УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ КАПСУЛА С ВЕНТИЛЯЦИОННЫМИ ОТВЕРСТИЯМИ ДЛЯ ВОЗДУХА
PERFECTED CAPSULE WITH AIR VENT HOLES

Уровень техники
Изобретение относится к капсуле с твердой оболочкой типа, используемого для доставки человеку доз фармацевтических препаратов, лекарств, витаминов, пищевых добавок, и так далее. Изобретение является пригодным для любых дозированных форм, но является особенно приспособленным для доз жидкости.
Как правило, капсулы с твердой оболочкой изготавливаются из двух отдельно формируемых частей, а именно корпуса и колпачка. В этом способе изготовления колпачок располагается на корпусе в не полностью закрытом положении, создавая достаточное усилие удерживания для перемещения предварительно собранных капсул к наполнительной машине без риска разделения.
В наполнительной машине очередные капсулы автоматически обрабатываются согласно следующим стадиям:
- колпачок удаляется с корпуса;
- корпус наполняется дозой;
- колпачок вновь располагается на корпусе и закрывается в полностью закрытом конечном положении.
В полностью закрытом конечном положении, усилие расцепления колпачка с корпуса намного больше, чем в не полностью закрытом положении.
Во время конечного соединения капсул после наполнения существует риск того, что колпачок недостаточно плотно фиксируется на корпусе, из-за повышения давления воздуха внутри капсулы при закрывании. Таким образом, является желательным, чтобы избытку воздуха давалась возможность для того, чтобы покинуть внутренний объем капсулы, когда выполняется конечная сборка. Для этого предлагается снабдить капсулы средствами, дающими возможность для выхода воздуха.
Изобретение относится к таким капсулам с твердой оболочкой, содержащим:
- полый трубчатый корпус, удлиненный в аксиальном направлении, имеющий закрытый конец и открытый конец,
- полый колпачок, подвижный и телескопически зацепляющийся с корпусом в аксиальном направлении от свободного положения в полностью закрытое конечное положение,
- корпус и колпачок определяют внутренний объем между ними и снабжаются комплементарными средствами защелки для замыкания колпачка на корпусе в полностью закрытом конечном положении,
- комплементарные средства защелки, содержащие замковое кольцо, сформированное с помощью канала на аксиальной секции корпуса, и комплементарный элемент выступа, сформированный на внутренней поверхности колпачка с тем, чтобы он выступал вовнутрь,
- по меньшей мере, одно вентиляционное отверстие для воздуха, сформированное как аксиальное углубление на наружной поверхности корпуса и пригодное для обеспечения сообщения текучих сред между внутренним объемом и атмосферой по всему диапазону положений зацепления колпачка на корпусе.
Такие капсулы известны в известном уровне техники, например, из патента США 2007-0184077 A1, где вентиляционные отверстия для воздуха формируются с помощью овальных впадин, простирающихся по замковому кольцу.
Однако, из-за структуры впадин, выход воздуха возможен только в маленьком диапазоне положений зацепления между не полностью закрытым положением и полностью закрытым конечным положением. При остальном перемещении колпачка до полного зацепления, давление воздуха в капсуле увеличивается. Это может вызвать некоторые деформации капсулы и заполняемого продукта, особенно в случае, если заполняемым продуктом является доза жидкости, которая может вытекать из капсулы до создания непроницаемого уплотнения. Такая утечка может происходить во время перемещения между наполняющей машиной и запечатывающей машиной, особенно если капсулы не перемещаются вертикально.
Предметом изобретения является решение вышеупомянутой проблемы и разработка конструкции капсул, пригодной для сведения к минимуму рисков возникновения утечки из капсулы после наполнения.
Также предметом изобретения является разработка конструкции капсул, которая адаптируется к крупномасштабным способам изготовления.
