引言

軟膠囊在運(yùn)輸過程中可能被尖銳物體意外刺穿，在患者口腔中可能因咬合受力而提前破裂——這兩種失效場(chǎng)景雖然發(fā)生在不同的時(shí)間和空間，卻共享同一個(gè)力學(xué)本質(zhì)：囊殼在局部集中載荷下的抵抗能力不足。

2025年版《中國(guó)藥典》的實(shí)施，將軟膠囊質(zhì)量控制從“外觀合格”推向了“性能量化”的新階段。藥典明確要求軟膠囊生產(chǎn)企業(yè)超越簡(jiǎn)單的“是否破裂”判斷，轉(zhuǎn)向?qū)δ覛?/span>彈性模量、破裂力、回彈性、形變量等定量物理參數(shù)的監(jiān)控。其中，穿刺測(cè)試作為評(píng)估囊殼局部抗破損能力的核心方法，正在成為軟膠囊質(zhì)量控制體系中不*或*的一環(huán)。

穿刺測(cè)試使用標(biāo)準(zhǔn)探頭以恒定速度刺向膠囊表面一點(diǎn)，記錄穿破瞬間的峰值力值及破裂形變量，能夠有效模擬運(yùn)輸中尖銳物體的意外穿刺風(fēng)險(xiǎn)，暴露囊殼的薄弱環(huán)節(jié)。本文將從藥典與ASTM標(biāo)準(zhǔn)要求、穿刺測(cè)試的力學(xué)原理與參數(shù)設(shè)置、力-位移曲線解讀、以及CHT系列測(cè)試方案四個(gè)維度，系統(tǒng)解析軟膠囊穿刺測(cè)試的完整技術(shù)框架。

一、穿刺測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)：藥典與ASTM F88的雙重框架

1. 2025藥典對(duì)破裂力的法定要求

2025年版《中國(guó)藥典》CP 0123《膠囊劑通則》及四部通則0634《凝膠強(qiáng)度測(cè)定法》為軟膠囊的穿刺測(cè)試提供了法定依據(jù)。藥典明確要求明膠膠囊的破裂強(qiáng)度應(yīng)≥6N——這一數(shù)值是基于大量臨床使用數(shù)據(jù)和運(yùn)輸模擬實(shí)驗(yàn)綜合確定的安全閾值。

在實(shí)際質(zhì)量控制中，破裂力的合格范圍通常設(shè)定為300~800gf（約3~8N）。對(duì)于特殊規(guī)格或制劑產(chǎn)品，企業(yè)可根據(jù)產(chǎn)品特性設(shè)定更為嚴(yán)格的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。

2. ASTM F88標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充框架

ASTM F88《軟包裝材料密封強(qiáng)度測(cè)試》標(biāo)準(zhǔn)雖源于包裝檢測(cè)領(lǐng)域，但其對(duì)穿刺力值與韌性的量化方法為軟膠囊口服體驗(yàn)的評(píng)估提供了科學(xué)框架。該標(biāo)準(zhǔn)明確要求，軟膠囊的穿刺韌性需滿足“15-40N”的核心區(qū)間，通過“定速穿刺測(cè)試”（速度50mm/min）量化囊殼的穿刺性能。

ASTM F88標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于穿刺力值的檢測(cè)原理，可遷移應(yīng)用于軟膠囊：以30mm/min的速度驅(qū)動(dòng)直徑1mm的模擬探針，垂直穿刺膠囊表面，記錄從接觸到破裂的力值變化曲線，其中破裂瞬間的最大力值與力值上升斜率是核心指標(biāo)。

3. 兩道“安全紅線”：破裂力與韌性的雙重管控

二、穿刺測(cè)試的力學(xué)原理與核心參數(shù)

1. 測(cè)試原理

穿刺測(cè)試的力學(xué)本質(zhì)是局部集中載荷下的抗破裂能力評(píng)估。與壓縮測(cè)試模擬“整體均勻受壓”不同，穿刺測(cè)試模擬的是“尖銳物體刺入囊殼表面一點(diǎn)”的局部受力場(chǎng)景。測(cè)試時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)探頭以恒定速度垂直刺向軟膠囊表面，儀器實(shí)時(shí)記錄力-位移曲線，穿破瞬間的峰值力值即為破裂力。

