一种凝胶膏剂涂布系统及控制方法

本发明涉及凝胶膏剂制造，特别是涉及一种凝胶膏剂涂布系统及控制方法。

背景技术：

1、凝胶贴膏剂（又称巴布剂）是指原料药物与适宜的亲水性基质混合后涂布于背衬材料上制成的贴膏剂，为外用药物，使用时直接贴敷于皮肤上。凝胶贴膏剂主要由背衬层、膏体层和防黏层三部分组成。随着经皮给药制剂的不断发展以及人们对于凝胶贴膏制造工艺要求的日益提高，凝胶膏剂产品已广泛进入人们的日常生活中。

2、在凝胶膏剂的涂布制造环节中，传统方式多采用手工经验制作，普遍存在涂布量控制精度低、涂层厚度不均匀、含药量不均匀等问题。试制阶段的工艺参数如压力、速度、温度等难以精确重复，不仅生产效率低下，还容易导致产品批次间质量差异大。同时，传统方式缺乏全过程数据记录，无法为后续工业化生产提供可靠依据。

3、近年来，已有部分技术尝试将自动化控制手段引入涂布领域。例如，cn201271624y公开了一种用于橡胶膏剂涂布的自动化装置，该装置增设了涂敷厚度自动检测装置和主要由plc组成的控制系统，控制系统分别与各执行部分的伺服电机连接。cn102423747a公开了一种橡胶膏剂转移法涂布方法，在涂布过程中由plc控制器进行控制。gst型滚刀式水凝胶涂布切片机采用plc电脑控制系统，人机界面操作，光电跟踪定位，自动输送材料，具有故障诊断、报警、计量、统计、打印、监控等功能。hs-1000型凝胶贴膏涂布机采用无纺布双工位放卷，通过角位移传感器反馈浮动辊位置进而控制伺服电机调节放卷速度，并安装磁粉制动器和张力检测装置实现张力自动调整，产品经过克重闭环控制系统实现厚度监测。此外，现有技术中还出现了基于图像识别的凝胶贴膏智能化制备控制系统，通过卷积神经网络对涂布图像进行缺陷识别，进而实现工艺优化。在热熔胶涂布领域，也已实现plc与传感器技术的融合，用于涂布厚度、温度、速度的实时闭环控制。

4、然而，上述现有技术仍存在以下不足：

5、其一，现有智能化涂布设备多为大型生产线配置，体积大、成本高，主要适用于规模化工业生产。对于实验室研发、配方筛选、工艺摸索以及小批量试产等场景，由于批量小、品种切换频繁，大型设备不仅启动成本高、物料浪费严重，而且设备自身的惯性大、响应延迟，难以适应小批量条件下快速调整参数的需求。此外，大型涂布设备通常采用独立的供料系统与涂布系统，物料需要经过管道长距离输送，对于高粘度凝胶膏剂而言，管路残留量大、清洗困难，进一步限制了其在多品种小批量场景下的适用性。

6、其二，现有涂布设备的供料系统与涂布系统往往相互独立，膏体在混合设备中完成制备后，需要转移至独立的料斗或储料容器中再供入涂布机。这一转移过程对于高粘度凝胶膏剂而言，不仅容易造成物料粘附损失和交叉污染，还可能引入气泡，影响涂布质量和含药均匀性。尤其是在实验室研发阶段，每批次物料总量有限，转移过程中的损耗会显著影响试验结果的准确性。

7、其三，现有技术虽然公开了plc控制、传感器反馈以及厚度或速度的单闭环控制手段，但缺乏从混合脱泡到涂布成型全过程的连贯性闭环控制策略。各工艺环节之间的衔接多依赖人工干预或简单的时序控制，难以实现多参数如供料压力、涂布速度、刮刀间隙的协同调节，导致在速度波动或供料不稳定时，涂布克重仍会出现偏差。同时，现有设备的数据记录功能较为粗放，通常仅记录设定值或最终结果值，缺乏对工艺过程曲线的连续采集与存储，难以为后续工艺放大和质量回溯提供精确、完整的数据支撑。

8、综上所述，如何构建一种能够实现混合-输送-涂布全过程一体化集成、具备多参数协同闭环控制能力、并可提供完整数据追溯功能，同时体积紧凑、适用于实验室研发及小批量试产场景的凝胶膏剂涂布系统及方法，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

