유효 성분을 일정한 형태로 성형한 고형 제제 형태인 「정제」는 휴대성과 장기 보존성이 뛰어나며 용량을 인식하기 쉽다는 점에서 폭넓게 이용되고 있습니다.
분말을 정제로 제조할 때 사용되는 「타정기」와 그 금형에 해당하는 「절구」, 「절굿공이」를 사용한 타정 공정 및 정제 제품의 불량·이상과 그 대책 등에 대해 설명합니다.
또한, 정제의 품질 관리 및 품질 보증 업무를 고도화·효율화하는 4K 디지털 마이크로스코프를 사용한 최신 관찰·측정 사례를 소개합니다.

정제와 타정기(절굿공이·절구)의 관찰·측정의 고도화

타정기를 이용한 정제의 성형(타정) 공정

정제란 분말 형태(입자 상태)인 성분을 타블렛 캔디 모양으로 압축 성형한 형태를 말하며 의약품(내복약)으로 폭넓게 이용되고 있습니다. 정제의 품질 특성이 정상이라면 내복약으로서의 효능은 과립제와 차이가 없습니다. 이러한 정제의 제조 시 품질을 크게 좌우하는 것이 정제의 성형(타정) 공정입니다.

타정 공정에 사용되는 장비가 「타정기」입니다. 타정기는 금형을 지닌 프레스기의 일종으로 회전식 성형기라고도 불립니다. 투입된 분말 형태의 성분을 자동으로 계량하여 고정 금형인 「절구」의 홀에 넣습니다. 그리고 프레스 가공의 펀치에 해당하는 「절굿공이」라는 금형이 위아래로 재료에 압력을 가하여 정제 형상으로 성형합니다. 정제의 대량 생산 시에는 분말 형태인 재료의 충진·금형에 의한 압축·방출이 연속적으로 실시됩니다.

타정기와 타정 공정
A
절굿공이
B
절구
C
충진
D
압축
E
방출

정제의 불량(타정 장애·품질 특성 이상)

정제의 외관 및 내부에 불량이 있는 경우 보존 상태 등의 변화가 발생하여 제품의 품질 특성이 저해되고 신뢰성 및 안전성의 저하, 클레임 발생으로 이어집니다.

타정기를 사용한 고속의 연속 타정 시에는 응력에 의해 내부 밀도에 편차가 발생하게 되면 내부 구조가 불균일해지거나, 바깥쪽 밀도가 저하되고, 금형의 마찰로 인해 흠집이나 칩핑 등의 외관 불량이 발생합니다. 이러한 이유 때문에 품질 열화가 촉진되거나 특성이 변해 원하는 효과를 얻을 수 없는 경우가 있습니다. 아래에서 타정 시의 대표적인 불량 및 이상과 그 대책 등에 대해 설명합니다.

타정 장애의 원인과 종류

「타정 장애」란 타정 공정을 통해 제조된 정제에 불량 및 이상이 발생하는 것을 말합니다. 대부분의 경우 주약의 성질이 원인으로 작용합니다. 예를 들어 정제 표면에 주약이 분포하게 되면 타정기의 절굿공이와 절구의 금속면에 주약이 직접 접촉하게 되므로 특성에 변화가 발생할 수 있습니다. 이는 결합제를 배합하는 양이 부적절하여 발생하는 대표적인 타정 장애입니다.
이러한 불량의 종류를 결합제의 양을 기준으로 분류하면 다음과 같습니다.

결합제가 부족한 경우

정제의 윗면 혹은 아랫면 부분이 박리되는 「캡핑」 및 정제의 중간 부분이 박리되는 「라미네이션」이 발생하는 원인이 됩니다.

결합제를 과잉 충진한 경우

절굿공이의 접촉면에 재료의 일부가 부착하여 박리되는 「스티킹」과 절굿공이의 접촉면에 재료가 소량 부착되며 정제에 작은 반점 모양의 박리가 발생하는 「피킹」, 정제 측면에 세로 방향의 흠집이 생기는 「바인딩」 등이 발생하는 원인이 됩니다.

품질 특성 이상

타정 시 발생하는 또 다른 대표적인 이상 현상으로 「품질 특성 이상」을 들 수 있습니다. 품질 특성 이상에는 분포의 불균일로 인해 원하는 경도보다 부드러워지는 「경도 저하」 및 이와 반대로 붕해성이 저하되는 「붕해 지연」이 있습니다. 이러한 품질 특성 이상은 복용 후에 정제가 소화관 내에서 붕해되는 타이밍을 어긋나게 하므로, 소화관 내 흡수가 빨라지거나 늦어지게 되어 내복약으로서 원하는 효과를 얻을 수 없게 되는 사태를 초래합니다.

