(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末供給システムであって、粉末入口および粉末出口を有する、粉末を保持するための供給チャンバを画定する筐体と、供給チャンバ内にある供給ホイール軸の周りを回転する少なくとも１つの供給ホイールと、供給チャンバ内に位置し供給ホイールから供給チャンバの粉末出口へ粉末を移動させるための、供給ホイール軸に平行な攪拌器軸の周りを回転する少なくとも１つの攪拌器と、供給ホイールを供給ホイール軸の周りに回転させ攪拌器を攪拌器軸の周りに回転させるための駆動機構とを含み、攪拌器が攪拌器ハブおよび攪拌器ハブから伸びる攪拌器エレメントを含み、攪拌器エレメントが攪拌器ハブに取り付けられたＪ字型ピンを含み、各々のＪ字型ピンが撹拌器軸に平行な下部直線部を含み、供給ホイールが供給ホイールハブおよび供給ホイールハブから径方向に伸びるピンを含み、供給ホイールのピンがピンの第一セットとピンの第二セットとを含み、ピンの第一および第二セットは供給ホイール軸方向に離して配置され、攪拌器エレメントがピンの第一セットおよびピンの第二セットの間を回転する、前記粉末供給システム。
【請求項２】
ピンの第一セット中のピンがピンの第二セット中のピンに対して周方向にオフセットされている、請求項１に記載の粉末供給システム。
【請求項３】
ピンの第一セット中のピンがピンの第二セット中のピンと周方向に整列されている、請求項１に記載の粉末供給システム。
【請求項４】
供給ホイールおよび攪拌器が接触しないで相互作用するように配置する供給ホイールおよび攪拌器である、請求項１に記載の粉末供給システム。
【請求項５】
供給チャンバが、供給ホイールの下向き作用側の下向きの表面を有し、下向きの表面は粉末を粉末出口に導くように傾斜した形状を有する、請求項１に記載の粉末供給システム。
【請求項６】
下向き作用側の表面が供給チャンバ内に取り付けられた下向き作用側のチャンバ内挿入体によって画定される、請求項５に記載の粉末供給システム。
【請求項７】
供給チャンバが、供給ホイールの上向き作用側の上向き作用側の表面を含み、上向き作用側の表面はそれぞれ供給ホイールと攪拌器の直径に基づいた第一と第二の曲率を有している、請求項１に記載の粉末供給システム。
【請求項８】
上向き作用側の表面が、供給チャンバ内に取り付けられた上向き作用側のチャンバ内挿入体によって画定される、請求項７に記載の粉末供給システム。
【請求項９】
上向き作用側のチャンバ内挿入体より角度をつけて攪拌器の上部に上向きに伸びる一つまたは二つ以上の追加のピンをさらに含む、請求項８に記載の粉末供給システム。
【請求項１０】
筐体が供給チャンバへの粉末の搬入を促進するホッパーを含む、請求項１に記載の粉末供給システム。
【請求項１１】
攪拌器が供給チャンバの出口の上部に位置する、請求項１に記載の粉末供給システム。
【請求項１２】
供給ホイールおよび攪拌器が同じ方向に回転する、請求項１に記載の粉末供給システム。
【請求項１３】
攪拌器が供給ホイールよりも小さい直径を有する、請求項１に記載の粉末供給システム。
【請求項１４】
供給チャンバが、粉末が蓄積して圧縮されうるデッドスペースを制限するように設定されている、請求項１に記載の粉末供給システム。
【請求項１５】
駆動機構が供給ホイールを供給ホイール軸の周りに回転させる供給ホイールモーターおよび攪拌器を攪拌器軸の周りに回転させる攪拌器モーターを含む、請求項１に記載の粉末供給システム。
【請求項１６】
駆動機構が供給ホイールを０．１から２ｒｐｍの速度で回転させ、攪拌器を３０から４０ｒｐｍの速度で回転させる、請求項１に記載の粉末供給システム。
【請求項１７】
各々の粉末供給セクションが、供給チャンバ、供給ホイールおよび攪拌器を供給チャンバ内に画定する筐体ならびに、供給ホイールおよび攪拌器を回転する駆動機構を含んだ、二つまたは三つ以上の粉末供給セクションを含む、請求項１に記載の粉末供給システム。
【請求項１８】
