CN219369563U - 一种多功能顶空气体分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于气体分析仪技术领域，具体涉及一种多功能顶空气体分析仪，其包括进样装置、传送装置、控制系统、检测系统和剔废装置。该仪器通过激光穿透容器顶空或溶液，被顶空的水汽、氧或二氧化碳分子吸收，由于吸收峰高与气体含量成正比，峰宽度和顶空压力成正比，因此可通过监测吸收峰高和峰宽度，并经过计算机运算，可确定样品中顶空残氧量、溶氧量、二氧化碳含量和真空度的含量或数值，以及检测容器密封完整性。本实用新型通过激光吸收光谱技术，可实现药品或食品的顶空气体含量、溶氧量、二氧化碳含量和真空度测定，具有多功能、操作简单、不破坏检测样品以及可实现样品100％检测的优点。

Description

一种多功能顶空气体分析仪

技术领域

本实用新型涉及气体分析仪技术领域，具体涉及一种基于激光吸收光谱技术无损测定药品或食品的顶空残氧量、溶氧量、二氧化碳含量和真空度的仪器。

背景技术

激光顶空分析技术(Laser Headspace Gas Analysis Technolog)是指发射的激光穿透容器顶空或溶液，被顶空的水汽、氧或二氧化碳分子吸收，由于吸收峰宽度和顶空压力成正比，因此可通过监测峰宽度，并经过计算机运算，可确定样品中顶空残氧量、溶氧量、二氧化碳含量和真空度的含量或数值。

目前，顶空气体分析仪测试的方法主要包括电化学法、氧化锆法以及荧光衰减法等，以上几种方法检测样品时具有以下缺点：

1)仅能随机抽样检测，无法确定所有产品的顶空残氧量、溶氧量、二氧化碳含量或真空度的控制水平，进而无法保证批内所有样品的均一性；

2)检测产品时，要求产品具有一定的顶空体积(≥2ml)，因此对于1～3ml的注射剂检测时，需要采用水下法收集多支样品的顶空气体，不仅不能真实反映单支样品的实际情况，而且水中溶解的气体也会对结果产生影响；

3)需要从样品中抽出顶空气体检测，但检测设备管路中残留的空气导致结果的不准确；

4)检测过程中需要破坏样品，对于较为昂贵的样品(例如参比制剂或昂贵的试剂)，则无法再次重复使用，造成资源浪费；

5)由于部分样品需要采用水下法检测，容易导致组件被抽取上来的水浸没，影响检测器的灵敏度，因此需定期更换电解液以及半透膜等耗材；

6)功能单一，仅能检测顶空残氧量、溶氧量、二氧化碳含量或真空度中的某一项。

发明内容

本实用新型提供一种多功能顶空气体分析仪，用以解决顶空气体检测的随机抽样、结果准确性低、顶空气体体积要求高、仪器管路残留空气、破坏样品、耗材易损坏以及功能单一的问题。另外，还兼具多种功能，包括可同时检测样品的气密性、顶空残氧量、溶氧量、二氧化碳含量或真空度。旨在为对氧气和溶氧量极为敏感的品种制定合理的含氧标准，并且可100％无损坏检测样品，进一步保证产品均一性以及提高样品生产收率。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种多功能顶空气体分析仪，所述分析仪包括进样装置、传送装置、控制系统、检测系统和剔废装置。

所述的一种多功能顶空气体分析仪，其特征在于，所述的进样装置由进样旋转台、进样装置发动机和两个或以上支撑结构组成。

所述的一种多功能顶空气体分析仪，其特征在于，所述的传送装置由传送带、传送带发动机和水平护栏组成；所述传送带的轨道共两条，为平行状态；所述水平护栏上有水平气泡。保证整个设备处于水平状态，并放置产品在检测过程中不掉落。

所述的一种多功能顶空气体分析仪，其特征在于，所述控制系统包括激光波长控制模块、进样旋转台旋转速度控制模块、轨道运行速度控制模块、检测模块、限度设定模块、报告的命名和数据处理模块、数据统计和报告生成模块。

所述的一种多功能顶空气体分析仪，其特征在于：所述激光波长控制模块中设定激光波长为1～2500nm；所述轨道运行速度控制模块控制轨道运行速度为0～20000支/小时，并同步与进样旋转台旋转速度同步；所述检测模块用于检测顶空残氧量、溶氧量、二氧化碳含量、水汽、真空度以及容器密封完整性；所述数据处理模块是根据激光接收器吸收峰高度和宽度进行数学运算，得到产品的气体含量。

