Способ и устройство для передачи порошка, устройство для заполнения резервуаров порошком - RU2188781C2

Чертежи

Показать все 20 чертежа(ей)

Описание

Предпосылки создания изобретения
1. Область изобретения
Изобретение в целом связано с областью обработки мелкого порошка и, в частности, с дозируемой передачей мелких порошков. Более конкретно, настоящее изобретение связано с системами, устройством и способами для заполнения резервуаров стандартными дозировками несыпучих, но допускающих распыление медикаментов в виде мелкого порошка, предназначенных, в частности, для последующего вдыхания пациентом.

Эффективное снабжение пациента лекарствами является критичным аспектом для любой успешной лекарственной терапии. Существуют несколько вариантов подобного снабжения, при этом каждый из них имеет свои достоинства и недостатки. Видимо, ввод лекарств через ротовую полость в виде таблеток, капсул, эликсиров и подобных им медикаментов является наиболее удобным способом, однако, многие лекарства имеют неприятные привкусы, а размер таблеток создает трудности при их проглатывании. Более того, подобные медикаменты часто разрушаются в пищеварительном тракте еще до того, как они могут быть абсорбированы. Подобное разрушение представляет собой серьезную проблему для случая современных белковых лекарств, которые весьма быстро разрушаются расщепляющими белки ферментами, присутствующими в пищеварительном тракте.

Подкожные инъекции часто оказываются весьма эффективным методом для регулярного ввода лекарств, включая и снабжение белками, однако, пользуются невысокой популярностью у пациентов и сопровождаются использованием острых расходных материалов, например игл, которые трудно утилизировать. Поскольку необходимость весьма частой инъекции лекарств, например, подобных инсулину, который требуется вводить один или большее число раз в день, может приводить к серьезным возражениям со стороны пациента, были разработаны альтернативные приемы для снабжения лекарствами, включая трансдермальный, внутриносовой, интраректальный, интравагинальный и внутрилегочный ввод лекарств.

Так, в частности, для настоящего изобретения представляют особый интерес процедуры внутрилегочного ввода лекарств, которые основываются на вдыхании пациентом распыленного лекарства или лекарственной аэрозоли таким образом, чтобы активный лекарственный компонент аэрозоли мог достигать дистальных (альвеолярных) центров легких. Было обнаружено, что некоторые лекарства весьма эффективно абсорбируются через альвеолярный центр и непосредственно передаются в систему кровообращения. Внутрилегочный ввод лекарств оказывается весьма многообещающим для снабжения различными белками и полипептидами, которые затруднительно вводить с помощью других методов приема. Подобный внутрилегочный ввод лекарств может оказаться весьма эффективным как для системного снабжения, так и для локализованного ввода при лечении болезней самих легких.

Внутрилегочный ввод лекарств (включая как системный, так и локализованный) может сам по себе быть реализован различными путями, включая использование жидкостных распылителей, определяющих дозу ингаляторов (MDI), а также устройств для распыления сухого порошка. Устройства для распыления сухого порошка являются наиболее многообещающими с точки зрения приема лекарств на основе белков и полипептидов, рецептура которых для случая сухих порошков может быть весьма быстро составлена. Многие неустойчивые в других условиях белки и полипептиды могут весьма успешно сохраняться в виде лиофилизированных или высушенных посредством распыления порошков, как сами по себе, так и в комбинации с соответствующими порошковыми основами. Дополнительное преимущество заключается в том, что сухие порошки имеют существенно более высокие концентрации по сравнению с медикаментами в жидком виде.

Возможность ввода белков и полипептидов в виде сухих порошков оказывается в определенных случаях весьма проблематичной. Дозировка для многих лекарств на основе белков и полипептидов часто является критичной, поэтому оказывается необходимым, чтобы любая система, использующаяся для ввода сухого порошка, была способна обеспечить точный, прецизионный и повторяемый ввод требуемого количества лекарства. Более того, многие белки и полипептиды весьма дорогостоящи и, как правило, стоят, в расчете на дозу, во много раз больше, чем традиционные лекарства. В результате является весьма критичной способность обеспечивать эффективную передачу сухих порошков к целевым областям легких в условиях минимальных потерь лекарства.

Для некоторых применений медикаменты на основе мелкого порошка поставляются для устройств распыления сухих порошков в небольших резервуарах стандартной дозировки, часто имеющих прокалываемую крышку или другую поверхность для обеспечения доступа (обычно подобные резервуары называют пузырьковыми упаковками). Так, например, конструкция распыляющего устройства, описанного в материалах поданной одновременно с настоящей патентной заявкой патентной заявки США номер 08/309691 (дата подачи заявки: 21 сентября 1994 года, номер квитанции поверенного: 15225-5), использующейся в настоящем описании для ссылочных целей, позволяет устанавливать в нем подобный резервуар. При установке резервуара в устройстве "проникающее" приспособление устройства, имеющее подающую трубку, вводится через крышку резервуара для обеспечения доступа к находящемуся в нем порошковому медикаменту. Это проникающее приспособление также формирует в крышке вентиляционные отверстия, способствующие прохождению через резервуар потока воздуха, который обеспечивает захват и извлечение медикамента. Управление этим процессом обеспечивается высокоскоростным потоком воздуха, который проходит вблизи части трубки, например, подобной ее выводному концу, обеспечивая перенос воздуха, а, следовательно, выдувание порошка из резервуара через трубку и в проходящий воздушный поток с целью формирования аэрозоля для вдыхания пациентом. Высокоскоростной воздушный поток переносит порошок из резервуара в частично деагломерированном виде, а завершающая операция по полному деагломерированию производится в объеме смешения практически сразу же за отверстиями ввода высокоскоростного воздушного потока.

Так в частности, особый интерес для настоящего изобретения представляют физические характеристики порошков с плохими показателями сыпучести. Порошки с плохими показателями сыпучести представляют собой такие порошки, физические свойства которых, в частности свойство сыпучести, в большей степени определяются силами сцепления между индивидуальными компонентами или частицами (далее по тексту описания "индивидуальными частицами"), образующими порошок. В подобных случаях порошок не обладает хорошими показателями сыпучести, поскольку его индивидуальные частицы не могут свободно передвигаться независимо друг от друга, а вместо этого перемещаются в виде конгломератов, состоящих из большого числа частиц. Когда подобные порошки подвергаются слабым механическим воздействиям, порошок не будет вовсе демонстрировать свойств сыпучести. Однако по мере возрастания усилий, воздействующих на порошок, и превышения ими сил сцепления порошок будет перемещаться в виде больших агломерированных "комков", состоящих, каждый, из множества индивидуальных частиц. После завершения перемещений порошка эти большие по размерам агломерированные образования будут сохраняться, в результате чего плотность порошка будет неравномерной из-за наличия пустот и областей с небольшой плотностью между большими агломерированными образованиями, а также областей с локальным уплотнением.

Подобные эффекты имеют тенденцию усиливаться по мере того, как уменьшается размер индивидуальных частиц. Такая ситуация является наиболее вероятной, поскольку с уменьшением размеров частиц силы сцепления, например, подобные силам Ван дер Ваальса, электростатического взаимодействия, трения и другим подобным силам, становятся заметно большими по сравнению с силами тяжести и инерции, которые могут слабо воздействовать на индивидуальные частицы вследствие малой массы последних. Это оказывается весьма существенным для настоящего изобретения, поскольку силы тяжести и инерции, возникающие в результате ускорения, равно как и другие подверженные изменениям усилия, традиционно используются для целей обработки, перемещения и дозирования порошков.

Так, например, при дозировании мелких порошков перед помещением их в резервуар единичной дозировки эти порошки часто неравномерным образом агломерируются с созданием пустот и существенным изменением плотности, в результате чего снижается точность процессов объемного дозирования, традиционно используемых для целей дозирования в условиях крупносерийного производства. Подобная неравномерная агломерация оказывается также нежелательной вследствие того, что агломераты порошка для последующего внутрилегочного ввода требуется разбивать на индивидуальные частицы, т.е. приводить к диспергированному виду.

Подобная деагломерация часто производится в распылительных устройствах за счет создания механических усилий сдвига, формируемых воздушным потоком, используемым для извлечения медикамента из резервуара стандартной дозировки или другой емкости, или же за счет использования других механизмов передачи механической энергии (например, посредством ультразвукового воздействия, воздействия вентилятором/пропеллером и подобных им воздействий). Тем не менее, если небольшие агломераты порошка оказываются весьма компактными, усилия сдвига, создаваемые воздушным потоком или другими средствами диспергирования, окажутся недостаточным для эффективного диспергирования медикамента на индивидуальные частицы.

Делавшиеся попытки, направленные на предотвращение агломерации индивидуальных частиц, связаны с созданием смесей из многофазовых порошков (обычно порошковая основа или "разбавитель"), когда более крупные частицы (иногда относящиеся к множеству диапазонов размеров), например, размером порядка 50 мкм, объединяются с меньшими частицами лекарственного препарата, например, размером от 1 мкм до 5 мкм. В подобном случае меньшие по размерам частицы прикрепляются к большим по размерам частицам, так чтобы при обработке и заполнении порошок имел характеристики порошка с размером частиц 50 мкм. Подобный порошок оказывается существенно проще насыпать и дозировать. Одним из недостатков подобного порошка, однако, является то, что оказывается достаточно сложно в дальнейшем отделять меньшие частицы от больших частиц, при этом результирующий состав порошка в основном представлен медленно перемещающейся компонентой, которая может оседать в самом устройстве или в горле пациента.