粉末供給の方法であって、粉末出口を有する供給チャンバに粉末を搬入すること、供給チャンバ内の供給ホイールを回転させること、供給チャンバ内の攪拌器を回転させることを含み、撹拌器の回転軸が供給ホイール軸に平行であり、攪拌器が攪拌器ハブおよび攪拌器ハブから伸びる攪拌器エレメントを含み、攪拌器エレメントが攪拌器ハブに取り付けられたＪ字型ピンを含み、各々のＪ字型ピンが撹拌器軸に平行な下部直線部を含み、供給ホイールが供給ホイールハブおよび供給ホイールハブから径方向に伸びるピンを含み、供給ホイールのピンがピンの第一セットとピンの第二セットとを含み、ピンの第一および第二セットは供給ホイール軸方向に離して配置され、攪拌器エレメントがピンの第一セットおよびピンの第二セットの間を回転し、攪拌器は粉末を供給ホイールから粉末出口へ移動させるように位置させる、前記方法。
【請求項１９】
供給ホイールが供給ホイールハブおよび供給ホイールハブから径方向に伸びたピンを含み、攪拌器が攪拌器ハブおよび攪拌器ハブから伸びた攪拌器エレメントを含み、攪拌器エレメントが供給ホイールのピンの間を回転する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
供給ホイールと攪拌器を接触させないで相互作用させるように供給ホイールおよび攪拌器が配置される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
粉末を粉末出口に導くために傾斜した形状を有する下向き作用側のチャンバ表面を備えることおよび、それぞれ供給ホイールと攪拌器の直径に基づいた第一と第二の曲率を有する上向き作用側のチャンバ表面を備えることをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
上向き作用側のチャンバ表面より角度を付けて攪拌器の上部に上向きに伸びる一つまたは二つ以上の追加のピンを備えることをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
供給ホイールと攪拌器を同じ方向に回転させることをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
供給チャンバが、粉末が蓄積して圧縮されうるデッドスペースを制限するように設定されることをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
供給ホイールが０．１から２ｒｐｍの速度で回転することおよび、攪拌器が３０から４０ｒｐｍの速度で回転することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
粉末充填システムであって、粉末供給システムと粉末分注装置とを含み、粉末供給システムは供給チャンバ、粉末入口および粉末出口を画定する筐体と、粉末を粉末入口から粉末出口に移動させる供給チャンバ内に位置する供給ホイールおよび攪拌器と、軸が互いに平行な供給ホイールおよび攪拌器を回転させる駆動機構とを含み、攪拌器が攪拌器ハブおよび攪拌器ハブから伸びる攪拌器エレメントを含み、攪拌器エレメントが攪拌器ハブに取り付けられたＪ字型ピンを含み、各々のＪ字型ピンが撹拌器軸に平行な下部直線部を含み、供給ホイールが供給ホイールハブおよび供給ホイールハブから径方向に伸びるピンを含み、供給ホイールのピンがピンの第一セットとピンの第二セットとを含み、ピンの第一および第二セットは供給ホイール軸方向に離して配置され、攪拌器エレメントがピンの第一セットおよびピンの第二セットの間を回転し、粉末分注装置は、制御された量の粉末を粉末容器に分注するために粉末出口の下部に位置する、前記粉末充填システム。
【請求項２７】
粉末分注装置が注入ホイールならびに粉末出口および粉末容器に対して注入ホイールを回転させる駆動機構を含む、請求項２６に記載の粉末充填システム。
【請求項２８】
注入ホイールが複数の注入穴を含み、攪拌器が攪拌器エレメントを含み、注入穴が粉末出口の下に位置した時点で攪拌器エレメントのうちの少なくとも一つが注入穴のうちの１つの上部を通過するような速度で撹拌器が回転する、請求項２６に記載の粉末充填システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は粉末を粉末分注装置に供給するための方法および装置に関する。
【０００２】
粉末分注装置は制御された量の粉末をカートリッジもしくは他の容器に分注できる。粉末とは薬剤を含むが本発明はこの特徴に限定されない。
【背景技術】
【０００３】
