粉末分配和感测设备及方法 相关申请的交叉参考
本申请要求于 2005 年 11 月 21 日提交的临时申请 No.60/738,474 的优先权， 在此 将其全文以参引的方式结合入本文中。
技术领域
本发明涉及用于分配和感测粉末的方法及设备， 并且更具体地， 涉及用于将精确 控制的粉末量分配进多个筒中并单独地感测每个筒的填充状态的方法及设备。 粉末可包括 药物， 并且筒可用于吸入器中。然而， 本发明并不局限于这种应用。 背景技术 已经提议通过将粉末吸入作为供给机制向病人供给特定类型的药物。 一个特别的 例子采用称为 Technosphere 微粒的二酮哌嗪微粒 (diketopiperazine microparticles)。 Technosphere 微粒具有片状表面结构且可装载药。例如， 参见 1994 年 10 月 4 日授权给 Feldstein 等的美国专利 No.5,352,461 ； 1996 年 4 月 2 日授权给 Steiner 等的美国专利
No.5,503,852 ； 2000 年 6 月 6 日授权给 Steiner 等的美国专利 No.6,071,497 ； 2002 年 8 月 6 日授权给 Steiner 等的美国专利 No.6,428,771 ； 2002 年 9 月 3 日授权给 Steiner 等的美国 专利 No.6,444,226 ； 以及 2003 年 11 月 25 日授权给 Steiner 等的美国专利 No.6,652,885。 这些微粒的一个用途是通过吸入供给胰岛素。 具有可更换药筒的吸入器或容纳药粉的胶囊 用于供给药物。
通过吸入来用药一般只需要在吸入筒中具有非常少量的粉末。举例而言， 应用 Technosphere 微粒来配给胰岛素可能要求粉末的剂量小到 10 毫克。另外， 药的剂量必须 高度精确。 低于规定剂量可能没有预期疗效， 而大于规定剂量则可能对病人产生不利影响。 而且， 虽然 Technosphere 微粒对于通过吸入来供给药物是非常有效的， 但是它们的片状表 面结构致使 Technosphere 微粒有粘结性并有些难于控制。
在通过吸入来供给药物的商业化应用中， 必须以有效并经济的方式生产大量容纳 药物的筒。 必须向每个筒供给精确剂量的粉末， 并且必须核实每个筒中的药的剂量。 制造技 术和装备应该可高产出以满足需要， 并应该可处理有粘结性因而不能随意流动的粉末。现 有的制造技术和装备尚不足以满足这些要求。
因此， 需要用于分配和感测粉末的新颖的方法和设备。 发明内容 提供用于将剂量精确控制的粉末同时地分配到多个筒内的系统和方法。 粉末可含 有药物， 且筒可用作吸入器。在填充期间感测每个筒的填充状态 -- 典型地为粉末重量， 且 响应于感测到的重量来独立地控制粉末分配器模块以确保准确的剂量。 系统高速地操作并 可非常紧凑， 从而能够需要最少占地面积地进行产品的填充操作。
根据本发明的第一方面， 粉末分配和感测设备包括 ： 托架支撑结构， 其用于容置保
持有筒的筒托架 ； 粉末分配器组件， 其包括粉末分配器模块， 从而将粉末分配到一批位于所 述筒托架中的筒的各个筒内 ； 粉末传送系统， 其用于将粉末输送到所述粉末分配器模块 ； 传感器模块， 其包括多个传感器单元以感测所述筒批次中的每个筒的相应的填充状态 ； 以 及控制系统， 其用于响应于感测到的所述筒批次中的每个筒的填充状态来控制所述粉末分 配器模块。
粉末分配器模块、 粉末传送系统以及传感器单元可构造成将粉末同时地分配到批 次的筒中、 以及同时地感测在批次的筒中的每个筒的填充状态。传感器单元可包括重量传 感器单元。筒托架可构造成将所述筒支撑在由行和列组成的二维阵列中。
粉末传送系统可包括用于移动传送气体的鼓风机组件、 用于将粉末输送到所述粉 末分配器组件的粉末曝气机、 以及用于将粉末供应到所述粉末曝气机的料斗组件。粉末传 送系统可进一步包括将来自所述粉末分配器组件的传送气体耦联到鼓风机组件以形成闭 环再循环气体传送系统的歧管。粉末传送系统可包括用于控制传送气体的相对湿度、 温度 或两者的传送气体调节系统。
每个所述粉末分配器模块可包括有支架和供料机构， 所述支架限定用于接收来自 所述粉末传送系统的粉末的粉末入口、 粉末出口以及连接所述粉末入口和粉末出口的粉末 输送导管， 所述供料机构用于使粉末运动通过所述导管抵达所述粉末出口。
供料机构可包括用于使粉末移动通过所述导管的供料杆、 操作所述供料杆的致动 器、 控制所述出口的阀以及操作所述阀的致动器。 供料杆可包括轴杆和螺旋式敞开框架， 该 螺旋式敞开框架包括附接到所述轴杆的隔开桁架。隔开桁架可在轴杆上的螺旋布置。供料 杆可进一步包括一个或多个紧固在一些或所有所述隔开桁架之间的线。 所述线可包括一个 或多个紧固于桁架端部之间的螺旋布置以及一个或多个在选定的径向位置处紧固于桁架 之间的 V 形布置。在某些实施方式中， 每个线都以可滑动的方式紧固通过中间桁架中的孔 并在各端部处附连到桁架之一。
供料杆还包括在所述螺旋式敞开框架下方附连到所述轴杆的排出元件。 在不同的 实施方式中， 排出元件可实施为具有双螺旋构造的改型桁架、 与孔口元件结合应用的滚针 和支撑元件、 或者是与孔口元件结合应用的螺旋刀片。
粉末分配器组件可包括具有竖直孔阵列的阵列组。 粉末分配器模块可安装在所述 阵列组的各竖直孔中。阵列组可包括将粉末输送到所述粉末分配器模块的通道。粉末分配 器模块可设置有与所述阵列组中的通道对齐的粉末入口， 其中粉末通过所述阵列组中的通 道输送到粉末分配器模块的行。阵列组中的每个通道可贯穿所述阵列组， 从而将传送气体 再循环至所述鼓风机组件。 阵列组中的通道的容量可足以存储用于粉末分配器模块的一个 或多个粉末分配循环的粉末。
料斗组件可包括限定粉末储存器的料斗本体以及位于所述粉末储存器下部的成 粒器。成粒器可包括第一成粒辊和第二成粒辊、 以及用于分别致动所述第一成粒辊和第二 成粒辊的第一马达和第二马达。每个成粒辊可设置有多个销。
鼓风机组件可包括使传送气体移动通过再循环气体传送系统的鼓风机以及用于 从再循环传送气体中除去粉末结块的气体 - 颗粒分离设备。在某些实施方式中， 气体 - 颗 粒分离设备实施为旋风分离器， 而在其它的实施方式中， 气体 - 颗粒分离设备实施为叶片 分离器。鼓风机组件可包括 ： 叶轮， 其用于移动所述传送气体 ； 叶轮马达， 其用于旋转所述叶轮 ； 以及鼓风机壳体， 其封装所述叶轮并具有用于所述传送气体的排出端口。 鼓风机组件 可进一步包括用于将调节过的传送气体导入传送气流中的导引杆。
粉末曝气机可包括限定粉末入口、 耦联到所述粉末分配器组件的粉末出口端口歧 管体、 以及耦联到所述鼓风机组件的气体入口。粉末曝气机可进一步包括用于将粉末通过 抬升管输送到所述粉末出口端口的气动清扫器以及用于将一定量的粉末从所述粉末入口 供应到所述气动清扫器的卸料阀。卸料阀还使闭环传送气体系统与外部环境密封隔开。粉 末曝气机可进一步包括耦联到所述粉末输出端口的旁通歧管以及将选定部分的传送气体 从所述气体入口导引到所述气动清扫器和旁通歧管的变向阀。
依据本发明的第二方面， 提供一种用于分配和感测粉末的方法。 所述方法包括 ： 将 筒定位在筒托架中 ； 同时地将粉末分配入位于所述筒托架中的批次的筒内 ； 以及同时地感 测所述批次的筒中的每个筒内的填充状态。
依据本发明的第三方面， 粉末曝气机包括 ： 歧管体， 其限定粉末入口、 粉末出口端 口、 以及传送气体入口 ； 气动清扫器， 其用于将粉末输送到所述粉末出口端口 ； 卸料阀， 其 用于将一定量的粉末从所述粉末入口供应到所述气动清扫器中 ； 旁通歧管， 其耦联到所述 粉末输出端口 ； 以及变向阀， 其用于将选定部分的传送气体从传送气体入口导引到所述气 动清扫器和旁通歧管。
依据本发明的第四方面， 粉末分配器组件包括 ： 阵列组， 其包括竖直孔阵列和与所 述竖直孔的各个行相交的水平通道 ； 以及粉末分配器模块， 其安装在所述阵列组的各竖直 孔中， 每个所述粉末分配器模块都具有与所述阵列组中的通道连通的粉末入口， 其中输送 到所述阵列组中的通道的粉末通过每个所述粉末分配器模块分配。
依据本发明的第五方面， 粉末传送系统包括 ： 粉末分配器组件， 其用于将粉末分配 到筒中 ； 鼓风机组件， 其用于移动传送气体 ； 以及粉末曝气机， 其用于将夹带于所述传送气 体中的粉末输送到所述粉末分配器组件。
依据本发明的第六方面， 粉末分配器模块包括 ： 支架， 其限定用于接收粉末的粉末 入口、 粉末出口以及连接所述粉末入口和粉末出口的粉末输送导管 ； 供料杆， 其用于使粉末 运动通过所述导管 ； 杆致动器， 其用于操作所述供料杆 ； 阀， 其用于控制所述粉末出口 ； 以 及阀致动器， 其用于操作所述阀。
依据本发明的第七方面， 鼓风机组件包括 ： 叶轮， 其用于移动传送气体 ； 叶轮马 达， 其用于旋转所述叶轮 ； 鼓风机壳体， 其封装所述叶轮并具有用于所述传送气体的排出端 口； 歧管， 其用于接收传送气体 ； 以及气体 - 颗粒分离设备， 其用于收集夹带在所述传送气 体中的结块。
依据本发明的第八方面， 粉末处理设备包括 ： 托架支撑结构， 其用于容置保持有至 少第一批次的筒和第二的批次的筒的筒托架 ； 分配子系统， 其用于将粉末分配到位于所述 筒托架中的批次的筒内 ； 以及托架定位机构， 其用于移动所述筒托架以将第一批次的筒和 随后批次的筒顺序地定位在所述筒托架中而与所述分配子系统对齐。
依据本发明的第九方面， 用于将粉末分配到筒中的方法包括 ： 将筒定位在分配器 模块的下方， 所述分配器模块具有容纳粉末的分配器料斗 ； 打开控制所述料斗的阀 ； 操作 所述料斗中的供料杆， 以通过所述阀将粉末分配到所述筒 ； 以及在所述筒达到期望的填充 状态时关闭所述阀。供料杆的操作可包括旋转供料杆以及反向旋转供料杆， 以对料斗中的粉末进行调 节。供料杆可以不同的速度旋转并可在旋转期间脉动。在一个或多个转动的某些部分中， 供料杆可往复运动， 导致杆迅速地顺时针和逆时针旋转。所述方法可包括感测所述筒中的 粉末的重量并在所感测到的重量等于或大于目标重量时关闭所述阀。 打开阀的步骤可包括 沿选定的方向旋转阀构件， 且关闭阀的步骤可包括沿相同的方向旋转所述阀构件。打开阀 的步骤可包括相对于所述分配器的管嘴开口后置所述阀构件。
供料杆可在填充循环的第一部分期间以选定的最大速度旋转、 并然后在填充循环 的第二部分期间以降低的速度旋转。 可在分配到筒内的粉末等于或大于选定的重量时开始 填充循环的第二部分。可在填充循环的任意部分期间采用比例控制和 / 或积分控制。
依据本发明的第十方面， 粉末分配和感测设备是高度紧凑的、 模块化的系统， 其既 能够在实验室中运行又能够在制造工厂中运行。 此特征便于普通机器的管理批准并由于普 通的技术支持和培训以及备件库存减少而导致成本节约。
依据本发明的第十一方面， 粉末分配和感测设备可以填充吸入筒、 一次性使用吸 入器及紧凑的多次性使用吸入器。 可通过对将待填充容器输送到粉末分配和感测设备的系 统的相对小的改变来实现这种能力。 附图说明