Существующие способы заполнения резервуаров стандартной дозировки порошковыми медикаментами включают способ непосредственного заполнения, когда гранулированный порошок непосредственно засыпается в дозирующую камеру под воздействием силы тяжести (иногда в комбинации со смешиванием или "объемным" перемешиванием). В дальнейшем после заполнения камеры до заданного уровня порошковый медикамент выбрасывается из камеры и вводится в резервуар. При осуществлении подобного процесса непосредственного заполнения могут возникать изменения плотности порошкового материала в дозирующей камере, в результате чего снижается эффективность использования дозирующей камеры для высокоточного определения величины стандартной дозировки для медикамента. Более того, порошок будет при этом оставаться в гранулированном виде, что может оказаться нежелательным для многих вариантов применения.

Ранее предпринимались определенные попытки по минимизации изменений плотности посредством уплотнения порошка в дозирующей камере или перед вводом его в эту камеру. Однако подобное уплотнение оказывается нежелательным, особенно для случая порошков, состоящих только из одних мелких частиц, поскольку при этом ухудшается степень диспергированности порошка, т.е. уменьшается вероятность того, что уплотненный порошок в дальнейшем сможет быть разделен на индивидуальные частицы в процессе внутрилегочного ввода с использованием соответствующего распыляющего устройства.

Таким образом, было бы желательно создать системы и способы для обработки мелких порошков, которые позволили бы устранить, или в значительной степени уменьшить, влияние этих и других проблем. Подобные системы и способы должны обеспечивать возможность по точному и прецизионному дозированию мелкого порошка при разделении его на стандартные дозировки для ввода в резервуары стандартной дозировки, в частности для случая заполнения небольшими массами порошкового материала. Эти системы и способы должны также гарантировать, что мелкий порошок при его обработке будет оставаться в достаточной степени диспергированным, так чтобы мелкий порошок мог быть использован в существующих ингаляционных устройствах, в которых предусматривается разделение порошка перед внутрилегочным вводом на индивидуальные частицы. Боле того, с целью снижения стоимости упомянутые системы и способы должны обеспечивать быструю обработку мелких порошков таким образом, чтобы большое число резервуаров стандартной дозировки могло быть одновременно заполнено стандартными дозировками медикаментов в виде мелкого порошка.

2. Описание известного уровня техники
В материалах патента США 4640322 описан механизм, который обеспечивает создание в фильтре давления, по величине меньшего атмосферного, с целью непосредственного выталкивания материала из воронки и ввода его в горизонтальном направлении в невращающуюся камеру.

В материалах патента США 2540059 описано устройство для заполнения порошковым материалом, снабженное выполненной в виде проволочной петли мешалкой для перемешивания порошкового материала в воронке перед непосредственным засыпанием порошкового материала в дозирующую камеру под действием силы тяжести.

В материалах патента ФРГ DE 3607187 описан механизм для целей дозированной передачи мелких частиц.

В рекламной брошюре под названием "Устройство для заполнения порошком типа Е-1300" описано устройство для заполнения порошком, выпускаемое фирмой "Перри индастрис", город Корона, штат Калифорния.

В материалах патента США 3874431 описан механизм для заполнения капсул порошком. В этом механизме предусматривается применение трубок для отбора доз, которые установлены на поворотном барабане.

В материалах патента Великобритании 1420364 описан узел мембраны для использования в дозирующей емкости, предназначенной для измерения количеств сухого порошка.

В материалах патента Великобритании 1309424 описано устройство для заполнения порошком, снабженное измерительной камерой с головкой поршня, используемой для создания в камере давления, меньшего атмосферного.

В материалах патента Канады 949786 описан механизм для заполнения порошком, снабженный измерительными камерами, которые погружаются в порошок. В дальнейшем предусматривается создание разрежения для заполнения камер порошком.

Сущность изобретения
Настоящее изобретение предусматривает создание систем, устройства и способов для дозированной передачи мелкого порошка в резервуары стандартной дозировки. В одном варианте реализации способа упомянутые мелкие порошки передаются посредством первоначального флюидизирования мелких порошков для формирования небольших агломератов и/или разделения порошка на его составляющие или индивидуальные частицы и последующего захвата по крайней мере части этого флюидизированного мелкого порошка. Захваченный мелкий порошок в дальнейшем вводится в резервуар, при этом передаваемый порошок остается, по существу, неуплотненным, так чтобы он мог быть, по существу, распылен при извлечении его из резервуара. Обычно под мелким порошком будет пониматься медикамент с индивидуальными частицами, имеющими средний размер, не превышающий порядка 100 мкм, обычно менее порядка 10 мкм, как правило, в диапазоне от порядка 1 мкм до 5 мкм.

В одном из предпочтительных вариантов реализации действие по флюидизированию предусматривает просеивание мелкого порошка. Подобное просеивание обычно наилучшим образом обеспечивается посредством периодических смещений сита для целей просеивания мелкого порошка через сито. Подобное сито предпочтительно снабжено ячейками, имеющими средний размер в диапазоне от порядка 0,05 мм до 6 мм, а в более предпочтительном случае от порядка 0,1 мм до 3 мм, при этом упомянутое сито периодически смещается с частотой в диапазоне от порядка 1 Гц до порядка 500 Гц, а в более предпочтительном случае от порядка 10 Гц до 200 Гц. В другом варианте реализации мелкий порошок может тем или иным образом просеиваться через второе сито еще до того, как он просеивается через первое сито. При этом второе сито периодически смещается с целью просеивания мелкого порошка через второе сито, после которого он попадает на первое сито. Второе сито предпочтительно снабжено ячейками, имеющими средний размер в диапазоне от порядка 0,2 мм до 10 мм, а в более предпочтительном случае в диапазоне от 1 мм до 5 мм. Второе сито периодически смещается с частотой в диапазоне от 1 Гц до 500 Гц, а в более предпочтительном случае от 10 Гц до 200 Гц. В еще одном варианте реализации первое и второе сита периодически смещаются в различных, обычно противоположных, направлениях по отношению друг к другу. В альтернативном случае мелкий порошок флюидизируется посредством продувки газом в мелком порошке.

Флюидизированный порошок (состоящий из небольших агломератов и индивидуальных частиц) предпочтительно захватывается посредством продувки воздухом через дозирующую камеру (например, посредством создания разрежения в связанной с камерой линии), располагаемую поблизости от флюидизированного порошка. Дозирующая камера предпочтительно располагается под ситами, так чтобы сила тяжести могла способствовать просеиванию порошка. Процесс заполнения камеры просеянным порошком регулируется скоростью проходящего через камеру воздушного потока. Флюидизирующее тормозящее усилие, создаваемое в результате воздействия непрерывного воздушного потока на агломераты или индивидуальные частицы с относительно одинаковыми размерами, обеспечивает в целом равномерное заполнение дозирующей камеры. Скорость потока может регулироваться для регулирования плотностью упаковки порошка внутри камеры и регулирования посредством этого размера результирующей дозировки.

В частном случае между первым ситом и дозирующей камерой может устанавливаться воронка для узконаправленного ввода флюидизированного мелкого порошка в дозирующую камеру. После завершения дозирования мелкий порошок выбрасывается из дозирующей камеры и вводится в резервуар. В одном варианте реализации в камеру вводится сжатый газ для целей выброса захваченного порошка из камеры, где они попадают в резервуар.

В результате захвата мелкого порошка дозирующей камерой эта дозирующая камера заполняется до состояния ее переполнения. Для приведения количества захваченного порошка в соответствие с объемом камеры, т.е. в соответствие с величиной стандартной дозировки, предусматривается снятие избыточного порошка, который был накоплен над верхней частью камеры. В частном случае может быть предусмотрено дополнительное регулирование количества захваченного порошка посредством изъятия из камеры некоторого количества порошка для уменьшения величины стандартной дозировки. При необходимости порошок, который был изъят из камеры при регулировании дозировки, может быть повторно использован для работы, так чтобы он впоследствии мог быть повторно просеян в дозирующую камеру.

В другом варианте реализации способа после регулирования количества захваченного порошка предусматривается действие по определению или контролю количества порошка, остающегося в камере. Захваченный порошок затем выбрасывается из камеры. В частном случае может быть предусмотрено действие по контролю или определению, был ли, по существу, весь захваченный порошок успешно выброшен из камеры для гарантирования того, что требуемое количество порошка, например его стандартная дозировка, действительно было введено в резервуар. Если, по существу, весь захваченный порошок не был выброшен из камеры, может быть сформировано сообщение об ошибке. В еще одном варианте реализации после выполнения действия по передаче порошка резервуару может быть сообщена механическая энергия, например, подобная энергии ультразвуковой или звуковой волны, что позволяет гарантировать сохранение, по существу, неуплотненным порошка в резервуаре, так чтобы он мог быть распылен при извлечении его из резервуара.

