EP0349560A1 - Process and device for apportioning powders - Google Patents

Process and device for apportioning powders

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EP0349560A1
EP0349560A1 EP88902461A EP88902461A EP0349560A1 EP 0349560 A1 EP0349560 A1 EP 0349560A1 EP 88902461 A EP88902461 A EP 88902461A EP 88902461 A EP88902461 A EP 88902461A EP 0349560 A1 EP0349560 A1 EP 0349560A1
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EP
European Patent Office
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nozzle
particles
vibrations
vibration
frequency
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP88902461A
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German (de)
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Heinrich Prof. Dr.-Ing. Reents
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Boehringer Ingelheim Zentrale GmbH
CH Boehringer Sohn AG and Co KG
Original Assignee
Boehringer Ingelheim Zentrale GmbH
CH Boehringer Sohn AG and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Boehringer Ingelheim Zentrale GmbH, CH Boehringer Sohn AG and Co KG filed Critical Boehringer Ingelheim Zentrale GmbH
Publication of EP0349560A1 publication Critical patent/EP0349560A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B01J4/02—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices for feeding measured, i.e. prescribed quantities of reagents
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    • A61M2202/064—Powder

Definitions

  • the quantity applied can be varied according to the process requirements (different output quantity per unit of time);
  • the vibrations are not applied electromagnetically in the form of a coil with an armature, but rather by an electric motor.
  • the dosing system is coupled to an electric motor with an imbalance. The change in frequency and amplitude are caused by changing the speed of the motor and changing its unbalance.
  • the vibration is applied by mechanical assemblies, e.g. a spring motor with unbalance.
  • mechanical assemblies e.g. a spring motor with unbalance.
  • the dosing system be so compact that it is built up in the order of a small spray can.

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Abstract

Un procédé d'évacuation de poudres fines par des orifices ou des ajutages étroits utilise l'effet de vibrations sur les particules des poudres, la fréquence des vibrations étant égale ou proche de la fréquence de résonance propre des particules. L'appareil utilisé pour appliquer ce procédé comprend un réservoir (1) couplé à un générateur de vibrations (4, 5) et pourvu d'un ajutage (2).A process for discharging fine powders through narrow orifices or nozzles uses the effect of vibrations on the particles of the powders, the frequency of the vibrations being equal to or close to the natural resonant frequency of the particles. The apparatus used to apply this method comprises a reservoir (1) coupled to a vibration generator (4, 5) and provided with a nozzle (2).

Description

Verfahren und Vorrichturg zur Dosierung von Pulvern Process and device for dosing powders
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Dosierung feinteiliger Feststoffe mittels mechanischer Schwingungen und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a new method for metering fine-particle solids by means of mechanical vibrations and devices for carrying out the method.
Feste Stoffe haben eine rauhe Oberfläche. Dies bedingt hohe Reibbeiwerte, die bei Pulvern, z.B. feinstteiligen anorganischen Substanzen oder mikronisierten Arzneistoffen (bei denen außerdem van der Waals'schen Kräfte eine große Rolle spielen) den Austritt aus kleinen öffnungen (Düsen) erschweren oder verhindern. Die Dosierung feiner und feinster fester Stoffe ist deshalb vielfach nur möglich, wenn diese Stoffe in Verbindung mit einem Trägermedium aus dem Vorratsbehälter herausgetrieben werden. Im Falle der Keramik- und Schmuckindustrie erfolgt dies, indem die Keramikteilchen mit Wasser vermischt und mit einem Pinsel oder durch Aufsprühen der Suspension aufgetragen werden. Mikronisierte Arzneistoffe werden meist mit Hilfe von Treibgasen in Aerosole, beispielsweise für die Inhalation oder die nasale Applikation, übergeführt.Solid materials have a rough surface. This results in high coefficients of friction, which can be very finely divided inorganic substances or micronized drugs (in which van der Waals forces also play a major role) make it difficult or impossible to escape from small openings (nozzles). The metering of fine and finest solid substances is therefore often only possible if these substances are driven out of the storage container in connection with a carrier medium. In the case of the ceramic and jewelry industry, this is done by mixing the ceramic particles with water and applying them with a brush or by spraying on the suspension. Micronized drugs are usually converted into aerosols with the help of propellant gases, for example for inhalation or nasal application.
