为了描述物质的形变行为——通常屈服压力是通过Heckel方程[1]来决定，但是不能提供弹性特性以及传导中模内壁的压力信息。通过对STYL'One Evolution压片机的上下冲头加装传感器以及超声波测量仪器，分析纵波和横波的时间及强度，可以确定粉体的几种压实性能[2]。
文/ Barbara Fretter，Benjamin Frindt，Mathias Hucke，Jörg Pieper，Robert F. Lammens

材料与方法
试验步骤
一台由德国Romaco Kilian出品的STYL'One Evolution压片机，该压片机具有一对加装纵向及横向超声波传感器的特殊冲头。冲头上安装了精准的测量系统。为了测量上冲头力和下冲头力，将原始测力元件的信号并联（如图1）。
在压缩过程中，每0.2 ms测一次力和位移并且发出超声波。利用基于LabView和MATLAB的专用数据采集与评估系统，对其时间和强度进行了分析。测量模式可以是穿透式的，也可以是反射式的（如图2）。
一个典型的传输信号如图3所示。

材料
测量了各种常用辅料：各种类型的磷酸钙（Dicafos A7、A150 Fujicalin），微晶体纤维素（Vivapur 102和Vivapur 105），乳糖（Granulac 70和Granulac 200），交联聚乙烯吡咯烷酮（Kollidon CL和CL-M），基纤维素（HPC EXF和HPC ELF），氯化钠（细颗粒和粗颗粒）以及两个APIs，例如扑热息痛和布洛芬。根据文献[2]计算了杨氏模量和泊松比。

结果与讨论
减压阶段的开始是物质弹性恢复的良好指标。曲线的斜率是对其弹性的直接测量：斜率越大，材料越硬（如图4）。
此外，压片速度对弹性性能的影响可以很容易地推导出来。这些对材料的机械相容性有重要的参考价值。通过计算纵向超声速度与横向超声速度之比的杨氏弹性模量，可以更定量地测量材料在压缩过程中的弹性性能。
图5清楚地显示了氯化钠和布洛芬或颗粒剂200的组合可能会在压片过程中产生问题。在相同的压实压力下，其弹性模量相差较大，可能导致在减压过程中弹性恢复量相差较大。Cunningham等人[3]用机械方法测定了Vivapur 102的E-module。其值与超声测量值吻合度较高。
此外，从纵向和横向超声波速度，泊松比，这也是一个压力传递到模具壁的指标，并且是可以计算的。通过绘制泊松比与固体分率的关系，可以得到物质的形变性质。塑性形变材料的泊松数呈线性增长，而脆性断裂材料的泊松数与固体组分无关（如图6）。
显然，随着固体分率的增加，形变行为也会发生变化。这种形变行为很难从Heckel图中得到。

概要和结论
从压缩过程中的速度可以得到有关赋形剂和原料药形变特性的有价值的信息。杨氏模量成为将赋形剂以机械相容的方式组合在一起的工具，泊松比是赋形剂形变机理的指标。由此可知，US的测量方法对于日常配方开发和基于FEM计算预测片剂性能具有重要意义。

【参考文献】
[1] M. Kuntz et al， 聚合物片剂的压敏性作为一项重要性质：改进的heckel方程. J. Pharm. Sci., 88 (2), 174-179.
[2] J. D. Stephens et al，压片过程的超声实时模内监测——概念验证研究，国立台湾科技大学硕士论文. Int. J. Pharm., 442 (2013), 20-26.
[3] J.C. Cunningham et al，压片分析. I.粉末力学性能与粉末/模具摩擦特性的表征. J. Pharm. Sci., Vol. 93, (8) 2022-2039.

本文由Romaco公司杨国栋先生翻译整理。