Настоящее изобретение предусматривает создание устройства для передачи мелкого порошка, имеющего средний размер в диапазоне от порядка 1 мкм до 20 мкм, к по меньшей мере одному резервуару. Это устройство включает средства для флюидизирования мелкого порошка и средства для захвата по крайней мере части флюидизированного порошка. Предусматриваются также средства для выбрасывания захваченного порошка из средств для захвата и внутрь резервуара. Средства для захвата предпочтительно включают камеру, контейнер, емкость или подобные им средства, а также средства для продувки воздухом с регулируемой скоростью потока через камеру для того, чтобы способствовать захвату флюидизированного порошка в камере.

Средства для флюидизирования мелкого порошка выполнены таким образом, чтобы мелкий порошок мог быть захвачен в дозирующей камере без создания заметных полостей и без избыточного уплотнения мелкого порошка. В этом случае камера может воспроизводимо дозировать количество захваченного порошка и в то же время гарантировать, что мелкий порошок остается, по существу, неуплотненным, так чтобы он мог быть эффективно распылен при необходимости внутрилегочного ввода.

В частном варианте реализации средства для флюидизирования содержат сито, имеющее ячейки со средним размером в диапазоне от порядка 0,05 мм до 6 мм, а в более предпочтительном случае от 0,1 мм до 3 мм. Для периодического смещения сита предусматривается использование двигателя. Двигатель предпочтительно периодически смещает сито с частотой в диапазоне от порядка 1 Гц до порядка 500 Гц, а в более предпочтительном случае от порядка 10 Гц до 200 Гц. В альтернативном случае для первого сита может предусматриваться механическое перемешивание или вибрирование со смещением в направлении вверх-вниз с целью флюидизирования порошка. В частном случае средства для флюидизирования могут дополнительно включать второе сито, имеющее ячейки со средним размером в диапазоне от порядка 0,2 мм до 10 мм, а в более предпочтительном случае от 1 мм до 5 мм. Предусматривается также использование второго двигателя для периодического смещения второго сита предпочтительно с частотой в диапазоне от порядка 1 Гц до 500 Гц, а в более предпочтительном случае от 10 Гц до 200 Гц. В альтернативном случае для второго сита может предусматриваться ультразвуковое вибрирование аналогично тому, как это реализовано для первого сита. Первое и второе сита предпочтительно установлены с возможностью периодического смещения в фильтре, при этом второе сито располагается над первым ситом. В одном варианте реализации сита могут быть разделены между собой расстоянием в диапазоне от порядка 0,001 мм до порядка 5 мм. Фильтр предпочтительно имеет форму усеченного конуса, который сужается в направлении первого сита. При подобной конфигурации мелкий порошок может наносится на второе сито, которое просеивает мелкий порошок в направлении первого сита. В свою очередь мелкий порошок, поступающий на первое сито, просеивается и передается во флюидизированном состоянии в нижнюю часть фильтра, откуда он переносится потоком воздуха и захватывается в дозирующей камере. В альтернативном варианте реализации средства для флюидизирования содержат источник сжатого газа для продувки газом в мелком порошке.

В одном частном предпочтительном варианте реализации камера включает нижнюю часть, множество боковых стенок и открытую верхнюю часть, при этом по меньшей мере некоторые боковые стенки наклонены внутрь, в направлении от верхней части к нижней части. Подобная конфигурация способствует равномерному заполнению камеры флюидизированным мелким порошком, а также способствует более простому выбросу захваченного порошка из камеры. В нижней части камеры предусмотрено отверстие, при этом упомянутое отверстие связано с источником для создания разрежения. В отверстии предпочтительно устанавливается перекрывающий его фильтр, имеющий ячейки со средним размером в диапазоне от порядка 0,1 мкм до 100 мкм, в более предпочтительном случае от порядка 0,2 мкм до 5 мкм, а в наиболее предпочтительном случае порядка 0,8 мкм. Таким образом, воздух продувается через камеру, что способствует захвату флюидизированного мелкого порошка. В альтернативном варианте реализации источник для создания разрежения выполняется регулируемым таким образом, чтобы скорость потока воздуха через камеру могла быть изменена, предпочтительно посредством изменения давления разрежения с задней стороны фильтра. Посредством изменения скорости потока подобным образом может регулироваться плотность, а, следовательно, и количество порошка, захваченного в контейнер. Источник сжатого газа также связан с отверстием для того, чтобы способствовать выбросу захваченного порошка из камеры.

Камера предпочтительно образует объем стандартной дозировки, при этом предусматриваются средства для регулирования количества захваченного порошка в камере, в соответствии с объемом камеры, так чтобы в камере оставалась величина стандартной дозировки. Подобное регулирование оказывается необходимым, поскольку камера заполняется мелким порошком до состояния ее переполнения. Средства регулирования предпочтительно включают острый край для снятия выступающего над стенками камеры мелкого порошка. В еще одном варианте реализации предусматриваются средства для изъятия дополнительного количества захваченного порошка из камеры с целью регулирования величины стандартной дозировки в камере. Средства для изъятия захваченного порошка преимущественно выполняются в виде ковшика, который используется для регулирования количества захваченного порошка с тем, чтобы оно соответствовало меньшей величине стандартной дозировки. В альтернативном случае количество захваченного порошка может регулироваться посредством регулирования размера камеры. Так, например, средства для регулирования количества захваченного порошка могут включать вторую камеру, которая является взаимозаменяемой с первой камерой, при этом вторая камера имеет объем, отличный от объема первой камеры.

В другом примере реализации предусматриваются средства для возвращения снятого порошка в средства для флюидизирования. В еще одном варианте реализации предусматривается применение средств для определения того, был ли выброшен, по существу, весь захваченный порошок из камеры с помощью средств для выброса. В еще одном примере реализации может, в частности, использоваться воронка для целей узконаправленного ввода в камеру флюидизированного порошка.

Настоящее изобретение предусматривает создание варианта системы для одновременного заполнения множества резервуаров стандартными дозировками медикамента в виде мелкого порошка. Подобная система включает продолговатый поворотный компонент конструкции, имеющий множество выполненных по его периферийной части камер. Предусматриваются средства для флюидизирования мелкого порошка, а также предусматриваются средства для продувки воздухом через камеры, что способствует захвату флюидизированного порошка в камерах. Система также включает средства для выброса захваченного порошка из камер и ввода его в резервуары. Предусматривается применение контроллера для управления работой средств для продувки воздухом и средств для выброса, а также предусматриваются средства для выравнивания положений камер с положениями средств для флюидизирования и резервуаров.

Подобная система имеет своим преимуществом быстрое заполнение большого числа резервуаров стандартными дозировками медикамента. Система сконструирована таким образом, чтобы мелкий порошок флюидизировался и в дальнейшем захватывался в камерах, в то время как положения камер выравниваются в соответствии с положениями средств для флюидизирования. Затем поворотный компонент конструкции поворачивается для установки выбранных из общего числа камер напротив выбранных из общего числа резервуаров, после чего захваченный порошок из выбранных камер вводится в выбранные резервуары.

Поворотный компонент конструкции по форме предпочтительно выполняется в виде цилиндра. В одном предпочтительном варианте реализации рядом с цилиндрическим компонентом конструкции предусматривается установка острого края для снятия избыточного порошка камер в процессе вращения этого компонента конструкции с целью выравнивания положений камер и резервуаров.

В одном частном примере реализации средства для флюидизирования включают сито, имеющее ячейки со средним размером в диапазоне от порядка 0,05 мм до 6 мм, а в более предпочтительном случае от порядка 0,1 мм до 3 мм. Предусматривается применение двигателя для периодического смещения сита. В другом варианте реализации средства для флюидизирования дополнительно снабжаются вторым ситом, имеющим ячейки со средним размером в диапазоне от порядка 0,2 мм до 10 мм, а в более предпочтительном случае от 1 мм до 5 мм. Предусматривается также использование второго двигателя для периодического смещения второго сита. Предусматривается также применение фильтра продолговатой формы с установленным в нем с возможностью периодического смещения первым ситом. При этом второе сито предпочтительно устанавливается в воронке, которая располагается над фильтром. В результате этого мелкий порошок может загружаться в воронку, просеиваться через второе сито, попадая в фильтр, и в дальнейшем просеивается через первое сито и вводиться в камеры.

В еще одном варианте реализации предусматривается применение держателя для фиксации матрицы резервуаров. Камеры в поворотном компоненте конструкции предпочтительно установлены в ряды и предусматривается использование средств для перемещения одного из рядов камер в положение, соответствующее положению ряда резервуаров. Некоторые из камер в дальнейшем могут опорожняться в ряд резервуаров. Затем средства для перемещения смещают ряд камер в положение, соответствующее второму ряду резервуаров без поворота или повторного заполнения камер в ряду. После этого оставшиеся заполненные камеры опорожняются во второй ряд резервуаров. Подобным образом может производиться быстрое заполнение матрицы резервуаров без поворота или повторного заполнения камер. В другом варианте реализации предусматривается применение двигателя для вращения поворотного компонента конструкции, а управление двигателем обеспечивает контроллер. Контроллер предпочтительно управляет также и средствами для перемещения.

