CN116880160A - 监控药条制丸过程的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种监控药条制丸过程的方法及系统，该方法包括：获取药条的第一数值，其中，所述第一数值至少包括以下至少之一：所述药条的直径、半径、周长；根据所述药条的第一数值和预设的所述药条的第二数值，确定挤出的所述药条的偏差量；根据所述药条的偏差量，控制制药设备调节挤出的所述药条的第一数值。通过上述设置，以使制成的药丸的颗粒大小基本一致，提升药丸的质量，从而确保患者对于药量的把控。

Description

监控药条制丸过程的方法及系统

技术领域

本发明涉及中药制造设备，尤其是指一种监控药条制丸过程的方法及系统。

背景技术

挤出成型技术是一种重要的成型手段，被广泛应用于聚合物加工领域。目前，挤出成型技术在药物制剂领域也受到了高度关注，其中一个应用案例是蜜丸、水丸、微丸等固体分散体的制备。固体分散体为改善难溶性药物的溶解度与生物利用度等问题提供了一种有效的技术方法，其研究应用历史已接近60年，并有大量制剂品种问世。

挤出制丸工艺包括投料、药条挤出、药条切割、搓丸等步骤，具体为：将混合或炼制好的药料加入制丸机螺旋推进器的投料口，螺旋推进器叶片内旋，将药料压入旋转的螺旋槽内，并挤压成圆柱状的药条；出条口挤出的药条经过导轮，垂入分条器，由双搓轮连续切割药条并搓丸。

目前暂无文献报道药物制剂领域挤出制丸过程的挤出药条直径在线测定表征及自动调控方法，工业生产中难以对挤出过程的状态进行量化评估与自动控制，而挤出药条的直径对后续工艺以及终产品的质量具有关键的影响。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种监控药条制丸过程的方法及系统，以使制成的药丸直径的一致性较高，提升药丸的质量。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

本申请提供了一种监控药条制丸过程的方法，该方法包括：

获取药条的第一数值，其中，第一数值至少包括以下至少之一：药条的直径、半径、周长；

根据药条的第一数值和预设的药条的第二数值，确定挤出的药条的偏差量；

根据药条的偏差量，控制制药设备调节挤出的药条的第一数值。

进一步地，根据药条的偏差量，控制制药设备调节挤出的药条的第一数值，包括：

根据药条的偏差量，确定用于调节制药设备的控制量；

根据控制量调节制药设备的压力阈值。

进一步地，根据控制量调节制药设备的压力阈值，包括：

根据预设的调节区间，若控制量处于预设的调节区间内，通过控制制药设备的螺杆转速以调节压力阈值，从而调节药条的第一数值。

进一步地，根据药条的偏差量，控制制药设备调节挤出的药条的第一数值，包括：

根据预设的调节区间，若控制量处于调节区间以外，通过控制制药设备的喂料速度以调节压力阈值，从而调节药条的第一数值。

进一步地，根据药条的偏差量，确定用于调节制药设备的控制量，包括：

控制量满足以下关系式：

；

其中，为控制量，为比例作用系数，为积分作用系数，为微分作用系数，为恒定的控制器偏置，为时刻的药条的偏差量。

进一步地，该方法还包括：

对药条的第一数值进行滤波操作，滤除药条的第一数值的周期干扰噪声。

进一步地，该方法还包括：

将药条的第一数值封装为检测信号，对检测信号经过放大处理后传输至控制器；

根据放大后的检测信号，在控制器的显示界面上显示药条的数值变化曲线。

本申请还提供了一种监控药条制丸过程的系统，该系统包括：

制药设备，制药设备包括出条口，经过制药设备压制成型的药条从出条口挤出；

该系统还包括：

检测模块，用于检测药条的第一数值，检测模块将药条的第一数值封装为检测信号；

控制模块，控制模块与检测模块连接，控制模块用于获取检测信号，控制模块预设有药条的第二数值；控制模块根据药条的第一数值和第二数值，确定药条的偏差量，控制模块根据药条的偏差量确定用于调节制药设备的控制量，控制模块根据控制量确定制药设备的压力阈值。

进一步地，检测模块至少包括以下之一和任意组合：激光发射器和激光接收器，激光发射器和激光接收器分别设置在药条的两侧。

进一步地，控制模块还包括：

判断单元，用于判定控制量是否处于预设的调节区间内，若控制量处于调节区间内，控制模块通过控制制药设备的螺杆转速调节药条的第一数值；若控制量处于调节区间以外，控制模块通过控制制药设备的喂料速度调节药条的第一数值。