为了更好地理解本发明， 对在此引入作为参考的附图加以参考， 附图中 ： 图 1 是根据本发明实施方式的粉末分配和感测设备的立体图 ； 图 2 是图 1 的粉末分配和感测设备的分解图 ； 图 3 是粉末分配和感测设备的局部竖剖图 ； 图 3A 是粉末分配和感测设备的示意性框图 ； 图 4 是粉末分配器模块、 筒、 筒托架和重量传感器单元的立体图 ； 图 5 是粉末传送系统的立体图 ； 图 6 是阵列组和一个粉末传送系统的截面图 ； 图 7 是筒托架和托架定位系统的截面图 ； 图 8 是阵列组的立体图 ； 图 9 是图 8 的阵列组的分解图 ； 图 10 是粉末分配器模块的立体图 ； 图 11 是图 10 的粉末分配器模块的分解图 ； 图 12 是粉末分配器模块下端的示意性截面图 ； 图 13A-13B 示出根据本发明一个实施方式的供料杆 ； 图 14A-14F 示出根据本发明另一个实施方式的供料杆 ； 图 15A-15D 示出根据本发明又一实施方式的供料杆 ； 图 16A 和 16B 示出分别处于打开和关闭位置的填充阀 ； 图 17 是用于单个粉末分配器模块和重量传感器单元的控制线路的框图 ； 图 18 是粉末分配过程的流程图 ； 图 19 是筒填充循环的流程图 ； 图 20 是传感器模块的立体图 ；图 21 是图 20 的传感器模块的分解图 ； 图 22 是重量传感器探针的第一实施方式的立体图 ； 图 23 是重量传感器探针的第二实施方式的立体图 ； 图 24 是粉末曝气机的第一实施方式的立体图 ； 图 25 是图 24 的粉末曝气机的分解图 ； 图 26 是应用于图 24 的粉末曝气机中的气动清扫器的立体图 ； 图 27 是图 26 的气动清扫器的分解图 ； 图 28A-28C 是图 24 的粉末曝气机的截面图 ； 图 29 是粉末曝气机的第二实施方式的立体图 ； 图 30 是图 29 的粉末曝气机的分解图 ； 图 31 是应用于图 29 的粉末曝气机中的气动清扫器的立体图 ； 图 32 是图 31 的气动清扫器的分解图 ； 图 33 是料斗组件的第一实施方式的立体图 ； 图 34 是图 33 的料斗组件的分解图 ； 图 35 是料斗组件的第二实施方式的立体图 ； 图 36 是图 35 的料斗组件的分解图 ； 图 37 是鼓风机组件的第一实施方式的立体图 ； 图 38 是图 37 的鼓风机组件的分解图 ； 图 39 是鼓风机组件的第二实施方式的立体图 ； 图 40 是图 39 的鼓风机组件的分解图 ； 图 41 是气体调节系统的示意性视图 ； 图 42 是结合有传感器室的粉末输送系统的立体图 ； 图 43 是图 42 中示出的传感器室的分解图 ； 图 44 是对吸入筒的填充步骤的图示 ； 图 45 是对紧凑型吸入器的填充步骤的图示。具体实施方式
图 1 至图 7 示出根据本发明一个实施方式的粉末分配和感测设备 10。 所述设备的 目的是将粉末分配进多个筒 20 中并感测和控制每个筒的填充状态， 从而使每个筒容纳精 确控制的粉末量。如在此所使用的， 术语 “筒” 是指任意可保持粉末 -- 典型地为包含药物 的粉末 -- 的容器或胶囊。如在此所使用的， 术语 “填充” 包括填充和部分填充， 因为典型地 每个筒没有填充到最大容量而实际上可仅填充到其最大容量的一小部分。如下文所述， 所 述设备可用于填充吸入筒或者紧凑型吸入器， 但是无需限制待填充容器的类型。
筒 20 可保持在位于托架支撑框架 24 中的筒托架 22 中以进行处理。筒可以保持 在由行和列构成的阵列中。在一个示例中， 筒托架 22 以 6×8 的阵列保持 48 个筒 20。筒托 架 22 的构造和设备 10 的对应构造仅作为示例给出而不是对本发明范围的限制。可以理解 筒托架 22 可构造成保持不同数量的筒， 并且在本发明的范围内筒托架 22 可具有不同的阵 列构造。在以下所述的另一个实施方式中， 筒托架可保持 192 个筒。筒托架 22 可由机器人 放置在支撑框架 24 中和从支撑框架 24 移走。除托架支撑框架 24 外， 粉末分配和感测设备 10 的部件还包括 ： 粉末分配器组件 30， 其将粉末分配入筒 20 中 ； 粉末传送系统 32， 其将粉末输送至粉末分配器组件 30 ； 以及 传感器模块 34， 其感测每个筒 20 的填充状态。粉末分配和感测设备 10 还包括 ： 框架 40， 其 用于安装托架支撑框架 24、 粉末分配器组件 30、 粉末传送系统 32 和传感器模块 34 ； 以及致 动器 42， 其相对于筒 20 移动粉末分配器组件 30 和粉末传送系统 32。
粉末分配器组件 30 包括 ： 具有竖直孔 52 阵列的阵列组 50 ； 以及安装在阵列组 50 的每个竖直孔中的粉末分配器模块 54。阵列组 50 可构造成与筒托架 22 中的筒 20 阵列或 者筒托架中的部分筒相匹配。在上述保持 48 个筒的筒托架示例中， 阵列组 50 可具有 6×8 的竖直孔 52 阵列并提供 48 个粉末分配器模块 54 的安装。在这种实施方式中， 粉末分配器 模块 54 以 1 英寸的中心距安装。可以理解可在本发明的范围内利用不同的间距布置。如 图 8 所示， 阵列组 50 还包括粉末存储和传送通道 60a、 60b、 60c、 60d、 60e、 60f、 60g 和 60h， 在 此实施方式中， 一个通道用于每行六个粉末分配器模块 54。 如下所述， 粉末通过粉末传送系 统 32 经由阵列组 50 中的每个通道输送至粉末分配器模块 54。优选地， 每个通道具有足够 容积以便存储用于数个粉末分配循环的粉末。
在图 1 至图 7 的实施方式中， 粉末传送系统 32 包括 ： 第一粉末传送系统 32a， 其将 粉末输送至阵列组 50 中的第一组四个通道 60a、 60b、 60c 和 60d ； 以及第二粉末传送系统 32b， 其将粉末输送至阵列组 50 中的第二组四个通道 60e、 60f、 60g 和 60h。粉末传送系统 32a 和 32b 中的每一个都包括 ： 鼓风机组件 70， 其使传送气体运动通过粉末传送系统 ； 粉末 曝气机 72， 其将粉末输送至粉末分配器组件 30 ； 以及料斗组件 74， 其向粉末曝气机 72 供应 粉末。在其它实施方式中， 可以利用单个粉末传送系统或多于两个的粉末传送系统。
鼓风机组件 70 通过管 76 耦联到粉末曝气机 72 的气体入口 78， 并产生通过气体入 口 78 的传送气流。粉末曝气机 72 包括粉末入口 80 以接收来自料斗组件 74 的粉末。粉末 由粉末曝气机 72 经由四个粉末输出口 82 输送至阵列组 50 中的各个通道的入口端。粉末 经各个通道传送至每行粉末分配器组件 30 中的粉末分配器模块 54。 如下所述， 粉末通过粉 末分配器模块 54 独立地分配至筒 20。
通道 60a 至 60h 贯穿阵列组 50， 并且调整好的吸力歧管 84 耦联到通道的出口端。 第一粉末传送系统 32a 的吸力歧管 84 连接到通道 60a 至 60d 的出口端， 而第二粉末传送系 统 32b 的吸力歧管 84 连接到通道 60e 至 60h 的出口端。吸力歧管 84 将传送气体返回鼓风 机组件 70， 从而形成闭环式循环气体传送系统。 在其它实施方式中， 粉末传送系统可利用开 环式气体传送系统。任何没有输送至粉末分配器模块 54 或者存储在通道中的粉末都经由 吸力歧管 84 返回鼓风机组件 70。如下论述， 在某些实施方式中， 鼓风机组件 70 可包括气 体 - 微粒分离设备以便保留住大粉末结块， 同时小粉末结块再循环至粉末曝气机 72 以输送 到粉末分配器组件 30。如下进一步论述， 每个粉末传送系统可包括气体调节单元以便控制 循环传送气体的相对湿度和 / 或温度。
粉末传送系统 32 可包括传感器以确定粉末传送系统的不同部件中的粉末高度。 料斗组件 74 可包括料斗高度传感器以感测在料斗组件 74 的贮槽中的粉末高度。粉末曝气 机 72 可包括放料阀高度传感器以便确定在粉末曝气机 72 的放料阀中的粉末高度。鼓风机 组件 70 可包括大结块高度传感器。分配器填充高度传感器可置于鼓风机组件 70 的吸力歧 管 84 处。例如， 粉末高度传感器可利用光学技术来感测粉末高度。可利用粉末高度传感器来控制粉末输送系统 32 的操作以及粉末分配器模块 54 的粉末加载。
传感器模块 34( 图 20) 可包括传感器支架 100( 图 21) 和安装在传感器支架 100 中 的传感器组件 110 的阵列。在示出的实施方式中， 每个传感器组件 110 包括两个传感器单 元 114( 图 3) 和相关联的电路。因而， 一个传感器组件 110 与两个粉末分配器模块 54 一起 使用。在其它实施方式中， 每个传感器组件可包括单个传感器单元或者多于两个的传感器 单元。传感器组件 110 的数量以及传感器组件 110 在阵列中的布置可使得传感器单元 114 与位于筒托架 22 中的筒 20 的构造或者位于筒阵列中的部分筒的构造相匹配。 通过以 6×8 的阵列、 中心距为 1 英寸地保持 48 个筒 20 的筒托架 22 为例， 传感器单元 34 可包括 24 个 传感器组件 110， 其在 6×8 的阵列中以 1 英寸的中心距提供 48 个传感器单元 114。在图 1 至图 7 的实施方式中， 每个传感器单元 114 都是重量传感器， 以便感测输送到各个筒 20 的 粉末重量。重量传感器探针 112 附联到每个传感器单元 114 并通过筒托架 22 中的开口与 筒 20 的下端接触。
在粉末分配期间， 传感器单元 114 单独地感测每个筒 20 的填充状态， 使得当所需 量的粉末已经分配进每个筒 20 中时可终止粉末分配。传感器单元 114 优选为重量传感器， 其在粉末分配过程中监控筒 20 的重量并且在本实施方式中精确到 5 至 10 毫克以内。在重 量非常小的情况下要求高精度、 高速和高重复度的应用中典型地使用电平衡光束作为重量 传感器。
重量传感器组件 110 的物理构造是考虑如下系统的结果 ： 其中粉末分配器模块 54 例如以 1 英寸的中心距间隔紧密。优选地， 重量传感器组件 110 可放置在与筒托架 22 和粉 末分配器模块 54 的构造相匹配的阵列中。在优选实施方式中， 传感器组件 110 具有竖直构 造并且两个传感器单元 114 组合在一起以形成传感器组件。重量感测机械部件位于组件的 顶部， 电气电路位于机械部件下方并且电连接器位于底部。传感器组件可安装在用于在 1 英寸中心距的用于重量感测的阵列中。
在另一个实施方式中， 可购得的重量传感器模块具有一个水平的构造并可在三个 不同高度上的分层布置中用于每行具有六个筒的阵列。在分层布置中， 使用不同长度的探 针与筒接触。
粉末分配和感测设备 10 已经描述为具有以 1 英寸的中心距安装的粉末分配器模 块 54 和传感器单元 114。可以理解在本发明的范围内部件之间可采用更大或者更小的间 隔。另外， 设备 10 的部件没必要安装在一致的阵列中。例如， 部件之间 X 方向的间距可与 部件之间 Y 方向的间距不同， 或者阵列的行可相对于相邻的行偏移。
在操作中， 保持筒 20 的筒托架 22 优选由机器人或其它自动机构置于托架支撑框 架 24 中。筒托架 22 下降， 从而使得筒 20 由位于各传感器组件 110 上的重量传感器探针 112 从筒托架 22 抬高并由探针 112 支撑。筒托架 22 可在每个筒的位置处设置有开口以允 许探针 112 穿过筒托架 22 并抬高筒 20。因此， 每个筒 20 可由其中一个传感器单元 114 称 重量而没有来自筒托架 22 的干扰。在某些实施方式中 ( 图 22 和图 23)， 探针 112 包括对 筒 20 的三点支撑件。在其它实施方式中， 探针 112 包括对筒 20 的圆筒形支撑件。粉末分 配器组件 30 下降到分配位置。在分配位置中， 每个粉末分配器模块 54 定位成略高于其中 一个筒 20 且与其对齐。
如图 2 所示， 框架 40 可包括下框架 40a、 中框架 40b、 以及上框架 40c。下框架 40a和中框架 40b 紧固到基板 41。上框架 40c 为托架支撑框架 24、 粉末分配器组件 30 以及粉 末传送系统 32 提供座架。阵列组 50 连接到致动器 42 并当致动器 42 被激励时向上或向下 移动。传感器模块 34 安装在位于下框架 40a 和中框架 40b 内的固定位置中。
如下所述， 粉末传送系统 32 可连续操作或间歇操作。起动粉末分配器模块 54 从 而将粉末分配到筒 20。粉末分配到筒 20 是同时进行的， 使得所有在筒托架 22 中的筒或者 在筒托架中的部分筒同时接收粉末。随着粉末分配的进行， 由各个传感器单元 114 感测筒 20 的重量。每个传感器单元 114 的输出耦联到控制器。如下所述， 每个控制器将感测到的 重量与对应于所需粉末量的目标重量相比较。只要感测到的重量小于目标重量， 则继续粉 末分配。当感测到的重量等于或大于目标重量时， 控制器命令相应的粉末分配器模块 54 终 止粉末分配操作。如果填充周期之后感测到的重量超出最大允许重量， 则相应的筒可标记 为不合格。因而， 对于在筒托架 22 中的一批筒而言， 粉末分配和重量感测同时进行。批次 可包括在筒托架 22 中的所有筒或者在筒托架中的部分筒。粉末分配周期可包括同时地将 粉末分配到一批筒并感测该批次筒的重量， 并实现对粉末分配的 100％的检测和控制。