粉末は医療応用を含むさまざまな応用で使われる。一例ではある種の薬剤を吸入させることを供給過程として患者に投与することが提唱されている。一つの特殊な例ではTECHNOSPHERE(登録商標)微粒子として知られるジケトピペラジンの微粒子を用いる。TECHNOSPHERE微粒子は血小板表面構造を有して薬剤とともに取り込まれることができる。これらの微粒子の一つの用途は吸入によるインシュリンの投与である。薬剤粉末の入った交換式のカートリッジもしくはカプセルを有した吸入器が薬剤投与に用いられる。
【０００４】
吸入による薬剤投与の商業化では薬剤が入った多数のカートリッジを効率よく経済的な手段で生産しなければならない。とくにカートリッジには正確に制御された量の粉末を充填しなくてはならない。TECHNOSPHERE微粒子は吸入による薬剤投与には大変効率がよいが、その血小板表面構造はTECHNOSPHERE粉末が凝集し取り扱いが多少困難になる原因になる。
【０００５】
一つの先行技術のカートリッジ充填システムでは粉末を注入ホイールに供給する供給チャンバを含む。注入ホイールは順々に制御された量の粉末をカートリッジに分注する。前記の先行技術では粉末がホッパーから供給チャンバを通って注入ホイールに流れることを促進するために振動と大きなパドルのホイールを使用する。前述の先行技術は一般的に機能的であるが、TECHNOSPHERE微粒子に付与されるエネルギーが粉末の圧縮および性能の大きな変動の原因になる。前述の先行技術システムの性能は、すくなくとも部分的には、用いている粉末の凝集性、すなわち非常に凝集しやすいものから自由に流れるものまでの前述の凝集性の広い範囲に依存する。
【０００６】
したがって改良された粉末供給方法および粉末供給装置の必要性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一番目の側面によれば、粉末供給システムは、粉末を入れることができる供給チャンバであって粉末入口および粉末出口を有する供給チャンバを画定する筐体を含み、供給チャンバ内の一つ以上の供給ホイールであって供給ホイール軸の周りを回転する供給ホイールを含み、粉末を供給ホイールより供給チャンバの粉末出口に移動させるために置かれた一つ以上の攪拌器であって攪拌器軸の周りを回転する攪拌器を含み、供給ホイールを供給ホイール軸周りに回転させ攪拌器を攪拌器軸周りに回転させるための駆動装置を含む。
【０００８】
供給ホイールは供給ホイールハブおよび供給ホイールハブから径方向に伸びるピンを含むことができる。攪拌器は攪拌器ハブおよび攪拌器ハブから伸びるＪ字型ピンなどの攪拌器エレメントを含むことができる。駆動機構は供給ホイールモーターおよび攪拌器モーターを含むことができる。供給チャンバは粉末が蓄積して圧縮される可能性があるデッドスペースを制限するように構成することができる。
【０００９】
本発明の二番目の側面によれば、粉末供給方法は、粉末を出口を有する供給チャンバに取り込み、供給チャンバ内の供給ホイールを回転し、供給チャンバ内の粉末を供給ホイールから粉末出口に移動させるように設置された攪拌器を回転することを含む。
【００１０】
本発明の三番目の側面によれば、粉末充填システムは粉末供給システムおよび粉末分注装置を含む。粉末供給システムは、供給チャンバ、粉末入口および粉末出口を画定する筐体、供給チャンバ内に取り付けられた、粉末を粉末入口から粉末出口に移動させるための供給ホイールと攪拌器、ならびに供給ホイールと攪拌器を回転させるための駆動機構を含む。粉末分注装置は制御された量の粉末を粉末容器に分注するために粉末出口の下に取り付けられる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明をよく理解するために付属の図面が参照される。
【図１Ａ】本発明の最初の態様に従った粉末充填システムの透視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの粉末充填システムの正面断面図である。
【図２】図１Ａおよび図１Ｂの粉末充填システムの上面断面図である。
【図３】図１Ａ、図１Ｂおよび図２の粉末充填システムの側面断面図である。
【図４】供給ホイールの正面概要図である。
【図５】粉末充填システムの断面概要図である。
【図６】本発明の二番目の態様に従った粉末充填システムの透視図である。