2. 核心參數(shù)設(shè)置

根據(jù)2025版《中國(guó)藥典》及行業(yè)實(shí)踐，穿刺測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)如下：

探頭選擇的差異化考量：

• Φ10mm球形探頭：模擬手指按壓或食道壁對(duì)膠囊的局部施壓，適用于評(píng)估囊殼的整體抗刺穿能力

• Φ2mm圓柱探頭：模擬更尖銳的物體（如包裝中的硬質(zhì)顆粒邊緣），適用于暴露囊殼的局部薄弱點(diǎn)

• Φ1mm不銹鋼探針：ASTM F88推薦的模擬探針，用于評(píng)估口腔咬合時(shí)的“刺痛感”

三、力-位移曲線的解讀：穿刺過程的“力學(xué)指紋”

穿刺測(cè)試的核心產(chǎn)出是力-位移曲線。這條曲線完整記錄了探頭從接觸囊殼到穿透囊殼的全過程力學(xué)行為，是解讀囊殼穿刺性能的“指紋圖譜”。

1. 曲線的三段式結(jié)構(gòu)

第一階段：彈性變形階段。探頭接觸囊殼表面，力值隨位移近似線性上升。這一階段的斜率反映囊殼的初始剛度——斜率越陡，囊殼越“硬挺”，抵抗穿刺的初始能力越強(qiáng)。

第二階段：屈服與微裂紋萌生階段。曲線開始偏離線性，囊殼內(nèi)部發(fā)生不可逆的塑性變形，微裂紋在刺入點(diǎn)周圍萌生。這一階段的長(zhǎng)度反映囊殼的延展性——塑性變形區(qū)間越大，囊殼在破裂前能夠吸收更多的能量。

第三階段：穿透與力值驟降。力值達(dá)到峰值后急劇下降——探頭穿透囊殼，囊殼結(jié)構(gòu)失效。峰值力即為破裂力，是穿刺測(cè)試的核心輸出參數(shù)。

2. 關(guān)鍵參數(shù)的提取與工程意義

3. 曲線的質(zhì)量診斷價(jià)值

四、影響穿刺測(cè)試結(jié)果的關(guān)鍵因素

1. 囊材配方：明膠與增塑劑的比例

明膠作為囊壁骨架材料，其分子量分布直接影響囊壁的交聯(lián)密度。若增塑劑（如甘油）添加量不足（<20%），囊壁會(huì)因交聯(lián)過度變脆，穿刺韌性從30N降至18N；若增塑劑過量（>35%），囊壁會(huì)因過度軟化導(dǎo)致穿刺韌性從25N升至45N，引發(fā)吞咽困難。

2. 干燥工藝：溫度與時(shí)間的協(xié)同控制

干燥是調(diào)控囊壁穿刺韌性的關(guān)鍵步驟。若干燥溫度過高（>70℃）或時(shí)間過短（<90分鐘），囊壁會(huì)因水分過快蒸發(fā)導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力集中，穿刺韌性下降20%~30%；若溫度過低（<50℃）或時(shí)間過長(zhǎng)（>180分鐘），囊壁會(huì)因過度吸濕變軟，穿刺韌性上升15%~20%。

3. 環(huán)境濕度：儲(chǔ)存條件的“隱形干預(yù)”

研究顯示，儲(chǔ)存在較低相對(duì)濕度環(huán)境中的膠囊，其穿刺曲線的重復(fù)性降低，原因是囊殼脆性增加。在高濕環(huán)境下，囊殼吸濕軟化，穿刺力值可能系統(tǒng)性偏低。

4. 測(cè)試速度：動(dòng)態(tài)效應(yīng)的干擾

測(cè)試速度直接影響穿刺力值的讀數(shù)。速度過快會(huì)產(chǎn)生慣性效應(yīng)，使測(cè)得的力值偏高；速度過慢則可能因囊殼的應(yīng)力松弛使結(jié)果偏低。藥典推薦的0.5~1.0mm/s是平衡測(cè)試效率與數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的最佳速率。