Сущность изобретения
Это достигается с помощью капсулы с твердой оболочкой согласно настоящему изобретению, которая содержит:
- полый трубчатый корпус, удлиненный в аксиальном направлении, имеющий закрытый конец и открытый конец,
- полый колпачок, который может перемещаться и телескопически зацепляться с корпусом в аксиальном направлении от свободного положения в полностью закрытое конечное положение,
- корпус и колпачок, которые определяют внутренний объем между ними и снабжены комплементарными средствами защелки для замыкания колпачка на корпусе в полностью закрытом конечном положении,
- комплементарные средства защелки, которые содержат замковое кольцо, сформированное с помощью канала на аксиальной секции корпуса, и комплементарного элемента выступа, сформированного на внутренней поверхности колпачка, с тем, чтобы он выступал вовнутрь,
- по меньшей мере, одно вентиляционное отверстие для воздуха, сформированное как аксиальное углубление на наружной поверхности корпуса и пригодное для обеспечения сообщения текучих сред между внутренним объемом и атмосферой по всему диапазону положений зацепления колпачка на корпусе,
и отличается тем, что
- капсула конфигурируется таким образом, что в полностью закрытом конечном положении, внутренняя поверхность колпачка совмещается с наружной поверхностью корпуса по непрерывной круговой секции контакта, которая отделена аксиальным расстоянием от замкового кольца в направлении закрытого конца, и
- вентиляционное отверстие для воздуха проходит аксиально от открытого конца корпуса в направлении секции контакта, с тем, чтобы обеспечить сообщение текучих сред между внутренним объемом и атмосферой по всему диапазону положений зацепления, за исключением полностью закрытого конечного положения, где внутренняя поверхность колпачка герметично зацепляется с наружной поверхностью корпуса по секции контакта.
Капсула согласно настоящему изобретению может иметь одну или более следующих особенностей:
- вентиляционное отверстие для воздуха имеет глубину, которая меньше, чем глубина замкового кольца;
- капсула содержит множество таких вентиляционных отверстий для воздуха, которые распределяются по периферии корпуса;
- все вентиляционные отверстия для воздуха являются одинаковыми и симметрично распределяются на корпусе в одном и том же аксиальном положении;
- капсула содержит некоторое количество таких вентиляционных отверстий для воздуха, в пределах между 4 и 10, более предпочтительно, 8 таких вентиляционных отверстий для воздуха;
- капсула содержит распылительное кольцо, сформированное как кольцевой канал на корпусе в аксиальном положении, находящемся на расстоянии от замкового кольца в направлении закрытого конца, указанное распылительное кольцо определяет зазор между корпусом и колпачком, когда колпачок находится в полностью закрытом конечном положении, давая возможность для распыления герметизирующей текучей среды между ними;
- корпус и колпачок конфигурируются таким образом, что колпачок имеет устойчивое не полностью закрытое положение на корпусе, соответствующее положению частичного зацепления, где усилие отсоединения колпачка от корпуса больше тогда, когда колпачок находится в полностью закрытом конечном положении, чем тогда, когда колпачок не находится в полностью закрытом конечном положении, например, когда колпачок находится в не полностью закрытом положении.
Согласно первому варианту осуществления изобретения, вентиляционное отверстие для воздуха проходит аксиально от открытого конца в замковое кольцо.
Согласно второму варианту осуществления изобретения, вентиляционное отверстие для воздуха проходит аксиально через замковое кольцо от открытого конца в область, содержащуюся между замковым кольцом и секцией контакта.
Предпочтительно, капсула согласно настоящему изобретению может содержать дозу жидкости, помещенную во внутреннем объеме.
Краткое описание чертежей
Предпочтительные варианты осуществления изобретения теперь будут описаны более подробно, только в качестве примеров, со ссылками на прилагаемые чертежи, которые изображены не в масштабе, и на которых:
- фиг.1 представляет собой вид в вертикальном разрезе с частичным вырывом капсулы согласно первому варианту осуществления изобретения, капсула находится в своем полностью закрытом конечном положении;
- фиг.2A и 2B представляют собой увеличенные частичные виды в сечении капсулы на фиг.1 по линии 2-2, показанной на фиг.1, в не полностью закрытом положении и в полностью закрытом конечном положении, соответственно;
- фиг.3A и 3B представляют собой сходные виды, по линии 3-3, показанной на фиг.1, в не полностью закрытом положении и в полностью закрытом конечном положении, соответственно;
- фиг.4 представляет собой вид, сходный с фиг.1 капсулы согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения; и
- фиг.5A и 5B представляют собой увеличенные частичные виды в разрезе капсулы на фиг.4, вдоль линии 5-5, показанной на фиг.4, в не полностью закрытом положении и полностью закрытом конечном положении, соответственно.
