桿170上。在優(yōu)選實施方式中，桁架172的端部限定一個雙螺旋。
在圖13A和圖1 的實施方式中，供料桿160包括10個桁架。在這一示例中，相鄰桁架以0. 125英寸的間距沿軸桿170分隔開，并且除在軸桿170底部的最后兩個轉(zhuǎn)動22. 5 度的桁架外，每個桁架都相對于相鄰桁架轉(zhuǎn)動45度。桁架的直徑可優(yōu)選地為結(jié)塊的尺寸， 大致為0. 025英寸至0. 075英寸。桁架材料可為不銹鋼或其它結(jié)構(gòu)剛性、耐腐蝕的惰性材料——例如金屬、陶瓷、塑料等。根據(jù)粉末的形態(tài)，供料桿可由導(dǎo)電或非導(dǎo)電材料制成?？蓪⒗缣沾?、塑料以及彈性體的非導(dǎo)電材料鍍上金屬以提供導(dǎo)電的外表面。桁架過多導(dǎo)致粉末與旋轉(zhuǎn)的桿擠壓，反之桁架過少就不能支撐雙螺旋構(gòu)造。桁架的間距和相鄰桁架的夾角可與使用的桁架數(shù)量成反比。
如上面指出的，供料桿160包括附接到桁架172的線。在圖13A和圖13B的實施方式中，線限定雙螺旋174、第一 V形176和第二 V形178。如圖所示，雙螺旋174包括位于或靠近每個桁架172—端的螺旋線17 和位于或靠近每個桁架172相反端的螺旋線174b。 當(dāng)從桿致動器162向下觀察時每個螺旋線174a、174b從桁架到桁架沿順時針方向向下前進。
第一 V形176可包括在距離軸桿170的第一間隔處附接到桁架172的第一 V形線 176a，而第二 V形178可包括在距離軸桿170的第二間隔處附接到桁架172的第二 V形線 178a。第一 V形線176a穿過軸桿170中的孔176b，而第二 V形線178a穿過軸桿170中的孔178b?？梢岳斫猓菪€和V形線無需附接到供料桿160中的每個桁架。特別地，第一 V 形線176a附接到第一桁架(最高的桁架)和第五桁架。第二 V形線178a附接到第三桁架和第七桁架。第一和第二 V形可彼此隔開90°。
在圖13A和13B的實施方式中，螺旋線和V形線旋擰穿過位于各桁架中的孔并附連于各端部處。螺旋線位于桁架的端部處或端部附近，而V形線位于和軸桿170隔開期望間距處。桁架172中的孔可通過刀具鉆孔、激光鉆孔或放電鉆孔。在一個優(yōu)選的實施方式中，桁架172中的孔通過放電鉆孔，其鉆孔角度防止線的顯著彎曲。從而，每個桁架中的孔與相鄰桁架大致對齊。這種布置使得線可以大致自由地滑經(jīng)孔，使得粉末裝載力沿整個線的長度分布，從而減少可能導(dǎo)致斷裂的線應(yīng)力集中。在其它的實施方式中，線可例如通過激光焊接附連于桁架。在此示例中，螺旋線和V形線的直徑為0. 008英寸。
雙螺旋174可通過以螺旋線17 和174b綁系螺旋式安裝的桁架172的外端來形成。在桁架172的兩個外端布線以形成雙螺旋線圖案。雙螺旋線圖案執(zhí)行三個主要功能。 首先，周邊的線阻止被壓縮粉末粘附于導(dǎo)管壁、尤其是錐形導(dǎo)管154的壁。第二，當(dāng)桿160 順時針旋轉(zhuǎn)(從致動器桿朝下觀察)時，雙螺旋抬高位于導(dǎo)管壁界面處的粉末，并進一步將其減小到優(yōu)選的可流動結(jié)塊的尺寸范圍。第三，當(dāng)桿160逆時針旋轉(zhuǎn)時，雙螺旋沿軸桿170、 以及沿V形線自由路徑向下供給散裝粉末，并將粉末供給到分配器管嘴158中。另外，這個旋轉(zhuǎn)的散裝粉末供給操作易于粉碎水平地形成于旋轉(zhuǎn)桁架172之間的壓縮粉末餅。
供料桿160利用螺旋形的敞開框架，該框架如上所述地包括作為中央支撐件的軸桿170、作為結(jié)構(gòu)橫向構(gòu)件形成具有錐形漸縮下端形狀的螺旋形圖案的桁架172、以及形成雙螺旋174及第一和第二 V形176和178的線。倒錐形將桁架從較大直徑的導(dǎo)管過渡到較小直徑的粉末排出管嘴。線附接到桁架以減少散裝粉末的壓縮效果、及改善結(jié)塊漿料的流動。供料桿160能夠以微克的精度傳送高粘性的粉末，同時控制散裝粉末被壓實的傾向。粉末壓實導(dǎo)致粉末壓縮鎖住，并從而導(dǎo)致分配器堵塞。螺旋形敞開框架提供一種有利的散裝粉末傳送構(gòu)件，其能夠精確地傳送和分配各種形態(tài)的粉末——從自由流動到高粘度。通過僅允許小部分的螺旋機械力沿向下方向進入散裝粉末層內(nèi)、從而與待分配粉末的個體特性相適應(yīng)地控制壓縮效果來獲得這種性能。由于此壓縮控制，可有效地將粘性的粉末從大直徑導(dǎo)管傳送到小直徑導(dǎo)管內(nèi)。
軸桿170形成供料桿160的中央驅(qū)動軸桿。軸桿170支撐桁架172、雙螺旋174和第一及第二 V形176及178，這從而傳送散裝粉末以進行精確分配。中央驅(qū)動軸桿允許細小粉末沿其光滑的表面朝分配器管嘴158流動。
桁架172為粉碎被壓實的粉末結(jié)塊層的結(jié)構(gòu)橫向構(gòu)件。桁架172還支撐螺旋及V 形線。另外，桁架172提供以受控、低壓縮的方式傳遞散裝粉末層所需的螺旋機構(gòu)。
V形線176a和178a提供散裝粉末層內(nèi)的切割圖案。線設(shè)置成減少被壓實的粉末并打開一個位于粉末層內(nèi)的臨時自由路徑，該自由路徑允許少量的粉末結(jié)塊在重力作用下向下流動通過粉末層。另外，V形線切斷形成于桁架172之間的散裝粉末餅。這些餅由累積的壓實力形成并形成懸置的結(jié)塊粉末結(jié)構(gòu)。通過優(yōu)選地在中間處切斷餅，餅的結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定，并在來自螺旋桁架172的機械力的驅(qū)動下開始粉碎和向下流動。
排出元件166(圖12)構(gòu)造和設(shè)置成粉碎位于分配器管嘴158處的粉末壓縮餅。當(dāng)填充閥180關(guān)閉且桿160執(zhí)行散裝粉末的耙整和梳理操作時形成粉末餅。如果排出元件166 不移除和減少餅的話，則餅將堵塞管嘴或在閥打開時掉入筒內(nèi)，可能導(dǎo)致筒的過量填充。在環(huán)境濕度大于50%時，粉末餅堵塞管嘴的可能性最大。
在圖13A-13B、14A-14F和15A-15D中示出了排出元件166的實施方式。每個實施方式都采用如上所述的由桁架及線形成的螺旋型敞開框架，但是采用不同的排出元件。通過旋轉(zhuǎn)上述的螺旋型敞開框架，粉末受導(dǎo)引落入粉末層準(zhǔn)備區(qū)156a中。外側(cè)螺旋線破壞粉末與圓筒形導(dǎo)管壁之間的吸力，并在反向旋轉(zhuǎn)時抬高粉末層并給粉末層曝氣。隨著螺旋型敞開框架的旋轉(zhuǎn)，V形線切割并進一步減少粉末層。粉末層準(zhǔn)備區(qū)156a增加了粉末層在進入粉末層壓縮區(qū)156b的錐形導(dǎo)管時的流動性。因為螺旋型敞開框架能夠形成自然結(jié)塊—— 其在受到螺旋型敞開框架的力的引導(dǎo)時允許粉末流動，所以增強了粉末的流動性。在粉末層壓縮區(qū)156b中，結(jié)塊粉末層因為錐形導(dǎo)管的體積減少而受到壓縮。壓縮區(qū)不斷地增強粉末層的壓實，同時桁架和線持續(xù)地減少和曝氣粉末層。在排出區(qū)156c中，粉末結(jié)塊團進一步減少并通過管嘴158排出。排出元件控制粉末的減少和分配特性。粉末減少控制的不足導(dǎo)致排出孔口堵塞。粉末減少控制的不足還阻礙了粉末在規(guī)定時間內(nèi)的不過量分配。排出元件確定最終的粉末分配流速以及粉末結(jié)塊的一致性。
在圖13A-i;3B所示的實施方式中，排出元件166構(gòu)造成改型桁架181。改型桁架 181的兩側(cè)181a和181b向下延伸半個逆時針螺旋圈以形成一個雙螺旋。雙螺旋改型桁架181和雙螺旋174反向地盤繞。在其它實施方式中，改型桁架的一側(cè)螺旋形地向上轉(zhuǎn)。改型桁架可形成順時針或逆時針的螺旋。在某些實施方式中，改型桁架可形成為倒U形或S形。 對于自由流動的粉末，U形效果較好；而對于粘性粉末而言S形效果較好。在U形中，改型桁架的兩側(cè)都轉(zhuǎn)向分配器管嘴。在S形中，改型桁架的一側(cè)轉(zhuǎn)向分配器管嘴而另一側(cè)向上轉(zhuǎn)。
圖13A-i;3B的雙螺旋改型桁架181起到位于錐形導(dǎo)管下端內(nèi)的旋轉(zhuǎn)極化元件的作用。改型桁架的反向盤繞幾何形狀增加了粉末的抬升和曝氣，從而控制粉末分配以及改善了粉末的一致性。反向盤繞幾何形狀還在耙整循環(huán)中將粉末驅(qū)往管嘴。這形成了分配循環(huán)開始時的初始的2到4毫克的粉末排卸，并最終獲得更多的填充時間。
在圖14A-14F中示出了供料桿160的另一實施方式。在圖14A-14F的實施方式中， 排出元件166實施為通過倒U形支撐元件185安裝于軸桿170的滾針183。在圖14A-14F 的實施方式中，可選地，開有多個槽的擋盤189可位于錐形導(dǎo)管巧4的上部并附接到下支架部分150a。
粉末分配器模塊M進一步包括安裝于錐形導(dǎo)管IM下部的孔口元件187。孔口元件187可具有一個或多個槽形的孔口。在圖14D所示的一個實施方式中，孔口元件187a 包括兩個相交形成十字的槽形孔口。在其它實施方式中，孔口元件187b和187c包括三個相交的槽形孔口，如圖14E和14F所示?？卓诳梢韵鄬^寬，如圖14E所示，或者可以相對較窄，如圖14F所示。供料桿160定位成使得滾針183與孔口元件187隔開的間距小于自然的結(jié)塊尺寸。在操作中，滾針183相對于孔口元件187旋轉(zhuǎn)，使得粉末通過孔口元件187 中的孔口排出。