所述监控药条制丸过程的方法及系统通过检测药条的第一数值，并根据预设的第二数值确定药条的偏差量，以使控制模块能够根据药条的偏差量确定调节阈值。

附图说明

图1为本申请实施例中监控药条制丸过程的方法的流程图；

图2为本申请实施例中监控药条制丸过程的方法的部分流程图；

图3为本申请实施例中调节方式选择的判断逻辑图；

图4为本申请实施例中监控药条制丸过程的方法中信号处理的流程图；

图5为本申请实施例中调节方式选择的示例图；

图6为本申请实施例中监控药条制丸过程的系统的示意图。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

需要说明的是，本申请实施例中各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

本申请提供了如图1所示的一种监控药条制丸过程的方法，该方法包括：

步骤S100：获取药条的第一数值。

示例性的，药条的第一数值至少包括药条的直径、半径、周长和/或投影面积中的任意一种，或以上多种数值的组合。

在本申请实施例中，药条的第一数值为药条的测量值，即药条生产过程中的实际数值。用于检测药条的第一数值的设备可以是激光检测设备，其中，激光检测设备至少包括激光发射器和激光接收器。通过激光发射器发射的激光束穿过药条，并通过激光接收器接收未被药条遮挡的部分激光束，从而确定药条的第一数值。

需要说明的是，由于药条的直径较小，所以对于药条相关数值的检测精度要求较高，特别是药条的数值直接影响制成的每颗药丸的含药量。相关技术中，一般是通过人工检测，或检测制成的药丸的数值大小，从而确定每颗药丸或同一生产批次的药丸是否符合规范。但是，上述方式导致检测结果不够精确，特别是对于体积较小的药丸，通过人为检测的方式分辨药丸是否符合规范较为困难。另一方面，通过检测药丸的数值大小，虽然检测结果相较于人工检测来说较为精确，但是对于制成的药丸，若药丸不符合规范，则药丸被剔除，导致成品率低，，造成资源浪费。

本申请所提供的监控药条制丸过程的方法，相比人工检测方法，具有更高的检测精度，且能够在制丸前及时调节药条的第一数值，从而避免药材和生产资源浪费。

如图1所示，该方法还包括步骤S200：根据药条的第一数值和预设的药条的第二数值，确定挤出的药条的偏差量。

示例性的，药条的第二数值至少包括药条的直径、半径、周长和/或投影面积，预设的第二数值与第一数值的数值类型对应；其中，第二数值为药条的标准值，第二数值用于衡量制成的药条是否符合相应的规范。

在本实施例中，若激光检测设备检测药条的第一数值为药条的实际直径，第二数值表示为药条的目标直径，通过第一数值和第二数值的差值确定药条的偏差量为直径差。可以理解的，若激光检测设备检测药条的第一数值为药条的实际投影面积，第二数值表示为药条的目标投影面积，通过第一数值和第二数值的差值确定药条的偏差量为投影面积差。上述设置并不表示第一数值和第二数值仅仅能够为直径、半径、周长和/或投影面积，以上仅是监控药条制丸过程的方法中较佳的实施例。对于其他可能用于衡量药条是否符合规范的参数，或者能够通过激光检测设备获取的药条的参数，均在本申请所要求保护的范围以内，在此不进行赘述。

如图1所示，该方法还包括步骤S300：根据药条的偏差量，控制制药设备调节挤出的药条的第一数值。

其中，需要说明的是，在上述流程中或者附图的流程图中步骤虽然示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

如图2所示，步骤S300具体包括：

步骤S301：根据药条的偏差量，确定用于调节制药设备的控制量。

示例性的，激光检测设备获取药条的偏差量，并将药条的偏差量封装为检测信号传输至控制器，其中，控制器为PID控制器（Proportion Integration Differentiation，比例-积分-微分控制器）。PID控制器具有响应速度快和精度高的特点，而药条挤出过程呈持续输送的状态，通过PID控制器比例、积分和微分作用结合，可以快速响应药条指标的偏差，通过及时调整制药设备的参数，将药条的指标稳定在预设的第二数值，有利于药条生产过程平稳进行，避免资源浪费。