在一个实施方式中， 筒在筒托架 22 中的数量和间隔与设备 10 中的粉末分配器模 块 54 的数量和间隔相匹配。在其它实施方式中， 筒托架的筒数量和筒间距可不同于粉末分 配器模块 54 的构造。例如， 筒托架可构造成保持数量成倍于粉末分配器模块 54 且筒间距 小于粉末分配器模块 54 的间距。仅作为示例， 筒托架可构造成保持有以 0.5 英寸的中心距 间隔开的 192 个筒 20。通过这种布置， 以 0.5 英寸的中心距间隔开的筒的 12×16 的阵列与 以 1 英寸的中心距间隔开的筒的 6×8 阵列占用的面积相同。
如图 7 所示， 筒托架 22 可通过托架定位机构 120 沿水平方向移位以便将不同批次 的筒与粉末分配器模块 54 对齐。筒托架 22 置于托架支撑框架 24 中以便处理。托架定位 机构 120 包括耦联到托架支撑框架 24 的 X 方向致动器 230 和耦联到托架支撑框架 24 的 Y 向致动器 232。因此， 托架支撑框架 24 和筒托架 22 可沿水平 X-Y 平面移动， 从而相对于粉 末分配器模块 54 和传感器单元 114 定位这些批次的筒。
具有 192 个筒的筒托架可如下地处理。筒托架从空档位置移至第一 X-Y 位置 (0， 0)， 从而使得第一批 48 个筒与 48 个粉末分配器模块 54 的阵列竖直对齐。粉末分配进第一 批筒中， 然后筒托架移至第二 X-Y 位置 (0， 0.5) 以便将第二批 48 个筒与 48 个粉末分配器 模块 54 的阵列对齐。粉末分配进第二批筒中， 然后筒托架移至第三 X-Y 位置 (0.5， 0) 以便 将第三批 48 个筒与 48 个粉末分配器模块 54 的阵列对齐。然后筒托架移至第四 X-Y 位置 (0.5， 0.5) 以便将第四批 48 个筒与 48 个粉末分配器模块 54 的阵列对齐。粉末分配进第四 批筒中从而完成 192 个筒的处理。在以上示例中， 托架定位顺序和筒的批次顺序可变化。
可以理解这种处理可应用于具有不同筒间距、 不同筒数量等的不同托架布置。在 这些实施方式中， 筒托架在水平平面内移位以获得分批的筒与粉末分配器模块的阵列之间 的对齐。批次的筒典型地与粉末分配器模块 54 的阵列相配。然而， 在某些应用中， 批次中 筒的数量可少于粉末分配器模块的数量。
在图 8 和图 9 中示出阵列组 50。如上所述， 阵列组 50 设置有粉末存储和传送通道 60a、 60b、 60c、 60d、 60e、 60f、 60g 和 60h， 一个通道对应于粉末分配器模块 54 阵列中的每一 行。每个通道 60a 至 60h 延伸贯穿阵列组 50 且与阵列相应行中的竖直孔 52 相交。在图 1 至图 7 的实施方式中， 粉末传送系统 32a 将粉末输送至阵列组 50 的一侧， 同时粉末传送系统 32b 将粉末输送至阵列组 50 的相反侧。因此， 图 8 和图 9 示出通道 60a 至 60d 的进口端 和通道 60e 至 60h 的出口端。
在图 8 和图 9 的实施方式中， 通道 60a 至 60h 的截面呈长孔形并平行。如图 10 所 示， 每个粉末分配器模块 54 都设置有呈贯穿粉末分配器模块的长孔形开口形式的粉末入 口 130。当粉末分配器模块 54 安装在阵列组 50 中时， 粉末入口 130 与阵列组 50 中的相应 通道对齐。粉末入口 130 和通道 60a 至 60h 优选具有相同尺寸和形状的截面并经过抛光以 提供光滑的内表面。阵列组 50 中的每个通道和粉末分配器模块 54 中相应的粉末入口 130 限定一个贯穿阵列组 50 以用于将粉末输送至每个粉末分配器模块 54 的通路。粉末经粉末 入口 130 供应到每个粉末分配器模块 54。粉末入口 130 构造成贯穿开口， 以使得一部分经 通道传送的粉末输送至第一粉末分配器模块 54 而另一部分粉末经粉末入口 130 和阵列组 50 中的通道传送至后续的粉末分配器模块 54。
另外， 通道 60a 至 60h 起储存粉末的作用。通道 60a 至 60h 可存储的粉末多于分 配到单批次筒所需的粉末。在一个实施方式中， 粉末传送系统 32 间歇地操作。用于多批 次筒 20 的足量粉末从料斗组件 74 供应到通道 60a 至 60h。然后， 粉末被分配到多批次筒 20， 直至分配器模块 54 中的粉末供应变得不足。在其它实施方式中， 粉末连续供应到通道 60a-60h， 并且通道 60a 至 60h 作为缓冲器以存储未分配到筒 20 的粉末。
闭环式气动粉末传送系统 32 将结块颗粒从粉末曝气机 72 馈送入阵列组 50 中。 然 后， 传送气体循环回到粉末曝气机 72。 传送气体可通过供应到鼓风机组件 70 的次级处理控 制气体调节。
阵列组 50 起动态粉末储存设备的作用， 其将药粉的批次载量或连续载量馈送入 单个粉末分配器模块 54 中。更一般地， 阵列组 50 包括一个或多个用于将药粉的粉末气雾 和 / 或结块浆料传送到粉末分配器模块阵列的通道。阵列组 50 可在开环式或闭环式气体 传送系统中操作。粉末曝气机 72 和阵列组 50 将药粉流化、 夹带并传送进阵列组 50 的通道 中。
阵列组 50 可为例如粉末曝气机 72、 料斗组件 74、 吸力歧管 84 以及泵组件 70 等相 关联的部件和子系统供给主要的结构支撑。另外， 阵列组 50 保持用于将粉末分配到筒阵列 的粉末分配器模块 54 的阵列。在一个优选实施方式中， 阵列组 50 包括主体 132、 顶板 134 以及底板 136。板 136 和板 136 包括作为用于粉末分配器模块 54 的导向件和密封件的 O 形 环。此阵列组还包括支承件 140 及用于将阵列组附连到框架构件的夹柄 142。
在操作中， 在受控的颗粒沉降过程中， 粉末由传送气体经每个通道 60a 至 60h 传送 并输送到每个粉末分配器模块 54。粉末通过重力作用落入每个粉末分配器模块 54 中。任 何穿过通道而未落入粉末分配器模块 54 之一中且未被存储的粉末通过吸力歧管 84 返回泵 组件 70。
每个粉末分配器模块 54 将粉末分配进筒 20 中。粉末的剂量典型地在 5 至 30 毫 克范围内， 但是剂量不限于该范围。
如在图 10 至图 16B 中详细示出， 粉末分配器模块 54 包括具有下支架部分 150a、 中 支架部分 150b 和上支架部分 150c 以及罩盖 150d 的粉末分配器支架 150。粉末分配器支架 150 可呈长形构造， 具有小的截面以允许在阵列组 50 中的紧密间距。 如上面指出的， 粉末分 配器模块 54 可以 1 英寸的中心距安装。中支架部分 150b 包括粉末入口 130 和圆筒形导管152， 其从粉末入口 130 向下延伸至下支架部分 150a。下支架部分 150a 包括向下延伸到分 配器管嘴 158 的锥形导管 154， 分配器管嘴的尺寸大小与筒 20 相适应。可呈圆锥形的锥形 导管 154 提供从圆筒形导管 152 的尺寸到分配器管嘴 158 的尺寸的过渡。圆筒形导管 152 和锥形导管 154 共同限定用于保持待分配粉末的分配器料斗 156。分配器料斗 156 中的粉 末称为散装粉末层。分配器管嘴 158 构造成将粉末分配进筒 20 中。
粉末分配器模块 54 还包括 ： 以受控方式使粉末经料斗 156 向下移至管嘴 158 的供 料杆 160 ； 致动杆 160 的杆致动器 162 ； 位于料斗 156 下端的分配器填充阀 180 ； 以及打开和 关闭阀 180 的阀致动器 182。杆致动器 162 和阀致动器 182 可为微型马达。杆致动器 162 可通过柔性耦联件 186 或其它耦联件耦联到供料杆 160， 所述其它耦联件除转动供给旋转 外还可提供竖直的杆搅动、 位移或二者兼有。 粉末分配器模块 54 还包括电路板 184， 该电路 板 184 的电路用于控制杆致动器 162 和阀致动器 182 并用于与控制粉末分配器模块 54 操 作的控制电路连通。
填充阀 180 可包括实施为齿轮的阀构件 190， 阀构件 190 设置有偏心设置的阀开口 191。阀构件 190 可安装在下支架部分 150a 中以用于绕一个轴线旋转， 使得阀开口 191 可 如图 16A 所示转入与分配器管嘴 158 对齐的位置并可如图 16B 所示转出与分配器管嘴 158 对齐的位置。 当阀开口 191 与分配器管嘴 158 对齐或部分对齐时， 填充阀 180 打开且粉末分 配到筒内。当阀开口 191 不与分配器管嘴 158 对齐时， 填充阀 180 关闭且粉末不分配。优 选地， 如下所述， 填充阀 180 为可部分打开的类型。
填充阀 180 的阀构件 190 可通过驱动组件耦联到阀致动器 182， 驱动组件包括 ： 与 阀构件 190 的齿轮啮合的下齿轮 192 ； 从分配器模块 54 的下部延伸至分配器模块上部 -- 阀 致动器 182 安装于此上部处 -- 的驱动轴 193 ； 附连到驱动轴 193 上端的上齿轮 194 ； 以及附 连到阀致动器 182 的上齿轮 195。上齿轮 194 和 195 集成一体以使得当激励阀致动器 182 时导致阀构件 190 旋转。
齿轮 195 可与阀构件 190 相匹配， 同时齿轮 194 可与齿轮 192 相匹配。因此， 齿轮 195 的位置指示阀构件 190 的位置以及阀开口 191 相对于管嘴 158 的位置。附连到上齿轮 195 的磁体相对于开 / 关传感器 220( 图 17) 旋转以分别指示填充阀 180 的打开和关闭位 置。
在图 12 中示出位于粉末入口 130 和分配器管嘴 158 之间的粉末分配器模块 54 的 下端的示意性截面图。如图所示， 可认为分配器料斗 156 具有粉末层准备区 156a、 粉末层 压缩区 156b、 以及排出区 156c。粉末层准备区 156a 位于粉末入口 130 下方的圆筒形导管 152 中。粉末层压缩区 156b 位于锥形导管 154 的上部中， 而排出区 156c 位于锥形导管 154 的下部中。
供料杆 160 可包括轴向贯穿分配器料斗 156 延伸的杆形式的轴杆 170。供料杆 160 还包括一个或多个附接到轴杆 170 的供料元件。供料元件以受控方式将粉末从粉末入 口 130 移至分配器管嘴 158。在图 12 的实施方式中， 供料杆 160 包括 ： 位于粉末层准备区 156a 中的粉末层准备元件 164 ； 位于粉末层压缩区 156b 中的粉末层压缩元件 165 ； 以及位 于排出区 156c 中的排出元件 166。下面描述供料元件 164、 165 和 166 的示例。
在图 13A 和图 13B 中示出供料杆 160 的一个实施方式。在此描述的供料杆实施方 式中， 粉末层准备元件 164 和粉末层压缩元件 165 实施为螺旋式敞开框架， 包括 ： 多个安装到轴杆 170 上的间隔开的桁架 172 ； 以及一个或多个附接到桁架 172 和轴杆 170 的线。 桁架 172 可在圆筒形导管 152 和锥形导管 154 中从轴杆 170 径向延伸。桁架 172 可延伸到料斗 156 内壁附近但不接触该内壁。在锥形导管 154 中的桁架 172 长度变化以与锥形导管 154 的圆锥形内壁相配。桁架沿不同径向安装到轴杆 170 上。在优选实施方式中， 桁架 172 的 端部限定一个双螺旋。
