用来计量颗粒物质的装置和方法以及包括多个这样的装置的设备

本发明涉及用来计量预定数量的颗粒物质的装置和方法，并涉及包 括两个或多个这样的计量装置的设备。更具体地说，本发明针对流动性 较差的颗粒物质或球形物质的计量，或把这些物质分成剂量。本发明特 别是但不是排它地适用于计量对压力敏感的颗粒物质，比如计量用于干 粉吸入器的预定数量的颗粒状药物。

在吸入疗法中通常使用有非常小颗粒尺寸的微细地分开的粉末(微 细化的粉末)。这样的粉末常常很轻，并为粉尘状，因此造成处理方面的 问题。还有，这样的粉末的自由流动性能很差，这常常使得它的处理和 准确计量成为问题。

已经知道，把这样的粉末做成较大的颗粒(结块)，以便提高流动能 力。国际专利WO-A-95/09615公开了形成球形结块的一种方法的示例， 在吸入过程中可以把这些结块粉碎，提供细粉的药物。然而，由密度更 大和更紧凑的颗粒构成的这样的结块产生了另一个缺点，它在于这些结 块对压力相当敏感。这使得很难计量这些结块，而又不会损坏这些结块 和/或产生更大的结块，而损坏结块或形成更大的结块会降低流动能力， 因此，为了精确地进行计量需要预处理。

因此，需要一项技术，它可以对微细地分开的颗粒物质特别是结块进 行更精确的计量。在处理和分配粉末药物的情况下，精确的计量特别重 要，在这些情况下，必须遵从规定的体积或重量的容许限度。一个例子 是填充干粉吸入器，比如在欧洲专利EP-B-0237507中公布的那种类型 的吸入器。

英国专利GB-A-2113182公开了用来计量颗粒材料的一种计量装 置。然而，所公开的装置适用于计量自由流动的颗粒材料，比如颗粒肥 料，而不适用于流动性差的有非常小的颗粒尺寸的微细地分开的粉末。 所公开的计量装置包括一个细长的管形式的储存器，适用于把自由流动 的颗粒材料分送到计量机构，可能不能可靠地把微细地分开的粉末分送 到计量机构，这是因为在该计量机构的上方的储存器中的粉末的前端可 能造成在该储存器中形成的粉末的物理性桥接，从而妨碍粉末自由地流 到计量机构。

因此，本发明的总的目的是提供用来以一种可靠和精确的方式对颗 粒物质进行计量的装置和方法。

本发明的另一目的是提供对压力敏感的颗粒物质比如结块进行计量 的装置和方法，其方式可避免损坏这些颗粒物质。

本发明的再一目的是提供可以以高速进行的对颗粒物质进行计量的 装置和方法。

本发明的概述

因此，本发明提供了用来计量预定数量的颗粒物质的一种计量装置， 它包括一个形成一个计量腔室的本体件；一个不被截断的流入路径，它 有一个入口，并通向计量腔室，其中流入路径可以关于一个轴线旋转，该 轴线相对于竖直方向倾斜，使得流入路径的至少一部分在装载状态向下 倾斜，并在排空状态向上倾斜，从而使用中的流入路径在装载状态下把 颗粒物质的由于重力引起的物料流引进计量腔室中，并且，提供一种由 于重力引起的入口闭锁，阻止颗粒物质在排空状态下流进计量装置中； 一个流出路径，它有一个出口，并由计量腔室引出，该流出路径包括阻止 颗粒物质在装载状态下由计量腔室中流出的装置，但是该装置容许颗粒 物质在排空状态下由计量腔室中流出；以及连接到流入路径的一个储存 装置，在使用中一起旋转，并适宜于当包含任何体积的颗粒物质时由于 旋转使在入口处的所包含的颗粒物质运动，从而确保颗粒物质流到计量 腔室。

此计量装置适宜于计量预定数量的颗粒物质，或者以预定的体积，或 者以预定的重量。在这种应用中，将会理解到，状态转换这个词包括由 装载状态转换到排空状态，也包括由排空状态转换到装载状态。

此计量装置的一个重要特点在于，通到计量腔室的流入路径是不被 截断的。在这种应用中，将会理解到，不截断这个词被用来意谓着在该 流入路径中没有设置任何机械阀门件或类似物。因此，可以避免对在流 入路径中的颗粒物质的损坏，并且此计量装置特别适用来对压力敏感的 颗粒物质比如粉末的结块进行计量。然而，并不排除在计量装置的下游 使用机械阀门件，这样的阀门件并不阻塞或截断流出路径。将在下面描 述此种阀门件的一个示例。