【図７】本発明の三番目の態様に従った粉末充填システムの概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
詳細な説明
本発明の最初の態様に従った粉末充填システムを図１に示す。粉末充填システムは注入ホイール１２などの分注装置に粉末を供給する粉末供給システム１０ を含む。注入ホイール１２は順々に制御された量の粉末をカートリッジ２２に分注する。粉末供給システムを図２−図５により詳細に示す。
【００１３】
注入ホイール１２は一連の注入穴であって各穴が例として９０度の間隔で離して配置されていて吸引により粉末を保持する一連の注入穴２０を含む。注入ホイール１２が回転すると粉末はホルダー２４内のカートリッジ２２に供給される。注入穴２０より各カートリッジ２２に供給される粉末は典型的には１から１００ミリグラムの範囲の量であるが、この範囲に限定する必要はない。実用的なシステムではホルダー２４内の多数のカートリッジ２２がコンベア２６に沿って移動し注入ホイール１２により充填される。本発明の範囲内で異なる粉末分注装置も使用できると理解される。いくつかの態様では粉末分注装置は注入盤を含む。さらに注入穴中の粉末が吸引によって保持されることも本質的ではない。加えて本粉末充填システムは粉末をいかなる形式の粉末容器にも分注することができる。
【００１４】
粉末供給システムの態様１０を、類似した要素には同じ参照番号を与えた図１−図５に示す。
図１−図５に示した粉末供給システムはホッパー３０、供給チャンバ６２を画定する筐体、供給ホイール４０、および攪拌器４２を含む。供給ホイール４０と攪拌器４２は供給チャンバ６２内にある。図１−図５の態様では筐体構成は供給枠３２、フランジプレート３４、チャンバ内挿入体５０および５２を含む。
【００１５】
ホッパー３０は供給フレーム３２のフレアした開口部となっており粉末がシステム内に容易に搬入されるようになっている。粉末供給システム１０の供給チャンバは比較的狭く、
ホッパー３０がないとこぼさずに粉末をシステム内に搬入するのが困難である。ホッパー３０は粉末入口６０を画定する。
【００１６】
供給チャンバ６２は粉末入口６０より粉末出口６４までに亘っている。粉末は粉末出口６４を通って注入ホイール１２あるいは他の分注装置に供給される。図１−図５の態様では供給チャンバ６２は部分的に供給システムを取り付けた充填システムによって囲われている。かように供給チャンバ６２は供給フレーム３２、フランジプレート３４、筐体板６６（図５）、チャンバ内挿入体５０および５２を含む筐体部品で画定される。筐体板６６はこの態様での粉末充填システムの部品である。供給チャンバ６２を画定する筐体は本発明の範囲内で異なった構成を持ちうると理解される。図１−図５の態様では供給チャンバ６２の内法寸法での厚さは０．７５インチである。供給チャンバの厚さは扱っている粉末の物理的性質および粉末供給システムの構成によって変化すると理解される。
【００１７】
図１−図５での態様ではフランジプレート３４は粉末供給システム１０の部品を取り付けるフレームとして機能する。ホッパー３０、供給フレーム３２、供給ホイール４０、攪拌器４２、
チャンバ内挿入体５０および５２はフランジプレート３４の正面もしくは内部側に取り付けられる。供給ホイール４０および攪拌器４２のための駆動モーターはフランジプレート３４の背部もしくは外部側に取り付けられる。フランジプレート３４は、粉末供給システム１０を既存の粉末充填システムに架装するためのアダプタプレートとしても機能する。フランジプレート３４の構成は本発明の範囲内で他の粉末充填システムを取り付けるために変わることができる。例として、フランジプレート３４は供給チャンバ６２を含む筐体に取替えられことができる。
【００１８】
供給ホイール４０は供給ホイール軸７２の周りを回転する供給ホイールハブ７０を含む。
供給ホイールピン７４もしくはスポークは供給ホイールハブ７０より径方向に伸びている。図１−図５の態様では、供給ホイール４０は真っ直ぐで２．５インチの長さの十二個のピン７４を含む。一例として、供給ホイールハブ７０は直径１．２５インチ、厚さ０．７５インチのステンレス製円盤である。供給ホイール４０の全径は供給フレーム３２の上部から攪拌器４２の径に０．３７５インチ入り込むように広がることができる。
【００１９】