擋盤189可用于控制粉末層的前進速度，并且用于進一步減少進入錐形導(dǎo)管時的粉末結(jié)塊。在排出區(qū)156c中，粉末結(jié)塊團減少并然后由旋轉(zhuǎn)的滾針183通過孔口元件187 中的孔口擠出。包括支撐元件185、滾針183和孔口元件187的機構(gòu)控制粉末的減少和分配特性。粉末減少控制的不足導(dǎo)致排出孔口堵塞。粉末減少控制的不足還阻礙了粉末在規(guī)定時間內(nèi)的不過量分配。支撐元件185和滾針183確定最終的粉末分配流速和粉末結(jié)塊的一致性。包括支撐元件185、滾針183和孔口元件187的機構(gòu)可構(gòu)造成為特定的粉末形態(tài)提供最佳的粉末流動及結(jié)塊尺寸。支撐元件185沿下支架部分150a的周邊槽道行進以自動對中供料桿160。與孔口元件187結(jié)合的滾針183實現(xiàn)了力很小的粉末結(jié)塊分配。孔口元件 187提供了一致的粉末結(jié)塊，結(jié)塊尺寸落在一個很小的范圍內(nèi)。
在圖15A-15D中示出了供料桿160的另一個實施方式。排出元件166實施為附接于軸桿170的螺旋形的螺旋刀片240和M2。每個螺旋刀片240、242繞軸桿170轉(zhuǎn)大約半圈。螺旋刀片240和242的軸向長度可以是錐形導(dǎo)管154的軸向長度的大約一半。如圖所示，圖15A-15D所示的供料桿所采用的桁架少于圖13A-i;3B的實施方式，而螺旋線和V形線可附接于螺旋刀片240和242的上邊緣。螺旋刀片240、242以及雙螺旋174可反向地盤繞。
圖15A-15D所示的粉末分配器模塊M進一步包括安裝于錐形管道IM下端的孔口元件對4。在圖15A-15D所示的實施方式中，孔口元件244呈倒錐形，并設(shè)置有用于通過管嘴158排出粉末的多個孔口 244a。進一步地，螺旋刀片240和242的下邊緣是傾斜的，從而與倒錐形孔口元件244相匹配。安裝于軸桿170下端的軸承246接合孔口元件244中的開口并形成螺旋刀片240、242與孔口元件244之間的期望間距。軸承246可以是例如紅寶石或藍寶石的寶石材料，其對分配的藥粉不形成污染。在操作中，螺旋刀片240和242相對于孔口元件244旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致粉末通過孔口元件244中的孔口排出。在其它的實施方式中，孔口元件可以是平的，如圖14D-14F所示，且螺旋刀片240和M2的下邊緣是平的，以與孔口元件相匹配。
此實施方式與圖13A-i;3B和14A-14F中所示的供料桿反向地旋轉(zhuǎn)。在排出區(qū)156c 中，反向盤繞的螺旋刀片導(dǎo)致粉末結(jié)塊流動、并然后被擠出、由旋轉(zhuǎn)的螺旋尖經(jīng)由孔口元件 244中的孔口粉碎成顆粒狀。螺旋刀片和孔口元件形成的機構(gòu)控制粉末的減少及分配特性。 粉末減少控制的不足導(dǎo)致排出孔口堵塞。粉末減少控制的不足還阻礙了在規(guī)定時間內(nèi)的不過量分配。由螺旋刀片240、242及孔口元件244形成的機構(gòu)能夠補償粉末層的流體落差高度，從而降低分配過程對粉末層落差狀況的敏感度。螺旋刀片的半圈雙螺旋使得管嘴中的粉末不受豎直流體層力的作用，從而消除傾向于將粉末壓緊在管嘴中的力矢量。由螺旋刀片240、242及孔口元件244形成的機構(gòu)可構(gòu)造成提供最佳的單一粉末結(jié)塊尺寸。該機構(gòu)提供了一致的粉末結(jié)塊，結(jié)塊尺寸落在一個很小的范圍內(nèi)。軸承246提供螺旋的對齊和支撐， 同時保持從螺旋到孔口的粉末薄膜的厚度。
在某些實施方式中，排出元件166安裝在位于軸桿170尖端內(nèi)的孔中。在其它的實施方式中，排出元件166實施為軸桿170的可拆除的尖端。例如，雙螺旋排出元件可形成為壓配合到軸桿170端部中的可拆除尖端?？梢愿鼡Q該可拆除尖端以適應(yīng)不同的粉末形態(tài)。
下文參見圖13A-i;3B和14A-14F的實施方式的耙整操作和分配操作來描述粉末分配器模塊M的操作。耙整是這樣的一種操作將粉末層梳理和調(diào)整成均勻地曝氣、具有有利結(jié)塊尺寸的基體，從而為散裝粉末傳送提供更高的流動性。優(yōu)選的結(jié)塊尺寸是通過粉末層翻滾操作所形成的粘性粉末結(jié)塊的自然、穩(wěn)定的尺寸，并且其球徑通常落在0. 025英寸到0. 075英寸的范圍內(nèi)。粉末層耙整可通過向下進刀或抬升的模式進行。然而，粘性粉末偏向于抬升耙整以實現(xiàn)最佳的曝氣及改善的流動性。分配是將干燥散裝粉末以“灑落”方式傳送的操作，在重力作用下無壓縮地掉落，優(yōu)選的結(jié)塊基體從粉末管嘴排出、分配入筒內(nèi)。在此描述的粉末分配和感測設(shè)備可以操作球徑范圍在0. 005英寸到0. 075英寸的粉末結(jié)塊， 但是并不限于這個范圍。
當(dāng)從分配器模塊討的頂部觀察時，供料桿160沿順時針方向轉(zhuǎn)動以對散裝粉末層進行耙整、梳理和曝氣。由于雙螺旋導(dǎo)致的向上流動矢量，順時針旋轉(zhuǎn)抬升粉末。在此操作中，桿可以看作一個螺絲，豎直地保持在其螺帽處、被轉(zhuǎn)入粉末內(nèi)。雙螺旋刮擦導(dǎo)管壁，并且還將外側(cè)結(jié)塊移向分配器料斗的中央。隨著桿的轉(zhuǎn)動，桁架迫使大的結(jié)塊均勻地粉碎。這對散裝粉末層進行曝氣，導(dǎo)致層更為一致。
為了分配粉末，桿160優(yōu)選地沿逆時針方向轉(zhuǎn)動。桁架172和V形176、178粉碎粉末層并打開一個自由路徑，使得粉末沿軸桿170流動。雙螺旋174附加一個下壓矢量來向下驅(qū)動粉末并通過分配器料斗158。在其它的實施方式中，桿160沿順時針方向轉(zhuǎn)動以分配粉末。然而，結(jié)塊易于變大，并且對于沿順時針方向旋轉(zhuǎn)的粉末分配而言，過量填充的可能性要大得多。
在上述的實施方式中，當(dāng)從頂部觀察時，桁架和螺旋線具有順時針的構(gòu)造。應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，供料桿的桁架及線的布置可以反過來。從而，當(dāng)從頂部觀察時，桁架及螺旋線可具有逆時針的構(gòu)造。在這個構(gòu)造中，桿優(yōu)選地沿順時針方向旋轉(zhuǎn)以分配粉末。
下文對粉末分配器模塊M的操作的描述參見圖15A-15D的實施方式的耙整操作及分配操作。當(dāng)從分配器模塊M的頂部觀察時，供料桿160沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)以梳理散裝粉末層并填充螺旋。雙螺旋174附加一個下壓矢量來向下驅(qū)動粉末并進入分配器管嘴158。 同時，螺旋刀片240、242在粉末上施加向上的力矢量，以使得螺旋中的粉末升到上層以進行曝氣。
為了分配粉末，供料桿160優(yōu)選地沿順時針方向轉(zhuǎn)動。由于螺旋形敞開框架的雙螺旋導(dǎo)致的向上的流動矢量，順時針轉(zhuǎn)動抬高上層粉末。在此操作中，上部的桿可看作一個螺絲，豎直地保持在其螺帽處、被轉(zhuǎn)入粉末內(nèi)。雙螺旋刮擦導(dǎo)管壁，并且還將外側(cè)結(jié)塊移向分配器料斗的中央。隨著桿的轉(zhuǎn)動，桁架迫使大的結(jié)塊均勻地粉碎。這對散裝粉末層進行曝氣，導(dǎo)致層更為一致。桁架172和V形176、178粉碎粉末層并打開一個自由路徑，使得粉末沿軸桿170流動。
在首先開始分配時，螺旋中的粉末因為螺旋的向下力矢量受迫通過管嘴。在分配期間，另外的粉末通過從上層掉落的曝氣粉末來供應(yīng)。
在上述的實施方式中，當(dāng)從頂部觀察時，桁架和螺旋線具有順時針的構(gòu)造。應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，供料桿的桁架及線的布置可以反過來。從而，當(dāng)從頂部觀察時，桁架及螺旋線可具有逆時針的構(gòu)造。在這個構(gòu)造中，桿優(yōu)選地沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)以分配粉末。
在圖17中示出用于單個粉末分配器模塊M及對應(yīng)的傳感器單元114的控制器的框圖。優(yōu)選地，粉末分配器的控制提供最低程度的有目的的集中冗余計算能力。粉末分配器模塊M包括位于電路板184(圖11)上的分配器控制器200(圖17)。分配器控制器200 可包括三個處理器。每個桿致動器162和閥致動器182設(shè)置一個處理器，且一個處理器用于控制狀態(tài)LED 2 和可選模擬傳感器輸入?？刂铺幚砥?10位于傳感器模塊34的底板上， 如下文所述。該系統(tǒng)對每個分配器模塊M及其相應(yīng)的傳感器單元114采用一個控制處理器210。處理器210控制傳感器模塊34和分配器模塊M之間的通訊以及外部通訊。當(dāng)給出填充參數(shù)以及“執(zhí)行”指令時，控制處理器210具有讀取傳感器單元并指令分配器模塊致動器執(zhí)行筒的填充的能力?？刂铺幚砥?10還與管理處理器212通過網(wǎng)絡(luò)界面進行通訊。 管理處理器212對所有的粉末分配器模塊和傳感器單元提供高級別的控制。