在图 13A 和图 13B 的实施方式中， 供料杆 160 包括 10 个桁架。 在这一示例中， 相邻 桁架以 0.125 英寸的间距沿轴杆 170 分隔开， 并且除在轴杆 170 底部的最后两个转动 22.5 度的桁架外， 每个桁架都相对于相邻桁架转动 45 度。桁架的直径可优选地为结块的尺寸， 大致为 0.025 英寸至 0.075 英寸。桁架材料可为不锈钢或其它结构刚性、 耐腐蚀的惰性材 料 -- 例如金属、 陶瓷、 塑料等。根据粉末的形态， 供料杆可由导电或非导电材料制成。可将 例如陶瓷、 塑料以及弹性体的非导电材料镀上金属以提供导电的外表面。桁架过多导致粉 末与旋转的杆挤压， 反之桁架过少就不能支撑双螺旋构造。桁架的间距和相邻桁架的夹角 可与使用的桁架数量成反比。
如上面指出的， 供料杆 160 包括附接到桁架 172 的线。在图 13A 和图 13B 的实施 方式中， 线限定双螺旋 174、 第一 V 形 176 和第二 V 形 178。如图所示， 双螺旋 174 包括位于 或靠近每个桁架 172 一端的螺旋线 174a 和位于或靠近每个桁架 172 相反端的螺旋线 174b。 当从杆致动器 162 向下观察时每个螺旋线 174a、 174b 从桁架到桁架沿顺时针方向向下前 进。 第一 V 形 176 可包括在距离轴杆 170 的第一间隔处附接到桁架 172 的第一 V 形线 176a， 而第二 V 形 178 可包括在距离轴杆 170 的第二间隔处附接到桁架 172 的第二 V 形线 178a。第一 V 形线 176a 穿过轴杆 170 中的孔 176b， 而第二 V 形线 178a 穿过轴杆 170 中的 孔 178b。可以理解， 螺旋线和 V 形线无需附接到供料杆 160 中的每个桁架。特别地， 第一 V 形线 176a 附接到第一桁架 ( 最高的桁架 ) 和第五桁架。第二 V 形线 178a 附接到第三桁架 和第七桁架。第一和第二 V 形可彼此隔开 90°。
在图 13A 和 13B 的实施方式中， 螺旋线和 V 形线旋拧穿过位于各桁架中的孔并附 连于各端部处。螺旋线位于桁架的端部处或端部附近， 而 V 形线位于和轴杆 170 隔开期望 间距处。桁架 172 中的孔可通过刀具钻孔、 激光钻孔或放电钻孔。在一个优选的实施方式 中， 桁架 172 中的孔通过放电钻孔， 其钻孔角度防止线的显著弯曲。从而， 每个桁架中的孔 与相邻桁架大致对齐。这种布置使得线可以大致自由地滑经孔， 使得粉末装载力沿整个线 的长度分布， 从而减少可能导致断裂的线应力集中。 在其它的实施方式中， 线可例如通过激 光焊接附连于桁架。在此示例中， 螺旋线和 V 形线的直径为 0.008 英寸。
双螺旋 174 可通过以螺旋线 174a 和 174b 绑系螺旋式安装的桁架 172 的外端来形 成。在桁架 172 的两个外端布线以形成双螺旋线图案。双螺旋线图案执行三个主要功能。 首先， 周边的线阻止被压缩粉末粘附于导管壁、 尤其是锥形导管 154 的壁。第二， 当杆 160 顺时针旋转 ( 从致动器杆朝下观察 ) 时， 双螺旋抬高位于导管壁界面处的粉末， 并进一步将 其减小到优选的可流动结块的尺寸范围。 第三， 当杆 160 逆时针旋转时， 双螺旋沿轴杆 170、 以及沿 V 形线自由路径向下供给散装粉末， 并将粉末供给到分配器管嘴 158 中。另外， 这个 旋转的散装粉末供给操作易于粉碎水平地形成于旋转桁架 172 之间的压缩粉末饼。
供料杆 160 利用螺旋形的敞开框架， 该框架如上所述地包括作为中央支撑件的轴
杆 170、 作为结构横向构件形成具有锥形渐缩下端形状的螺旋形图案的桁架 172、 以及形成 双螺旋 174 及第一和第二 V 形 176 和 178 的线。倒锥形将桁架从较大直径的导管过渡到较 小直径的粉末排出管嘴。线附接到桁架以减少散装粉末的压缩效果、 及改善结块浆料的流 动。 供料杆 160 能够以微克的精度传送高粘性的粉末， 同时控制散装粉末被压实的倾向。 粉 末压实导致粉末压缩锁住， 并从而导致分配器堵塞。螺旋形敞开框架提供一种有利的散装 粉末传送构件， 其能够精确地传送和分配各种形态的粉末 -- 从自由流动到高粘度。通过仅 允许小部分的螺旋机械力沿向下方向进入散装粉末层内、 从而与待分配粉末的个体特性相 适应地控制压缩效果来获得这种性能。由于此压缩控制， 可有效地将粘性的粉末从大直径 导管传送到小直径导管内。
轴杆 170 形成供料杆 160 的中央驱动轴杆。轴杆 170 支撑桁架 172、 双螺旋 174 和 第一及第二 V 形 176 及 178， 这从而传送散装粉末以进行精确分配。 中央驱动轴杆允许细小 粉末沿其光滑的表面朝分配器管嘴 158 流动。
桁架 172 为粉碎被压实的粉末结块层的结构横向构件。桁架 172 还支撑螺旋及 V 形线。另外， 桁架 172 提供以受控、 低压缩的方式传递散装粉末层所需的螺旋机构。
V 形线 176a 和 178a 提供散装粉末层内的切割图案。线设置成减少被压实的粉末 并打开一个位于粉末层内的临时自由路径， 该自由路径允许少量的粉末结块在重力作用下 向下流动通过粉末层。另外， V 形线切断形成于桁架 172 之间的散装粉末饼。这些饼由累 积的压实力形成并形成悬置的结块粉末结构。通过优选地在中间处切断饼， 饼的结构变得 不稳定， 并在来自螺旋桁架 172 的机械力的驱动下开始粉碎和向下流动。
排出元件 166( 图 12) 构造和设置成粉碎位于分配器管嘴 158 处的粉末压缩饼。 当 填充阀 180 关闭且杆 160 执行散装粉末的耙整和梳理操作时形成粉末饼。 如果排出元件 166 不移除和减少饼的话， 则饼将堵塞管嘴或在阀打开时掉入筒内， 可能导致筒的过量填充。 在 环境湿度大于 50％时， 粉末饼堵塞管嘴的可能性最大。
在图 13A-13B、 14A-14F 和 15A-15D 中示出了排出元件 166 的实施方式。每个实施 方式都采用如上所述的由桁架及线形成的螺旋型敞开框架， 但是采用不同的排出元件。通 过旋转上述的螺旋型敞开框架， 粉末受导引落入粉末层准备区 156a 中。外侧螺旋线破坏 粉末与圆筒形导管壁之间的吸力， 并在反向旋转时抬高粉末层并给粉末层曝气。随着螺旋 型敞开框架的旋转， V 形线切割并进一步减少粉末层。粉末层准备区 156a 增加了粉末层 在进入粉末层压缩区 156b 的锥形导管时的流动性。因为螺旋型敞开框架能够形成自然结 块 -- 其在受到螺旋型敞开框架的力的引导时允许粉末流动， 所以增强了粉末的流动性。在 粉末层压缩区 156b 中， 结块粉末层因为锥形导管的体积减少而受到压缩。压缩区不断地增 强粉末层的压实， 同时桁架和线持续地减少和曝气粉末层。在排出区 156c 中， 粉末结块团 进一步减少并通过管嘴 158 排出。排出元件控制粉末的减少和分配特性。粉末减少控制的 不足导致排出孔口堵塞。粉末减少控制的不足还阻碍了粉末在规定时间内的不过量分配。 排出元件确定最终的粉末分配流速以及粉末结块的一致性。
在图 13A-13B 所示的实施方式中， 排出元件 166 构造成改型桁架 181。改型桁架 181 的两侧 181a 和 181b 向下延伸半个逆时针螺旋圈以形成一个双螺旋。双螺旋改型桁架 181 和双螺旋 174 反向地盘绕。在其它实施方式中， 改型桁架的一侧螺旋形地向上转。改型 桁架可形成顺时针或逆时针的螺旋。在某些实施方式中， 改型桁架可形成为倒 U 形或 S 形。对于自由流动的粉末， U 形效果较好 ； 而对于粘性粉末而言 S 形效果较好。在 U 形中， 改型 桁架的两侧都转向分配器管嘴。在 S 形中， 改型桁架的一侧转向分配器管嘴而另一侧向上 转。
图 13A-13B 的双螺旋改型桁架 181 起到位于锥形导管下端内的旋转极化元件的作 用。改型桁架的反向盘绕几何形状增加了粉末的抬升和曝气， 从而控制粉末分配以及改善 了粉末的一致性。反向盘绕几何形状还在耙整循环中将粉末驱往管嘴。这形成了分配循环 开始时的初始的 2 到 4 毫克的粉末排卸， 并最终获得更多的填充时间。
在图 14A-14F 中示出了供料杆 160 的另一实施方式。 在图 14A-14F 的实施方式中， 排出元件 166 实施为通过倒 U 形支撑元件 185 安装于轴杆 170 的滚针 183。在图 14A-14F 的实施方式中， 可选地， 开有多个槽的挡盘 189 可位于锥形导管 154 的上部并附接到下支架 部分 150a。
粉末分配器模块 54 进一步包括安装于锥形导管 154 下部的孔口元件 187。孔口 元件 187 可具有一个或多个槽形的孔口。在图 14D 所示的一个实施方式中， 孔口元件 187a 包括两个相交形成十字的槽形孔口。在其它实施方式中， 孔口元件 187b 和 187c 包括三个 相交的槽形孔口， 如图 14E 和 14F 所示。孔口可以相对较宽， 如图 14E 所示， 或者可以相对 较窄， 如图 14F 所示。供料杆 160 定位成使得滚针 183 与孔口元件 187 隔开的间距小于自 然的结块尺寸。在操作中， 滚针 183 相对于孔口元件 187 旋转， 使得粉末通过孔口元件 187 中的孔口排出。
挡盘 189 可用于控制粉末层的前进速度， 并且用于进一步减少进入锥形导管时的 粉末结块。在排出区 156c 中， 粉末结块团减少并然后由旋转的滚针 183 通过孔口元件 187 中的孔口挤出。 包括支撑元件 185、 滚针 183 和孔口元件 187 的机构控制粉末的减少和分配 特性。粉末减少控制的不足导致排出孔口堵塞。粉末减少控制的不足还阻碍了粉末在规定 时间内的不过量分配。支撑元件 185 和滚针 183 确定最终的粉末分配流速和粉末结块的一 致性。 包括支撑元件 185、 滚针 183 和孔口元件 187 的机构可构造成为特定的粉末形态提供 最佳的粉末流动及结块尺寸。支撑元件 185 沿下支架部分 150a 的周边槽道行进以自动对 中供料杆 160。与孔口元件 187 结合的滚针 183 实现了力很小的粉末结块分配。孔口元件 187 提供了一致的粉末结块， 结块尺寸落在一个很小的范围内。
在图 15A-15D 中示出了供料杆 160 的另一个实施方式。排出元件 166 实施为附接 于轴杆 170 的螺旋形的螺旋刀片 240 和 242。每个螺旋刀片 240、 242 绕轴杆 170 转大约半 圈。螺旋刀片 240 和 242 的轴向长度可以是锥形导管 154 的轴向长度的大约一半。如图所 示， 图 15A-15D 所示的供料杆所采用的桁架少于图 13A-13B 的实施方式， 而螺旋线和 V 形线 可附接于螺旋刀片 240 和 242 的上边缘。 螺旋刀片 240、 242 以及双螺旋 174 可反向地盘绕。
图 15A-15D 所示的粉末分配器模块 54 进一步包括安装于锥形管道 154 下端的孔 口元件 244。在图 15A-15D 所示的实施方式中， 孔口元件 244 呈倒锥形， 并设置有用于通过 管嘴 158 排出粉末的多个孔口 244a。进一步地， 螺旋刀片 240 和 242 的下边缘是倾斜的， 从 而与倒锥形孔口元件 244 相匹配。安装于轴杆 170 下端的轴承 246 接合孔口元件 244 中的 开口并形成螺旋刀片 240、 242 与孔口元件 244 之间的期望间距。轴承 246 可以是例如红宝 石或蓝宝石的宝石材料， 其对分配的药粉不形成污染。在操作中， 螺旋刀片 240 和 242 相对 于孔口元件 244 旋转， 导致粉末通过孔口元件 244 中的孔口排出。在其它的实施方式中， 孔口元件可以是平的， 如图 14D-14F 所示， 且螺旋刀片 240 和 242 的下边缘是平的， 以与孔口 元件相匹配。
