WO2002084254A1 - Method and micro-press for characterising mechanical properties of pharmaceutical solids - Google Patents

Method and micro-press for characterising mechanical properties of pharmaceutical solids Download PDF

Info

Publication number
WO2002084254A1
WO2002084254A1 PCT/FR2002/001239 FR0201239W WO02084254A1 WO 2002084254 A1 WO2002084254 A1 WO 2002084254A1 FR 0201239 W FR0201239 W FR 0201239W WO 02084254 A1 WO02084254 A1 WO 02084254A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piston
pharmaceutical solid
test
micropress
displacement
Prior art date
Application number
PCT/FR2002/001239
Other languages
French (fr)
Inventor
Didier Bielawski
Guy Couarraze
Bernard Leclerc
Pierre Tchoreloff
Original Assignee
Digipharm
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Digipharm filed Critical Digipharm
Publication of WO2002084254A1 publication Critical patent/WO2002084254A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/40Investigating hardness or rebound hardness
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/20Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady bending forces
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0077Testing material properties on individual granules or tablets
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/15Medicinal preparations ; Physical properties thereof, e.g. dissolubility
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058Kind of property studied
    • G01N2203/0076Hardness, compressibility or resistance to crushing
    • G01N2203/0078Hardness, compressibility or resistance to crushing using indentation
    • G01N2203/0082Indentation characteristics measured during load
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/0202Control of the test
    • G01N2203/0208Specific programs of loading, e.g. incremental loading or pre-loading

Definitions

  • the present invention relates to a method for characterizing the mechanical properties of pharmaceutical solids and a micropress making it possible to demonstrate the mechanical properties of pharmaceutical solids.
  • the present invention therefore aims to overcome the drawbacks of the prior art by proposing a method for characterizing the mechanical properties using a dedicated tool and taking into account in particular the viscoelasticity of the product so as to obtain results. very reliable.
  • the invention will therefore make it possible to better understand the behavior of pharmaceutical powders during the compacting operation as well as their properties after compaction.
  • This object is achieved by a process for characterizing the mechanical properties of pharmaceutical solids produced by powder compaction, characterized in that it consists in performing on the pharmaceutical solid: - either a three-point bending test, - or a micro test -indentation, - either a uniaxial compression test,
  • the three tests a determined number of preliminary cycles being carried out on the pharmaceutical solid (2) tested until a solid elastic response is obtained from the pharmaceutical solid, the number of cycles being a function of the nature of the pharmaceutical solid tested, and a certain time, variable depending on the nature of the pharmaceutical solid (2) tested, being left between a charge and a discharge, so as to obtain optimal relaxation of the pharmaceutical solid (2) to be, during the discharge, in the area of elastic deformations of the pharmaceutical solid (2), these tests being carried out using a micropress (1) comprising a piston (16), and each of the tests comprising, before an actual measurement cycle, at least one cycle prerequisite including a charge and a discharge.
  • the real measurement cycle consists in applying an ultimate load to the pharmaceutical solid so as to cause its median rupture.
  • the method comprises a step of executing software, arranged in a computer system connected to the micropress, allowing at least the entry of operating parameters of the micropress, such as the loading speed of the piston, the maximum displacement of the piston, the maximum load applied to the pharmaceutical solid, the number of charge / discharge cycles to be carried out, the duration between charge and discharge or the frequency of acquisition of the force applied by the piston to the solid in as a function of the displacement of the piston or of the stress in the pharmaceutical solid as a function of the displacement of the piston towards this solid, the step of executing the software being followed by a step of recording the operating parameters of the micropress in means memorization contained in the computer system.
  • operating parameters of the micropress such as the loading speed of the piston, the maximum displacement of the piston, the maximum load applied to the pharmaceutical solid, the number of charge / discharge cycles to be carried out, the duration between charge and discharge or the frequency of acquisition of the force applied by the piston to the solid in as a function of the displacement of the piston or of the stress in the pharmaceutical solid as a function of
  • the method comprises a step of displaying in real time, by the software, result curves relating to the force applied by the piston to the solid as a function of the displacement of the piston, to the stress in the pharmaceutical solid as a function of the displacement of the piston towards this solid, or alternatively to the transverse deformation of the pharmaceutical solid as a function of the displacement of the piston, and of recording these curves in the storage means of the computer system.
  • the method comprises a step of calculating from the observed results, by means of calculation included in the computer system, quantities characterizing the mechanical properties of the pharmaceutical solid, such as, for a micro-indentation test, the reduced modulus of elasticity and Brinell hardness, for a three-point bending test, the breaking stress, the modulus of elasticity and toughness, and, for a uniaxial compression test, the Young's modulus and the coefficient of fish.
  • the calculation of the Young's modulus determined by a uniaxial compression test requires at least the measurement of the vertical displacement of the piston and of the force applied by the piston, and that the calculation of the Poisson's ratio determined by a test Uniaxial compression requires at least the measurement of the vertical displacement of the piston and the measurement of the transverse deformation of the pharmaceutical solid.
  • the displacements of the indentor integrate for a not totally negligible part the mechanical deformations of the measuring device itself, such as the frame and the transmission rods.
  • the measurement of the displacement of the indenter in the solid is generally obtained by counting the number of revolutions of the motor allowing the displacement of the indenter.
  • the usual technologies of devices sold are therefore the source of systematic errors. It is clear that the application of much lower forces would minimize these accidental causes, but it is then the sensitivity of the movement sensor of the devices which becomes unacceptable for uses under these conditions.
  • Elastic bending tests on bars of compacted systems can also be implemented for the determination of their Young's modulus using a micro-indentation device used for a three-point bending test.
  • the problem linked to the sensitivity of the displacement sensors remains because the area of elastic deformations of pharmaceutical compacts is generally associated with very low forces applied to the pharmaceutical solid.
  • the object of the present invention is therefore to overcome the drawbacks of the prior art by proposing a micropress dedicated to micro-indentation and three-point bending tests on pharmaceutical solids, this micropress makes it possible in particular to determine the Young's modulus in a precise way and to avoid the problems of uncertainty linked to the displacement sensor.
  • a micropress to highlight the mechanical properties of pharmaceutical solids, characterized in that it comprises means for recording operating parameters of the micropress, means for controlling the movement of a loading piston towards the pharmaceutical solid placed under this piston according to the operating parameters, an effort sensor measuring the effort exerted on the pharmaceutical solid by a head assembled at the end of the piston close to the solid in position, a vertical displacement sensor measuring the displacement of the piston, the latter being located as close as possible to the sample and triggered by triggering means when a force is detected at the level of the force sensor, two transverse displacement sensors measuring the transverse deformation of the pharmaceutical solid, the transverse displacement sensors being supported by a movable horizontal ring in rotation situated around the pharmaceutical solid tested, the position of this movable ring which can be adjusted in height, so as to position the transverse displacement sensors substantially at the middle of the pharmaceutical solid, means for recording the signals emitted by the sensors, means for calculating quantities characterizing the mechanical properties of the solid according to the recorded signals and parameters micropress operating res.
  • the micropress comprises a computer system executing specific operating software allowing the display, by means of display of the system, of fields for entering the operating parameters of the micropress on a screen of the system, the system controlling, as a function of certain operating parameters entered, a geared motor actuating, by means of a ball screw, the loading piston along its axis directed towards the pharmaceutical solid in position, the head of the loading piston supporting an indenter to perform, on the pharmaceutical solid, a three-point bending test, a micro indentation test or a uniaxial compression test, the latter test requiring the presence of a floating punch between the indenter and the pharmaceutical solid, the results of this test being collected by the system for processing by the software, the system comprising the means of ca lcul to calculate the quantities characterizing the mechanical properties of the pharmaceutical solid.
  • control means control the speed of movement of the piston by means of a force, position or speed of movement regulator of the piston, of the PID (Proportional Integral Derivative) type.
  • system also includes means for displaying in real time curves relating to the force applied by the piston to the solid as a function of the displacement of the piston or to the stress in the pharmaceutical solid as a function of the movement of the piston towards this solid.
  • pharmaceutical solid rests on a table positioned on a base surmounted by the geared motor actuating the piston along its axis directed towards the pharmaceutical solid via the ball screw.
  • the table is an XY cross-motion table allowing the operator to precisely position the measuring point of the sample to be tested under the indenter, then to move the sample to the next measuring point without have to touch the sample.
  • a sample holder is positioned between the table and the pharmaceutical solid.
  • the movable ring is supported by a horizontal fixed ring, the movable ring being able to rotate with respect to a vertical axis, and with respect to the fixed ring, by means of rollers located between the movable ring and the fixed ring, and the position of the fixed ring being adjustable in height by means of a knurled screw penetrating into a sheath of an internally threaded part and supporting the fixed ring.
  • the force sensor is a sensor with a strain gauge bridge placed on the loading piston just above the head.
  • the displacement sensor is an incremental feeler secured to the head of the loading piston by means of a first plate, this vertical displacement sensor comprising a touch point in permanent contact with a reference consisting of a second plate parallel to the first plate, the displacement of the piston causing the touch point to slide in a sleeve integral with the first plate, the vertical displacement sensor comprising means for measuring the displacement of the test tip in the sleeve corresponding to the displacement of the loading piston relative to the pharmaceutical solid.
  • the transverse displacement sensors are incremental probes each comprising a cylindrical test tip, each test tip being horizontal and tangent to the surface of the pharmaceutical solid, and in permanent contact with the pharmaceutical solid, as well as means measuring the displacement of the test probe with respect to the position of the test probe before the test.
  • the indenter can be spherical, cylindrical or pyramidal.
  • FIG. 1 represents the micropress according to the invention
  • FIG. 2a represents the operation of mounting the punch support and the displacement sensor support on the micropress according to the invention
  • FIG. 2b represents the mounting of the indenter on the micropress according to the invention
  • FIG. 3 represents the configuration screen of the micropress control software
  • FIG. 4 represents the control screen on the computer system according to the invention
  • FIGS. 5a, 5b, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14, 15 represent various messages appearing during the preparation of a micro-indentation or three-point bending test
  • FIG. 10 represents the control screen having a micro-indentation curve
  • FIG. 16 represents the curve of., micro-indentation plotted in a spreadsheet of a spreadsheet
  • FIG. 17a, 18a and 19 represent four curves corresponding to four indentation cycles on respectively an AVICEL PH101 bar compressed to 45KN, a LACTOSE FF bar compressed to 45 KN and a DI-TAB bar compressed to 45 KN ,
  • FIG. 21 represents the control screen displaying the control parameters within the framework of a three-point bending test
  • FIG. 22 represents, within the framework of a three-point bending test, the control screen on which is drawn a curve representative of a charge and a discharge,
  • - Figure 23 represents, within the framework of a three-point bending test, the control screen on which is drawn a curve representative of a load until rupture
  • - Figure 24 represents, within the framework of a three-point bending test, a curve representative of a load and a discharge inserted in a spreadsheet
  • FIG. 25 represents several curves representative of five successive charge / discharge cycles exerted on an AVICEL PH101 bar
  • - Figures 26, 29 and 32 show a charge / discharge curve used for the calculation of the elastic modulus, respectively for the AVICEL PH101 bar, for a LACTOSE FF bar, and for a DI-TAB bar
  • the FIGS. 27, 30 and 33 represent an extrapolation curve with zero porosity of the elasticity modulus values, respectively for the AVICEL PH101 bar, for the LACTOSE FF bar and for the DI-TAB bar
  • FIGS. 27, 30 and 33 represent an extrapolation curve with zero porosity of the elasticity modulus values, respectively for the AVICEL PH101 bar, for the LACTOSE FF bar and for the DI-TAB bar
  • FIG. 31 represents several curves representative of three successive charge / discharge cycles exerted on a bar of DI-TAB
  • FIG. 34 represents a portion of the graph, force exerted as a function of the displacement of the indenter
  • FIG. 35 represents the micropress according to another embodiment of the invention.
  • - Figure 36 shows a top view of the micropress according to the embodiment of Figure 35
  • - Figures 37a and 37b show, respectively, poor and good centering of the pharmaceutical solid with respect to spherical test tips of transverse displacement sensors according to the embodiment of FIG. 35
  • - Figures 37a and 37b show, respectively, poor and good centering of the pharmaceutical solid with respect to spherical test tips of transverse displacement sensors according to the embodiment of FIG. 35
  • FIGS. 37c and 37d represent, respectively, poor and good centering of the pharmaceutical solid relative to the cylindrical test tips of the transverse displacement sensors according to the embodiment of FIG. 35,
  • FIG. 38a represents a definition of the micro-indentation test matrix on the pharmaceutical solid
  • FIG. 38b represents a map of the zones of higher density of the pharmaceutical solid
  • FIGS. 1 to 39 shows a cracked bar as part of a three-point bending test performed to determine the toughness. The invention will now be described in conjunction with FIGS. 1 to 39.
  • the objective of the invention is therefore to characterize intrinsic parameters of the cohesion of pharmaceutical solids, so as to better understand the behavior of pharmaceutical powders during the compression operation to form solids.
  • the device according to the invention consists of a micropress (1).
  • This micropress (1) according to the invention consists of a base (10) on which is fixed a so-called XY table (11), on which the pharmaceutical solid (2) which is the subject of the test will be positioned.
  • This XY cross-motion positioning table (11) allows the operator to precisely position the measuring point of the sample to be tested under the indenter, then move the sample to the next measuring point without having to touch the sample.
  • the base (10) comprises, for example, three uprights (12) standing perpendicularly.
  • the piston (16) consists of an upper piston (160), for example cylindrical, at the end closest to the solid pharmaceutical which is fixed a punch support consisting of two elements.
  • the first cylindrical element (161) for example of the same diameter as the upper piston (160), is fixed to the upper piston (160) using four screws (163) introduced in the direction of the arrows in FIG. 2a .
  • the second element (162) has the shape of a cylinder of revolution with two successive shoulders forming three sections of different diameter and is fixed coaxially on the first element (161).
  • the sections of the second element are of smaller diameter than the diameter of the first element and of decreasing diameters in the direction of the pharmaceutical solid (2) placed on the XY table (1 1) fixed on the base (10).
  • a plate (164) comprising a nesting hole (165), this plate (164) possibly constituting, for example, a support for the vertical displacement sensor (17 ) of the loading piston.
  • An indenter (166) which can take various forms is inserted into a hole (167) whose section conforms to the shape of the section of the indenter, along the axis of the smallest section of the second element (162) of the punch holder. This indenter (166) is fixed to the punch support by a tightening nut (168) coming to be screwed on a thread (169) formed on the intermediate diameter section of the second element (162) of the punch support.
  • the indenter (166) can take different forms depending on the test carried out using the micropress according to the invention.
  • this indenter could be, for example, of spherical geometry (of Brinell ball type), the sphere being able to be of variable diameters, for example 1, 00 mm, 1, 76 mm, or 2.38 mm. It may be, for example, of cylindrical geometry (of the Boussinesq flat type), its section possibly being of variable diameters, such as, for example, 0.50 mm, 0.70 mm, 1.00 mm, 2.00 mm . Finally, it could be, for example, of pyramidal geometry (of the Vickers type), the pyramid having for example an angle at the top of 136 °.
  • Two different punch supports of the same general shape can be adapted on the upper piston (160) according to the shape of the indenter (166), one of the supports being adapted to receive the indentor (166) with pyramidal geometry while the other is adapted to receive an indenter (166) of spherical or cylindrical geometry.
  • a floating punch (1600), shown in Figure 35, can be positioned between the indenter (166), for example spherical, and the pharmaceutical solid (2).
  • the floating punch (1600) is, for example, cylindrical, with a notch on its upper face allowing the insertion of the indenter (166).
  • the floating punch (1600) has a lower face that is larger than the upper face of the pharmaceutical solid (2), which makes it possible to apply a load to an entire face of the pharmaceutical solid (2).
  • the floating punch (1600) is not rigidly attached. It is simply positioned between the indenter (166) and the pharmaceutical solid (2). This avoids measurement errors possibly linked to a lack of parallelism between the lower and upper faces of the pharmaceutical solid (2).
  • a sample holder (29) can be positioned between the XY table (11) and the pharmaceutical solid (2) in order to raise the pharmaceutical solid (2) relative to the piston (16).
  • the vertical displacement sensor (17) is positioned on its support fixed on the punch support.
  • This vertical displacement sensor (17) is, for example, an incremental feeler comprising a touch point (170) in contact with a reference located below its support, for example, the XY table in FIG. 1.
  • This point key (170) is sliding in a sleeve of the vertical displacement sensor (17).
  • the displacement of the piston (16) downward and therefore of the indenter (166) therefore causes a corresponding sliding in the sleeve of the test tip (170) pressed against its reference.
  • the displacement of the test tip (170) is measured and corresponds to the displacement of the piston (16) and therefore to the insertion of the indenter (166) into the pharmaceutical solid (2).
  • the vertical displacement sensor (17) is therefore placed near the indenter (166) and therefore as close as possible to the sample to be indented, which avoids approximate measurements taking into account all the stiffness defects of the entire micropress (1).
  • the displacement is measured, for example, by counting the number of revolutions of the gear motor (15).
  • the vertical displacement sensor (17) will have a reference located on the bearing surface of the sample, on a surface at an equivalent offset height or below these surfaces.
  • the vertical displacement sensor (17) to avoid the problems of uncertainty, must therefore be as close as possible to the indenter and especially below the force sensor which does not have great rigidity.
  • the resolution of the vertical displacement sensor (17) according to the invention will, for example, be 0.05 ⁇ m.
  • the pharmaceutical solid (2) has a cylindrical shape.
  • a horizontal movable ring (22) is located around the pharmaceutical solid (2) and is supported by a fixed ring (21), also horizontal, whose vertical position is adjustable.
  • the movable ring (22) can rotate around a vertical axis, and relative to the fixed ring (21), thanks to rollers (26), for example four in number, positioned between the fixed ring ( 21) and the movable ring (22).
  • the movable ring (22) supports two transverse displacement sensors (23) arranged symmetrically with respect to the pharmaceutical solid (2).
  • the transverse displacement sensors (23) can therefore rotate around the pharmaceutical solid (2), which makes it possible to carry out several measurements of the transverse deformation of the pharmaceutical solid (2), when the latter is subjected, for example, to compression , and thus to make an average of the different measurements.
  • the fixed ring (21) is supported by a vertical block (28) comprising an internally threaded sleeve, in which a vertical knurled screw (27) is inserted.
  • the assembly formed by the fixed ring (21), the mobile ring (22) and the transverse displacement sensors (23) can therefore be moved in height by sliding the vertical block (28) around the knurled screw (27 ) during rotation of the knurled screw (27).
  • the transverse displacement sensors (23) are of the same type as the vertical displacement sensor (17).
  • test probes (25) of the transverse displacement sensors (23), shown in particular in FIGS. 36 and 37a to 37d, are horizontal cylinders, this in order to avoid measurement errors which could be linked to a fault in centering of the movable ring (22) relative to the pharmaceutical solid (2).
  • the test probes (25) of the transverse displacement sensors (23) have their longitudinal axis perpendicular to the longitudinal axis of the transverse displacement sensors (23). The contact between the test probes (25) of the transverse displacement sensors (23) and the pharmaceutical solid (2) is punctual.
  • the measurement of the transverse displacement makes it possible to determine, as explained below, for example, the Poisson's ratio v.
  • a force sensor (18), for example of the strain gauge bridge sensor type, is placed on the loading piston (16), for example above the vertical displacement sensor (17) to measure the 'force exerted by the piston (16) on the pharmaceutical solid (2) during a test.
  • the resolution of the force sensor (18) according to the invention will, for example, be 0.01 N.
  • the micropress (1) comprises a computer system (3) having specific software for controlling the movements of the loading piston (16).
  • the force (18) and displacement (17, 23) sensors are controlled by this computer system (3) and the measurements are collected in the system software (3).
  • the vertical displacement sensor (17) is, for example, coupled to the effort sensor (18) through the computer system (3), so that the displacement measurement is not taken into account at the level of the displacement sensor vertical (17) only when a first force is detected at the level of the force sensor (18).
  • the software allows the simultaneous display, on the same graph, of the effort as a function of the displacement of the indenter.
  • the recording of the measurements can only start when a contact is detected between the indenter (166) and the pharmaceutical solid tested.
  • the displacement of the indenter (166) measured by the vertical displacement sensor (17) therefore corresponds directly to the insertion of the indenter (166) into the pharmaceutical solid (2) tested. This makes it possible in particular to get rid of any operation for measuring the size of the imprint formed by the indentor on the solid tested and in particular the depth of this imprint.
  • the first contact of the indenter (166) on the pharmaceutical solid (2) corresponds to a first force measured by the vertical displacement sensor (17).
  • the intensity of this first effort can be configured. It is therefore from this minimum intensity of detection of contact with the sample chosen by the operator that the recording of measurements can begin. This setting can be made in a configuration window of the micropress control software (1).
  • This window is visible in Figure 3.
  • This window firstly includes an input field (30) of this minimum intensity.
  • This field (30) is called for example "Contact with the sample detected at”.
  • the operator can then set the value of the intensity expressed in Newton using the numeric keyboard or using a progress bar (31).
  • the setting of this parameter makes it possible to eliminate the parasites liable to trigger the recording of the measurements when the contact between the indentor (166) and the pharmaceutical solid (2) is not yet established.
  • This parameter may vary depending on the test environment. In Figure 3, the value is fixed at 0.11 N.
  • the screen window includes a parameter setting field (32) for the piston descent speed (16) before contact between the indenter (166) and the sample is established.
  • This value expressed in millimeters per minute, must be optimized as a function of the loading speed during the test and must take account of the precision required in recording the start of the graph effort / displacement compared to the time necessary for the indenter (166) to come into contact with the sample.
  • This value can be entered using the numeric keypad or adjusted using a progress bar. In figure 3, the value is fixed at 0.141 mm / min.
  • 3 represents an input field (33) of a value defined by the height at which the indenter is positioned above the sample after the end of a test, by relative to the height at which the indenter is when a first contact of the indentor (166) on the pharmaceutical solid (2) is detected.
  • This value is accompanied by a "plus” sign and is expressed in mm.
  • the value can be entered using the numeric keypad or using a progress bar. In figure 3, the value is fixed at +0.018 mm.
  • the window also includes an input field (34) corresponding to the correction of the reading of the sensors.
  • This field is entitled, for example, "Read Load x" and makes it very easy to record the result of a periodic recalibration procedure of the force sensor (18). This value can be entered using the numeric keyboard or using a progress bar. In Figure 3, it is fixed at 1.00000.
  • the window includes an input field (35) of a value representative of the precision of the speed control of the gear motor (15) which causes the displacement of the loading piston.
  • This value is called, as shown in Figure 3, for example, "offset" (+/- 10). This value is adjusted so that a zero control signal results in the absence of rotation of the gear motor (15).
  • This value can be entered using the numeric keyboard or using a progress bar. In Figure 3, it is set to -8.
  • this screen window comprises two buttons (36, 37) entitled respectively in FIG. 3, "Taring” (36) and “Cancel taring” (37).
  • These two buttons (36, 37) allow, when the operator clicks on them, to reset the reading of the effort sensor (18) following a shift in the measurement caused, for example, by an increase in the ambient temperature.
  • the offset can also be caused, for example, during a change of the indenter (166), the force sensor (18) systematically measuring the weight of the indentor (166) and its support. Once these values have been selected, the operator only has to validate by clicking with the mouse on a button called, for example, "OK" (38).
  • the operator can also decide not to validate and keep his old configuration by clicking on a button called, for example, "Cancel” (39).
  • the software makes it possible to configure the micropress (1) by screen windows comprising several fields for entering these operating parameters. These parameters are recorded on a memory (M1) of the system so that they can be used in the calculations of the quantities characteristic of the mechanical properties of pharmaceutical solids, as a function of the measurements collected at the level of the displacement sensors (17, 23) and of the sensor. effort (18) and recorded on the memory (M1) of the computer system (3).
  • a first test consists in practicing micro-indentation on a pharmaceutical solid (2) using the micropress (1) according to the invention.
  • An indentation is defined by the application of a load which corresponds to the penetration of the indentor (166) having a certain geometric shape within a pharmaceutical solid (2) and by the withdrawal of the indentor (166) solid (2), this withdrawal being said discharge.
  • a relaxation time allowing the plastic deformations to occur as well as the relaxations of the flow stresses which are at the origin of these deformations, is allocated between the charge and the discharge, this relaxation time can be variable depending on the nature of the pharmaceutical solid (2) and in particular, depending on the main component of the pharmaceutical solid and its environment.
  • the operating software executed by the computer system (3) collects the data measured by the vertical displacement sensor (17) and by the force sensor (18).
  • the operating software therefore allows the acquisition of the force applied by the indenter as a function of the displacement of the indenter in the solid. It is therefore possible, by studying the graphical curves plotted using these data, to determine certain mechanical properties of the solid (2) studied. In the case of the micro-indentation test, the modulus of elasticity is reduced
  • R corresponds to the radius of the indenter (166)
  • F corresponds to the force applied at the end of the relaxation time as shown in FIG. 34.
  • a linear portion is identified at the end of the relaxation time on the discharge curve (340) obtained on the graph expressing the force exerted as a function of the displacement of the indenter (166), the slope of this linear portion being calculated from a value on the ordinate corresponding to F and a value H taken on the abscissa, as shown in FIG. 34.
  • the hardness for example Brinell (P), can also be determined. Hardness corresponds to the ratio between the force applied and the surface of the impression.
  • Fmax corresponds to the maximum force applied after the relaxation period, D to the diameter of the indentor, d to the diameter of the imprint, d being equal to:
  • R is the radius of the indenter and h the depth of the imprint remaining after the discharge.
  • the indenter (166) is positioned, as shown in FIGS. 2a and 2b, in the punch support corresponding to its shape as described above.
  • the indenter (166) has a spherical geometry with a diameter of
  • test sample is positioned manually on the table
  • a first step consists in choosing, from the control computer system (3), the control parameters for the test carried out. These parameters are entered into the operating software from a control screen (4) displayed on the computer system screen (3).
  • This control screen (4) represented in FIG. 4 mainly comprises three zones (40, 41, 42).
  • a second zone (41) makes it possible to display operating parameters of the micropress (2), to launch the test, to follow the displacement of the piston (16) and the applied force ...
  • a third zone (42) allows to visualize the plotting in real time of the curve, force-displacement or stress-displacement.
  • the software then automatically displays in other input areas (45, 46), a sample number, set to 1 by default, as shown in Figure 4, and a number corresponding to the cycle number, set to 0 by default. These values can be changed using the numeric keypad by entering a value in the corresponding fields (45, 46).
  • a second operation consists in clicking on a tab called, for example, "Piston” (48) in the menu area.
  • a tab called, for example, "Piston” (48) in the menu area.
  • this drop-down tab it is possible to click on an instruction, called, for example, "position”.
  • This function makes it possible to position the piston (16) as close as possible to the surface of the sample to be indented.
  • "position" By clicking on "position”, a screen window appears.
  • This screen window represented in FIG. 6, makes it possible to configure the control of the displacement of the piston (16).
  • it is possible from this window to control the piston (16) up or down by checking a corresponding box (60, 61), called respectively, for example, "Up” or “Down” at using the mouse.
  • the window includes a second input field (71) for the maximum insertion of the indenter (166) into the pharmaceutical solid (2), a third input field (72) for the maximum load applied to the pharmaceutical solid (2) and a fourth input field (73) of the number of charge / discharge cycles to be carried out, all of these fields being of the same type as the first. In general, only one cycle is necessary before the actual measurement for a micro-indentation test. But, if necessary, depending on the excipient, several preliminary cycles can be carried out.
  • the window includes an input field (74) for a time delay between each charge and discharge cycle. This time delay can be entered, for example, directly using the keyboard in an input area (740) or using the mouse by clicking on several progress bars (741).
  • the screen window also includes the possibility of choosing, for example, by checking a corresponding box (75, 76), if it is desired to take into account in a cycle, loading only or loading and unloading.
  • the window offers an input field (77) for the relaxation time using the keyboard or the mouse by clicking on regulation bars, the relaxation time being defined by the time left between a charge and a discharge of the piston. (16).
  • the window includes fields for entering (78, 79) the frequency of acquisition of the points for drawing the curve on the third zone (42) of the control screen (4).
  • the loading speed is fixed at 0.060 mm / min, the maximum insertion at 0.100 mm, the maximum load at 500 N, the number of cycles at 1, the time delay at 0, the cycle includes a loading and an unloading with a relaxation time between this loading and this unloading fixed at 5 minutes and the acquisition frequencies at 00.5 seconds, which corresponds to two points per second.
  • the control parameters all that remains is to click on a button called "OK" (80) in the screen window to validate these parameters. Otherwise, if the operator does not wish to validate the parameters entered and keep the old parameters, he must click on a button in the screen window called "Cancel" (81).
  • a fourth operation to be carried out before starting the test consists in setting the indenter (166) fixed on the punch support. For this, the operator clicks with the mouse on a tab called, for example, "indentor” (52) in the first area (40) of the control screen (4). After clicking, an indenter setting screen window (166) appears.
  • This screen window is represented in FIG. 8. It is necessary to select in this window the type (82) of indenter which one uses, that is to say with spherical, cylindrical, pyramidal (Vickers) or s geometry. 'This is another type of indenter which must then be specified. In the case where an indenter with cylindrical or spherical geometry is used, the diameter (83) of this indentor must be specified.
  • This contact surface is variable depending on the shape of the indenter (166). As in the screen window shown in Figure 7, validation is done by a mouse click on a button called, for example, "OK” (87) or the cancellation of the operation by a mouse click on a button called, for example, "Cancel” (88).
  • the parameters for controlling the displacement of the piston corresponding to the values entered in the screen window of FIG. 7 and the parameters for controlling the indenter (166) corresponding to the values entered in the screen window in FIG. 8, appear after validation in the second zone (41) of the control screen (4).
  • the values that appear in Figure 4 do not match the values shown in the screen windows in Figures 7 and 8.
  • the micro-indentation test can now start by clicking with the mouse on a button called, for example, "Start” (53) on the control screen (4).
  • a message shown in Figure 9 then appears, signaling to the operator that the indentor (166) will come into contact with the sample to be tested.
  • This message also specifies in a zone (90) the charge applied at this time to the test sample.
  • the graph can be drawn automatically in the third zone (42) of the control screen (4).
  • the values of the load and the corresponding displacement of the piston (16) can also be displayed in real time in fields (54, 55) of the second zone (41) of the control screen and also on the axes of the graph. of the third zone (42), as shown in FIG. 10.
  • Data recording does not start until the indentor (166) comes into contact with the pharmaceutical solid (2).
  • the effort from which the software estimates that there is contact between the indentor (166) and the pharmaceutical solid (2) is configured in the configuration screen shown in Figure 3.
  • a cycle corresponding to an indentation is then traced in the third zone (42) of the control screen (4), as shown in FIG. 10.
  • This cycle therefore comprises three parts, a charge (100a), a relaxation time ( 100b) and a landfill (100c).
  • the remaining relaxation time is indicated by a message shown in FIG. 12. If the operator wishes to reduce this relaxation time and start discharging immediately, he can click using the mouse over a button called, for example, "Continue” (120) available on this message.
  • a message shown in Figure 13 appears.
  • This message indicates that the piston (16) goes up to a memorized position, corresponding to its position configured in the configuration screen represented in FIG. 3.
  • This message also indicates in a zone (130) the measurement of displacement of the piston and applied force. It is also possible to enter a note corresponding to this test in a message.
  • a message represented in FIG. 14 and comprising a frame (140) for entering text appears to enter this note. If the operator clicks on a button called, for example, "OK" (141), a message shown in Figure 15 indicates that the micro-indentation test is complete.
  • the operator can also cancel the test, ie erase all the data relating to this test, by clicking on a button called, for example, "Cancel the test” (142).
  • a button called, for example, "OK” (150) makes it possible to definitively validate the test.
  • the data acquired during the test is processed by transposing it into an open file on a processing software integrated or not in the test software.
  • the processing software is not integrated with the test software, the latter will be, for example a spreadsheet, such as, for example, Excel software (registered trademark) from the company Microsoft.
  • the data (364) are, for example, copied into a special file designed in the spreadsheet, as shown in FIG. 16, then processed to reproduce the curve (360) of the test in this file.
  • a zone (361) of linearity on the discharge curve (100c) of the test curve is then determined to calculate the reduced elastic modulus. The calculation is carried out from a slope comprising, for example, seven points of this linearity.
  • the value of the reduced elastic modulus E * is then read in a cell (E22) (362) of the file.
  • the hardness P value is calculated from the formula defined above in a cell (EF29) (363) of the file.
  • the reduced elastic modulus E * can be defined after a certain period of relaxation.
  • the relaxation time is the time allowed between charging and discharge so that all the plastic deformations take place and all the flow constraints at the origin of these deformations are relaxed.
  • a slope has been defined, for example, from seven points taken as close as possible to the end of the relaxation time so as to position itself in an elastic domain.
  • micropress (1) is intended for all types of pharmaceutical solids which can take various forms.
  • the choice of these three compounds (1) is in no way limiting on these compounds and any pharmaceutical solid of any form can be characterized by the micropress (1) according to the invention.
  • the three solids chosen are: - AVICEL PH 101 (registered trademark) which is a microcrystalline cellulose (SEPPIC, lot n ° 6512) chosen for its plastic behavior (Py ⁇ 50 MPa),
  • the bars thus produced were stored, just after they were removed from the mold, in petri dishes placed in a humidity-controlled bell, maintained at 50% relative humidity (RH%) with a saturated solution of sodium dichromate dihydrate.
  • the bars have a length (L) equal to 40.00 mm and a width (I) equal to 6.20 mm (theoretical values deduced from the dimensions of the mold).
  • the height (h) is itself variable according to the porosity, therefore according to the force applied and according to the quantity of powder introduced into the mold.
  • the mass of powder weighed for a bar was determined in order to obtain a height of 5 mm at zero porosity; that is to say approximately 2 g for AVICEL PH101 and for LACTOSE FF and approximately 3 g for DI-TAB which has a true density much higher than the two other excipients.
  • each bar was exactly weighed (M in g) and measured using a digital caliper allowing the exact calculation of the porosity.
  • V the volume of the bar such that:
  • Microscopic observation of the AVICEL PH101 shows an elongated, more or less fibrous and irregular shape of its particles. This result was moreover confirmed by laser diffraction where the particle size distribution by volume is symmetrical, but with an average diameter of 58 +/- 48 ⁇ m.
  • Tab. 1 determination of the relaxation time for AVICEL PH101.
  • the relaxation time recommended for the AVICEL PH101 is 5 minutes.
  • Tab. 2 examples of results obtained in terms of indentation hardness for the AVICEL PH101.
  • FIG. 17b representing the extrapolation with zero porosity according to the empirical exponential model of RYSHKEWITCH (1953), shows a value (174) consistent with 190 MPa with that encountered in literature.
  • microscopic observation differentiates it by showing a greater sphericity of its particles.
  • the particle size distribution is asymmetrical, with an average diameter of 113 +/- 50 ⁇ m.
  • the relaxation time recommended for LACTOSE FF is 3 minutes.
  • E * reduced elastic modulus
  • the relaxation time recommended for DI-TAB is 1 minute.
  • E * was well determined in an elastic domain by carrying out several indentations in the same place (with the relaxation time previously determined) in order to compare the values of modulus E * obtained (FIG. 19a).
  • the discharge curves (190), at the end of the relaxation time are still superimposable and have very close modulus E * values (the standard deviation being 447 MPa or 1.9%).
  • the differences obtained are again very small, which attests to a high accuracy in the measurement of E *, and this from the analysis of the first discharge curve.
  • RYSHKEWITCH is difficult to apply to DI-TAB, which makes it difficult to quantitatively interpret the results on high porosities as is the case in this example.
  • micropress (1) can be used to characterize pharmaceutical solids of any shape and of any composition.
  • the three excipients were chosen because they exhibit different behaviors representative of the behaviors of a very wide range of pharmaceutical solids. The results obtained can therefore be generalized to this very wide range of pharmaceutical products exhibiting these different behaviors.
  • the micro-indentation test allows a measurement of the Brinell hardness and the elasticity of a material at a particular point on its surface. It is interesting to generalize this measurement to an entire area of a material, in particular to an entire face, in order to have "statistical" information of this face.
  • the force is applied to the upper face of the powder bed present in the mold. This effort is more or less well transmitted to the underside of the powder bed depending on the products.
  • the difference between the force transmitted on the lower face of the powder bed and that transmitted on the upper face of the powder bed is “lost” by the effect of friction on the internal walls of the mold.
  • the ratio between the force transmitted on the underside of the powder bed and that transmitted on the upper face of the powder bed is called the "transmission coefficient" of the compression force.
  • FIG. 38a shows an example of three positions of the indentor (166) relative to a pharmaceutical solid (2).
  • the set of different measurement points forms a matrix (200).
  • the standard deviation of the Brinell hardness or elasticity measurements reflects the distribution of the areas of high density on this face.
  • Figure 38b shows a example of the density on one side of a pharmaceutical solid (2), the darkest areas being those of highest density and the lightest, those of lowest density.
  • This generalized micro-indentation test makes it possible to account for the heterogeneity of the surface densities of a material.
  • a second test consists in practicing three-point bending on a pharmaceutical solid (2) using the micropress (1) according to the invention.
  • a number of charge / discharge cycles is applied to a pharmaceutical compact with parallelepiped geometry positioned on a three-point bending bench. An ultimate load is then applied so as to cause the median rupture of the compact. Depending on the nature of the pharmaceutical solid (2) tested, it may be necessary to allocate a relaxation time between the charge and the discharge.
  • the breaking stress ( ⁇ r ) is determined on the basis of the ratio between the maximum force (Fmax) recorded at the time of the break and the total surface created after the break, depending on the geometry of the bar and the conditions of trial.
  • I is the width of the bar
  • h the height of the bar
  • p the range of the device, that is to say the distance between the two support cylinders.
  • the modulus of elasticity (E) defines the elastic response of a material during a stress. It is about a matrix operator which gives a relation of direct proportionality between the stress and the axial deformation at the time of a request following the compression axis.
  • the material used is similar to that used for the first micro-indentation test.
  • the sample is placed manually on a three-point bending bench (19) fixed to the XY table (11) by means of two lateral screws.
  • the sample is placed on the bending bench (19) so as to present three points of contact with three pins (20) provided for this purpose, as shown in FIG. 20.
  • the indenter (166) used is with a cylindrical geometry with a diameter equal to 2.00 mm. The assembly of the indenter (166) is carried out, as described above with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the control screen (4) is identical to that of the micro-indentation test.
  • the operating mode is identical, only the control parameters vary compared to the micro-indentation test.
  • the control parameters as we have already written above, are chosen arbitrarily and must be adjusted according to the behavior of the product tested.
  • the loading speed (70) is fixed at 0.050 mm / minute, the maximum insertion (71) at 0.500 mm, the maximum load (72) at a value lower than the breaking force of the bar, the breaking force being predetermined during a prior test on a similar strip.
  • the maximum load is here fixed at 40 N.
  • the number of charge / discharge cycles (73) varies according to the material constituting the material tested. It will be four for the AVICEL PH101, two for the LACTOSE FF and one for the DI-TAB. These values will be explained in the examples according to the operating mode.
  • the time delay (74) between two cycles is fixed at 20 seconds.
  • the data acquisition frequency (78) is fixed at 00 min 00.1 second.
  • Loading and unloading are chosen by checking the corresponding box (76) in the screen for entering parameters.
  • the relaxation time (77) is calculated in the same way so that for the micro-indentation test and the acquisition frequency (79) indicated in this area of the screen window is fixed at 00 min 00.1 second.
  • the control screen (4) indicates these parameters in its second area (41), as shown in FIG. 21.
  • the test starts after a click on the "Start” button (53) on this control screen (4).
  • the rupture test is applied to the bar.
  • the number of cycles (73) is also fixed at one.
  • the course of this ultimate charge on the pharmaceutical solid is identical to previously and results in a graphic representation (230) in the third zone (42) of the control screen (4), visible in FIG. 23.
  • the data is then processed in the same way as during the micro-indentation test.
  • the dimensions of the bar are entered in cells of the Excel file.
  • the breaking stress is calculated according to these data in a cell of the file (B17) (240).
  • the modulus of elasticity is calculated after the application of several charge / discharge cycles before the rupture test. The application of several cycles makes it possible to achieve a certain stability in the result and is explained by the irreversible deformations which take place within the sample tested.
  • the modulus of elasticity characterizes a reversible deformation, it must therefore be measured when a stress on the material leads to a purely elastic response. To verify that this area has been reached, it suffices to apply the same load several times, while remaining lower than the load which generates the rupture. The similarity between the charge and discharge curves and the reproducibility of these cycles must therefore attest to the correct configuration of the test.
  • a line segment (241) is placed on the discharge curve (242), this segment (241) delimiting on this curve a linear domain in which the calculation of the elastic modulus will be done , as shown in Figure 24.
  • the elastic modulus is calculated in cell B19 (243) in Figure 24.
  • the materials presented here as an example of the application of the procedure for using the micropress in the context of three-point bending tests are three excipients conventionally used in galenical formulation. These are the same as those used in the micro-indentation test, i.e. AVICEL PH 101, DI-TAB and LACTOSE FF.
  • the bars used for the test are manufactured in the same mode as that used to make the bars used for the micro-indentation test.
  • E ch (260) and E deGh (261) are relatively close, respectively 3738 MPa and 3790 MPa in this example, which gives an average difference of less than 2% if we takes into account all the tests carried out.
  • the graph in FIG. 27 illustrates the extrapolations with zero porosity which make it possible to compare the raw E values obtained by going to failure without making a cycle (E mp ) (270) with the E values obtained over the 4 th cycle ( E ch and E situ ) (271). A difference is thus clearly highlighted between the values obtained by making several cycles and the raw values obtained by going directly to rupture (approximately 25% of deviation at zero porosity), which demonstrates the importance of achieving a certain number cycles before breaking the pharmaceutical solid.
  • FIG. 30 illustrates the extrapolations with zero porosity thus making it possible to compare the values of E mp with the values of E ch and of E dech .
  • a greater difference than that which concerned AVICEL PH101 is demonstrated between the values obtained by making several cycles (300) and those obtained by going directly to rupture (301) (approximately 33% of deviation at zero porosity).
  • E ch (320) and E dech (321) are relatively close (the mean difference here being less than 0.1%).
  • Figure 33 illustrates the extrapolations with zero porosity allowing us to compare the values of E mp with the values of E ch and E dech .
  • a difference identical to that presented by the AVICEL PH101 is highlighted between the values (330) obtained by carrying out a cycle prior to rupture and those (331) obtained by going directly to rupture, that is to say approximately 25% of difference at zero porosity.
  • the methodology proposed here for the study of the modulus of elasticity in three-point bending, via the micropress (1), is based on the principle of carrying out cycles prior to rupture. Three cases (validated in the range of porosity studied) are distinguished according to the excipient which is analyzed: it is necessary to carry out 4 cycles when it is a question of AVICEL PH101, while 2 are sufficient for LACTOSE FF, and 1 alone for DI-TAB.
  • the three-point bending test makes it possible to determine the modulus of elasticity and the breaking stress of a material. It is also interesting to determine the "toughness" of a material. This quantity quantifies the resistance of a material to the propagation of a crack, and corresponds to the critical value of the stress concentration factor K 1C (MPa. M 1 ' 2 ) of a material.
  • the principle of the toughness measurement is shown in Figure 39.
  • the toughness is measured, in a three-point bending test, on previously cracked bars.
  • a crack (201) is produced on the pharmaceutical solid (2) after the powder compacting operation to obtain the pharmaceutical solid (2).
  • the crack (201) is made substantially in the middle of the bar, over the entire width of one of the faces of the bar.
  • the crack (201) has a depth "a" equal, for example, to 1 mm and as narrow as possible.
  • the bar is positioned with the crack on the underside of the bar.
  • test protocol developed using the micropress consists in carrying out only one and only loading until the sample breaks.
  • the value of the toughness is calculated according to the force existing at the time of the rupture, that is to say the maximum force on the results curve, and the dimensions of the bar:
  • K 1C Y. ⁇ r . (a) 0 '.5
  • a is the depth of the crack (201)
  • Y is a polynomial function
  • ⁇ r is the breaking stress determined by a classic three-point bending test on an uncracked bar.
  • the polynomial function Y is worth:
  • a 4 26.83 - 0.145 (w / h) h being the height of the bar and p the range of the device.
  • a third test consists in carrying out a uniaxial compression test on a pharmaceutical solid (2) using the micropress (1) according to the invention.
  • the uniaxial compression test is carried out on a cylindrical pharmaceutical solid (2). It makes it possible to determine the Young's Modulus E and the Poisson's ratio v of a material.
  • This test is conventionally used in rock mechanics on soil samples taken by coring, or in civil engineering on concrete specimens, all of these samples being relatively large.
  • the diameter of these test pieces is conventionally between 40 mm to 150 mm, and their height is substantially equal to twice the diameter.
  • the difficulty with pharmaceutical solids is the small size of the test pieces, the diameter of which cannot, in general, exceed 10 mm and the height, sometimes 4 or 5 mm.
  • the control screen (4) is identical to that of the three-point micro-indentation and bending tests. The procedure is identical. While having previously verified that it is located in a zone of elastic stresses of the material, a pre-stress cycle is carried out, then a loading + relaxation + unloading cycle.
  • the sample has an initial length L and an initial diameter D.
  • an axial load F it sees its length decrease by ⁇ L and its diameter increase by ⁇ D.
  • the measurement of the transverse deformation makes it possible to know ⁇ D.
  • E being expressed in MegaPascal (MPa) and v being without unit.
  • S is the area of application of the constraint.
  • the Poisson's ratio of a metal or a geomaterial is close to 0.3.
  • the micropress (1) is capable of applying a force F (in Newton) and of measuring the longitudinal deformation of the sample ⁇ L (in mm) thanks to the vertical displacement sensor (17).
  • F in Newton
  • transverse displacement sensors (23) is necessary since the solid is deformed transversely.
  • the initial length of the pharmaceutical solid (2) is measured before the test using a digital caliper.
  • the initial diameter of the pharmaceutical solid (2) is measured before the test using the transverse displacement sensors (23).
  • the test probes (25) of the transverse displacement sensors (23) are brought into contact in order to determine the value of zero. This value is memorized by the software.
  • the test tips (25) of the transverse displacement sensors (23) are brought into contact with the pharmaceutical solid (2) in order to to determine the value of the diameter of the solid.
  • the transverse displacement measurements made by the transverse displacement sensors (23) will therefore be relative values, corresponding to a measurement of the variation in the diameter of the pharmaceutical solid (2) relative to the diameter of the pharmaceutical solid (2) before the measurement.
  • the movable ring (22) After placing the pharmaceutical solid (2) on the micropress (1), and before measuring the diameter of the solid by the transverse displacement sensors (23), the movable ring (22) is adjusted in height so as to what the transverse displacement sensors (23) are located at the middle of the pharmaceutical solid (2).
  • Figures 37a and 37c show poor centering (2450) of the rings (21, 22) relative to the center (2410) of the pharmaceutical solid (2).
  • spherical test probes (25) are used, the measurement is incorrect because the distance between the two test probes is not equal to the diameter of the sample (13).
  • cylindrical touch points (25) makes it possible to counteract the defect in eccentricity by the length of the cylindrical touch points, which are positioned perpendicularly to the axis of the pharmaceutical solid (2), and which therefore measure the greatest possible distance equal to the diameter of the pharmaceutical solid (2).
  • Figures 37b and 37d show correct centering (2450) of the rings (21, 22) relative to the center (2410) of the pharmaceutical solid (2).
  • the measurement made by the transverse displacement sensors (23) effectively corresponds to the diameter of the sample (13).