该计量装置的另一个重要特点是在该计量腔室的上游设置一个由于 重力引起的入口闭锁；即，由作用在流入路径中的颗粒物质上的重力所 造成的闭锁作用。结果，即使在完成计量腔室的填充之后，可以保持在 流入路径中的颗粒物质与在计量腔室中的被计量的颗粒物质之间有不 被截断的接触。因此，在通到该计量腔室的入口处不需要任何机械阀门 件或类似物，来阻止在已经完成填充之后颗粒物质的进一步流入。

除了上述的重力引起的入口闭锁以外，流出路径也包括在装载状态 下防止颗粒物质由计量腔室流出的装置，但是该装置在排空状态下容许 这样的流出。由于计量腔室和在计量腔室的下游的流出路径在填充步 骤中通常是空的，所以与入口的闭锁相反，在计量腔室下游的装置可以 为可运动的机械阀门件或类似物，按照每次状态的转换以一种适当的方 式控制此件的运行。然而，在本发明的计量装置的优选实施例中包括在 计量腔室下游的重力引起的出口闭锁。为了提供重力引起的出口闭锁， 状态的转换还包括流出路径的旋转，从而在装载状态下阻止颗粒物质由 计量腔室中流出，但是容许在排空状态下流出。

流动路径最好形成一个通道，此通道穿过本体件伸展。然而，流动路 径也可以为不封闭的表面的形式，这些表面支承着并引导颗粒物质，只 要为了实现由于重力引起而进行闭锁的功能可以使这些表面的倾斜角 度改变就行。

本发明也提供了用来计量预定数量的颗粒物质的一种方法，它包括 如下步骤：提供一种用来计量预定数量的颗粒物质的计量装置，该计量 装置包括一个计量腔室，一个不被截断的流入路径，它有一个入口，并通 向计量腔室，一个由计量腔室引出的流出路径，以及连接到流入路径的 一个储存装置，该储存装置适宜于当包含任何体积颗粒物质时，由于转 动提供在入口的所包含颗粒物质运动，由此，保证颗粒物质流入计量 腔室，向储存装置提供颗粒物质，通过流入路径引导由于重力引起的 颗粒物质的流动来充填计量腔室；在填充的过程中，阻止颗粒物质的由 于重力引起的流动流出计量腔室；使流入路径关于一个轴线旋转，该轴 线相对于竖直方向倾斜，使得流入路径的至少一部分向上倾斜，从而提 供一个由于重力引起的入口闭锁，阻止颗粒物质进一步流进计量腔室中； 排空计量腔室，同时由于重力引起的入口闭锁阻止颗粒物质进一步流进 计量腔室中；以及使流入路径关于旋转轴线转动，除去由于重力引起的 入口闭锁，并使得可以重复填充的步骤。

本发明还提供了用来计量预定数量的颗粒物质的一种计量设施，它 包括一个可旋转的轮，两个或更多个计量装置在沿圆周的分离开的位置 以一根共同的转动轴线装在此轮上，每个计量装置包括形成一个计量腔 室的一个本体件，一个不被截断的流入路径，它有一个入口，并通向计量 腔室，其中流入路径可以关于一根轴线旋转，该轴线相对于竖直方向倾 斜，使得流入路径的至少一部分在装载状态向下倾斜，并在排空状态向 上倾斜，从而流入路径在装载状态下把颗粒物质的由于重力引起的物料 流引导进计量腔室中，并且，提供一种由于重力引起的入口闭锁，阻止颗 粒物质在排空状态下流进计量腔室中，以及一个流出路径，它有一个出 口，并包括阻止颗粒物质在装载状态下由计量腔室中流出的装置，但是 该装置容许颗粒物质在排空状态下由计量腔室中流出。

在一个可旋转的轮上设置多个计量装置的好处在于，一个计量装置 可以在装载站进行装载，而另一个先前已经填充的计量装置可以同时在 一个排空站进行排空。在一个优选实施例中，把至少两个计量装置在直 径上彼此相对着设置在旋转轮上，使得当至少两个计量装置之一处于装 载状态时，另一个处于排空状态。

当只使用一个计量装置时，在状态转换的过程中，它的出口可以被固 定在一个水平平面中的一个基本上固定的位置。结果，由该装置流出的 颗粒物质流是聚集在一起的。相反，在旋转轮装有多个计量装置的情况 下，这些计量装置沿着圆形的路径行进，在状态转换的过程中，每个计量 装置的出口不是不动的。为了在由装载状态转换到排空状态的过程中 避免颗粒物质过早地由出口流出，每个计量装置最好包括一个可以单独 控制的阀门件，它可以在用来在装载状态下关闭该计量装置的出口的关 闭位置与用来在排空状态下打开该计量装置的出口的打开位置之间运 动。此阀门件的动作可以由一个凸轮型的装置控制，把它的构形做成使 阀门件按照旋转轮的转动动作。