Краткое описание чертежей
На фиг.1 приведен пространственный вид варианта устройства для заполнения резервуаров стандартными дозировками медикамента в виде мелкого порошка в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.2 приведен вид сверху на устройство фиг.1.

На фиг.3 приведен вид спереди на устройство фиг.1.

На фиг.4 приведен пространственный вид фильтра устройства фиг.1, иллюстрирующий детальным образом первое и второе сита, которые установлены в фильтре.

На фиг.5-8 приведен выполненный с вырезом вид сбоку на устройство фиг.1, иллюстрирующий дозирующую камеру, захватывающую флюидизированный медикамент, регулирующую количество захваченного медикамента в соответствии с величиной стандартной дозировки, регулирующую величину стандартной дозировки в соответствии с меньшей величиной стандартной дозировки и выбрасывающую медикамент в резервуар стандартной дозировки в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 9 приведен более детальный вид сбоку на дозирующую камеру устройства фиг.1, показанную в положении для захвата флюидизированного мелкого порошка.

На фиг.10 приведен выполненный с вырезом вид сбоку на дозирующую камеру фиг. 9, иллюстрирующий линию создания разрежения/подачи сжатого газа, связанную с дозирующей камерой.

На фиг.11 приведено изображение крупным планом дозирующей камеры фиг.9.

На фиг. 12 приведена дозирующая камера фиг.11, заполняемая флюидизированным мелким порошком в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.13 приведено изображение крупным планом дозирующей камеры фиг.8, иллюстрирующее процесс выброса мелкого порошка из камеры и ввод его в резервуар в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.14 приведен пространственный вид варианта системы для заполнения множества резервуаров стандартными дозировками медикамента в виде мелкого порошка в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.15 приведен выполненный с вырезом вид сбоку на фильтр и пару сит системы фиг.14, используемых при флюидизировании медикамента в виде мелкого порошка в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.16 приведен вид сверху на фильтр и сита фиг.15.

На фиг.17 приведен схематичный вид сбоку на другое устройство в соответствии с альтернативным вариантом реализации настоящего изобретения для одновременного заполнения множества резервуаров стандартными дозировками мелкого порошка.

На фиг. 18 приведен вид сбоку, вдоль линий 18-18 фиг.17, на цилиндрический поворотный компонент конструкции и показана первая совокупность заполняемых резервуаров.

На фиг.19 приведен вид сбоку на поворотный компонент конструкции фиг.18 и показана вторая совокупность заполняемых резервуаров.

На фиг.20 приведен выполненный с вырезом вид сбоку на другое устройство для альтернативного варианта реализации для дозирования и ввода мелкого порошка в резервуар в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 21 приведен алгоритм, иллюстрирующий вариант способа заполнения резервуара единичной дозировкой медикамента в виде мелкого порошка в соответствии с настоящим изобретением.

Описание предпочтительного варианта реализации настоящего изобретения
Настоящее изобретение предусматривает создание способов, систем и устройства для дозированной передачи мелких порошков в резервуары. Мелкие порошки представлены весьма мелкими порошками и обычно имеют средний размер частиц в диапазоне, не превышающем порядка 20 мкм, обычно менее порядка 10 мкм, а, как правило, от порядка 1 мкм до 5 мкм, хотя настоящее изобретение может в некоторых случаях оказаться полезным для случая частиц большего размера, например, с размером до порядка 50 мкм или более. Мелкий порошок может состоять из разнообразных составляющих и будет предпочтительно представлен медикаментом, например, подобным белкам, нуклеиновым кислотам, углеводородам, буферным солям, пептидам, другим небольшим биомолекулам или схожим с ними медикаментом. Резервуары, предназначенные для ввода порошка, предпочтительно представлены резервуарами стандартной дозировки. Резервуары предназначены для сохранения стандартной дозировки медикамента до момента появления потребности внутрилегочного ввода. Для извлечения медикамента из резервуаров используется ингаляционное устройство, подобное описанному в материалах поданной одновременно с настоящей патентной заявкой патентной заявки США за 08/309691, ранее упоминавшейся в описании для ссылочных целей. Однако способ по настоящему изобретению также оказывается полезен при подготовке порошков, предназначенных для использования в других ингаляционных устройствах, которые основываются на принципе распыления мелкого порошка.

Резервуары предпочтительно будут заполняться, каждый, точно заданным количеством мелкого порошка для гарантирования того, что пациенту будет задаваться правильная дозировка. При дозировании и передаче мелких порошков обращение с мелкими порошками будет весьма аккуратным и они не будут подвергаться уплотнению, так что дозировка стандартной величины, передаваемая к резервуару, по существу, остается в высокой степени диспергированной для эффективного применения в существующих ингаляционных устройствах. Мелкие порошки, подготавливаемые в соответствии с настоящим изобретением, окажутся особенно полезными, хотя их применение этим и не ограничивается, при использовании в "низкоэнергетических" ингаляционных устройствах, которые основываются на ручном принципе действия или исключительно на распылении порошка посредством его вдыхания. В подобных ингаляционных устройствах порошок предпочтительно будет диспергирован по меньшей мере на 20%, в более предпочтительном случае по меньшей мере на 60%, а в наиболее предпочтительном случае по меньшей мере на 90%. Поскольку стоимость изготовления медикаментов в виде мелкого порошка оказывается обычно весьма значительной, медикаменты предпочтительно будут дозироваться и вводиться в резервуары с минимальными потерями. Предпочтительно резервуары будут быстро заполняться стандартными дозировками, так чтобы обеспечивалось экономичное формирование большого числа резервуаров, содержащих дозированный медикамент.

Для обеспечения подобных свойств настоящее изобретение предусматривает перед дозированием мелкого порошка флюидизирование мелкого порошка. Под "флюидизированием" подразумевается разбиение порошка на небольшие агломераты и/или полное разбиение его на исходные составляющие или индивидуальные частицы. Последнее наилучшим образом обеспечивается посредством сообщения порошку энергии, необходимой для преодоления сил сцепления между частицами. После перевода во флюидизированное состояние частицы или небольшие агломераты могут быть независимым образом подвергнуты воздействиям других сил, например, подобных силам тяжести, инерции, вязкого торможения и подобным им сил. В упомянутом состоянии порошок может быть приведен в движение и может полностью заполнять захватывающий контейнер или камеру без образования заметных пустот и без необходимости уплотнения порошка до такого состояния, когда он становится недиспергированным, т.е. порошок подготавливается таким образом, чтобы не составляло труда регулировать его плотность, так чтобы весьма точно могло обеспечиваться его дозирование в условиях одновременного сохранения хорошей степени диспергированности порошка. Предпочтительный способ флюидизирования предусматривает просеивание (например, с использованием сита), когда порошок разбивается на небольшие агломераты и/или индивидуальные частицы, при этом агломераты или частицы разделяются таким образом, чтобы они могли свободно перемещаться независимо друг от друга. Подобным образом небольшие агломераты или индивидуальные частицы аэрируются и разделяются, так чтобы небольшие агломераты или частицы могли при определенных условиях свободно перемещаться (скажем, подобно потоку жидкости) и равномерно располагаться среди подобных им частиц при помещении их в контейнер или резервуар для формирования весьма равномерно и свободно упакованной дозы порошка в отсутствие образования заметных пустот. Другие способы флюидизирования предусматривают продувку газом в мелких частицах, вибрирование или перемешивание мелких частиц и подобные им действия.

После флюидизирования мелких частиц эти мелкие частицы захватываются в дозирующей камере (размеры которой предпочтительно задаются в соответствии с объемом единичной дозировки). Предпочтительный способ захвата состоит в пропускании воздуха через камеру таким образом, чтобы сила торможения воздуха воздействовала на каждый небольшой агломерат или индивидуальную частицу. В результате этого каждый небольшой агломерат или частица индивидуальным образом направляются к предпочтительной области в контейнере, так чтобы контейнер заполнялся равномерным образом. Так, в частности, когда агломераты начинают накапливаться в контейнере, в некоторых областях накопление будет происходить в большей степени, чем в других. Интенсивность потока воздуха, проходящего через области контейнера с большим накоплением, будет снижаться, в результате чего большее число поступающих агломератов будет направляться в области с меньшим накоплением, где интенсивность потока воздуха оказывается большей. В результате этого флюидизированный мелкий порошок заполняет камеру без заметного уплотнения и в отсутствие заметного образования пустот. Более того, захват частиц подобным образом позволяет точно и воспроизводимым образом дозировать мелкий порошок в отсутствие неоправданного снижения степени диспергированности мелкого порошка. Интенсивность проходящего через камеру потока воздуха может изменяться с целью регулирования плотности захватываемого порошка.

После дозирования мелкого порошка этот мелкий порошок выбрасывается в резервуар в соответствии с величиной стандартной дозировки, при этом выбрасываемый мелкий порошок, по существу, остается диспергированным, так чтобы он мог быть перенесен или распылен в виде аэрозоли в турбулентном воздушном потоке, создаваемом ингаляционным или распыляющим устройством.