除了管理處理器之外，系統(tǒng)中的每個分配器模塊M及相應(yīng)的傳感器單元114都重復(fù)圖17的控制器。在上述6X8的分配器模塊陣列的示例中，系統(tǒng)包括48個控制器。此布置提供對每個筒的粉末分配的獨立控制和監(jiān)控。
在一個實施方式中，構(gòu)造和控制粉末分配器模塊M，從而在10秒鐘內(nèi)精確地分配 10. Omg (毫克)的粉末。平均流速為l.Omg每秒，精度為+/-0.3mg或3%。為了以這個流速填充，控制電路每秒鐘至少作出20個決定。在其它的實施方式中，為了獲得期望的精度， 控制電路每秒鐘作出多于或少于20個的決定。供料桿的幾何形狀提供了足夠的流動一致性以實現(xiàn)此性能。供料桿將粉末團粉碎成小的結(jié)塊顆粒。機械地供料的結(jié)塊漿料的流動特性允許粉末在供料桿停止時暫停、同時粉末溢出最少，粉末溢出可能會導(dǎo)致筒的過量填充。
控制電路可提供下列的控制和功能。
1.桿速可具有50種不同的速度，從0. 1轉(zhuǎn)每秒變到5轉(zhuǎn)每秒。
2.在填充時，桿可以脈動。在脈動時，桿交替地順時針旋轉(zhuǎn)然后逆時針旋轉(zhuǎn)，例如前進兩步/后退一步，運動方式基于編程的脈動系數(shù)。當(dāng)填充重量小于選定的重量時，“脈動小于重量”的功能與脈動接合。當(dāng)填充重量大于選定的重量時，“脈動大于重量”的功能與脈動接合。當(dāng)填充重量位于兩個選定的重量之間時，“中間脈動”的功能與脈動接合。脈動指數(shù)是脈動時的選擇轉(zhuǎn)速。脈動重量是選定的開始或停止脈動的重量，且可以選擇在選定的脈動重量處的最小脈動時間。在某些應(yīng)用中，可能不采用脈動。
3.控制電路可打開和關(guān)閉粉末分配器填充閥。
4.控制電路可測量傳感器單元的皮重并開始粉末分配循環(huán)，以及可以停止粉末分配循環(huán)。
5.控制電路可通過由耙整時間、脈動時間和速度限度的序列來耙整粉末分配器中的粉末。
6.新的裝載函數(shù)開始通常在用新鮮粉末裝載分配器模塊之后運行的耙整/脈動循環(huán)。規(guī)定耙整時間、脈動時間以及速度。
7.另外的功能包括在填充循環(huán)期間自動地打開和關(guān)閉填充閥、每次閥關(guān)閉時自動地耙整粉末、以及在每次閥關(guān)閉時的耙整之后自動地脈動粉末。
8. “停止步驟”函數(shù)設(shè)定在達到目標(biāo)重量后反向旋轉(zhuǎn)供料桿的步驟數(shù)。這可以使粉末回流以防止過量填充，并取決于粉末形態(tài)的類型和相關(guān)的環(huán)境濕度條件。
9.速度控制函數(shù)迫使供料桿全速地運行，直至達到選定的填充重量。在這個觸發(fā)點，開始比例控制以與目標(biāo)重量減去實際重量成比例地減少桿速。此方法減少了總的填充時間。對于IOmg的額定填充重量以及+/-3%的公差而言，落在10. 3mg到9. 7mg之間的任何填充重量都是可接受的。由于過量填充的筒必須被扔掉，所以在達到最小重量之后，填充盡可能早地停止以避免可能的過量填充。最小重量例如設(shè)為9. 75mg，略大于實際的下限 9.7mg。這是必要的，因為當(dāng)粉末掉落到筒內(nèi)時，附加的力——例如慣性力、氣動力、靜力以及磁通量——可導(dǎo)致瞬間的重量讀數(shù)略高于實際的粉末重量。在一個數(shù)十秒的短暫時間之后，讀數(shù)停留在實際重量上。將最小重量設(shè)成高于實際下限0. 05mg減少了筒填充不足的危險。
10.與填充循環(huán)相關(guān)聯(lián)的參數(shù)包括填充伺服回路的比例增益、例如在比目標(biāo)重量低l.Omg時啟動的填充伺服回路的積分增益、以及填充循環(huán)期間所允許的最大桿速?？赏ㄟ^將速度指數(shù)規(guī)定在0到50之間來控制桿速。作為桿速指數(shù)的函數(shù)的、以每秒幾轉(zhuǎn)為單位的桿速的特性在于其對于低的桿速指數(shù)而言大致呈線形，并然后急劇地增加到最大桿速。 此特性提供在較低速度時比較高速度時更精細的控制，并允許桿在起初的70%的填充循環(huán)內(nèi)迅速得多地運行，以迅速地將筒填充到其填充重量的90%。最大桿速通常為5轉(zhuǎn)每秒。 超過該速度，存在將粉末壓得如此地實、從而使得必須卸下并清理分配器以恢復(fù)原來的粉末流動特性的危險。
脈動系數(shù)控制供料桿旋轉(zhuǎn)時的往復(fù)運動——如果允許脈動。在此實施方式中，向前旋轉(zhuǎn)與退后旋轉(zhuǎn)的比例是2。從而，取決于脈動系數(shù)，供料桿向前旋轉(zhuǎn)2η步并退后旋轉(zhuǎn)η 步。從而，例如500的脈動系數(shù)表示前進1000步并后退500步，而1的脈動系數(shù)表示前進2 步并后退1步。在其它的實施方式中，向前旋轉(zhuǎn)與退后旋轉(zhuǎn)的比例的值可不等于2和/或可編程。
11.填充時間伺服控制函數(shù)與在最后填充循環(huán)期間全速運行的時間成比例地調(diào)節(jié)桿速的最大指數(shù)。全速運行的時間很好地指示了粉末如何好地流動。如果實際的全速運行時間大于設(shè)定的時間，則控制器增加最大桿速指數(shù)以加快填充。相反地，如果實際的全速運行時間小于設(shè)定的時間，則減少最大桿速指數(shù)以維持恒定的處理時間。雖然盡可能快的填充看起來是有利的，但是存在粉末被壓實、堵塞分配器或過量填充筒的危險。
粉末分配器模塊M的參數(shù)如下所述地相關(guān)。當(dāng)較小的顆粒結(jié)塊尺寸分配到筒內(nèi)時，可提供更大的上沖控制。桿的加速增加了流速，但將粉末壓縮成大的結(jié)塊。大的結(jié)塊增加了流動，但是在填充的最后階段更易于過量填充。大的粉末存儲器節(jié)約了分配器的裝載時間，但將粉末壓縮成大的結(jié)塊，并在填充之前需要更多的粉末處理。脈動切碎大的結(jié)塊以實現(xiàn)更精確的填充，但是減少了流速。在填充之前的粉末處理增加了填充的一致性，但是增加了整體填充時間。
參見圖18和19來描述筒填充循環(huán)的一個實施方式。參見一個在10秒鐘內(nèi)用IOmg 劑量的Technosphere微粒來填充筒的示例來描述填充循環(huán)。應(yīng)當(dāng)理解，可對不同的填充重量、不同的粉末形態(tài)、不同的填充時間以及不同的環(huán)境條件采用不同的參數(shù)。筒填充循環(huán)可由控制處理器210和分配器控制器200來執(zhí)行。
當(dāng)分配器填充筒時，分配器控制處理器與管理計算機一起參照填充重量的值監(jiān)控所有的這些控制系數(shù)，每秒讀數(shù)20次。當(dāng)與理想的分配循環(huán)相比時，此數(shù)據(jù)提供反饋以促進改善粉末的粘性、流動性、一致性、病人藥物的功效以及整體的質(zhì)量控制。應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可每秒超過或少于20次地讀取重量值。
參見圖18，可在步驟250中設(shè)定用于分配器模塊操作的控制參數(shù)。例如，初始地，脈動設(shè)成“關(guān)閉”。閥控制參數(shù)可如此地設(shè)置在裝載新的粉末后，設(shè)置2秒的耙整，速度指數(shù)設(shè)為44，自動打開設(shè)為“打開”，且在關(guān)閉后自動耙整設(shè)為2秒。填充參數(shù)可包括一個8. Smg的設(shè)置——在該處開始比例控制，目標(biāo)填充重量可設(shè)為10. Omg,比例增益可設(shè)為 1. 0，積分增益可設(shè)為0. 03，且最大桿速指數(shù)可設(shè)為41 (每秒2轉(zhuǎn))。脈動系數(shù)可設(shè)為50，且填充時間伺服可設(shè)為10.0秒。可啟動一雙極離子發(fā)生器來使中性的粉末分配器模塊和筒帶電。
在步驟2M中，通過操作粉末傳送系統(tǒng)32來給分配器料斗156填充粉末。粉末通過粉末曝氣機72輸送到陣列組50。粉末通過陣列組50中的通道供應(yīng)到每個粉末分配器模塊M。當(dāng)過量的粉末經(jīng)過陣列組50并由位于吸力歧管84中的分配器填充程度傳感器感測到時，結(jié)束分配器模塊M的裝載，并且粉末傳送系統(tǒng)中止?？稍诹隙诽畛溲h(huán)期間耙整分配器料斗156，以除去粉末層中的大的氣隙和不一致。
料斗組件74由操作器或其它自動注入系統(tǒng)填充。流動幫助機構(gòu)旋轉(zhuǎn)以粉碎新的被壓縮的粉末。結(jié)塊輥旋轉(zhuǎn)以將大的結(jié)塊粉末輸送到曝氣機72中的卸料閥。卸料閥高度傳感器指示卸料閥為滿，從而停止結(jié)塊輥。鼓風(fēng)機組件70以大約3500rpm轉(zhuǎn)動，以使得氣體循環(huán)通過系統(tǒng)。氣動清掃器旋轉(zhuǎn)，準(zhǔn)備粉末由卸料閥輸送。旁通閥設(shè)為50%，以便于粉末和氣流氣體傳送。
卸料閥以每秒10度的增量旋轉(zhuǎn)，從而使粉末逐漸地落入氣動清掃器室內(nèi)。隨著粉末提供到氣動清掃器，細小的結(jié)塊向上傳送到升降器并進入分配器填充室。此時，大多數(shù)的填充發(fā)生在最后的分配器位置處。在卸料閥循環(huán)結(jié)束之后，變向閥以每秒10度的增量旋轉(zhuǎn)到0%旁通，從而引入最大的氣動清掃器壓力。這使得除了最重的結(jié)塊之外都傳送入分配室并且填充中間行的分配模塊。最后，鼓風(fēng)機組件70的速度增加到SOOOrpm，從而將剩余的粉末從氣動清掃器室傳送到第一行分配器模塊。