附图的简要描述

现在将在下面参考着附图仅只以示例的方式描述本发明的优选实施 例，在附图中：

图1为按照本发明的一个优选实施例的计量装置在其装载状态下的 剖面图；

图2为图1所示的计量装置在其排空状态下的剖面图；以及

图3为按照本发明的另一实施例的计量设备的示意性剖面图，示出 了一个计量装置在其装载状态，而另一个计量装置在其排空状态。

对优选实施例的描述

图1和2示出了按照本发明的一个优选实施例的计量装置。此计量 装置典型地用于以一个预定的数量(下面把它称为一个“剂量”)的颗粒 状的或球形的药物填充干粉吸入器。该计量装置最好由不锈钢制成。

此计量装置包括本体件2，在使用中它关于一根倾斜的转动轴线 4(A-A)在如在图1中所示的一个装载状态与如在图2中所示的一个排 空状态往复地转过180度。转动轴线4相对于竖直方向V倾斜大约45 度的一个角度α，但是，将会理解到，可以采用其它的倾斜角度。虽然在 此优选实施例中本体件2往复地转动，但是将会理解到，计量装置也可 以以在单一的方向上旋转本体件2的方式运行。

由入口6到出口8穿过本体件2伸展的流动路径由三个带孔的通道 构成，即，一第一通道10、一第二中间通道12和一第三通道14。三个 通道10、12和14总是相互连通的；即，没有阀门件或类似物阻塞住在 流动通道内引导的颗粒物质。

第一和第二通道10、12一起形成由入口6到计量腔室20的流入路 径，而第三通道14形成由计量腔室20到出口8的流出路径。在此实施 例中，计量腔室20构成第三通道14的一部分。

第一通道10由入口6向下伸展，并与旋转轴线4共轴线。因此，第 一通道10的倾斜角度不随时间改变，不受状态转换的影响。

第二通道12形成在计量腔室20上游的一个重力引起的闭锁，并由 第一通道10的下部16伸展到通向计量腔室20的开孔18。第二通道12 相对于旋转轴线4以角度β伸展。把角度α和β选择成使第二通道12 的方向不论在装载状态还是排空状态都不在一个水平面内。更具体地 说，第二通道12在其装载状态向下倾斜，为的是允许由于重力引起而流 进计量腔室20，并在其排空状态向上倾斜，为的是防止由于重力引起流 进计量腔室20。标号22表示插进第二通道12的外端的一个密封件。

第三通道14形成在计量腔室20下游的一个重力引起的闭锁，并由 计量腔室20伸展到出口8。第三通道14相对于旋转轴线4以角度φ伸 展。把角度α和φ选择成在如图1所示的装载状态下由第三通道14确 定的流出路径的方向向上，使得在填充它的过程中防止由于重力引起由 计量腔室20中流出，并在如图2所示的排空状态下由第三通道14确定 的流出路径的方向向下，为的是容许和帮助由于重力引起由计量腔室20 中流出一个剂量的颗粒物质。

在第三通道14内在计量腔室20朝向离开出口8的那一侧设置一个 可调节的柱塞24，以提供计量腔室20的体积调节。通过调节装置26可 以使柱塞24在纵向上定位，以便设定计量腔室20的内部体积，并因此 设定在装载状态下被填充的体积。可以通过一个如图1和2中所示的 螺母和螺纹装置手动地调节柱塞24的位置，或者可选地通过一个步进 马达或类似物(未画出)调节柱塞的位置。在优选实施例中，可以结合一 个反馈型的控制装置，其中测量由出口排放的一个剂量的重量，并使用 一个相应的信号作为反馈信号，用来以所要求的数值设定计量腔室20 的内部体积。

在使用中，在如图1所示的装载状态下，在重力作用下颗粒物质流过 由第一和第二通道10,12形成的流入路径，并把计量腔室20的体积充 满。在此填充步骤中第三通道14被填充的程度取决于第三通道14的 倾斜和长度，以及颗粒物质的流动能力和在计量腔室20的上游的流动 路径中存在的颗粒物质的重量所造成的压力。最好，把这些参数选择成 在装载步骤中将不会发生由出口8溢出的情况。

当本体件2接着转过180度到达如图2中所示的排空状态时，在计 量腔室20和现在已经向下倾斜的第三通道14中的剂量在重力的作用 下通过出口8流出。在排空步骤中，因为第二通道12在排空状态下是 向上倾斜的，所以防止了颗粒物质流进计量腔室20中；即，流入路径由 于重力引起而被封闭住。重要的是要注意到：没有任何可能损坏颗粒物 质的阀门件或类似物阻塞流动路径。

如将由图1和2看到的那样，出口8在水平平面中的位置基本上不 受状态转换的影响。这是由于出口8与旋转轴线4共轴线。为了基本 上在竖直方向上引导流出的物料，例如引导进入位于出口8下面的一个 吸入器(未画出)中，本体件2设有凸耳状的引导件28。