此实施方式与图 13A-13B 和 14A-14F 中所示的供料杆反向地旋转。 在排出区 156c 中， 反向盘绕的螺旋刀片导致粉末结块流动、 并然后被挤出、 由旋转的螺旋尖经由孔口元件 244 中的孔口粉碎成颗粒状。 螺旋刀片和孔口元件形成的机构控制粉末的减少及分配特性。 粉末减少控制的不足导致排出孔口堵塞。 粉末减少控制的不足还阻碍了在规定时间内的不 过量分配。由螺旋刀片 240、 242 及孔口元件 244 形成的机构能够补偿粉末层的流体落差高 度， 从而降低分配过程对粉末层落差状况的敏感度。螺旋刀片的半圈双螺旋使得管嘴中的 粉末不受竖直流体层力的作用， 从而消除倾向于将粉末压紧在管嘴中的力矢量。由螺旋刀 片 240、 242 及孔口元件 244 形成的机构可构造成提供最佳的单一粉末结块尺寸。该机构提 供了一致的粉末结块， 结块尺寸落在一个很小的范围内。轴承 246 提供螺旋的对齐和支撑， 同时保持从螺旋到孔口的粉末薄膜的厚度。
在某些实施方式中， 排出元件 166 安装在位于轴杆 170 尖端内的孔中。 在其它的实 施方式中， 排出元件 166 实施为轴杆 170 的可拆除的尖端。例如， 双螺旋排出元件可形成为 压配合到轴杆 170 端部中的可拆除尖端。可以更换该可拆除尖端以适应不同的粉末形态。
下文参见图 13A-13B 和 14A-14F 的实施方式的耙整操作和分配操作来描述粉末分 配器模块 54 的操作。耙整是这样的一种操作 ： 将粉末层梳理和调整成均匀地曝气、 具有有 利结块尺寸的基体， 从而为散装粉末传送提供更高的流动性。优选的结块尺寸是通过粉末 层翻滚操作所形成的粘性粉末结块的自然、 稳定的尺寸， 并且其球径通常落在 0.025 英寸 到 0.075 英寸的范围内。 粉末层耙整可通过向下进刀或抬升的模式进行。 然而， 粘性粉末偏 向于抬升耙整以实现最佳的曝气及改善的流动性。 分配是将干燥散装粉末以 “洒落” 方式传 送的操作， 在重力作用下无压缩地掉落， 优选的结块基体从粉末管嘴排出、 分配入筒内。在 此描述的粉末分配和感测设备可以操作球径范围在 0.005 英寸到 0.075 英寸的粉末结块， 但是并不限于这个范围。
当从分配器模块 54 的顶部观察时， 供料杆 160 沿顺时针方向转动以对散装粉末层 进行耙整、 梳理和曝气。由于双螺旋导致的向上流动矢量， 顺时针旋转抬升粉末。在此操作 中， 杆可以看作一个螺丝， 竖直地保持在其螺帽处、 被转入粉末内。 双螺旋刮擦导管壁， 并且 还将外侧结块移向分配器料斗的中央。随着杆的转动， 桁架迫使大的结块均匀地粉碎。这 对散装粉末层进行曝气， 导致层更为一致。
为了分配粉末， 杆 160 优选地沿逆时针方向转动。桁架 172 和 V 形 176、 178 粉碎 粉末层并打开一个自由路径， 使得粉末沿轴杆 170 流动。双螺旋 174 附加一个下压矢量来 向下驱动粉末并通过分配器料斗 158。 在其它的实施方式中， 杆 160 沿顺时针方向转动以分 配粉末。然而， 结块易于变大， 并且对于沿顺时针方向旋转的粉末分配而言， 过量填充的可 能性要大得多。
在上述的实施方式中， 当从顶部观察时， 桁架和螺旋线具有顺时针的构造。 应当理 解， 在本发明的范围内， 供料杆的桁架及线的布置可以反过来。 从而， 当从顶部观察时， 桁架 及螺旋线可具有逆时针的构造。在这个构造中， 杆优选地沿顺时针方向旋转以分配粉末。
下文对粉末分配器模块 54 的操作的描述参见图 15A-15D 的实施方式的耙整操作 及分配操作。当从分配器模块 54 的顶部观察时， 供料杆 160 沿逆时针方向旋转以梳理散装粉末层并填充螺旋。 双螺旋 174 附加一个下压矢量来向下驱动粉末并进入分配器管嘴 158。 同时， 螺旋刀片 240、 242 在粉末上施加向上的力矢量， 以使得螺旋中的粉末升到上层以进 行曝气。
为了分配粉末， 供料杆 160 优选地沿顺时针方向转动。由于螺旋形敞开框架的双 螺旋导致的向上的流动矢量， 顺时针转动抬高上层粉末。 在此操作中， 上部的杆可看作一个 螺丝， 竖直地保持在其螺帽处、 被转入粉末内。双螺旋刮擦导管壁， 并且还将外侧结块移向 分配器料斗的中央。随着杆的转动， 桁架迫使大的结块均匀地粉碎。这对散装粉末层进行 曝气， 导致层更为一致。桁架 172 和 V 形 176、 178 粉碎粉末层并打开一个自由路径， 使得粉 末沿轴杆 170 流动。
在首先开始分配时， 螺旋中的粉末因为螺旋的向下力矢量受迫通过管嘴。在分配 期间， 另外的粉末通过从上层掉落的曝气粉末来供应。
在上述的实施方式中， 当从顶部观察时， 桁架和螺旋线具有顺时针的构造。 应当理 解， 在本发明的范围内， 供料杆的桁架及线的布置可以反过来。 从而， 当从顶部观察时， 桁架 及螺旋线可具有逆时针的构造。在这个构造中， 杆优选地沿逆时针方向旋转以分配粉末。
在图 17 中示出用于单个粉末分配器模块 54 及对应的传感器单元 114 的控制器的 框图。优选地， 粉末分配器的控制提供最低程度的有目的的集中冗余计算能力。粉末分配 器模块 54 包括位于电路板 184( 图 11) 上的分配器控制器 200( 图 17)。分配器控制器 200 可包括三个处理器。 每个杆致动器 162 和阀致动器 182 设置一个处理器， 且一个处理器用于 控制状态 LED 224 和可选模拟传感器输入。控制处理器 210 位于传感器模块 34 的底板上， 如下文所述。该系统对每个分配器模块 54 及其相应的传感器单元 114 采用一个控制处理 器 210。处理器 210 控制传感器模块 34 和分配器模块 54 之间的通讯以及外部通讯。当给 出填充参数以及 “执行” 指令时， 控制处理器 210 具有读取传感器单元并指令分配器模块致 动器执行筒的填充的能力。控制处理器 210 还与管理处理器 212 通过网络界面进行通讯。 管理处理器 212 对所有的粉末分配器模块和传感器单元提供高级别的控制。
除了管理处理器之外， 系统中的每个分配器模块 54 及相应的传感器单元 114 都重 复图 17 的控制器。在上述 6×8 的分配器模块阵列的示例中， 系统包括 48 个控制器。此布 置提供对每个筒的粉末分配的独立控制和监控。
在一个实施方式中， 构造和控制粉末分配器模块 54， 从而在 10 秒钟内精确地分配 10.0mg( 毫克 ) 的粉末。平均流速为 1.0mg 每秒， 精度为 +/-0.3mg 或 3％。为了以这个流 速填充， 控制电路每秒钟至少作出 20 个决定。在其它的实施方式中， 为了获得期望的精度， 控制电路每秒钟作出多于或少于 20 个的决定。供料杆的几何形状提供了足够的流动一致 性以实现此性能。供料杆将粉末团粉碎成小的结块颗粒。机械地供料的结块浆料的流动特 性允许粉末在供料杆停止时暂停、 同时粉末溢出最少， 粉末溢出可能会导致筒的过量填充。
控制电路可提供下列的控制和功能。
1. 杆速可具有 50 种不同的速度， 从 0.1 转每秒变到 5 转每秒。
2. 在填充时， 杆可以脉动。在脉动时， 杆交替地顺时针旋转然后逆时针旋转， 例如 前进两步 / 后退一步， 运动方式基于编程的脉动系数。当填充重量小于选定的重量时， “脉 动小于重量” 的功能与脉动接合。当填充重量大于选定的重量时， “脉动大于重量” 的功能 与脉动接合。当填充重量位于两个选定的重量之间时， “中间脉动” 的功能与脉动接合。脉动指数是脉动时的选择转速。脉动重量是选定的开始或停止脉动的重量， 且可以选择在选 定的脉动重量处的最小脉动时间。在某些应用中， 可能不采用脉动。
3. 控制电路可打开和关闭粉末分配器填充阀。
4. 控制电路可测量传感器单元的皮重并开始粉末分配循环， 以及可以停止粉末分 配循环。
5. 控制电路可通过由耙整时间、 脉动时间和速度限度的序列来耙整粉末分配器中 的粉末。
6. 新的装载函数开始通常在用新鲜粉末装载分配器模块之后运行的耙整 / 脉动 循环。规定耙整时间、 脉动时间以及速度。
7. 另外的功能包括在填充循环期间自动地打开和关闭填充阀、 每次阀关闭时自动 地耙整粉末、 以及在每次阀关闭时的耙整之后自动地脉动粉末。
8.“停止步骤” 函数设定在达到目标重量后反向旋转供料杆的步骤数。这可以使 粉末回流以防止过量填充， 并取决于粉末形态的类型和相关的环境湿度条件。
9. 速度控制函数迫使供料杆全速地运行， 直至达到选定的填充重量。在这个触发 点， 开始比例控制以与目标重量减去实际重量成比例地减少杆速。此方法减少了总的填充 时间。对于 10mg 的额定填充重量以及 +/-3％的公差而言， 落在 10.3mg 到 9.7mg 之间的任 何填充重量都是可接受的。由于过量填充的筒必须被扔掉， 所以在达到最小重量之后， 填 充尽可能早地停止以避免可能的过量填充。最小重量例如设为 9.75mg， 略大于实际的下限 9.7mg。这是必要的， 因为当粉末掉落到筒内时， 附加的力 -- 例如惯性力、 气动力、 静力以及 磁通量 -- 可导致瞬间的重量读数略高于实际的粉末重量。在一个数十秒的短暂时间之后， 读数停留在实际重量上。将最小重量设成高于实际下限 0.05mg 减少了筒填充不足的危险。 10. 与填充循环相关联的参数包括填充伺服回路的比例增益、 例如在比目标重量 低 1.0mg 时启动的填充伺服回路的积分增益、 以及填充循环期间所允许的最大杆速。可通 过将速度指数规定在 0 到 50 之间来控制杆速。作为杆速指数的函数的、 以每秒几转为单位 的杆速的特性在于 ： 其对于低的杆速指数而言大致呈线形， 并然后急剧地增加到最大杆速。 此特性提供在较低速度时比较高速度时更精细的控制， 并允许杆在起初的 70％的填充循环 内迅速得多地运行， 以迅速地将筒填充到其填充重量的 90％。最大杆速通常为 5 转每秒。 超过该速度， 存在将粉末压得如此地实、 从而使得必须卸下并清理分配器以恢复原来的粉 末流动特性的危险。
脉动系数控制供料杆旋转时的往复运动 -- 如果允许脉动。在此实施方式中， 向前 旋转与退后旋转的比例是 2。从而， 取决于脉动系数， 供料杆向前旋转 2n 步并退后旋转 n 步。从而， 例如 500 的脉动系数表示前进 1000 步并后退 500 步， 而 1 的脉动系数表示前进 2 步并后退 1 步。在其它的实施方式中， 向前旋转与退后旋转的比例的值可不等于 2 和 / 或 可编程。
11. 填充时间伺服控制函数与在最后填充循环期间全速运行的时间成比例地调节 杆速的最大指数。全速运行的时间很好地指示了粉末如何好地流动。如果实际的全速运行 时间大于设定的时间， 则控制器增加最大杆速指数以加快填充。 相反地， 如果实际的全速运 行时间小于设定的时间， 则减少最大杆速指数以维持恒定的处理时间。虽然尽可能快的填 充看起来是有利的， 但是存在粉末被压实、 堵塞分配器或过量填充筒的危险。
粉末分配器模块 54 的参数如下所述地相关。当较小的颗粒结块尺寸分配到筒内 时， 可提供更大的上冲控制。杆的加速增加了流速， 但将粉末压缩成大的结块。大的结块增 加了流动， 但是在填充的最后阶段更易于过量填充。大的粉末存储器节约了分配器的装载 时间， 但将粉末压缩成大的结块， 并在填充之前需要更多的粉末处理。 脉动切碎大的结块以 实现更精确的填充， 但是减少了流速。 在填充之前的粉末处理增加了填充的一致性， 但是增 加了整体填充时间。
参见图 18 和 19 来描述筒填充循环的一个实施方式。 参见一个在 10 秒钟内用 10mg 剂量的 Technosphere 微粒来填充筒的示例来描述填充循环。应当理解， 可对不同的填充重 量、 不同的粉末形态、 不同的填充时间以及不同的环境条件采用不同的参数。 筒填充循环可 由控制处理器 210 和分配器控制器 200 来执行。
当分配器填充筒时， 分配器控制处理器与管理计算机一起参照填充重量的值监控 所有的这些控制系数， 每秒读数 20 次。当与理想的分配循环相比时， 此数据提供反馈以促 进改善粉末的粘性、 流动性、 一致性、 病人药物的功效以及整体的质量控制。 应当理解， 在本 发明的范围内， 可每秒超过或少于 20 次地读取重量值。
参见图 18， 可在步骤 250 中设定用于分配器模块操作的控制参数。例如， 初始地， 脉动设成 “关闭” 。阀控制参数可如此地设置 ： 在装载新的粉末后， 设置 2 秒的耙整， 速度 指数设为 44， 自动打开设为 “打开” ， 且在关闭后自动耙整设为 2 秒。填充参数可包括一个 8.8mg 的设置 -- 在该处开始比例控制， 目标填充重量可设为 10.0mg， 比例增益可设为 1.0， 积分增益可设为 0.03， 且最大杆速指数可设为 41( 每秒 2 转 )。脉动系数可设为 50， 且填充 时间伺服可设为 10.0 秒。可启动一双极离子发生器来使中性的粉末分配器模块和筒带电。