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

The invention concerns a method for characterising mechanical properties of pharmaceutical solids (2) manufactured by powder compaction. The invention is characterised in that it consists in performing on the pharmaceutical solid (2) a three-point flexural test and/or a micro-indentation test and/or a uniaxial compression test, said tests being carried out with a micro-press (1), each of said tests comprising, prior to the real measurement cycle, at least a preparatory cycle comprising loading and unloading, and a certain lapse of time being allowed between loading and unloading. The invention also concerns a micro-press (1) for characterising the mechanical properties of pharmaceutical solids (2), characterised in that it comprises a force sensor (18) measuring the force exerted on the pharmaceutical solid (2), a vertical movement sensor (17) measuring the movement of the piston (16), and two transverse movement sensors (23) measuring the transverse deformation of the pharmaceutical solid (2).

Description

Procédé et micropresse pour caractériser les propriétés mécaniques des solides pharmaceutiques Method and micropress for characterizing the mechanical properties of pharmaceutical solids
La présente invention concerne un procédé de caractérisation des propriétés mécaniques des solides pharmaceutiques et une micropresse permettant de mettre en évidence les propriétés mécaniques des solides pharmaceutiques.The present invention relates to a method for characterizing the mechanical properties of pharmaceutical solids and a micropress making it possible to demonstrate the mechanical properties of pharmaceutical solids.
La détermination des propriétés mécaniques d'un objet à des fins industrielles est connue dans l'art antérieur dans des secteurs divers comme les sciences des sols, la métallurgie, les sciences des matériaux polymères, les industries des céramiques ou des bétons. Dans le domaine de la pharmacie, très peu d'études ont été menées pour caractériser les propriétés mécaniques des solides pharmaceutiques. De manière connue, certains solides pharmaceutiques se présentent sous la forme d'une poudre compactée comprenant le principe actif et un ou plusieurs excipients, l'un de ces excipients étant généralement largement majoritaire par rapport aux autres. Les comprimés formés par compactage peuvent être fabriqués à une cadence de 200 000 à 300 000 comprimés par heure. Ces cadences de fabrication élevées, imposées à des systèmes granulaires qui ne transmettent pas directement les contraintes appliquées, entraînent souvent la formation d'hétérogénéités de contrainte et donc de densité à l'intérieur des comprimés. Ces hétérogénéités de densité, lors du relâchement du comprimé dû à sa viscoélasticité, font que le comprimé a tendance à se casser (clivage, décalottage) juste après le compactage et en particulier lorsqu'il est envoyé dans les bacs de réception. La connaissance des propriétés mécaniques des solides pharmaceutiques peut donc s'avérer intéressante lors de la formulation d'un médicament de manière à éviter ces cassures intempestives.The determination of the mechanical properties of an object for industrial purposes is known in the prior art in various sectors such as soil science, metallurgy, science of polymeric materials, the ceramic or concrete industries. In the pharmacy field, very few studies have been conducted to characterize the mechanical properties of pharmaceutical solids. In known manner, certain pharmaceutical solids are in the form of a compacted powder comprising the active principle and one or more excipients, one of these excipients being generally in the majority compared to the others. Tablets formed by compaction can be produced at a rate of 200,000 to 300,000 tablets per hour. These high production rates, imposed on granular systems which do not directly transmit the stresses applied, often lead to the formation of stress heterogeneities and therefore of density within the tablets. These density heterogeneities, upon loosening of the tablet due to its viscoelasticity, cause the tablet to tend to break (cleavage, cracking off) just after compaction and in particular when it is sent to the receiving tanks. Knowledge of the mechanical properties of pharmaceutical solids can therefore prove to be advantageous during the formulation of a medicament so as to avoid these untimely breaks.
Des approches nouvelles ont été développées en pharmacie pour pallier cette relative pauvreté de caractérisation des solides pharmaceutiques. Ces approches sont souvent des transpositions aux systèmes pharmaceutiques de techniques développées en dehors de la pharmacie. C'est ainsi que les caractéristiques de cohésion de systèmes compactés ont pu être abordées par évaluation de la contrainte interne de rupture sur des barrettes parallélépipédiques en test de flexion trois points. Sur le même modèle expérimental appliqué à des barrettes entaillées, il est possible également d'évaluer le facteur d'intensité critique de contrainte représentatif de la ténacité d'un matériau compacté, c'est-à-dire de son aptitude à résister à la rupture par propagation des fissures. Des techniques d'indentation ont également pu être appliquées à la caractérisation des solides compactés. Ces techniques ont été exploitées par transposition des conditions expérimentales de type Brinell ou Vic ers pour mesurer des modules d'indentation sur un certain nombre de systèmes pharmaceutiques.New approaches have been developed in pharmacy to overcome this relative poverty of characterization of pharmaceutical solids. These approaches are often transpositions to systems pharmaceutical techniques developed outside of pharmacy. This is how the cohesion characteristics of compacted systems could be approached by evaluation of the internal rupture stress on parallelepiped bars in three-point bending test. On the same experimental model applied to notched bars, it is also possible to evaluate the critical stress intensity factor representative of the toughness of a compacted material, that is to say of its ability to resist the rupture by propagation of cracks. Indentation techniques have also been applied to the characterization of compacted solids. These techniques have been exploited by transposing experimental conditions of the Brinell or Vic ers type to measure indentation modules on a certain number of pharmaceutical systems.
Cependant, ces avancées récentes ne résolvent pas tous les problèmes. En effet, ces techniques ne permettent pas de caractériser complètement et de manière précise les solides pharmaceutiques. En particulier, ces techniques ne prennent pas en compte la viscoélasticité du produit et ne permettent pas de caractériser de manière simple et précise le module d'Young.However, these recent advances do not solve all the problems. Indeed, these techniques do not allow a complete and precise characterization of pharmaceutical solids. In particular, these techniques do not take into account the viscoelasticity of the product and do not allow a simple and precise characterization of the Young's modulus.
La présente invention a donc pour objet de pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé de caractérisation des propriétés mécaniques à l'aide d'un outil dédié et prenant en compte en particulier la viscoélasticité du produit de manière à obtenir des résultats d'une grande fiabilité. L'invention permettra donc de mieux comprendre le comportement des poudres pharmaceutiques au cours de l'opération de compactage ainsi que leurs propriétés après compaction.The present invention therefore aims to overcome the drawbacks of the prior art by proposing a method for characterizing the mechanical properties using a dedicated tool and taking into account in particular the viscoelasticity of the product so as to obtain results. very reliable. The invention will therefore make it possible to better understand the behavior of pharmaceutical powders during the compacting operation as well as their properties after compaction.
Ce but est atteint par un procédé de caractérisation des propriétés mécaniques des solides pharmaceutiques fabriqués par compaction de poudre, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer sur le solide pharmaceutique : - soit un essai de flexion trois points, - soit un essai de micro-indentation, - soit un essai de compression uniaxiale,This object is achieved by a process for characterizing the mechanical properties of pharmaceutical solids produced by powder compaction, characterized in that it consists in performing on the pharmaceutical solid: - either a three-point bending test, - or a micro test -indentation, - either a uniaxial compression test,
- soit deux essais parmi les trois cités ci-dessus,- either two tests among the three mentioned above,
- soit les trois essais, un nombre déterminé de cycles préalables étant effectué sur le solide pharmaceutique (2) testé jusqu'à obtenir du solide pharmaceutique une réponse purement élastique, le nombre de cycles étant fonction de la nature du solide pharmaceutique testé, et un certain temps, variable en fonction de la nature du solide pharmaceutique (2) testé, étant laissé entre une charge et une décharge, de manière à obtenir une relaxation optimale du solide pharmaceutique (2) pour se trouver, lors de la décharge, dans le domaine des déformations élastiques du solide pharmaceutique (2), ces essais étant réalisés à l'aide d'une micropresse (1) comprenant un piston (16), et chacun des essais comprenant, avant un cycle de mesure réelle, au moins un cycle préalable comprenant une charge et une décharge. Selon une autre particularité, lors d'un essai de flexion trois points, le cycle de mesure réelle consiste à appliquer une charge ultime sur le solide pharmaceutique de manière à entraîner sa rupture médiane.- or the three tests, a determined number of preliminary cycles being carried out on the pharmaceutical solid (2) tested until a solid elastic response is obtained from the pharmaceutical solid, the number of cycles being a function of the nature of the pharmaceutical solid tested, and a certain time, variable depending on the nature of the pharmaceutical solid (2) tested, being left between a charge and a discharge, so as to obtain optimal relaxation of the pharmaceutical solid (2) to be, during the discharge, in the area of elastic deformations of the pharmaceutical solid (2), these tests being carried out using a micropress (1) comprising a piston (16), and each of the tests comprising, before an actual measurement cycle, at least one cycle prerequisite including a charge and a discharge. According to another particular feature, during a three-point bending test, the real measurement cycle consists in applying an ultimate load to the pharmaceutical solid so as to cause its median rupture.
Selon une autre particularité, le procédé comprend une étape d'exécution d'un logiciel, disposé dans un système informatique relié à la micropresse, permettant au moins la saisie de paramètres de fonctionnement de la micropresse, tels que la vitesse de chargement du piston , le déplacement maximal du piston, la charge maximale appliquée au solide pharmaceutique, le nombre de cycles charge/décharge à effectuer, la durée entre la charge et la décharge ou encore la fréquence d'acquisition de la force appliquée par le piston sur le solide en fonction du déplacement du piston ou de la contrainte dans le solide pharmaceutique en fonction du déplacement du piston vers ce solide, l'étape d'exécution du logiciel étant suivie d'une étape d'enregistrement des paramètres de fonctionnement de la micropresse dans des moyens de mémorisation contenus dans le système informatique. Selon une autre particularité, le procédé comprend une étape d'affichage en temps réel, par le logiciel, de courbes de résultats relatives à la force appliquée par le piston sur le solide en fonction du déplacement du piston, à la contrainte dans le solide pharmaceutique en fonction du déplacement du piston vers ce solide, ou encore à la déformation transversale du solide pharmaceutique en fonction du déplacement du piston, et d'enregistrement de ces courbes dans les moyens de mémorisation du système informatique.According to another particular feature, the method comprises a step of executing software, arranged in a computer system connected to the micropress, allowing at least the entry of operating parameters of the micropress, such as the loading speed of the piston, the maximum displacement of the piston, the maximum load applied to the pharmaceutical solid, the number of charge / discharge cycles to be carried out, the duration between charge and discharge or the frequency of acquisition of the force applied by the piston to the solid in as a function of the displacement of the piston or of the stress in the pharmaceutical solid as a function of the displacement of the piston towards this solid, the step of executing the software being followed by a step of recording the operating parameters of the micropress in means memorization contained in the computer system. According to another particularity, the method comprises a step of displaying in real time, by the software, result curves relating to the force applied by the piston to the solid as a function of the displacement of the piston, to the stress in the pharmaceutical solid as a function of the displacement of the piston towards this solid, or alternatively to the transverse deformation of the pharmaceutical solid as a function of the displacement of the piston, and of recording these curves in the storage means of the computer system.
Selon une autre particularité, le procédé comprend une étape de calcul à partir des résultats observés, par des moyens de calcul compris dans le système informatique, des grandeurs caractérisant les propriétés mécaniques du solide pharmaceutique, telles que, pour un essai de micro-indentation, le module d'élasticité réduit et la dureté Brinell, pour un essai de flexion trois points, la contrainte de rupture, le module d'élasticité et la ténacité, et, pour un essai de compression uniaxiale, le module d'Young et le coefficient de Poisson. Selon une autre particularité, le calcul du module d'Young déterminé par un essai de compression uniaxiale nécessite au moins la mesure du déplacement vertical du piston et de la force appliquée par le piston, et que le calcul du coefficient de Poisson déterminé par un essai de compression uniaxiale nécessite au moins la mesure du déplacement vertical du piston et la mesure de la déformation transversale du solide pharmaceutique.According to another particular feature, the method comprises a step of calculating from the observed results, by means of calculation included in the computer system, quantities characterizing the mechanical properties of the pharmaceutical solid, such as, for a micro-indentation test, the reduced modulus of elasticity and Brinell hardness, for a three-point bending test, the breaking stress, the modulus of elasticity and toughness, and, for a uniaxial compression test, the Young's modulus and the coefficient of fish. According to another particular feature, the calculation of the Young's modulus determined by a uniaxial compression test requires at least the measurement of the vertical displacement of the piston and of the force applied by the piston, and that the calculation of the Poisson's ratio determined by a test Uniaxial compression requires at least the measurement of the vertical displacement of the piston and the measurement of the transverse deformation of the pharmaceutical solid.
La transposition de dispositifs utilisés dans d'autres secteurs au secteur de la pharmacie, fait que ces dispositifs sont généralement inadaptés et souvent imprécis pour l'étude des propriétés mécaniques des solides pharmaceutiques. De même, les dispositifs spécifiques aux solides pharmaceutiques développés sont généralement très imprécis. Les techniques d'indentation ont été rendues plus performantes par le recours à des extensomètres qui présentent l'avantage d'effectuer des mesures simultanées de force et de déplacement. Cette mesure de déplacement peut être corrélée aux dimensions de l'empreinte d'indentation grâce à la connaissance de paramètres géométriques de l'indenteur, qui peut être spherique (dureté Brinell), pyramidal (dureté Vickers) ou cylindrique et plat. Cependant dans le domaine des forces généralement appliquées, les déplacements de l'indenteur intègrent pour une partie non totalement négligeable les déformations mécaniques de l'appareil de mesure lui-même, comme le bâti et les tiges de transmission. En effet, dans ces dispositifs, la mesure du déplacement de l'indenteur dans le solide est généralement obtenue en comptant le nombre de tours du moteur permettant le déplacement de l'indenteur. Les technologies usuelles des appareils commercialisés sont donc à l'origine d'erreurs systématiques. Il est clair que l'application de forces beaucoup plus faibles permettrait de minimiser ces causes accidentelles, mais c'est alors la sensibilité du capteur de déplacement des appareils qui devient rédhibitoire pour des utilisations dans ces conditions.The transposition of devices used in other sectors to the pharmacy sector means that these devices are generally unsuitable and often imprecise for studying the mechanical properties of pharmaceutical solids. Likewise, the devices specific to the pharmaceutical solids developed are generally very imprecise. Indentation techniques have been made more efficient by the use of extensometers which have the advantage of making simultaneous measurements of force and displacement. This displacement measurement can be correlated to the dimensions of the indentation imprint thanks to the knowledge of geometric parameters of the indentor, which can be spherical (hardness Brinell), pyramidal (Vickers hardness) or cylindrical and flat. However in the field of generally applied forces, the displacements of the indentor integrate for a not totally negligible part the mechanical deformations of the measuring device itself, such as the frame and the transmission rods. In fact, in these devices, the measurement of the displacement of the indenter in the solid is generally obtained by counting the number of revolutions of the motor allowing the displacement of the indenter. The usual technologies of devices sold are therefore the source of systematic errors. It is clear that the application of much lower forces would minimize these accidental causes, but it is then the sensitivity of the movement sensor of the devices which becomes unacceptable for uses under these conditions.
Des tests de flexion élastique sur des barrettes de systèmes compactés peuvent être également mis en œuvre pour la détermination de leur module d'Young à l'aide d'un appareil de micro-indentation utilisé pour un essai de flexion trois points. Toutefois, le problème lié à la sensibilité des capteurs de déplacement subsiste car le domaine des déformations élastiques des compacts pharmaceutiques est généralement associé à de très faibles forces appliquées sur le solide pharmaceutique. La présente invention a donc pour objet de pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant une micropresse dédiée aux essais de micro- indentation et de flexion trois points sur des solides pharmaceutiques, cette micropresse permet en particulier de déterminer le module d'Young de manière précise et d'éviter les problèmes d'incertitude liée au capteur de déplacement. Ce but est atteint par une micropresse pour mettre en évidence les propriétés mécaniques des solides pharmaceutiques, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens d'enregistrement de paramètres de fonctionnement de la micropresse, des moyens de commande du déplacement d'un piston de chargement vers le solide pharmaceutique placé sous ce piston en fonction des paramètres de fonctionnement, un capteur d'effort mesurant l'effort exercé sur le solide pharmaceutique par une tête assemblée à l'extrémité du piston proche du solide en position, un capteur de déplacement vertical mesurant le déplacement du piston, ce dernier étant situé au plus près de l'échantillon et déclenché par des moyens de déclenchement lorsqu'un effort est détecté au niveau du capteur d'effort, deux capteurs de déplacement transversal mesurant la déformation transversale du solide pharmaceutique, les capteurs de déplacement transversal étant supportés par un anneau mobile horizontal en rotation situé autour du solide pharmaceutique testé, la position de cet anneau mobile pouvant être réglée en hauteur, de façon à positionner les capteurs de déplacement transversal sensiblement au niveau du milieu du solide pharmaceutique, des moyens d'enregistrement des signaux émis par les capteurs, des moyens de calcul des grandeurs caractérisant les propriétés mécaniques du solide en fonction des signaux enregistrés et des paramètres de fonctionnement de la micropresse. Selon une autre particularité, la micropresse comprend un système informatique exécutant un logiciel spécifique d'exploitation permettant l'affichage, par des moyens d'affichage du système, de champs de saisie des paramètres de fonctionnement de la micropresse sur un écran du système, le système commandant, en fonction de certains paramètres de fonctionnement saisis, un moto-réducteur actionnant, par l'intermédiaire d'une vis à billes, le piston de chargement suivant son axe dirigé vers le solide pharmaceutique en position, la tête du piston de chargement supportant un indenteur pour effectuer, sur le solide pharmaceutique, un essai de flexion trois points, un essai de micro indentation ou un essai de compression uniaxiale, ce dernier essai nécessitant la présence d'un poinçon flottant entre l'indenteur et le solide pharmaceutique, les résultats de cet essai étant collectés par le système pour être traités par le logiciel, le système comprenant les moyens de calcul pour calculer les grandeurs caractérisant les propriétés mécaniques du solide pharmaceutique. Selon une autre particularité, les moyens de commande commandent la vitesse de déplacement du piston par l'intermédiaire d'un régulateur de force, de position ou de vitesse de déplacement du piston, du type PID (Proportionnelle Intégrale Dérivée). Selon une autre particularité, le système comprend également des moyens d'affichage en temps réel de courbes relatives à la force appliquée par le piston sur le solide en fonction du déplacement du piston ou à la contrainte dans le solide pharmaceutique en fonction du déplacement du piston vers ce solide. Selon une autre particularité, le solide pharmaceutique repose sur une table positionnée sur un socle surmonté du motoréducteur actionnant le piston suivant son axe dirigé vers le solide pharmaceutique par l'intermédiaire de la vis à billes.Elastic bending tests on bars of compacted systems can also be implemented for the determination of their Young's modulus using a micro-indentation device used for a three-point bending test. However, the problem linked to the sensitivity of the displacement sensors remains because the area of elastic deformations of pharmaceutical compacts is generally associated with very low forces applied to the pharmaceutical solid. The object of the present invention is therefore to overcome the drawbacks of the prior art by proposing a micropress dedicated to micro-indentation and three-point bending tests on pharmaceutical solids, this micropress makes it possible in particular to determine the Young's modulus in a precise way and to avoid the problems of uncertainty linked to the displacement sensor. This object is achieved by a micropress to highlight the mechanical properties of pharmaceutical solids, characterized in that it comprises means for recording operating parameters of the micropress, means for controlling the movement of a loading piston towards the pharmaceutical solid placed under this piston according to the operating parameters, an effort sensor measuring the effort exerted on the pharmaceutical solid by a head assembled at the end of the piston close to the solid in position, a vertical displacement sensor measuring the displacement of the piston, the latter being located as close as possible to the sample and triggered by triggering means when a force is detected at the level of the force sensor, two transverse displacement sensors measuring the transverse deformation of the pharmaceutical solid, the transverse displacement sensors being supported by a movable horizontal ring in rotation situated around the pharmaceutical solid tested, the position of this movable ring which can be adjusted in height, so as to position the transverse displacement sensors substantially at the middle of the pharmaceutical solid, means for recording the signals emitted by the sensors, means for calculating quantities characterizing the mechanical properties of the solid according to the recorded signals and parameters micropress operating res. According to another particular feature, the micropress comprises a computer system executing specific operating software allowing the display, by means of display of the system, of fields for entering the operating parameters of the micropress on a screen of the system, the system controlling, as a function of certain operating parameters entered, a geared motor actuating, by means of a ball screw, the loading piston along its axis directed towards the pharmaceutical solid in position, the head of the loading piston supporting an indenter to perform, on the pharmaceutical solid, a three-point bending test, a micro indentation test or a uniaxial compression test, the latter test requiring the presence of a floating punch between the indenter and the pharmaceutical solid, the results of this test being collected by the system for processing by the software, the system comprising the means of ca lcul to calculate the quantities characterizing the mechanical properties of the pharmaceutical solid. According to another particular feature, the control means control the speed of movement of the piston by means of a force, position or speed of movement regulator of the piston, of the PID (Proportional Integral Derivative) type. According to another particular feature, the system also includes means for displaying in real time curves relating to the force applied by the piston to the solid as a function of the displacement of the piston or to the stress in the pharmaceutical solid as a function of the movement of the piston towards this solid. According to another particular feature, the pharmaceutical solid rests on a table positioned on a base surmounted by the geared motor actuating the piston along its axis directed towards the pharmaceutical solid via the ball screw.
Selon une autre particularité, la table est une table à mouvements croisés XY permettant à l'opérateur de positionner précisément le point de mesure de l'échantillon à tester sous l'indenteur, puis de déplacer l'échantillon vers le point de mesure suivant sans avoir à toucher à l'échantillon.According to another particularity, the table is an XY cross-motion table allowing the operator to precisely position the measuring point of the sample to be tested under the indenter, then to move the sample to the next measuring point without have to touch the sample.
Selon une autre particularité, lors d'un essai de compression uniaxiale, un porte-échantillon est positionné entre la table et le solide pharmaceutique. Selon une autre particularité, l'anneau mobile est supporté par un anneau fixe horizontal, l'anneau mobile pouvant tourner par rapport à un axe vertical, et par rapport à l'anneau fixe, grâce à des galets situés entre l'anneau mobile et l'anneau fixe, et la position de l'anneau fixe étant réglable en hauteur grâce à une vis moletée pénétrant dans un fourreau d'une pièce taraudée à l'intérieur et supportant l'anneau fixe.According to another particularity, during a uniaxial compression test, a sample holder is positioned between the table and the pharmaceutical solid. According to another particularity, the movable ring is supported by a horizontal fixed ring, the movable ring being able to rotate with respect to a vertical axis, and with respect to the fixed ring, by means of rollers located between the movable ring and the fixed ring, and the position of the fixed ring being adjustable in height by means of a knurled screw penetrating into a sheath of an internally threaded part and supporting the fixed ring.
Selon une autre particularité, le capteur d'effort est un capteur à pont de jauges d'extensiométrie placé sur le piston de chargement juste au-dessus de la tête.According to another particular feature, the force sensor is a sensor with a strain gauge bridge placed on the loading piston just above the head.
Selon une autre particularité, le capteur de déplacement est un palpeur incrémental solidaire de la tête du piston de chargement par l'intermédiaire d'un premier plateau, ce capteur de déplacement vertical comprenant une pointe de touche en contact permanent avec une référence constituée d'un second plateau parallèle au premier plateau, le déplacement du piston entraînant le coulissement de la pointe de touche dans un manchon solidaire du premier plateau, le capteur de déplacement vertical comprenant des moyens de mesure du déplacement de la pointe de touche dans le manchon correspondant au déplacement du piston de chargement par rapport au solide pharmaceutique.According to another particular feature, the displacement sensor is an incremental feeler secured to the head of the loading piston by means of a first plate, this vertical displacement sensor comprising a touch point in permanent contact with a reference consisting of a second plate parallel to the first plate, the displacement of the piston causing the touch point to slide in a sleeve integral with the first plate, the vertical displacement sensor comprising means for measuring the displacement of the test tip in the sleeve corresponding to the displacement of the loading piston relative to the pharmaceutical solid.
Selon une autre particularité, les capteurs de déplacement transversal sont des palpeurs incrémentaux comprenant chacun une pointe de touche cylindrique, chaque pointe de touche étant horizontale et tangente à la surface du solide pharmaceutique, et en contact permanent avec le solide pharmaceutique, ainsi que des moyens de mesure du déplacement de la pointe de touche par rapport à la position de la pointe de touche avant l'essai.According to another particularity, the transverse displacement sensors are incremental probes each comprising a cylindrical test tip, each test tip being horizontal and tangent to the surface of the pharmaceutical solid, and in permanent contact with the pharmaceutical solid, as well as means measuring the displacement of the test probe with respect to the position of the test probe before the test.
Selon une autre particularité, l'indenteur peut être spherique, cylindrique ou pyramidal.According to another feature, the indenter can be spherical, cylindrical or pyramidal.
L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente la micropresse selon l'invention,The invention, with its characteristics and advantages, will emerge more clearly on reading the description made with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 represents the micropress according to the invention,
- la figure 2a représente l'opération de montage du support de poinçon et du support de capteur de déplacement sur la micropresse selon l'invention,FIG. 2a represents the operation of mounting the punch support and the displacement sensor support on the micropress according to the invention,
- la figure 2b représente le montage de l'indenteur sur la micropresse selon l'invention, - la figure 3 représente l'écran de configuration du logiciel de contrôle de la micropresse,FIG. 2b represents the mounting of the indenter on the micropress according to the invention, FIG. 3 represents the configuration screen of the micropress control software,
- la figure 4 représente l'écran de contrôle sur le système informatique selon l'invention, - les figures 5a, 5b, 6, 7, 8, 9, 11 , 12, 13, 14, 15 représentent divers messages apparaissant lors de la préparation d'un essai de micro-indentation ou de flexion trois points,FIG. 4 represents the control screen on the computer system according to the invention, FIGS. 5a, 5b, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14, 15 represent various messages appearing during the preparation of a micro-indentation or three-point bending test,
- la figure 10 représente l'écran de contrôle disposant d'une courbe de micro-indentation,FIG. 10 represents the control screen having a micro-indentation curve,
