振動破碎式微丸機的製作方法
2023-10-28 05:19:32
專利名稱：振動破碎式微丸機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種製藥設備，更具體的說，本發明涉及一種用於製備實心微丸的振 動破碎式微丸機。
背景技術：
微丸劑，作為一種新型的藥物製劑，其主要特點包括以下方面-
(1) 最為突出的優點是可將難溶性藥物熔融分散在親水性基質中，以利藥物的 溶出，故能夠提高某些難溶性藥物的生物利用度。
(2) 與同品種片劑相比，在輔料、包裝材料、生產工時上可降低成本50%以上；
(3) 主藥在基質中分散均勻，劑量準確，較之一般丸劑或片劑，其重量差異小；
(4) 某些液體藥物，可以使用滴製法製成方便服用的固體滴丸；
(5) 選用合適的緩、控釋輔料或腸溶性基質製成的滴丸，還可以控制藥物的釋放 並起到緩釋或腸溶的作用；
鑑於以上所述微丸製劑的種種特點，醫藥用微丸製劑的研發和生產吸引了眾多的制 藥企業。高品質的微丸生產新技術已經為眾多製藥企業和研發單位所關注。
目前製備微丸的方法有多種，主要有包衣鍋滾動制丸法、擠壓滾圓法、離心造粒法、 流化床制丸法、球型成型機制丸法、噴霧乾燥法、沸騰床制丸法等。
包衣鍋滾動制丸法，又稱為滾動泛丸法，即將藥物和輔料混合粉末或預製的母丸置於包 衣鍋中，噴灑潤溼劑或粘合劑(水、稀醇等)，滾動成丸。
擠壓滾圓法，設備包括擠壓裝置和滾圓裝置兩大部分。將藥物與輔料等混合均勻加人 水、醇或粘合劑溶液製成軟材；然後採用適宜的擠壓機將溼料通過具一定孔徑的孔或篩制 成圓柱形顆粒或條狀擠出物，再經滾圓機滾圓成丸。
離心造粒法，它的主機是一臺同時具有流化作用的離心機，制丸時可將部分藥物與輔 料的混合細粉或母核直接投入離心機流化床內並鼓風，粉料在離心力及磨擦力的作用下， 在定子和轉子的曲面上形成迴轉運動的粒子流，通過噴槍噴射入適量的霧化漿液，粉料凝 聚成粒，獲得球形母核，然後繼續噴入霧化漿液並噴灑含藥粉料，使母核增大成丸。
流化床制丸法，設備由空氣壓縮系統動力加熱系統噴霧系統及控制系統組成。其方法 是將物料置於流化室內， 一定溫度的空氣由底部經篩網進人流化室，使藥物、輔料在流化 室內懸浮混合，然後噴入霧化粘合劑，粉末開始聚結成均一的球粒，當顆粒大小達到規定 要求時，停止噴霧，形成的顆粒直接在流化室內乾燥。
目前製備微丸的方法雖有多種，但能被接受的較常用的方法和設備是包衣鍋滾微丸， 流化床包衣機制微丸以及擠出滾圓法制微丸。鍋包法設備簡單，價格低廉，目前被實驗室較多採用。 一般需要預製的丸心，才能滾出較好的微丸，滾出的微丸質量與操作者的經驗、 水平有很大的關係，顆粒大小較難控制，粒度分布不均，粉塵汙染大，成品合格率低，批 問重現性差等缺點，且生產效率低，操作周期長，勞動強度大，不適應工業化大規模生產； 流化床包衣機是國外製備微丸較常用的方法，系統較為複雜，由空氣壓縮系統，動力加熱 系統，噴霧系統等組成。微丸成型效果受噴漿速度、轉盤轉速、供粉速度、鼓風量等因素 影響，操作複雜，對氣流等參數大小的控制要求十分精確，價格也比較昂貴；擠出滾圓法 制微丸是目前應用最廣的成丸方法，效率高，粒徑分布範圍寬，粉塵飛揚少，但如果製得 的條狀物較硬，則硬度好，圓度差；如製得的條狀物較軟，圓度好，硬度差，並且由於餘 料需要再次擠壓搓圓，使微丸的崩解、溶出等性質出現較大變化。
發明內容