五、CHT系列軟膠囊穿刺測(cè)試解決方案

濟(jì)南西奧機(jī)電有限公司（CELTEC西奧）推出的CHT系列軟膠囊彈性硬度測(cè)試儀，嚴(yán)格遵循2025版《中國(guó)藥典》CP 0123《膠囊劑通則》、四部通則0634《凝膠強(qiáng)度測(cè)定法》及ASTM F88標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，為軟膠囊穿刺測(cè)試提供了從標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)到數(shù)據(jù)洞察的完整解決方案。

1. 雙模式測(cè)試能力

CHT系列同時(shí)支持穿刺測(cè)試與壓縮測(cè)試兩種核心模式。穿刺測(cè)試采用標(biāo)準(zhǔn)探頭（球形探頭直徑10mm或圓柱形探頭直徑2mm）以恒定速度（0.5~1.0mm/s）穿刺囊殼，精確測(cè)定破裂力（與≥6N標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)）及破裂形變量，綜合評(píng)價(jià)囊殼強(qiáng)度與韌性。

2. 高精度數(shù)據(jù)采集

采用高精度力值傳感器（精度±0.5% ，分辨率0.001N）與精密位移控制系統(tǒng)（精度0.01mm）。測(cè)試速度1-300mm/min無級(jí)可調(diào)，全覆蓋藥典要求的0.5-1.0mm/s速度范圍。能夠精準(zhǔn)捕捉囊殼破裂瞬間的峰值力值及破裂形變量。

3. 力-位移曲線實(shí)時(shí)分析

測(cè)試過程中實(shí)時(shí)采集并顯示力-位移曲線，自動(dòng)記錄破裂力峰值、破裂形變量、穿刺功等關(guān)鍵參數(shù)。曲線原始數(shù)據(jù)自動(dòng)保存，為注冊(cè)申報(bào)和批次一致性評(píng)價(jià)提供完整的力學(xué)性能證據(jù)鏈。多條曲線可疊加對(duì)比，直觀評(píng)估不同配方或不同批次之間的穿刺性能差異。

4. 數(shù)據(jù)合規(guī)與審計(jì)追蹤

支持多級(jí)用戶權(quán)限管理、電子簽名及完整審計(jì)追蹤功能。所有測(cè)試數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄存儲(chǔ)，不可篡改，滿足GMP及FDA 21 CFR Part 11的數(shù)據(jù)完整性要求，為藥典合規(guī)和監(jiān)管核查提供可靠的數(shù)據(jù)保障。

六、結(jié)語

軟膠囊的穿刺測(cè)試，回答的是一個(gè)關(guān)于“抗不抗刺”的定量問題。破裂力≥6N——這是藥典為囊殼抗刺穿能力劃定的低安全線；穿刺韌性15~40N——這是ASTM F88為口服舒適度設(shè)定的核心區(qū)間。低于6N，膠囊在運(yùn)輸中破碎漏液；高于40N，患者在吞咽時(shí)感到卡喉刺痛。

從Φ10mm球形探頭模擬食道壁的局部施壓，到Φ2mm圓柱探頭模擬尖銳物體的意外穿刺，再到Φ1mm不銹鋼探針模擬口腔咬合的“刺痛感”——不同的探頭規(guī)格對(duì)應(yīng)著不同的臨床場(chǎng)景，但力學(xué)評(píng)估的邏輯一致：以恒定速度刺穿囊殼，記錄穿破瞬間的峰值力值及破裂形變量。

力-位移曲線將這一切轉(zhuǎn)化為可量化、可追溯的數(shù)據(jù)——曲線初始段的斜率反映囊殼的剛度，峰值力即為破裂力，峰值位移反映囊殼的延展性，曲線下面積則綜合表征了囊殼在破裂前吸收能量的能力。

濟(jì)南西奧機(jī)電有限公司（CELTEC西奧）CHT系列軟膠囊彈性硬度測(cè)試儀，以雙模式測(cè)試、高精度數(shù)據(jù)采集、力-位移曲線實(shí)時(shí)分析、數(shù)據(jù)合規(guī)與審計(jì)追蹤為核心優(yōu)勢(shì)，為制藥及保健品行業(yè)提供了從研發(fā)到生產(chǎn)的全鏈條穿刺測(cè)試解決方案，助力企業(yè)以精準(zhǔn)的量化數(shù)據(jù)守住軟膠囊的“抗刺穿”安全底線。