- la figure 16 représente la courbe de., micro-indentation tracée dans une feuille de calcul d'un tableur,FIG. 16 represents the curve of., micro-indentation plotted in a spreadsheet of a spreadsheet,
- les figure 17a, 18a et 19 représentent quatre courbes correspondant à quatre cycles d'indentation sur respectivement une barrette d'AVICEL PH101 comprimé à 45KN, une barrette de LACTOSE FF comprimée à 45 KN et une barrette de DI-TAB comprimée à 45 KN,- Figures 17a, 18a and 19 represent four curves corresponding to four indentation cycles on respectively an AVICEL PH101 bar compressed to 45KN, a LACTOSE FF bar compressed to 45 KN and a DI-TAB bar compressed to 45 KN ,
- les figures 17b, 18b représentent la courbe d'extrapolation à porosité nulle de la dureté P respectivement pour une barrette d'AVICEL PH101 et pour une barrette de LACTOSE FF, - la figure 20 représente une barrette d'un solide pharmaceutique posé sur un banc de flexion trois points,- Figures 17b, 18b show the extrapolation curve with zero porosity of hardness P respectively for an AVICEL PH101 strip and for a LACTOSE FF strip, - Figure 20 shows a strip of a pharmaceutical solid placed on a three-point bending bench,
- la figure 21 représente l'écran de contrôle affichant les paramètres de contrôle dans le cadre d'un essai de flexion trois points,FIG. 21 represents the control screen displaying the control parameters within the framework of a three-point bending test,
- la figure 22 représente, dans le cadre d'un essai de flexion trois points, l'écran de contrôle sur lequel est tracée une courbe représentative d'une charge et d'une décharge,FIG. 22 represents, within the framework of a three-point bending test, the control screen on which is drawn a curve representative of a charge and a discharge,
- la figure 23 représente, dans le cadre d'un essai de flexion trois points, l'écran de contrôle sur lequel est tracée une courbe représentative d'une charge jusqu'à rupture, - la figure 24 représente, dans le cadre d'un essai de flexion trois points, une courbe représentative d'une charge et d'une décharge insérée dans une feuille de calcul,- Figure 23 represents, within the framework of a three-point bending test, the control screen on which is drawn a curve representative of a load until rupture, - Figure 24 represents, within the framework of a three-point bending test, a curve representative of a load and a discharge inserted in a spreadsheet,
- la figure 25 représente plusieurs courbes représentatives de cinq cycles successifs de charge/décharge exercés sur une barrette d'AVICEL PH101 , - les figures 26, 29 et 32 représentent une courbe charge/décharge utilisée pour le calcul du module d'élasticité, respectivement pour la barrette d'AVICEL PH101 , pour une barrette de LACTOSE FF, et pour une barrette de DI-TAB - les figures 27, 30 et 33 représentent une courbe d'extrapolation à porosité nulle des valeurs du module d'élasticité, respectivement pour la barrette d'AVICEL PH101 , pour la barrette de LACTOSE FF et pour la barrette de DI-TAB,FIG. 25 represents several curves representative of five successive charge / discharge cycles exerted on an AVICEL PH101 bar, - Figures 26, 29 and 32 show a charge / discharge curve used for the calculation of the elastic modulus, respectively for the AVICEL PH101 bar, for a LACTOSE FF bar, and for a DI-TAB bar - the FIGS. 27, 30 and 33 represent an extrapolation curve with zero porosity of the elasticity modulus values, respectively for the AVICEL PH101 bar, for the LACTOSE FF bar and for the DI-TAB bar,
- la figure 28 représente plusieurs courbes représentatives de trois cycles successifs de charge/décharge exercés sur une barrette de LACTOSE- Figure 28 represents several curves representative of three successive cycles of charge / discharge exerted on a strip of LACTOSE
FF,FF
- la figure 31 représente plusieurs courbes représentatives de trois cycles successifs de charge/décharge exercés sur une barrette de DI-TAB,FIG. 31 represents several curves representative of three successive charge / discharge cycles exerted on a bar of DI-TAB,
- la figure 34 représente une portion de graphique, force exercée en fonction du déplacement de l'indenteur,FIG. 34 represents a portion of the graph, force exerted as a function of the displacement of the indenter,
- la figure 35 représente la micropresse selon un autre mode de réalisation de l'invention,FIG. 35 represents the micropress according to another embodiment of the invention,
- la figure 36 représente une vue de dessus de la micropresse selon le mode de réalisation de la figure 35, - les figures 37a et 37b représentent, respectivement, un mauvais et un bon centrage du solide pharmaceutique par rapport à des pointes de touche sphériques des capteurs de déplacement transversal selon le mode de réalisation de la figure 35,- Figure 36 shows a top view of the micropress according to the embodiment of Figure 35, - Figures 37a and 37b show, respectively, poor and good centering of the pharmaceutical solid with respect to spherical test tips of transverse displacement sensors according to the embodiment of FIG. 35,
- les figures 37c et 37d représentent, respectivement, un mauvais et un bon centrage du solide pharmaceutique par rapport aux pointes de touche cylindriques des capteurs de déplacement transversal selon le mode de réalisation de la figure 35,FIGS. 37c and 37d represent, respectively, poor and good centering of the pharmaceutical solid relative to the cylindrical test tips of the transverse displacement sensors according to the embodiment of FIG. 35,
- la figure 38a représente une définition de la matrice de test de micro- indentation sur le solide pharmaceutique, - la figure 38b représente une cartographie des zones de plus forte densité du solide pharmaceutique,FIG. 38a represents a definition of the micro-indentation test matrix on the pharmaceutical solid, FIG. 38b represents a map of the zones of higher density of the pharmaceutical solid,
- la figure 39 représente une barrette fissurée dans le cadre d'un essai de flexion trois points réalisé pour déterminer la ténacité. L'invention va à présent être décrite en liaison avec les figures 1 à 39.- Figure 39 shows a cracked bar as part of a three-point bending test performed to determine the toughness. The invention will now be described in conjunction with FIGS. 1 to 39.
L'objectif de l'invention est donc de caractériser des paramètres intrinsèques de la cohésion des solides pharmaceutiques, de manière à mieux comprendre le comportement des poudres pharmaceutiques au cours de l'opération de compression pour former des solides. Le dispositif selon l'invention, pour mettre en évidence ces propriétés, est constitué d'une micropresse (1). Cette micropresse (1 ) selon l'invention est constituée d'un socle (10) sur lequel est fixée une table dite XY (11), sur laquelle va être positionné le solide pharmaceutique (2) faisant l'objet de l'essai. Cette table (11) de positionnement à mouvements croisés XY permet à l'opérateur de positionner précisément le point de mesure de l'échantillon à tester sous l'indenteur, puis de déplacer l'échantillon vers le point de mesure suivant sans avoir à toucher l'échantillon. Le socle (10) comprend, par exemple, trois montants (12) se dressant perpendiculairement. Ces montants (12) sont répartis sur le socle (10) en triangle, de manière à supporter de manière totalement stable un plateau (13) fixé aux extrémités des montants opposées à leur extrémité de fixation au socle (10) et sensiblement parallèle au socle (10). Sur ce plateau (13) est fixé une vis à billes (14) surmontée d'un moto-réducteur (15). Ce moto-réducteur (15) actionne sur commande, par l'intermédiaire d'un régulateur de force, de position ou de vitesse de déplacement du piston, du type PID (Proportionnel Intégrale Dérivée), un piston (16) de chargement coulissant dans la vis à billes (14) suivant son axe à travers le plateau (13) pour venir en contact avec le solide pharmaceutique (2) disposé sur la table XY (11) fixée sur le socle (10).The objective of the invention is therefore to characterize intrinsic parameters of the cohesion of pharmaceutical solids, so as to better understand the behavior of pharmaceutical powders during the compression operation to form solids. The device according to the invention, to demonstrate these properties, consists of a micropress (1). This micropress (1) according to the invention consists of a base (10) on which is fixed a so-called XY table (11), on which the pharmaceutical solid (2) which is the subject of the test will be positioned. This XY cross-motion positioning table (11) allows the operator to precisely position the measuring point of the sample to be tested under the indenter, then move the sample to the next measuring point without having to touch the sample. The base (10) comprises, for example, three uprights (12) standing perpendicularly. These uprights (12) are distributed on the base (10) in a triangle, so as to support in a completely stable manner a plate (13) fixed to the ends of the uprights opposite their end for fixing to the base (10) and substantially parallel to the base. (10). On this plate (13) is fixed a ball screw (14) surmounted by a geared motor (15). This geared motor (15) actuates on command, by means of a force, position or displacement speed regulator of the piston, of the PID (Proportional Integral Derivative) type, a loading piston (16) sliding in the ball screw (14) along its axis through the plate (13) to come into contact with the pharmaceutical solid (2) disposed on the XY table (11) fixed on the base (10).
En référence aux figures 2a et 2b, le piston (16) est constitué d'un piston supérieur (160), par exemple cylindrique, à l'extrémité la plus proche du solide pharmaceutique de laquelle est fixé un support de poinçon constitué de deux éléments. Le premier élément (161 ) cylindrique, par exemple de même diamètre que le piston supérieur (160), est fixé sur le piston supérieur (160) à l'aide de quatre vis (163) introduites dans le sens des flèches sur la figure 2a. Le deuxième élément (162) a la forme d'un cylindre de révolution à deux épaulements successifs formant trois sections de diamètre différent et est fixé coaxialement sur le premier élément (161 ). Les sections du deuxième élément sont de diamètre inférieur au diamètre du premier élément et de diamètres décroissants en direction du solide pharmaceutique (2) disposé sur la table XY (1 1) fixée sur le socle (10). Sur la plus grande section du deuxième élément (162) vient s'emboîter une plaque (164) comprenant un trou (165) d'emboîtement, cette plaque (164) pouvant constituer, par exemple, un support du capteur de déplacement vertical (17) du piston de chargement. Un indenteur (166) pouvant prendre des formes diverses est inséré dans un trou (167) dont la section est conforme à la forme de la section de l'indenteur, suivant l'axe de la plus petite section du deuxième élément (162) du support de poinçon. Cet indenteur (166) est fixé sur le support de poinçon par un écrou (168) de serrage venant se visser sur un filetage (169) formé sur la section de diamètre intermédiaire du deuxième élément (162) du support de poinçon. L'indenteur (166) peut prendre différentes formes suivant l'essai effectué à l'aide de la micropresse selon l'invention. En effet, cet indenteur pourra être, par exemple, de géométrie spherique (de type bille Brinell), la sphère pouvant être de diamètres variables, par exemple 1 ,00 mm, 1 ,76 mm, ou 2,38 mm. Il pourra être, par exemple, de géométrie cylindrique (de type plat Boussinesq), sa section pouvant être de diamètres variables, tels que, par exemple, 0,50 mm, 0,70 mm, 1 ,00 mm, 2,00 mm. Enfin il pourra être, par exemple, de géométrie pyramidale (de type Vickers), la pyramide ayant par exemple un angle au sommet de 136°.With reference to FIGS. 2a and 2b, the piston (16) consists of an upper piston (160), for example cylindrical, at the end closest to the solid pharmaceutical which is fixed a punch support consisting of two elements. The first cylindrical element (161), for example of the same diameter as the upper piston (160), is fixed to the upper piston (160) using four screws (163) introduced in the direction of the arrows in FIG. 2a . The second element (162) has the shape of a cylinder of revolution with two successive shoulders forming three sections of different diameter and is fixed coaxially on the first element (161). The sections of the second element are of smaller diameter than the diameter of the first element and of decreasing diameters in the direction of the pharmaceutical solid (2) placed on the XY table (1 1) fixed on the base (10). On the largest section of the second element (162) fits a plate (164) comprising a nesting hole (165), this plate (164) possibly constituting, for example, a support for the vertical displacement sensor (17 ) of the loading piston. An indenter (166) which can take various forms is inserted into a hole (167) whose section conforms to the shape of the section of the indenter, along the axis of the smallest section of the second element (162) of the punch holder. This indenter (166) is fixed to the punch support by a tightening nut (168) coming to be screwed on a thread (169) formed on the intermediate diameter section of the second element (162) of the punch support. The indenter (166) can take different forms depending on the test carried out using the micropress according to the invention. Indeed, this indenter could be, for example, of spherical geometry (of Brinell ball type), the sphere being able to be of variable diameters, for example 1, 00 mm, 1, 76 mm, or 2.38 mm. It may be, for example, of cylindrical geometry (of the Boussinesq flat type), its section possibly being of variable diameters, such as, for example, 0.50 mm, 0.70 mm, 1.00 mm, 2.00 mm . Finally, it could be, for example, of pyramidal geometry (of the Vickers type), the pyramid having for example an angle at the top of 136 °.
Deux supports de poinçon différents de même forme générale peuvent être adaptés sur le piston supérieur (160) en fonction de la forme de l'indenteur (166), l'un des supports étant adapté pour recevoir l'indenteur (166) à géométrie pyramidale tandis que l'autre est adapté à recevoir un indenteur (166) de géométrie spherique ou cylindrique.Two different punch supports of the same general shape can be adapted on the upper piston (160) according to the shape of the indenter (166), one of the supports being adapted to receive the indentor (166) with pyramidal geometry while the other is adapted to receive an indenter (166) of spherical or cylindrical geometry.
Un poinçon flottant (1600), représenté sur la figure 35, peut être positionné entre l'indenteur (166), par exemple spherique, et le solide pharmaceutique (2). Le poinçon flottant (1600) est, par exemple, cylindrique, avec une encoche sur sa face supérieure permettant l'insertion de l'indenteur (166). Le poinçon flottant (1600) a une face inférieure de taille supérieure à la face supérieure du solide pharmaceutique (2), ce qui permet d'appliquer une charge sur une face entière du solide pharmaceutique (2). Le poinçon flottant (1600) n'est pas fixé de façon rigide. Il est simplement positionné entre l'indenteur (166) et le solide pharmaceutique (2). Ceci permet d'éviter les erreurs de mesure liées, éventuellement, à un défaut de parallélisme entre les faces inférieure et supérieure du solide pharmaceutique (2). Un porte-échantillon (29) peut être positionné entre la table XY (11 ) et le solide pharmaceutique (2) afin de rehausser le solide pharmaceutique (2) par rapport au piston (16).A floating punch (1600), shown in Figure 35, can be positioned between the indenter (166), for example spherical, and the pharmaceutical solid (2). The floating punch (1600) is, for example, cylindrical, with a notch on its upper face allowing the insertion of the indenter (166). The floating punch (1600) has a lower face that is larger than the upper face of the pharmaceutical solid (2), which makes it possible to apply a load to an entire face of the pharmaceutical solid (2). The floating punch (1600) is not rigidly attached. It is simply positioned between the indenter (166) and the pharmaceutical solid (2). This avoids measurement errors possibly linked to a lack of parallelism between the lower and upper faces of the pharmaceutical solid (2). A sample holder (29) can be positioned between the XY table (11) and the pharmaceutical solid (2) in order to raise the pharmaceutical solid (2) relative to the piston (16).
Selon l'invention, le capteur de déplacement vertical (17) est positionné sur son support fixé sur le support de poinçon. Ce capteur de déplacement vertical (17) est, par exemple, un palpeur incrémental comprenant une pointe de touche (170) en contact avec une référence située au-dessous de son support, par exemple, la table XY sur la figure 1. Cette pointe de touche (170) est coulissante dans un manchon du capteur de déplacement vertical (17). Le déplacement du piston (16) vers le bas et donc de l'indenteur (166) entraîne donc un coulissement correspondant dans le manchon de la pointe de touche (170) appuyée contre sa référence. Le déplacement de la pointe de touche (170) est mesuré et correspond au déplacement du piston (16) et donc à l'enfoncement de l'indenteur (166) dans le solide pharmaceutique (2). Selon l'invention, le capteur de déplacement vertical (17) est donc placé à proximité de l'indenteur (166) et donc au plus près de l'échantillon à indenter, ce qui permet d'éviter des mesures approximatives prenant en compte tous les défauts de rigidité de l'ensemble de la micropresse (1). Ceci est le cas dans l'art antérieur où le déplacement est mesuré, par exemple, en comptant le nombre de tours du moto-réducteur (15). Le capteur de déplacement vertical (17) aura, selon l'invention, une référence située sur la surface d'appui de l'échantillon, sur une surface à une hauteur équivalente déportée ou en dessous de ces surfaces. Le capteur de déplacement vertical (17), pour éviter les problèmes d'incertitudes, devra donc être au plus proche de l'indenteur et surtout en dessous du capteur d'effort qui ne possède pas une grande rigidité. La résolution du capteur de déplacement vertical (17) selon l'invention sera, par exemple, de 0,05 μm.According to the invention, the vertical displacement sensor (17) is positioned on its support fixed on the punch support. This vertical displacement sensor (17) is, for example, an incremental feeler comprising a touch point (170) in contact with a reference located below its support, for example, the XY table in FIG. 1. This point key (170) is sliding in a sleeve of the vertical displacement sensor (17). The displacement of the piston (16) downward and therefore of the indenter (166) therefore causes a corresponding sliding in the sleeve of the test tip (170) pressed against its reference. The displacement of the test tip (170) is measured and corresponds to the displacement of the piston (16) and therefore to the insertion of the indenter (166) into the pharmaceutical solid (2). According to the invention, the vertical displacement sensor (17) is therefore placed near the indenter (166) and therefore as close as possible to the sample to be indented, which avoids approximate measurements taking into account all the stiffness defects of the entire micropress (1). This is the case in the prior art where the displacement is measured, for example, by counting the number of revolutions of the gear motor (15). According to the invention, the vertical displacement sensor (17) will have a reference located on the bearing surface of the sample, on a surface at an equivalent offset height or below these surfaces. The vertical displacement sensor (17), to avoid the problems of uncertainty, must therefore be as close as possible to the indenter and especially below the force sensor which does not have great rigidity. The resolution of the vertical displacement sensor (17) according to the invention will, for example, be 0.05 μm.
Dans le mode de réalisation des figures 35 et 36, le solide pharmaceutique (2) a une forme cylindrique. Un anneau mobile (22) horizontal est situé autour du solide pharmaceutique (2) et est supporté par un anneau fixe (21 ), horizontal également, dont la position verticale est réglable. L'anneau mobile (22) peut tourner autour d'un axe vertical, et par rapport à l'anneau fixe (21), grâce à des galets (26), par exemple au nombre de quatre, positionnés entre l'anneau fixe (21) et l'anneau mobile (22). L'anneau mobile (22) supporte deux capteurs de déplacement transversal (23) disposés symétriquement par rapport au solide pharmaceutique (2). Les capteurs de déplacement transversal (23) peuvent donc tourner autour du solide pharmaceutique (2), ce qui permet de réaliser plusieurs mesures de la déformation transversale du solide pharmaceutique (2), lorsque celui-ci est soumis, par exemple, à une compression, et de faire ainsi une moyenne des différentes mesures. L'anneau fixe (21 ) est supporté par un bloc vertical (28) comprenant un fourreau taraudé à l'intérieur, dans lequel est insérée une vis moletée (27) verticale. L'ensemble formé par l'anneau fixe (21), l'anneau mobile (22) et les capteurs de déplacement transversal (23) peut donc être déplacé en hauteur par coulissement du bloc vertical (28) autour de la vis moletée (27) lors de la rotation de la vis moletée (27). Les capteurs de déplacement transversal (23) sont du même type que le capteur de déplacement vertical (17). Les pointes de touche (25) des capteurs de déplacement transversal (23), représentés en particulier sur les figures 36 et 37a à 37d, sont des cylindres horizontaux, ceci afin d'éviter les erreurs de mesure qui pourraient être liées à un défaut de centrage de l'anneau mobile (22) par rapport au solide pharmaceutique (2). Les pointes de touche (25) des capteurs de déplacement transversal (23) ont leur axe longitudinal perpendiculaire à l'axe longitudinal des capteurs de déplacement transversal (23). Le contact entre les pointes de touche (25) des capteurs de déplacement transversal (23) et le solide pharmaceutique (2) est ponctuel.In the embodiment of Figures 35 and 36, the pharmaceutical solid (2) has a cylindrical shape. A horizontal movable ring (22) is located around the pharmaceutical solid (2) and is supported by a fixed ring (21), also horizontal, whose vertical position is adjustable. The movable ring (22) can rotate around a vertical axis, and relative to the fixed ring (21), thanks to rollers (26), for example four in number, positioned between the fixed ring ( 21) and the movable ring (22). The movable ring (22) supports two transverse displacement sensors (23) arranged symmetrically with respect to the pharmaceutical solid (2). The transverse displacement sensors (23) can therefore rotate around the pharmaceutical solid (2), which makes it possible to carry out several measurements of the transverse deformation of the pharmaceutical solid (2), when the latter is subjected, for example, to compression , and thus to make an average of the different measurements. The fixed ring (21) is supported by a vertical block (28) comprising an internally threaded sleeve, in which a vertical knurled screw (27) is inserted. The assembly formed by the fixed ring (21), the mobile ring (22) and the transverse displacement sensors (23) can therefore be moved in height by sliding the vertical block (28) around the knurled screw (27 ) during rotation of the knurled screw (27). The transverse displacement sensors (23) are of the same type as the vertical displacement sensor (17). The test probes (25) of the transverse displacement sensors (23), shown in particular in FIGS. 36 and 37a to 37d, are horizontal cylinders, this in order to avoid measurement errors which could be linked to a fault in centering of the movable ring (22) relative to the pharmaceutical solid (2). The test probes (25) of the transverse displacement sensors (23) have their longitudinal axis perpendicular to the longitudinal axis of the transverse displacement sensors (23). The contact between the test probes (25) of the transverse displacement sensors (23) and the pharmaceutical solid (2) is punctual.
La mesure du déplacement transversal permet de déterminer, comme expliqué plus loin, par exemple, le coefficient de Poisson v.The measurement of the transverse displacement makes it possible to determine, as explained below, for example, the Poisson's ratio v.
Un capteur d'effort (18), de type par exemple, capteur à pont de jauges d'extensométrie, est placé sur le piston (16) de chargement, par exemple au- dessus du capteur de déplacement vertical (17) pour mesurer l'effort exercé par le piston (16) sur le solide pharmaceutique (2) lors d'un essai. La résolution du capteur d'effort (18) selon l'invention sera, par exemple, de 0,01 N.A force sensor (18), for example of the strain gauge bridge sensor type, is placed on the loading piston (16), for example above the vertical displacement sensor (17) to measure the 'force exerted by the piston (16) on the pharmaceutical solid (2) during a test. The resolution of the force sensor (18) according to the invention will, for example, be 0.01 N.
L'étendue des mesures effectuées par les capteurs de déplacement (17, 23) ou le capteur d'effort (18) permet de tester tout type de matériau pharmaceutique et donc tout type de solide pharmaceutique (2).The extent of the measurements made by the displacement sensors (17, 23) or the force sensor (18) makes it possible to test any type of pharmaceutical material and therefore any type of pharmaceutical solid (2).
Selon l'invention, la micropresse (1 ) comprend un système informatique (3) disposant d'un logiciel spécifique de commande des déplacements du piston (16) de chargement. Les capteurs d'effort (18) et de déplacement (17, 23) sont contrôlés par ce système informatique (3) et les mesures sont collectées dans le logiciel du système (3). Le capteur de déplacement vertical (17) est, par exemple, couplé au capteur d'effort (18) à travers le système informatique (3), de sorte que la mesure de déplacement n'est prise en compte au niveau du capteur de déplacement vertical (17) que lorsqu'un premier effort est détecté au niveau du capteur d'effort (18). Le logiciel permet l'affichage simultané, sur un même graphique, de l'effort en fonction du déplacement de l'indenteur. L'enregistrement des mesures ne peut commencer que lorsqu'un contact est détecté entre l'indenteur (166) et le solide pharmaceutique testé. Le déplacement de l'indenteur (166) mesuré par le capteur de déplacement vertical (17) correspond donc directement à l'enfoncement de l'indenteur (166) dans le solide pharmaceutique (2) testé. Cela permet en particulier de s'affranchir d'une éventuelle opération de mesure de la dimension de l'empreinte formée par l'indenteur sur le solide testé et notamment de la profondeur de cette empreinte.According to the invention, the micropress (1) comprises a computer system (3) having specific software for controlling the movements of the loading piston (16). The force (18) and displacement (17, 23) sensors are controlled by this computer system (3) and the measurements are collected in the system software (3). The vertical displacement sensor (17) is, for example, coupled to the effort sensor (18) through the computer system (3), so that the displacement measurement is not taken into account at the level of the displacement sensor vertical (17) only when a first force is detected at the level of the force sensor (18). The software allows the simultaneous display, on the same graph, of the effort as a function of the displacement of the indenter. The recording of the measurements can only start when a contact is detected between the indenter (166) and the pharmaceutical solid tested. The displacement of the indenter (166) measured by the vertical displacement sensor (17) therefore corresponds directly to the insertion of the indenter (166) into the pharmaceutical solid (2) tested. This makes it possible in particular to get rid of any operation for measuring the size of the imprint formed by the indentor on the solid tested and in particular the depth of this imprint.
Le premier contact de l'indenteur (166) sur le solide pharmaceutique (2) correspond à un premier effort mesuré par le capteur de déplacement vertical (17). L'intensité de ce premier effort peut être paramétrée. C'est donc à partir de cette intensité minimale de détection du contact avec l'échantillon choisie par l'opérateur que l'enregistrement des mesures pourra débuter. Ce paramétrage peut être effectué dans une fenêtre de configuration du logiciel de contrôle de la micropresse (1 ).The first contact of the indenter (166) on the pharmaceutical solid (2) corresponds to a first force measured by the vertical displacement sensor (17). The intensity of this first effort can be configured. It is therefore from this minimum intensity of detection of contact with the sample chosen by the operator that the recording of measurements can begin. This setting can be made in a configuration window of the micropress control software (1).
Cette fenêtre est visible en figure 3. Cette fenêtre comprend tout d'abord un champ de saisie (30) de cette intensité minimale. Ce champ (30) est dénommé par exemple "Contact avec l'échantillon détecté à". L'opérateur peut alors fixer la valeur de l'intensité exprimée en Newton à l'aide du clavier numérique ou à l'aide d'une barre de progression (31 ). La fixation de ce paramètre permet d'éliminer les parasites susceptibles de déclencher l'enregistrement des mesures alors que le contact entre l'indenteur (166) et le solide pharmaceutique (2) n'est pas encore établi. Ce paramètre peut varier en fonction de l'environnement des essais. Sur la figure 3, la valeur est fixée à 0.11 N.This window is visible in Figure 3. This window firstly includes an input field (30) of this minimum intensity. This field (30) is called for example "Contact with the sample detected at". The operator can then set the value of the intensity expressed in Newton using the numeric keyboard or using a progress bar (31). The setting of this parameter makes it possible to eliminate the parasites liable to trigger the recording of the measurements when the contact between the indentor (166) and the pharmaceutical solid (2) is not yet established. This parameter may vary depending on the test environment. In Figure 3, the value is fixed at 0.11 N.
La fenêtre d'écran comprend un champ de paramétrage (32) de la vitesse de descente du piston (16) avant que le contact entre l'indenteur (166) et l'échantillon ne soit établi. Cette valeur, exprimée en millimètre par minute, doit être optimisée en fonction de la vitesse de chargement pendant l'essai et doit tenir compte de la précision demandée dans l'enregistrement du début du graphique effort/déplacement par rapport au temps nécessaire à l'indenteur (166) pour entrer en contact avec l'échantillon. Cette valeur pourra être saisie à l'aide du clavier numérique ou ajustée à l'aide d'une barre de progression. Sur la figure 3, la valeur est fixée à 0.141 mm/min. La fenêtre d'écran représentée en figure 3, représente un champ de saisie (33) d'une valeur définie par la hauteur à laquelle l'indenteur vient se positionner au-dessus de l'échantillon après la fin d'un essai, par rapport à la hauteur à laquelle l'indenteur se trouve lorsqu'un premier contact de l'indenteur (166) sur le solide pharmaceutique (2) est détecté. Cette valeur est assortie d'un signe "plus" et est exprimée en mm. La valeur pourra être saisie à partir du clavier numérique ou à l'aide d'une barre de progression. Sur la figure 3, la valeur est fixée à +0.018 mm.The screen window includes a parameter setting field (32) for the piston descent speed (16) before contact between the indenter (166) and the sample is established. This value, expressed in millimeters per minute, must be optimized as a function of the loading speed during the test and must take account of the precision required in recording the start of the graph effort / displacement compared to the time necessary for the indenter (166) to come into contact with the sample. This value can be entered using the numeric keypad or adjusted using a progress bar. In figure 3, the value is fixed at 0.141 mm / min. The screen window represented in FIG. 3 represents an input field (33) of a value defined by the height at which the indenter is positioned above the sample after the end of a test, by relative to the height at which the indenter is when a first contact of the indentor (166) on the pharmaceutical solid (2) is detected. This value is accompanied by a "plus" sign and is expressed in mm. The value can be entered using the numeric keypad or using a progress bar. In figure 3, the value is fixed at +0.018 mm.