在本实施方式中，控制量满足以下关系式：

；

其中，为控制量，为恒定的控制器偏置，为比例作用系数，为积分作用系数，为微分作用系数，为时刻药条的偏差量。

步骤S302：根据控制量确定制药设备的压力阈值。

在本实施例中，对制药设备的压力阈值的调节能够通过控制其螺杆的转速和喂料速度得以实现。

示例性的，增加制药设备的螺杆转速，会提高制药设备的腔体中物料的输送速度，进而增加物料在制药设备的出条口处的压力阈值，挤出的药条通过出条口后会膨胀，使得药条的第一数值增大。

示例性的，减小制药设备的螺杆转速，会降低制药设备的腔体中物料的输送速度，进而减小物料在制药设备的出条口处的压力阈值，挤出的药条通过出条口后会收缩，使得药条的第一数值减小。

示例性的，通过增加喂料速度，制药设备的腔体内物料量增加，螺杆与物料之间的挤压作用增强，也增加了腔体内的压力阈值，其效果与改变螺杆转速具有相似的效果。可以理解的，通过减小喂料速度，从而减小由出条口挤出的药条的第一数值，在此不进行赘述。

通过上述设置，以实现减小药条的第一数值和第二数值之间的偏差，并且控制逻辑较为简单，无需对现有的设备进行复杂的改进。

步骤S302：根据控制量确定制药设备的压力阈值，具体包括：

根据预设的调节区间，若控制量处于预设的调节区间内，通过控制制药设备的螺杆转速以调节压力阈值，从而调节药条的第一数值。

示例性的，控制器内存储有预设的调节区间，该调节区间用于选定制药设备的调节方式（如制药设备通过控制螺杆转速或喂料速度的调节方式）。由于不同的调节方式对于压力阈值的调节具有不同的精度，一方面，在药条的第一数值与第二数值之间的偏差量较小的情况下，通过控制螺杆转速以实现制药设备中压力阈值的调节，具有更高的调节精度。另一方面，在药条的第一数值与第二数值之间的偏差量较大的情况下，通过控制喂料速度以实现制药设备中压力阈值的调节，药条的第一数值调节的响应速度更快，从而减少药条的浪费。

在本实施方式中，根据预设的调节区间，若控制量处于调节区间以外，通过控制制药设备的喂料速度以调节压力阈值，从而调节药条的第一数值。

其中，选定制药设备的调节方式的流程示意图可以如图3所示。

如图4所示，示例性的，假设药条的第二数值为药条的直径，第二数值设置为5mm，PID控制器（P=2，I=4，D=1）根据激光检测设备获取的实际药条的第一数值与第二数值之间的偏差量，通过对偏差量进行比例、积分和微分计算，输出控制量。当PID控制器控制量大于-0.4且小于0.4时，通过调节螺杆转速控制药条的第一数值；当PID控制器输出量大于等于-1且小于等于-0.4时，通过调节喂料速度控制药条的第一数值；当PID控制器输出量大于等于0.4且小于等于1时，通过调节喂料速度控制药条的第一数值。

综上，通过实时监测药条的第一数值并根据监测结果调节螺杆转速和喂料速度，从而保持挤出药条的第一数值基本等于预设的第二数值，从而保证药条的质量和稳定性。

如图5所示，在本申请实施例中，该方法还包括：

步骤S400：对药条的第一数值进行滤波操作，滤除药条的第一数值的周期干扰噪声。

示例性的，由于药条的第一数值变化幅度不大，通过滤除药条的第一数值的周期干扰噪声，能够提升对制药设备控制的精确性。

步骤S500：将药条的第一数值封装为检测信号，对检测信号经过放大处理后传输至控制器。

步骤S600：根据放大后的检测信号，在控制器的显示界面上显示药条的数值变化曲线。

需要说明的是，由于药条的第一数值一般较小，特别在制作小颗粒药丸过程中，在一个检测时间段内，药条的第一数值的变化曲线不明显。为了避免控制器的显示界面上无法直观的观察到药条的变化趋势，通过对检测信号进行信号放大，以使控制器的显示界面上能够较为清晰的观测到药条的数值变化曲线，以便于操作人员及时对制药设备进行调整。

如图6所示，本申请还提供了一种监控药条制丸过程的系统，该系统包括：

制药设备11，用于加工物料，并将物料制成药条；制药设备11包括出条口，制成的药条从出条口被挤出。

检测模块12，检测模块12用于检测药条的第一数值，其中，第一数值至少包括以下之一或任意组合：药条的直径、半径、周长和投影面积等；检测模块12将药条的第一数值封装为检测信号。