Обратимся к фиг.1, со ссылками на которую ниже будет описан вариант реализации устройства 10 для дозирования и передачи стандартных дозировок медикамента в виде мелкого порошка во множество резервуаров 12. Устройство 10 включает каркас 14, поддерживающий поворотное колесо 16, и фильтр 18 для загрузки мелкого порошка в его исходном (т.е. промышленном) состоянии. В фильтре 18 установлены с возможностью периодического смещения первое сито 20 (см. фиг.4) и второе сито 22. Сита 20, 22 предназначены для флюидизирования исходного мелкого порошка перед его дозированием, как это будет пояснено более подробно ниже. Первый двигатель 24 предназначен для периодического смещения первого сита 20, а второй двигатель 26 предназначен для периодического смещения второго сита 22.

Обратимся теперь к фиг. 2-4, со ссылками на которые ниже будет описан принцип действия сит 20, 22 при флюидизировании загружаемого количества исходного мелкого порошка 28. Как лучше всего видно на фиг.4, второе сито 20 содержит экран 30, имеющий в общем случае V-образную форму. Экран 30 фиксируется в фильтре 18 рамкой 32, имеющей продолговатый рабочий торец 34, который взаимодействует с двигателем 26. Периодическое смещение второго сита 22 наилучшим образом иллюстрируется фиг.3. Двигатель 26 имеет ось вращения 36 (показана штриховой линией), снабженную кулачком 38 (также показан штриховой линией). Кулачок 38 входит в отверстие (не показано), выполненное в рабочем торце 34 рамки 32. При повороте оси 36 рамка 32 периодически смещается вперед/назад по циклическому принципу, при этом периодическое смещение может производиться по обычному синусоидальному закону или же смещение может производиться по какому-либо иному закону. Двигатель 26 предпочтительно вращается со скоростью, достаточной для обеспечения периодического смещения второго сита 22 с частотой в диапазоне от порядка 1 Гц до 500 Гц, а более предпочтительно от 1 Гц до 500 Гц. Экран 30 предпочтительно изготавливается из металлической сетки и снабжен ячейками, имеющими средний размер в диапазоне от порядка 0,1 мм до 10 мм, а более предпочтительно от 1 мм до 5 мм.

При периодическом смещении второго сита 22 исходный мелкий порошок 28 просеивается через экран 30 и попадает на экран 38 первого сита 20 (см. фиг. 4). Экраны 30 и 38 предпочтительно разносятся на расстояние в диапазоне от 0,001 мм до 5 мм, при этом экран 30 располагается над экраном 38. Экран 38 предпочтительно изготавливается из металлической сетки, имеющей ячейки со средним размером от порядка 0,05 мм до 6 мм, а более предпочтительно от порядка 0,1 мм до 3 мм. Первое сито 20 дополнительно включает контактную часть 40 для связи первого сита 20 с двигателем 24. Как лучше всего видно из фиг. 3, второй двигатель 24 имеет ось 42 (показана штриховой линией), снабженную кулачком 44 (также показан штриховой линией). Кулачок 44 входит в отверстие (не показано), выполненное в контактной части 40, и предназначен для периодического смещения первого сита 20, полностью аналогичного периодическому смещению второго сита 22. Экран 38 предпочтительно периодически смещается с частотой в диапазоне от порядка 1 Гц до порядка 500 Гц, а более предпочтительно от порядка 10 Гц до 200 Гц. Когда мелкий порошок 28 просеивается через экран 30 и попадает на экран 38, в результате периодического смещения первого сита 20 обеспечивается последующее просеивание мелкого порошка 28
через экран 38 и падение его уже во флюидизированном состоянии через фильтр 18 и через отверстие 46.

Как показано на фиг.4, фильтр 18 включает две конусообразные наклонные стенки 52 и 54, которые в общем случае соответствуют форме экрана 30. Конусообразные боковые стенки 52, 54 и конусообразная форма экрана 30 способствуют направлению порошка 28 на экран 30 второго сита 22, если оно устанавливается, как обычно, с перекрыванием отверстия 46. Хотя устройство 10 показано содержащим первое и второе сита 20 и 22, устройство 10 может также работать в условиях наличия только первого сита 20 или в альтернативном случае при наличии более чем двух сит. Хотя экраны 30 и 38 предпочтительно изготавливаются из металлической сетки, для этих целей могут быть использованы и другие материалы, например, подобные пластикам, композитам или аналогичным им материалам. Первый и второй двигатели 24, 26 могут быть представлены серводвигателями переменного тока (АС) или постоянного тока (DC), обычными двигателями, соленоидами, пьезоэлектрическими приборами или подобными им устройствами.

Обратимся теперь к фиг.1 и 5-8, со ссылками на которые ниже будет более подробно описан процесс дозированной передачи мелкого порошка 28 к резервуарам 12. Первоначально исходный мелкий порошок 28 загружается в фильтр 18. Порошок 28 может загружаться в фильтр 18 партиями (например, путем периодической загрузки заранее заданного количества порошка) посредством непрерывной подачи порошка в условиях использования входной загрузочной воронки, снабженной установленным в ее нижней части ситом (например, подобной показанной, скажем, для примера реализации фиг.17), с помощью шнека и других подобных приспособлений. После загрузки порошка в фильтр 18 приводятся в действие двигатели 24 и 26 для периодического смещения вышеописанным образом первого и второго сит 20, 22. Как лучше всего видно из фиг.5, когда мелкий порошок 28 просеивается через второе сито 22 и первое сито 20, мелкий порошок 28 переходит во флюидизированное состояние и выпадает через отверстие 46 и внутрь дозирующей камеры 56 на колесе 16. В частном случае может предусматриваться использование воронки 58, которая способствует вводу флюидизированного порошка в дозирующую камеру 56. С дозирующей камерой 56 связана линия создания разрежения/подачи сжатого газа 60. Линия 60 другим своим концом соединена со шлангом 62 (см. фиг.1), который, в свою очередь, связан с источником создания разрежения и источником сжатого газа. Предусматривается также применение пневматических средств задания последовательности операций (не показаны) для последовательного создания разрежения, подачи сжатого газа или прекращения воздействий в линии 60.

После флюидизирования мелкого порошка 28 в линии 60 создается разрежение, заставляющее воздушный поток входить внутрь и проходить через дозирующую камеру 56, что способствует выдуванию флюидизированного порошка в камеру 56. Дозирующая камера 56 предпочтительно образует объем стандартной дозировки таким образом, чтобы при заполнении камеры 56 захваченным мелким порошком 64, обеспечивалось дозирование захваченного порошка 64 в соответствии с величиной стандартной дозировки. Обычно камера 56 будет заполняться захватываемым порошком 64 до состояния ее переполнения, что гарантирует адекватное заполнение дозирующей камеры 56.

Как лучше всего видно из фиг.6, настоящее изобретение предусматривает снятие при необходимости избыточного порошка 65, так чтобы обеспечивалось точное соответствие объема захваченного порошка 64 объему камеры, т.е. таким образом, чтобы в дозирующей камере 56 оставался только мелкий порошок 64, соответствующий величине стандартной дозировки. Снятие избыточного порошка 65 обеспечивается посредством поворота колеса 16 до момента прохождения камерой 56 выравнивающего компонента 66, имеющего острый край 68, который снимает любое избыточное количество захваченного порошка 65, выступающее над стенками камеры 56. В результате этого оставшийся захваченный мелкий порошок 64 располагается заподлицо с периферийной поверхностью колеса 16 и образует дозировку стандартной величины. Во время поворота колеса 16 предпочтительно создается разрежение, что способствует сохранению захваченного порошка 64 в пределах камеры 56. Для управления поворотом колеса 16, а также процессом создания разрежения предусматривается применение контроллера (не показан). Выравнивающий компонент 66 предпочтительно изготавливается из жесткого материала, скажем, подобного дельрину, нержавеющей стали или аналогичного им материала, и снимает избыточный порошок, направляя его в контейнер повторной переработки 70. По истечении определенного времени в условиях снятия порошка он накапливается в контейнере повторной переработки 70 и может быть повторно использован в работе путем снятия контейнера 70 и повторной загрузки избыточного порошка в фильтр 18. В результате этого предотвращаются потери производства и снижаются производственные затраты. При повторном использовании порошка может оказаться желательным использовать дополнительные сита, так чтобы посредством пропускания исходного порошка через множество сит влияние одного дополнительного просеивания перед пропусканием через первое сито было сведено к минимуму и не сказывалось на захвате флюидизированного порошка в камере 56.

Обратимся к фиг. 7, иногда может оказаться желательным обеспечить последующее регулирование величины стандартной дозировки для захваченного мелкого порошка 64 с тем, чтобы она соответствовала меньшей величине стандартной дозировки. Устройство 10 обеспечивает возможность подобной регулировки и не требует для этого изменения размеров камер 56. Меньшая величина стандартной дозировки обеспечивается посредством дальнейшего поворота колеса 16 до совпадения положения камеры 56 с положением ковшика 72. Положение, размеры и форма ковшика 72 могут изменяться в зависимости от того, какое количество порошка следует изъять из камеры 56. Когда камера 56 располагается напротив ковшика 72, этот ковшик 72 поворачивается для изъятия дугового сегмента захваченного порошка 64. Изъятый порошок направляется в контейнер повторной переработки 70, из которого он может быть направлен, как отмечалось выше, на повторное использование. В альтернативном случае для регулирования размера камеры может производиться ее переоснащение.