隨著這些填充循環(huán)的繼續(xù)，分配器料斗變滿。鼓風(fēng)機組件70結(jié)合旁通閥通過從峰頂掃除粉末、使細小的粉末循環(huán)通過系統(tǒng)以及將粉末沉積到位于峰頂之間的粉末層的低壓區(qū)域來整平所有分配器模塊的分配層高度。
在步驟258中，將筒定位于分配器管嘴158的下方、位于重量傳感器單元之上。如上所述，筒托架定位在粉末分配器模塊M的陣列與傳感器模塊34之間。在步驟260中，筒填充以預(yù)定的粉末劑量。下文結(jié)合圖19來描述填充循環(huán)。在步驟沈2中，填充閥關(guān)閉，且供料桿停止旋轉(zhuǎn)。
在步驟沈4中，判定分配器料斗是否需要再填充。如果分配器料斗需要再填充，則程序返回到步驟254。如果分配器料斗不需要再填充，則程序返回到步驟256。在所提供的示例中，可在四次10. Omg劑量后再填充分配器料斗。應(yīng)當(dāng)理解，可在多于或少于四次筒填充循環(huán)后——取決于例如分配器料斗的容量和在每個填充循環(huán)中分配的粉末量——啟動分配器料斗的再填充。在步驟254中再填充分配器料斗。如果不需要再填充，則在步驟 256中程序前進到下一個筒的填充循環(huán)。在提供的示例中，分配器料斗容納足夠用于20次 10. Omg劑量的粉末。在某些實施方式中，填充程序取決于在分配器料斗中的粉末高度以產(chǎn)生一個干燥粉末的流體落差并在重力導(dǎo)致的粉末流動中起到幫助作用。如果沒有足夠的流體落差，則填充時間增加到超過填充時限?？刹捎闷渌募夹g(shù)來判定是否需要再填充分配器料斗156。例如，如果在筒的填充循環(huán)期間幾乎沒有分配或沒有分配粉末，則可以假設(shè)需要再填充分配器料斗156。
在圖19中示出筒填充循環(huán)的一個實施方式。初始操作是在步驟觀0中測量傳感器單元的皮重。測量皮重操作將空筒重量從傳感器單元的讀數(shù)中減去，從而使得在填充循環(huán)開始時傳感器單元的讀數(shù)為0或0左右?？刂齐娐返却?. 5秒鐘以使得傳感器單元結(jié)束其測量皮重循環(huán)，并且如果傳感器單元的讀數(shù)小于0. 02mg則前進到填充操作。否則，重復(fù)測量皮重操作。
在步驟觀2中，填充閥180打開。如下文所述，填充閥開口可與分配器管嘴158略微地偏置以確保一致的操作。
在步驟觀4中，供料桿沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)以進行填充。通常地，實際填充大約在2 秒鐘——前移足夠的粉末以在耙整后重新開始粉末流動所需的時間——后開始。首先，供料桿以在分配器模塊設(shè)置期間所規(guī)定的全速轉(zhuǎn)動。在填充期間對筒中所分配的粉末的重量進行監(jiān)控。
在步驟觀6中，判定當(dāng)前所感測到的重量是否大于選定的啟動比例控制的重量。 在IOmg劑量的示例中，選定的重量可以是8. Smg0如果感測到的重量不大于選定的重量，則程序返回到步驟觀4并且供料桿繼續(xù)以全速旋轉(zhuǎn)。如果感測到的重量大于選定的重量，則在步驟288中對桿速進行伺服控制。初始誤差確定為目標(biāo)重量減去選定的啟動伺服控制時的重量。在上述的示例中，初始誤差為10. 0-8. 8 = 1. 2mgo依據(jù)下式控制桿速
新的桿速指數(shù)=((當(dāng)前誤差/初始誤差)*比例增益*最大指數(shù))+ (積分增益* 所經(jīng)過的時間)。
在此實施方式中，控制電路基于當(dāng)前誤差每秒鐘20次設(shè)定桿速。當(dāng)前誤差確定為目標(biāo)重量減去當(dāng)前所感測到的重量。對于0. 6mg的當(dāng)前誤差——其為上述示例中的初始誤差的一半——而言，桿速從最大指數(shù)41降低到指數(shù)20。由于指數(shù)速度曲線的非線性，實際桿速小于初始速度的一半。如上文所注意到的，到最需要控制的0為止，指數(shù)速度曲線是線性的。比例增益值使得可以改變作為誤差函數(shù)的速度改變量。在當(dāng)前感測到的重量大于目標(biāo)重量減去1. Omg時，所經(jīng)過的時間設(shè)成“打開”。比例誤差公式基于實際重量與期望重量之間的固定比例來減少桿速。在接近目標(biāo)重量時，存在速度非常低的情形，此時桿速不足以形成粉末流動。如果不加處理，則填充循環(huán)會超時運行而不能達到目標(biāo)重量。積分增益系數(shù)通過累積所經(jīng)過的時間并將所經(jīng)過的時間乘以積分增益系數(shù)來增加速度。此系數(shù)增加了新的桿速并迫使桿更快地旋轉(zhuǎn)以克服填充停止。
再次參見圖19，在步驟四0中比較當(dāng)前感測到的重量與最小重量。如果當(dāng)前感測到的重量小于最小重量，則在步驟觀8中繼續(xù)桿速的伺服控制。如果當(dāng)前感測到的重量等于或大于最小重量，則在步驟四2中比較當(dāng)前感測到的重量與最大重量。如果當(dāng)前感測到的重量大于最大重量，則在步驟四4中判定筒過量填充。如果當(dāng)前感測到的重量不大于最大重量，則填充循環(huán)完成且程序返回到圖18中的步驟沈2。
在步驟沈2中，控制電路可以對伺服進行調(diào)節(jié)。如果填充時間大于11秒，則控制電路可以將最大速度指數(shù)增加1。如果填充的時間小于9秒，則控制電路可以將最大速度指數(shù)減少1。此控制試圖維持一個10秒鐘的恒定填充時間。
優(yōu)選地，閥構(gòu)件190如此地定位當(dāng)填充閥180處于打開位置時，閥開口 191相對于錐形導(dǎo)管154的下端偏置。更具體地，閥構(gòu)件190如此地偏置，使得閥開口 191相對于錐形導(dǎo)管IM后置。也就是說，閥開口 191朝閥的關(guān)閉位置偏置。另外，當(dāng)打開和關(guān)閉閥以補償傳動系統(tǒng)中的遲滯時，閥構(gòu)件190沿一個方向旋轉(zhuǎn)。從而，例如閥構(gòu)件190可順時針旋轉(zhuǎn)以打開閥并可進一步順時針旋轉(zhuǎn)以關(guān)閉閥。此操作減少了由于在打開位置中閥構(gòu)件190與錐形導(dǎo)管IM之間的不受控的偏置而導(dǎo)致的不一致填充或過量填充的危險性。
在打開位置中，閥開口 191與錐形導(dǎo)管IM之間的任何偏置在閥構(gòu)件190頂部產(chǎn)生小擋板，粉末會積聚于該擋板上。如果閥開口 191相對于錐形導(dǎo)管巧4前置，則當(dāng)閥關(guān)閉時，該擋板上的任何粉末都會被倒下，從而可能會使筒過量填充。當(dāng)閥開口 191相對于錐形導(dǎo)管1 后置時，則閥的關(guān)閉不會從擋板上倒下任何粉末。當(dāng)為下一個筒打開閥時，粉末倒下，并且倒下的粉末由傳感器單元測量到。
已經(jīng)結(jié)合用于在規(guī)定的時間內(nèi)分配規(guī)定量的Technosphere微粒的實施方式來描述了粉末分配器模塊討及其操作。應(yīng)當(dāng)理解，可在本發(fā)明的范圍內(nèi)采用多種不同的分配器模塊結(jié)構(gòu)以及操作方案。例如，供料桿可采用不同的結(jié)構(gòu)——例如不同的桁架構(gòu)造、不同的線構(gòu)造，并且在某些實施方式中可能不需要線?？墒褂貌煌瑪?shù)量的螺旋線和V形線?？墒褂貌煌呐懦鲈?。供料桿可采用不同的供料機構(gòu)——例如螺絲機構(gòu)——以分配粉末?？墒褂萌我膺m當(dāng)?shù)奶畛溟y機構(gòu)來控制粉末的分配。對于操作而言，可使用任意獲得期望操作參數(shù)的操作方案。例如可采用任意適當(dāng)?shù)墓┝蠗U運動——例如旋轉(zhuǎn)、往復(fù)運動或振動。運動速度可以是變化的或固定的，或者是兩者的結(jié)合?？扇缧璧貑为殤?yīng)用或組合地應(yīng)用脈動、 比例控制、積分控制以及其它控制技術(shù)。在傳感器模塊的能力范圍內(nèi)，傳感器模塊可構(gòu)造成以任意期望的速率提供感測到的值?？傮w上，粉末分配器模塊M應(yīng)當(dāng)具有一個緊湊的結(jié)構(gòu)以允許安裝在上述的陣列中，并且應(yīng)當(dāng)構(gòu)造成響應(yīng)于控制電路——其從例如上述實施方式中所描述的重量傳感器的傳感器模塊接收感測到的值——在規(guī)定的時間間隔內(nèi)分配期望CN 102530277 A量的粉末。
如圖20和21所示，傳感器模塊34可包括安裝在傳感器支架100中的傳感器組件 110。在所示的實施方式中，每個傳感器組件110都包括兩個傳感器單元114。傳感器組件 110安裝在傳感器支架100中，使得傳感器單元114定位成測量位于筒托架22中的筒20的重量。在一個實施方式中，傳感器單元114以1英寸的中心距安裝在6X8的陣列中。在此實施方式中，使用M個傳感器組件110——每個包括2個傳感器單元114——來提供具有 48個傳感器單元的陣列。
每個傳感器組件110都具有一個豎向的構(gòu)造，其中兩個傳感器單元組裝在一起。 重量感測機械部件位于所述組件的頂部，電氣電路位于機械部件的下部，且電連接器300 位于傳感器組件110的底部。