Подробное описание
Обращаясь к фиг.1, здесь капсула 1 с твердой оболочкой показывается как первый иллюстративный вариант осуществления настоящего изобретения. Капсула 1 содержит полый трубчатый корпус 2 и полый колпачок 3, в основном изготовленные, каждый, из одного куска с помощью формования, из такого материала, как желатин, или из любого другого фармацевтически пригодного материала. Для полной ясности, представленная капсула не изображается в масштабе и с изогнутыми формами стенок, это же относится и к размерам углубленных или выступающих частей.
Корпус 2 и колпачок 3 адаптируются для телескопического соединения с помощью частичной вставки корпуса 2 в колпачок 3 до их полностью закрытого или зацепленного конечного положения, и таким образом они определяют замкнутый внутренний объем между ними для размещения дозы. Описанное в данном документе изобретение наиболее конкретно адаптируется к жидким дозам, но является пригодным для любой другой дозированной формы, такой как порошок.
Трубчатый корпус 2 является удлиненным в аксиальном направлении, соответствующем оси вставки X-X, и имеет открытый конец 5 и закрытый конец 7. На показанном примере, корпус 2 содержит в целом цилиндрическую стенку 9, аксиально простирающуюся от открытого конца 5 к закрытому концу 7. В целом, цилиндрическая стенка 9 является круговой в поперечном сечении, хотя она может иметь различные формы поперечного сечения, такие как овал, и закрытый конец 5 имеет куполообразную форму, хотя он также может иметь различные формы. В конкретных вариантах осуществления, закрытый конец 5 может иметь сферическую форму.
Корпус 2 имеет кольцевой канал, сформированный как суженная часть на промежуточной секции цилиндрической стенки 9. Этот кольцевой канал формирует распылительное кольцо 11, которое определяет зазор между корпусом 2 и колпачком 3 в полностью закрытом конечном положении для предоставления возможности для распыления герметизирующей текучей среды между корпусом и колпачком, то есть в области перекрывания корпуса и колпачка.
Цилиндрическая стенка 9 корпуса 2 содержит также суженную часть (или канал), сформированную по аксиальной секции корпуса, расположенной между распылительным кольцом 11 и открытым концом 5. Эта суженная часть образует замковое кольцо 12 для приема комплементарного узла колпачка 3, который будет описан в дальнейшем.
Как видно на фиг.1, корпус 2 предпочтительно содержит внутреннее коническое сужение 13 на его открытом конце 5, тем самым облегчается вставка корпуса 2 в колпачок 3. Коническое сужение 13 определяет по существу коническую поверхность для направления колпачка 3 во время вставки.
Корпус 2 также содержит вентиляционные отверстия 14 для воздуха, сформированные как аксиальные углубления на наружной поверхности корпуса, с тем, чтобы обеспечить сообщение текучих сред между внутренним объемом и атмосферой во время закрывания капсулы, как это объясняется более подробно выше.
Подобно корпусу 2, колпачок 3 имеет открытый край 15, закрытый край 17 и в целом цилиндрическую стенку 19, простирающуюся между ними. В целом цилиндрическая стенка 19 имеет форму, соответствующую корпусу 2, так что колпачок 3 может иметь возможность скольжения и телескопически зацепляться на корпусе 2 по направлению оси X-X от свободного положения в полностью закрытое конечное положение - показанное на фиг.1. В частности, открытый край 15 колпачка является, как правило, круглым в поперечном сечении и имеет диаметр, немного больший, чем диаметр открытого конца 5 корпуса, при этом корпус 2 может вставляться в колпачок 3 через открытый край 15.