所述的一种多功能顶空气体分析仪，其特征在于，所述检测系统是由激光发射器、背景板、激光接收器、检测系统保护罩、出料口限高门、激光发射器固定支架、激光接收器固定支架和支撑板组成。

所述的一种多功能顶空气体分析仪，其特征在于：所述激光发射器固定支架和所述激光接收器固定支架上具有液压控制升降系统，可根据产品的高度以及检测项进行高度的调整。

所述的一种多功能顶空气体分析仪，其特征在于，所述剔废装置是由剔废转盘、剔废支架杆和传动装置组成；所述剔废装置由控制系统控制，能将超出设定的范围的样品剔除。

本实用新型的工作原理：发射的激光穿透容器顶空或溶液，被顶空的水汽、氧或二氧化碳分子吸收，由于吸收峰宽度和顶空压力成正比，因此可通过监测峰宽度，并经过计算机运算，可确定样品中顶空残氧量、溶氧量、二氧化碳含量和真空度的含量或数值。

有益效果：本实用新型提供一种基于激光吸收光谱技术的顶空气体分析仪，可通过调整不同激光波长范围，检测产品的顶空残氧量、溶氧量、二氧化碳含量、水汽、真空度以及容器密封完整性检测，相比于传统的顶空气体检测设备，具有多功能的同时，还具有：

1)一次可检测上万只样品，检测量大，能100％检测所有产品，确定所有产品的顶空残氧量、溶氧量、二氧化碳含量、水汽、真空度的控制水平，或容器密封完整性，进而保证批内所有样品的均一性；

2)对顶空气体体积要求不高，可检测1～30ml产品；

3)无需从样品中抽出顶空气体检测，也不存在检测设备管路中残留的空气导致结果的不准确；

4)检测过程中无需破坏样品；

5)检测灵敏度高。

附图说明

图1为本实用新型气体分析仪的主视图

图2为本实用进样盘的斜角视图

图3为本实用新型气体分析仪的侧面视图

图4为本实用激光检测主视图

图5实施例1的0天有关物质液相图谱

图6对比例1的0天有关物质液相图谱

图7实施例1的加速2月有关物质液相图谱

图8对比例1的加速2月有关物质液相图谱

图9实施例1的0天异构体液相图谱

图10对比例1的0天异构体液相图谱

图11实施例1的加速2月异构体液相图谱

图12对比例1的加速2月异构体液相图谱

其中：A、进样装置，A1、待检测样品，A2、进样旋转台，A3、进样装置发动机，A4、待检测样品进料盘，A5、分流板，A6、传送道，A7、中心轴，B、传送装置，B1、传送带，B2、水平护栏，B3、传送带发动机，C、控制系统，C1、紧急按钮，C2、键盘，C3、触屏显示屏，C4、快捷按钮，C5、显示屏支撑支架，D、检测系统，D1、激光发射器，D2、背景板，D3、被检测样品，D4、激光接收器，D5、检测系统保护罩，D6、出料口限高门，D7、激光发射器固定支架(具有升降功能)，D8、激光接收器固定支架(具有升降功能)，D9、支撑板，E，剔废装置，E1、剔废转盘，E2、剔废支架杆，E3、传动装置。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行完整、清楚地描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。普通技术人员在本领域中没有做出创造性知识和劳动的前提下参考本实用新型专利内容，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，同步参阅图2～4，一种多功能顶空气体分析仪，包括进样装置A、传送装置B、控制系统C、检测系统D和剔废装置E；进样装置A由进样旋转台A2、进样装置发动机A3和两个或以上支撑结构组成，支撑结构支撑着整个设备，起到稳定设备的作用；传送装置B由传送带B1、传送带发动机B3和水平护栏B2组成，水平护栏起到保护制剂不掉落，并将待检样品传递至检测系统D中，传送带的轨道为两条，为平行状态，水平护栏上有水平气泡，用于保证整个设备处于水平状态，并放置产品在检测过程中不掉落。