図４に示す通り、供給ホイールピン７４の構成は六本のピンからなるピンの第一セット８０および六本のピンからなるピンの第二セット８２を含むことができる。ピンのセット８０および８２は供給ホイール軸７２に沿って軸方向に離して置くことができる。ピンの第一セット８０はその六本のピンを６０度ずつ離して供給ホイールハブ７０の一方の面に配置されることができる。ピンの第二セット８２はその六本のピンを６０度ずつ離して供給ホイールハブ７０の他方の面に配置されることができる。ピンのセット８０および８２は周方向に十二本のピンが供給ホイールハブ７０の周りに等間隔に並ぶように３０度ずつ離して配置することができる。ピンのセット８０と８２が通る各々の領域８０ａと８０ｂを図５に示す。
【００２０】
供給ホイール４０と攪拌器４２は同じ方向に回転することができて粉末を供給ホイール４０から攪拌器４２に移動させる。ピン７４の数、大きさ、形状、ハブ上の配置、および
直径は、異なった物理的性質の粉末のために最適な構成とするために変更できる。供給ホイール４０の回転速度も粉末の流れ方の特性に応じて変更できる。攪拌器４２は供給ホイール４０と相互作用して粉末が一方から他方へ輸送される。供給ホイール４０は攪拌器４２に粉末を連続的に供給し、攪拌器に粉末が無いことがないようにする。供給ホイールは粉末出口６４の上部の粉末層に空洞ができることを妨げる。供給ホイール４０は途切れなくかなり高くなる粉末層のために攪拌器４２の近くの粉末に生じうる圧力を除去する。
【００２１】
攪拌器４２は攪拌器軸９２の周りを回転する攪拌器ハブ９０および攪拌器ハブ９０に付けられた攪拌器エレメント９４を含む。攪拌器軸９２は供給ホイール軸７２と平行にできる。図１−図５の態様では攪拌器４２は攪拌器ハブ９０の周りに等間隔で取り付けられた三つの攪拌器エレメント９４を含む。攪拌器エレメント９４の各々は図５に適宜に示されるようにＪ字型のピンとすることができる。Ｊ字型の攪拌器エレメント９４は供給ホイール４０のピンの第一セット８０とピンの第二セット８２の間に配置される。この構成により攪拌器４２は粉末をとらえて粉末を粉末出口６４の上部の位置まで運ぶことができる。攪拌器エレメントのＪ字型形状により少量の粉末を粉末出口６４の上部位置まで鋤くことができる。
【００２２】
一つの態様では攪拌器４２は直径１．２５インチのステンレス製円盤と三つのＪ字型
攪拌器エレメント９４を含む。いくつかの態様ではＪ字型攪拌器エレメント９４は図５に示すように真っ直ぐな９４ａ、９４ｂ、および９４ｃを交差させた断面を含む。Ｊ字型攪拌器エレメントは直線断面部９４ｂがＪ字型攪拌器エレメントの一番下にきたところで
粉末を粉末出口６４に押し出すように寸法が与えられることができる。攪拌器エレメントは１２０度ずつ離して取り付けられ、連続的動作で粉末出口６４の上部まで直接移動し、搬出口に粉末を充填する。攪拌器４２の攪拌器ハブ９０はフランジプレート３４の穴に一致しており、その穴はたとえばＰＴＦＥシールでシールされている。
【００２３】
この態様では攪拌器４２は注入ホイール１２とは反対方向に回転する。異なる分注装置を使用する異なる分注装置を用いる他の態様では回転は必要に応じて逆転させることができる。攪拌器エレメント９４の数、大きさ、形状、ハブ上の配置、および直径は異なった物理的性質の粉末に応じて最適な構成をするために変更できる。攪拌器４２の回転速度も粉末の流れ方および使用する分注装置に応じて変更できる。
【００２４】
いくつかの態様では攪拌器４２と供給ホイール４０は相互作用して粉末が一方から他方を通って粉末出口６４に輸送されるようになっている。とくに、供給ホイール４０と攪拌器４２の外径は重なるようにできるが、両者は物理的に接触しないように配置されている。図５の態様では攪拌器エレメント９４は、ピンのセット８０および８２の間を供給ホイール４０および攪拌器４２の回転は重なるが物理的には接触しないように回転することができる。図５の態様では供給ホイール４０および攪拌器４２の外径は距離Ｄ分だけ重なり合っている。
【００２５】
図１−図３で示すように攪拌器および供給ホイールの回転方向が反時計回りの場合には攪拌器４２は供給ホイール軸７２の右下に配置される。供給ホイール４０はチャンバ内挿入体５２の傾斜した表面に沿って粉末を攪拌器に向かって押し出し、続いて攪拌器は粉末を粉末出口６４へ押し出す。この態様では粉末出口６４は供給チャンバ６２の底部でチャンバ内挿入体５０および５２の間にある空間である。