Die erwähnten Ausbringungsverfahren sind jedoch nur dann wirksam, wenn eine homogene. Mischung von Flußmittel/verflüssigtem Treibgas und suspendiertem Stoff vorliegt. Da in der Regel die feste und die flüssige Phase unterschiedliche Dichte haben, kommt es häufig, z.T. schon nach kurzer Standzeit, zu einer Entmischung. Als Folge davon ist es nach dem derzeitigen Stand der Technik in der Schmuckindustrie nicht möglich, die hochfeinen Werkstoffe vollautomatisch aufzutragen. Bei der Verwendung von Dosieraerosolen zu therapeutischen Zwecken muß vor der Applikation durch Schütteln für eine Homogenisierung der Suspension gesorgt werden. Die an sich unerwünschte Ausbringung von Treibgasen ist aber weiterhin notwendig.However, the application methods mentioned are only effective if they are homogeneous. Mixture of flux / liquefied propellant and suspended substance is present. Since the solid and liquid phases generally have different densities, segregation often occurs, sometimes even after a short standstill. As a result, it is not possible according to the current state of the art in the jewelry industry to apply the ultra-fine materials fully automatically. When using MDIs for therapeutic purposes, homogenization of the suspension must be ensured by shaking before application. The undesirable in itself The application of propellant gases is still necessary.
Es ist schon versucht worden, die Rauhigkeit der Teilchen durch eine Vorbehandlung zu vermindern. Befriedigende Ergebnisse wurden damit jedoch nicht erzielt.Attempts have already been made to reduce the roughness of the particles by pretreatment. However, satisfactory results have not been achieved.
Besondere Schwierigkeiten stellen sich ein, wenn eine veränderbare Dosierung erforderlich, ist. So kann es notwendig sein, daß bei einem Prozeß zunächst kleine Mengen eines Pulvers durch eine Düse durchfließen und erst in Abhängigkeit von den Prozeßparametern die Dosierleistung erhöht werden muß. Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen vermögen dies nicht zu leisten.Particular difficulties arise when a variable dosage is required. It may be necessary for small quantities of powder to flow through a nozzle in a process and that the metering capacity only has to be increased depending on the process parameters. The known methods and devices cannot do this.
Für die inhalative Anwendung von pharmazeutischen Zubereitungen kommt auch in Betracht, den Wirkstoff in Einseidosen der eingeatmeten Luft beizumischen. Hierzu ist jedoch erforderlich, die einzelnen Dosen, z.B. in Hargelatinekapseln abzufüllen, wozu technisch aufwendige Verfahren benutzt werden müssen.For the inhalative use of pharmaceutical preparations, it is also possible to mix the active ingredient in single doses of the inhaled air. However, this requires the individual cans, e.g. to be filled in Hargelatine capsules, for which technically complex processes have to be used.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und Vorrichtungen zu seiner Durchführung vorzuschlagen, womit es möglich ist, feste Werkstoffe/Wirkstoffe sehr geringer Teilchengröße in gewünschtenfalls veränderbarer Dosierung aus einer Dosiervorrichtung in bestimmten Mengen abzugeben, ohne daß Treibgase oder Flußmittel verwendet werden.The object of the invention is to propose a method and devices for its implementation, with which it is possible to dispense solid materials / active substances of very small particle size in a dosage which can be changed if desired from a dosing device in certain amounts without using propellant gases or fluxing agents.
Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die auszubringenden Teilchen in einem mit einer kleinen öffnung bzw. einer Düse versehenen Behälter so stark in Schwingung versetzt werden, daß sie durch die öffnung/Düse herausfallen, solange der Schwingungsvorgang andauert.This object is achieved according to the invention in that the particles to be discharged are set into vibration in a container provided with a small opening or a nozzle to such an extent that they fall out through the opening / nozzle as long as the oscillation process continues.
Die erfindungsgemäße Lösung erfüllt zugleich folgende Anforderungen:The solution according to the invention also fulfills the following requirements:
a) die ausgebrachte Menge pro Zeiteinheit kann konstant gehalten werden;a) the quantity applied per unit of time can be kept constant;
b) die ausgebrachte Menge kann den Prozeßanforderungen entsprechend variiert werden (unterschiedliche Ausbringungsmenge pro Zeiteinheit);b) the quantity applied can be varied according to the process requirements (different output quantity per unit of time);
c) die Vorrichtung ist gut handhabbar;c) the device is easy to handle;
c1) sie kann mit einfachen Einrichtungen in die Benutzungsstellung gebracht, benutzt und wieder entfernt werden. (In der Schmuckindustrie wo häufig mehrere Farben (z.B. Emailpulver) nacheinander angewendet werden müssen, bietet die Koppelung entsprechend vieler Dosiereinheiten gemäß der Erfindung mit einer Positioniereinrichtung eine vorteilhafte Lösung.);c1) it can be brought into use, used and removed again with simple devices. (In the jewelry industry, where several colors (e.g. enamel powder) often have to be used in succession, the coupling of a corresponding number of dosing units according to the invention with an positioning device offers an advantageous solution.);
c2) im Falle der Medizintechnik kann diec2) in the case of medical technology, the
Vorrichtung so kompakt hergestellt werden, daß sie vom Benutzer gut mitgeführt werden kann;Device be made so compact that it can be carried easily by the user;
d) die Vorrichtung kann mit einem an sdch bekannten Verschlußmechanismus und gegebenenfalls mit einer Meßvorrichtung versehen werden, so daß die Ausbringungsjmenge insgesamt genau definierbar ist; e) das System ist preiswert herzustellen und umweltfreundlich.d) the device can be provided with a locking mechanism known from sdch and, if appropriate, with a measuring device, so that the overall application quantity can be precisely defined; e) the system is inexpensive to manufacture and environmentally friendly.