在步骤 254 中， 通过操作粉末传送系统 32 来给分配器料斗 156 填充粉末。粉末通 过粉末曝气机 72 输送到阵列组 50。 粉末通过阵列组 50 中的通道供应到每个粉末分配器模 块 54。 当过量的粉末经过阵列组 50 并由位于吸力歧管 84 中的分配器填充程度传感器感测 到时， 结束分配器模块 54 的装载， 并且粉末传送系统中止。可在料斗填充循环期间耙整分 配器料斗 156， 以除去粉末层中的大的气隙和不一致。
料斗组件 74 由操作器或其它自动注入系统填充。流动帮助机构旋转以粉碎新的 被压缩的粉末。结块辊旋转以将大的结块粉末输送到曝气机 72 中的卸料阀。卸料阀高度 传感器指示卸料阀为满， 从而停止结块辊。鼓风机组件 70 以大约 3500rpm 转动， 以使得气 体循环通过系统。 气动清扫器旋转， 准备粉末由卸料阀输送。 旁通阀设为 50％， 以便于粉末 和气流气体传送。
卸料阀以每秒 10 度的增量旋转， 从而使粉末逐渐地落入气动清扫器室内。随着粉 末提供到气动清扫器， 细小的结块向上传送到升降器并进入分配器填充室。 此时， 大多数的 填充发生在最后的分配器位置处。在卸料阀循环结束之后， 变向阀以每秒 10 度的增量旋转 到 0％旁通， 从而引入最大的气动清扫器压力。 这使得除了最重的结块之外都传送入分配室 并且填充中间行的分配模块。 最后， 鼓风机组件 70 的速度增加到 8000rpm， 从而将剩余的粉 末从气动清扫器室传送到第一行分配器模块。
随着这些填充循环的继续， 分配器料斗变满。鼓风机组件 70 结合旁通阀通过从峰 顶扫除粉末、 使细小的粉末循环通过系统以及将粉末沉积到位于峰顶之间的粉末层的低压 区域来整平所有分配器模块的分配层高度。在步骤 258 中， 将筒定位于分配器管嘴 158 的下方、 位于重量传感器单元之上。如 上所述， 筒托架定位在粉末分配器模块 54 的阵列与传感器模块 34 之间。在步骤 260 中， 筒 填充以预定的粉末剂量。下文结合图 19 来描述填充循环。在步骤 262 中， 填充阀关闭， 且 供料杆停止旋转。
在步骤 264 中， 判定分配器料斗是否需要再填充。如果分配器料斗需要再填充， 则 程序返回到步骤 254。如果分配器料斗不需要再填充， 则程序返回到步骤 256。在所提供的 示例中， 可在四次 10.0mg 剂量后再填充分配器料斗。应当理解， 可在多于或少于四次筒填 充循环后 -- 取决于例如分配器料斗的容量和在每个填充循环中分配的粉末量 -- 启动分配 器料斗的再填充。在步骤 254 中再填充分配器料斗。如果不需要再填充， 则在步骤 256 中 程序前进到下一个筒的填充循环。 在提供的示例中， 分配器料斗容纳足够用于 20 次 10.0mg 剂量的粉末。在某些实施方式中， 填充程序取决于在分配器料斗中的粉末高度以产生一个 干燥粉末的流体落差并在重力导致的粉末流动中起到帮助作用。如果没有足够的流体落 差， 则填充时间增加到超过填充时限。可采用其它的技术来判定是否需要再填充分配器料 斗 156。例如， 如果在筒的填充循环期间几乎没有分配或没有分配粉末， 则可以假设需要再 填充分配器料斗 156。
在图 19 中示出筒填充循环的一个实施方式。初始操作是在步骤 280 中测量传感 器单元的皮重。测量皮重操作将空筒重量从传感器单元的读数中减去， 从而使得在填充循 环开始时传感器单元的读数为 0 或 0 左右。控制电路等待 0.5 秒钟以使得传感器单元结束 其测量皮重循环， 并且如果传感器单元的读数小于 0.02mg 则前进到填充操作。否则， 重复 测量皮重操作。
在步骤 282 中， 填充阀 180 打开。如下文所述， 填充阀开口可与分配器管嘴 158 略 微地偏置以确保一致的操作。
在步骤 284 中， 供料杆沿逆时针方向旋转以进行填充。通常地， 实际填充大约在 2 秒钟 -- 前移足够的粉末以在耙整后重新开始粉末流动所需的时间 -- 后开始。首先， 供料 杆以在分配器模块设置期间所规定的全速转动。 在填充期间对筒中所分配的粉末的重量进 行监控。
在步骤 286 中， 判定当前所感测到的重量是否大于选定的启动比例控制的重量。 在 10mg 剂量的示例中， 选定的重量可以是 8.8mg。 如果感测到的重量不大于选定的重量， 则 程序返回到步骤 284 并且供料杆继续以全速旋转。如果感测到的重量大于选定的重量， 则 在步骤 288 中对杆速进行伺服控制。初始误差确定为目标重量减去选定的启动伺服控制时 的重量。在上述的示例中， 初始误差为 10.0-8.8 ＝ 1.2mg。依据下式控制杆速 ：
新的杆速指数＝ (( 当前误差 / 初始误差 ) ＊比例增益＊最大指数 )+( 积分增益 ＊所经过的时间 )。
在此实施方式中， 控制电路基于当前误差每秒钟 20 次设定杆速。当前误差确定为 目标重量减去当前所感测到的重量。对于 0.6mg 的当前误差 -- 其为上述示例中的初始误 差的一半 -- 而言， 杆速从最大指数 41 降低到指数 20。 由于指数速度曲线的非线性， 实际杆 速小于初始速度的一半。如上文所注意到的， 到最需要控制的 0 为止， 指数速度曲线是线性 的。比例增益值使得可以改变作为误差函数的速度改变量。在当前感测到的重量大于目标 重量减去 1.0mg 时， 所经过的时间设成 “打开” 。比例误差公式基于实际重量与期望重量之间的固定比例来减少杆速。 在接近目标重量时， 存在速度非常低的情形， 此时杆速不足以形 成粉末流动。如果不加处理， 则填充循环会超时运行而不能达到目标重量。积分增益系数 通过累积所经过的时间并将所经过的时间乘以积分增益系数来增加速度。 此系数增加了新 的杆速并迫使杆更快地旋转以克服填充停止。
再次参见图 19， 在步骤 290 中比较当前感测到的重量与最小重量。如果当前感测 到的重量小于最小重量， 则在步骤 288 中继续杆速的伺服控制。如果当前感测到的重量等 于或大于最小重量， 则在步骤 292 中比较当前感测到的重量与最大重量。如果当前感测到 的重量大于最大重量， 则在步骤 294 中判定筒过量填充。如果当前感测到的重量不大于最 大重量， 则填充循环完成且程序返回到图 18 中的步骤 262。
在步骤 262 中， 控制电路可以对伺服进行调节。如果填充时间大于 11 秒， 则控制 电路可以将最大速度指数增加 1。 如果填充的时间小于 9 秒， 则控制电路可以将最大速度指 数减少 1。此控制试图维持一个 10 秒钟的恒定填充时间。
优选地， 阀构件 190 如此地定位 ： 当填充阀 180 处于打开位置时， 阀开口 191 相对 于锥形导管 154 的下端偏置。更具体地， 阀构件 190 如此地偏置， 使得阀开口 191 相对于锥 形导管 154 后置。也就是说， 阀开口 191 朝阀的关闭位置偏置。另外， 当打开和关闭阀以补 偿传动系统中的迟滞时， 阀构件 190 沿一个方向旋转。从而， 例如阀构件 190 可顺时针旋转 以打开阀并可进一步顺时针旋转以关闭阀。此操作减少了由于在打开位置中阀构件 190 与 锥形导管 154 之间的不受控的偏置而导致的不一致填充或过量填充的危险性。
在打开位置中， 阀开口 191 与锥形导管 154 之间的任何偏置在阀构件 190 顶部产 生小挡板， 粉末会积聚于该挡板上。如果阀开口 191 相对于锥形导管 154 前置， 则当阀关闭 时， 该挡板上的任何粉末都会被倒下， 从而可能会使筒过量填充。当阀开口 191 相对于锥形 导管 154 后置时， 则阀的关闭不会从挡板上倒下任何粉末。当为下一个筒打开阀时， 粉末倒 下， 并且倒下的粉末由传感器单元测量到。
已经结合用于在规定的时间内分配规定量的 Technosphere 微粒的实施方式来描 述了粉末分配器模块 54 及其操作。应当理解， 可在本发明的范围内采用多种不同的分配器 模块结构以及操作方案。例如， 供料杆可采用不同的结构 -- 例如不同的桁架构造、 不同的 线构造， 并且在某些实施方式中可能不需要线。可使用不同数量的螺旋线和 V 形线。可使 用不同的排出元件。供料杆可采用不同的供料机构 -- 例如螺丝机构 -- 以分配粉末。可使 用任意适当的填充阀机构来控制粉末的分配。对于操作而言， 可使用任意获得期望操作参 数的操作方案。例如可采用任意适当的供料杆运动 -- 例如旋转、 往复运动或振动。运动速 度可以是变化的或固定的， 或者是两者的结合。 可如需地单独应用或组合地应用脉动、 比例 控制、 积分控制以及其它控制技术。 在传感器模块的能力范围内， 传感器模块可构造成以任 意期望的速率提供感测到的值。总体上， 粉末分配器模块 54 应当具有一个紧凑的结构以允 许安装在上述的阵列中， 并且应当构造成响应于控制电路 -- 其从例如上述实施方式中所 描述的重量传感器的传感器模块接收感测到的值 -- 在规定的时间间隔内分配期望量的粉 末。
如图 20 和 21 所示， 传感器模块 34 可包括安装在传感器支架 100 中的传感器组件 110。在所示的实施方式中， 每个传感器组件 110 都包括两个传感器单元 114。传感器组件 110 安装在传感器支架 100 中， 使得传感器单元 114 定位成测量位于筒托架 22 中的筒 20 的重量。在一个实施方式中， 传感器单元 114 以 1 英寸的中心距安装在 6×8 的阵列中。在此 实施方式中， 使用 24 个传感器组件 110-- 每个包括 2 个传感器单元 114-- 来提供具有 48 个传感器单元的阵列。
每个传感器组件 110 都具有一个竖向的构造， 其中两个传感器单元组装在一起。 重量感测机械部件位于所述组件的顶部， 电气电路位于机械部件的下部， 且电连接器 300 位于传感器组件 110 的底部。
传感器支架 100 包括传感器定位板 310、 传感器壳体 312、 传感器托架 314 以及导 引销组件 316。定位板 310 包括一个开口阵列， 开口与筒托架 22 中的筒 20 的位置配合， 使 得传感器单元 114 相对于筒 20 准确地定位。导引销组件 316 使得定位板 310 可以定位在 传感器组件 110 上而不会损坏敏感的探针 112 或传感器单元。传感器托架 314 可包括分隔 装置， 以将传感器组件 110 定位在传感器模块 34 中。
传感器模块 34 进一步包括具有接头 332 的传感器底板 330， 所述接头用于接合传 感器组件 110 的电连接器 300。在图 20 和 21 的实施方式中， 传感器模块 34 包括两个底板 330， 每个底板都具有 12 个接头 332， 以与总共 24 个传感器组件 110 相适应。每个传感器底 板 330 都可包括用于在筒填充操作期间处理来自传感器组件 110 的信号、 以及和粉末分配 器模块 54 通讯的控制电路。
传感器模块 34 可设置有用于冷却传感器组件 110 的装置， 其包括传感器冷却栅 340、 传感器冷却支架 342 以及传感器冷却歧管 344 和 346。冷却空气可导引通过冷却歧管 344， 从而对传感器模块 34 的包含有电气电路的下部提供强迫的空气冷却。在图 20 和 21 的实施方式中， 冷却歧管 344 附连到传感器托架 314， 且冷却歧管 346 附连到冷却支架 342。 通过此装置， 冷却空气经由冷却歧管 344 循环入传感器模块 34， 循环通过传感器托架 314， 并然后向下进入冷却支架 342， 并通过冷却歧管 346 排出。在另一个冷却装置中， 冷却歧管 346 附连到传感器托架 314， 使得冷却空气导引通过传感器托架 314。传感器托架 314 中未 被使用的开口可由盖板 348 关闭。每个冷却歧管 344 和 346 可包括提供流经传感器模块的 均匀气流的内部通路。另外， 冷却歧管 344 和 346 可包括温度感测元件以监测传感器模块 的温度。