控制系统C包括激光波长控制模块，用于控制激光的波长以应对不同的检测需求，激光波长的范围控制在1～2500nm内，可以实现顶空气体全范围检测；轨道运行速度控制模块，控制轨道运行速度在0～20000支/小时，实现大规模检测；进样旋转台旋转速度控制模块，控制进样速度，保证与轨道运行速度保持一致；检测模块，主要用于顶空残氧量、溶氧量、二氧化碳含量、水汽、真空度以及容器密封完整性检测；限度设定模块，根据检测模式，需设定限度，例如气体含量最大最小值、压力最大最小值或水汽最大最小值等；报告的命名和数据处理模块、根据激光接收器吸收峰宽度进行数学运算，得到产品的气体含量；关于数据统计主要统计检测样品数量、合格支数、不合格支数、检测日期和时间；数据统计和报告生成模块，用于统计数据生成报告。

检测系统D由激光发射器D1、背景板D2、激光接收器D4、检测系统保护罩D5、出料口限高门D6、激光发射器固定支架(具有升降功能)D7、激光接收器固定支架(具有升降功能)D8和支撑板D9组成；样品在被检测过程中以12组为一组，激光发射器固定支架和激光接收器固定支架通过液压控制升降系统进行升降调节激光发射器和接收器的高度，激光发射器和激光接收器的高度可根据样品高度或检测模式调整其高度；剔废装置E由剔废转盘E1、剔废支架杆E2和传动装置E3组成。

为进一步清晰展示本实用新型，提供一种多功能顶空气体分析仪的运行情况以及注意事项，设备运行的简易SOP如下：

1)观察设备的四角的水平泡，要求设备整个轨道平面处于水平状态，避免液面不平行影响激光路径；

2)连接电源，开启控制系统，进入开机界面，输入“用户”和“密码”，进入主菜单栏，点击“检测模式”，选择“顶空残氧量”、“溶氧量”、“二氧化碳含量”、“水汽”、“真空度”、“密封性气漏”或“密封性液漏”，然后设定参数，选择合适波长和运行速度，点击保存方法后，回到主界面，调出保存的方法，界面会再次弹出参数；

3)根据检测需求，可通过控制系统调节激光发射器和激光接收器的位置，检测顶空残氧量、二氧化碳含量、水汽、真空度以及容器密封完整性(气漏)时，可将激光发射器和激光发射器控制在产品的顶空位置；检测溶氧量和容器密封完整性(液漏)时，可将激光发射器和激光发射器控制在产品的液面下；

4)检测样品前，使用标准样品以及阴性样品试跑；

5)所有都准备好后，待检测样品进入旋转盘后点击“运行”；

6)运行过程中出现倒瓶或者其他现象时，可随时停机。

为了更好地理解本发明优势，除设备构造以及操作的SOP外，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

试验例1顶空残氧量以及溶氧量监测

盐酸肾上腺素注射液的处方组成为肾上腺素、盐酸、氯化钠以及注射用水，其中，肾上腺素中含有儿茶酚结构，极易被氧化变为红色的肾上腺素红，生产盐酸肾上腺素注射液时需严格控制顶空残氧量以及溶氧量，进而降低氧对制剂稳定性的影响。根据盐酸肾上腺素的特点，设计实施例1和对比例1，目的是为更好的阐述本实用新型的优势。

实施例1

通过配液、过滤、灌封、灭菌后制备得到了盐酸肾上腺素样品，灌装过程中顶空充入氮气，控制顶空残氧量至1.0％以下，使用本实用新型对样品的顶空残氧量和溶氧量进行监测，设定的波长为760nm，并将顶空残氧量和溶氧量不合格的产品剔除。

对比例1

与实施例1相比，顶空残氧量和溶氧量监测采用人工抽检，按生产工艺规程，每小时进行抽检一次，使用顶空气体分析仪(型号：Classic 650)对抽检样品进行顶空残氧量检测，使用溶氧仪(型号：S9-standardkit)检测溶氧量，配制方法以及顶空残氧量和溶氧量控制范围与实施例1均保持一致。

实验结果与数据分析

将实施例1与对比例1产品再随机取样20瓶，其中10瓶检测顶空残氧量，另外10瓶检测溶氧量，检测数据详见表1，并将实施例1与对比例1产品放置加速条件(40℃±2℃，75％±5％RH)，稳定性数据详见表2。

表1顶空残氧量以及溶氧量检测结果

表2加速稳定性数据

结论：盐酸肾上腺素注射对顶空残氧量和溶氧量要求是非常高的，因此需要对顶空残氧量和溶氧量进行严格控制。根据以上数据可知，实施例1经本实用新型设备对所有产品控制后，制剂的顶空残氧量和溶氧量均满足限度且均一性较好，并且经放置加速2月后，产品不变色且制剂稳定性较好。但对比例1未经过剔废，产品存在顶空残氧量和溶氧量个别支数不合格的风险，导致产品放置加速条件下变色不均一，且有关物质较大，以上研究数据充分说明本实用新型的设备相比于传统的抽样设备能更好的控制产品批间以及批内差异，保证产品质量的同时，也可降低后续患者用药的安全性。