La fenêtre comprend également un champ de saisie (34) correspondant à la correction de la lecture des capteurs. Ce champ est intitulé, par exemple, "Lecture Charge x" et permet d'enregistrer très facilement le résultat d'une procédure de re-calibrage périodique du capteur d'effort (18). Cette valeur pourra être saisie à partir du clavier numérique ou à l'aide d'une barre de progression. Sur la figure 3, elle est fixée à 1.00000.The window also includes an input field (34) corresponding to the correction of the reading of the sensors. This field is entitled, for example, "Read Load x" and makes it very easy to record the result of a periodic recalibration procedure of the force sensor (18). This value can be entered using the numeric keyboard or using a progress bar. In Figure 3, it is fixed at 1.00000.
La fenêtre comprend un champ de saisie (35) d'une valeur représentative de la précision du contrôle de la vitesse du moto-réducteur (15) qui entraîne le déplacement du piston de chargement. Cette valeur est appelée, comme représenté en figure 3, par exemple, "offset" (+/- 10). Cette valeur est ajustée pour qu'un signal de contrôle nul entraîne l'absence de rotation du moto-réducteur (15). Cette valeur pourra être saisie à partir du clavier numérique ou à l'aide d'une barre de progression. Sur la figure 3, elle est fixée à -8.The window includes an input field (35) of a value representative of the precision of the speed control of the gear motor (15) which causes the displacement of the loading piston. This value is called, as shown in Figure 3, for example, "offset" (+/- 10). This value is adjusted so that a zero control signal results in the absence of rotation of the gear motor (15). This value can be entered using the numeric keyboard or using a progress bar. In Figure 3, it is set to -8.
Enfin, cette fenêtre d'écran comprend deux boutons (36, 37) intitulés respectivement sur la figure 3, "Tarage" (36) et "Annuler tarage" (37). Ces deux boutons (36, 37) permettent, lorsque l'opérateur clique dessus, de faire une remise à zéro de la lecture du capteur d'effort (18) suite à un décalage de la mesure causé, par exemple, par une augmentation de la température ambiante. Le décalage peut être causé également, par exemple, lors d'un changement de l'indenteur (166), le capteur d'effort (18) mesurant systématiquement le poids de l'indenteur (166) et de son support. Une fois ces valeurs sélectionnées, l'opérateur n'a plus qu'à valider en cliquant à l'aide de la souris sur un bouton dénommé, par exemple, "OK" (38). L'opérateur peut également décider de ne pas valider et de conserver son ancien paramétrage en cliquant sur un bouton dénommé, par exemple, "Annuler" (39). Le logiciel permet de paramétrer la micropresse (1) par des fenêtres d'écran comprenant plusieurs champs de saisie de ces paramètres de fonctionnement. Ces paramètres sont enregistrés sur une mémoire (M1 ) du système pour pouvoir être utilisés dans les calculs des grandeurs caractéristiques des propriétés mécaniques des solides pharmaceutiques, en fonction des mesures collectées au niveau des capteurs de déplacement (17, 23) et du capteur d'effort (18) et enregistrées sur la mémoire (M1) du système informatique (3).Finally, this screen window comprises two buttons (36, 37) entitled respectively in FIG. 3, "Taring" (36) and "Cancel taring" (37). These two buttons (36, 37) allow, when the operator clicks on them, to reset the reading of the effort sensor (18) following a shift in the measurement caused, for example, by an increase in the ambient temperature. The offset can also be caused, for example, during a change of the indenter (166), the force sensor (18) systematically measuring the weight of the indentor (166) and its support. Once these values have been selected, the operator only has to validate by clicking with the mouse on a button called, for example, "OK" (38). The operator can also decide not to validate and keep his old configuration by clicking on a button called, for example, "Cancel" (39). The software makes it possible to configure the micropress (1) by screen windows comprising several fields for entering these operating parameters. These parameters are recorded on a memory (M1) of the system so that they can be used in the calculations of the quantities characteristic of the mechanical properties of pharmaceutical solids, as a function of the measurements collected at the level of the displacement sensors (17, 23) and of the sensor. effort (18) and recorded on the memory (M1) of the computer system (3).
Trois types d'essais mécaniques peuvent notamment être pratiqués par cette micropresse (1) sur un solide pharmaceutique (2).Three types of mechanical tests can in particular be performed by this micropress (1) on a pharmaceutical solid (2).
Un premier essai consiste à pratiquer une micro-indentation sur un solide pharmaceutique (2) à l'aide de la micropresse (1) selon l'invention. Une indentation se définit par l'application d'une charge qui correspond à la pénétration de l'indenteur (166) ayant une certaine forme géométrique au sein d'un solide pharmaceutique (2) et par le retrait de l'indenteur (166) du solide (2), ce retrait étant dit décharge. Un temps de relaxation, permettant la réalisation des déformations plastiques ainsi que les relaxations des contraintes d'écoulement qui sont à l'origine de ces déformations, est imparti entre la charge et la décharge, ce temps de relaxation pouvant être variable en fonction de la nature du solide pharmaceutique (2) et en particulier, en fonction de l'élément principal composant le solide pharmaceutique et de son environnement.A first test consists in practicing micro-indentation on a pharmaceutical solid (2) using the micropress (1) according to the invention. An indentation is defined by the application of a load which corresponds to the penetration of the indentor (166) having a certain geometric shape within a pharmaceutical solid (2) and by the withdrawal of the indentor (166) solid (2), this withdrawal being said discharge. A relaxation time, allowing the plastic deformations to occur as well as the relaxations of the flow stresses which are at the origin of these deformations, is allocated between the charge and the discharge, this relaxation time can be variable depending on the nature of the pharmaceutical solid (2) and in particular, depending on the main component of the pharmaceutical solid and its environment.
De plus, selon la nature du solide pharmaceutique (2) testé, il peut être nécessaire d'appliquer un nombre déterminé de cycles charge/décharge sur le solide pharmaceutique (2) avant le cycle de mesure réelle.In addition, depending on the nature of the pharmaceutical solid (2) tested, it may be necessary to apply a determined number of charge / discharge cycles to the pharmaceutical solid (2) before the actual measurement cycle.
Le logiciel d'exploitation exécuté par le système informatique (3) collecte les données mesurées par le capteur de déplacement vertical (17) et par le capteur d'effort (18). Pour l'essai de micro-indentation, la présence de capteurs de déplacement transversal (23) n'est pas nécessaire puisque le solide n'est pas sensiblement déformé transversalement. Le logiciel d'exploitation permet donc l'acquisition de la force appliquée par l'indenteur en fonction du déplacement de l'indenteur dans le solide. Il est donc possible, par étude des courbes graphiques tracées grâce à ces données, de déterminer certaines propriétés mécaniques du solide (2) étudié. Dans le cas de l'essai de micro-indentation, le module d'élasticité réduitThe operating software executed by the computer system (3) collects the data measured by the vertical displacement sensor (17) and by the force sensor (18). For the micro-indentation test, the presence of transverse displacement sensors (23) is not necessary since the solid is not substantially deformed transversely. The operating software therefore allows the acquisition of the force applied by the indenter as a function of the displacement of the indenter in the solid. It is therefore possible, by studying the graphical curves plotted using these data, to determine certain mechanical properties of the solid (2) studied. In the case of the micro-indentation test, the modulus of elasticity is reduced
(E*) va pouvoir être déterminé. Ce module d'élasticité réduit, dont la formule de calcul est écrite ci-dessous, définit, comme le module d'Young, la réponse d'élasticité d'un matériau soumis à une sollicitation. Mais, contrairement au module d'Young, le module d'élasticité réduit calculé à l'issue d'un essai de micro-indentation s'affranchit du coefficient de poisson. Dans le cas où l'indenteur est spherique, ce module d'élasticité réduit s'exprime de la manière suivante :(E *) will be able to be determined. This reduced elasticity modulus, the calculation formula of which is written below, defines, like the Young's modulus, the elasticity response of a material subjected to a stress. But, unlike Young's modulus, the reduced elastic modulus calculated after a micro-indentation test is freed from the fish coefficient. In the case where the indenter is spherical, this reduced modulus of elasticity is expressed as follows:
Figure imgf000021_0001
Figure imgf000021_0001
R correspond au rayon de l'indenteur (166), F correspond à la force appliquée à l'issue du temps de relaxation comme représenté en figure 34. Une portion linéaire est repérée à l'issue du temps de relaxation sur la courbe de décharge (340) obtenue sur le graphique exprimant la force exercée en fonction du déplacement de l'indenteur (166), la pente de cette portion linéaire étant calculée à partir d'une valeur en ordonnée correspondant à F et d'une valeur H prise en abscisse, comme représenté en figure 34.R corresponds to the radius of the indenter (166), F corresponds to the force applied at the end of the relaxation time as shown in FIG. 34. A linear portion is identified at the end of the relaxation time on the discharge curve (340) obtained on the graph expressing the force exerted as a function of the displacement of the indenter (166), the slope of this linear portion being calculated from a value on the ordinate corresponding to F and a value H taken on the abscissa, as shown in FIG. 34.
La dureté, par exemple Brinell (P), pourra également être déterminée. La dureté correspond au rapport entre la force appliquée et la surface de l'empreinte.The hardness, for example Brinell (P), can also be determined. Hardness corresponds to the ratio between the force applied and the surface of the impression.
Figure imgf000022_0001
Figure imgf000022_0001
Fmax correspond à la force maximale appliquée après la période de relaxation, D au diamètre de l'indenteur, d au diamètre de l'empreinte, d étant égal à :Fmax corresponds to the maximum force applied after the relaxation period, D to the diameter of the indentor, d to the diameter of the imprint, d being equal to:
d = 2^{R2 -{R -h)2)d = 2 ^ {R 2 - {R -h) 2 )
où R est le rayon de l'indenteur et h la profondeur de l'empreinte restant après la décharge.where R is the radius of the indenter and h the depth of the imprint remaining after the discharge.
Pour un essai de micro-indentation, l'indenteur (166) est positionné, comme représenté en figures 2a et 2b, dans le support de poinçon correspondant à sa forme comme décrit ci-dessus. Dans le cadre de l'essai décrit ci-dessous, l'indenteur (166) est à géométrie spherique de diamètre deFor a micro-indentation test, the indenter (166) is positioned, as shown in FIGS. 2a and 2b, in the punch support corresponding to its shape as described above. In the context of the test described below, the indenter (166) has a spherical geometry with a diameter of
2,38 mm. Une fois l'échantillon à tester positionné manuellement sur la table2.38 mm. Once the test sample is positioned manually on the table
XY (11 ), l'essai peut débuter.XY (11), the test can start.
Une première étape consiste à choisir, à partir du système informatique (3) de contrôle, les paramètres de contrôle de l'essai réalisé. Ces paramètres sont saisis dans le logiciel d'exploitation à partir d'un écran de contrôle (4) affiché sur l'écran du système informatique (3).A first step consists in choosing, from the control computer system (3), the control parameters for the test carried out. These parameters are entered into the operating software from a control screen (4) displayed on the computer system screen (3).
Cet écran de contrôle (4), représenté en figure 4 comprend principalement trois zones (40, 41, 42). Une première zone (40), dite de menu, comprenant divers onglets déroulants renvoyant sur des instructions de contrôle de la micropresse (1). Une deuxième zone (41) permet de visualiser des paramètres de fonctionnement de la micropresse (2), de lancer l'essai, de suivre le déplacement du piston (16) et la force appliquée... Une troisième zone (42) permet de visualiser le traçage en temps réel de la courbe, force- déplacement ou contrainte-déplacement.This control screen (4), represented in FIG. 4 mainly comprises three zones (40, 41, 42). A first zone (40), called the menu, comprising various drop-down tabs referring to micropress control instructions (1). A second zone (41) makes it possible to display operating parameters of the micropress (2), to launch the test, to follow the displacement of the piston (16) and the applied force ... A third zone (42) allows to visualize the plotting in real time of the curve, force-displacement or stress-displacement.
Pour démarrer un essai, l'opérateur clique sur un onglet dénommé, par exemple, "Session" (43) de la zone de menu. Lorsqu'il s'agit d'un premier essai sur un premier échantillon, l'opérateur clique sur une instruction dénommée, par exemple, "nouvelle" dans l'onglet déroulant "Session" (43). Le message représenté en figure 5a apparaît alors. Ce message demande à l'opérateur s'il est sûr de vouloir commencer une nouvelle session. En cliquant sur un bouton dénommé, par exemple, "Oui" (50) de ce message, il accède à une zone de saisie (44) de la deuxième zone (41) de l'écran de contrôle (4) permettant de saisir un nom ou un numéro de session. Le logiciel affiche alors automatiquement dans d'autres zones de saisie (45, 46), un numéro d'échantillon, fixé à 1 par défaut, comme représenté sur la figure 4, et un numéro correspondant au numéro de cycle, fixé à 0 par défaut. Ces valeurs peuvent être changées à l'aide du clavier numérique en saisissant une valeur dans les zones (45, 46) correspondantes.To start a test, the operator clicks on a tab called, for example, "Session" (43) in the menu area. When it is a first test on a first sample, the operator clicks on an instruction called, for example, "new" in the "Session" drop-down tab (43). The message shown in Figure 5a then appears. This message asks the operator if he is sure he wants to start a new session. By clicking on a button called, for example, "Yes" (50) of this message, he accesses an input area (44) in the second area (41) of the control screen (4) allowing to enter a name or session number. The software then automatically displays in other input areas (45, 46), a sample number, set to 1 by default, as shown in Figure 4, and a number corresponding to the cycle number, set to 0 by default. These values can be changed using the numeric keypad by entering a value in the corresponding fields (45, 46).
Au lieu de sélectionner une nouvelle session, il est possible de rester dans la même et de cliquer dans l'onglet "Session" (43) sur une instruction dénommée, par exemple, "Echantillon suivant". Un nouveau message représenté en figure 5b, du même type que celui précédemment décrit, apparaît. Celui-ci demande si l'opérateur souhaite passer au test de l'échantillon suivant. Dans le cas où il clique sur un bouton dénommé, par exemple, "Oui" (51 ), la zone de saisie (44) du nom de la session peut être saisie. Lorsque cela est effectué, le logiciel affiche automatiquement un numéro d'échantillon dans la zone de saisie (45) de la deuxième zone (41) de l'écran de contrôle, fixé à 1 par défaut, et un numéro d'indentation également dans une nouvelle zone de saisie (47) de la deuxième zone (41 ) de l'écran (4) et fixé à 1 par défaut. Ces valeurs peuvent être modifiées à l'aide du clavier numérique en cliquant dans la zone de saisie (45, 47) correspondante. La zone de saisie (46) du numéro de cycle est simplement informative, elle est donc verrouillée.Instead of selecting a new session, it is possible to stay in the same session and click in the "Session" tab (43) on an instruction called, for example, "Next sample". A new message shown in FIG. 5b, of the same type as that previously described, appears. The latter asks if the operator wishes to proceed to the test of the next sample. If he clicks on a button called, for example, "Yes" (51), the input area (44) of the session name can be entered. When this is done, the software automatically displays a sample number in the input area (45) of the second area (41) of the control screen, set to 1 by default, and an indentation number also in a new entry area (47) of the second area (41) of the screen (4) and set to 1 by default. These values can be changed using the numeric keypad by clicking in the corresponding input area (45, 47). The input area (46) of the cycle number is merely informative, and is therefore locked.
Une deuxième opération consiste à cliquer sur un onglet dénommé, par exemple, "Piston" (48) de la zone de menu. Dans cet onglet déroulant, il est possible de cliquer sur une instruction, dénommée, par exemple, "position". Cette fonction permet de positionner le piston (16) au plus près de la surface de l'échantillon à indenter. En cliquant sur "position", une fenêtre d'écran apparaît. Cette fenêtre d'écran, représentée en figure 6, permet de paramétrer le contrôle du déplacement du piston (16). Tout d'abord, il est possible à partir de cette fenêtre de commander le piston (16) en montée ou en descente en cochant une case (60, 61 ) correspondante, dénommée respectivement, par exemple, "Monter" ou "Descendre" à l'aide de la souris. De plus, il est possible de commander le déplacement du piston (16) de manière automatique ou de manière manuelle en cochant la case (62, 63) correspondante à l'aide de la souris dans la fenêtre d'écran. Lorsque le mode manuel est choisi, le déplacement du piston (16) pourra être obtenu, par exemple, par pression continue sur la touche "Echap" du clavier du système informatique (3). Le relâchement de la touche provoque automatiquement l'arrêt du piston (16). Lorsque le mode automatique est choisi, il devient possible de cliquer à l'aide de la souris sur certaines icônes de la fenêtre d'écran. Une première icône (64) permet d'augmenter progressivement la vitesse du piston. Une deuxième icône (65) permet de diminuer cette vitesse. Une troisième icône (66) permet de déplacer le piston (16) directement à la vitesse maximale, qui sera, par exemple, de 2mm par minute. Enfin, une dernière icône (67) permet de stopper le déplacement du piston (16). Il est également possible de choisir la vitesse du piston (16) en déplaçant, par exemple, une barre (68) centrale de progression disponible sur la fenêtre d'écran, comme représenté en figure 6. Lorsque le piston (16) est correctement positionné au plus près de la surface de l'échantillon à indenter, il suffit de cliquer sur un bouton dénommé, par exemple, "quitter" (69) de la fenêtre d'écran. Une troisième opération consiste à définir les paramètres de contrôle de la micropresse (1) pour l'essai. Ces paramètres de contrôle sont choisis arbitrairement et doivent être ajustés en fonction du comportement du produit testé. Dans la zone de menu, il faut cliquer sur un onglet dénommé "Essai" (49). Cette sélection provoque l'apparition d'une fenêtre d'écran comportant plusieurs champs de saisie des paramètres de contrôle de la micropresse (1). Cette fenêtre d'écran est représentée en figure 7. Elle comprend notamment un premier champ de saisie (70) de la vitesse de chargement du piston. Cette vitesse peut être directement saisie dans une zone de saisie (700) à l'aide du clavier numérique ou avec la souris en cliquant sur une barre (701 ) de progression. La fenêtre comprend un deuxième champ de saisie (71) de l'enfoncement maximal de l'indenteur (166) dans le solide pharmaceutique (2), un troisième champ de saisie (72) de la charge maximale appliquée au solide pharmaceutique (2) et un quatrième champ de saisie (73) du nombre de cycles charge/décharge à effectuer, tous ces champs étant du même type que le premier. En général, un seul cycle est nécessaire avant la mesure réelle pour un essai de micro-indentation. Mais, si nécessaire, en fonction de l'excipient, plusieurs cycles préalables peuvent être effectués.A second operation consists in clicking on a tab called, for example, "Piston" (48) in the menu area. In this drop-down tab, it is possible to click on an instruction, called, for example, "position". This function makes it possible to position the piston (16) as close as possible to the surface of the sample to be indented. By clicking on "position", a screen window appears. This screen window, represented in FIG. 6, makes it possible to configure the control of the displacement of the piston (16). First of all, it is possible from this window to control the piston (16) up or down by checking a corresponding box (60, 61), called respectively, for example, "Up" or "Down" at using the mouse. In addition, it is possible to control the movement of the piston (16) automatically or manually by checking the corresponding box (62, 63) using the mouse in the screen window. When the manual mode is chosen, the displacement of the piston (16) can be obtained, for example, by continuous pressing of the "Esc" key on the computer system keyboard (3). Releasing the button automatically stops the piston (16). When the automatic mode is chosen, it becomes possible to click with the mouse on certain icons in the screen window. A first icon (64) makes it possible to gradually increase the speed of the piston. A second icon (65) makes it possible to decrease this speed. A third icon (66) makes it possible to move the piston (16) directly at the maximum speed, which will be, for example, 2mm per minute. Finally, a last icon (67) stops the movement of the piston (16). It is also possible to choose the speed of the piston (16) by moving, for example, a central progress bar (68) available on the screen window, as shown in FIG. 6. When the piston (16) is correctly positioned as close as possible to the surface of the sample to be indented, it suffices to click on a button called, for example, "exit" (69) from the screen window. A third operation consists in defining the micropress control parameters (1) for the test. These control parameters are chosen arbitrarily and must be adjusted according to the behavior of the product tested. In the menu area, click on a tab called "Test" (49). This selection causes the appearance of a screen window comprising several fields for entering the micropress control parameters (1). This screen window is represented in FIG. 7. It notably comprises a first input field (70) for the loading speed of the piston. This speed can be directly entered in an input area (700) using the numeric keyboard or with the mouse by clicking on a progress bar (701). The window includes a second input field (71) for the maximum insertion of the indenter (166) into the pharmaceutical solid (2), a third input field (72) for the maximum load applied to the pharmaceutical solid (2) and a fourth input field (73) of the number of charge / discharge cycles to be carried out, all of these fields being of the same type as the first. In general, only one cycle is necessary before the actual measurement for a micro-indentation test. But, if necessary, depending on the excipient, several preliminary cycles can be carried out.
La fenêtre comprend un champ de saisie (74) d'une temporisation entre chaque cycle de charge et décharge. Cette temporisation pourra être saisie, par exemple, directement à l'aide du clavier dans une zone de saisie (740) ou à l'aide de la souris en cliquant sur plusieurs barres de progression (741 ). La fenêtre d'écran comprend également la possibilité de choisir, par exemple, en cochant une case (75, 76) correspondante, si l'on souhaite prendre en compte dans un cycle, un chargement seulement ou un chargement et un déchargement. La fenêtre propose un champ de saisie (77) du temps de relaxation à l'aide du clavier ou de la souris en cliquant sur des barres de régulation, le temps de relaxation étant défini par le temps laissé entre une charge et une décharge du piston (16). Enfin la fenêtre comprend des champs de saisie (78, 79) de la fréquence d'acquisition des points pour tracer la courbe sur la troisième zone (42) de l'écran de contrôle (4).The window includes an input field (74) for a time delay between each charge and discharge cycle. This time delay can be entered, for example, directly using the keyboard in an input area (740) or using the mouse by clicking on several progress bars (741). The screen window also includes the possibility of choosing, for example, by checking a corresponding box (75, 76), if it is desired to take into account in a cycle, loading only or loading and unloading. The window offers an input field (77) for the relaxation time using the keyboard or the mouse by clicking on regulation bars, the relaxation time being defined by the time left between a charge and a discharge of the piston. (16). Finally the window includes fields for entering (78, 79) the frequency of acquisition of the points for drawing the curve on the third zone (42) of the control screen (4).
Sur la figure 7, la vitesse de chargement est fixée à 0.060 mm/mn, l'enfoncement maximal à 0.100 mm, la charge maximale à 500 N, le nombre de cycles à 1 , la temporisation à 0, le cycle comprend un chargement et un déchargement avec un temps de relaxation entre ce chargement et ce déchargement fixé à 5 minutes et les fréquences d'acquisition à 00.5 seconde, ce qui correspond à deux points par seconde. Lorsque tous les paramètres de contrôle sont saisis, il ne reste plus qu'à cliquer sur un bouton dénommé "OK" (80) de la fenêtre d'écran pour valider ces paramètres. Sinon, si l'opérateur ne souhaite pas valider les paramètres saisis et conserver les anciens paramètres, il doit cliquer sur un bouton de la fenêtre d'écran dénommé "Annuler" (81).In FIG. 7, the loading speed is fixed at 0.060 mm / min, the maximum insertion at 0.100 mm, the maximum load at 500 N, the number of cycles at 1, the time delay at 0, the cycle includes a loading and an unloading with a relaxation time between this loading and this unloading fixed at 5 minutes and the acquisition frequencies at 00.5 seconds, which corresponds to two points per second. When all the control parameters have been entered, all that remains is to click on a button called "OK" (80) in the screen window to validate these parameters. Otherwise, if the operator does not wish to validate the parameters entered and keep the old parameters, he must click on a button in the screen window called "Cancel" (81).
Une quatrième opération à effectuer avant de débuter l'essai, consiste à paramétrer l'indenteur (166) fixé sur le support de poinçon. Pour cela, l'opérateur clique à l'aide de la souris sur un onglet dénommé, par exemple, "indenteur" (52) dans la première zone (40) de l'écran de contrôle (4). Après avoir cliqué, une fenêtre d'écran de paramétrage de l'indenteur (166) apparaît. Cette fenêtre d'écran est représentée en figure 8. Il faut sélectionner dans cette fenêtre le type (82) d'indenteur que l'on utilise, c'est-à-dire à géométrie spherique, cylindrique, pyramidale (Vickers) ou s'il s'agit d'un autre type d'indenteur qu'il faut alors préciser. Dans le cas où l'on utilise un indenteur à géométrie cylindrique ou spherique, il faut préciser le diamètre (83) de cet indenteur. Plusieurs valeurs standards, telles que 0.5, 0.7, 1 ou 2 pourront être cochées directement. S'il s'agit d'un autre diamètre, il faut cocher la case (84) dénommée, par exemple, "autre" et saisir dans une zone de saisie (85) à l'aide du clavier la valeur de ce diamètre spécifique ou la choisir en cliquant à l'aide de la souris sur une barre de progression (86). Enfin il ne reste plus qu'à sélectionner dans cette fenêtre d'écran le type de graphique (89) que l'on souhaite voir tracer pendant l'essai sur la troisième zone (42) de l'écran de contrôle (4). Il sera possible d'opter pour un graphique donnant la force exercée par le piston (16) en fonction du déplacement du piston (16) ou pour un graphique donnant la contrainte en fonction du déplacement du piston (16), la contrainte tenant compte de la surface de contact entre l'indenteur (166) et le solide pharmaceutique (2). Cette surface de contact est variable en fonction de la forme de l'indenteur (166). De même que dans la fenêtre d'écran représentée en figure 7, la validation se fait par un click souris sur un bouton dénommé, par exemple, "OK" (87) ou l'annulation de l'opération par un click souris sur un bouton dénommé, par exemple, "Annuler" (88).A fourth operation to be carried out before starting the test, consists in setting the indenter (166) fixed on the punch support. For this, the operator clicks with the mouse on a tab called, for example, "indentor" (52) in the first area (40) of the control screen (4). After clicking, an indenter setting screen window (166) appears. This screen window is represented in FIG. 8. It is necessary to select in this window the type (82) of indenter which one uses, that is to say with spherical, cylindrical, pyramidal (Vickers) or s geometry. 'This is another type of indenter which must then be specified. In the case where an indenter with cylindrical or spherical geometry is used, the diameter (83) of this indentor must be specified. Several standard values, such as 0.5, 0.7, 1 or 2 can be checked directly. If it is another diameter, you must check the box (84) called, for example, "other" and enter the value of this specific diameter in an input area (85) using the keyboard or choose it by clicking with the mouse on a progress bar (86). Finally, it only remains to select in this screen window the type of graph (89) which one wishes to see drawn during the test on the third zone (42) of the control screen (4). It will be possible to opt for a graph giving the force exerted by the piston (16) as a function of the displacement of the piston (16) or for a graph giving the stress as a function of the displacement of the piston (16), the stress taking account of the contact surface between the indentor (166) and the pharmaceutical solid (2). This contact surface is variable depending on the shape of the indenter (166). As in the screen window shown in Figure 7, validation is done by a mouse click on a button called, for example, "OK" (87) or the cancellation of the operation by a mouse click on a button called, for example, "Cancel" (88).
Les paramètres de contrôle du déplacement du piston correspondant aux valeurs saisies dans la fenêtre d'écran de la figure 7 et les paramètres de contrôle de l'indenteur (166) correspondant aux valeurs saisies dans la fenêtre d'écran de la figure 8, apparaissent après validation dans la deuxième zone (41) de l'écran de contrôle (4). Les valeurs qui apparaissent sur la figure 4 ne correspondent pas aux valeurs montrées dans les fenêtres d'écran des figures 7 et 8.The parameters for controlling the displacement of the piston corresponding to the values entered in the screen window of FIG. 7 and the parameters for controlling the indenter (166) corresponding to the values entered in the screen window in FIG. 8, appear after validation in the second zone (41) of the control screen (4). The values that appear in Figure 4 do not match the values shown in the screen windows in Figures 7 and 8.
L'essai de micro-indentation peut désormais débuter en cliquant à l'aide de la souris sur un bouton dénommé, par exemple, "Démarrer" (53) de l'écran de contrôle (4). Un message représenté en figure 9 apparaît alors, signalant à l'opérateur que l'indenteur (166) va entrer en contact avec l'échantillon à tester. Ce message précise également dans une zone (90) la charge appliquée à cet instant sur l'échantillon testé.The micro-indentation test can now start by clicking with the mouse on a button called, for example, "Start" (53) on the control screen (4). A message shown in Figure 9 then appears, signaling to the operator that the indentor (166) will come into contact with the sample to be tested. This message also specifies in a zone (90) the charge applied at this time to the test sample.
