淺析COURTOY R290F型壓片機(jī)的位移控制原理和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

孫義強(qiáng)，高翠榮

（天津華津制藥有限公司，天津 300462）

高速旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)是現(xiàn)代制藥企業(yè)口服固體制劑普遍使用的一種制藥設(shè)備。COURTOY壓片機(jī)是世界著名壓片機(jī)品牌之一，工廠位于比利時(shí)，不同于德國(guó)菲特和意大利伊馬壓片機(jī)的液壓提供壓力、傳感器反饋控制片重的方式，COURTOY壓片機(jī)采用恒定氣缸壓力，利用反作用力使位移傳感器產(chǎn)生偏移來(lái)反饋控制片重，主壓壓力恒定，最終不同片重的藥片厚度會(huì)有微量的不同，可使藥片的內(nèi)部性狀如硬度和溶出等更均衡。

1 位移控制原理

對(duì)雙側(cè)單層壓片機(jī)兩側(cè)制作出來(lái)的片劑的重量控制是根據(jù)同樣的原理進(jìn)行的，每個(gè)片劑都要進(jìn)行重量控制。此后所述的控制原理可以用于壓片機(jī)的A側(cè)和B側(cè)。

目的：旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)的生產(chǎn)速度過(guò)高，所以不能單獨(dú)稱(chēng)量所有片劑。這就需要尋找另一種方法來(lái)預(yù)測(cè)片劑的重量。對(duì)于Courtoy的壓片機(jī)而言，當(dāng)以恒力壓縮這些粉料時(shí)，需要根據(jù)對(duì)中模中粉料數(shù)量的測(cè)量進(jìn)行。根據(jù)該測(cè)量結(jié)果，控制器決定片劑的優(yōu)劣，決定是否不合格、是否需要進(jìn)行重量校正。

操作：當(dāng)中模經(jīng)過(guò)過(guò)裝、填料、刮粉和欠裝階段后，頂部沖頭進(jìn)入中模，沖頭隨凸輪軌道到達(dá)預(yù)壓輪。藥片厚度的調(diào)整由底部預(yù)壓縮高度的設(shè)置確定。頂部預(yù)壓輪安裝在導(dǎo)引位置。在控制器上通過(guò)定量閥調(diào)節(jié)氣墊的壓力，確定施加在底部預(yù)壓輪上的力。如果想要采用自動(dòng)控制片劑的形式進(jìn)行壓片，必須對(duì)壓輪的位置進(jìn)行設(shè)置，保證頂部壓輪的位移總在0.3mm和0.7mm之間。這樣就能確信在以恒定的密度壓片，因?yàn)檫@些小小的位移不會(huì)造成氣墊中壓力的增加。

如下圖1所述，EPCH（相當(dāng)于預(yù)壓高度）和片劑重量之間有一種線性關(guān)系。

圖1

由于S恒定不變，假設(shè)ρ也恒定不變，則得到以下公式：

W≈h

同時(shí)：

W=等于片劑的重量（kg）；

V=中模中粉料的量（m3）；

S=中模面積（m2）；

h=EPCH（m）（預(yù)壓程序下中模中粉料的高度）；

ρ=粉料的質(zhì)量密度（kg/m3）。

這就意味著，如果粉料密度一直保持不變，預(yù)壓高度與片劑的重量之間會(huì)有一種線性關(guān)系。這種關(guān)系是重量控制系統(tǒng)通過(guò)位移測(cè)量進(jìn)行重量控制的基本原理。

這兩個(gè)值之間線性關(guān)系的優(yōu)點(diǎn)如下圖2所示。例如，5%的高度變化對(duì)應(yīng)5%的重量變化。

圖2

由于沖頭形狀不同，所以并不總是可以正確計(jì)算片劑的體積。因此，必須確定片劑的等效高度。我們所說(shuō)的等效高度指的是具有所生產(chǎn)片劑的正確體積的圓筒的高度。但是，圓柱的直徑等于片劑的直徑（圖3、4）。

圖3

圖4

既然圓柱部分高度與預(yù)壓高度相符，則如圖5所示。

圖5

一個(gè)片劑的等效高度取決于該片劑的形狀。機(jī)器本身不能讀取Aeq。在Multi-Control 4 系統(tǒng)中，當(dāng)創(chuàng)建新的工具定義時(shí)，就會(huì)自動(dòng)計(jì)算該參數(shù)。

2 CRS的功能

在自動(dòng)生產(chǎn)的過(guò)程中，公稱(chēng)位移與一片好的片劑的重量相對(duì)應(yīng)。極限值已經(jīng)根據(jù)該位移進(jìn)行了計(jì)算，如果片劑的位移在這些極限范圍內(nèi)，則其重量也在公差范圍之內(nèi)。這些極限值被稱(chēng)為出片極限值。當(dāng)“出片”功能開(kāi)啟時(shí)，這些超出公差范圍的片劑就會(huì)被吹出獨(dú)立片槽。

實(shí)踐中：當(dāng)一定數(shù)量片劑的平均位移在校正限值之外時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了對(duì)于填料深度的按比例調(diào)整。例如，當(dāng)平均位移過(guò)大時(shí)，這就說(shuō)明中模中粉料過(guò)多。因此，控制裝置就會(huì)實(shí)施控制，降低填料深度。當(dāng)“校正”功能開(kāi)啟時(shí)，這些調(diào)整會(huì)由控制裝置自動(dòng)完成(第一個(gè)調(diào)整周期)。