本發明所要解決的問題，就是提供一種能夠克服現有微丸機一些缺點(比如系統 複雜、控制難度大、對操作者水平要求較高、粉塵汙染、原料浪費、效率低等)的一 種新型微丸機。為此，本發明採用如下的技術方案
一種振動醉碎式微丸機，包括儲液罐、滴丸系統、冷卻循環裝置、微丸收集器， 控制電路，其i，
所述的儲液罐外壁設置有夾壁層，在夾壁層內設置有加熱器和溫度傳感器，溫度 傳感器和加熱器分別與控制電路相連，控制電路根據溫度傳感器檢測的溫度控制加熱 器的通斷；所述儲液罐的下部設有電動閥門；
所述的滴丸系統包括滴頭、噴孔、激振器、齒輪泵，所述滴頭與激振器之間通過 剛性連杆相連；滴頭的下部設置有一個或一個以上的噴孔，所述噴孔的上部為進液口， 下部為噴口；滴頭與儲液罐電動閥門之間通過管路相連，在管路上設置有齒輪泵；滴 頭側壁上開設有兩個插入孔，在孔內插有分別與控制電路相連的加熱器和溫度傳感器， 控制電路根據溫度傳感器檢測的溫度控制加熱器的通斷；
所述冷卻循環裝置包括冷凝柱、攪拌裝置、過濾器、冷凝箱、冷卻泵和電磁泵， 所述冷凝柱設置在滴頭的下方，其上端設置有攪拌裝置，下端通過循環管連接到過濾 器，冷凝箱位於過濾器的下方，其下部設置有冷卻泵；通過冷卻泵冷卻的液體由循環 管和電磁泵被送回冷凝柱內；
所述的微丸收集器，用於收集經過過濾器濾出的微丸。
作為優選實施方式，本發明的振動破碎式微丸機，所述的攪拌裝置包括由電機驅 動的攪拌槳，通過控制電路調節攪拌速度，並實時顯示攪拌速度；在所述的齒輪泵的 泵頭上裝有加熱圈和溫度傳感器，溫度傳感器檢測到的溫度信號被送入控制電路，由 控制電路根據溫度信號控制加熱溫度；控制電路根據捕捉的齒輪泵的脈衝數，獲得瞬 時流量，再根據噴口直徑和瞬時流量，算出噴口處藥液的瞬時流速，並在顯示器上實 時顯示；所述噴孔的噴口處壁厚《0.3mm，所述噴口直徑為0.2-lmm;所述激振器與驅動電源1相連，並通過驅動電源控制激振器的振動頻率與振幅；所述驅動電源的頻率 控制範圍為10Hz至20KHz，精度為1Hz;電壓控制範圍為0V至24V，精度為0. 01V;
連接滴頭與儲液罐電動閥門的管路為軟管；儲液罐內設置有攪拌器。
本發明通過滴製法製備微丸，設備簡單，操作方便，生產周期短，制丸效率高，微 丸成型效果好；粒徑調整範圍寬，只需要更換不同孔徑的滴頭，配以合適的破碎頻率和振 幅，就可滴制幾十微米到幾毫米的微丸，即適用於實驗室小批量生產，又適合工業大批量 生產，是非常具有應用前景的一種微丸設備。與現有的微丸製備設備相比具有如下有益 效果
(1) 採用液體射流破碎原理製備微丸，生產效率明顯提高；
(2) 通過振動頻率、振幅與藥液流速相匹配的振動滴制方式，可獲得圓整光滑、 粒徑偏差《10%的微丸；
(3) 不改變噴孔的孔徑，只改變頻率與流速也可在一定範圍內得到不同粒徑的 滴丸，從而使在線調節滴丸丸重成為可能，提高了設備的可操作性；
(4) 當噴口孔徑為O. 2-0.5mm時，可快速、高效的製備粒徑小於lmm，粒徑偏差 《10%的微丸，並保證其製備效果同於滾圓機、離心噴霧機、以及流化床等製備微丸的 主要設備；
(5) 結構簡單、設計合理，操作條件易於控制，製備成本低，丸重差異小，制 備過程簡單，適用於多品種微丸的批量生產。
(6) 通過設置攪拌系統，減小了射流液滴之間相粘連的現象，大大減小了粒徑偏差。
(7) 採用齒輪泵作為流速控制與傳輸單元，使得射流藥液的流速更加穩定流暢， 從而獲得更好的制丸效果。