Dés que l'indenteur (166) entre en contact avec l'échantillon, le graphique pourra se tracer automatiquement dans la troisième zone (42) de l'écran de contrôle (4). Les valeurs de la charge et du déplacement correspondant du piston (16) pourront également s'afficher en temps réel dans des champs (54, 55) de la deuxième zone (41 ) de l'écran de contrôle et également sur les axes du graphique de la troisième zone (42), comme représenté en figure 10. L'enregistrement des données ne débute que lorsque l'indenteur (166) entre en contact avec le solide pharmaceutique (2). L'effort à partir duquel le logiciel estime qu'il existe un contact entre l'indenteur (166) et le solide pharmaceutique (2) est paramétré dans l'écran de configuration représentée en figure 3.As soon as the indenter (166) comes into contact with the sample, the graph can be drawn automatically in the third zone (42) of the control screen (4). The values of the load and the corresponding displacement of the piston (16) can also be displayed in real time in fields (54, 55) of the second zone (41) of the control screen and also on the axes of the graph. of the third zone (42), as shown in FIG. 10. Data recording does not start until the indentor (166) comes into contact with the pharmaceutical solid (2). The effort from which the software estimates that there is contact between the indentor (166) and the pharmaceutical solid (2) is configured in the configuration screen shown in Figure 3.
Un cycle correspondant à une indentation est alors tracé dans la troisième zone (42) de l'écran de contrôle (4), comme représenté en figure 10. Ce cycle comprend donc trois parties, une charge (100a), un temps de relaxation (100b) et une décharge (100c).A cycle corresponding to an indentation is then traced in the third zone (42) of the control screen (4), as shown in FIG. 10. This cycle therefore comprises three parts, a charge (100a), a relaxation time ( 100b) and a landfill (100c).
Il est possible de stopper l'essai à tout moment en cliquant sur un bouton dénommé, par exemple, "Pause" (101) qui remplace le bouton "Démarrer" (53) lorsque l'essai a démarré. Puis, une fois stoppé, Il est possible de reprendre l'essai en re-cliquant sur le bouton "Démarrer" (53) qui remplace le bouton "Pause" ou de commander directement le déchargement en cliquant sur un bouton dénommé, par exemple, "Déchargement" (56), comme représenté en figure 4.It is possible to stop the test at any time by clicking on a button called, for example, "Pause" (101) which replaces the "Start" button (53) when the test has started. Then, once stopped, It is possible to resume the test by re-clicking on the "Start" button (53) which replaces the "Pause" button or to directly order the unloading by clicking on a button called, for example, "Unloading" (56), as shown in Figure 4.
En cliquant sur un bouton dénommé, par exemple, "Fin de l'essai" (102) et représenté en figure 10, l'essai est définitivement arrêté. Une demande de confirmation de l'arrêt définitif de l'essai apparaît sous forme de message représenté en figure 11. En cliquant sur un bouton dénommé, par exemple, "Oui" (110), l'essai est définitivement stoppé. Sinon, en cliquant sur un bouton dénommé, par exemple, "Non" (111), l'essai n'est pas arrêté et peut reprendre normalement.By clicking on a button called, for example, "End of the test" (102) and represented in FIG. 10, the test is definitively stopped. A request for confirmation of the final cessation of the test appears in the form of a message represented in FIG. 11. By clicking on a button called, for example, "Yes" (110), the test is definitively stopped. Otherwise, by clicking on a button called, for example, "No" (111), the test is not stopped and can resume normally.
A l'issue de la charge, le temps de relaxation restant est signalé par un message représenté en figure 12. Si l'opérateur souhaite réduire ce temps de relaxation et commencer tout de suite la décharge, il peut cliquer à l'aide de la souris sur un bouton dénommé, par exemple, "Continuer" (120) disponible sur ce message.At the end of the charge, the remaining relaxation time is indicated by a message shown in FIG. 12. If the operator wishes to reduce this relaxation time and start discharging immediately, he can click using the mouse over a button called, for example, "Continue" (120) available on this message.
A la fin de l'essai, un message représenté en figure 13 apparaît. Ce message indique que le piston (16) remonte jusqu'à une position mémorisée, correspondant à sa position paramétrée dans l'écran de configuration représentée en figure 3. Ce message indique également dans une zone (130) la mesure de déplacement du piston et la force appliquée. Il est possible également de saisir dans un message une note correspondant à cet essai. Un message représenté en figure 14 et comprenant un cadre (140) de saisie de texte apparaît pour saisir cette note. Si l'opérateur clique sur un bouton dénommé, par exemple, "OK" (141), un message représenté en figure 15 indique que l'essai de micro-indentation est terminé. L'opérateur peut encore annuler l'essai, c'est-à-dire effacer toutes les données relatives à cet essai, en cliquant sur un bouton dénommé, par exemple, "Annuler l'essai" (142). Sur le message représenté en figure 15, un bouton dénommé, par exemple, "OK" (150) permet de valider définitivement l'essai. Lorsque l'opérateur clique sur l'onglet "Session" (43) de la première zone (40) de l'écran de contrôle (4), puis sélectionne dans cet onglet, l'instruction "indentation suivante", les données relatives à l'essai qui vient d'être effectué, sont définitivement enregistrées et l'opérateur peut passer à l'étape suivante. Le traitement des données acquises lors de l'essai est réalisé en les transposant dans un fichier ouvert sur un logiciel de traitement intégré ou non au logiciel d'essai. Dans le cas où le logiciel de traitement n'est pas intégré au logiciel d'essai, celui-ci sera, par exemple un tableur, tel que, par exemple, le logiciel Excel (marque déposée) de la société Microsoft. Les données (364) sont, par exemple, copiées dans un fichier spécial conçu dans le tableur, comme représenté en figure 16, puis traitées pour reproduire la courbe (360) de l'essai dans ce fichier. Une zone (361 ) de linéarité sur la courbe de décharge (100c) de la courbe de l'essai est ensuite déterminée pour calculer le module d'élasticité réduit. Le calcul est réalisé à partir d'une pente comprenant, par exemple, sept points de cette linéarité. La valeur du module d'élasticité réduit E* se lit alors dans une cellule (E22) (362) du fichier. La valeur de la dureté P est calculée à partir de la formule définie ci-dessus dans une cellule (EF29) (363) du fichier.At the end of the test, a message shown in Figure 13 appears. This message indicates that the piston (16) goes up to a memorized position, corresponding to its position configured in the configuration screen represented in FIG. 3. This message also indicates in a zone (130) the measurement of displacement of the piston and applied force. It is also possible to enter a note corresponding to this test in a message. A message represented in FIG. 14 and comprising a frame (140) for entering text appears to enter this note. If the operator clicks on a button called, for example, "OK" (141), a message shown in Figure 15 indicates that the micro-indentation test is complete. The operator can also cancel the test, ie erase all the data relating to this test, by clicking on a button called, for example, "Cancel the test" (142). On the message shown in FIG. 15, a button called, for example, "OK" (150) makes it possible to definitively validate the test. When the operator clicks on the "Session" tab (43) of the first zone (40) of the control screen (4), then selects in this tab, the instruction "next indentation", the data relating to the test which has just been carried out, are definitively recorded and the operator can proceed to the next step. The data acquired during the test is processed by transposing it into an open file on a processing software integrated or not in the test software. In the case where the processing software is not integrated with the test software, the latter will be, for example a spreadsheet, such as, for example, Excel software (registered trademark) from the company Microsoft. The data (364) are, for example, copied into a special file designed in the spreadsheet, as shown in FIG. 16, then processed to reproduce the curve (360) of the test in this file. A zone (361) of linearity on the discharge curve (100c) of the test curve is then determined to calculate the reduced elastic modulus. The calculation is carried out from a slope comprising, for example, seven points of this linearity. The value of the reduced elastic modulus E * is then read in a cell (E22) (362) of the file. The hardness P value is calculated from the formula defined above in a cell (EF29) (363) of the file.
Le module d'élasticité réduit E* peut être défini après un certain temps de relaxation. Le temps de relaxation est le temps imparti entre la charge et la décharge pour que se fassent toutes les déformations plastiques et que soient relaxées toutes les contraintes d'écoulement à l'origine de ces déformations.The reduced elastic modulus E * can be defined after a certain period of relaxation. The relaxation time is the time allowed between charging and discharge so that all the plastic deformations take place and all the flow constraints at the origin of these deformations are relaxed.
Ainsi, lors de la décharge, on se trouve théoriquement dans le domaine des déformations purement élastiques. Un temps de relaxation optimal a été déterminé pour chaque excipent en réalisant plusieurs essais sur une même barrette de solide pharmaceutique, avec différents temps de relaxation. Les modules d'élasticité réduits obtenus ont ensuite été comparés de façon à savoir au bout de quel temps de relaxation appliqué les résultats se stabilisent. De plus, l'analyse de différentes courbes de décharge réalisées au même endroit montre que ce domaine est élastique car les courbes de décharges obtenues sont superposables.Thus, during the discharge, one theoretically finds oneself in the field of purely elastic deformations. An optimal relaxation time was determined for each excipent by carrying out several tests on the same strip of pharmaceutical solid, with different relaxation times. The reduced moduli of elasticity obtained were then compared so as to know at the end of which relaxation time applied the results stabilize. In addition, the analysis of different discharge curves carried out at the same location shows that this domain is elastic because the discharge curves obtained are superimposable.
Enfin, le calcul du module d'élasticité réduit a été effectué d'après une pente déterminée sur une zone de la courbe de décharge la plus linéaire possible. Comme décrit ci-dessus, une pente a été définie, par exemple, à partir de sept points pris le plus près possible de la fin du temps de relaxation de façon à se positionner dans un domaine élastique.Finally, the calculation of the reduced elastic modulus was carried out according to a determined slope over an area of the discharge curve as linear as possible. As described above, a slope has been defined, for example, from seven points taken as close as possible to the end of the relaxation time so as to position itself in an elastic domain.
Les matériaux présentés ici en exemple de l'application de la procédure d'utilisation de la micropresse dans le cadre d'essais en micro-indentation sont trois excipients classiquement utilisés en formulation galénique. Ils présentent les avantages d'être non toxiques, d'approvisionnement aisé, comprimables directement, tout en offrant des comportements mécaniques très différenciés et représentatifs de ceux rencontrés en formulation galénique. Toutefois, il faut bien rappeler que la micropresse (1) selon l'invention, s'adresse à tous types de solides pharmaceutiques pouvant prendre des formes diverses. Le choix de ces trois composés (1) n'est aucunement limitatif à ces composés et n'importe quel solide pharmaceutique de n'importe quelle forme pourra être caractérisé par la micropresse (1) selon l'invention. Les trois solides choisis sont : - l'AVICEL PH 101 (marque déposée) qui est une cellulose microcristalline (SEPPIC, lot n°6512) choisie pour son comportement plastique (Py ≈ 50 MPa),The materials presented here as an example of the application of the procedure for using the micropress in the context of micro-indentation tests are three excipients conventionally used in galenical formulation. They have the advantages of being non-toxic, easy to supply, directly compressible, while offering very differentiated and representative mechanical behaviors from those encountered in galenical formulation. However, it should be remembered that the micropress (1) according to the invention is intended for all types of pharmaceutical solids which can take various forms. The choice of these three compounds (1) is in no way limiting on these compounds and any pharmaceutical solid of any form can be characterized by the micropress (1) according to the invention. The three solids chosen are: - AVICEL PH 101 (registered trademark) which is a microcrystalline cellulose (SEPPIC, lot n ° 6512) chosen for its plastic behavior (Py ≈ 50 MPa),
- le DI-TAB (marque déposée) qui est un phosphate de calcium dihydraté (Rhône-Poulenc Inc, lot n°057741 ) choisi pour son comportement fragmentaire (Py ≈ 275 MPa),- DI-TAB (registered trademark) which is a calcium phosphate dihydrate (Rhône-Poulenc Inc, lot n ° 057741) chosen for its fragmentary behavior (Py ≈ 275 MPa),
- le LACTOSE FF (marque déposée) qui est un lactose atomisé de qualité fast-flow (SEPPIC, lot n°859122562) et dont le comportement est fragile (Py ≈ 109 MPa). Ces trois produits présentent des comportements différents qui sont représentatifs des comportements d'une très large gamme de produits pharmaceutiques. L'expérimentation sur ces trois produits à comportements différents pourra donc être généralisée à cette très large gamme de produits pharmaceutiques. La compaction des systèmes granulaires étudiés a été réalisée sans lubrification interne, avec une géométrie de moule (poinçons + matrice) permettant d'obtenir des compacts parallélépipédiques (barrettes).- LACTOSE FF (registered trademark) which is an atomized lactose of fast-flow quality (SEPPIC, lot n ° 859122562) and whose behavior is fragile (Py ≈ 109 MPa). These three products exhibit different behaviors which are representative of the behaviors of a very wide range of pharmaceutical products. Experimentation on these three products with different behaviors could therefore be generalized to this very wide range of pharmaceutical products. The compaction of the granular systems studied was carried out without internal lubrication, with a mold geometry (punches + matrix) allowing to obtain parallelepipedic compacts (bars).
Toutes les surfaces actives du moule utilisé ont été lubrifiées à l'aide de stéarate de magnésium, avant la réalisation de chacune des barrettes. L'analyse de la réalisation des compacts est effectuée en force- déplacement à l'aide d'une presse hydraulique haute pression "PERRIER LABOTEST" instrumentée, munie du module de mesure 705. Elle peut imposer une force de compression de 300 kN, par montée du piston inférieur. Les barrettes, de porosités variables, ont été produites par l'application de forces F allant de 10 à 50 kN correspondant respectivement à des pressions de 42 à 210 MPa.All the active surfaces of the mold used were lubricated with magnesium stearate, before the production of each of the bars. The analysis of the production of the compacts is carried out in force-displacement using a high-pressure hydraulic press "PERRIER LABOTEST" instrumented, fitted with the measuring module 705. It can impose a compression force of 300 kN, by raising the lower piston. The bars, of varying porosities, were produced by the application of forces F ranging from 10 to 50 kN corresponding respectively to pressures from 42 to 210 MPa.
Les barrettes ainsi réalisées ont été stockées, juste après leur démoulage, dans des boîtes de pétri placées dans une cloche à humidité contrôlée, maintenue à 50 % d'Humidité Relative (HR %) par une solution saturée de dichromate de sodium dihydraté. Les barrettes ont une longueur (L) égale à 40,00 mm et une largeur (I) égale à 6,20 mm (valeurs théoriques déduites des dimensions du moule).The bars thus produced were stored, just after they were removed from the mold, in petri dishes placed in a humidity-controlled bell, maintained at 50% relative humidity (RH%) with a saturated solution of sodium dichromate dihydrate. The bars have a length (L) equal to 40.00 mm and a width (I) equal to 6.20 mm (theoretical values deduced from the dimensions of the mold).
Il faut noter que ces valeurs sont théoriques car les cotes mesurées après relaxation (au bout de 3 jours) sont légèrement supérieures à celles mesurées juste après le démoulage.It should be noted that these values are theoretical because the dimensions measured after relaxation (after 3 days) are slightly higher than those measured just after demolding.
La hauteur (h) est quant à elle variable selon la porosité, donc selon la force appliquée et selon la quantité de poudre introduite dans le moule. Ainsi, dans un souci de standardisation, la masse de poudre pesée pour une barrette a été déterminée afin d'obtenir une hauteur de 5 mm à porosité nulle; soit 2 g environ pour l'AVICEL PH101 et pour le LACTOSE FF et 3 g environ pour le DI-TAB qui présente une densité vraie très supérieure aux deux autres excipients.The height (h) is itself variable according to the porosity, therefore according to the force applied and according to the quantity of powder introduced into the mold. Thus, for the sake of standardization, the mass of powder weighed for a bar was determined in order to obtain a height of 5 mm at zero porosity; that is to say approximately 2 g for AVICEL PH101 and for LACTOSE FF and approximately 3 g for DI-TAB which has a true density much higher than the two other excipients.
Après le temps imparti à la relaxation, chaque barrette a été exactement pesée (M en g) et mesurée à l'aide d'un pied à coulisse numérique permettant ainsi le calcul exact de la porosité.After the time allowed for relaxation, each bar was exactly weighed (M in g) and measured using a digital caliper allowing the exact calculation of the porosity.
Soit V le volume de la barrette tel que :Let V be the volume of the bar such that:
V = L * I * h, d'où la densité ε = 1 - papparente / Po avec papparente = M / VV = L * I * h, hence the density ε = 1 - apparent p / Po with apparent p = M / V
L'AVICEL PH101 qui a servi de support à cette étude présente une densité vraie égale à 1.5378 g/cm3 (déviation standard = 0.0002 g/cm3). L'observation microscopique de l'AVICEL PH101 montre une forme allongée, plus ou moins fibreuse et irrégulière de ses particules. Ce résultat a par ailleurs été confirmé en diffraction laser où la distribution granulométrique volumique est symétrique, mais avec un diamètre moyen de 58 +/- 48 μm.The AVICEL PH101 which served as support for this study has a true density equal to 1.5378 g / cm 3 (standard deviation = 0.0002 g / cm 3 ). Microscopic observation of the AVICEL PH101 shows an elongated, more or less fibrous and irregular shape of its particles. This result was moreover confirmed by laser diffraction where the particle size distribution by volume is symmetrical, but with an average diameter of 58 +/- 48 μm.
En vue de la détermination de E* et de P, nous avons appliqué la méthode indiquée dans la procédure de réalisation d'essais en micro- indentation sur des compacts d'AVICEL PH101 , de différentes porosités avec différents temps de relaxation allant de 3 à 15 minutes.For the determination of E * and P, we applied the method indicated in the procedure for carrying out micro-indentation tests on AVICEL PH101 compacts, of different porosities with different relaxation times ranging from 3 to 15 minutes.
Les résultats obtenus (tableau 1 , dans cet exemple sur une barrette comprimée à 45 KN) permettent de choisir le temps de relaxation le plus pertinent à mettre en œuvre lors d'un essai sur de l'AVICEL PH101 , aucun cycle charge/décharge préalable n'étant nécessaire pour ces trois produits :The results obtained (Table 1, in this example on a bar compressed to 45 KN) make it possible to choose the relaxation time most relevant to implement during a test on AVICEL PH101, no prior charge / discharge cycle being necessary for these three products:
Figure imgf000033_0001
Figure imgf000033_0001
Tab. 1 : détermination du temps de relaxation pour l'AVICEL PH101.Tab. 1: determination of the relaxation time for AVICEL PH101.
Ainsi, le temps de relaxation préconisé pour l'AVICEL PH101 est de 5 minutes.Thus, the relaxation time recommended for the AVICEL PH101 is 5 minutes.
De façon à nous assurer que le module d'élasticité réduit E* était bien déterminé dans un domaine élastique, plusieurs indentations au même endroit (avec le temps de relaxation déterminé précédemment) ont été réalisées pour ainsi comparer les valeurs de E* obtenues (figure 17a).In order to make sure that the reduced elastic modulus E * was well determined in an elastic domain, several indentations in the same place (with the relaxation time determined previously) were carried out so as to compare the values of E * obtained (figure 17a).
Sur la figure 17a, après relaxation, les courbes de décharge (175) sont superposables et présentent des valeurs de E* très proches (l'écart type étant de 255 MPa soit 2.1 %). Les écarts obtenus sont donc très faibles, ce qui atteste d'une grande précision dans la mesure de E*, et ceci dès l'analyse de la première courbe de décharge.In FIG. 17a, after relaxation, the discharge curves (175) are superimposable and have very close E * values (the standard deviation being 255 MPa or 2.1%). The differences obtained are therefore very small, which attests to a high accuracy in the measurement of E *, and this from the analysis of the first discharge curve.
D'autre part, des mesures de dureté Brinell (P) sur des barrettes d'AVICEL PH101 ont également été effectuées. Ce paramètre a pu être analysé grâce à la possibilité de connaître la valeur exacte de la profondeur de l'empreinte restante après le retrait de l'indenteur (166).In addition, Brinell (P) hardness measurements on AVICEL PH101 strips were also carried out. This parameter could be analyzed thanks to the possibility of knowing the exact value of the depth of the imprint remaining after the removal of the indenter (166).
Le tableau 2 montre quelques résultats obtenus en terme de dureté d'indentation (P) :
Figure imgf000034_0001
Table 2 shows some results obtained in terms of indentation hardness (P):
Figure imgf000034_0001
Tab. 2 : exemples de résultats obtenus en terme de dureté d indentation pour l'AVICEL PH101.Tab. 2: examples of results obtained in terms of indentation hardness for the AVICEL PH101.
La figure 17b représentant l'extrapolation à porosité nulle selon le modèle exponentiel empirique de RYSHKEWITCH (1953), montre une valeur (174) cohérente de 190 MPa avec celle rencontrée en littérature. Le LACTOSE FF présente une densité vraie égale à 1.5314 g/cm3 (déviation standard = 0.0004 g/cm3), ce qui reste proche de l'AVICEL PH101. Par contre l'observation microscopique le différencie en montrant une plus grande sphéricité de ses particules. De plus, en diffraction laser, la distribution granulométrique volumique est asymétrique, avec un diamètre moyen de 113 +/- 50 μm.FIG. 17b representing the extrapolation with zero porosity according to the empirical exponential model of RYSHKEWITCH (1953), shows a value (174) consistent with 190 MPa with that encountered in literature. The LACTOSE FF has a true density equal to 1.5314 g / cm 3 (standard deviation = 0.0004 g / cm 3 ), which remains close to the AVICEL PH101. On the other hand, microscopic observation differentiates it by showing a greater sphericity of its particles. In addition, in laser diffraction, the particle size distribution is asymmetrical, with an average diameter of 113 +/- 50 μm.
Comme pour l'AVICEL PH101 , une étude a été effectuée afin de déterminer le module d'élasticité réduit E* et la dureté Brinell P. Plusieurs essais en micro-indentation sur des compacts de LACTOSE FF, de différentes porosités avec différents temps de relaxation allant de 1 à 10 minutes ont été effectués selon la méthode décrite ci-dessus.As for the AVICEL PH101, a study was carried out to determine the reduced elastic modulus E * and the Brinell P hardness. Several micro-indentation tests on compacts of LACTOSE FF, of different porosities with different relaxation times ranging from 1 to 10 minutes were carried out according to the method described above.
Les résultats obtenus (tableau 3, dans cet exemple sur une barrette comprimée à 45 KN) nous permettent de choisir le temps de relaxation le plus pertinent à mettre en œuvre lors d'un essai sur ce produit :
Figure imgf000035_0001
The results obtained (Table 3, in this example on a bar compressed to 45 KN) allow us to choose the most relevant relaxation time to be implemented during a test on this product:
Figure imgf000035_0001
Tab. 3 : détermination du temps de relaxation pour le LACTOSE FF.Tab. 3: determination of the relaxation time for the LACTOSE FF.
Ainsi, le temps de relaxation préconisé pour LACTOSE FF est de 3 minutes. Comme précédemment, nous nous sommes assurés que le module d'élasticité réduit E* était bien déterminé dans un domaine élastique, nous avons réalisé plusieurs indentations au même endroit (avec le temps de relaxation déterminé précédemment) et nous avons ainsi comparé les valeurs de E* obtenues (figure 18a). Sur la figure 18a, nous constatons que les courbes de décharge (180) à l'issue du temps de relaxation de 3 minutes sont superposables et présentent des valeurs de E* très proches (l'écart type étant de 857 MPa soit 4.7 %). Les écarts obtenus sont là encore très faibles, ce qui atteste d'une grande précision dans la mesure de E*, et ceci dès l'analyse de la première courbe de décharge. Nous avons également réalisé des mesures de dureté Brinell (P) sur cet excipient, en utilisant la même démarche que celle appliquée à l'AVICEL PH101.Thus, the relaxation time recommended for LACTOSE FF is 3 minutes. As before, we made sure that the reduced elastic modulus E * was well determined in an elastic domain, we carried out several indentations in the same place (with the relaxation time determined previously) and we thus compared the values of E * obtained (Figure 18a). In Figure 18a, we see that the discharge curves (180) at the end of the relaxation time of 3 minutes are superimposable and have very close E * values (the standard deviation being 857 MPa or 4.7%) . The differences obtained are again very small, which attests to a high accuracy in the measurement of E *, and this from the analysis of the first discharge curve. We also carried out Brinell (P) hardness measurements on this excipient, using the same approach as that applied to AVICEL PH101.
Le tableau 4 montre des résultats obtenus en terme de dureté d'indentation (P) :
Figure imgf000036_0001
Table 4 shows the results obtained in terms of indentation hardness (P):
Figure imgf000036_0001
Tab. 4 : exemples de résultats obtenus en terme de dureté d'indentation pour leTab. 4: examples of results obtained in terms of indentation hardness for the
LACTOSE.LACTOSE.
Le DI-TAB se caractérise par une densité vraie égale à 2.4430 g/cm3 (déviation standard = 0.0005 g/cm3), par une grande sphéricité des particules observées en microscopie optique et par une distribution granulométrique volumique bimodale avec un premier diamètre moyen autour de 160 μm et un second entre 600 et 800 μm.The DI-TAB is characterized by a true density equal to 2.4430 g / cm 3 (standard deviation = 0.0005 g / cm 3 ), by a large sphericity of the particles observed by optical microscopy and by a bimodal particle size distribution with a first mean diameter around 160 μm and a second between 600 and 800 μm.
Une étude similaire a été réalisée sur ce troisième exemple : E* et P ont donc été déterminés en application de la méthode indiquée dans la procédure de réalisation d'essais en micro-indentation. Les compacts de DI- TAB, présentant différentes porosités, ont été testés avec différents temps de relaxation allant de 20 secondes à 3 minutes.A similar study was carried out on this third example: E * and P were therefore determined by applying the method indicated in the procedure for carrying out micro-indentation tests. The DI-TAB compacts, having different porosities, were tested with different relaxation times ranging from 20 seconds to 3 minutes.
Les résultats obtenus (tableau 5, dans cet exemple sur une barrette comprimée à 30 KN) nous permettent de choisir le temps de relaxation le plus pertinent à mettre en œuvre lors d'un essai sur ce produit : Tab. 5 :
Figure imgf000037_0001
The results obtained (Table 5, in this example on a bar compressed to 30 KN) allow us to choose the most relevant relaxation time to be implemented during a test on this product: Tab. 5:
Figure imgf000037_0001
Ainsi, le temps de relaxation préconisé pour le DI-TAB est de 1 minute. Là encore nous nous sommes assurés que le module d'élasticité réduitThus, the relaxation time recommended for DI-TAB is 1 minute. Here again we made sure that the modulus of elasticity reduced
E* était bien déterminé dans un domaine élastique en réalisant plusieurs indentations au même endroit (avec le temps de relaxation déterminé précédemment) afin de comparer les valeurs de module E* obtenues (figure 19a). Sur la figure 19, nous constatons que les courbes de décharge (190), au bout du temps de relaxation, sont encore superposables et présentent des valeurs de module E* très proches (l'écart type étant de 447 MPa soit 1.9 %). Les écarts obtenus sont là encore très faibles, ce qui atteste d'une grande précision dans la mesure de E*, et ceci dès l'analyse de la première courbe de décharge. Nous avons également réalisé des mesures de dureté Brinell (P) sur cet excipient, en utilisant la même démarche que celle appliquée aux autres produits.E * was well determined in an elastic domain by carrying out several indentations in the same place (with the relaxation time previously determined) in order to compare the values of modulus E * obtained (FIG. 19a). In FIG. 19, we note that the discharge curves (190), at the end of the relaxation time, are still superimposable and have very close modulus E * values (the standard deviation being 447 MPa or 1.9%). The differences obtained are again very small, which attests to a high accuracy in the measurement of E *, and this from the analysis of the first discharge curve. We also carried out Brinell (P) hardness measurements on this excipient, using the same approach as that applied to the other products.
Le tableau 6 montre des résultats obtenus en terme de dureté d'indentation (P):
Figure imgf000038_0001
Table 6 shows the results obtained in terms of indentation hardness (P):
Figure imgf000038_0001
Tab. 6 : exemples de résultats obtenus en terme de dureté d'indentation pour leTab. 6: examples of results obtained in terms of indentation hardness for the
DI-TAB.DI-TAB.
Contrairement aux deux exemples précédents, le modèle exponentiel classique utilisé pour l'extrapolation à porosité nulle (modèle deUnlike the two previous examples, the classic exponential model used for extrapolation with zero porosity (model of
RYSHKEWITCH) est difficilement applicable au DI-TAB, ce qui rend délicat l'interprétation quantitative des résultats sur de fortes porosités comme c'est le cas dans cet exemple.RYSHKEWITCH) is difficult to apply to DI-TAB, which makes it difficult to quantitatively interpret the results on high porosities as is the case in this example.
Les exemples présentés ici en application de la procédure d'utilisation de la micropresse dans le cadre d'essais en micro-indentation montrent la possibilité de déterminer un module d'élasticité réduit E* et une dureté d'indentation Brinell P. Dans le cadre du premier paramètre, trois cas (validés dans la gamme de porosité étudiée) se distinguent selon l'excipient qui est analysé : il est nécessaire de programmer un temps de relaxation égal à 5 minutes quand il s'agit de l'AVICEL PH101 , tandis que 3 minutes suffisent pour le LACTOSE FF, et 1 minute pour le DI-TAB. Dans les trois cas, aucun cycle préalable n'est nécessaire. De plus, la précision obtenue sur les valeurs de E*, grâce au mode de détermination graphique proposé, est également démontrée.The examples presented here in application of the procedure for using the micropress in the context of micro-indentation tests show the possibility of determining a reduced elastic modulus E * and a Brinell P indentation hardness. from the first parameter, three cases (validated in the range of porosity studied) are distinguished according to the excipient which is analyzed: it is necessary to program a relaxation time equal to 5 minutes when it is a question of the AVICEL PH101, while that 3 minutes are sufficient for the LACTOSE FF, and 1 minute for the DI-TAB. In all three cases, no prior cycle is necessary. In addition, the precision obtained on the values of E *, thanks to the graphical determination mode proposed, is also demonstrated.