傳感器支架100包括傳感器定位板310、傳感器殼體312、傳感器托架314以及導(dǎo)引銷組件316。定位板310包括一個開口陣列，開口與筒托架22中的筒20的位置配合，使得傳感器單元114相對于筒20準(zhǔn)確地定位。導(dǎo)引銷組件316使得定位板310可以定位在傳感器組件110上而不會損壞敏感的探針112或傳感器單元。傳感器托架314可包括分隔裝置，以將傳感器組件110定位在傳感器模塊34中。
傳感器模塊34進一步包括具有接頭332的傳感器底板330，所述接頭用于接合傳感器組件Iio的電連接器300。在圖20和21的實施方式中，傳感器模塊34包括兩個底板 330，每個底板都具有12個接頭332，以與總共M個傳感器組件110相適應(yīng)。每個傳感器底板330都可包括用于在筒填充操作期間處理來自傳感器組件110的信號、以及和粉末分配器模塊M通訊的控制電路。
傳感器模塊34可設(shè)置有用于冷卻傳感器組件110的裝置，其包括傳感器冷卻柵 340、傳感器冷卻支架342以及傳感器冷卻歧管344和346。冷卻空氣可導(dǎo)引通過冷卻歧管 344，從而對傳感器模塊34的包含有電氣電路的下部提供強迫的空氣冷卻。在圖20和21 的實施方式中，冷卻歧管344附連到傳感器托架314，且冷卻歧管346附連到冷卻支架342。 通過此裝置，冷卻空氣經(jīng)由冷卻歧管344循環(huán)入傳感器模塊34，循環(huán)通過傳感器托架314， 并然后向下進入冷卻支架342，并通過冷卻歧管346排出。在另一個冷卻裝置中，冷卻歧管 346附連到傳感器托架314，使得冷卻空氣導(dǎo)引通過傳感器托架314。傳感器托架314中未被使用的開口可由蓋板348關(guān)閉。每個冷卻歧管344和346可包括提供流經(jīng)傳感器模塊的均勻氣流的內(nèi)部通路。另外，冷卻歧管344和346可包括溫度感測元件以監(jiān)測傳感器模塊的溫度。
圖22示出了提供了重量傳感器單元和筒20之間的界面的重量傳感器探針的第一實施方式。探針112包括一主體360、頭部364以及杯狀件360，所述主體360包括與傳感器單元接合的支柱362，所述杯狀件360容納灰塵以及飄離的粉末顆粒。探針112進一步包括使灰塵和粉末顆粒偏離傳感器單元的灰塵護罩370以及用于接合并支撐筒20的銷372。 3個銷372以120度均勻地間隔開并且設(shè)計成彈性地變形并然后回復(fù)到其初始位置。另外， 銷設(shè)計成在過載狀態(tài)下屈曲以保護傳感器單元。在圖22的實施方式中，銷372是可移除的， 以針對不同的筒托架設(shè)計改變銷的高度。銷的小截面面積減少了熱流的空氣動力學(xué)效應(yīng)， 熱流的空氣動力學(xué)效應(yīng)可給精確的為棵重量測量增加偏置負載力。
圖23示出了提供了重量傳感器單元和筒20之間的界面的重量傳感器探針的第二實施方式。探針11 包括一主體380、頭部384以及杯狀件386，所述主體380包括支柱 382。杯狀件386容納灰塵以及飄離的粉末顆粒?；覊m護罩390使灰塵和粉末顆粒偏離傳感器單元。在圖23的實施方式中，探針11 包括與頭部384 —體地形成的銷392。每個銷 392通過徑向撐板加強。此構(gòu)造為豎直懸臂式的頂銷增加了結(jié)構(gòu)剛度。此構(gòu)造還減少了銷尖端處的振動和位移，從而抑制了音叉效應(yīng)。
在圖24-27及中示出了粉末曝氣機72的第一實施方式。在圖四_32中示出了粉末曝氣機72的第二實施方式。粉末曝氣機72包括一歧管體500，其限定氣體入口 78、粉末入口 80以及粉末出口端口 82。如上所述，氣體入口 78經(jīng)由管76連接到鼓風(fēng)機組件70，料斗組件74安裝到粉末入口 80，且粉末出口端口 82連接到陣列組50中的各個通道。粉末曝氣機72可包括氣動清掃器510，以將粉末通過抬升管512輸送到粉末出口端口 82 ；以及卸料閥520，以將一定量的粉末從粉末入口 80供應(yīng)到氣動清掃器510。在圖M-27 及^A-28C所示的實施方式中，歧管體500中的四個抬升管512將氣動清掃器510連接到粉末出口端口 82。粉末曝氣機72進一步包括變向閥524，變向閥5M將通過氣體入口 78 接收到的傳送氣體以期望的比例導(dǎo)引到氣動清掃器510以及旁通歧管526。使得導(dǎo)引通過旁通歧管5 的傳送氣體通過粉末出口端口 82流向陣列組50，從而將粉末傳送到安裝于陣列組50的每個通道中的粉末分配器模塊M。
氣動清掃器510包括大致圓筒形的曝氣管530，該曝氣管具有一個中空的內(nèi)部并設(shè)置有排出管嘴532。曝氣管530位于歧管體500的膛孔中。排出管嘴532可在曝氣管530 上形成螺旋形的圖案并可與曝氣管530的圓筒表面大致相切。分隔件534沿曝氣管530隔開并限定與各抬升管512對應(yīng)的環(huán)形室M2。另外，氣動清掃器510包括附接于分隔件534 并繞環(huán)形室542隔開的槳590。排出管嘴532與槳590的組合有效地將粉末漿料傳送到陣列組50。附連于曝氣管530 —端的導(dǎo)流件536包括有葉片，以幫助粉碎粉末團以及將傳送氣體從變向閥5 導(dǎo)引到曝氣管530的中空內(nèi)部。曝氣芯538的輪廓幫助傳送氣體等量地流過排出管嘴532。馬達540使得曝氣管530和導(dǎo)流件536在歧管體500內(nèi)旋轉(zhuǎn)。馬達540 具有可變的速度并且以相對高的速度——例如3500rpm——旋轉(zhuǎn)氣動清掃器510以傳送粉末漿料。
卸料閥520包括一個圓筒形的芯部550，該芯部550具有徑向相對的腔552。芯部 550安裝在歧管體500中的一個膛孔內(nèi)、位于氣動清掃器510的上方，并且連接到馬達554 以繞其中軸線旋轉(zhuǎn)。芯部550由馬達M4定位，其中腔552之一向上、朝向粉末入口 80。粉末由料斗組件74供應(yīng)通過粉末入口 80，從而填充或部分地填充腔552。然后，芯部550旋轉(zhuǎn)180°，導(dǎo)致粉末卸入繞著曝氣管530的環(huán)形室M2。卸料閥520單次操作所供應(yīng)的最大粉末量由腔陽2的體積限定。
變向閥5M包括安裝于歧管體500中的膛孔內(nèi)的閥構(gòu)件560、以及用于繞其中軸線旋轉(zhuǎn)閥構(gòu)件560的閥致動器562。閥構(gòu)件560可構(gòu)造成一個具有位于選定周向位置處的入口 564和出口 566及568的中空圓筒。端口 564、566和568可設(shè)置有葉片以阻擋和粉碎粉末團。通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)閥構(gòu)件560，通過氣體入口 78接收的傳送氣體可以期望的比例導(dǎo)引通過氣動清掃器510和通過旁通歧管526。在一個實施方式中，在將粉末輸送到陣列組50 期間調(diào)節(jié)變向閥524。在另一個實施方式中，變向閥5M在將粉末輸送到陣列組50期間是固定的。
粉末曝氣機72可進一步包括流動校直器570和具有特定輪廓的流動元件572， 以有助于提供均勻的傳送氣流通過每個粉末出口端口 82。每個出口 82可構(gòu)造為與通道 60a-60h之一的入口端相配合的排出腔。旁通歧管5 將傳送氣體供應(yīng)到每個排出腔的上部，且每個抬升管512將曝氣后的粉末向上地供應(yīng)到排出腔內(nèi)的傳送氣流中，如圖28A所最好地示出的。
粉末曝氣機72用作料斗組件74、陣列組50和鼓風(fēng)機組件70之間的界面。粉末曝氣機72從料斗組件74接收新鮮的粉末并從鼓風(fēng)機組件70接收再循環(huán)的粉末。新鮮粉末通過卸料閥520接收，且再循環(huán)粉末通過氣體入口 78接收并通過變向閥5M根據(jù)變向閥 524的位置分配至氣動清掃器510和旁通歧管526。
圖四-32所示的粉末曝氣機72的第二實施方式與圖24_27及28A-28C所示的粉末曝氣機類似，除了以下區(qū)別。如圖31和32所最好地示出的，氣動清掃器510類似地包括分隔件53 ，分隔件53 沿曝氣管530隔開并限定與歧管體500中的各抬升管對應(yīng)的環(huán)形室。第二實施方式的氣動清掃器510不包括繞環(huán)形室隔開的槳。另外，圖四-32的粉末曝氣機設(shè)置有以相對低的速度——例如1到IOrpm——旋轉(zhuǎn)氣動清掃器510的馬達540a，以傳送粉末氣霧。
粉末曝氣機72的部件包括氣動清掃器510、卸料閥520以及變向閥524。另外，旁通歧管526、流動元件572和流動校直器570用于使陣列組50中的每個通道中的氣流均勻化。氣動清掃器510、變向閥524以及卸料閥520由馬達操作并由系統(tǒng)控制計算機控制。
變向閥5 將進入的傳送氣體分成兩個方向進入旁通歧管5 和進入氣動清掃器510。旋轉(zhuǎn)的柱形閥縱向開槽以導(dǎo)引流動、同時維持相對恒定的液壓損失，從而有利于穩(wěn)定的排出。
氣動清掃器510具有數(shù)個元件。導(dǎo)流件536上的進氣通道葉片以有效、低損失的方式改變進入的傳送氣體的方向，同時形成一個在飄離結(jié)塊堵塞排出管嘴532下游之前阻止和清除飄離結(jié)塊的緊湊系統(tǒng)。切向的氣體排出管嘴532——其優(yōu)選地具有雙螺旋構(gòu)造—— 沿曝氣管530的長度布置。氣動清掃器510分成四個環(huán)形室M2。從卸料閥520供應(yīng)的藥粉在環(huán)形室542中曝氣。切向的排出管嘴532有效地曝氣藥粉和將藥粉從所述室的壁上掃除。變向閥5M可以相反地控制兩個傳送氣流，即一個可以增加而另一個減少。此控制功能允許藥粉在環(huán)形室542中翻轉(zhuǎn)，從而形成自然的平均結(jié)塊尺寸。然后，傳送氣流可穩(wěn)定地增加以將曝氣后的粉末漿料向上傳送到抬升管512并進入陣列組50的通道內(nèi)，這以受控的顆粒沉積過程填充陣列組通道。此傳送過程利用了自然結(jié)塊粉末的不利的粉末形態(tài)，并強迫粉末進入允許其被有效地氣動傳送的結(jié)塊狀態(tài)。