1
1
Колпачок 3 содержит кольцевой выступ 21, выступающий внутрь от цилиндрической в целом стенки 19. Кольцевой выступ 21 простирается радиально относительно общей оси для вставки X-X. В показанном примере, кольцевой выступ 21 имеет общую форму в форме буквы V в поперечном сечении, а замковое кольцо 12 имеет в поперечном сечении по существу форму буквы U с глубиной d, и то, и другое адаптируется для взаимного зацепления с плотной посадкой. Глубина d замкового кольца 12 определяется как радиальное расстояние между нижней поверхностью замкового кольца и наружной в целом цилиндрической поверхностью стенки 9. Взаимное зацепление замкового кольца 12 и выступа 21 достигается с помощью упругой деформации цилиндрических стенок 9, 19 во время вставки корпуса 2 в колпачок 3. Диаметр выступа 21, который определяется как расстояние между вершиной 22 поперечного сечения в форме буквы V и осью X-X, немного меньше, чем внутренний диаметр нижней поверхности замкового кольца 12, при этом выступ 21 и замковое кольцо 12 упруго смещаются во взаимное зацепление. В связи с этим, замковое кольцо 12 и выступ 21 составляют комплементарные средства защелки для замыкания колпачка 3 на корпусе 2 в полностью закрытом конечном положении. Для полной ясности, замковое кольцо 12 и выступ 21 не должны быть сходными по форме или размеру для определения дополнительных средств защелки, но предпочтительно должны быть совместимыми по форме и размеру для взаимного зацепления с плотной посадкой.
Выступ 21 предпочтительно является непрерывным по внутренней окружности, хотя могло бы рассматриваться создание сегментированного выступа.
На фиг.1, 2B, 3B, показывающих капсулу 1 в полностью закрытом конечном положении, фактическая упругая деформация стенок 9, 19, предоставляющая возможность для зацепления выступа 21 в замковом кольце 12 и создающая удерживающее усилие после зацепления, не показана. Корпус 2 и колпачок 3 являются скорее представленными условно в условиях без деформации, так что эти фигуры показывают выступ 21 и замковое кольцо 12 во взаимном проникновении, которое, конечно же, не соответствует реальному расположению. Такое же замечание применимо к фиг.4 и 5B.
Корпус 2 и колпачок 3 также конфигурируются таким образом, что колпачок имеет устойчивое не полностью закрытое положение на корпусе, которое соответствует частично зацепленному положению, показанному на фиг.2A и 3A. Для осуществления этого, как лучше видно на фиг.2A, внутренняя поверхность в целом цилиндрической стенки 19 является изогнутой вовнутрь на аксиальной секции 29, содержащейся между выступом 21 и открытым краем 15, с тем, чтобы взаимодействовать с секцией 31 стенки 9, содержащейся между открытым концом 5 и замковым кольцом 12. Секции 29, 31 взаимодействуют, при этом внутренний диаметр секции 29 немного меньше, чем внешний диаметр секции 31, при этом они входят во взаимное зацепление с помощью упругой деформации и усилия трения. Это воздействие усилия трения на область контакта между секциями 29, 31 по существу соответствует воздействию, необходимому для отделения колпачка 3 от корпуса 2 из его положения "с неполным защелкиванием" или "с неполным закрыванием". Как объясняется в секции Область изобретения настоящего описания, это воздействие значительно меньше, чем усилие, необходимое для отделения колпачка от корпуса из полностью закрытого конечного положения. Предпочтительно, отношение этих двух значений усилия (усилие из не полностью закрытого положения/усилие из полностью закрытого положения) находится в пределах от 2 до 6%. Усилие трения, соответствующее не полностью закрытому положению, составляет также пиковое значение усилия удерживания против относительных положений зацепления корпуса и колпачка, до достижения полностью закрытого конечного положения. Другими словами, за исключением полностью закрытого конечного положения, усилие расцепления максимально в не полностью закрытом положении.
Опять же, на фиг.2A, корпус 2 и колпачок 3 представлены в недеформированных условиях, и область контакта между секциями 29, 31 условно изображается с помощью пресекающихся объемов.