Der Gegenstand der Erfindung kann überall angewendet werden, wo bestimmte, insbesondere geringe Mengen feiner Pulver abgemessen werden sollen. Geeignete Ei nsatzgebiete sind dementsprechend beispielsweise die Schmuck und Keramikindustrie sowie die Medizintechnik. In dieser spielt die Verabreichung von Arzneimitteln in Pulverform durch Inhalation und auch nasale Applikation eine bedeutende Rolle. Bei Benutzung der Erfindung können nun - unter Vermeidung von Treibgasen - wie bei den Aerosolzubereittingen mehrfach genau dosierte Mengen Arzneipulver verabreicht werden.The object of the invention can be used wherever certain, in particular small amounts of fine powders are to be measured. Accordingly, suitable areas of application are, for example, the jewelry and ceramics industry and medical technology. The administration of medicinal products in powder form by inhalation and also nasal application plays an important role in this. When using the invention it is now possible - with the avoidance of propellant gases - to administer multiple times precisely metered amounts of medicinal powder, as in the aerosol preparations.
Die erfindungsgemäße Vorichtung besteht im wesentlichen aus einer Ausbringungsdüse (gegebenenfalls verbunden mit einem Vorratsbehälter), gekoppelt mit einem mechanische Schwingungen erzeugenden System.The device according to the invention essentially consists of a discharge nozzle (optionally connected to a storage container), coupled to a system that generates mechanical vibrations.
Die Koppelung kann mittelbar oder unmittelbar erfolgen. Im Falle der unmittelbaren Kopplung wird die Düse (gegebenenfalls mit Vorratsbehälter) direkt mit einer Spule verbunden. Ein durch die Spule fließender intermittierender Strom sorgt dafür, daß die Teilchen in dem Behälter in Schwingungen geraten. Im Bereich der Resonanz ist die Schwingung derart groß, daß sich die Teilchen nur noch wenig oder kaum berühren. Durch diesen Effekt ist die Rauhigkeit der Oberfläche keine prozeßbestimmende Größe mehr und auch die van der Waals'schen Kräfte werden überwunden. Durch die Eigenbewegung der Teile, hervorgerufen durch die Schwingung, kommt es nicht mehr zur Torbildung vor der Düsenöffnung; d.h. die Teilchen behindern sich nicht gegenseitig, sondern fallen in der gewünschten Menge durch den Düsenhals bzw. die Düsenöffnung.The coupling can take place indirectly or directly. In the case of direct coupling, the nozzle (possibly with a storage container) is connected directly to a coil. An intermittent current flowing through the coil causes the particles in the container to vibrate. In the area of the resonance, the vibration is so great that the particles only touch little or hardly. As a result of this effect, the roughness of the surface is no longer a process-determining variable and van der Waals forces are also overcome. Due to the inherent movement of the parts, caused by the vibration, there is no longer any gate formation in front of the nozzle opening; ie the particles do not interfere with each other, but fall in the desired amount through the nozzle neck or the nozzle opening.
Durch die Änderung der Frequenz und der Amplitude der zugeführten Energie kann die berührende Oberfläche exakt eingestellt werden. Ist die Frequenz weit von der Eigenresonanz der Teilchen entfernt, werden sich die Teilchen berühren - die durchfallende Te i lchenmenge nimmt ab.By changing the frequency and the amplitude of the energy supplied, the touching surface can be set exactly. If the frequency is far from the natural resonance of the particles, the particles will touch - the amount of particles falling through will decrease.
Da die Teilchengröße sich im allgemeinen in einem definierten Toleranzfeld befindet, kann man durch Änderung der Parameter Frequenz, Amplitude und Lage die Durchflußmenge exakt dosieren.Since the particle size is generally within a defined tolerance range, the flow rate can be precisely metered by changing the parameters frequency, amplitude and position.
In einer anderen Ausführungsform der mittelbaren Kopplung, wird die Düse mit einer Membran verklebt. Die Membran ist gekoppelt mit einem Schwingungserzeugenden System, z.B. bestehend aus einer Spule und einem Oszillator. Derartige Systeme sind in Miniatur- oder Subminiaturausführung realisierbar, so daß den Anforderungen einer kompakten Ausführung Rechnung getragen wird.In another embodiment of the indirect coupling, the nozzle is glued to a membrane. The membrane is coupled to a vibration generating system, e.g. consisting of a coil and an oscillator. Such systems can be implemented in miniature or subminiature versions, so that the requirements of a compact version are taken into account.