计量装置还包括一个储存装置30，它在入口6有一个引导流动的表 面32。在此实施例中，储存装置30的形状为一个中空的截头锥体，此锥 体与旋转轴线4共轴线，并被固定地装到本体件2上，为的是与它一起 旋转。把计量好的颗粒物质最好是间歇地送进此储存装置30中，从而 在该储存装置30中维持一个预定的高度。储存装置30的转动实现一 种翻滚的效果，即，其中的颗粒物质的平移，从而防止了颗粒物质形成可 能影响或阻塞进入计量腔室20的物料流的物理桥接。

图3示出了设有多个如在图1和2中示出的那种类型的计量装置A,B 的一个计量设备。已经结合着图1和2的计量装置描述过的计量装置A,B 的部件将用相同的标号表示，它们的结构和运行将不再重复。

此计量设备包括一个由轮毂52支承的可旋转的轮50，并把此轮设置 成关于一根转动轴线54(B-B)作步进的单方向的转动。该转动轴线54 相对于竖直方向V倾斜一个大约45度的角度φ，但是将会理解到，也可 以采用其它的倾斜角度。旋转轮50包括两个相对的主壁56,58，周边壁 60把它们相互连接起来。壁56、58、60形成一个内部体积62，用来容 纳颗粒物质S，通过设在上面的主壁56中的开孔64，把颗粒物质S送进 来。

把参考着图1和2描述的那种类型的第一和第二计量装置A,B装在 旋转轮50上，将它们装在直径上相对的位置上。在图3中，示出旋转轮 50处在第一计量装置A处于装载状态，而第二计量装置B处于排空状态 的位置。计量装置A,B的运行与联系着图1和2描述的计量装置的运 行基本上相同。因此，使计量装置A,B在装载状态与排空状态之间重复 地移动，而不需要任何可能损坏在该计量装置内的颗粒物质的阀门件。 然而，尽管在图1和2的计量装置中，旋转轴线4穿过计量装置伸展，并 且与第一通道10共轴线，但是图3的计量装置A,B有共同的旋转轴线， 即，旋转轮50的旋转轴线54。在这方面，显然，图1和2的计量装置的 旋转轴线4可以位于计量装置的外面。

虽然图3的计量设备只包括两个计量装置A,B，但是，将会认识到，旋 转轮50可以支承附加的计量装置。典型地，旋转轮50可以支承六个在 圆周方向上对称地分离开的计量装置，比如，在旋转轮50的一个给定的 旋转位置，一第一装置处于装载站的装载状态，第二和第三装载的装置 处在正旋转到排空站的过程中，第四装置处于排空站的排空状态，而第 五和第六排空的装置处在正旋转到装载站的过程中。

在如图1和2中所示出的计量装置与如图3中所示出的计量设施的 计量装置A,B之间还有另外的差别。在图1和2的装置中，出口8的位 置基本上不受状态转换的影响，而在图3的装置中，出口8的位置在状 态转换的过程中沿着一个圆周路径运动。因此，在图3的计量装置A,B 的其中一个离开装载站的被填充的计量腔室20中的颗粒物质可能在该 计量装置到达排空站之前，部分地或完全地通过出口8流出。为了防止 计量装置A,B的这种过早的排空，每个计量装置A,B设有形式为可控的 阀门装置的一个机械的出口锁定件。每个阀门装置包括一个可作枢轴 转动的臂66，此臂在一端有一个阀门件70，而在另一端有滚轮形式的一 个凸轮随动件72。臂66的枢轴轴线用标号68表示。沿着在一个不动 的环76上形成的一个沿圆周的凹槽74引导每个凸轮随动件72，并且， 每个凸轮随动件提供了对于该凸轮随动件72的一个引导凸轮的表面。 如在图3中所示，沿圆周的凹槽74的半径在装载状态比在排空状态要 大一些。结果，在状态转换的过程中，臂66的角度位置将移动。更具体 地说，把凸轮凹槽74的半径选择成使得在装载状态和沿着朝向排空状 态的路径阀门件70将处在它的关闭位置，为的是把出口8关闭起来，如 计量装置A所示出的那样。在排空状态，阀门件70将处在它的打开位 置，容许颗粒物质由出口8流出，如计量装置B所示出的那样。

将会理解到，在图1和2的计量装置中可以使用一个机械阀门件。 事实上，将会认识到，可以用重复地把出口8打开和关闭的一个机械阀 门机构来替代在图1和2的计量装置中由第三通道14形成的重力引起 的出口闭锁。

最后，对本技术熟悉的人士将会认识到，本发明不限于所描述的实施 例，而可以在如所附的权利要求中所确定的本发明的范围以内以多种不 同的方式改变。

本发明的背景