图 22 示出了提供了重量传感器单元和筒 20 之间的界面的重量传感器探针的第一 实施方式。探针 112 包括一主体 360、 头部 364 以及杯状件 360， 所述主体 360 包括与传感 器单元接合的支柱 362， 所述杯状件 360 容纳灰尘以及飘离的粉末颗粒。 探针 112 进一步包 括使灰尘和粉末颗粒偏离传感器单元的灰尘护罩 370 以及用于接合并支撑筒 20 的销 372。 3 个销 372 以 120 度均匀地间隔开并且设计成弹性地变形并然后回复到其初始位置。 另外， 销设计成在过载状态下屈曲以保护传感器单元。 在图 22 的实施方式中， 销 372 是可移除的， 以针对不同的筒托架设计改变销的高度。销的小截面面积减少了热流的空气动力学效应， 热流的空气动力学效应可给精确的为棵重量测量增加偏置负载力。
图 23 示出了提供了重量传感器单元和筒 20 之间的界面的重量传感器探针的第二 实施方式。探针 112a 包括一主体 380、 头部 384 以及杯状件 386， 所述主体 380 包括支柱 382。杯状件 386 容纳灰尘以及飘离的粉末颗粒。灰尘护罩 390 使灰尘和粉末颗粒偏离传 感器单元。在图 23 的实施方式中， 探针 112a 包括与头部 384 一体地形成的销 392。每个销 392 通过径向撑板加强。此构造为竖直悬臂式的顶销增加了结构刚度。此构造还减少了销尖端处的振动和位移， 从而抑制了音叉效应。
在图 24-27 及 28A-28C 中示出了粉末曝气机 72 的第一实施方式。在图 29-32 中 示出了粉末曝气机 72 的第二实施方式。粉末曝气机 72 包括一歧管体 500， 其限定气体入 口 78、 粉末入口 80 以及粉末出口端口 82。如上所述， 气体入口 78 经由管 76 连接到鼓风机 组件 70， 料斗组件 74 安装到粉末入口 80， 且粉末出口端口 82 连接到阵列组 50 中的各个通 道。 粉末曝气机 72 可包括 ： 气动清扫器 510， 以将粉末通过抬升管 512 输送到粉末出口端口 82 ； 以及卸料阀 520， 以将一定量的粉末从粉末入口 80 供应到气动清扫器 510。在图 24-27 及 28A-28C 所示的实施方式中， 歧管体 500 中的四个抬升管 512 将气动清扫器 510 连接到 粉末出口端口 82。粉末曝气机 72 进一步包括变向阀 524， 变向阀 524 将通过气体入口 78 接收到的传送气体以期望的比例导引到气动清扫器 510 以及旁通歧管 526。使得导引通过 旁通歧管 526 的传送气体通过粉末出口端口 82 流向阵列组 50， 从而将粉末传送到安装于阵 列组 50 的每个通道中的粉末分配器模块 54。
气动清扫器 510 包括大致圆筒形的曝气管 530， 该曝气管具有一个中空的内部并 设置有排出管嘴 532。曝气管 530 位于歧管体 500 的膛孔中。排出管嘴 532 可在曝气管 530 上形成螺旋形的图案并可与曝气管 530 的圆筒表面大致相切。分隔件 534 沿曝气管 530 隔 开并限定与各抬升管 512 对应的环形室 542。另外， 气动清扫器 510 包括附接于分隔件 534 并绕环形室 542 隔开的桨 590。排出管嘴 532 与桨 590 的组合有效地将粉末浆料传送到阵 列组 50。附连于曝气管 530 一端的导流件 536 包括有叶片， 以帮助粉碎粉末团以及将传送 气体从变向阀 524 导引到曝气管 530 的中空内部。曝气芯 538 的轮廓帮助传送气体等量地 流过排出管嘴 532。马达 540 使得曝气管 530 和导流件 536 在歧管体 500 内旋转。马达 540 具有可变的速度并且以相对高的速度 -- 例如 3500rpm-- 旋转气动清扫器 510 以传送粉末 浆料。
卸料阀 520 包括一个圆筒形的芯部 550， 该芯部 550 具有径向相对的腔 552。芯部 550 安装在歧管体 500 中的一个膛孔内、 位于气动清扫器 510 的上方， 并且连接到马达 554 以绕其中轴线旋转。芯部 550 由马达 554 定位， 其中腔 552 之一向上、 朝向粉末入口 80。粉 末由料斗组件 74 供应通过粉末入口 80， 从而填充或部分地填充腔 552。然后， 芯部 550 旋 转 180°， 导致粉末卸入绕着曝气管 530 的环形室 542。卸料阀 520 单次操作所供应的最大 粉末量由腔 552 的体积限定。
变向阀 524 包括安装于歧管体 500 中的膛孔内的阀构件 560、 以及用于绕其中轴线 旋转阀构件 560 的阀致动器 562。阀构件 560 可构造成一个具有位于选定周向位置处的入 口 564 和出口 566 及 568 的中空圆筒。端口 564、 566 和 568 可设置有叶片以阻挡和粉碎粉 末团。通过适当地调节阀构件 560， 通过气体入口 78 接收的传送气体可以期望的比例导引 通过气动清扫器 510 和通过旁通歧管 526。在一个实施方式中， 在将粉末输送到阵列组 50 期间调节变向阀 524。在另一个实施方式中， 变向阀 524 在将粉末输送到阵列组 50 期间是 固定的。
粉末曝气机 72 可进一步包括流动校直器 570 和具有特定轮廓的流动元件 572， 以有助于提供均匀的传送气流通过每个粉末出口端口 82。每个出口 82 可构造为与通道 60a-60h 之一的入口端相配合的排出腔。旁通歧管 526 将传送气体供应到每个排出腔的上 部， 且每个抬升管 512 将曝气后的粉末向上地供应到排出腔内的传送气流中， 如图 28A 所最好地示出的。
粉末曝气机 72 用作料斗组件 74、 阵列组 50 和鼓风机组件 70 之间的界面。粉末 曝气机 72 从料斗组件 74 接收新鲜的粉末并从鼓风机组件 70 接收再循环的粉末。新鲜粉 末通过卸料阀 520 接收， 且再循环粉末通过气体入口 78 接收并通过变向阀 524 根据变向阀 524 的位置分配至气动清扫器 510 和旁通歧管 526。
图 29-32 所示的粉末曝气机 72 的第二实施方式与图 24-27 及 28A-28C 所示的粉 末曝气机类似， 除了以下区别。如图 31 和 32 所最好地示出的， 气动清扫器 510 类似地包括 分隔件 534a， 分隔件 534a 沿曝气管 530 隔开并限定与歧管体 500 中的各抬升管对应的环形 室。第二实施方式的气动清扫器 510 不包括绕环形室隔开的桨。另外， 图 29-32 的粉末曝 气机设置有以相对低的速度 -- 例如 1 到 10rpm-- 旋转气动清扫器 510 的马达 540a， 以传送 粉末气雾。
粉末曝气机 72 的部件包括气动清扫器 510、 卸料阀 520 以及变向阀 524。另外， 旁 通歧管 526、 流动元件 572 和流动校直器 570 用于使阵列组 50 中的每个通道中的气流均匀 化。气动清扫器 510、 变向阀 524 以及卸料阀 520 由马达操作并由系统控制计算机控制。
变向阀 524 将进入的传送气体分成两个方向 ： 进入旁通歧管 526 和进入气动清扫 器 510。旋转的柱形阀纵向开槽以导引流动、 同时维持相对恒定的液压损失， 从而有利于稳 定的排出。 气动清扫器 510 具有数个元件。 导流件 536 上的进气通道叶片以有效、 低损失的方 式改变进入的传送气体的方向， 同时形成一个在飘离结块堵塞排出管嘴 532 下游之前阻止 和清除飘离结块的紧凑系统。切向的气体排出管嘴 532-- 其优选地具有双螺旋构造 -- 沿 曝气管 530 的长度布置。气动清扫器 510 分成四个环形室 542。从卸料阀 520 供应的药粉 在环形室 542 中曝气。 切向的排出管嘴 532 有效地曝气药粉和将药粉从所述室的壁上扫除。 变向阀 524 可以相反地控制两个传送气流， 即一个可以增加而另一个减少。此控制功能允 许药粉在环形室 542 中翻转， 从而形成自然的平均结块尺寸。然后， 传送气流可稳定地增加 以将曝气后的粉末浆料向上传送到抬升管 512 并进入阵列组 50 的通道内， 这以受控的颗粒 沉积过程填充阵列组通道。此传送过程利用了自然结块粉末的不利的粉末形态， 并强迫粉 末进入允许其被有效地气动传送的结块状态。
抬升管 512 与每个出口 82 的排出腔相交。在此交点处， 水平的传送气体使出来的 上升粉末浆料转向并将其下曳到阵列组 50 的通道内。此过程形成了受控颗粒沉积过程的 条件。
粉末曝气机 72 从鼓风机组件 74 接收已知量的粉末。粉末收集于卸料阀 520 中。 卸料阀 520 将传送气体与鼓风机组件 74 隔开。另外， 卸料阀 520 通过此气体连结传送粉末 并将粉末传送入气动清扫器 510。卸料阀 520 可选地具有以下功能 ： 使得粗略测重的初始 药粉从料斗组件 74 沉积到系统中。重量测量可通过位于卸料阀 520 的腔 552 中的负载传 感器进行。粗略的重量测量可用作料斗组件 74 的反馈控制、 以及用作额外的数据以监控散 装粉末的分配速度。
在环形室 542 中， 气动清扫器 510 使药粉流体化、 分配药粉并将药粉夹带于传送气 体中。室 542 由多个螺旋构造的切向排出管嘴 532 供应传送气体。螺旋构造可包括一个或 多个螺旋 -- 例如双螺旋。另外， 气动清扫器 510 包括位于导流件 536 中的气体导引叶片，
所述气体导引叶片有效地将气体导引到曝气管 530 内并用作撞击器， 以在大结块抵达排出 管嘴 532 之前减少大结块。
变向阀 524 在气动清扫器 510 和旁通歧管 526 之间分开进入的传送气体。变向阀 524 构造成阻碍紧凑设计内的任何涡旋流动条件。变向阀用于控制曝气后的结块粉末浆料 传送入阵列组 50 的通道 60a-60h。
具有特定轮廓的流动元件 572 置于旁通歧管 526 内， 以促进管道流动几何特性。 当 旁通气体从变向阀 524 流入旁通歧管 526 时， 其优选地形成等动能流动图形以防止形成断 流或涡流滞流区状态。
流动校直器 570 包括通过在气流排入排出腔 580 时限制和流动气流来调节气流的 叶片。 通过改变叶片之间的间隔， 可以获得通过阵列组 50 的每个通道 60a-60h 的均匀流速。
在图 33 和 34 中示出了料斗组件 74 的第一实施方式。如图 33 和 34 所示， 料斗组 件 74 包括料斗本体 600 和粉末出口 612， 料斗本体 600 限定一用于保持粉末供给的粉末储 存器 610， 粉末出口 612 与粉末曝气机 72 的粉末入口 80 接合。料斗组件 74 可设置有一铰 接盖 614 和流动辅助机构 620。流动辅助机构 620 可包括位于粉末储存器 610 内的螺旋形 线圈 622、 以及一转动线圈 622 的马达 624。料斗组件 74 可进一步包括位于粉末储存器 610 下部的成粒器 630。成粒器 630 可包括耦联到第一马达 634 的第一成粒辊 632 与耦联到第 二马达 638 的第二成粒辊 636。每个成粒辊 632 和 636 都设置有多个从相应辊径向延伸的 销 640。在一个实施方式中， 各辊 632 和 636 上的销 640 的位置限定一个或多个螺旋图案。 另外， 成粒辊 632 和 636 可具有中空的中部并可设置有连接到该中空中部的气孔。位于辊 632 和 636 的端部的气体接头 650 可连接到一加压空气源。通过辊 632 和 636 的孔的气流 帮助对供应到系统的粉末进行曝气。
在操作中， 当粉末储存器 610 被填充到料斗高度传感器的高度时， 第一和第二成 粒辊 632 和 636 旋转， 导致粉末结块， 并通过粉末出口 612 将结块粉末排出到粉末曝气机 72。在一个优选的实施方式中， 成粒辊 632 和 636 沿相反的方向旋转， 其中辊 632 和 636 的 顶部彼此相向地旋转。然而， 操作并不限于这个方面。成粒辊 632 和 636 可连续地旋转， 同 时往复运动或结合连续和往复运动， 并且可以反过来。旋转方案取决于粉末形态。成粒器 630 形成落在期望尺寸范围内的粉末结块， 以促进粉末从料斗组件 74 流入粉末曝气机 72。