Die Oszillatorfrequenz ist im obigen Beispiel veränderbar durch die SchwingkreisparameterIn the above example, the oscillator frequency can be changed by the resonant circuit parameters
(Widerstand, Induktivität, Kapazität), die Amplitude ist veränderbar durch die Regelung/Steuerung der(Resistance, inductance, capacitance), the amplitude can be changed by regulating / controlling the
Verstärkung.Reinforcement.
Versuche mit gefertigten Mustern im Labor haben die exakte Dosierbarkeit bestätigt.Tests with finished samples in the laboratory have confirmed the exact meterability.
Koppelt man die Oszillatorschaltung mit Sensoren, so ist die Ausbringungsmenge veränderbar entsprechend den Prozeßanforderungen. So kann die ausfließende Menge von Wirkstoffen in medizinischen Prozessen dem Einatmungsstrom des Patienten angepaßt werden.If the oscillator circuit is coupled to sensors, the application rate can be changed according to the process requirements. So the outflowing amount of active ingredients in medical processes can Inhalation flow of the patient can be adjusted.
Um die Dosiergenauigkeit zu erhöhen, ist in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, daß der Füllstand des Dosiersystems laufend erfaßt wird und innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen geregelt wird. Dies kann z,B* durch den Einsatz optoelektronischer Sensoren oder durch den Einsatz von Gewichtssensoren geschehen.In order to increase the dosing accuracy, it is provided in a further embodiment that the fill level of the dosing system is continuously detected and regulated within predetermined tolerance limits. This may, B * be done by the use of photoelectric sensors or through the use of weight sensors.
In einer weiteren Ausführungsform werden die Schwingungen nicht elektromagnetisch in Form einer Spule mit Anker aufgebracht, sondern elektromotorisch. Das Dosiersystem wird gekoppelt mit einem Elektromotor mit Unwucht. Die Änderung der Frequenz und der Amplitude werden bewirkt durch die Änderung der Drehzahl des Motors und Veränderung seiner Unwucht.In a further embodiment, the vibrations are not applied electromagnetically in the form of a coil with an armature, but rather by an electric motor. The dosing system is coupled to an electric motor with an imbalance. The change in frequency and amplitude are caused by changing the speed of the motor and changing its unbalance.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Schwingung durch mechanische Baugruppen aufgebracht, z.B. einen Federmotor mit Unwucht. Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, daß eine externe Hilfsenergie in Form elektrischer Energie nicht zugeführt werden muß. Umweltprobleme durch Batterien sind somit ebenfalls vermeidbar.In a further embodiment, the vibration is applied by mechanical assemblies, e.g. a spring motor with unbalance. The advantage of this solution can be seen in the fact that an external auxiliary energy in the form of electrical energy does not have to be supplied. Environmental problems caused by batteries can therefore also be avoided.
In einer anderen Ausführungsform wird die Schwingung aufgebracht durch Einsatz der Pneumatik und/oder Fluidik.In another embodiment, the vibration is applied by using pneumatics and / or fluidics.
In einer anderen Ausführungsform werden die Schwingungen aufgebracht durch Schwingungserzeuger, die auf dem Piezoeffekt basieren oder alternativ durch Ultraschall-Schwingungserzeuger.In another embodiment, the vibrations are applied by vibration generators based on the piezo effect or alternatively by ultrasound vibration generators.
In einer weiteren Ausführungsform, dies gilt insbesondere bei größeren Einheiten, werden die schwingungserzeugenden Systeme direkt im Vorratsbehälter installiert. Dabei kann die Erregung von außen erfolgen durch elektromagnetische Felder oder durch direkte Energiezuführung in den Vorratsbehälter, gekoppelt mit der Düse.In another embodiment, this applies In the case of larger units in particular, the vibration generating systems are installed directly in the storage container. Excitation can take place from the outside by means of electromagnetic fields or by direct energy supply to the storage container, coupled with the nozzle.
Befindet sich das System nach der Dosierung in Ruhe, kann gegebenenfalls auf einen zusätzlichen Verschlußmechanismus verzichtet werden. Befindet sich das System jedoch in laufender Bewegung, ist ein Verschlußmechanismus unumgänglich. Dieser kann ausgeführt sein z.B. in Form eines Schiebers oder in Form einer sich verändernden Düsenöffnung. So ist in einer Ausführungsform vorgesehen, die Düsenöffnung elastisch zu gestalten. Sie ist damit sowohl mit Hilfe rein mechanischer als auch elektrischer oder elektromagnetischer Stellglieder leicht veränderbar.If the system is at rest after dosing, an additional locking mechanism may not be necessary. However, if the system is in motion, a locking mechanism is essential. This can be done e.g. in the form of a slide or in the form of a changing nozzle opening. For example, one embodiment provides for making the nozzle opening elastic. It can therefore be easily changed with the aid of purely mechanical as well as electrical or electromagnetic actuators.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Düsenöffnung mit einer Meßvorrichtung gekoppelt. Die Meßvorriσhtung gestaltet die Dosierung kleinster absoluter Mengen. Exakte Dosierungen von Wirkstoffen sind in der Medizintechnik unumgänglich.In a further embodiment, the nozzle opening is coupled to a measuring device. The measuring device designs the dosage of the smallest absolute amounts. Exact dosages of active ingredients are essential in medical technology.