После формирования из захваченного порошка 64 дозировки стандартной величины колесо 16 вновь поворачивается до тех пор, пока камера 56 не будет располагаться напротив одного из резервуаров 12, как показано на фиг.8. В этот момент времени прекращается создание разрежения и в линию 60 подается сжатый газ для выброса захваченного мелкого порошка 64 в резервуар 12. Контроллер предпочтительно также используется для управления перемещением резервуаров 12, так чтобы пустой резервуар устанавливался напротив камеры 56, когда захваченный порошок 64 оказывается подготовленным для выброса. Датчики S₁ и S₂ предназначены для определения того, был ли выброшен в резервуар 12 захваченный мелкий порошок 64 в количестве стандартной дозировки. Датчик S₁ определяет, присутствует ли захваченный мелкий порошок 64 в количестве стандартной дозировки в камере 56 еще до момента выравнивания положения камеры 56 по отношению к положению резервуара 12. После выброса порошка 64 колесо 16 поворачивается до тех пор, пока камера 56 не пройдет датчик S₂. Датчик S₂ определяет, был ли, по существу, весь порошок 64 выброшен в резервуар 12. Если результаты контроля обоими датчиками S₁ и S₂ оказываются положительными, это означает, что порошок в количестве стандартной дозировки был полностью выброшен в резервуар 12. Если результат контроля для любого из датчиков S₁ или S₂ оказывается отрицательным, на контроллер пересылается сигнал с тем, чтобы неполностью заполненный резервуар 12 в дальнейшем мог быть снабжен соответствующей этикеткой или чтобы система могла быть остановлена для проведения аттестации или ремонта. Предпочтительные конструкции датчиков включают емкостные датчики, которые обеспечивают регистрацию различных сигналов, соответствующих различным величинам диэлектрических постоянных для воздуха и для порошка. Другие конструкции датчиков включают датчики рентгеновского излучения и подобные им датчики, которые могут применяться для просмотра внутренней полости резервуара.

Обратимся к фиг.9 и 10, со ссылками на которые ниже будет более подробно описана конструкция поворотного колеса 16. Колесо 16 может изготавливаться из различных материалов, например, подобных металлам, металлическим сплавам, полимерам, композитам или аналогичных им материалов. Камера 56 и линия 60 изготавливаются предпочтительно посредством обработки на станке или заформовывания в колесо 16. Между камерой 56 и линией 60 для сохранения захваченного порошка в камере предусматривается фильтр 74, который одновременно обеспечивает беспрепятственное прохождение газов по линии 60 в обоих направлениях. Линия 60 включает колено 76 (см. фиг.10), что позволяет связать линию 60 со шлангом 62. Фитинг 78 предназначен для соединения шланга 62 с линией 60.

Обратимся снова к фиг. 1 и 3, колесо 16 поворачивается двигателем 80, например, подобным серводвигателю переменного тока (АС). В альтернативном случае могут использоваться пневматические делительно-поворотные средства. Провода 82 предназначены для подачи электрического сигнала тока на двигатель 80. Из двигателя 80 выступает ось 84 (см. фиг.3), которая связана с зубчатой редукционной передачей, которая обеспечивает поворот колеса 16. В процессе работы двигатель 18 поворачивает ось 84, которая, в свою очередь, поворачивает колесо 16. Скорость вращения колеса 16 может изменяться в зависимости от требований к продолжительности цикла. Колесо 16 будет останавливаться на время заполнения камеры 56, хотя в некоторых случаях колесо 16 может вращаться непрерывным образом. В частном случае колесо 16 может снабжаться множеством дозирующих камер, так чтобы за время одного поворота колеса 16 множество резервуаров могло заполняться стандартными дозировками порошка. Двигатель 80 предпочтительно связан с контроллером, так чтобы колесо 16 останавливалось, когда камера 56 устанавливается в положение, соответствующее положению воронки 58. Если использование воронки не предусматривается, колесо 16 будет останавливаться, когда камера 56 располагается напротив фильтра 18. Двигатель 80 останавливается на время, достаточное для заполнения дозирующей камеры 56. После заполнения камеры 56 двигатель снова приводится в действие до тех пор, пока следующая камера 56 не переходит в положение, отвечающее положению воронки 58. Когда положение камеры 56 не совпадает с положением воронки 58, контроллер может использоваться для прерывания работы двигателей 24 и 26 с тем, чтобы прекращать подачу флюидизированного порошка.

Когда на колесе 16 предусматривается более чем одна камера 56, ковшик 72 будет предпочтительно устанавливаться относительно колеса 16 таким образом, чтобы при остановке колеса 16 для заполнения следующей дозирующей камеры 56 ковшик 72 располагался напротив уже ранее заполненной камеры 56. В конструкции колеса 16 может быть предусмотрено множество линий 60, так чтобы каждая дозирующая камера 56 оказалась связанной с источниками создания разрежения/подачи сжатого газа. Пневматические средства задания последовательности операций могут конфигурироваться для управления процессами создания вакуума и подачи сжатого газа в каждой из линий 60 в зависимости от расположения соответствующей дозирующей камеры 56.

Обратимся к фиг.11, со ссылками на которую ниже будет приведено подробное описание конструкции дозирующей камеры 56. Дозирующая камера 56 предпочтительно имеет конусообразную цилиндрическую форму, при этом более широкая часть камеры 56 располагается ближе к периферийной части колеса 16. Как уже отмечалось выше, камера 56 предпочтительно образует объем стандартной дозировки, который предпочтительно будет соответствовать диапазону от порядка 1 мл до 50 мл, но может изменяться в зависимости от конкретного типа порошка и его назначения. Стенки камеры 56 предпочтительно изготавливаются из нержавеющей стали и шлифуются. В частном случае стенки могут покрываться материалом с малым коэффициентом трения.

Между нижней частью 88 и линией 60 предусмотрен фильтр 74. Фильтр 74 предпочтительно является фильтром "абсолютного" типа, когда размеры ячеек фильтра задаются с целью предотвращения прохождения через него порошка. Когда захватываемый порошок имеет средний размер в диапазоне от порядка 1 мкм до 5 мкм, фильтр будет предпочтительно иметь ячейки с размером в диапазоне от порядка 0,2 мкм до 5 мкм, а в более предпочтительном случае порядка 0,8 мкм или менее. Так, в частности, предпочтительная конструкция фильтра соответствует тонкому гибкому фильтру, например, подобному поликарбонатному фильтру 0,8 мкм. Использование подобного тонкого гибкого фильтра создает преимущество, в соответствии с которым фильтр 72 может выгибаться наружу при выбросе захваченного порошка. Когда фильтр выгибается наружу, то он способствует выталкиванию захваченного порошка из камеры 56, а также обеспечивает растяжение ячеек фильтра и высвобождение порошка, застрявшего в этих ячейках. Аналогичным образом материал фильтра с порами, имеющими конусообразную форму с наклоном в направлении той же самой поверхности, может ориентироваться таким образом, чтобы процесс устранения застрявших частиц был еще более упрощен. В результате этого фильтр очищает себя сам каждый раз, когда захваченный порошок выбрасывается из углубления. Под фильтром 74 устанавливается высокопористый жесткий вспомогательный фильтр 75 для предотвращения прогибаний внутрь фильтра 74, что могло бы приводить к изменению объема камеры и к застреванию порошка между нижней поверхностью камеры и фильтром 74.

Обратимся к фиг. 12, со ссылками на которую ниже приводится более подробное описание процесса заполнения камеры 56 флюидизированным порошком. Флюидизированный порошок задувается в камеру 56 в результате торможения воздушного потока, проходящего вблизи порошка, в условиях создания разрежения в линии 60. Просеивание мелкого порошка 28 имеет своим преимуществом то, что порошок продувается до нижней части 88 и начинает равномерно оседать в камере 56 без образования пустот и без комкования порошка, т.е. как в случае, если бы камера 56 заполнялась водой. Если в одной части камеры 56 начинают скапливаться большие количества порошка, чем в другой части, степень разрежения в областях с меньшим накоплением будет большей и большее количество поступающего порошка будет направляться в ту часть камеры 56, которая демонстрирует меньшее накопление. Исключение пустот в ходе процесса заполнения имеет своим преимуществом то, что не возникает необходимости уплотнять порошок в процессе дозирования, что сопровождалось бы увеличением плотности и ухудшением диспергированности порошка, в результате чего ухудшались бы возможности по его эффективному распылению в аэрозоли или переносу в воздушном потоке. Более того, посредством исключения пустот может быть гарантировано, что каждый раз при заполнении камеры она будет заполняться, по существу, одной и той же дозой мелкого порошка. Обеспечение на постоянной основе неизменности доз порошкового медикамента может быть весьма критично, поскольку даже небольшие изменения могут повлиять на ход лечения. Поскольку камера 56 может иметь относительно небольшой объем, наличие пустот внутри мелкого порошка может оказывать заметное влияние на результирующую дозу. Флюидизирование мелкого порошка производится для существенного уменьшения или исключения подобных проблем.