圖1是本發明中所述滴丸機的結構示意圖； 圖2是所述滴丸機中滴頭的剖面結構示意圖； 圖3是所述滴丸機中噴孔的結構示意圖。 附圖標記說明
1驅動電源1 2激振器3攪拌裝置 4 P 7冷凝柱 8電磁泵 9殼體 10; 13四氟軟管 14微型齒輪泵 15: 18循環管 19進液螺紋孔 20: 21溫度傳感器插入孔 22加熱器插入孔 25與滴頭裝配螺紋 26進液口 27噴口
WJ性連杆 5滴頭 6噴孔 攪拌器ll儲液罐12電動閥門 過濾器16冷凝箱17冷卻泵 連接激振器螺紋孔
23底蓋 24裝噴孔螺紋孔
28噴口壁厚具體實施方式
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以下結合圖l、圖2、圖3以及一個實施例對本發明作以詳細描述。 圖l示出了本發明中所述滴丸機的整體結構。
本發明的微丸機包括殼體9以及設置在殼體9內的儲液罐11、滴丸系統、冷卻循 環裝置、微丸收集器、控制電路等。
儲液罐ll外壁設置有夾壁層，在夾壁層內設置有加熱器和溫度傳感器，下部設有 電動閥門12;
滴丸系統包括滴頭5、激振器2、齒輪泵14。圖2為滴頭5示意圖。滴頭5側壁上 設置有進液螺紋孔19以及加熱器插入孔22，其上端設置有與連杆連接的螺紋孔20以 及溫度傳感器插入孔21，其下端設置有底蓋23，底蓋23上設置有裝配噴孔6的螺紋 孔24。本實施例中的滴頭5採用了加熱器與滴頭一體化的設置，其優點是重量輕且有 利於傳熱保溫，拆卸方便，可以達到控制滴頭5內藥液溫度的目的。
根據滴丸製備工藝的需要，滴頭5的下端可以設置1至8個可拆卸噴孔6，噴孔6 的結構如圖3所示，其上部設置有與滴頭5下端底蓋裝配的滴頭螺紋，其中心為進液 口 26，其下端的噴口壁厚28的數值《0. 3mm，其噴口 27的直徑為0. 2-lmm。
滴頭5與激振器2之間通過剛性連杆4相連。為了方便控制振動的頻率和振幅， 本發明設計了專門的激振器2驅動電源1頻率可在10Hz至20KHz的範圍內連續調節，調 節精度為lHz,電壓可在0V至24V範圍內連續可調，調節精度為0.01V，且其振幅和振動 頻率的數值可通過殼體9上設置的顯示面板進行實時顯示。滴頭5側壁上開設有兩個插 入孔，在孔內插有分別與控制電路相連的加熱器和溫度傳感器。
滴頭5與儲液罐11電動閥門12之間通過管路相連，為了方便控制藥液射流速度， 保證射流速度的穩定，本發明採用微型齒輪泵14作為藥液傳輸與流速控制裝置。微型 齒輪泵14由齒輪泵頭和驅動電機組成，電機每轉一轉，輸出體積恆定的藥液，同時電 機輸出恆定個數的脈衝，通過檢測每秒脈衝的個數從而得到瞬時流量。
冷卻循環裝置包括冷凝柱7、過濾器15、冷凝箱16、冷卻泵和電磁泵8。冷凝柱 7通過循環管連接到過濾器15，冷凝箱16位於過濾器15的下方，其下部設置有冷卻 泵17;通過冷卻泵17冷卻的液體由循環管和電磁泵8被送回冷凝柱7內；微丸收集器 安裝在過濾器15旁，用於收集經過過濾器15濾出的微丸。
為了減小藥液破碎後在冷凝液中的粘連現象，本發明設計了攪拌裝置3，採用平 槳式攪拌槳或渦輪式攪拌槳，在冷凝柱7內設計了控制裝置，控制電路通過旋鈕調節 攪拌裝置的攪拌速度，並在顯示器上實時顯示攪拌速度。
為了利於藥液的混合與傳熱，本發明在儲液罐ll內設置了攪拌槳IO (攪拌器)， 攪拌速度可調；