示例性的，检测模块12至少包括以下之一和任意组合：激光发射器121和激光接收器122，激光发射器和激光接收器分别设置在药条的两侧。

控制模块13，控制模块13与检测模块12连接，控制模块13用于获取检测信号，控制模块13内设置有药条的第二数值，且药条的第二数值与第一数值相对应。控制模块13根据药条的第一数值和第二数值确定药条的偏差量，控制模块根据药条的偏差量确定用于调节制药设备11的控制量；其中，控制模块13为PID控制器。

可选的，控制模块13根据控制量确定制药设备11的压力阈值。

具体地，控制模块13包括判断单元。控制模块13内存储有选定不同调节方式的预设的调节区间，判断单元用于判定控制量是否处于预设的调节区间内。

示例性的，若判断单元判定控制量处于预设的调节区间内，控制模块13通过控制制药设备11的螺杆转速调节制药设备11的内腔中的压力阈值，从而调节由出条口111被挤出的药条的第一数值，以使药条的第一数值与第二数值基本相等。

示例性的，若判断单元判定控制量处于预设的调节区间以外，控制13通过控制制药设备11的喂料速度调节制药设备11的内腔中的压力阈值，从而调节由出条口111被挤出的药条的第一数值，以使药条的第一数值与第二数值基本相等。

可选的，该系统还包括放大模块14，检测模块12生成的检测信号通过放大模块14进行放大处理后，传输至控制模块13。从而确保药条监测的准确性。

通过上述设置，提升药条的控制精度，相较于相关技术中，对于调节药条的第一数值的成本更低，且产品的质量更高。

应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种监控药条制丸过程的方法，其特征在于，

所述方法包括：

获取药条的第一数值，其中，所述第一数值至少包括以下至少之一：所述药条的直径、半径、周长；

根据所述药条的第一数值和预设的所述药条的第二数值，确定挤出的所述药条的偏差量；

根据所述药条的偏差量，控制制药设备调节挤出的所述药条的第一数值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述药条的偏差量，控制制药设备调节挤出的所述药条的第一数值，包括：

根据所述药条的偏差量，确定用于调节所述制药设备的控制量；

根据所述控制量调节所述制药设备的压力阈值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述控制量调节所述制药设备的压力阈值，包括：

根据预设的调节区间，若所述控制量处于所述预设的调节区间内，通过控制所述制药设备的螺杆转速以调节所述压力阈值，从而调节所述药条的第一数值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述药条的偏差量，控制制药设备调节挤出的所述药条的第一数值，包括：

根据所述预设的调节区间，若所述控制量处于所述调节区间以外，通过控制所述制药设备的喂料速度以调节所述压力阈值，从而调节所述药条的第一数值。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述药条的偏差量，确定用于调节所述制药设备的控制量，包括：

所述控制量满足以下关系式：

；

其中，为所述控制量，为比例作用系数，为积分作用系数，为微分作用系数，为恒定的控制器偏置，为时刻的所述药条的偏差量。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

对所述药条的第一数值进行滤波操作，滤除所述药条的第一数值的周期干扰噪声。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

将所述药条的第一数值封装为检测信号，对所述检测信号经过放大处理后传输至控制器；

根据放大后的所述检测信号，在所述控制器的显示界面上显示所述药条的数值变化曲线。

8.一种监控药条制丸过程的系统，包括：

制药设备，所述制药设备包括出条口，经过所述制药设备压制成型的所述药条从所述出条口挤出；

其特征在于，所述系统还包括：

检测模块，用于检测所述药条的第一数值，所述检测模块将所述药条的第一数值封装为检测信号；

控制模块，所述控制模块与所述检测模块连接，所述控制模块用于获取所述检测信号，所述控制模块预设有所述药条的第二数值；所述控制模块根据所述药条的第一数值和第二数值，确定所述药条的偏差量，所述控制模块根据所述药条的偏差量确定用于调节所述制药设备的控制量，所述控制模块根据所述控制量确定所述制药设备的压力阈值。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述检测模块至少包括以下之一和任意组合：激光发射器和激光接收器，所述激光发射器和所述激光接收器分别设置在所述药条的两侧。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述控制模块还包括：

判断单元，用于判定所述控制量是否处于预设的调节区间内，若所述控制量处于所述调节区间内，所述控制模块通过控制所述制药设备的螺杆转速调节所述药条的第一数值；若所述控制量处于所述调节区间以外，所述控制模块通过控制所述制药设备的喂料速度调节所述药条的第一数值。