Der Entnahmevorgang kann in den Schritten 1. Dosierung, 2. Entnahme ablaufen. In einer Ausführungsform sind z.B. zwei Meßvorrichtungen in Form von Halbschalen oder durchgebohrten Löchern mit Auffangvorrichtung vorgesehen. Die Halbschalen sind drehbar gelagert. Dadurch kann eine Halbschale immer befüllt werden, und aus der anderen kann der Werkstoff/Wirkstoff entnommen werden.The withdrawal process can be carried out in steps 1. Dosage, 2. Withdrawal. In one embodiment, e.g. two measuring devices in the form of half-shells or drilled holes with a collecting device. The half shells are pivoted. This means that one half-shell can always be filled and the material / active ingredient can be removed from the other.
In einer weiteren Ausführungsform sind zwei oder mehrere Halbschalen oder auch nur eine in einem Schieber integriert und werden intermittierend unter die Düse geschoben.In a further embodiment, two or Several half-shells or only one integrated in a slide and are pushed intermittently under the nozzle.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Dosiersystem Teil einer Handhabungseinrichtung. So ist vorgesehen, daß im Anwendungsfall Keramikindustrie ein Roboter die einzelnen Dosiersysteme mit jeweils eigenen Farben aus einer Vorrichtung entnimmt, sie zu dem Werkstück führt, ein Freigabesignal an dieIn a further embodiment, the metering system is part of a handling device. Thus, it is provided that in the ceramic industry application, a robot takes the individual dosing systems, each with its own color, from a device, leads them to the workpiece and sends a release signal to the
Steuerungs-/Regelungsschaltung des Dosiersystems gibt, die Keramikteilchen zusammen mit der Bewegung des Roboterarmes aufgetragen werden, und das Dosiersystem wieder abgelegt wird. In dieser Position wird es durch einen oberen Schließmechanismus aus einem Vorratsbehälter wieder automatisch befüllt.Control / regulation circuit of the dosing system there, the ceramic particles are applied together with the movement of the robot arm, and the dosing system is put down again. In this position, it is automatically refilled from a storage container by an upper closing mechanism.
Im Rahmen der Medizintechnik sind ähnliche Anwendungen möglich. So kann z.B. das Dosiersystem derart kompakt sein, daß es in der Größenordnung einer kleinen Spraydose aufgebaut wird.Similar applications are possible in the field of medical technology. For example, the dosing system be so compact that it is built up in the order of a small spray can.
Die Ausbringung, insbesondere von extrem feinteiligen Pulvern (etwa mikronisierten Arzneistoffen) kann verbessert werden, indem man gröbere Teilchen (Größe > 10 μm) oder auch wesentlich kleinere Teilchen (Größe < 1 μm) des Arzneistoffs oder eines physiologisch annehmbaren Hilfsstoffs zumischt. Die Verbesserung der Fließfähigkeit mikronisierter Arzneistoffe und .der Handhabbarkeit durch diese Maßnahme ist an sich bekannt.The output, in particular of extremely fine-particle powders (for example micronized drugs) can be improved by adding coarser particles (size> 10 μm) or substantially smaller particles (size <1 μm) of the drug or a physiologically acceptable excipient. The improvement of the flowability of micronized drugs and the manageability by this measure is known per se.
Feuchtigkeitseinfluß auf den Inhalt der Düse oder des Vorratsbehälters können stören. Um den Feuchtigkeitseinfluß gering zu halten, kann z.B. im Vorratsbehälter ein durch eine geeignete Membran, z.B. Goretex ® abgetrennter Raum vorgesehen werden, der ein Trocknungsmittel wie Silicagel aufnimmt.Influence of moisture on the contents of the nozzle or the storage container can interfere. To keep the influence of moisture low, for example in Storage containers are provided a space separated by a suitable membrane, such as Goretex ® , which holds a drying agent such as silica gel.