Обращаясь к фиг.1, 2B и 3B, нужно отметить, что в полностью закрытом конечном положении, стенка 19 колпачка герметично зацепляется со стенкой 9 корпуса с плотной посадкой по непрерывной круговой секции 33, создавая временное герметичное соединение между корпусом и колпачком. Под "временно герметичным соединением" имеется в виду, что корпус и колпачок соединяются вместе таким образом, что воздух не может выходить из внутреннего объема капсулы и что предотвращается любая утечка жидкости (или в итоге любой другой дозированной формы), заполненной в капсулу при обычных условиях получения. В частности, временное уплотнение обеспечивает то, что не допускается утечка жидкости на линии перемещения между наполняющей машиной, где капсулы заполняются и полностью закрываются, и герметизирующей машиной, где капсулы окончательно закупориваются с помощью применения герметизирующей текучей среды, например, с помощью распыления герметизирующей текучей среды, в области перекрывания корпуса и колпачка.
Как более конкретно видно на фиг.2B и 3B, секция контакта 33 располагается на некотором аксиальном расстоянии от замкового кольца 12 в направлении закрытого конца 7 корпуса.
Вентиляционные отверстия 14 для воздуха являются аксиально удлиненными и проходят от открытого конца 5 в направлении секции 33 контакта в замковое кольцо 12, при этом они не взаимодействуют с секцией 33 контакта. Другими словами, в полностью закрытом конечном положении, секция 33 контакта не прерывается каким-либо вентиляционным отверстием 14 для воздуха вдоль периметра корпуса 2.
2
1
Нужно отметить, что каждое вентиляционное отверстие 14 для воздуха имеет глубину d, определяемую как радиальное расстояние между нижней поверхностью вентиляционного отверстия для воздуха и внешней в целом цилиндрической поверхностью стенки 9, которое меньше, чем глубина d замкового кольца. Замковое кольцо 12, таким образом, углубляется в углубление, сформированное с помощью вентиляционного отверстия 14 для воздуха. Благодаря этому свойству, область 35 контакта между корпусом 2 и колпачком 3, определяемая с помощью зацепления выступа 21 внутри замкового кольца 12 в полностью закрытом конечном положении, не прерывается вентиляционными отверстиями 14 для воздуха. Подобно секции 33 контакта, эта область 35 контакта является непрерывной по периферии корпуса 2 в закрытом положении, через нее не проходят вентиляционные отверстия 14 для воздуха.
Хотя корпус 2 может снабжаться одним единственным вентиляционным отверстием для воздуха, предпочтительно, корпус 2 снабжается множеством вентиляционных отверстий 14 для воздуха, которые распределяются на периферии корпуса, как показано на фигурах, представляющих предпочтительные варианты осуществления. Более предпочтительно, вентиляционные отверстия 14 для воздуха являются одинаковыми, сформированными в одном аксиальном положении и симметрично распределенными (под одинаковым углом) вокруг оси X-X. Это позволяет достичь одинакового распределения усилий и напряжений на частях капсулы из-за возрастания давления воздуха во время соединения, и таким образом уменьшает риски нежелательных деформаций.
Определено, что предпочтительное количество таких вентиляционных отверстий 14 для воздуха на корпусе находится в пределах от 4 до 10, и более предпочтительно, равно 8.
Обращаясь к фиг.2A, 2B, 3A, 3B, здесь функция вентиляционных отверстий 14 для воздуха будет теперь объясняться более подробно.
Как объяснялось ранее, способ создания капсулы 1 включает в себя, после стадии отдельного формования корпуса 2 и колпачка 3, стадию размещения этих двух частей 2, 3 в не полностью закрытом положении - показанном на фиг.2A и 3A - для безопасного перемещения на станцию заполнения. На станции заполнения, капсула 1 открывается вновь с помощью разделения частей 2, 3 капсулы (с помощью применения относительного малого усилия разделения). Корпус удерживается в вертикальном положении, заполняется дозой (жидкой дозой, в наиболее предпочтительных применениях изобретения), а затем колпачок 3 вновь зацепляется с корпусом 2 в полностью закрытом конечном положении - показано на фиг.1, 2B, 3B.
Как видно на фиг.2A, в не полностью закрытом положении, колпачок 3 и корпус 2 находятся во взаимном зацеплении по поверхности контакта, определенной с помощью соответствующих секций 29, 31 контакта. Эта поверхность контакта взаимодействует по окружности (фиг.3A) с помощью присутствия углубленных частей, состоящих из вентиляционных отверстий 14 для воздуха. Такие неоднородности поверхности контакта создают проходы для воздуха - представленные с помощью стрелок A - между внутренним объемом капсулы и атмосферой.