如果所生產(chǎn)的片劑中有太多都超出了公差范圍之外，壓片機(jī)就會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行。這種功能稱(chēng)為“停機(jī)”功能。

表1

該表1顯示了轉(zhuǎn)臺(tái)四次旋轉(zhuǎn)的結(jié)果。

‘0’：表示超出公差范圍的片劑。

‘1’：表示在公差范圍之內(nèi)的片劑。

如果連續(xù)生產(chǎn)的四顆片劑中有三顆都超出了公差范圍，控制裝置就會(huì)使機(jī)器停止運(yùn)行。如果四次連續(xù)旋轉(zhuǎn)中同一個(gè)沖頭所生產(chǎn)的三個(gè)片劑都超出了公差范圍，機(jī)器也會(huì)停止運(yùn)行。CRS功能只用于自動(dòng)模式中。

3 計(jì)算公稱(chēng)位移的例子

片劑及其控制規(guī)格：

重量W=300mg；

最大公差（=控制公差）tol（%）=3%；

恒定預(yù)壓力p=100kg；

平片。

當(dāng)進(jìn)入自動(dòng)生產(chǎn)模式時(shí)，如果Multi-Control 4有一段位移，其就會(huì)實(shí)施控制，如果沒(méi)有，其就會(huì)調(diào)節(jié)PCH直到產(chǎn)生一段0.3mm至0.7mm的位移為止。例如，Multi-Control 4 做出了調(diào)整，并且當(dāng)其位移為0.4mm而PCH位移為4.6mm時(shí)，停止調(diào)整。

然后，Multi-Control 4 計(jì)算出公稱(chēng)位移。

第1步：EPCH的計(jì)算。

EPCH=PCH+位移；

EPCH=4.6mm+0.4mm；

EPCH=5.0mm。

第2步：公差的計(jì)算（以mm為單位）。

tol(mm)=EPCH×tol(%)；

tol(mm)=5.0mm×3%；

tol(mm)=0.15mm。

第3步：公稱(chēng)位移的計(jì)算。

\工程位移=最小位移+tol（mm）；

工程位移=0.3mm+0.15mm；

工程位移=0.45mm。

第4步：對(duì)PCH進(jìn)行的調(diào)整，以確保平均位移等于0.45mm的工程位移。

Multi-Control 4 將接收位移在0.30mm和0.60mm之間（或EPCH在4,85mm和5,15mm之間）的所有片劑。

由于PCH和重量之間有一種線性關(guān)系，所以重量的公差為：

tol(mg)=W×tol(%)；

tol(mg)=300mg×3%；

tol(mg)=9mg。

這意味著，重量在291mg和309mg之間的片劑都會(huì)被Multi-Control 4 接收。

4 M第二個(gè)控制周期

對(duì)于重量的控制是基于這樣一個(gè)事實(shí)進(jìn)行的——粉料的質(zhì)量密度保持不變。因?yàn)檫@個(gè)假設(shè)并不總是100%正確，所以必須定期校準(zhǔn)重量和位移之間的關(guān)系。該校準(zhǔn)通過(guò)CALIB功能實(shí)現(xiàn)。

該校準(zhǔn)所需的質(zhì)量控制可以通過(guò)自動(dòng)稱(chēng)重系統(tǒng)（AWS或COMBI-TEST）完成。

AWS先取樣，然后計(jì)算平均值，之后把該值傳遞到控制裝置。該值隨后會(huì)用于增加（減小）預(yù)壓高度和填料深度，進(jìn)而達(dá)到增加（減少）片劑重量的目的。

所使用的另一個(gè)校準(zhǔn)系統(tǒng)是COMBI TEST。該裝置的功能與AWS的功能相同，但是可以向操作員提供關(guān)于片劑高度、直徑和硬度的額外信息。

5 實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)分享

經(jīng)過(guò)多年對(duì)COURTOY R290F型壓片機(jī)的使用和片劑生產(chǎn)過(guò)程的觀察、數(shù)據(jù)積累，分析得出：粉料的質(zhì)量密度穩(wěn)定和具有良好的流動(dòng)性能對(duì)于片劑生產(chǎn)的速度和片劑的合格品的數(shù)量具有正面作用。結(jié)合我國(guó)GMP中關(guān)于片劑重量限度7.5%的規(guī)定，可以在產(chǎn)品定義中設(shè)定公差限度7%，調(diào)整限度因子設(shè)定由25%增加至35%，這樣可以最大限度的保證生產(chǎn)速度和減少機(jī)器的調(diào)整次數(shù)繼而減少不合格片劑產(chǎn)品的數(shù)量。

[1]伍善根.國(guó)外壓片機(jī)技術(shù)的戰(zhàn)略升級(jí)[J].機(jī)電信息,2012,(02):50-54.

[2]韓前健,壓片機(jī)“空氣補(bǔ)償器”技術(shù)與“壓輪偏移量”理論及其運(yùn)用[J].機(jī)電信息,2010,(05).

[3]趙敏,梁毅.國(guó)外壓片機(jī)的觀察與探討[J].機(jī)電信息,2010,（17）.