Insbesondere im Zusammenhang mit derEspecially in connection with the
Inhalationstherapie kann zwischen der Düse und demInhalation therapy can be between the nozzle and the
Mundstück, durch das der Patient inhaliert, einMouthpiece through which the patient inhales
Einwegventil eingeschaltet werden. Damit läßt sich verhindern, daß beim Ausatmen die feuchte Luft an oder in die Düse gelangt. Auf jeden Fall ist es bei derOne-way valve can be switched on. This can prevent the humid air from reaching or entering the nozzle during exhalation. In any case, it is with the
Anwendung der Erfindung auf therapeutischem Gebiet ratsam, einen gut abdichtenden Verschluß der Düse vorzusehen, der nur bei der Entnahme des Pulvers geöffnet ist.Application of the invention in the therapeutic field advisable to provide a well sealing closure of the nozzle, which is only open when the powder is removed.
Ausführungsformen der Erfindung werden durch die beigefügten Figuren näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail by the attached figures.
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Dosiersystem als einzelne Baugruppe. Die an seinem Vorratsbehälter 1 angesetzte Düse 2 kann durch einen elektromagnetisch betätigten Schieber 3 geöffnet bzw. verschlossen werden. Das schwingungserzeugende System von Spulen umfaßt die Sekundärwicklung 4 und die Primärwicklung 5, die innerhalb der Haltevorrichtung 6 liegen. Fließt ein mit einer bestimmten Frequenz pulsierender Strom durch die Spule 5, so wird das System in Schwingung versetzt. Die Teilchen 7 losen sich voneinander und fallen durch die Düsenöffnung.Figure 1 shows a metering system according to the invention as a single assembly. The nozzle 2 attached to its storage container 1 can be opened or closed by an electromagnetically operated slide 3. The oscillation-generating system of coils comprises the secondary winding 4 and the primary winding 5, which lie within the holding device 6. If a current pulsating at a certain frequency flows through the coil 5, the system is set in vibration. The particles 7 separate from each other and fall through the nozzle opening.
Das Dosiersystem ist mit iHilfe eines flexiblen Schlauchs 8 mit einem größeren Vorratsbehälter verbunden. Der Zugang zu diesem Vorratsbehälter wird gesteuert über einen Schließer/Öffner 9. Der Schließer/Öffner ist wiederum mit Füllstandssensoren 10 und 11 gekoppelt. Dabei mißt der Sensor 10 den maximalen, der Sensor 11 den minimalen Füllstand.The dosing system is connected to a larger storage container by means of a flexible hose 8. Access to this storage container is controlled by a make / break contact 9. The make / break contact is in turn coupled to level sensors 10 and 11. The sensor 10 measures the maximum, the sensor 11 the minimum level.
Falls die Düse selbst nicht bewegt werden darf, z.B. im Falle exakter Positionierung, können die schwingungserzeugenden Systeme in dem Vorratsbehälter integriert sein. Alternativ ist möglich, daß der Werkstoff einfach vermischt wird mit Partikeln, die durch elektromagnetische Felder in Bewegung versetzt werden können, z.B. kleine nicht rostende Eisenpartikel. Diese Partikel müssen jedoch so dimensioniert sein, daß sie nicht durch die Düsenöffnung fallen können.If the nozzle itself cannot be moved, e.g. in the case of exact positioning, the vibration-generating systems can be integrated in the storage container. Alternatively, it is possible that the material is simply mixed with particles that can be set in motion by electromagnetic fields, e.g. small rusty iron particles. However, these particles must be dimensioned so that they cannot fall through the nozzle opening.
Figur 2 zeigt die exakte Dosierung der Austrittsmenge mit Hilfe einer Meßvorrichtung. Die Düse ist durch 12 dargestellt. Die Meßvorrichtung ist in Form einer rotierenden Kreisscheibe 13 mit Vertiefungen 14 ausgeführt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Vertiefungen einfach durchgebohrte Löcher. Unterhalb der Löcher befindet sich im Düsenbereich eine feste Platte 15. Der Ablauf ist damit wie folgt: Im ersten Schritt wird die Meßvorrichtung 14 gefüllt. Anschließend wird die Kreisscheibe weitergedreht und die Teilchen fallen nach unten durch die Meßvorrichtung. Gleichzeitig wird die zweite Meßvorrichtung wieder gefüllt, so daß mit jedem Zyklus die abgemessene Menge Werkstoff/Wirkstoff herausfällt.FIG. 2 shows the exact metering of the outlet quantity with the aid of a measuring device. The nozzle is represented by 12. The measuring device is designed in the form of a rotating circular disk 13 with depressions 14. In the exemplary embodiment shown, the depressions are simply drilled holes. A solid plate 15 is located below the holes in the nozzle area. The sequence is as follows: In the first step, the measuring device 14 is filled. Then the circular disc is rotated further and the particles fall down through the measuring device. At the same time, the second measuring device is filled again, so that the measured amount of material / active ingredient falls out with each cycle.