Во время закрывания капсулы 1 после заполнения, то есть в процессе перемещения колпачка 3 на корпусе 2 из не полностью закрытого положения (фиг.2A, 3A) в полностью закрытое конечное положение (фиг.2B, 3B), выступ 21 первоначально скользит на сужение 13, стенка 19, таким образом, постепенно упруго расширяется и создает противодействующую силу, смещающую выступ 21 на корпусе 2, и затем скользит по цилиндрической секции 31 стенки 9. В области углубленной части, сформированной с помощью вентиляционных отверстий 14 для воздуха, колпачок 3, содержащий выступ 21 и стенку 19, остается на некотором расстоянии от наружной поверхности корпуса 2 до того, как выступ 21 попадет в замковое кольцо 12 из-за эффекта защелкивания. В этом полностью закрытом конечном положении, как объяснялось ранее, внутренняя поверхность колпачка 3 герметично зацепляется с наружной поверхностью корпуса 2 по секции 33 контакта. Область 35 контакта между средствами закрывания 12, 21 также обеспечивает воздушный барьер. Другими словами, по всему диапазону положений зацепления, в особенности, между не полностью закрытым положением и полностью закрытым конечным положением, за исключением полностью закрытого конечного положения, существует зазор между корпусом 2 и колпачком 3 в области каждого вентиляционного отверстия 14 для воздуха. Этот зазор обеспечивает сообщение текучих сред между внутренним объемом и атмосферой, давая, таким образом, возможность для выхода воздуха при повышении давления в капсуле.
Выход воздуха позволяется до самой поздней стадии взаимного зацепления, то есть до того момента, пока выступ 21 не попадет в замковое кольцо 12, при этом капсула 1 очень эффективно закрывается и делается герметичной, как только достигается закрытое положение. Это является большим преимуществом для обеспечения как того, что капсула не будет подтекать во время перемещения на запечатывающее устройство, так и того, что не будет происходить деформации (и впоследствии утечки) на более поздней стадии из-за роста давления в капсуле.
После заполнения и закрывания, как описывается выше, капсула готова для перемещения на запечатывающее устройство. Как видно на фиг.1, 2B, 3B, показывающих капсулу в ее полностью закрытом конечном положении, герметизирующая текучая среда может легко распыляться в направлении секции контакта 33, на область перекрывания корпуса и колпачка. Операция распыления облегчается с помочью присутствия распылительного кольца 11 на открытом краю 15 колпачка 3 и рядом с секцией 33 контакта. Зазор, существующий между корпусом и колпачком на открытом краю корпуса, может, таким образом, делаться доступным для распылительных сопел (на фигурах не показаны).
Второй иллюстративный вариант осуществления настоящего изобретения показывается на фиг.4, 5A, 5B. Этот вариант осуществления состоит в капсуле с твердой оболочкой, упоминаемой теперь как 101.
Этот вариант осуществления отличается от первого варианта только тем, что корпус 102 капсулы 101 имеет вентиляционные отверстия 114 для воздуха, которые аксиально простираются поперек замкового кольца 12, от открытого края 5 корпуса 102 в область, содержащуюся между замковым кольцом 12 и секцией 33 контакта. Хотя они находятся на большем расстоянии, по сравнению с вентиляционными отверстиями 14 для воздуха, вентиляционные отверстия 114 для воздуха конструируются подобным же образом с тем, чтобы они не пересекались с поверхностью 33 контакта. Это значит, что поверхность 33 контакта непрерывна по периферии корпуса 102 и не взаимодействует с вентиляционными отверстиями 114 для воздуха. Это видно на фиг.5B, которая показывает частичный вид в разрезе капсулы 101 в ее полностью закрытом конечном положении, в плоскости, проходящей через вентиляционное отверстие 114 для воздуха.
Будет ясно, что другие свойства капсулы, описанные со ссылкой на первый вариант осуществления, могут применяться в этом втором варианте осуществления и не нуждаются в повторении. Это также является верным для описания функции вентиляционных отверстий для воздуха, которая сходна с описанием со ссылками на первый вариант осуществления, и не будет, соответственно, повторяться.