Как уже отмечалось выше, допускается накопление захваченного порошка 64 над периферийной поверхностью колеса 16 с тем, чтобы гарантировать полное заполнение камеры 56 захваченным мелким порошком 64. Величина давления разрежения, реализуемая для того, чтобы способствовать вводу флюидизированного порошка в камеру 56, будет предпочтительно соответствовать диапазону от порядка 0,5 дюймов ртутного столба (Нg) до 29 дюймов ртутного столба (Нg) или более в области нижней части 60. Величина давления разрежения может изменяться для регулирования плотности захваченного порошка.

Обратимся к фиг. 13, со ссылками на которую ниже более подробно описан процесс выброса захваченного мелкого порошка 64 в резервуары 12. Резервуары 12 объединяются между собой, образуя непрерывную ленту (см. фиг.1), которая располагается таким образом, чтобы новый резервуар 12 устанавливался напротив заполненной дозирующей камеры 56 каждый раз, когда камера 56 оказывается обращенной вниз. Контроллер предпочтительно будет управлять перемещением резервуаров 12 таким образом, чтобы пустой резервуар 12 устанавливался напротив камеры 56 в определенный момент времени. Когда камера 56 оказывается обращенной вниз, сжатый газ пропускается в линии 60 в направлении стрелки 90. Величина давления газа будет зависеть от типа мелкого порошка. Сжатый газ выталкивает захваченный порошок 64 из камеры 56 внутрь резервуара 12. Выполнение камеры 56 в виде усеченного конуса, так чтобы верхняя часть 86 была больше нижней части 88, оказывается предпочтительным, поскольку обеспечивает более простой выброс захваченного порошка 64 из камеры 56. Как уже отмечалось выше, фильтр 74 выполняется с возможностью выгибания наружу под воздействием сжатого газа, что способствует выталкиванию захваченного порошка 64. Выбрасывание подобным образом захваченного порошка 64 создает возможность по извлечению порошка из камеры 56 без его избыточного уплотнения. В результате этого поступающий в резервуар 12 порошок оказывается, по существу, неуплотненным и хорошо диспергированным, так чтобы, как отмечалось выше, он мог быть при необходимости распылен в аэрозоли для внутрилегочного ввода. В частном случае с целью уменьшения степени уплотнения порошка заполненному резервуару 12 может быть сообщена энергия вибраций или энергия ультразвукового воздействия.

Обратимся к фиг.14, со ссылками на которую ниже будет приведено описание альтернативного примера реализации устройства 100 для заполнения резервуаров 12 стандартными дозировками мелкого порошка. Устройство 100, по существу, идентично устройству 10 за тем исключением, что устройство 100 включает множество поворотных колес 16 и содержит большие по размерам средства для флюидизирования 102. Для большей наглядности при рассмотрении устройство 100 будет ниже описываться с использованием тех же самых позиционных обозначений, что и для случая устройства 10, за исключением обозначения для средств флюидизирования 102. Каждое из колес 16 снабжено по меньшей мере одной дозирующей камерой (не показана) и обеспечивает прием и выброс порошка тем же самым образом, что и в устройстве 10. Каждому колесу 16 ставится в соответствие ряд резервуаров, в которые выбрасывается захваченный порошок 64. При этом контроллер может конфигурироваться в виде, по существу, идентичном виду контроллера, описанному в связи с устройством 10. Шланг 62 обеспечивает описанным выше образом создание разрежения и подачу сжатого газа для каждой из камер 56.

Обратимся к фиг. 15 и 16, со ссылками на которые ниже будет более подробно описана работа средств для флюидизирования 102. Средства для флюидизирования 102 включают первое сито 104 и могут в частном случае снабжаться вторым ситом 106. Первое и второе сита 104, 106 установлены с возможностью периодического смещения в продолговатом фильтре 108. Первое и второе сита 104, 106 являются, по существу, идентичными первому и второму ситам 20, 22, за тем исключением, что первое и второе сита 104, 106 выполняются большими по длине. Аналогичным образом фильтр 108 является, по существу, идентичным фильтру 18, за исключением того, что фильтр 108 имеет большую длину и имеет ряд отверстий 110 (или одну продольную щель), что позволяет флюидизированному порошку одновременно поступать в установленные в заданных положениях камеры 56 каждого из колес 16. Двигатели 24 и 26 используются для периодического смещения первого и второго сит 104, 106, по существу, тем же самым образом, как было описано выше для устройства 10. Устройство 100 имеет своим преимуществом то, что оно позволяет одновременно производить заполнение большего числа резервуаров 12, посредством чего увеличивается производительность технологической операции. Исходный мелкий порошок 28 может непосредственно загружаться в фильтр 108 или может в альтернативном случае подаваться в фильтр 108 с помощью шнека путем вибрирования или другого подобного воздействия для предотвращения предварительного уплотнения порошка 28 еще до начала его просеивания. В другом альтернативном случае мелкий порошок 28 может просеиваться в фильтр 108 из расположенной выше воронки, как это описано ниже со ссылками на пример реализации фиг.17.

На фиг.17 иллюстрирован частный предпочтительный вариант реализации устройства 200 для быстрого и одновременного заполнения множества резервуаров. Устройство 200 включает воронку 202, имеющую сито 204. В нижней части воронки 202 предусмотрено отверстие 206, так чтобы мелкий порошок 208, присутствующий в воронке 202, просеивался через сито 204 в направлении выходного отверстия 206. Под действием силы тяжести мелкий порошок 208 падает в фильтр 210, который располагается непосредственно под воронкой 202. Фильтр 210 содержит сито 212, которое просеивает мелкий порошок 208. В нижней части фильтра 210 предусмотрено отверстие 214. Просеянный порошок 208 через отверстие 214 падает (под действием силы тяжести) в направлении продолговатого цилиндрического поворотного компонента конструкции 216.

Сито 212 предпочтительно имеет ячейки со средним размером в диапазоне от порядка 0,05 мм до 6 мм, а в более предпочтительном случае от порядка 0,2 мм до 3 мм, и периодически смещается с частотой в диапазоне от порядка 1 Гц до порядка 500 Гц, а в более предпочтительном случае от порядка 10 Гц до 200 Гц. Сито 204 предпочтительно включает ячейки со средним размером в диапазоне от порядка 0,2 мм до 10 мм, а в более предпочтительном случае от 1 мм до 5 мм. Второе сито предпочтительно периодически смещается с частотой в диапазоне от порядка 1 Гц до 500 Гц, а в более предпочтительном случае от 1 Гц до 100 Гц.

Используемый датчик 218, например, подобный лазерному датчику, предназначен для определения количества порошка 208 в фильтре 210. Датчик 218 связан с контроллером (не показан) и используется для управления работой фильтра 204. В результате этого сито 204 может приводиться в движение для просеивания порошка 208 в фильтр 210 вплоть до момента накопления предварительно заданного количества порошка. По достижении этого момент сито 204 прекращает периодические смещения до тех пор, пока значительная часть порошка не будет просеяна и выведена из фильтра 210.

Как лучше всего видно из фиг.18, поворотный компонент конструкции 216 включает множество ориентированных в направлении оси камер 220, 222, 224, 226 для приема порошка 208 из фильтра 210. Поворотный компонент 216 может снабжаться любым необходимым числом камер, при этом каждая подобная камера будет выполняться по форме аналогичной описанной выше камере 56. Порошок 208 задувается внутрь, а затем выбрасывается из камер аналогично тому, как это было описано выше для устройства 10. Так, в частности, через каждую из камер 220, 222, 224, 226 продувается воздух, что способствует одновременному заполнению резервуаров порошком 208, когда камеры располагаются напротив отверстия 214. Количество захваченного порошка предпочтительно будет регулироваться с тем, чтобы оно соответствовало объему камеры. Компонент конструкции 216 поворачивается на 180^o до установки его напротив матрицы резервуаров 228, которые сформированы в ряды, скажем в ряды 230 и 240. После этого через камеры пропускается сжатый воздух для выброса порошка в резервуары 228.

Обратимся к фиг.18 и 19, со ссылками на которые ниже будет описан способ одновременного заполнения матрицы резервуаров 228 с помощью устройства 200. После заполнения камер 220, 222, 224, 226 они устанавливаются напротив ряда 230 (см. фиг. 17) резервуаров 230а, 230b, 230с, 230d, при этом резервуары 230а и 230с располагаются напротив камер 220 и 224, как это показано на фиг. 18. Затем через линию 232 подается сжатый газ для выброса порошка из камер 220, 224 в резервуары 230а, 230с соответственно. Далее поворотный компонент конструкции 216 смещается для установки камер 222, 226 напротив резервуаров 230b, 230d соответственно, как показано на фиг.19. После этого через линию 232 подается сжатый воздух для выброса порошка 208, как показано, в резервуары 230b, 230d. В альтернативном случае матрица резервуаров 228 может закрепляться в держателе резервуаров 234, который, в свою очередь, может смещаться для совмещения положений резервуаров и камер.

После заполнения резервуаров ряда 230 производится заполнение резервуаров ряда 240 посредством поворота на 180^o компонента 216 для повторного заполнения по вышеописанному принципу камер 220, 222, 224, 226. Матрица резервуаров 228 смещается таким образом, чтобы ряд 240 установился в ту же самую позицию, в которой ранее находился ряд 230, после чего вся процедура повторяется.