Figur 3 zeigt eine kompakte einfache Ausführungsform der Erfindung. Sie besteht im wesentlichen aus einem kleinen Lautsprecher mit dem Magneten 16, der Spule 17 und der Membran 18, auf die der Kunststoffzapfen 19 aufgeklebt ist. Er überträgt die Schwingungen des Lautsprechers auf den Inhalt der mit einer Kunststoffhülse 20 versehenen Glasdüse 21, die das auszubringende Pulver enthält. Die Öffnung 22 wird zweckmäßig mit einem an sich bekannten Verschluß versehen.Figure 3 shows a compact simple embodiment of the invention. It consists essentially of a small loudspeaker with the magnet 16, the coil 17 and the membrane 18 to which the plastic pin 19 is glued. It transmits the vibrations of the speaker to the content of the glass nozzle 21 provided with a plastic sleeve 20, which the contains powder to be applied. The opening 22 is expediently provided with a closure known per se.
Mit Hilfe des Lautsprechers werden die elektrischen Schwingungen, die von einem Rechteckgenerator erzeugt werden, in mechanische Schwingungen umgewandelt. Der Lautsprecher, der hier verwandt wird, gehört zu den dynamischen Lautsprechern. Die Spule wird durch die Membran freischwingend im ringförmigen Luftspalt des Dauermagneten gehalten. Auf der Membran ist die Düse befestigt, so daß die Schwingungen auf die Düse übertragen werden, die in axialer Richtung schwingt. Durch geeignete Einstellung des Rechteckgenerators wird eine solche Frequenz erzeugt, die zur Resonanz in dem Pulver führt. Insbesondere für die Ausbringung mikronisierter Pulver kann die Düsenöffnung sehr klein sein (unter 1 mm Durchmesser).With the help of the loudspeaker, the electrical vibrations generated by a rectangular generator are converted into mechanical vibrations. The loudspeaker used here is one of the dynamic loudspeakers. The coil is held free-swinging in the ring-shaped air gap of the permanent magnet by the membrane. The nozzle is attached to the membrane so that the vibrations are transmitted to the nozzle which vibrates in the axial direction. A suitable setting of the square-wave generator generates such a frequency that leads to resonance in the powder. In particular for the application of micronized powder, the nozzle opening can be very small (less than 1 mm in diameter).
Figur 4 zeigt eine Ausgestaltung der Düse 21, durch die die engste Stelle möglichst geringe axiale Ausdehnung hat, was durch eine nach außen konisch erweiterte Öffnung 22 erreicht wird.FIG. 4 shows an embodiment of the nozzle 21 through which the narrowest point has the smallest possible axial extent, which is achieved by an opening 22 which is flared outwards.
In Figur 5 ist schematisch dargestellt, wie eine erfindungsgemäße Vorrichtung (im wesentlichen entsprechend Figur 1) in ein Gerät für die Inhalation pulverförmiger Arzneistoffe integriert werden kann. Das Vorratsgefäß 1 ist mit einer Düse 2 versehen, die durch den Schieber 3 geöffnet bzw. geschlossen werden kann. Zur Schwingungserzeugung dienen die Spulen 4, 5 mit der Halterung 6. Das Gerät ist mit einer Nachfüllvorrichtung 23, einem herausklappbaren Mundstück 24 mit dem Einschaltkontakt 25 und einem Sichtfenster 26 für die optische Füllstandskontrolle versehen. Als weitere Bauteile sind ein Unterdrucksensor und eine Elektronik 28 vorgesehen, wobei letztere Schwingungserzeugung und Regelung der einzelnen Operationen übernimmt.FIG. 5 shows schematically how a device according to the invention (essentially corresponding to FIG. 1) can be integrated into a device for inhaling powdered medicinal substances. The storage vessel 1 is provided with a nozzle 2 which can be opened or closed by the slide 3. The coils 4, 5 with the holder 6 are used to generate vibrations. The device is equipped with a refill device 23, a fold-out mouthpiece 24 with the switch-on contact 25 and a viewing window 26 for the optical fill level control Mistake. A vacuum sensor and electronics 28 are provided as further components, the latter taking over vibration generation and control of the individual operations.
Zur Benutzung wird zunächst das Mundstück 24 herausgeklappt, wobei der Einschaltkontakt 25 betätigt wird, wodurch für eine gewisse Zeitspanne die Elektronik scharf gemacht wird. Der Unterdrucksensor 27 erfaßt den Beginn der Einatmung und löst dann die Öffnung des Schiebers 3 aus. Die Elektronik 28 erzeugt nun Schwingungen, durch die eine gewünschte Dosis des Pulvers ausgebracht wird. Der Unterdrucksensor erfaßt dann das Ende der Einatmung und schaltet die Elektronik ab.To use the mouthpiece 24 is first folded out, the switch 25 is actuated, whereby the electronics are armed for a certain period of time. The vacuum sensor 27 detects the start of inhalation and then triggers the opening of the slide 3. The electronics 28 now generate vibrations through which a desired dose of the powder is applied. The vacuum sensor then detects the end of inhalation and switches off the electronics.