抬升管512與每個出口 82的排出腔相交。在此交點處，水平的傳送氣體使出來的上升粉末漿料轉(zhuǎn)向并將其下曳到陣列組50的通道內(nèi)。此過程形成了受控顆粒沉積過程的條件。
粉末曝氣機72從鼓風(fēng)機組件74接收已知量的粉末。粉末收集于卸料閥520中。 卸料閥520將傳送氣體與鼓風(fēng)機組件74隔開。另外，卸料閥520通過此氣體連結(jié)傳送粉末并將粉末傳送入氣動清掃器510。卸料閥520可選地具有以下功能使得粗略測重的初始藥粉從料斗組件74沉積到系統(tǒng)中。重量測量可通過位于卸料閥520的腔552中的負載傳感器進行。粗略的重量測量可用作料斗組件74的反饋控制、以及用作額外的數(shù)據(jù)以監(jiān)控散CN 102530277 A裝粉末的分配速度。
在環(huán)形室542中，氣動清掃器510使藥粉流體化、分配藥粉并將藥粉夾帶于傳送氣體中。室M2由多個螺旋構(gòu)造的切向排出管嘴532供應(yīng)傳送氣體。螺旋構(gòu)造可包括一個或多個螺旋——例如雙螺旋。另外，氣動清掃器510包括位于導(dǎo)流件536中的氣體導(dǎo)引葉片， 所述氣體導(dǎo)引葉片有效地將氣體導(dǎo)引到曝氣管530內(nèi)并用作撞擊器，以在大結(jié)塊抵達排出管嘴532之前減少大結(jié)塊。
變向閥5M在氣動清掃器510和旁通歧管5 之間分開進入的傳送氣體。變向閥 524構(gòu)造成阻礙緊湊設(shè)計內(nèi)的任何渦旋流動條件。變向閥用于控制曝氣后的結(jié)塊粉末漿料傳送入陣列組50的通道60a-60h。
具有特定輪廓的流動元件572置于旁通歧管5 內(nèi)，以促進管道流動幾何特性。當(dāng)旁通氣體從變向閥5M流入旁通歧管526時，其優(yōu)選地形成等動能流動圖形以防止形成斷流或渦流滯流區(qū)狀態(tài)。
流動校直器570包括通過在氣流排入排出腔580時限制和流動氣流來調(diào)節(jié)氣流的葉片。通過改變?nèi)~片之間的間隔，可以獲得通過陣列組50的每個通道60a-60h的均勻流速。
在圖33和34中示出了料斗組件74的第一實施方式。如圖33和34所示，料斗組件74包括料斗本體600和粉末出口 612，料斗本體600限定一用于保持粉末供給的粉末儲存器610，粉末出口 612與粉末曝氣機72的粉末入口 80接合。料斗組件74可設(shè)置有一鉸接蓋614和流動輔助機構(gòu)620。流動輔助機構(gòu)620可包括位于粉末儲存器610內(nèi)的螺旋形線圈622、以及一轉(zhuǎn)動線圈622的馬達624。料斗組件74可進一步包括位于粉末儲存器610 下部的成粒器630。成粒器630可包括耦聯(lián)到第一馬達634的第一成粒輥632與耦聯(lián)到第二馬達638的第二成粒輥636。每個成粒輥632和636都設(shè)置有多個從相應(yīng)輥徑向延伸的銷640。在一個實施方式中，各輥632和636上的銷640的位置限定一個或多個螺旋圖案。 另外，成粒輥632和636可具有中空的中部并可設(shè)置有連接到該中空中部的氣孔。位于輥 632和636的端部的氣體接頭650可連接到一加壓空氣源。通過輥632和636的孔的氣流幫助對供應(yīng)到系統(tǒng)的粉末進行曝氣。
在操作中，當(dāng)粉末儲存器610被填充到料斗高度傳感器的高度時，第一和第二成粒輥632和636旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致粉末結(jié)塊，并通過粉末出口 612將結(jié)塊粉末排出到粉末曝氣機 72。在一個優(yōu)選的實施方式中，成粒輥632和636沿相反的方向旋轉(zhuǎn)，其中輥632和636的頂部彼此相向地旋轉(zhuǎn)。然而，操作并不限于這個方面。成粒輥632和636可連續(xù)地旋轉(zhuǎn)，同時往復(fù)運動或結(jié)合連續(xù)和往復(fù)運動，并且可以反過來。旋轉(zhuǎn)方案取決于粉末形態(tài)。成粒器 630形成落在期望尺寸范圍內(nèi)的粉末結(jié)塊，以促進粉末從料斗組件74流入粉末曝氣機72。
在圖35和36中示出了料斗組件74的第二實施方式。圖35和36的料斗組件與圖33和34的料斗組件類似，除了下列方面。在圖35和36的料斗組件中，沒有采用流動輔助機構(gòu)。另外，成粒器630設(shè)置有成粒輥63 和636a，每個成粒輥63 和636a都設(shè)置有多個安裝于各輥軸桿上的隔開的盤660。盤660可設(shè)置有切口 662，切口 662幫助向下移動通過粉末儲存器610。輥63 的盤可與輥636a的盤互相嚙合。
可通過打開料斗本體600的頂部、使得蓋614敞開來將散裝粉末導(dǎo)入到粉末儲存器610內(nèi)。在圖35和36所示的料斗組件74的第二實施方式中，粉末漿料可通過位于料斗本體600傾斜部分中的一個配件670導(dǎo)入到粉末儲存器610內(nèi)。安裝在料斗本體600上部的配件672提供通過配件670與粉末漿料一起導(dǎo)入的傳送氣體的排出口。
料斗組件74是主粉末儲存器，并且是將粉末導(dǎo)入粉末分配系統(tǒng)32的級。料斗組件74設(shè)計用于例如Technosphere微粒的高粘度粉末。成粒器630形成落在有限尺寸范圍內(nèi)的粉末結(jié)塊。此預(yù)處理通過形成更均勻的多尺寸結(jié)塊粉末混合物來改善粉末的曝氣和夾帶特性。另外，粉末結(jié)塊的處理對當(dāng)堆疊在粉末儲存器610內(nèi)時通常受到重力壓力的粉末進行曝氣和混合。
在粉末儲存器610的中部區(qū)域，流動輔助機構(gòu)620強迫粉末雪崩式的下落或朝成粒器630下落。是否需要流動輔助機構(gòu)620取決于粉末的粘度。當(dāng)藥物濃度增加時——例如蛋白質(zhì)含量增加而使得顆粒更粘，效果可變得更為明顯。
在圖37和38中示出了鼓風(fēng)機組件70的第一實施方式。如圖37和38所示，鼓風(fēng)機組件70的部件可包括可變速度鼓風(fēng)機700以及旋風(fēng)分離器702。鼓風(fēng)機700包括由馬達支座706支撐的鼓風(fēng)機馬達704和安裝在鼓風(fēng)機支架710中的葉輪708。鼓風(fēng)機支架710 具有一個用于通過管76將傳送氣體供應(yīng)到粉末曝氣機72的排出端口 712。調(diào)整好的吸力歧管84安裝于鼓風(fēng)機支架710的下端。如上所述，傳送氣體從陣列組50再循環(huán)回到鼓風(fēng)機組件70。吸力歧管84包括連接到陣列組50相應(yīng)通道的入口 7Ha、714b、7Hc和714d。 旋風(fēng)分離器702包括吸力歧管84的圓筒形殼體部84a、以及安裝于吸力歧管84下方的旋風(fēng)器720，圓筒形殼體部8 安裝于鼓風(fēng)機支架710。用作氣體-顆粒分離設(shè)備的旋風(fēng)分離器 702接收經(jīng)過陣列組50而沒有被輸送到粉末分配器模塊M的粉末結(jié)塊。
帶孔的導(dǎo)引桿7 位于旋風(fēng)器720的中部內(nèi)并連接到氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)730，如圖41 所示并在下文中描述。氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)730將調(diào)節(jié)過的氣體供應(yīng)通過帶孔導(dǎo)引桿724，從而在粉末輸送系統(tǒng)32中形成精確控制的相對濕度。
在其它的實施方式中，調(diào)節(jié)過的氣體可通過一個閥從一個來源——例如純水蒸汽源或蒸汽源——脈沖地送入閉環(huán)系統(tǒng)中。通過感測一個小旁通環(huán)路中的氣體來控制環(huán)路的相對濕度，該小旁通環(huán)路連接到一個用于溫度、壓力和相對濕度傳感器的感測室。旁通環(huán)路可位于鼓風(fēng)機排出端口 712和調(diào)整好的吸力歧管84之間。在其它的實施方式中，脈沖閥系統(tǒng)可構(gòu)造成一個雙口系統(tǒng)，其允許一定量的調(diào)節(jié)氣體脈沖地送入閉環(huán)系統(tǒng)，并允許補償?shù)幕虻攘康膫魉蜌怏w排出閉環(huán)系統(tǒng)。
在圖39和40中示出了鼓風(fēng)機組件70的第二實施方式。圖39和40的鼓風(fēng)機組件與圖38和39的鼓風(fēng)機組件類似，除了下列方面。在圖39和40的鼓風(fēng)機組件中，不采用旋風(fēng)分離器。相反地，葉片分離器750在鼓風(fēng)機的吸入側(cè)設(shè)置在吸力歧管84的殼體部8 中。用作氣體-顆粒分離設(shè)備的葉片分離器750具有一個圓筒形的構(gòu)造，其中葉片52通過豎向的槽分開，以將重的顆粒與傳送氣體分開。傳送氣體在葉片分離器750外側(cè)的切向流動移除了重的顆粒，而輕的顆粒和傳送氣體運動到葉片分離器750的內(nèi)部、然后運動到葉輪708。在鼓風(fēng)機組件70的第二實施方式中，導(dǎo)引桿7M位于葉片分離器750的內(nèi)部。