【００２６】
図５に示すように駆動モジュール１００はフランジプレート３４の背部に取り付けられる囲い１０２を含むことができる。囲い１０２は供給ホイールモーター１１０および攪拌器モーター１１２を囲うことができる。供給ホイールモーター１１０は供給ホイール４０と連結し供給ホイール４０を供給ホイール軸７２の周りに回転させる。攪拌器モーター１１２は攪拌器４２と連結し攪拌器４２を攪拌器軸９２の周りに回転させる。
【００２７】
一つの態様ではモーター１１０および１１２の各々はブラシレスのＤＣギアモーターである。ＡＣモータなどの他のタイプのモーターも本発明の範囲内で使用できる。さらに供給ホイールモーター１１０および攪拌器モーター１１２は一台のモーターならびに供給ホイール４０および攪拌器４２を必要な回転速度で駆動するギアアセンブリで置き換えることができる。ギアアセンブリは、攪拌器の回転速度に対する供給ホイール回転速度比を所望の値とするようにできる。一般にはいかなる適切な駆動機器も供給ホイール４０および攪拌器４２を求められる回転速度で駆動するために使用することができる。
【００２８】
供給ホイール４０の回転速度および攪拌器４０の回転速度は、所与の粉末の種類、もしくは粉末の特性の所与の範囲に応じて粉末供給効率を最適にするために選択される。供給ホイールおよび攪拌器の回転速度ならびに両者の回転速度の比は輸送される粉末の流れの性質に基づくことができる。いくつかの態様では供給ホイール４０の回転速度は０．１から２ｒｐｍの範囲であり、攪拌器４２の回転速度は３０から４０ｒｐｍの範囲である。しかし、両者の回転速度は前記の範囲に限定されず、粉末の流れの性質に応じて変更することができる。
【００２９】
いくつかの態様では注入ホイール１２は９０度ずつ（９０度ずつ離れた４つの注入穴を
有する注入ホイールの場合）間欠的に回転し、９０度ずつの各回転を一つの充填サイクルと見なす。注入ホイールは注入穴２０が粉末出口６４の下部にくるように停止する。
他の態様では注入ホイール１２は粉末出口６４に対して連続的に回転できる。どちらの場合でも攪拌器４２の回転速度は注入穴が粉末出口６４の下部に来た時点で少なくとも一つの攪拌器エレメント９４が注入穴２０の上部を通過するようにセットすることができる。
【００３０】
駆動モジュールはモーターシャフトが攪拌器シャフトおよび供給ホイールシャフトと正確な位置あわせが為されているように設計することができる。これによりシャフトの切り込みを噛み合わせてモーターとの結合を可能にして機械的な駆動結合を生成する。モーターは、シャフトの切り込みをモーター結合と揃える必要がないように、バネ支持のハブを用いて駆動モジュールに取り付けられる。モーターが始動すれば各々のモーターが回転して、各々のシャフトの切込みにそろうので連動した結合がなされる。
【００３１】
供給チャンバ６２の大きさと形状は粉末供給システムの効率を向上させるために設定することができる。とくに、供給チャンバ６２は粉末が蓄積して圧縮される可能性があるデッドスペースを制限して粉末が短時間に供給チャンバ６２を移動して粉末が供給チャンバ６２に長時間留まらないように設定することができる。いくつかの態様では供給チャンバの壁が供給ホイール４０および攪拌器４２が回転する領域に一致もしくは適合するように設定される。例として供給チャンバ６２は供給ホイール４０に隣接して供給ホイール４０よりも直径でわずかに大きく、攪拌器４２に隣接して攪拌器４２よりも直径でわずかに大きく、供給ホイールおよび攪拌器が供給チャンバの内壁と接触しないようにした内壁を有することができる。さらに進んだ態様では供給チャンバ６２の壁は直線的な斜面として供給ホイール４０もしくは攪拌器４２の外径と適合しないけれども、粉末を粉末出口６４に導く形状を有することができる。いくつかの態様では供給チャンバ６２の大きさおよび形状は粉末供給システムの初期設計で決定される。他の実施例では供給チャンバ６２の大きさおよび形状をチャンバ内挿入体５０および５２などの一つまたは二つ以上のチャンバ内挿入体を設けて、既存の供給チャンバを変更することによって決定する。
【００３２】