На фиг.20 проиллюстрирован альтернативный вариант реализации устройства 112 для заполнения резервуаров стандартными дозировками мелкого порошка 114. Устройство 112 включает приемную загрузочную воронку 116 для загрузки мелкого порошка 114. Воронка 116 имеет форму усеченного конуса, обращенного внутрь, так чтобы мелкий порошок 140 накапливался в нижней части воронки 116. Колесо 118, имеющее дозирующую камеру 120, выступает внутрь воронки 116 таким образом, чтобы в дозирующую камеру 120 мог подаваться порошок 114. Колесо 118 и дозирующая камера 120 могут выполняться, по существу, идентичными колесу 16 и дозирующей камере 56 устройства 10. Для флюидизирования мелкого порошка 114 используется линия 122, которая проходит до нижней части 124 воронки 116. Через линию 122 подается сжатый газ, как это показано стрелкой 126. Сжатый газ продувает и флюидизирует мелкий порошок 114, который накапливается в нижней части 124. В процессе флюидизирования мелкого порошка 114 в камере 120 линией 128 создается разрежение по аналогии с тем, как это было описано выше для устройства 10. Создаваемое разрежение способствует выдуванию некоторого количества флюидизированного порошка 114 в камеру 120 для заполнения порошком камеры 120. После заполнения камеры 120 колесо 118 поворачивается, проходя выравнивающее лезвие (не показано) для снятия избыточного порошка. Затем колесо 118 снова поворачивается до установки в позицию 130, когда оно обращено вниз. В позиции 130 через линию 128 может направляться сжатый газ для выброса захваченного порошка по аналогии с тем, как это было описано выше.

Обратимся к фиг. 21, со ссылками на которую ниже будет описан вариант способа заполнения пузырьковых (блистерных) упаковок медикаментом в виде мелкого порошка. Первоначально, как это проиллюстрировано этапом 140, производится получение из хранилища порошка в большой упаковке. Затем порошок загружается (этап 142) в устройство порошкового заполнения описанным выше образом через верхнюю воронку, например, подобную воронке устройства 200. На этапе 144 производится обработка порошка посредством, как было описано выше, флюидизирования порошка, так чтобы порошок мог быть правильно дозирован. Как проиллюстрировано этапом 146, после тщательной обработки порошка флюидизированный порошок направляется в камеру до полного заполнения камеры (этап 148). После заполнения камеры количество захваченного порошка выравнивается, на этапе 150, для формирования захваченного порошка в соответствии с величиной стандартной дозировки. В частном случае, на этапе 152, величина стандартной дозировки может быть скорректирована для получения меньшей величины стандартной дозировки. Далее оставшаяся дозировка порошка стандартной величины контролируется (этап 154) с целью определения, было ли реально введено в камеру необходимое количество порошка. На этапе 156 посредством установки упаковочного материала в традиционную машину для изготовления пузырьковой упаковки инициируется формирование пузырьковой упаковки. В дальнейшем, на этапе 158, производится изготовление пузырьковых упаковок и их последующая проверка (этап 160) для определения приемлемости использования изготовленных упаковок. Пузырьковая упаковка затем устанавливается напротив дозирующей камеры и захваченный порошок выбрасывается, на этапе 162, в пузырьковую упаковку. На этапе 163 датчик используется для подтверждения того, что весь порошок был успешно выброшен в резервуар. Заполненная упаковка затем герметизируется на этапе 164. Этапы с 140 по 164, каждый, предпочтительно реализуются в условиях технологической среды с регулируемой влажностью, так чтобы резервуары заполнялись порошковым медикаментом в отсутствие нежелательных воздействий из-за изменений влажности. В частном случае после герметизации пузырьковой упаковки эта упаковка может быть подвергнута процедуре разбиения гранул, на этапе 166, для высвобождения порошка и уменьшения степени его уплотнения (если таковое возникает) внутри пузырьковой упаковки. На этапе 168 заполненная упаковка проверяется на предмет приемлемости ее для использования или необходимости ее забракования. При подтверждении приемлемости на упаковку наносится этикетка (этап 170) и она окончательно упаковывается (этап 172).

Флюидизирование мелкого порошка вышеописанном образом также может оказаться полезным при подготовке слоя мелкого порошка, используемого традиционными дозаторами, например дозатором типа Flexofill, выпускаемым на коммерческой основе фирмой Мб. Подобные дозаторы имеют круглый лоток (или слой порошка), который расположен в горизонтальной плоскости и который может поворачиваться относительно своего центра. Во время поворота лоток заполняется в результате загрузки на лоток достаточного количества сыпучего порошка для формирования на лотке слоя порошка заданной толщины. При повороте лотка с порошком порошок проходит под выравнивающим лезвием, которое снимает избыточный порошок и уплотняет его. В результате этого толщина и плотность слоя порошка, проходящего под выравнивающим лезвием, поддерживаются постоянными. Для дозирования (или замера) порошка слой порошка останавливается и в порошок вводится, оставаясь на некотором расстоянии от лотка, тонкостенная трубка, так чтобы эта трубка захватывала пробу порошка цилиндрической формы. Объем дозы зависит от внутреннего диаметра трубки и от глубины погружения трубки в слой порошка. После этого конец трубки извлекается из слоя порошка и переводится в позицию непосредственно над резервуаром, в который должна быть введена доза. После этого имеющийся на конце трубки поршень приводится в действие для выброса захваченного порошка из конца трубки, так чтобы он мог упасть в резервуар.

В соответствии с настоящим изобретением слой порошка формируется из мелкого порошка, так чтобы порошок имел равномерную консистенцию, т.е. мелкий порошок привносится в слой таким образом, чтобы он не слипался и не образовывал в пределах слоя пустот или локальных областей с повышенной плотностью. Минимизация количества пустот и областей с повышенной плотностью оказывается важной, поскольку дозировка определяется в виде объемного показателя и обычно составляет от порядка 1 мл до порядка 100 мл, а в более типичных случаях от порядка 3 мл до порядка 30 мл. При подобных небольших дозировках даже небольшие пустоты могут оказывать заметное влияние на объем захваченной дозы, в то время как области с повышенной плотностью могут приводить к увеличению ее массы.

Равномерное заполнение лотка порошком в соответствии с настоящим изобретением производится посредством флюидизирования мелкого порошка перед нанесением мелкого порошка на лоток. Флюидизирование может быть произведено посредством пропускания мелкого порошка через одно или большее число сит, аналогично имевшему место для вышеописанных вариантов реализации. После пропускания порошка через сита он равномерно наносится на лоток без образования заметных пустот. В альтернативном случае флюидизирование мелкого порошка после завершения заполнения лотка может предусматривать вибрирование лотка, что способствует "упорядочению" порошка и уменьшению или исключению имевшихся пустот. В другом альтернативном варианте реализации на лотке может создаваться разрежение с целью уменьшить или исключить любые имеющиеся пустоты.

После отбора с лотка нескольких доз в слое порошка на лотке остаются цилиндрические отверстия. Для продолжения дозирования плотность порошка на лотке вновь должна быть одинаковой. Этого можно достичь посредством повторного флюидизирования порошка, так чтобы он мог перемешиваться и заполнять пустоты. Для восстановления слоя порошка в слой оставшегося на лотке порошка может вводиться мешалка (например, в виде периодически перемещающегося в вертикальном направлении экрана) или лопатки, заравнивающие отверстия в слое оставшегося порошка.

В частном случае мог бы быть удален весь оставшийся порошок, а слой лотка повторно полностью сформирован посредством повторного просеивания и объединения с новым порошком. Кроме того, как отмечалось ранее, должен вводиться дополнительный порошок с тем, чтобы привести уровень порошка к исходному показателю. После этого лоток поворачивается для удаления имеющегося избыточного порошка, так чтобы для оставшегося слоя порошка были восстановлены его исходные консистенция и толщина. Оказывается важным, чтобы дополнительный порошок добавлялся после прохождения фильтра таким образом, чтобы состояние поступающего порошка соответствовало состоянию порошка, присутствующего в слое. Фильтр также позволяет обеспечить равномерное распределение поступающего порошка на большей области, посредством чего минимизируются локальные области с повышенной плотностью, являющиеся следствием наличия больших комков в поступающем порошке.

Хотя настоящее изобретение выше было подробно рассмотрено посредством иллюстраций и описания для целей лучшего понимания примера его реализации, представляется очевидным, что в рамках объема изобретения, оговариваемого скорректированной формулой изобретения, в него могут быть внесены определенные изменения и модификации.

Реферат

Группа изобретений предназначена для создания способа и устройства для дозированной передачи мелкого порошка в резервуары. Мелкий порошок первоначально флюидизируется. По крайней мере, часть флюидизированного порошка в дальнейшем захватывается. Захваченный мелкий порошок затем передается в резервуар, при этом передаваемый порошок является, по существу, неуплотненным, так что он может быть распылен при извлечении его из резервуара. Изобретения позволяют достигать активными лекарственными компонентами при внутрилегочном вводе лекарств дистальных центров легких. 3 с. и 13 з.п. ф-лы, 21 ил.

Формула