為了控制所述儲液罐11內藥液的溫度，本發明所述儲液罐11設有夾壁層，夾壁 層內設有加熱器和溫度傳感器，可以進行水域或油域加熱；為了承受藥液溫度，同時減少管道彈性力對激振器2振動的影響，本發明中儲液 罐ll與微型齒輪泵14之間，微型齒輪泵14與滴頭5之間採用耐溫性、耐壓性與柔韌 性均較良好的四氟軟管。
為了使藥液一直處於熔融狀態，順利傳輸，齒輪泵泵頭上安裝有加熱圈對泵頭加 熱，泵頭上還安裝有溫度傳感器，檢測到的溫度信號被送入控制電路，由控制電路根 據溫度信號控制加熱圈的通斷，從而控制加熱溫度，控制電路將溫度值在顯示器上實 時顯示。
為了整體設置的方便，所述的電磁激振器2與所述的儲液罐11採用並行方式放置。
本發明的控制電路，採用PIC18F4431作為控制器，利用其CCP模塊檢測單位時間 內齒輪泵14的脈衝數，從而獲得瞬時流量，再根據噴口直徑和瞬時流量，算出噴口處 藥液的瞬時流速，並在顯示器上實時顯示。
儲液罐11和滴頭5外部的加熱器和溫度傳感器分別與控制電路相連，控制電路根 據溫度檢測值，控制加熱器的通斷。
使用上述滴丸機製備微丸的方法包括如下步驟
(1) 將藥物與基質放入儲液罐11中，對儲液罐ll加熱，同時微型齒輪泵14與 滴頭5進入加熱狀態；並打開冷卻泵17、電磁泵8，同時調節冷凝柱7中冷凝劑液面 的高度；
(2) 待藥物與基質熔融成為藥液之後，開動攪拌槳將其攪拌均勻；
(3) 設定流速，振動的頻率與振幅；
(4) 設定攪拌速度，並開啟攪拌；
(5) 打開電動閥門12與微型齒輪泵14，使藥液在齒輪泵14的吸引作用下通過滴 頭5的噴孔6形成恆定速度的射流，同時在激振器2的振動下破碎並進入冷凝柱7，經冷 凝柱7中的冷凝液冷凝形成微丸；
(6) 微丸隨冷凝液一起通過冷凝柱7底部的循環管流入過濾器15並被過濾器15 過濾收集，冷凝液則經過濾器15流入冷凝箱16，經製冷泵製冷後再被電磁泵8打回 冷凝柱7循環使用。
本發明的振動破碎式微丸機，依據射液體射流破碎理論而研製。該微丸機通過微 型齒輪泵的吸引作用將儲液罐中的熔融藥液傳輸至自加熱的滴頭，並使藥液在滴頭的 噴孔處形成射流，該射流在激振器所加的一定頻率和振幅的振動作用下破碎，冷凝後 形成微丸，其單孔製備效率通常可達25ml/min。
本發明採用振動破碎方式製備微丸，其製備原理為藥液在微型齒輪泵的吸力作用 下通過噴孔，在噴孔出口形成一定流速的射流，射流在外加激振器的特定頻率和振幅的作 用下破碎形成均勻的液滴，液滴冷卻收縮後就得到微丸。只要頻率、振幅和滴速匹配合適， 就會得到粒徑偏差《10%，圓整光滑的滴丸或微丸。
舉例物料為聚乙二醇(PEG) 4000，噴孔直徑0.6mm的單孔，振動頻率70Hz，電壓3. 0V， PEG4000噴射流量18ml/min，所製備的滴丸平均粒徑為1. 753誦，粒徑偏差為 3.6%;振動頻率80Hz，電壓3.0V， PEG4000噴射流量18ml/min，所製備的滴丸平均粒 徑為1.819mm，粒徑偏差為4. 1%。
以上參照附圖對本發明技術方案的描述是示意性的，沒有限制性。本領域的技術 人員應該能夠理解，在實際的實施中，本發明的滴丸機中各構件的形狀和布局方式均 可能發生某些改變；而在本發明的啟示下，其他人員也可以作出與本發明相似的設計 或對本發明中各部件的設置狀況作出修改或對其中的某個構件進行等同替換。