チャンバ内挿入体５０および５２によっては供給チャンバ６２の大きさを制限し、粉末出口６４の上部の制御された粉末層の高さを維持する制限するので、与えられた時刻における供給チャンバ内にある粉末の量を制限することになる。粉末出口これは粉末充填の一貫性を向上する。
図１に示すようにチャンバ内挿入体５０は供給ホイール４０が上向き作用になる供給チャンバ６２の右側境界を定め、チャンバ内挿入体５２は供給ホイール４０が下向き作用になる供給チャンバ６２の左側境界を定める。
【００３３】
供給ホイール４０の回転は粉末をチャンバ内挿入体５０の上向き斜面に向かって上向きに動かす。チャンバ内挿入体５０の上部の断面は急勾配の凹型であり、曲率半径は供給ホイール４０の半径よりもわずかに大きくすることができる。この形状は供給チャンバ６２内のデッドスペースを小さくし、攪拌器４２に送られなかった粉末を再循環させることができる。チャンバ内挿入体５０の下部は垂直もしくは垂直に近く底部近くの粉末出口６４に向かって徐々に内向きの曲率を有する。この形状により粉末が粉末出口６４に向かって下向きに向かわされることが確実になる。チャンバ内挿入体５０の下部は攪拌器４２の半径よりもわずかに大きい曲率半径を有することができる。チャンバ内挿入体５０の下部は垂直もしくは垂直に近くしてあるべきであり、上部の断面は異なる供給ホイールの設計に合わせて変更できるが、チャンバ内挿入体５０は一般に全体的形状としては垂直であってデッドスペースを制限したものであるべきである。チャンバ内挿入体５０の底部は粉末が供給チャンバより漏れることを防ぐための掻き落しとなるように形状づけられることができる。
【００３４】
下向きのチャンバ内挿入体５２も供給チャンバ６２内のデッドスペースを制限する。供給ホイール４０の回転は粉末をチャンバ内挿入体５２から離し攪拌器４２へ移動させる。図１Ａ−図５の態様ではチャンバ内挿入体５２は下向きに傾いた直線斜面を画定する下向き斜面を有する。チャンバ内挿入体５２は、供給ホイール４０がチャンバ内挿入体５２を払って粉末を攪拌器４２に向けて直線的に導き、攪拌器が粉末をとらえて粉末出口６４の上部に押し出すための比較的急な勾配を有する。チャンバ内挿入体５２の角度は異なる供給ホイールの設計および異なる物理的性質を有する粉末に合わせて変更できる。
【００３５】
他の態様では供給チャンバ６２を画定する筐体が上記の供給チャンバ形状を別部品としてのチャンバ内挿入体を用いずに与えるように設計される。上記のように、供給チャンバの大きさおよび形状は粉末が蓄積および圧縮されるデッドスペースを制限するように定められる。供給チャンバ６２の厚さは供給チャンバ内のデッドスペースを避ける一方、供給ホイール４０および攪拌器４２の軸寸法に応じて選択することができる。
【００３６】
いくつかの態様では粉末供給能力を向上するために二つもしくは三つ以上の供給ホイール４０および攪拌器４２の組が取り付けられる。供給ホイールおよび攪拌器からなる各々の組は粉末供給システムの粉末供給部分をなす。二つもしくは三つ以上の供給ホイールおよび攪拌器の組は一つもしくは二つ以上の大きな供給チャンバ内または供給チャンバの部分チャンバ内に取り付けることができる。いくつかの態様では供給チャンバ６２の厚さを増大することができて部分チャンバは供給ホイールの軸に平行に置かれた壁で仕切られた部分チャンバとして画定できる。さらなる態様では図７あるいは後に示すように二つもしくは三つ以上の供給ホイールおよび攪拌器の組を注入ホイールの周りに円周状に配置することができる。一つもしくは二つ以上の駆動機構が二つもしくは三つ以上の供給ホイールおよび攪拌器の組を駆動するために用いることができる。
【００３７】
操作においては粉末をホッパー３０に粉末が供給ホイールピン７４の先端に届くまで入れる。モーター１１０および１１２は動力が与えられ、攪拌器は攪拌器エレメント９４が各充填サイクルで少なくとも一回通過することで粉末出口６４への充填が行われる回転速度で注入ホイール１２の表面と同じ方向に回転する。供給ホイール４０は同じ方向に粉末を圧縮せず攪拌器４２に粉末を送り続けられるように攪拌器よりも遅い速度で回転する。
供給ホイールピンは十分な量の粉末が送られ、同時に攪拌器上部から余分な粉末を移動させるように、ならびに正確な供給のために一貫した圧力が搬出部分にかかり続けるように攪拌器ピンの半径に少し入り込むよう伸びている。粉末の圧縮を最小化することによって、例えば吸入器の例ではより確実に凝集を避けられ、より確実な性能発揮をもたらす。