在本實施方式中，粉末傳送系統(tǒng)32構(gòu)造成閉環(huán)系統(tǒng)，其中從再循環(huán)氣體環(huán)路中移去過多的顆粒和結(jié)塊，從而阻止粉末曝氣機排出管嘴532的顆粒堵塞。這通過旋風(fēng)分離器 702、葉片分離器或任意其它氣體-顆粒分離設(shè)備實現(xiàn)。
粉末傳送系統(tǒng)32構(gòu)造有位于氣體-顆粒分離設(shè)備和鼓風(fēng)機700的排出口 712之間的第二處理氣體環(huán)路。此控制環(huán)路可導(dǎo)入第二調(diào)節(jié)過的氣體，從而調(diào)節(jié)第一再循環(huán)傳送CN 102530277 A氣體的環(huán)境參數(shù)——例如溫度、壓力、相對濕度、靜電度、離子電荷密度、氣體元件混合物、 曝氣細小顆粒成晶，等等。
閉環(huán)粉末傳送系統(tǒng)32由鼓風(fēng)機組件70驅(qū)動，鼓風(fēng)機組件70是耦聯(lián)到旋風(fēng)分離器出口側(cè)的脈沖式葉輪鼓風(fēng)機或其它氣體-顆粒分離設(shè)備的組合。鼓風(fēng)機組件70形成傳送氣體的原動力，并包括自動清潔的粉末結(jié)塊過濾系統(tǒng)。另外，傳送氣體通過第二處理環(huán)路調(diào)節(jié)，該第二處理環(huán)路控制第一處理環(huán)路的氣體特性。這兩個環(huán)路一起設(shè)置在鼓風(fēng)機組件70 內(nèi)。鼓風(fēng)機組件70包括葉輪708，葉輪708具有槳輪構(gòu)造、同時渦線位于各葉輪之間。槳輪葉輪構(gòu)造產(chǎn)生呈壓力脈沖形式的動力學(xué)沖擊波，沖擊波下行至管76并進入粉末曝氣機72。 這些沖擊波幫助受壓藥粉的粉碎、曝氣以及分配。
鼓風(fēng)機可以改變速度并由鼓風(fēng)機馬達704驅(qū)動。當(dāng)馬達704運轉(zhuǎn)超過正常的操作速度時，傳送氣體用于沖刷再循環(huán)氣體，其幫助從閉環(huán)管路通道中除去殘余粉末。
圖41中示出氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)730的示意性框圖。氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)730包括與閉環(huán)系統(tǒng)區(qū)分開的第二氣體處理環(huán)路，以用于再循環(huán)傳送氣體和將粉末輸送到陣列組50。在鼓風(fēng)機組件70的排出口 712附近，一部分再循環(huán)傳送氣體分支到第二氣體處理環(huán)路。調(diào)節(jié)過的氣體經(jīng)由導(dǎo)引桿7M再次導(dǎo)入再循環(huán)傳送氣體環(huán)路。氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)730包括一耦聯(lián)到水源 802以迅速地產(chǎn)生水蒸汽的蒸汽發(fā)生器800、一用于減少傳送氣體相對濕度的干燥器810、 用于選擇蒸汽發(fā)生器800或干燥器810的閥812和814、以及過濾器820和822。
可通過設(shè)置用來感測傳送氣體的傳感器——例如下文描述的傳感器室——來測量傳送氣體的相對濕度。當(dāng)傳送氣體的相對濕度需要增加時，閥812和814連接到蒸汽發(fā)生器800。蒸汽發(fā)生器800包括氣泡發(fā)生器和閃蒸加熱器以迅速地產(chǎn)生水蒸汽。第二環(huán)路中的分支傳送氣體經(jīng)過過濾器820、蒸汽發(fā)生器800和過濾器822、從而將相對濕度升高的氣體返回到導(dǎo)引桿724。當(dāng)傳送氣體的相對濕度需要減少時，閥812和814連接到干燥器 810。第二環(huán)路中的分支傳送氣體經(jīng)過過濾器820、干燥器810和過濾器822、從而將相對濕度降低的氣體返回到導(dǎo)引桿724。
通過將加工處理氣體引入旋風(fēng)器720的內(nèi)芯來實現(xiàn)傳送氣體的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)后的氣體在導(dǎo)引桿7M端部處引入到旋風(fēng)器中。導(dǎo)引桿724由燒結(jié)金屬或帶孔塑料聚合物制成， 其允許調(diào)節(jié)后的氣體均勻地混入再循環(huán)傳送氣體而不產(chǎn)生水滴或團狀流條件。此加工處理氣體環(huán)路由一個位于鼓風(fēng)機700排出側(cè)的返回引出支線平衡。一部分旋風(fēng)器720或殼體部 8 可由玻璃制成以目視地觀察所收集的藥粉。如果所收集的粉末是可回收的，則其可再次導(dǎo)入到料斗組件74，或者可以丟棄。
在粉末傳送系統(tǒng)操作期間，粉末濕度控制通過如下事實來實現(xiàn)粉末的暴露表面面積在傳送過程中改變。粉末初始準(zhǔn)備為結(jié)塊狀態(tài)。然而，隨著粉末在氣體傳送期間的粉碎和分配，其暴露的表面面積顯著地增大，從而導(dǎo)致快速地吸收濕氣。為了使加濕過程不落后并控制傳送氣體環(huán)路的這個迅速的脫水，氣體處理系統(tǒng)必須可以迅速地強制供水。
旋風(fēng)分離器702具有一體的調(diào)整好的進氣歧管，該進氣歧管以最小的液壓損失合并入旋風(fēng)器本體。鼓風(fēng)機組件的流量范圍很大，并可用作系統(tǒng)粉末清除器。鼓風(fēng)機配備有槳輪狀的葉輪，該葉輪具有位于各槳片之間的卷形、彎曲的表面，以有效地傳送細小的粉末氣霧、并防止粉末再結(jié)塊和結(jié)團。槳輪狀的葉輪將動力學(xué)沖擊波導(dǎo)入粉末曝氣機72，從而幫助藥粉的流體化。鼓風(fēng)機組件70包括氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中第二氣體處理環(huán)路通過位于旋風(fēng)器內(nèi)的導(dǎo)引桿7M而引入到所述單元中。氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)可控制許多氣體參數(shù)——例如相對濕度與溫度、離子靜態(tài)控制、細小顆粒成晶、跟蹤元件添加、氣體催化劑激活、氣體/光線消毒控制，等等。
在圖42和43中示出了傳感器室850的一個實施方式，該傳感器室850用于感測粉末傳送系統(tǒng)中的傳送氣體的狀態(tài)。其中以實際可能的程度除去了粉末的傳送氣體循環(huán)通過與粉末傳送系統(tǒng)并聯(lián)的傳感器室850。傳感器室850包括用于感測傳送氣體參數(shù)——例如相對濕度和溫度——的傳感器，以允許上述的傳送氣體調(diào)節(jié)。
傳感器室850接收經(jīng)過入口管852的傳送氣體、并通過出口管邪4輸出傳送氣體， 入口管852連接于鼓風(fēng)機組件70的鼓風(fēng)機殼體710，出口管邪4連接到吸力歧管84。入口管852和出口管邪4中的每一個都是隔絕的，并可構(gòu)造為通過隔離環(huán)來分開的內(nèi)管和外管。 入口管852可垂直于傳送氣流方向地連接到鼓風(fēng)機殼體710以限制粉末進入傳感器室850。
如圖43所示，傳感器室850可包括上殼體856和下殼體858，其內(nèi)部體積大致等于陣列組50的內(nèi)部體積。傳感器室850可包括相對濕度傳感器860、溫度傳感器862和壓力傳感器864。在圖42和43的實施方式中，相對濕度傳感器860包括有溫度傳感器，這允許交叉校驗由溫度傳感器862感測到的溫度值。讀數(shù)的差異表示傳感器上結(jié)有粉末塊并因此沒有提供正確的感測。氣流隔板866安裝在下殼體858中。傳感器室850提供對粉末傳送系統(tǒng)中的傳送氣體狀態(tài)的精確感測。
在圖44中圖示出吸入筒的粉末填充和組裝過程。筒底900在筒托架中置入系統(tǒng)內(nèi)，并定位在重量傳感器11 上以進行填充。筒底900如上文詳細描述地通過粉末分配器模塊M填充以藥粉。在填充后，筒蓋903卡合到筒底900上以形成一個適于密封包裝的完整筒910。
如上文所注意到的，本發(fā)明的粉末分配和感測設(shè)備可用于填充不同類型的容器。 在另一實施方式中，粉末分配和感測設(shè)備用于填充一如在2005年8月2日授權(quán)于Poole等人的美國專利No. 6，923，175中所述的緊湊型吸入器。如圖45所示，緊湊型吸入器的筒底 920定位在重量傳感器11 上以進行填充。筒底920如上所述地通過粉末分配器模塊M 填充以藥粉。然后，筒蓋922附連到筒底920上，且接口管殼體擬4緊固于筒組件。最后， 防塵罩930卡合在接口管殼體924上以形成一個適于密封包裝的完整的緊湊型吸入器932。
由此已經(jīng)描述了本發(fā)明至少一個實施方式的數(shù)個方面，應(yīng)當(dāng)理解，各種變動、改型以及改進對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員是顯然的。意圖將這些變動、改型以及改進作為本發(fā)明的一個部分，并且落在本發(fā)明的精神和范疇之內(nèi)。因此，以上的描述和附圖僅僅是示例性的。