试验例2二氧化碳用量监测

奥曲肽注射液的处方组成为醋酸奥曲肽、甘露醇、乳酸、碳酸氢钠以及注射用水。根据サンドスタチン皮下注用100μg的IF文件，确定本品采用二氧化碳保护，并且二氧化碳的加入是维持制剂的渗透压，若顶空的二氧化碳丧失，将会导致渗透压变小，《一种醋酸奥曲肽注射液及其制备工艺醋酸》(专利号：CN113318218A)也提到本制剂具有该性质。现根据醋酸奥曲肽注射液的特点，设计实施例2和对比例2，目的是为更好的阐述本实用新型的优势。

实施例2

通过配液、过滤、灌封、灭菌后制备得到了醋酸奥曲肽注射液样品，灌装过程中顶空充入二氧化碳，控制顶空残氧量和溶氧量分别至2.0％和2.0ppm以下，使用本实用新型对二氧化碳含量和渗透压摩尔浓度进行100％监控，设定波长为2000nm，并将不合格的产品剔除。

对比例2

与实施例2相比，二氧化碳含量和渗透压摩尔浓度采用人工抽检，采用对顶空残氧量和溶氧量监测的方法间接实现对二氧化碳含量和渗透压摩尔浓度的检测，按生产工艺规程，每小时进行抽检一次，使用顶空气体分析仪(型号：Classic 650)对抽检样品进行顶空残氧量检测，使用溶氧仪(型号：S9-standardkit)检测溶氧量，配制方法以及顶空残氧量和溶氧量控制范围与实施例2均保持一致。

实验结果与数据分析

将实施例2与对比例2产品进行随机取样20瓶，其中10瓶检测二氧化碳含量，另外10瓶检测渗透压摩尔浓度，检测数据详见表3。

表3二氧化碳以及渗透压摩尔浓度检测结果

结论：二氧化碳含量对于醋酸奥曲肽注射液的渗透压摩尔浓度维持非常关键，根据以上数据可知，实施例2经本实用新型设备对所有产品控制后，制剂的二氧化碳含量满足限度且均一性较好，进而保证产品的渗透压摩尔浓度符合要求，而对比例2部分产品的二氧化碳含量偏低，导致其渗透压偏小，以上研究数据充分说明本实用新型的设备相比于传统的抽样设备能更好的控制产品批间以及批内差异，保证产品质量的同时，也可降低后续患者用药的安全性。

试验例3水汽以及真空度检测

若冻干制剂为常压，使用复溶溶剂复溶药品时，会发现很难将复溶溶剂注入药品，因此一般制备冻干制剂和无菌粉针剂时，都会保留有一定的负压，其目的是方便护士复溶产品，但负压值也不可过高，过高可能会导致胶塞中的挥发物迁移至药物中，导致其浑浊。另外，冻干制剂需要控制极低的水分，以满足制剂的稳定性。现以注射用罗沙替丁醋酸酯为例，设计实施例3和对比例3，目的是为更好的阐述本实用新型的优势。

实施例3

通过配液、过滤、灌封、冻干、出箱操作制备得到了注射用罗沙替丁醋酸酯样品，要求顶空残氧量为3.0％以下，并且真空度为-0.015～-0.025MPa，使用本实用新型对顶空残氧量和真空度进行监测，波长控制在1400nm，并将顶空残氧量、水汽和真空度不合格的产品剔除。

对比例3

与实施例3相比，顶空残氧量和真空度监测采用人工抽检，按生产工艺规程，随机抽取5份进行检测，使用顶空气体分析仪(型号：Classic 650)对抽检样品进行顶空残氧量检测，使用负压计(型号：CVG-100)检测真空度，配制方法以及顶空残氧量和真空度控制范围与实施例3均保持一致。

实验结果与数据分析

将实施例3与对比例3产品进行随机取样40瓶，10瓶检测真空度，10瓶检测复溶难易程度，10瓶检测水汽，10瓶检测复溶后澄清度，检测其真空度以及模拟临床使用方式复溶的难易程度，检测数据详见表4～5。