La détermination de la dureté d'indentation est également très précise, comme cela a été constaté ci-dessus.The determination of the indentation hardness is also very precise, as was noted above.
Il convient de rappeler que tous ces résultats ne sont que des illustrations et ne sont aucunement limitatifs sur l'utilisation de la micropresse (1). En effet, la micropresse (1) selon l'invention, peut être utilisée pour caractériser des solides pharmaceutiques de n'importe quelle forme et de n'importe quelle composition. Les trois excipients ont été choisis car ils présentent des comportements différents représentatifs des comportements d'une très large gamme de solides pharmaceutiques. Les résultats obtenus pourront donc être généralisés à cette très large gamme de produits pharmaceutiques présentant ces comportements différents.It should be remembered that all these results are only illustrations and are not in any way limiting on the use of the micropress (1). In fact, the micropress (1) according to the invention can be used to characterize pharmaceutical solids of any shape and of any composition. The three excipients were chosen because they exhibit different behaviors representative of the behaviors of a very wide range of pharmaceutical solids. The results obtained can therefore be generalized to this very wide range of pharmaceutical products exhibiting these different behaviors.
L'essai de micro-indentation permet une mesure de la dureté Brinell et de l'élasticité d'un matériau en un point particulier de sa surface. Il est intéressant de généraliser cette mesure à toute une zone d'un matériau, notamment à toute une face, afin d'avoir une information " statistique " de cette face. En effet, lors du cycle de compression de la poudre en vue de former un comprimé, l'effort est appliqué sur la face supérieure du lit de poudre présent dans le moule. Cet effort est plus ou moins bien transmis vers la face inférieure du lit de poudre selon les produits. La différence entre l'effort transmis sur la face inférieure du lit de poudre et celui transmis sur la face supérieure du lit de poudre est " perdue " par effet de frottements sur les parois internes du moule. Le rapport entre l'effort transmis sur la face inférieure du lit de poudre et celui transmis sur la face supérieure du lit de poudre est appelé " coefficient de transmission " de l'effort de compression. On peut donc généraliser le calcul d'un coefficient de transmission de surface en ce qui concerne la dureté Brinell et l'élasticité.The micro-indentation test allows a measurement of the Brinell hardness and the elasticity of a material at a particular point on its surface. It is interesting to generalize this measurement to an entire area of a material, in particular to an entire face, in order to have "statistical" information of this face. In fact, during the powder compression cycle in order to form a tablet, the force is applied to the upper face of the powder bed present in the mold. This effort is more or less well transmitted to the underside of the powder bed depending on the products. The difference between the force transmitted on the lower face of the powder bed and that transmitted on the upper face of the powder bed is "lost" by the effect of friction on the internal walls of the mold. The ratio between the force transmitted on the underside of the powder bed and that transmitted on the upper face of the powder bed is called the "transmission coefficient" of the compression force. We can therefore generalize the calculation of a surface transmission coefficient with regard to Brinell hardness and elasticity.
La valeur moyenne de la dureté Brinell ou de l'élasticité informe sur le comportement global de la face étudiée. La figure 38a montre un exemple de trois positionnements de l'indenteur (166) par rapport à un solide pharmaceutique (2). L'ensemble des différents points de mesure forme une matrice (200).The average value of Brinell hardness or elasticity provides information on the overall behavior of the face studied. FIG. 38a shows an example of three positions of the indentor (166) relative to a pharmaceutical solid (2). The set of different measurement points forms a matrix (200).
L'écart type des mesures de dureté Brinell ou d'élasticité reflète de la distribution des zones de forte densité sur cette face. La figure 38b montre un exemple de la densité sur une face d'un solide pharmaceutique (2), les zones les plus foncées étant celles de plus forte densité et les plus claires, celles de plus basse densité. Cet essai généralisé de micro-indentation permet de rendre compte de l'hétérogénéité des densités de surface d'un matériau. Un deuxième essai consiste à pratiquer une flexion trois points sur un solide pharmaceutique (2) à l'aide de la micropresse (1) selon l'invention.The standard deviation of the Brinell hardness or elasticity measurements reflects the distribution of the areas of high density on this face. Figure 38b shows a example of the density on one side of a pharmaceutical solid (2), the darkest areas being those of highest density and the lightest, those of lowest density. This generalized micro-indentation test makes it possible to account for the heterogeneity of the surface densities of a material. A second test consists in practicing three-point bending on a pharmaceutical solid (2) using the micropress (1) according to the invention.
Dans ce cadre, un nombre de cycles charge/décharge est appliqué sur un compact pharmaceutique de géométrie parallélépipédique positionné sur un banc de flexion trois points. Une charge ultime est ensuite appliquée de façon à entraîner la rupture médiane du compact. Selon la nature du solide pharmaceutique (2) testé, il peut être nécessaire d'impartir un temps de relaxation entre la charge et la décharge.In this context, a number of charge / discharge cycles is applied to a pharmaceutical compact with parallelepiped geometry positioned on a three-point bending bench. An ultimate load is then applied so as to cause the median rupture of the compact. Depending on the nature of the pharmaceutical solid (2) tested, it may be necessary to allocate a relaxation time between the charge and the discharge.
Différentes grandeurs peuvent alors être déterminées par étude graphique après ce test. En particulier, ces grandeurs sont la contrainte de rupture, le module d'élasticité et la ténacité.Different quantities can then be determined by graphic study after this test. In particular, these quantities are the breaking stress, the modulus of elasticity and the toughness.
La contrainte de rupture (σr) est déterminée sur la base du rapport entre la force maximale (Fmax) enregistrée au moment de la rupture et la surface totale créée après la rupture, en fonction de la géométrie de la barrette et des conditions d'essai.The breaking stress (σ r ) is determined on the basis of the ratio between the maximum force (Fmax) recorded at the time of the break and the total surface created after the break, depending on the geometry of the bar and the conditions of trial.
σ* = -σ * = -
2l λ 2l λ
où I est la largeur de la barrette, h la hauteur de la barrette, et p la portée du dispositif, c'est-à-dire la distance entre les deux cylindres d'appui.where I is the width of the bar, h the height of the bar, and p the range of the device, that is to say the distance between the two support cylinders.
Le module d'élasticité (E) définit la réponse élastique d'un matériau lors d'une sollicitation. Il s'agit d'un opérateur matriciel qui donne une relation de proportionnalité directe entre la contrainte et la déformation axiale lors d'une sollicitation suivant l'axe de compression.The modulus of elasticity (E) defines the elastic response of a material during a stress. It is about a matrix operator which gives a relation of direct proportionality between the stress and the axial deformation at the time of a request following the compression axis.
p _ F max- prp _ F max- pr
4δh3l Le matériel utilisé est similaire à celui utilisé pour le premier essai de micro-indentation. Pour l'essai de flexion trois points, comme pour l'essai de micro-indentation, la présence de capteurs de déplacement transversal (23) n'est pas nécessaire puisque le solide n'est pas sensiblement déformé transversalement. Dans un essai de flexion trois points, l'échantillon est placé manuellement sur un banc (19) de flexion trois points fixé sur la table XY (11) au moyen de deux vis latérales. L'échantillon est placé sur le banc de flexion (19) de manière à présenter trois points de contact avec trois piges (20) prévus à cet effet, comme représenté en figure 20. Pour ce test, l'indenteur (166) utilisé est à géométrie cylindrique de diamètre égal à 2,00 mm. Le montage de l'indenteur (166) est réalisé, comme décrit ci-dessus en référence aux figures 2 et 3.4δh 3 l The material used is similar to that used for the first micro-indentation test. For the three-point bending test, as for the micro-indentation test, the presence of transverse displacement sensors (23) is not necessary since the solid is not substantially deformed transversely. In a three-point bending test, the sample is placed manually on a three-point bending bench (19) fixed to the XY table (11) by means of two lateral screws. The sample is placed on the bending bench (19) so as to present three points of contact with three pins (20) provided for this purpose, as shown in FIG. 20. For this test, the indenter (166) used is with a cylindrical geometry with a diameter equal to 2.00 mm. The assembly of the indenter (166) is carried out, as described above with reference to FIGS. 2 and 3.
L'écran de contrôle (4) est identique à celui de l'essai de micro- indentation. Le mode opératoire est identique, seuls les paramètres de contrôle varient par rapport au test de micro-indentation. Les paramètres de contrôle, comme nous l'avons déjà écrit plus haut, sont choisis arbitrairement et doivent être ajustés en fonction du comportement du produit testé.The control screen (4) is identical to that of the micro-indentation test. The operating mode is identical, only the control parameters vary compared to the micro-indentation test. The control parameters, as we have already written above, are chosen arbitrarily and must be adjusted according to the behavior of the product tested.
La vitesse de chargement (70) est fixée à 0.050 mm/minute, l'enfoncement maximal (71 ) à 0.500 mm, la charge maximale (72) à une valeur inférieure à la force de rupture de la barrette, la force de rupture étant prédéterminée lors d'un essai préalable sur une barrette similaire. Pour une barrette d'AVICEL PH101 comprimée à 50 KN, la charge maximale est ici fixée à 40 N. Le nombre de cycles (73) charge/décharge varie en fonction du matériau constituant le matériau testé. Il sera de quatre pour l'AVICEL PH101 , de deux pour le LACTOSE FF et de un pour le DI-TAB. Ces valeurs seront explicitées dans les exemples suivant le mode opératoire. La temporisation (74) entre deux cycles est fixée à 20 secondes. La fréquence d'acquisition (78) des données est fixée à 00 min 00.1 seconde. Un chargement et un déchargement sont choisis en cochant la case (76) correspondante dans la fenêtre d'écran de saisie des paramètres. Le temps de relaxation (77) est calculé de la même façon que pour l'essai de micro-indentation et la fréquence d'acquisition (79) indiquée dans ce domaine de la fenêtre d'écran est fixée à 00 min 00.1 seconde.The loading speed (70) is fixed at 0.050 mm / minute, the maximum insertion (71) at 0.500 mm, the maximum load (72) at a value lower than the breaking force of the bar, the breaking force being predetermined during a prior test on a similar strip. For an AVICEL PH101 bar compressed to 50 KN, the maximum load is here fixed at 40 N. The number of charge / discharge cycles (73) varies according to the material constituting the material tested. It will be four for the AVICEL PH101, two for the LACTOSE FF and one for the DI-TAB. These values will be explained in the examples according to the operating mode. The time delay (74) between two cycles is fixed at 20 seconds. The data acquisition frequency (78) is fixed at 00 min 00.1 second. Loading and unloading are chosen by checking the corresponding box (76) in the screen for entering parameters. The relaxation time (77) is calculated in the same way so that for the micro-indentation test and the acquisition frequency (79) indicated in this area of the screen window is fixed at 00 min 00.1 second.
Comme précédemment, lorsque tous les paramètres sont fixés, il reste à cliquer à l'aide de la souris sur le bouton "OK" (80).As before, when all the parameters are fixed, it remains to click with the mouse on the "OK" button (80).
L'écran de contrôle (4) indique ces paramètres dans sa deuxième zone (41 ), comme représenté en figure 21.The control screen (4) indicates these parameters in its second area (41), as shown in FIG. 21.
L'essai démarre après un click sur le bouton "Démarrer" (53) de cet écran de contrôle (4). Une fois l'essai terminé et la courbe tracée dans la troisième zone (42) de l'écran de contrôle (4) comme représenté en figure 22, l'épreuve de rupture est appliquée à la barrette. Pour cela l'opérateur clique, de nouveau, sur l'onglet "Essai" (49) de la zone de menu de l'écran de contrôle (4) et modifie la valeur de la charge maximale (72) pour la fixer à une valeur supérieure à celle provoquant la rupture de la barrette. Le nombre de cycles (73) est également fixé à un. L'opérateur clique alors, de nouveau, sur le bouton "Démarrer" (53) de l'écran de contrôle (4) pour lancer l'essai de rupture. Le déroulement de cette ultime charge sur le solide pharmaceutique est identique à précédemment et aboutit à une représentation graphique (230) dans la troisième zone (42) de l'écran de contrôle (4), visible en figure 23.The test starts after a click on the "Start" button (53) on this control screen (4). Once the test has been completed and the curve drawn in the third zone (42) of the control screen (4) as shown in FIG. 22, the rupture test is applied to the bar. For this, the operator clicks again on the "Test" tab (49) in the menu area of the control screen (4) and modifies the value of the maximum load (72) to fix it at a value greater than that causing the bar to break. The number of cycles (73) is also fixed at one. The operator then clicks again on the "Start" button (53) on the control screen (4) to launch the rupture test. The course of this ultimate charge on the pharmaceutical solid is identical to previously and results in a graphic representation (230) in the third zone (42) of the control screen (4), visible in FIG. 23.
Les données sont ensuite traitées de la même manière que lors de l'essai de micro-indentation. Les dimensions de la barrette sont saisies dans des cellules du fichier Excel. La contrainte de rupture est calculée en fonction de ces données dans une cellule du fichier (B17) (240). Le module d'élasticité est calculé après l'application de plusieurs cycles charge/décharge avant l'épreuve de rupture. L'application de plusieurs cycles permet d'atteindre une certaine stabilité dans le résultat et s'explique par les déformations irréversibles qui ont lieu au sein de l'échantillon testé.The data is then processed in the same way as during the micro-indentation test. The dimensions of the bar are entered in cells of the Excel file. The breaking stress is calculated according to these data in a cell of the file (B17) (240). The modulus of elasticity is calculated after the application of several charge / discharge cycles before the rupture test. The application of several cycles makes it possible to achieve a certain stability in the result and is explained by the irreversible deformations which take place within the sample tested.
En effet, le module d'élasticité caractérise une déformation réversible, il doit de ce fait être mesuré lorsqu'une sollicitation du matériau entraîne une réponse purement élastique. Pour vérifier que l'on atteint bien ce domaine il suffit d'appliquer plusieurs fois une charge identique, tout en restant inférieure à la charge qui engendre la rupture. La similitude entre les courbes de charge et de décharge et la reproductibilité de ces cycles doit donc attester de la bonne configuration de l'essai.Indeed, the modulus of elasticity characterizes a reversible deformation, it must therefore be measured when a stress on the material leads to a purely elastic response. To verify that this area has been reached, it suffices to apply the same load several times, while remaining lower than the load which generates the rupture. The similarity between the charge and discharge curves and the reproducibility of these cycles must therefore attest to the correct configuration of the test.
Pour le calcul du module d'élasticité, un segment de droite (241 ) est placé sur la courbe de décharge (242), ce segment (241) délimitant sur cette courbe un domaine linéaire dans lequel se fera le calcul du module d'élasticité, comme représenté en figure 24. Le module d'élasticité est calculé dans la cellule B19 (243) sur la figure 24. Les matériaux présentés ici en exemple de l'application de la procédure d'utilisation de la micropresse dans le cadre d'essais en flexion trois points sont trois excipients classiquement utilisés en formulation galénique. Il s'agit des mêmes que ceux utilisés dans le cadre de l'essai de micro-indentation, c'est-à-dire de l'AVICEL PH 101 , du DI-TAB et du LACTOSE FF.For the calculation of the elastic modulus, a line segment (241) is placed on the discharge curve (242), this segment (241) delimiting on this curve a linear domain in which the calculation of the elastic modulus will be done , as shown in Figure 24. The elastic modulus is calculated in cell B19 (243) in Figure 24. The materials presented here as an example of the application of the procedure for using the micropress in the context of three-point bending tests are three excipients conventionally used in galenical formulation. These are the same as those used in the micro-indentation test, i.e. AVICEL PH 101, DI-TAB and LACTOSE FF.
Les barrettes utilisées pour l'essai sont fabriquées selon le même mode que celui utilisé pour fabriquer les barrettes utilisées pour l'essai de micro- indentation.The bars used for the test are manufactured in the same mode as that used to make the bars used for the micro-indentation test.
En vue de la détermination du temps de relaxation minimal pour chaque excipient, plusieurs essais ont été réalisés, pour chaque excipient, sur une même barrette de solide pharmaceutique. Les modules d'élasticité obtenus ont ensuite été comparés de façon à savoir au bout de quel temps de relaxation appliqué les résultats se stabilisent.With a view to determining the minimum relaxation time for each excipient, several tests have been carried out, for each excipient, on the same strip of pharmaceutical solid. The elasticity modules obtained were then compared so as to know at the end of which relaxation time applied the results stabilize.
En vue de la détermination du nombre de cycles nécessaire à la stabilisation des conditions d'essai, un premier test sur une barrette d'AVICEL PH101 , comprimé à 52 KN, a été réalisé. Ce premier test consiste à appliquer successivement cinq charges de 5 daN puis une sixième de 6 daN pour entraîner la rupture, comme représenté en figure 25. Il est à préciser que ces forces ont été appliquées à la vitesse de 0.050 mm/min. Les courbes obtenues ont été rassemblées sur le graphique (figure 25) en supprimant les valeurs où F=0 au départ, de façon à les comparer. Ces paramètres de contrôle sont bien entendu choisis arbitrairement et doivent être ajustés en fonction du comportement du produit testé.In order to determine the number of cycles necessary to stabilize the test conditions, a first test on an AVICEL PH101 strip, compressed to 52 KN, was carried out. This first test consists in successively applying five loads of 5 daN then a sixth of 6 daN to cause rupture, as shown in Figure 25. It should be noted that these forces were applied at the speed of 0.050 mm / min. The curves obtained were collated on the graph (Figure 25) by deleting the values where F = 0 at the start, so as to compare them. These control parameters are of course chosen arbitrarily and must be adjusted according to the behavior of the product tested.
Il apparaît clairement sur la figure 25 que l'on ne se situe pas exclusivement dans le domaine d'élasticité lors du premier cycle. Des phénomènes de déformation plastique et de positionnement stable de la barrette par écrasement de certains grains situés à sa surface (les parties de l'échantillon en contact avec le support trois points n'étant pas parfaitement plans) sont donc vraisemblablement à l'origine de phénomènes parasites par rapport à l'élasticité que l'on cherche à mesurer.It is clear from FIG. 25 that one is not situated exclusively in the elastic range during the first cycle. Phenomena of plastic deformation and stable positioning of the bar by crushing certain grains located on its surface (the parts of the sample in contact with the three-point support not being perfectly flat) are therefore probably at the origin of parasitic phenomena with respect to the elasticity that one seeks to measure.
Une étude complète de ce principe d'application des cycles a donc été réalisée sur quatre barrettes d'AVICEL PH101 , selon une gamme de porosité suffisamment étendue (23% à 9%) pour déterminer une valeur de E à porosité nulle, extrapolée selon le modèle de Ryshkewitch. Pour chaque porosité, on distingue deux étapes :A complete study of this principle of application of the cycles was therefore carried out on four AVICEL PH101 strips, according to a sufficiently wide range of porosity (23% to 9%) to determine a value of E with zero porosity, extrapolated according to the Ryshkewitch model. For each porosity, there are two stages:
1 ) Répétition de 5 cycles préalables (figure 25, premier cycle (250)), à des charges inférieures à celles occasionnant la rupture (déterminées pour chaque porosité), puis rupture à la sixième charge (figure 25, 251 ), la stabilité recherchée étant atteinte dès le 4ènηe cycle. 2) Calcul de E par détermination graphique de la pente à la charge soit1) Repetition of 5 previous cycles (Figure 25, first cycle (250)), at loads lower than those causing rupture (determined for each porosity), then rupture at the sixth load (Figure 25, 251), the desired stability being reached on 4 ènηe cycle. 2) Calculation of E by graphical determination of the slope at load ie
« Ech » et de la pente à la décharge soit « Edéch » (figure26), en se basant sur le quatrième cycle.“E ch ” and the slope at the discharge, ie “E chill ” (figure 26), based on the fourth cycle.
On constate sur la figure 26 que les valeurs de Ech (260) et de EdéGh (261 ) sont relativement proches, respectivement 3738 MPa et 3790 MPa sur cet exemple, ce qui donne un écart moyen inférieur à 2 % si l'on tient compte de tous les essais réalisés.It can be seen in FIG. 26 that the values of E ch (260) and E deGh (261) are relatively close, respectively 3738 MPa and 3790 MPa in this example, which gives an average difference of less than 2% if we takes into account all the tests carried out.
Le graphe de la figure 27 illustre les extrapolations à porosité nulle qui permettent de comparer les valeurs de E brutes obtenues en allant à la rupture sans faire de cycle (Emp) (270) avec les valeurs de E obtenues sur le 4èmΘ cycle (Ech et Edéch) (271 ). Une différence est ainsi clairement mise en évidence entre les valeurs obtenues en faisant plusieurs cycles et les valeurs brutes obtenues en allant directement à la rupture (environ 25 % d'écart à porosité nulle), ce qui démontre l'importance de réaliser un certain nombre de cycles avant de rompre le solide pharmaceutique.The graph in FIG. 27 illustrates the extrapolations with zero porosity which make it possible to compare the raw E values obtained by going to failure without making a cycle (E mp ) (270) with the E values obtained over the 4 th cycle ( E ch and E déc ) (271). A difference is thus clearly highlighted between the values obtained by making several cycles and the raw values obtained by going directly to rupture (approximately 25% of deviation at zero porosity), which demonstrates the importance of achieving a certain number cycles before breaking the pharmaceutical solid.
Comme pour l'AVICEL PH101 , une étude complète sur 4 barrettes de LACTOSE comprimées respectivement à 15, 25, 30 et 45 KN (soit des porosités allant de 24% à 13% environ) a été effectuée.As for AVICEL PH101, a complete study on 4 strips of LACTOSE compressed respectively to 15, 25, 30 and 45 KN (ie porosities ranging from 24% to 13% approximately) was carried out.
La même méthodologie que celle utilisée pour l'AVICEL PH101 a été appliquée, et les conclusions sont similaires pour ces deux produits, avec quelques nuances :The same methodology as that used for AVICEL PH101 was applied, and the conclusions are similar for these two products, with a few nuances:
La stabilité a été atteinte au bout de 2 cycles (280, 281) seulement (figure 28). Un troisième cycle (282) a donc été effectué pour entraîner la rupture de la barrette. Les valeurs de Ech (290) et de Edéch (291) sont relativement proches, avec un écart moyen ici d'environ 2,5 % (figure 29).Stability was reached after 2 cycles (280, 281) only (Figure 28). A third cycle (282) was therefore carried out to cause the breakage of the bar. The values of E ch (290) and E dech (291) are relatively close, with an average difference here of around 2.5% (Figure 29).
La figure 30 illustre les extrapolations à porosité nulle permettant ainsi de comparer les valeurs de Emp avec les valeurs de Ech et de Edéch. Une différence plus importante que celle qui concernait l'AVICEL PH101 est démontrée entre les valeurs obtenues en faisant plusieurs cycles (300) et celles obtenues en allant directement à la rupture (301 ) (environ 33 % d'écart à porosité nulle).FIG. 30 illustrates the extrapolations with zero porosity thus making it possible to compare the values of E mp with the values of E ch and of E dech . A greater difference than that which concerned AVICEL PH101 is demonstrated between the values obtained by making several cycles (300) and those obtained by going directly to rupture (301) (approximately 33% of deviation at zero porosity).
En application du principe qui consiste à appliquer plusieurs cycles charge/décharge avant une ultime épreuve de charge conduisant à la rupture, plusieurs barrettes de DI-TAB, comprimées respectivement à 15, 30 et 35 KN (soit des porosités allant de 33% à 27% environ), ont été analysées.In application of the principle which consists in applying several charge / discharge cycles before a final load test leading to rupture, several bars of DI-TAB, compressed respectively to 15, 30 and 35 KN (i.e. porosities ranging from 33% to 27 about%), have been analyzed.
Les conclusions sont encore proches des précédentes. La stabilité a été atteinte au bout d'1 seul cycle (310) (figure 31).The conclusions are still close to the previous ones. Stability was reached after only 1 cycle (310) (Figure 31).
Les valeurs de Ech (320) et de Edéch (321) (figure 32) sont relativement proches (l'écart moyen étant ici inférieur à 0.1 %). La figure 33 illustre les extrapolations à porosité nulle nous permettant ainsi de comparer les valeurs de E mp avec les valeurs de Ech et de Edéch. Une différence identique à celle que présentait l'AVICEL PH101 est mise en évidence entre les valeurs (330) obtenues en réalisant un cycle préalable à la rupture et celles (331) obtenues en allant directement à la rupture, soit environ 25 % d'écart à porosité nulle.The values of E ch (320) and E dech (321) (Figure 32) are relatively close (the mean difference here being less than 0.1%). Figure 33 illustrates the extrapolations with zero porosity allowing us to compare the values of E mp with the values of E ch and E dech . A difference identical to that presented by the AVICEL PH101 is highlighted between the values (330) obtained by carrying out a cycle prior to rupture and those (331) obtained by going directly to rupture, that is to say approximately 25% of difference at zero porosity.
La méthodologie proposée ici en vue de l'étude du module d'élasticité en flexion trois points, par l'intermédiaire de la micropresse (1 ), est basée sur le principe de la réalisation de cycles préalables à la rupture. Trois cas (validés dans la gamme de porosité étudiée) se distinguent selon l'excipient qui est analysé : il est nécessaire de réaliser 4 cycles quand il s'agit de l'AVICEL PH101 , tandis que 2 suffisent pour le LACTOSE FF, et 1 seul pour le DI-TAB.The methodology proposed here for the study of the modulus of elasticity in three-point bending, via the micropress (1), is based on the principle of carrying out cycles prior to rupture. Three cases (validated in the range of porosity studied) are distinguished according to the excipient which is analyzed: it is necessary to carry out 4 cycles when it is a question of AVICEL PH101, while 2 are sufficient for LACTOSE FF, and 1 alone for DI-TAB.
Ainsi, la réalisation d'un certain nombre de cycles, selon le produit testé, semble indispensable à la détermination précise et reproductible du module d'élasticité.Thus, carrying out a certain number of cycles, depending on the product tested, seems essential for the precise and reproducible determination of the modulus of elasticity.
L'essai de flexion trois points permet de déterminer le module d'élasticité et la contrainte de rupture d'un matériau. Il est également intéressant de déterminer la " ténacité " d'un matériau. Cette grandeur quantifie la résistance d'un matériau à la propagation d'une fissure, et correspond à la valeur critique du facteur de concentration de contraintes K1C (MPa. m1'2) d'un matériau.The three-point bending test makes it possible to determine the modulus of elasticity and the breaking stress of a material. It is also interesting to determine the "toughness" of a material. This quantity quantifies the resistance of a material to the propagation of a crack, and corresponds to the critical value of the stress concentration factor K 1C (MPa. M 1 ' 2 ) of a material.
Le principe de la mesure de ténacité est représenté sur la figure 39. La ténacité est mesurée, dans un test de flexion trois points, sur des barrettes préalablement fissurées. Une fissure (201 ) est fabriquée sur le solide pharmaceutique (2) après l'opération de compactage de la poudre pour l'obtention du solide pharmaceutique (2). La fissure (201) est pratiquée sensiblement au milieu de la barrette, sur toute la largeur de l'une des faces de la barrette. La fissure (201) a une profondeur " a " égale, par exemple, à 1 mm et a une largeur la plus fine possible. Pour l'essai de flexion trois points, la barrette est positionnée avec la fissure sur la face inférieure de la barrette.The principle of the toughness measurement is shown in Figure 39. The toughness is measured, in a three-point bending test, on previously cracked bars. A crack (201) is produced on the pharmaceutical solid (2) after the powder compacting operation to obtain the pharmaceutical solid (2). The crack (201) is made substantially in the middle of the bar, over the entire width of one of the faces of the bar. The crack (201) has a depth "a" equal, for example, to 1 mm and as narrow as possible. For the three-point bending test, the bar is positioned with the crack on the underside of the bar.
Le protocole de test développé à l'aide de la micropresse consiste à n'effectuer qu'un seul et unique chargement jusqu'à la rupture de l'échantillon.The test protocol developed using the micropress consists in carrying out only one and only loading until the sample breaks.
La valeur de la ténacité est calculée en fonction de la force existante au moment de la rupture, soit la force maximale sur la courbe de résultats, et des dimensions de la barrette :The value of the toughness is calculated according to the force existing at the time of the rupture, that is to say the maximum force on the results curve, and the dimensions of the bar:
K1C = Y. σr. (a) 0' .5K 1C = Y. σ r . (a) 0 '.5