【００３８】
粉末供給システムの二番目の態様を図６に示す。粉末供給システム２００は供給フレーム２３２、フランジプレート２３４、供給ホイール２４０、攪拌器２４２、上向きのチャンバ内挿入体２５０、および下向きチャンバ内挿入体２５２を含む。供給フレーム２３２は供給チャンバ２６２を画定する筐体の一部である。粉末供給システム２００は前記のホッパー（図６には示さない）を含む。
【００３９】
供給ホイール２４０は供給ホイール軸２７２の周りを回転する供給ホイールハブ２７０および供給ホイールハブ２７０から径方向に伸びる供給ホイールピン２７４を含む。図６に示す態様では供給ホイール２４０は十六本のピン２７４、八本のピンの第一セット２８０と八本のピンの第二セット２８２を含む前記の十六本のピンを含む。ピンのセット２８０および２８２は供給ホイール軸２７２に沿って軸方向に離れている。ピンの各セットでがそれぞれのピンは４５度の間隔で離して配置することができる。図６の態様ではピンのセット２８０および２８２は周方向で揃えて配置されている。
【００４０】
攪拌器２４２は攪拌器軸２９２の周りを回転する攪拌器ハブ２９０および攪拌器ハブ２９０に取り付けられた攪拌器エレメント２９４を含む。攪拌器２４２は上述の攪拌器４２と関連付けて設定できる。
【００４１】
上向きチャンバ内挿入体２５０は攪拌器２４２の直径に基づいた曲率を有した曲線状部分３３０を含むことができる。下向きチャンバ内挿入体２５２は供給ホイール２４０の直径に基づいた曲率を有した曲線状部分３３２および攪拌器２４２の直径に基づいた曲率を有した曲線状部分３４０を含むことができる。チャンバ内挿入体２５０の曲線状部分３３０およびチャンバ内挿入体２５２の曲線状部分３４０が一緒になって攪拌器２４２を含む供給チャンバ２６２のＵ字型領域を画定する。チャンバ内挿入体２５０および２５２の間の隙間は供給チャンバ２６２の搬出口３４２を画定する。第一の態様のように供給ホイール２４０は粉末を連続的に攪拌器２４２に供給し、攪拌器に粉末がなくなることはない。
【００４２】
粉末供給システム２００はさらに上向きのチャンバ内挿入体２５０に、攪拌器２４２の上部に角度を付けて供給ホイール２４０のピンのセット２８０および２８２の間に入るように取り付けられた追加のピン３５０および３５２を含むことができる。追加のピン３５０および３５２は粉末が供給ホイール２４０により下向きに攪拌器に向かって移動することを目的とし粉末供給システムの効率を向上させる。
【００４３】
図７に本発明の三番目の態様に従った粉末充填システムの概要図を示す。粉末充填システムは注入ホイール４１２に粉末を供給する粉末供給システム４００を含む。注入ホイール４１２は制御された量の粉末を容器４２２に順に分注する。注入ホイール４１２はその外周面に沿って一連の注入穴４２０を含む。注入穴４２０は吸引により粉末を保持する。
【００４４】
粉末供給システム４００は粉末を受け取る供給フレーム４３２ならびに粉末供給セクション４３４、４３６、および４３８を含む。粉末供給セクション４３４、４３６、および４３８の各々は供給チャンバ４６２に取り付けられた供給ホイール４４０および攪拌器４４２ならびに供給ホイール４４０と攪拌器４４２を回転させるための駆動機構（図に示さない）を含む。粉末供給セクション４３４、４３６、および４３８の各々は上述のように構成することができる。粉末供給セクション４３４、４３６、および４３８は注入ホイール４１２上の個々の穴４２０に粉末を分注するための粉末出口を含む。図７の粉末供給システム４００は単一の粉末供給セクションを有する粉末供給システムと比較して大きいスループットを与えることができる。
【００４５】
本発明の数々の態様の数々の側面を記述したが、本技術に精通した人々によれば様々な変更、変形および改良が直ぐに可能であるといえよう。かような変更、変形および改良はこの開示の一部であることを意図し、ならびに本発明の精神と範囲内のものであることを意図している。それゆえに前述の記述および描画はただ例としてのものである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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