權(quán)利要求
1.一種粉末分配器模塊，包括支架，其限定用于接收粉末的粉末入口、粉末出口以及連接所述粉末入口和所述粉末出口的導(dǎo)管；供料桿，其用于使粉末通過所述導(dǎo)管從所述粉末入口運動到所述粉末出口 ；以及桿致動器，其用于使所述供料桿在所述導(dǎo)管內(nèi)旋轉(zhuǎn)，其中所述導(dǎo)管包括位于所述粉末入口下方的粉末層準(zhǔn)備區(qū)、位于所述粉末層準(zhǔn)備區(qū)下方的粉末層壓縮區(qū)以及位于所述粉末層壓縮區(qū)下方的粉末排出區(qū)，并且其中所述供料桿包括軸桿、位于所述粉末層準(zhǔn)備區(qū)中的粉末層準(zhǔn)備元件以及位于所述粉末排出區(qū)中的排出元件。
2.如權(quán)利要求1所述的粉末分配器模塊，其中所述供料桿包括有軸桿和在所述導(dǎo)管的粉末排出區(qū)中附連到所述軸桿的排出元件。
3.如權(quán)利要求2所述的粉末分配器模塊，進一步包括鄰近所述粉末出口定位的具有至少一個孔口的孔口元件，其中所述桿致動器相對于所述孔口元件旋轉(zhuǎn)所述排出元件。
4.如權(quán)利要求3所述的粉末分配器模塊，其中所述排出元件包括位于所述孔口元件附近的滾針以及耦聯(lián)于所述供料桿的軸桿與所述滾針之間的支撐構(gòu)件，其中所述桿致動器相對于所述孔口元件旋轉(zhuǎn)所述滾針。
5.如權(quán)利要求3所述的粉末分配器模塊，其中所述排出元件包括耦聯(lián)到所述供料桿的軸桿的螺旋刀片，其中所述桿致動器相對于所述孔口元件旋轉(zhuǎn)所述螺旋刀片。
6.如權(quán)利要求1所述的粉末分配器模塊，其中所述供料桿包括軸桿、附連于所述軸桿并位于所述粉末層準(zhǔn)備區(qū)和粉末層壓縮區(qū)中的螺旋式敞開框架、以及附連于所述軸桿并位于所述粉末排出區(qū)中的排出元件。
7.如權(quán)利要求6所述的粉末分配器模塊，進一步包括鄰近所述粉末出口定位的具有至少一個孔口的孔口元件，所述排出元件包括在所述導(dǎo)管的排出區(qū)中耦聯(lián)到所述供料桿的軸桿的螺旋刀片，所述螺旋刀片相對于所述螺旋式敞開框架反向盤繞。
8.如權(quán)利要求6所述的粉末分配器模塊，進一步包括鄰近所述粉末出口定位的具有至少一個孔口的孔口元件，所述排出元件包括位于所述孔口元件附近的滾針以及耦聯(lián)于所述供料桿的軸桿與所述滾針之間的支撐構(gòu)件，其中所述桿致動器相對于所述孔口元件旋轉(zhuǎn)所述滾針。
9.如權(quán)利要求3、5或7所述的粉末分配器模塊，進一步包括位于所述供料桿的軸桿與所述孔口元件之間以限定位于所述螺旋刀片與所述孔口元件之間的間距的軸承。
10.如權(quán)利要求3、5或7所述的粉末分配器模塊，其中所述孔口元件包括錐形的孔口區(qū)域。
11.如權(quán)利要求3、4或7所述的粉末分配器模塊，其中所述孔口元件包括平的孔口區(qū)域。
12.如權(quán)利要求2或6所述的粉末分配器模塊，其中所述排出元件包括從所述供料桿的軸桿延伸并具有螺旋構(gòu)造的第一桁架和第二桁架。
13.如權(quán)利要求1所述的粉末分配器模塊，進一步包括 閥，所述閥用于控制所述粉末出口 ；以及閥致動器，所述閥致動器用于操作所述閥。
14.如權(quán)利要求13所述的粉末分配器模塊，其中所述供料桿包括有軸桿、附接于所述軸桿并具有螺旋設(shè)置的多個隔開桁架、以及緊固在一些或所有所述隔開桁架之間的一個或多個線。
15.如權(quán)利要求14所述的粉末分配器模塊，所述一個或多個線包括在所述隔開桁架的端部處或端部附近緊固在一些或所有所述隔開桁架之間呈雙螺旋構(gòu)造的線、以及緊固在一些或所有所述隔開桁架之間呈雙V形構(gòu)造的線。
16.如權(quán)利要求1所述的粉末分配器模塊，其中所述導(dǎo)管包括位于所述粉末入口下方的圓筒形部分和位于所述圓筒形部分下方的錐形部分。
17.如權(quán)利要求13所述的粉末分配器模塊，進一步包括用于響應(yīng)于控制信號來控制所述桿致動器和所述閥致動器的電路。
18.如權(quán)利要求1所述的粉末分配器模塊，其中所述供料桿在所述粉末層準(zhǔn)備區(qū)中產(chǎn)生粉末的翻滾。
19.如權(quán)利要求18所述的粉末分配器模塊，其中粉末的翻滾產(chǎn)生落在結(jié)塊尺寸范圍內(nèi)的粉末結(jié)塊。
20.如權(quán)利要求18所述的粉末分配器模塊，其中粉末作為通過在所述粉末層準(zhǔn)備區(qū)中的粉末的翻滾而產(chǎn)生的自由掉落結(jié)塊進行分配。
21.如權(quán)利要求1所述的粉末分配器模塊，其中所述供料桿的旋轉(zhuǎn)在所述粉末層準(zhǔn)備區(qū)中產(chǎn)生粉末的抬升耙整。
22.如權(quán)利要求1所述的粉末分配器模塊，其中所述粉末層準(zhǔn)備元件包括線框架。
23.如權(quán)利要求1所述的粉末分配器模塊，其中所述線框架包括螺旋式敞開框架。
24.一種用于將粉末分配到筒中的方法，包括將筒定位在分配器模塊的下方，所述分配器模塊具有容納粉末的分配器料斗；打開控制所述分配器料斗的閥；操作所述料斗中的供料桿，以通過所述閥將粉末分配到所述筒，其中操作所述供料桿的步驟包括操作位于粉末入口下方的所述料斗的粉末層準(zhǔn)備區(qū)中的粉末層準(zhǔn)備元件以及操作位于所述料斗的粉末排出區(qū)中的排出元件；以及在所述筒達到期望的填充狀態(tài)時關(guān)閉所述閥。
25.如權(quán)利要求M所述的方法，其中操作所述供料桿的步驟包括繞所述供料桿的軸線旋轉(zhuǎn)所述供料桿。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，進一步包括反向旋轉(zhuǎn)所述供料桿以對所述分配器料斗中的粉末進行調(diào)節(jié)。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其中旋轉(zhuǎn)所述供料桿的步驟包括在旋轉(zhuǎn)期間脈動所述供料桿。
28.如權(quán)利要求M所述的方法，進一步包括用粉末填充所述分配器料斗并在打開所述閥之前對粉末進行調(diào)節(jié)。
29.如權(quán)利要求M所述的方法，其中關(guān)閉所述閥的步驟包括感測所述筒中的粉末的重量并在所感測到的重量等于或大于目標(biāo)重量時關(guān)閉所述閥。
30.如權(quán)利要求M所述的方法，其中打開所述閥的步驟包括沿選定的方向旋轉(zhuǎn)閥構(gòu)件，且其中關(guān)閉所述閥的步驟包括沿所述選定的方向旋轉(zhuǎn)所述閥構(gòu)件。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中打開所述閥的步驟包括相對于所述分配器的管嘴開口后置所述閥構(gòu)件。
32.如權(quán)利要求M所述的方法，其中操作所述供料桿的步驟包括在填充循環(huán)的第一部分期間以選定的最大速度操作所述供料桿、并然后在填充循環(huán)的第二部分期間以降低的速度操作所述供料桿。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中在分配到所述筒內(nèi)的粉末達到選定的重量時開始所述填充循環(huán)的第二部分。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中所述填充循環(huán)的第二部分期間采用比例控制。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中在所述填充循環(huán)的第二部分期間采用積分控制。
36.如權(quán)利要求觀所述的方法，其中調(diào)節(jié)所述粉末的步驟包括使粉末翻滾。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中粉末的翻滾產(chǎn)生落在結(jié)塊尺寸范圍內(nèi)的粉末結(jié)塊。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中粉末作為通過粉末的翻滾而產(chǎn)生的自由掉落結(jié)塊進行分配。
全文摘要
提供粉末分配和感測設(shè)備及方法。該粉末分配和感測設(shè)備包括托架支撐結(jié)構(gòu)，其用于容置保持有筒的筒托架；粉末分配器組件，其包括粉末分配器模塊，從而將粉末分配到位于所述筒托架中的筒批次的各個筒內(nèi)；粉末傳送系統(tǒng)，其用于將粉末輸送到所述粉末分配器模塊；傳感器模塊，其包括多個傳感器單元以感測所述筒批次中的每個筒的諸如重量的相應(yīng)的填充狀態(tài)；以及控制系統(tǒng)，其用于響應(yīng)于感測到的所述筒批次中的每個筒的相應(yīng)的填充狀態(tài)來控制所述粉末分配器模塊。
文檔編號B67D7/30GK102530277SQ20111040197
公開日2012年7月4日 申請日期2006年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月21日
發(fā)明者佩爾·B·福格, 大衛(wèi)·F·博諾, 特倫特·A·普爾 申請人:曼康公司