정제 불량에 대한 대책과 관찰·측정의 중요성

이러한 타정 시 불량 및 복용 시 이상을 방지하기 위해서는 우선 절구의 홀에 재료를 적정량 충진해야 합니다. 또한, 결합제를 정제의 표면(절구 측)에 분포시켜 주약이 절구와 접촉하지 않도록 하면 특성 변화를 억제할 수 있습니다. 이와 더불어 정제 보관 시 및 복용 시의 수분(물 분자)에 대한 반응과 각종 화학 반응에 따른 영향, 나아가 표면의 코팅 처리 등도 충분하게 고려해야 합니다.

이처럼 작고 손상되기 쉬운 정제의 품질을 관리·보증하려면 그 외관을 관찰하여 불량 및 이상의 원인을 규명하고 개선해야 합니다. 따라서 정제의 외관 및 단면의 선명한 확대 관찰과 정량적인 측정에 의한 평가가 매우 중요합니다.

정제의 품질 관리·품질 보증에 효과적인 4K 디지털 마이크로스코프를 이용한 관찰·측정 사례

작고 입체 형상인 정제의 표면 및 단면 상태를 선명하게 확대 관찰하기 위해 대상 물체 전체에 초점을 맞추는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 또한 미세한 표면 상태를 관찰하기 위해 적절한 조명 조건을 이끌어내는 것은 난이도가 높아 많은 공정 수와 시간이 필요합니다. 나아가 분체를 압축 성형한 정제는 손상되기 쉬우므로 접촉식 측정기로 3D 치수를 측정하는 것은 그다지 현실적이지 않습니다.

KEYENCE의 초고해상도 4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 깊은 피사계 심도와 고분해능을 동시에 실현한 광학계와 4K CMOS를 탑재했습니다. 그리고 고기능 조명 및 고도의 화상 처리 등을 간단하게 구사할 수 있는 독자적인 설계의 관찰 시스템을 통해 기존의 과제를 해결했습니다. 고도의 관찰과 고정도 측정을 통한 불량 해석 및 평가를 간단한 조작으로 신속하게 실현하므로 정제의 품질 관리·품질 보증과 관련된 작업 효율이 대폭 향상됩니다.
여기서는 「VHX 시리즈」를 사용한 정제의 관찰·측정 최신 사례를 소개합니다.

정제의 PTP 포장 투과 관찰

4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 광학 현미경에 비해 20배 이상 깊은 피사계 심도를 실현. PTP(Press Through Package) 포장된 입체적인 정제도 전체에 초점이 맞는 선명한 4K 화상으로 관찰할 수 있습니다.
또한 돌출된 형태로 성형된 PTP 포장용 수지 시트 및 바닥면 필름의 빛 난반사도 「링 제거」 기능으로 간단하게 제거할 수 있어, 패키지 내 정제 표면의 미세한 요철도 선명하게 관찰할 수 있습니다.
타정·반송·포장 등 모든 공정에서 정제의 표면 상태를 선명하게 관찰할 수 있으므로 정제의 흠집이나 칩핑 등이 어느 공정에서 발생했는지 특정할 때도 효과적입니다.

4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」를 이용한 PTP 포장 완료 정제의 관찰
링 조명(30×)
링 조명+링 제거(30×)

정제 단면의 미세한 요철 관찰

타정 시의 밀도 및 성분의 분포를 조사하기 위해서는 정제의 단면을 관찰하는 것이 중요합니다. 하지만 대부분의 정제는 헐레이션이 발생하기 쉬운 단일 담색으로 구성되어 있습니다. 따라서 기존 현미경으로는 정제 단면에서 콘트라스트를 얻기 위한 조명 조건 설정의 난이도가 높고, 다양한 조명 장비를 이용해야 하는 등 많은 공정 수와 시간이 필요했습니다.

4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 버튼을 누르기만 하면 전방위의 조명으로 촬영한 데이터를 자동으로 취득하는 「멀티 라이팅」 기능을 탑재했습니다. 취득한 화상 중에서 관찰에 가장 적합한 화상을 선택하기만 하면 되므로 기존의 조명을 몇 번이나 다시 설정하는 데 소요됐던 시간과 공정 수가 필요 없어집니다. 따라서 백색이며 콘트라스트가 낮은 정제의 단면도 미세한 요철을 관찰하는 데 가장 적합한 화상을 간단하게 얻을 수 있습니다.
또한 화상을 기록한 후에도 다른 조명 데이터가 저장되어 있으므로, 동일한 샘플을 준비하여 조건을 다시 설정할 필요 없이 바로 다른 조명 조건으로 관찰할 수 있습니다.
뿐만 아니라 과거의 관찰 화상을 선택하기만 하면 당시의 조명 조건을 완전하게 재현할 수 있습니다. 이에 따라 예를 들어 다른 사람이 동일한 샘플의 다른 개체를 관찰할 때도 간단하게 동일한 조건으로 관찰할 수 있습니다.