où a est la profondeur de la fissure (201 ), Y est une fonction polynomiale, et σr est la contrainte à la rupture déterminée par un essai de flexion trois points classique sur une barrette non fissurée. La fonction polynomiale Y vaut :where a is the depth of the crack (201), Y is a polynomial function, and σ r is the breaking stress determined by a classic three-point bending test on an uncracked bar. The polynomial function Y is worth:
Y = A0 + A1 (a/h) + A2(a/h)2 + A3 (a/h)3 + A4 (a/h)4 où A0 = 1.9 + 0.0075 (p/h) A, = -3.39 + 0.08 (p/h) A2 = 15.4 - 0.2175 (p/h) A3 = -26.38 + 0.2815 (p/h)Y = A 0 + A 1 (a / h) + A 2 (a / h) 2 + A 3 (a / h) 3 + A 4 (a / h) 4 where A 0 = 1.9 + 0.0075 (p / h ) A, = -3.39 + 0.08 (p / h) A 2 = 15.4 - 0.2175 (p / h) A 3 = -26.38 + 0.2815 (p / h)
A4 = 26.83 - 0.145 (p/h) h étant la hauteur de la barrette et p la portée du dispositif.A 4 = 26.83 - 0.145 (w / h) h being the height of the bar and p the range of the device.
Un troisième essai consiste à pratiquer un essai de compression uniaxiale sur un solide pharmaceutique (2) à l'aide de la micropresse (1 ) selon l'invention.A third test consists in carrying out a uniaxial compression test on a pharmaceutical solid (2) using the micropress (1) according to the invention.
L'essai de compression uniaxiale est réalisé sur un solide pharmaceutique (2) cylindrique. Il permet de déterminer le Module d'Young E et le coefficient de Poisson v d'un matériau. Cet essai est classiquement utilisé en mécanique des roches sur des échantillons de sol prélevés par carottage, ou en génie civil sur des éprouvettes de bétons, tous ces échantillons étant de taille relativement importante. Le diamètre de ces éprouvettes est classiquement compris entre 40 mm à 150 mm, et leur hauteur est sensiblement égale au double du diamètre. La difficulté, en ce qui concerne les solides pharmaceutiques, est la petite taille des éprouvettes, dont le diamètre ne peut, en général, dépasser 10 mm et la hauteur, parfois 4 ou 5 mm.The uniaxial compression test is carried out on a cylindrical pharmaceutical solid (2). It makes it possible to determine the Young's Modulus E and the Poisson's ratio v of a material. This test is conventionally used in rock mechanics on soil samples taken by coring, or in civil engineering on concrete specimens, all of these samples being relatively large. The diameter of these test pieces is conventionally between 40 mm to 150 mm, and their height is substantially equal to twice the diameter. The difficulty with pharmaceutical solids is the small size of the test pieces, the diameter of which cannot, in general, exceed 10 mm and the height, sometimes 4 or 5 mm.
L'écran de contrôle (4) est identique à celui des essais de micro- indentation et de flexion trois points. Le mode opératoire est identique. Tout en ayant préalablement vérifié qu'on se situe dans une zone de sollicitations élastiques du matériau, on effectue un cycle de pré-sollicitations, puis un cycle chargement + relaxation + déchargement.The control screen (4) is identical to that of the three-point micro-indentation and bending tests. The procedure is identical. While having previously verified that it is located in a zone of elastic stresses of the material, a pre-stress cycle is carried out, then a loading + relaxation + unloading cycle.
L'échantillon possède une longueur initiale L et un diamètre initial D. Lorsqu'il est soumis à une charge axiale F, il voit sa longueur diminuer de ΔL et son diamètre augmenter de ΔD. La mesure de la déformation transversale permet de connaître ΔD.The sample has an initial length L and an initial diameter D. When it is subjected to an axial load F, it sees its length decrease by ΔL and its diameter increase by ΔD. The measurement of the transverse deformation makes it possible to know ΔD.
On peut alors calculer les valeurs du module d'Young E et du coefficient de Poisson v de la façon suivante :We can then calculate the values of the Young's modulus E and of the Poisson's ratio v as follows:
AD/DAD / D
E - F/S et v = - MIL AL/LE - F / S and v = - MIL AL / L
E s'exprimant en MégaPascal (MPa) et v étant sans unité. S est la surface d'application de la contrainte.E being expressed in MegaPascal (MPa) and v being without unit. S is the area of application of the constraint.
A titre d'exemple, le coefficient de Poisson d'un métal ou d'un géo- matériau est proche de 0,3. De la même façon qu'avec un essai de flexion trois points, on peut programmer des pré-chargements et un temps de relaxation dépendant tous les deux du matériau, et effectuer un cycle de chargement puis déchargement afin de mesurer, au moment du déchargement, et juste après la relaxation, le module d'Young à partir de la pente du segment linéaire. De la même façon que pour la mesure du module d'élasticité au moyen d'un essai de flexion trois points, la micropresse (1) est capable d'appliquer un effort F (en Newton) et de mesurer la déformation longitudinale de l'échantillon ΔL (en mm) grâce au capteur de déplacement vertical (17). Toutefois, pour l'essai de compression uniaxiale, la présence de capteurs de déplacement transversal (23) est nécessaire puisque le solide est déformé transversalement.For example, the Poisson's ratio of a metal or a geomaterial is close to 0.3. In the same way as with a three-point bending test, it is possible to program preloadings and a relaxation time depending both on the material, and carry out a loading and unloading cycle in order to measure, at the time of unloading, and just after relaxation, the Young's modulus from the slope of the linear segment. In the same way as for the measurement of the modulus of elasticity by means of a three-point bending test, the micropress (1) is capable of applying a force F (in Newton) and of measuring the longitudinal deformation of the sample ΔL (in mm) thanks to the vertical displacement sensor (17). However, for the uniaxial compression test, the presence of transverse displacement sensors (23) is necessary since the solid is deformed transversely.
La longueur initiale du solide pharmaceutique (2) est mesurée avant l'essai à l'aide d'un pied à coulisse numérique. Le diamètre initial du solide pharmaceutique (2) est mesuré avant l'essai à l'aide des capteurs de déplacement transversal (23). Avant la mise en place du solide pharmaceutique (2) sur la micropresse (1 ), les pointes de touche (25) des capteurs de déplacement transversal (23) sont mises en contact afin de déterminer la valeur du zéro. Cette valeur est mémorisée par le logiciel. Après la mise en place du solide pharmaceutique (2) sur la micropresse (1 ), avant l'essai, les pointes de touche (25) des capteurs de déplacement transversal (23) sont mises en contact avec le solide pharmaceutique (2) afin de déterminer la valeur du diamètre du solide. Les mesures de déplacement transversal effectuées par les capteurs de déplacement transversal (23) seront donc des valeurs relatives, correspondant à une mesure de la variation du diamètre du solide pharmaceutique (2) par rapport au diamètre du solide pharmaceutique (2) avant la mesure.The initial length of the pharmaceutical solid (2) is measured before the test using a digital caliper. The initial diameter of the pharmaceutical solid (2) is measured before the test using the transverse displacement sensors (23). Before placing the pharmaceutical solid (2) on the micropress (1), the test probes (25) of the transverse displacement sensors (23) are brought into contact in order to determine the value of zero. This value is memorized by the software. After the pharmaceutical solid (2) has been placed on the micropress (1), before the test, the test tips (25) of the transverse displacement sensors (23) are brought into contact with the pharmaceutical solid (2) in order to to determine the value of the diameter of the solid. The transverse displacement measurements made by the transverse displacement sensors (23) will therefore be relative values, corresponding to a measurement of the variation in the diameter of the pharmaceutical solid (2) relative to the diameter of the pharmaceutical solid (2) before the measurement.
Il est possible de faire des mesures supplémentaires du diamètre du solide pharmaceutique (2) en faisant tourner l'anneau mobile (22) autour du solide pharmaceutique (2) pour pouvoir effectuer, par exemple, deux mesures à 90°, puis d'en faire la moyenne, au cas où l'échantillon ne serait pas tout à fait symétrique.It is possible to make additional measurements of the diameter of the pharmaceutical solid (2) by rotating the movable ring (22) around the pharmaceutical solid (2) in order to be able, for example, to make two measurements at 90 °, then to average, in case the sample is not completely symmetrical.
Après la mise en place du solide pharmaceutique (2) sur la micropresse (1), et avant la mesure du diamètre du solide par les capteurs de déplacement transversal (23), l'anneau mobile (22) est réglé en hauteur de façon à ce que les capteurs de déplacement transversal (23) soient situés au niveau du milieu du solide pharmaceutique (2).After placing the pharmaceutical solid (2) on the micropress (1), and before measuring the diameter of the solid by the transverse displacement sensors (23), the movable ring (22) is adjusted in height so as to what the transverse displacement sensors (23) are located at the middle of the pharmaceutical solid (2).
Les figures 37a et 37c montrent un mauvais centrage (2450) des anneaux (21 , 22) par rapport au centre (2410) du solide pharmaceutique (2). Dans ce cas, si des pointes de touche sphériques (25) sont utilisées, la mesure est erronée car la distance entre les deux pointes de touche n'est pas égale au diamètre de l'échantillon (13). En revanche, l'utilisation de pointes de touche (25) cylindriques permet de contrecarrer le défaut d'excentricité par la longueur des pointes de touches cylindriques, qui sont positionnées perpendiculairement par rapport à l'axe du solide pharmaceutique (2), et qui mesurent donc la plus « grande distance possible » égale au diamètre du solide pharmaceutique (2).Figures 37a and 37c show poor centering (2450) of the rings (21, 22) relative to the center (2410) of the pharmaceutical solid (2). In this case, if spherical test probes (25) are used, the measurement is incorrect because the distance between the two test probes is not equal to the diameter of the sample (13). On the other hand, the use of cylindrical touch points (25) makes it possible to counteract the defect in eccentricity by the length of the cylindrical touch points, which are positioned perpendicularly to the axis of the pharmaceutical solid (2), and which therefore measure the greatest possible distance equal to the diameter of the pharmaceutical solid (2).
Les figures 37b et 37d montrent un centrage (2450) correct des anneaux (21 , 22) par rapport au centre (2410) du solide pharmaceutique (2). Dans ce cas, la mesure effectuée par les capteurs de déplacement transversal (23) correspond effectivement au diamètre de l'échantillon (13).Figures 37b and 37d show correct centering (2450) of the rings (21, 22) relative to the center (2410) of the pharmaceutical solid (2). In this case, the measurement made by the transverse displacement sensors (23) effectively corresponds to the diameter of the sample (13).
Pendant le cycle de mesures réelles, la courbe du déplacement transversal en fonction du déplacement du piston peut être affichée en temps réel par le logiciel. il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus. During the actual measurement cycle, the curve of the transverse displacement as a function of the piston displacement can be displayed in real time by the software. it should be obvious to those skilled in the art that the present invention allows embodiments in many other specific forms without departing from the scope of the invention as claimed. Therefore, the present embodiments should be considered by way of illustration, but may be modified in the field defined by the scope of the appended claims, and the invention should not be limited to the details given above.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de caractérisation des propriétés mécaniques des solides pharmaceutiques (2) fabriqués par compaction de poudre, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer sur le solide pharmaceutique (2) :1. Method for characterizing the mechanical properties of pharmaceutical solids (2) produced by powder compaction, characterized in that it consists in carrying out on the pharmaceutical solid (2):
- soit un essai de flexion trois points,- either a three-point bending test,
- soit un essai de micro-indentation,- either a micro-indentation test,
- soit un essai de compression uniaxiale,- either a uniaxial compression test,
- soit deux essais parmi les trois cités ci-dessus, - soit les trois essais, un nombre déterminé de cycles préalables étant effectué sur le solide pharmaceutique (2) testé jusqu'à obtenir du solide pharmaceutique une réponse purement élastique, le nombre de cycles étant fonction de la nature du solide pharmaceutique testé, et un certain temps, variable en fonction de la nature du solide pharmaceutique (2) testé, étant laissé entre une charge et une décharge, de manière à obtenir une relaxation optimale du solide pharmaceutique (2) pour se trouver, lors de la décharge, dans le domaine des déformations élastiques du solide pharmaceutique (2), ces essais étant réalisés à l'aide d'une micropresse (1) comprenant un piston (16), et chacun des essais comprenant, avant un cycle de mesure réelle, au moins un cycle préalable comprenant une charge et une décharge.- either two tests among the three mentioned above, - or the three tests, a determined number of preliminary cycles being carried out on the pharmaceutical solid (2) tested until obtaining from the pharmaceutical solid a purely elastic response, the number of cycles being a function of the nature of the pharmaceutical solid tested, and a certain time, variable depending on the nature of the pharmaceutical solid (2) tested, being left between a charge and a discharge, so as to obtain optimal relaxation of the pharmaceutical solid (2 ) to find themselves, during discharge, in the field of elastic deformations of the pharmaceutical solid (2), these tests being carried out using a micropress (1) comprising a piston (16), and each of the tests comprising , before an actual measurement cycle, at least one prior cycle comprising a charge and a discharge.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que, lors d'un essai de flexion trois points, le cycle de mesure réelle consiste à appliquer une charge ultime sur le solide pharmaceutique (2) de manière à entraîner sa rupture médiane.2. Method according to claim 1, characterized in that, during a three-point bending test, the real measurement cycle consists in applying an ultimate load on the pharmaceutical solid (2) so as to cause its median rupture.
3. Procédé selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'exécution d'un logiciel, disposé dans un système informatique (3) relié à la micropresse (1), permettant au moins la saisie de paramètres de fonctionnement de la micropresse (1), tels que la vitesse de chargement du piston (16), le déplacement maximal du piston (16), la charge maximale appliquée au solide pharmaceutique (2), le nombre de cycles charge/décharge à effectuer, la durée entre la charge et la décharge ou encore la fréquence d'acquisition de la force appliquée par le piston (16) sur le solide (2) en fonction du déplacement du piston (16) ou de la contrainte dans le solide pharmaceutique (2) en fonction du déplacement du piston (16) vers ce solide (2), l'étape d'exécution du logiciel étant suivie d'une étape d'enregistrement des paramètres de fonctionnement de la micropresse (1) dans des moyens de mémorisation (M1 ) contenus dans le système informatique (3).3. Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that it comprises a step of executing software, arranged in a computer system (3) connected to the micropress (1), allowing at least the entry of operating parameters of the micropress (1), such as the speed of loading the piston (16), the maximum displacement of the piston (16), the maximum load applied to the pharmaceutical solid (2), the number of charge / discharge cycles to be carried out, the time between charge and discharge or the frequency d acquisition of the force applied by the piston (16) on the solid (2) as a function of the displacement of the piston (16) or of the stress in the pharmaceutical solid (2) as a function of the displacement of the piston (16) towards this solid (2), the step of executing the software being followed by a step of recording the operating parameters of the micropress (1) in storage means (M1) contained in the computer system (3).
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'affichage en temps réel, par le logiciel, de courbes de résultats relatives à la force appliquée par le piston (16) sur le solide (2) en fonction du déplacement du piston (16), à la contrainte dans le solide pharmaceutique (2) en fonction du déplacement du piston (16) vers ce solide (2), ou encore à la déformation transversale du solide pharmaceutique (2) en fonction du déplacement du piston (16), et d'enregistrement de ces courbes dans les moyens de mémorisation (M1) du système informatique (3).4. Method according to claim 3, characterized in that it comprises a step of displaying in real time, by software, result curves relating to the force applied by the piston (16) on the solid (2) in as a function of the displacement of the piston (16), of the stress in the pharmaceutical solid (2) as a function of the displacement of the piston (16) towards this solid (2), or also to the transverse deformation of the pharmaceutical solid (2) as a function of the displacement of the piston (16), and recording of these curves in the storage means (M1) of the computer system (3).
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de calcul à partir des résultats observés, par des moyens de calcul compris dans le système informatique (3), des grandeurs caractérisant les propriétés mécaniques du solide pharmaceutique, telles que, pour un essai de micro-indentation, le module d'élasticité réduit et la dureté Brinell, pour un essai de flexion trois points, la contrainte de rupture, le module d'élasticité et la ténacité, et, pour un essai de compression uniaxiale, le module d'Young et le coefficient de Poisson.5. Method according to claim 4, characterized in that it comprises a step of calculation from the results observed, by calculation means included in the computer system (3), quantities characterizing the mechanical properties of the pharmaceutical solid, such that, for a micro-indentation test, the reduced elastic modulus and the Brinell hardness, for a three-point bending test, the breaking stress, the elastic modulus and the toughness, and, for a compression test uniaxial, Young's modulus and Poisson's ratio.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le calcul du module d'Young déterminé par un essai de compression uniaxiale nécessite au moins la mesure du déplacement vertical du piston et de la force appliquée par le piston, et que le calcul du coefficient de Poisson déterminé par un essai de compression uniaxiale nécessite au moins la mesure du déplacement vertical du piston et la mesure de la déformation transversale du solide pharmaceutique (2).6. Method according to claim 5, characterized in that the calculation of the Young's modulus determined by a uniaxial compression test requires at least the measurement of the vertical displacement of the piston and of the force applied by the piston, and that the calculation of the Poisson's ratio determined by a test of Uniaxial compression requires at least the measurement of the vertical displacement of the piston and the measurement of the transverse deformation of the pharmaceutical solid (2).
7. Micropresse (1 ) pour mettre en évidence les propriétés mécaniques des solides pharmaceutiques (2), caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens d'enregistrement de paramètres de fonctionnement de la micropresse (1 ), des moyens de commande du déplacement d'un piston (16) de chargement vers le solide pharmaceutique (2) placé sous ce piston (16) en fonction des paramètres de fonctionnement, un capteur d'effort (18) mesurant l'effort exercé sur le solide pharmaceutique (2) par une tête assemblée à l'extrémité du piston (16) proche du solide (2) en position, un capteur de déplacement vertical (17) mesurant le déplacement du piston (16), ce dernier étant situé au plus près de l'échantillon et déclenché par des moyens de déclenchement lorsqu'un effort est détecté au niveau du capteur d'effort (18), deux capteurs de déplacement transversal (23) mesurant la déformation transversale du solide pharmaceutique (2), les capteurs de déplacement transversal (23)étant supportés par un anneau mobile (22) horizontal en rotation situé autour du solide pharmaceutique (2) testé, la position de cet anneau mobile (22) pouvant être réglée en hauteur, de façon à positionner les capteurs de déplacement transversal (23) sensiblement au niveau du milieu du solide pharmaceutique (2), des moyens d'enregistrement des signaux émis par les capteurs (17, 18, 23), des moyens de calcul des grandeurs caractérisant les propriétés mécaniques du solide en fonction des signaux enregistrés et des paramètres de fonctionnement de la micropresse (1 ).7. Micropress (1) to highlight the mechanical properties of pharmaceutical solids (2), characterized in that it comprises means for recording operating parameters of the micropress (1), means for controlling the movement of '' a piston (16) for loading towards the pharmaceutical solid (2) placed under this piston (16) according to the operating parameters, a force sensor (18) measuring the force exerted on the pharmaceutical solid (2) by a head assembled at the end of the piston (16) close to the solid (2) in position, a vertical displacement sensor (17) measuring the displacement of the piston (16), the latter being located closest to the sample and triggered by triggering means when an effort is detected at the effort sensor (18), two transverse displacement sensors (23) measuring the transverse deformation of the pharmaceutical solid (2), the transverse displacement sensors (23) and ant supported by a movable horizontal ring (22) in rotation situated around the pharmaceutical solid (2) tested, the position of this movable ring (22) being adjustable in height, so as to position the transverse displacement sensors (23) substantially in the middle of the pharmaceutical solid (2), means for recording the signals emitted by the sensors (17, 18, 23), means for calculating the quantities characterizing the mechanical properties of the solid as a function of the recorded signals and parameters of the micropress (1).
8. Micropresse (1 ) selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comprend un système informatique (3) exécutant un logiciel spécifique d'exploitation permettant l'affichage, par des moyens d'affichage du système, de champs de saisie des paramètres de fonctionnement de la micropresse sur un écran du système (3), le système (3) commandant, en fonction de certains paramètres de fonctionnement saisis, un moto-réducteur (15), actionnant par l'intermédiaire d'une vis à billes (14), le piston (16) de chargement suivant son axe dirigé vers le solide pharmaceutique (2) en position, la tête du piston (16) de chargement supportant un indenteur (166) pour effectuer, sur le solide pharmaceutique (2), un essai de flexion trois points, un essai de micro indentation ou un essai de compression uniaxiale, ce dernier essai nécessitant la présence d'un poinçon flottant (1600) entre l'indenteur (166) et le solide pharmaceutique (2) les résultats de cet essai étant collectés par le système (3) pour être traités par le logiciel, le système (3) comprenant les moyens de calcul pour calculer les grandeurs caractérisant les propriétés mécaniques du solide pharmaceutique (2).8. Micropress (1) according to claim 7, characterized in that it comprises a computer system (3) executing specific operating software allowing the display, by display means of the system, of input fields of the operating parameters of the micropress on a system screen (3), the system (3) controlling, depending on certain operating parameters entered, a gear motor (15), actuating via a ball screw (14), the loading piston (16) along its axis directed towards the pharmaceutical solid (2) in position, the head of the loading piston (16) supporting an indenter (166) for carrying out, on the pharmaceutical solid (2), a three-point bending test, a micro-indentation test or a uniaxial compression test, the latter test requiring the presence a floating punch (1600) between the indenter (166) and the pharmaceutical solid (2) the results of this test being collected by the system (3) to be processed by the software, the system (3) comprising the means of calculation to calculate the quantities characterizing the mechanical properties of the pharmaceutical solid (2).
9. Micropresse (1 ) selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que les moyens de commande commandent la vitesse de déplacement du piston (16) par l'intermédiaire d'un régulateur de force, de position ou de vitesse de déplacement du piston (16), du type PID (Proportionnelle Intégrale Dérivée).9. Micropress (1) according to claim 7 or 8, characterized in that the control means control the speed of movement of the piston (16) by means of a force, position or speed of movement regulator of the piston (16), of the PID (Proportional Integral Derivative) type.
10. Micropresse (1 ) selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que le système (3) comprend également des moyens d'affichage en temps réel de courbes relatives à la force appliquée par le piston (16) sur le solide (2) en fonction du déplacement du piston (16) ou à la contrainte dans le solide pharmaceutique (2) en fonction du déplacement du piston (16) vers ce solide (2).10. Micropress (1) according to claim 8 or 9, characterized in that the system (3) also comprises means for displaying in real time curves relating to the force applied by the piston (16) on the solid (2 ) as a function of the displacement of the piston (16) or under stress in the pharmaceutical solid (2) as a function of the displacement of the piston (16) towards this solid (2).
11. Micropresse (1 ) selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisée en ce que le solide pharmaceutique (2) repose sur une table (11) positionnée sur un socle (10) surmonté du motoréducteur (15) actionnant le piston (16) suivant son axe dirigé vers le solide pharmaceutique (2) par l'intermédiaire de la vis à billes (14).11. Micropress (1) according to one of claims 8 to 10, characterized in that the pharmaceutical solid (2) rests on a table (11) positioned on a base (10) surmounted by the gearmotor (15) actuating the piston ( 16) along its axis directed towards the pharmaceutical solid (2) via the ball screw (14).
12. Micropresse (1) selon la revendication 11 , caractérisée en ce que la table (11) est une table à mouvements croisés XY permettant à l'opérateur de positionner précisément le point de mesure de l'échantillon à tester sous l'indenteur (166), puis de déplacer l'échantillon vers le point de mesure suivant sans avoir à toucher à l'échantillon.12. Micropress (1) according to claim 11, characterized in that the table (11) is an XY cross-motion table allowing the operator to precisely position the measuring point of the sample to be tested under the indenter (166), then move the sample to the next measuring point without having to touch the sample.
13. Micropresse (1) selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisée en ce que, lors d'un essai de compression uniaxiale, un porte- échantillon (29) est positionné entre la table (11) et le solide pharmaceutique (2).13. Micropress (1) according to one of claims 11 or 12, characterized in that, during a uniaxial compression test, a sample holder (29) is positioned between the table (11) and the pharmaceutical solid ( 2).
14. Micropresse (1 ) selon l'une des revendications 7 à 13, caractérisée en ce que l'anneau mobile (22) est supporté par un anneau fixe (21) horizontal, l'anneau mobile (22) pouvant tourner autour d'un axe vertical, et par rapport à l'anneau fixe (21), grâce à des galets (26) situés entre l'anneau mobile (22) et l'anneau fixe (21), et la position de l'anneau fixe (21 ) étant réglable en hauteur grâce à une vis moletée pénétrant dans un fourreau d'une pièce (28) taraudée à l'intérieur et supportant l'anneau fixe (21).14. Micropress (1) according to one of claims 7 to 13, characterized in that the movable ring (22) is supported by a fixed horizontal ring (21), the movable ring (22) being able to rotate around a vertical axis, and relative to the fixed ring (21), by means of rollers (26) located between the movable ring (22) and the fixed ring (21), and the position of the fixed ring ( 21) being adjustable in height by means of a knurled screw penetrating into a sleeve of a part (28) internally threaded and supporting the fixed ring (21).
15. Micropresse (1) selon l'une des revendications 7 à 14, caractérisée en ce que le capteur d'effort (18) est un capteur à pont de jauges d'extensiométrie placé sur le piston (16) de chargement juste au-dessus de la tête.15. Micropress (1) according to one of claims 7 to 14, characterized in that the force sensor (18) is a sensor with a strain gauge bridge placed on the piston (16) for loading just at- above the head.
16. Micropresse (1) selon l'une des revendications 7 à 15, caractérisée en ce que le capteur de déplacement vertical (17) est un palpeur incrémental solidaire de la tête du piston (16) de chargement par l'intermédiaire d'un premier plateau (164), ce capteur de déplacement (17) comprenant une pointe de touche (170) en contact permanent avec une référence constituée d'un second plateau parallèle au premier plateau, le déplacement du piston (16) entraînant le coulissement de la pointe de touche (170) dans un manchon solidaire du premier plateau (164), le capteur de déplacement vertical (17) comprenant des moyens de mesure du déplacement de la pointe de touche dans le manchon correspondant au déplacement du piston (16) de chargement par rapport au solide pharmaceutique (2).16. Micropress (1) according to one of claims 7 to 15, characterized in that the vertical displacement sensor (17) is an incremental feeler secured to the head of the piston (16) for loading via a first plate (164), this displacement sensor (17) comprising a touch point (170) in permanent contact with a reference consisting of a second plate parallel to the first plate, the displacement of the piston (16) causing the sliding of the probe tip (170) in a sleeve integral with the first plate (164), the vertical displacement sensor (17) comprising means for measuring the displacement of the probe tip in the sleeve corresponding to the displacement of the loading piston (16) relative to the pharmaceutical solid (2).
17. Micropresse (1) selon l'une des revendications 7 à 16, caractérisée en ce que les capteurs de déplacement transversal (23) sont des palpeurs incrementaux comprenant chacun une pointe de touche (25) cylindrique, chaque pointe de touche (25) étant horizontale et tangente à la surface du solide pharmaceutique (2), et en contact permanent avec le solide pharmaceutique (2), ainsi que des moyens de mesure du déplacement de la pointe de touche (25) par rapport à la position de la pointe de touche (25) avant l'essai.17. Micropress (1) according to one of claims 7 to 16, characterized in that the transverse displacement sensors (23) are incremental feelers each comprising a cylindrical touch tip (25), each touch tip (25) being horizontal and tangent to the surface of the pharmaceutical solid (2), and in permanent contact with the pharmaceutical solid (2), as well as means for measuring the displacement of the test tip (25) relative to the position of the tip button (25) before the test.
18. Micropresse (1) selon l'une des revendications 7 à 15, caractérisée en ce que l'indenteur (166) peut être spherique, cylindrique ou pyramidal. 18. Micropress (1) according to one of claims 7 to 15, characterized in that the indenter (166) can be spherical, cylindrical or pyramidal.
PCT/FR2002/001239 2001-04-10 2002-04-09 Method and micro-press for characterising mechanical properties of pharmaceutical solids WO2002084254A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0104885A FR2823307B1 (en) 2001-04-10 2001-04-10 PROCESS AND MICROPRESSES FOR CHARACTERIZING THE MECHANICAL PROPERTIES OF PHARMACEUTICAL SOLIDS
FR01/04885 2001-04-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2002084254A1 true WO2002084254A1 (en) 2002-10-24