表4真空度和复溶难易程度检测结果

表5真空度检测结果

结论：根据以上数据可知，实施例3经本实用新型设备对所有产品控制后，制剂的水汽和真空度满足限度且均一性较好，进而保证产品的澄清度以及方便临床使用，对比例3出现部分产品真空度过高或者过低的情况，过低导致产品出现澄清度不合格，以上研究数据充分说明本实用新型的设备相比于传统的抽样设备能更好的控制产品批间以及批内差异，保证产品质量的同时，也可降低后续患者用药的安全性。

试验例4检测容器密封完整性

根据国家药品监督管理局发布的《化学药品注射剂包装系统密封完整性研究技术指南(试行)》和USP<1207>，需要对无菌药品进行容器密封完整性检测，其目的是保证产品的无菌水平以及降低顶空气体变化而影响产品质量，进而降低用药的安全性风险。但法规结合现有技术，仅要求熔封类产品提出必须100％检漏，而对西林瓶品种无特定要求，但是，西林瓶包装的密封风险相对于熔封类产品更高，由于其组件为西林瓶与胶塞组合，存在物理缝隙，目前急需一种可100％检测的手段。基于该问题，现以注射用赖氨匹林为例，设计实施例4和对比例4，目的是为更好的阐述本实用新型的优势。

实施例4

通过混合、分装后制备得到了注射用赖氨匹林样品，该样品的密封完整性使用本实用新型进行监测，设定的波长为经方法学确定的波长，并将密封性不合格的产品剔除。

对比例4

与实施例4相比，采用真空衰减法检测样品的容器密封完整性，检测设备为微泄露密封性检测仪(型号：LeaK-S)，测试参数为：测试压力2.0mbar，平衡时间3.0s，测试时间20.0s，泄压时间4.0s。由于无法生产线上监控，因此按生产工艺规程，随机抽取20瓶进行检测。

实验结果与数据分析

将实施例4与对比例4检测数据进行对比以及分析，具体如下。

表6容器密封完整性检测结果

结论：根据以上数据可知，若采用传统的真空衰减抽样检测，虽然100％无泄漏，但是由于样本量极小，不具有代表性，另外，若出现个别样品泄露，也无法进行控制，一旦进入市场，对临床用药的安全性来说是极其危险。但经过本实用新型检测后，可将不合格制剂全部剔除，从而保证产品的无菌水平，进而保证安全性。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种多功能顶空气体分析仪，其特征在于：包括进样装置(A)，所述进样装置由进样旋转台(A2)、进样装置发动机(A3)和两个或以上支撑结构组成，所述的进样旋转台设置于进样装置发动机之上；传送装置(B)，所述的传送装置由两条平行轨道的传送带(B1)、传送带发动机(B3)和带有水平气泡的水平护栏(B2)组成；检测系统(D)，所述的检测系统由激光发射器(D1)、背景板(D2)、激光接收器(D4)、检测系统保护罩(D5)、出料口限高门(D6)、激光发射器固定支架(D7)、激光接收器固定支架(D8)和支撑板(D9)组成；控制系统(C)，所述的控制系统(C)通过显示屏支撑支架(C5)安装于传送带(B1)和激光接收器(D4)之间，所述的控制系统(C)包括激光波长控制模块、进样旋转台旋转速度控制模块、轨道运行速度控制模块、检测模块、限度设定模块、报告的命名和数据处理、数据统计和报告生成模块；剔废装置(E)，所述的剔废装置由剔废转盘(E1)、剔废支架杆(E2)和传动装置(E3)组成。

2.根据权利要求1所述的一种多功能顶空气体分析仪，其特征在于，所述的激光发射器固定支架(D7)和激光接收器固定支架(D8)之间可一次性容纳12组样品。

3.根据权利要求1所述的一种多功能顶空气体分析仪，其特征在于，所述的激光发射器固定支架(D7)和激光接收器固定支架(D8)上具有液压控制升降系统。

4.根据权利要求1所述的一种多功能顶空气体分析仪，其特征在于：所述的激光波长控制模块中设定激光波长为1～2500nm；所述轨道运行速度控制模块控制轨道运行速度为0～20000支/小时，并同步与进样旋转台旋转速度同步；所述检测模块用于检测顶空残氧量、溶氧量、二氧化碳含量、水汽、真空度以及容器密封完整性；数据处理模块是根据激光接收器吸收峰高度和宽度进行数学运算，得到产品的气体含量。