[发明专利]用于精确控制西林瓶内气体成分的气体填充装置及其应用

说明书

本发明公开了一种用于精确控制西林瓶内气体成分的气体填充装置，该装置包括多个气源，每个气源分别通过第一气体运输管路汇合流入到混合器的入口，混合器的出口通过第二气体运输管路连通至与待填充西林瓶相匹配的进气针，待填充西林瓶上还装有胶塞和排气针。该填充装置能够实现西林瓶内气体成分及比例的精准控制，也可以把西林瓶内气体全部置换成一种惰性气体，如氮气，单一气体成分占比高达99.5％。该填充装置尤其适用于实验室产品开发阶段，可用于考察不同的气体成分对药品稳定性的影响及药品在不同比例的气体环境中的贮存稳定性。

技术领域

本发明涉及气体填充装置，尤其涉及一种用于精确控制西林瓶内气体成分的气体填充装置，能够对西林瓶内气体成分进行精准的控制，其中，最低含量气体成分精确度可达±0.5％。

背景技术

药品的理化性质及储存条件决定了药品质量的稳定性，为确保整个生命周期内药品质量稳定，必须采取一些手段和办法来提高药品稳定性，尤其是在药品的生产过程和贮存期间。对于易氧化的药品，需控制环境氧气浓度，减少药品与氧气接触的时间及可能。此外，在药品前期开发过程中，需仔细筛选药品各组分对不同气体成分的敏感性，确定其最适贮存条件，其中包括瓶内气体各成分的上下限浓度。

对于易氧化药品的贮存，通常采用惰性气体进行保护，最稳定、最经济的惰性气体当属氮气。生产上最常见的气体填充方法(即充氮方式)有三种：①在药品灌装前，进行西林瓶内预充氮以排出瓶内空气，灌装过程中进行充氮保护，防止混入空气，药品灌装后进行后充氮，排出瓶内残余空气，最后压胶塞、轧铝盖；②在药品灌装到西林瓶后，预压胶塞、胶塞留缝，再转移至一个密封装置内，抽真空后注入氮气常压化充氮，最后压紧胶塞和铝盖；③药品灌装到西林瓶后，进入充满氮气环境的通道进行充氮，最后压上胶塞。

第一种充氮方式是通过不同时间段内进行多次充氮将西林瓶内残氧量控制在较低水平，例如公开号为CN205527673U的中国专利；第二种充氮方式是通过提高真空度来降低西林瓶内残氧量，极限真空对设备密封要求较高，需配备高效真空泵，药品灌装后需进行空间转移，因此存在造价高、效率低的问题，其应用最少；第三种充氮方式生产效率虽高，但瓶内气体在氮气通道内的气体置换效率有限，在原理上较难实现极低的残氧量，多项技术改进是围绕该类型的充氮设备，例如公开号为CN109808935A、CN104260923A等中国专利。

生产型的充氮设备是追求充氮效率及有效性的平衡，实际上均不能将残氧量控制在极低水平(＜1％)，西林瓶内能达到的残氧量下限通常仅为3％左右。基于其设计原理，这些充氮设备并不能实现精确的控制西林瓶内氧气含量，或者说有效的控制某种气体成分的含量，往往是尽量将残氧量控制在较低水平。即使是实现了固定气体成分的填充，也需要大量的试机实验，例如，需调节充氮时间、充氮头高度、加塞方式、充氮与加塞之间的时间间隔及空间布局等等，操作复杂度较高。

与生产型充氮设备需求不一致，在实验室阶段、产品开发过程中，气体填充装置更多是应用于条件探索，用于考察不同的气体成分对药品稳定性的影响及药品在固定的气体环境中的贮存稳定性，故实验室型气体填充装置需要更确切的瓶内气体成分配比、更高的气体填充精确度和可靠性。

不同气体成分的气流在西林瓶内混合过程实为复杂的物理行为，伴随一定的概率性及随机性，因此仅仅通过控制气体填充时间来实现精准的气体成分控制很难实现，结果往往是填充时间延长或缩短1s即可引起瓶内气体成分的极大改变。降低气体流速在一定程度上会降低瓶内气体成分更新速率，但也会影响气流混合效果，导致瓶内气体与外界空气之间气体交换增加。显然，上述生产型充氮设备无法满足实验室阶段对气体的填充需求，而目前已有的现有技术中，也并不存在这样的气体填充装置适用于实验室阶段药品的气体填充。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于精确控制西林瓶内气体成分的气体填充装置。