Family

ID=8862171

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2002/001239 WO2002084254A1 (en) 2001-04-10 2002-04-09 Method and micro-press for characterising mechanical properties of pharmaceutical solids

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2823307B1 (en)
WO (1) WO2002084254A1 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103808578A (en) * 2014-01-21 2014-05-21 河南科技大学 Vacuum high-temperature high-speed friction-wear testing device
CN104729911A (en) * 2015-03-11 2015-06-24 吉林大学 In-situ micro-nano indentation/scratch test platform and test method
CN104897459A (en) * 2015-06-23 2015-09-09 北京航空航天大学 Multidirectional loading system used for mechanical test of particles
CN105203418A (en) * 2015-10-15 2015-12-30 郑州轻工业学院 pneumatic grain hardness detector
CN106827649A (en) * 2017-02-10 2017-06-13 宁夏百辰工业产品设计有限公司 Friction press bidirectional operation stroke dislocation control assembly
CN109049793A (en) * 2018-06-22 2018-12-21 中国石油天然气股份有限公司 Oil sand compactor for experiments
WO2020079699A1 (en) * 2018-10-16 2020-04-23 M.O Advanced Technologies (Moat) Ltd Apparatus and method for prediction of tablet defects propensity
CN111157380A (en) * 2020-02-25 2020-05-15 五邑大学 Hardness measurement device and method
CN111220476A (en) * 2020-03-23 2020-06-02 浙江义宇仪器设备有限公司 Testing machine for compression testing
CN112098201A (en) * 2020-07-21 2020-12-18 浙江定盘星智能科技有限公司 Door type mechanical testing mechanism and door type mechanical testing machine
CN117432896A (en) * 2023-12-20 2024-01-23 湖南千智机器人科技发展有限公司 Device and method for detecting surface of object to be detected

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006049813B4 (en) * 2006-10-17 2009-01-22 Petrotest Instruments Gmbh & Co.Kg Method for determining the degree of hardness of semi-solid materials
FR2953291B1 (en) 2009-11-30 2017-01-20 Univ Rennes PORTABLE INSTRUMENTAL INDENTATION DEVICE
RU2696070C1 (en) * 2018-12-07 2019-07-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" Device for creation and measurement of destructive load
CN110208107A (en) * 2019-06-19 2019-09-06 上海华龙测试仪器有限公司 A kind of electronic universal tester
CN116929973B (en) * 2023-09-18 2023-11-21 江苏润鼎智能装备科技有限公司 Aerated concrete body hardness detection device
CN118464666A (en) * 2024-07-11 2024-08-09 中纸宏泰生态建设有限公司 Bending resistance detection device for bamboo reinforcement net concrete

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4820051A (en) * 1986-08-21 1989-04-11 Nec Corporation Apparatus for determining microhardness
EP0329162A2 (en) * 1988-02-19 1989-08-23 Warner-Lambert Company Apparatus for measuring capsule plug, granule and pellet hardness
US4957003A (en) * 1989-09-08 1990-09-18 The Upjohn Company Slow strain rate shear strength tester for compact
US5067346A (en) * 1986-07-10 1991-11-26 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organization Penetrating measuring instrument
US5090249A (en) * 1990-08-08 1992-02-25 Jerzy Bielewicz Apparatus and method for testing the mechanical properties of a sample
US5140861A (en) * 1991-05-03 1992-08-25 The Upjohn Company Multifunction tablet tester
US5483836A (en) * 1994-10-13 1996-01-16 U.S. Army Corps Of Engineers As Represented By The Secretary Of The Army Device for measuring lateral deformations in material test specimens
US5616857A (en) * 1996-01-25 1997-04-01 Instron Corporation Penetration hardness tester
DE29711490U1 (en) * 1997-07-01 1998-01-08 Krumme, Markus, Dr., 71642 Ludwigsburg Universal measuring device for non-destructive stiffness tests for tablets
CA2306275A1 (en) * 1999-04-23 2000-10-23 Bio Syntech Canada Inc. Universal mechanical testing device
WO2002040966A2 (en) * 2000-11-14 2002-05-23 Genencor International, Inc. Compression test method and apparatus for determining granule strength

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5067346A (en) * 1986-07-10 1991-11-26 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organization Penetrating measuring instrument
US4820051A (en) * 1986-08-21 1989-04-11 Nec Corporation Apparatus for determining microhardness
EP0329162A2 (en) * 1988-02-19 1989-08-23 Warner-Lambert Company Apparatus for measuring capsule plug, granule and pellet hardness
US4957003A (en) * 1989-09-08 1990-09-18 The Upjohn Company Slow strain rate shear strength tester for compact
US5090249A (en) * 1990-08-08 1992-02-25 Jerzy Bielewicz Apparatus and method for testing the mechanical properties of a sample
US5140861A (en) * 1991-05-03 1992-08-25 The Upjohn Company Multifunction tablet tester
US5483836A (en) * 1994-10-13 1996-01-16 U.S. Army Corps Of Engineers As Represented By The Secretary Of The Army Device for measuring lateral deformations in material test specimens
US5616857A (en) * 1996-01-25 1997-04-01 Instron Corporation Penetration hardness tester
DE29711490U1 (en) * 1997-07-01 1998-01-08 Krumme, Markus, Dr., 71642 Ludwigsburg Universal measuring device for non-destructive stiffness tests for tablets
CA2306275A1 (en) * 1999-04-23 2000-10-23 Bio Syntech Canada Inc. Universal mechanical testing device
WO2002040966A2 (en) * 2000-11-14 2002-05-23 Genencor International, Inc. Compression test method and apparatus for determining granule strength

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103808578A (en) * 2014-01-21 2014-05-21 河南科技大学 Vacuum high-temperature high-speed friction-wear testing device
CN103808578B (en) * 2014-01-21 2016-02-10 河南科技大学 A kind of vacuum high-temperature high-speed friction abrasion test device
CN104729911A (en) * 2015-03-11 2015-06-24 吉林大学 In-situ micro-nano indentation/scratch test platform and test method
CN104897459A (en) * 2015-06-23 2015-09-09 北京航空航天大学 Multidirectional loading system used for mechanical test of particles
CN104897459B (en) * 2015-06-23 2018-03-30 北京航空航天大学 A kind of multidirectional loading system for particulate matter mechanical test
CN105203418A (en) * 2015-10-15 2015-12-30 郑州轻工业学院 pneumatic grain hardness detector
CN106827649A (en) * 2017-02-10 2017-06-13 宁夏百辰工业产品设计有限公司 Friction press bidirectional operation stroke dislocation control assembly
CN109049793A (en) * 2018-06-22 2018-12-21 中国石油天然气股份有限公司 Oil sand compactor for experiments
WO2020079699A1 (en) * 2018-10-16 2020-04-23 M.O Advanced Technologies (Moat) Ltd Apparatus and method for prediction of tablet defects propensity
CN111157380A (en) * 2020-02-25 2020-05-15 五邑大学 Hardness measurement device and method
CN111220476A (en) * 2020-03-23 2020-06-02 浙江义宇仪器设备有限公司 Testing machine for compression testing
CN111220476B (en) * 2020-03-23 2022-04-15 浙江义宇仪器设备有限公司 Testing machine for compression testing
CN112098201A (en) * 2020-07-21 2020-12-18 浙江定盘星智能科技有限公司 Door type mechanical testing mechanism and door type mechanical testing machine
CN112098201B (en) * 2020-07-21 2023-05-02 浙江定盘星智能科技有限公司 Gate-type mechanics testing mechanism and gate-type mechanics testing machine
CN117432896A (en) * 2023-12-20 2024-01-23 湖南千智机器人科技发展有限公司 Device and method for detecting surface of object to be detected
CN117432896B (en) * 2023-12-20 2024-02-23 湖南千智机器人科技发展有限公司 Device and method for detecting surface of object to be detected

Also Published As

Publication number Publication date
FR2823307A1 (en) 2002-10-11
FR2823307B1 (en) 2003-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2002084254A1 (en) Method and micro-press for characterising mechanical properties of pharmaceutical solids
May et al. Hardness and density distributions of pharmaceutical tablets measured by terahertz pulsed imaging
Jain Mechanical properties of powders for compaction and tableting: an overview
Amidon et al. Particle, powder, and compact characterization
Morita et al. Evaluation of the disintegration time of rapidly disintegrating tablets via a novel method utilizing a CCD camera
JP4784774B2 (en) Fracture toughness measurement method using continuous press-fitting method
Cao et al. Correlating particle hardness with powder compaction performance
Labuz et al. Experiments with rock: remarks on strength and stability issues
Ellison et al. Measuring the distribution of density and tabletting force in pharmaceutical tablets by chemical imaging
US9128012B2 (en) Gyratory compactor apparatuses and associated methods
CA2736629C (en) Continuous or instrumented indentation device with convex bearing surface and use thereof, particularly for metal sheet indentation
Taylor et al. Mechanical characterisation of powders using nanoindentation
Swaminathan et al. Characterizing the powder punch-face adhesive interaction during the unloading phase of powder compaction
CN108489808A (en) Method for testing uniaxial tension stress-strain relationship of concrete by acoustic emission
Hancock et al. Development of a robust procedure for assessing powder flow using a commercial avalanche testing instrument
Persson et al. Tabletability and compactibility of α-lactose monohydrate powders of different particle size. I. Experimental comparison
JPH08285747A (en) Method and apparatus for shearing test in boring hole of soft rock bed
EP2817607A1 (en) Measuring head intended to be fitted to a dynamic penetrometer and method of measurement using such a measuring head
Ritter et al. Sandbox rheometry: Co-evolution of stress and strain in Riedel–and Critical Wedge–experiments
Jones The filling of powders into two-piece hard capsules
Sultan et al. Effect of shape on the physical properties of pharmaceutical tablets
CN102147301A (en) Nondestructive testing method of hard alloy anvil
EP1348942B1 (en) Method and device for defining elastic deformations and measuring the internal angle of a gyratory compactor
US10969317B2 (en) Hardness testing system using multiple depth measurements and related methods
Sinka et al. The strength of pharmaceutical tablets

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NO NZ OM PH PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8642

122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: JP