2、根据本发明第一方面，提供了一种凝胶膏剂涂布控制方法，包括以下依次执行的阶段：

3、混合脱泡阶段：启动电动搅拌机对凝胶膏容器内的物料进行搅拌混合，通过温压传感器监测凝胶膏容器内真空度，待真空度达到预设值并维持预设时间后进入下一阶段。

4、稳压输送阶段：通过压力调节模块向凝胶膏容器内通入气体，根据温压传感器的反馈信号将凝胶膏容器内压力调节至目标值并维持恒定。

5、放料涂布阶段：启动涂布传送机输送背衬材料，开启安装于凝胶膏容器的底部出料口处的电动罐底阀，使膏体在恒定气体压力驱动下从凝胶膏容器底部直接释放至背衬材料上，根据速度传感器反馈的实际速度调节涂布传送机的速度，根据触点感应器反馈的涂布压力分布调节涂布参数。

6、收尾记录阶段：关闭电动罐底阀，以预设采样频率连续采集并存储全过程工艺参数，生成与当前批次关联的工艺曲线档案。

7、根据本发明第二方面，提供了一种凝胶膏剂涂布系统，包括：

8、凝胶膏容器，顶部设置有用于安装电动搅拌机的搅拌接口和用于连接压力调节模块的加压接口，底部中心位置设置有出料口。

9、电动搅拌机，安装于所述凝胶膏容器顶部的搅拌接口处，电动搅拌机的搅拌桨伸入凝胶膏容器内部。

10、压力调节模块，通过管路连接至所述凝胶膏容器顶部的加压接口，用于向凝胶膏容器内通入增压气体。

11、电动罐底阀，安装于所述凝胶膏容器底部的出料口处，用于控制膏体的释放。

12、涂布传送机，设置于所述凝胶膏容器下方，用于承载并输送背衬材料。

13、温压传感器，设置于所述凝胶膏容器上，用于检测凝胶膏容器内的压力和温度。

14、液位传感器，设置于所述凝胶膏容器内，用于检测凝胶膏容器内凝胶膏的距离顶部的位置。

15、速度传感器，设置于所述涂布传送机上，用于检测背衬材料的输送速度。

16、触点感应器，设置于所述涂布传送机的涂布工位处，用于检测背衬材料的位置和/或涂布压力分布。

17、刮刀，设置于所述涂布传送机的涂布工位上方，用于控制涂布厚度。

18、可编程逻辑控制器，分别与电动搅拌机、压力调节模块、电动罐底阀、涂布传送机、温压传感器、速度传感器、触点感应器、液位传感器和刮刀电连接，所述可编程逻辑控制器配置为执行第一方面所述的凝胶膏剂涂布控制方法。

19、本发明至少具有以下有益效果：

20、本发明通过将混合、脱泡、压力输送与涂布成型集成于同一系统，凝胶膏容器顶部设置搅拌接口和加压接口、底部中心设置出料口，使膏体在同一容器内完成混合脱泡后无需转移即可由顶部气压驱动从底部直接释放至涂布传送机，省去了独立的混合设备和膏体转移装置，不仅简化了系统结构、避免了高粘度凝胶膏剂在转移过程中的物料粘附损失和交叉污染，同时为系统的小型化提供了结构基础，使整套系统能够在0.5l至20l的小容量条件下实现全流程作业，适应了实验室研发及小批量试产场景的需求。在此基础上，本发明通过混合脱泡阶段以真空度达标并维持预设时间作为脱泡充分的验证依据、稳压输送阶段以压力达到目标值并维持恒定作为供料稳定的验证依据，即各阶段之间以传感器实时反馈信号进行自动化条件判定而非依赖固定时间或人工判断，使得不同批次间各阶段的切换时机具有一致性，避免了因人工判断差异或定时偏差导致的工艺波动，从而提高了批次间工艺的重复性和一致性。

21、同时，在放料涂布阶段中，通过预先建立并维持恒定的输送压力消除了供料压力启动冲击导致的起始段涂布量偏差，通过速度pid闭环控制使背衬材料匀速前行，并根据触点感应器实时检测的幅宽方向涂布压力分布进行动态补偿，上述压力稳定、速度恒定与厚度反馈调节的协同控制使得单位面积涂布量的一致性得到有效改善。此外，自混合脱泡阶段启动时刻起以预设采样频率连续采集全过程工艺参数并关联至具体批次存储，生成包含温度曲线、压力曲线、速度曲线和涂布压力分布数据的批次工艺曲线档案，为后续从实验室规模向工业化生产放大提供了可追溯的数据依据。全部接触物料的部分均采用卫生级无死角设计，涂布结束后可接入cip在线清洗系统进行清洗，便于多品种快速切换。

22、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。