Alternativ kann beispielsweise auch eine kegelförmige Abdichtung für die Düse verwendet werden, die mittels elektronischer Steuerung für die Dauer der Schwingungserzeugung geöffnet wird.Alternatively, for example, a conical seal for the nozzle can be used, which is opened by means of electronic control for the duration of the vibration generation.
Wie die Beispiele erkennen lassen, läßt sich die erfindungsgemäße Konzeption vom Fachmann ohne weiteres in vielfältiger Weise modifizieren.As can be seen from the examples, the design according to the invention can easily be modified in many ways by a person skilled in the art.
Beispielsweise können auch mehrere Düsen vorgesehen sein oder die Düsenöffnung kann siebartig gestaltet werden. For example, several nozzles can also be provided, or the nozzle opening can be designed in the form of a sieve.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zum dosierten Ausbringen von feinen Pulvern, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverteilchen durch mittelbares oder unmittelbares Aufbringen von mechanischen Schwingungen auf die Teilchen durch eine Düse getrieben werden, wobei die Frequenz der Schwingungen vorzugsweise im Bereich der Eigenresonanz der Teilchen gewählt wird.1. A process for the metered application of fine powders, characterized in that the powder particles are driven through a nozzle by direct or indirect application of mechanical vibrations to the particles, the frequency of the vibrations preferably being selected in the range of the natural resonance of the particles.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen elektrisch, elektromagnetisch, elektromotorisch, mit Hilfe mechanischer Systeme, mit Hilfe der Fluidik oder Pneumatik erzeugt werden oder durch den Einsatz piezoelektrischer/ piezokeramischer Schwingungserzeuger bzw.2. The method according to claim 1, characterized in that the vibrations are generated electrically, electromagnetically, electromotively, with the aid of mechanical systems, with the aid of fluidics or pneumatics or by the use of piezoelectric / piezoceramic vibration generators or
Ultraschall-Schwingungserzeuger.Ultrasonic vibrators.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungserzeugenden Systeme mit festen oder veränderlichen Frequenzen und mit festen oder veränderlichen Amplituden arbeiten.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the vibration-generating systems work with fixed or variable frequencies and with fixed or variable amplitudes.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbringungsmenge zusätzlich oder alternativ durch eine Veränderung der Düsenöffnung beeinflußt wird.4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the application rate is additionally or alternatively influenced by a change in the nozzle opening.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Pulverbehälter mit einer kleinen öffnung bzw. einer Düse umfaßt, die mittelbar oder unmittelbar mit einem Schwingungserzeuger gekoppelt sind, mit dem Schwingungen von der Frequenz der Eigenresonanz der Teilchen oder benachbarter Frequenzen auf die Teilchen übertragen werden können.5. Device for performing the method according to claim 1 to 4, characterized in that it comprises a powder container with a small opening or a nozzle, which are directly or indirectly coupled to a vibration generator with the vibrations of the frequency of the natural resonance of the particles or neighboring frequencies can be transferred to the particles.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungserzeuger mit einer Steuer-/Regeleinheit verbunden ist. die eine Veränderung der Frequenz, der Amplitude und gewünschtenfalls der Lage am Schwingungserzeuger entsprechend den Prozeßanforderungen ermöglicht.6. The device according to claim 5, characterized in that the vibration generator is connected to a control unit. which enables a change in the frequency, the amplitude and, if desired, the position on the vibration generator in accordance with the process requirements.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse mit einem Versσhlußmeσhanismus versehen ist, der mechanisch, elektrisch bzw. elektromagnetisch oder elektronisch betätigt wird.7. The device according to claim 5 or 6, characterized in that the nozzle is provided with a Versσhlußmeσhanismus, which is actuated mechanically, electrically or electromagnetically or electronically.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßvorrichtung vorgesehen ist,8. The device according to claim 5, 6 or 7, characterized in that a measuring device is provided,
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahme aus der Meßvorriσhtung nach Menge und Ausbringungsrichtung durch die.Verwendung intermittierender Schieber oder rotierender Kreisscheiben entsprechend den Prozeßanforderungen erfolgt.9. The device according to claim 8, characterized in that the removal from the Meßvorriσhtung according to quantity and direction of application by the use of intermittent slides or rotating circular disks according to the process requirements.
10. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das sσhwingungserzeugende System im Vorratsbehälter installiert ist und durch Fremderregung oder direkte Energiezufuhr von außen arbeitet. 10. The device according to claim 5 to 9, characterized in that the vibration generating system is installed in the reservoir and works by external excitation or direct energy supply from the outside.
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