在图 35 和 36 中示出了料斗组件 74 的第二实施方式。图 35 和 36 的料斗组件与 图 33 和 34 的料斗组件类似， 除了下列方面。在图 35 和 36 的料斗组件中， 没有采用流动辅 助机构。另外， 成粒器 630 设置有成粒辊 632a 和 636a， 每个成粒辊 632a 和 636a 都设置有 多个安装于各辊轴杆上的隔开的盘 660。盘 660 可设置有切口 662， 切口 662 帮助向下移动 通过粉末储存器 610。辊 632a 的盘可与辊 636a 的盘互相啮合。
可通过打开料斗本体 600 的顶部、 使得盖 614 敞开来将散装粉末导入到粉末储存 器 610 内。在图 35 和 36 所示的料斗组件 74 的第二实施方式中， 粉末浆料可通过位于料斗 本体 600 倾斜部分中的一个配件 670 导入到粉末储存器 610 内。安装在料斗本体 600 上部 的配件 672 提供通过配件 670 与粉末浆料一起导入的传送气体的排出口。
料斗组件 74 是主粉末储存器， 并且是将粉末导入粉末分配系统 32 的级。料斗组 件 74 设计用于例如 Technosphere 微粒的高粘度粉末。成粒器 630 形成落在有限尺寸范围 内的粉末结块。 此预处理通过形成更均匀的多尺寸结块粉末混合物来改善粉末的曝气和夹带特性。另外， 粉末结块的处理对当堆叠在粉末储存器 610 内时通常受到重力压力的粉末 进行曝气和混合。
在粉末储存器 610 的中部区域， 流动辅助机构 620 强迫粉末雪崩式的下落或朝成 粒器 630 下落。是否需要流动辅助机构 620 取决于粉末的粘度。当药物浓度增加时 -- 例 如蛋白质含量增加而使得颗粒更粘， 效果可变得更为明显。
在图 37 和 38 中示出了鼓风机组件 70 的第一实施方式。如图 37 和 38 所示， 鼓风 机组件 70 的部件可包括可变速度鼓风机 700 以及旋风分离器 702。鼓风机 700 包括由马达 支座 706 支撑的鼓风机马达 704 和安装在鼓风机支架 710 中的叶轮 708。鼓风机支架 710 具有一个用于通过管 76 将传送气体供应到粉末曝气机 72 的排出端口 712。调整好的吸力 歧管 84 安装于鼓风机支架 710 的下端。如上所述， 传送气体从阵列组 50 再循环回到鼓风 机组件 70。吸力歧管 84 包括连接到阵列组 50 相应通道的入口 714a、 714b、 714c 和 714d。 旋风分离器 702 包括吸力歧管 84 的圆筒形壳体部 84a、 以及安装于吸力歧管 84 下方的旋风 器 720， 圆筒形壳体部 84a 安装于鼓风机支架 710。用作气体 - 颗粒分离设备的旋风分离器 702 接收经过阵列组 50 而没有被输送到粉末分配器模块 54 的粉末结块。
带孔的导引杆 724 位于旋风器 720 的中部内并连接到气体调节系统 730， 如图 41 所示并在下文中描述。 气体调节系统 730 将调节过的气体供应通过带孔导引杆 724， 从而在 粉末输送系统 32 中形成精确控制的相对湿度。
在其它的实施方式中， 调节过的气体可通过一个阀从一个来源 -- 例如纯水蒸汽 源或蒸汽源 -- 脉冲地送入闭环系统中。通过感测一个小旁通环路中的气体来控制环路的 相对湿度， 该小旁通环路连接到一个用于温度、 压力和相对湿度传感器的感测室。 旁通环路 可位于鼓风机排出端口 712 和调整好的吸力歧管 84 之间。在其它的实施方式中， 脉冲阀系 统可构造成一个双口系统， 其允许一定量的调节气体脉冲地送入闭环系统， 并允许补偿的 或等量的传送气体排出闭环系统。
在图 39 和 40 中示出了鼓风机组件 70 的第二实施方式。图 39 和 40 的鼓风机组 件与图 38 和 39 的鼓风机组件类似， 除了下列方面。在图 39 和 40 的鼓风机组件中， 不采用 旋风分离器。相反地， 叶片分离器 750 在鼓风机的吸入侧设置在吸力歧管 84 的壳体部 84a 中。用作气体 - 颗粒分离设备的叶片分离器 750 具有一个圆筒形的构造， 其中叶片 52 通过 竖向的槽分开， 以将重的颗粒与传送气体分开。传送气体在叶片分离器 750 外侧的切向流 动移除了重的颗粒， 而轻的颗粒和传送气体运动到叶片分离器 750 的内部、 然后运动到叶 轮 708。在鼓风机组件 70 的第二实施方式中， 导引杆 724 位于叶片分离器 750 的内部。
在本实施方式中， 粉末传送系统 32 构造成闭环系统， 其中从再循环气体环路中移 去过多的颗粒和结块， 从而阻止粉末曝气机排出管嘴 532 的颗粒堵塞。这通过旋风分离器 702、 叶片分离器或任意其它气体 - 颗粒分离设备实现。
粉末传送系统 32 构造有位于气体 - 颗粒分离设备和鼓风机 700 的排出口 712 之 间的第二处理气体环路。此控制环路可导入第二调节过的气体， 从而调节第一再循环传送 气体的环境参数 -- 例如温度、 压力、 相对湿度、 静电度、 离子电荷密度、 气体元件混合物、 曝 气细小颗粒成晶， 等等。
闭环粉末传送系统 32 由鼓风机组件 70 驱动， 鼓风机组件 70 是耦联到旋风分离器 出口侧的脉冲式叶轮鼓风机或其它气体 - 颗粒分离设备的组合。鼓风机组件 70 形成传送气体的原动力， 并包括自动清洁的粉末结块过滤系统。 另外， 传送气体通过第二处理环路调 节， 该第二处理环路控制第一处理环路的气体特性。这两个环路一起设置在鼓风机组件 70 内。鼓风机组件 70 包括叶轮 708， 叶轮 708 具有桨轮构造、 同时涡线位于各叶轮之间。桨轮 叶轮构造产生呈压力脉冲形式的动力学冲击波， 冲击波下行至管 76 并进入粉末曝气机 72。 这些冲击波帮助受压药粉的粉碎、 曝气以及分配。
鼓风机可以改变速度并由鼓风机马达 704 驱动。当马达 704 运转超过正常的操作 速度时， 传送气体用于冲刷再循环气体， 其帮助从闭环管路通道中除去残余粉末。
图 41 中示出气体调节系统 730 的示意性框图。气体调节系统 730 包括与闭环系 统区分开的第二气体处理环路， 以用于再循环传送气体和将粉末输送到阵列组 50。在鼓风 机组件 70 的排出口 712 附近， 一部分再循环传送气体分支到第二气体处理环路。调节过的 气体经由导引杆 724 再次导入再循环传送气体环路。气体调节系统 730 包括一耦联到水源 802 以迅速地产生水蒸汽的蒸汽发生器 800、 一用于减少传送气体相对湿度的干燥器 810、 用于选择蒸汽发生器 800 或干燥器 810 的阀 812 和 814、 以及过滤器 820 和 822。
可通过设置用来感测传送气体的传感器 -- 例如下文描述的传感器室 -- 来测量传 送气体的相对湿度。当传送气体的相对湿度需要增加时， 阀 812 和 814 连接到蒸汽发生器 800。蒸汽发生器 800 包括气泡发生器和闪蒸加热器以迅速地产生水蒸汽。第二环路中的 分支传送气体经过过滤器 820、 蒸汽发生器 800 和过滤器 822、 从而将相对湿度升高的气体 返回到导引杆 724。当传送气体的相对湿度需要减少时， 阀 812 和 814 连接到干燥器 810。 第二环路中的分支传送气体经过过滤器 820、 干燥器 810 和过滤器 822、 从而将相对湿度降 低的气体返回到导引杆 724。
通过将加工处理气体引入旋风器 720 的内芯来实现传送气体的调节。调节后的气 体在导引杆 724 端部处引入到旋风器中。导引杆 724 由烧结金属或带孔塑料聚合物制成， 其允许调节后的气体均匀地混入再循环传送气体而不产生水滴或团状流条件。 此加工处理 气体环路由一个位于鼓风机 700 排出侧的返回引出支线平衡。一部分旋风器 720 或壳体部 84a 可由玻璃制成以目视地观察所收集的药粉。 如果所收集的粉末是可回收的， 则其可再次 导入到料斗组件 74， 或者可以丢弃。
在粉末传送系统操作期间， 粉末湿度控制通过如下事实来实现 ： 粉末的暴露表面 面积在传送过程中改变。粉末初始准备为结块状态。然而， 随着粉末在气体传送期间的粉 碎和分配， 其暴露的表面面积显著地增大， 从而导致快速地吸收湿气。 为了使加湿过程不落 后并控制传送气体环路的这个迅速的脱水， 气体处理系统必须可以迅速地强制供水。
旋风分离器 702 具有一体的调整好的进气歧管， 该进气歧管以最小的液压损失合 并入旋风器本体。鼓风机组件的流量范围很大， 并可用作系统粉末清除器。鼓风机配备有 桨轮状的叶轮， 该叶轮具有位于各桨片之间的卷形、 弯曲的表面， 以有效地传送细小的粉末 气雾、 并防止粉末再结块和结团。 桨轮状的叶轮将动力学冲击波导入粉末曝气机 72， 从而帮 助药粉的流体化。鼓风机组件 70 包括气体调节系统， 其中第二气体处理环路通过位于旋风 器内的导引杆 724 而引入到所述单元中。气体调节系统可控制许多气体参数 -- 例如相对 湿度与温度、 离子静态控制、 细小颗粒成晶、 跟踪元件添加、 气体催化剂激活、 气体 / 光线消 毒控制， 等等。
在图 42 和 43 中示出了传感器室 850 的一个实施方式， 该传感器室 850 用于感测粉末传送系统中的传送气体的状态。 其中以实际可能的程度除去了粉末的传送气体循环通 过与粉末传送系统并联的传感器室 850。 传感器室 850 包括用于感测传送气体参数 -- 例如 相对湿度和温度 -- 的传感器， 以允许上述的传送气体调节。
传感器室 850 接收经过入口管 852 的传送气体、 并通过出口管 854 输出传送气体， 入口管 852 连接于鼓风机组件 70 的鼓风机壳体 710， 出口管 854 连接到吸力歧管 84。入口 管 852 和出口管 854 中的每一个都是隔绝的， 并可构造为通过隔离环来分开的内管和外管。 入口管 852 可垂直于传送气流方向地连接到鼓风机壳体 710 以限制粉末进入传感器室 850。
如图 43 所示， 传感器室 850 可包括上壳体 856 和下壳体 858， 其内部体积大致等于 阵列组 50 的内部体积。传感器室 850 可包括相对湿度传感器 860、 温度传感器 862 和压力 传感器 864。在图 42 和 43 的实施方式中， 相对湿度传感器 860 包括有温度传感器， 这允许 交叉校验由温度传感器 862 感测到的温度值。读数的差异表示传感器上结有粉末块并因此 没有提供正确的感测。气流隔板 866 安装在下壳体 858 中。传感器室 850 提供对粉末传送 系统中的传送气体状态的精确感测。
在图 44 中图示出吸入筒的粉末填充和组装过程。筒底 900 在筒托架中置入系统 内， 并定位在重量传感器 112a 上以进行填充。筒底 900 如上文详细描述地通过粉末分配器 模块 54 填充以药粉。在填充后， 筒盖 903 卡合到筒底 900 上以形成一个适于密封包装的完 整筒 910。
如上文所注意到的， 本发明的粉末分配和感测设备可用于填充不同类型的容器。 在另一实施方式中， 粉末分配和感测设备用于填充一如在 2005 年 8 月 2 日授权于 Poole 等 人的美国专利 No.6,923,175 中所述的紧凑型吸入器。如图 45 所示， 紧凑型吸入器的筒底 920 定位在重量传感器 112a 上以进行填充。筒底 920 如上所述地通过粉末分配器模块 54 填充以药粉。然后， 筒盖 922 附连到筒底 920 上， 且接口管壳体 924 紧固于筒组件。最后， 防尘罩 930 卡合在接口管壳体 924 上以形成一个适于密封包装的完整的紧凑型吸入器 932。
由此已经描述了本发明至少一个实施方式的数个方面， 应当理解， 各种变动、 改型 以及改进对于本领域内的技术人员是显然的。意图将这些变动、 改型以及改进作为本发明 的一个部分， 并且落在本发明的精神和范畴之内。因此， 以上的描述和附图仅仅是示例性 的。