4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」의 전방향 조명 조사를 이용한 정제 단면 관찰
링 조명(30×)
멀티 라이팅(30×)

타정기 절굿공이 선단의 마모 상태 3D 관찰

정제의 대량 생산 시 불량품 발생을 줄이기 위해서는 타정기의 상태를 파악하는 것이 중요합니다. 특히 금형으로써 압축을 위해 연속적으로 재료에 접촉하는 절굿공이 선단의 표면이 마모되면, 의약품명 및 용량 등의 문자 정보 각인 불량이 발생할 가능성이 있으므로 주기적으로 관찰하여 상태를 확인해야 합니다. 하지만 절굿공이 선단의 면적은 작고, 문자 각인을 위한 요철은 미세한 형상이라 3D 형상을 관찰하기 어려웠습니다.

4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 초점 위치를 바꾸면서 높이 방향의 미세한 형상 및 표면 상태를 포착하여 3D 화상으로 관찰할 수 있습니다. 4K 고해상도로 표면의 거칠기까지 포착하기 때문에 서브미크론 단위의 고정도 3D 치수도 비접촉으로 측정할 수 있습니다.
3D로 표시된 절굿공이 선단의 각인면을 자유로운 방향으로 회전시킬 수 있기 때문에 미세한 형상의 변화 및 표면 상태를 효율적으로 관찰할 수 있습니다. 또한, 2D·3D 치수 및 임의의 부분에 대한 프로파일 측정도 간단하게 실행할 수 있으므로 타정 횟수 및 측정값을 기록하여 마모 경향을 파악할 수도 있습니다.

4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」의 3D 표시를 이용한 절굿공이 선단의 관찰
오른쪽=타정 전: 링 조명(200×)/왼쪽=타정 후의 마모 관찰: 링 조명(200×)

타정기 절구 안쪽 면의 고배율 관찰·3D 관찰·요철 측정

타정기에서 금형(다이)에 해당하는 절구는 타정 시에 정제의 측면을 성형합니다. 절구에 생긴 흠집은 그대로 정제 표면에 투영되므로 절구 안쪽 면을 확인하는 것은 품질을 유지하는 데 있어 중요하게 작용합니다. 하지만 깊은 부분의 표면 상태를 비파괴로 고배율 관찰하는 것은 매우 어렵습니다.

4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 버튼을 누르기만 하면 모든 방향에서 조명을 조사하여 촬영한 데이터를 자동으로 취득하는 「멀티 라이팅」 기능을 탑재하여 조건을 설정하는 번거로운 작업 없이 최적의 화상을 선택하기만 하면 바로 관찰할 수 있습니다. 또한, 「프리 앵글 관찰 시스템」과 「고정도 X·Y·Z 전동 스테이지」를 활용하여 간단하게 3가지 축을 조정하면서 경사 관찰을 실시할 수 있습니다. 작은 절구 홀의 안쪽 면도 다양한 각도에서 고해상도 화상을 이용해 관찰할 수 있습니다.

나아가 관찰 화상에서 그대로 미세한 표면의 거칠기까지 포착하여 합성한 3D 화상을 원하는 각도로 표시하며 관찰할 수 있습니다. 3D 치수 측정은 물론, 임의의 부분을 마우스 조작으로 지정하는 것만으로 프로파일 측정을 실시할 수 있습니다. 따라서 절구 안쪽 면의 원하는 부분의 미세한 요철 높이와 깊이 측정값을 서브미크론 단위로 취득할 수 있습니다.

4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」를 이용한 절구의 경사 관찰·3D 표시·프로파일 측정
백라이트·경사 관찰(1000×)+3D 표시·프로파일 측정

정제의 품질 관리·보증을 고도화·효율화하는 4K 디지털 마이크로스코프

4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 4K 화상을 간단하게 취득하여 정제 및 타정기의 중요 부품 등을 선명하게 관찰할 수 있습니다. 또한 3D 표시 및 3D 치수 측정, 프로파일 측정 등을 비접촉으로 실시할 수 있어, 1대로 정제의 품질 관리·품질 보증에 요구되는 업무를 강력하게 지원합니다.
리포트 자동 작성 기능으로 관찰 화상과 측정값의 레이아웃을 자동 구축할 수 있어 지금까지 업무에 소요됐던 공정 수를 크게 줄일 수 있습니다.

「VHX 시리즈」에 관한 자세한 내용을 알아보시려면 아래의 버튼을 클릭하여 카탈로그를 다운로드하시거나 부담 없이 상담·문의해 주시기 바랍니다.