特別需 要指出的是，只要不脫離本發明的設計宗旨，所有顯而易見的改變以及具有等同替換 的相似設計，均包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種振動破碎式微丸機，包括儲液罐、滴丸系統、冷卻循環裝置、微丸收集器，控制電路，其中，所述的儲液罐外壁設置有夾壁層，在夾壁層內設置有加熱器和溫度傳感器，溫度傳感器和加熱器分別與控制電路相連，控制電路根據溫度傳感器檢測的溫度控制加熱器的通斷；所述儲液罐的下部設有電動閥門；所述的滴丸系統包括滴頭、噴孔、激振器、齒輪泵，所述滴頭與激振器之間通過剛性連杆相連；滴頭的下部設置有一個或一個以上的噴孔，所述噴孔的上部為進液口，下部為噴口；滴頭與儲液罐電動閥門之間通過管路相連，在管路上設置有齒輪泵；滴頭側壁上開設有兩個插入孔，在孔內插有分別與控制電路相連的加熱器和溫度傳感器，控制電路根據溫度傳感器檢測的溫度控制加熱器的通斷；所述冷卻循環裝置包括冷凝柱、攪拌裝置、過濾器、冷凝箱、冷卻泵和電磁泵，所述冷凝柱設置在滴頭的下方，其上端設置有攪拌裝置，下端通過循環管連接到過濾器，冷凝箱位於過濾器的下方，其下部設置有冷卻泵；通過冷卻泵冷卻的液體由循環管和電磁泵被送回冷凝柱內；所述的微丸收集器，用於收集經過過濾器濾出的微丸。
2. 根據權利要求1所述的振動破碎式微丸機，其特徵在於，所述的攪拌裝置包括 由電機驅動的攪拌槳，通過控制電路調節攪拌速度，並實時顯示攪拌速度。
3. 根據權利要求1所述的振動破碎式微丸機，其特徵在於，在所述的齒輪泵的泵 頭上裝有加熱圈和溫度傳感器，溫度傳感器檢測到的溫度信號被送入控制電路， 由控制電路根據溫度信號控制加熱溫度。
4. 根據權利要求1所述的振動破碎式微丸機，其特徵在於，控制電路根據捕捉的 齒輪泵的脈衝數，獲得瞬時流量，再根據噴口直徑和瞬時流量，算出噴口處藥 液的瞬時流速，並在顯示器上實時顯示。
5. 根據權利要求1所述的振動破碎式微丸機，其特徵在於，所述噴孔的噴口處壁 厚《0.3mm，所述噴口直徑為0. 2-lmm。
6. 根據權利要求1所述的振動破碎式微丸機，其特徵在於，所述激振器與驅動電 源1相連，並通過驅動電源控制激振器的振動頻率與振幅。
7. 根據權利要求2所述的振動破碎式微丸機，其特徵在於，所述驅動電源的頻率 控制範圍為10Hz至20KHz，精度為1Hz;電壓控制範圍為0V至24V，精度為 0. 01V
8. 根據權利要求1所述的振動破碎式微丸機，其特徵在於，連接滴頭與儲液罐電 動閥門的管路為軟管。
9. 根據權利要求1所述的振動破碎式微丸機，其特徵在於，儲液罐內設置有攪拌 器。
全文摘要
本發明屬於製藥設備技術領域，涉及一種振動破碎式微丸機，包括儲液罐、滴丸系統、冷卻循環裝置、微丸收集器，控制電路。其中的滴丸系統包括滴頭、噴孔、激振器、齒輪泵，滴頭與激振器之間通過剛性連杆相連；滴頭的下部設置有一個或一個以上的噴孔，噴孔的上部為進液口，下部為噴口；滴頭與儲液罐下方的電動閥門之間通過管路相連，在管路上設置有齒輪泵；滴頭側壁上開設有兩個插入孔，在孔內插有分別與控制電路相連的加熱器和溫度傳感器，控制電路根據溫度傳感器檢測的溫度控制加熱器的通斷；冷卻循環裝置包括冷凝柱、攪拌裝置、過濾器、冷凝箱、冷卻泵和電磁泵。本發明的優點是可批量生產微丸劑，生產效率高，設備結構簡單，控制方便。
文檔編號A61J3/06GK101574305SQ20091006924
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月12日 優先權日2009年6月12日
發明者何明霞, 劉豔君, 張海斌, 康 王, 利 秦 申請人:天津大學