一、概述

凝膠強(qiáng)度是表征供試品在一定條件下形成凝膠后其內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的重要物理參數(shù)，廣泛應(yīng)用于制藥、食品、生物材料及精細(xì)化工等領(lǐng)域。凝膠強(qiáng)度測試儀TMP-02是依據(jù)2025年版《中國藥典》四部通則0634凝膠強(qiáng)度測定法設(shè)計(jì)開發(fā)的專用檢測設(shè)備，用于定量測定各類凝膠供試品的凝凍強(qiáng)度，為產(chǎn)品研發(fā)、質(zhì)量控制及工藝驗(yàn)證提供客觀、可追溯的力學(xué)數(shù)據(jù)。

二、設(shè)計(jì)依據(jù)與測試原理

該儀器的設(shè)計(jì)遵循現(xiàn)行藥典對凝膠強(qiáng)度測定的技術(shù)要求。測試原理概括如下：在規(guī)定的溫度條件下，將特定形狀與面積的探頭安裝于加載機(jī)構(gòu)上，以設(shè)定的恒定速率垂直向下運(yùn)動，壓入供試品凝膠表面至某一固定深度，力值傳感器實(shí)時(shí)采集探頭所受的反作用力，系統(tǒng)記錄該過程中的最大力值，該值即為供試品的凝膠強(qiáng)度。

該原理直接對應(yīng)供試品凝膠抵抗局部壓入破壞的能力，數(shù)據(jù)物理意義明確，與藥典規(guī)定的測定邏輯一致。用戶可根據(jù)具體的供試品類型選擇不同規(guī)格探頭，適用于明膠、瓊脂、卡拉膠、果膠、卡波姆等常見凝膠基質(zhì)。

三、儀器結(jié)構(gòu)與核心組成

TMP-02采用單柱立式結(jié)構(gòu)，主要包含以下功能單元：

加載與傳動單元：由精密滾珠絲杠、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及伺服電機(jī)組成，提供穩(wěn)定、垂直的加載路徑。配合多軸定位技術(shù)，保證探頭運(yùn)動的位置準(zhǔn)確性。

力值測量單元：采用品牌應(yīng)變式力傳感器，標(biāo)配50N量程，可選30N至500N多個(gè)規(guī)格。傳感器安裝于傳動機(jī)構(gòu)與探頭連接處，直接測量探頭所受軸向力。

位移控制單元：通過編碼器與控制系統(tǒng)閉環(huán)反饋，實(shí)現(xiàn)探頭位移的精確控制與實(shí)時(shí)記錄。

控制系統(tǒng)：基于嵌入式處理器的工業(yè)級觸控系統(tǒng)，負(fù)責(zé)參數(shù)設(shè)定、過程控制、數(shù)據(jù)采集與結(jié)果輸出。

樣品臺與夾具系統(tǒng)：可更換式樣品平臺，配合超過百種專用夾具，適應(yīng)不同供試品形態(tài)與測試模式。

四、技術(shù)指標(biāo)

力值測量范圍取決于所選傳感器規(guī)格，準(zhǔn)確度優(yōu)于示值的±0.5%，顯示分辨率達(dá)到0.001N。位移控制范圍由絲杠行程與樣品高度決定，變形準(zhǔn)確度優(yōu)于示值的±0.5%。測試速度可在0.1 mm/min至500 mm/min范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，無級變速，進(jìn)程與返程速度可獨(dú)立設(shè)定。數(shù)據(jù)采樣采用高精度高速芯片，保證力值變化的實(shí)時(shí)捕捉。

整機(jī)外形尺寸為480mm（長）×450mm（寬）×810mm（高），凈重約40kg。電源要求220VAC±10% 50Hz。

五、功能特性

多種獨(dú)立測試模式：設(shè)備集成凝膠強(qiáng)度、折斷力、穿刺力、推擠力等測試模式，用戶可根據(jù)樣品特性與分析目標(biāo)直接選擇對應(yīng)模式，無需自行搭建測試邏輯。

雙向控制與速度可調(diào)：支持拉壓雙向試驗(yàn)，探頭進(jìn)程與返程速度均可獨(dú)立設(shè)定，滿足壓縮測試與拉伸測試的不同要求。

多條件停機(jī)控制：用戶可根據(jù)試驗(yàn)要求選擇力值到達(dá)、位移到達(dá)或時(shí)間到達(dá)作為停機(jī)條件，適應(yīng)恒定深度測試、極限破壞測試等多種試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

夾具兼容性：提供超過百種試樣專用夾具選項(xiàng)，可滿足超過1000種材料的測試需求。

安全保護(hù)機(jī)制：配置限位保護(hù)（防止超行程）、過載保護(hù)（力值超量程自動停機(jī)）及自動回位功能（測試結(jié)束或異常停機(jī)后探頭自動返回起始位置）。

六、操作與數(shù)據(jù)處理

操作界面為7英寸工業(yè)級彩色觸摸屏，提供菜單式操作邏輯。試驗(yàn)過程中實(shí)時(shí)顯示力值-時(shí)間或力值-位移曲線，便于觀察樣品在壓入全過程中的力學(xué)響應(yīng)變化。

數(shù)據(jù)管理方面，系統(tǒng)支持試驗(yàn)數(shù)據(jù)的內(nèi)部存儲、快速查詢、歷史追溯以及成組試驗(yàn)數(shù)據(jù)的曲線疊加比對分析。用戶可設(shè)置分級權(quán)限與密碼登錄，選配功能后符合GMP對數(shù)據(jù)完整性和可追溯性的要求。

界面支持中英文雙語切換，測試單位可在牛頓（N）、千克力（kgf）、磅力（lbf）等多種標(biāo)準(zhǔn)單位間自由轉(zhuǎn)換。內(nèi)置微型熱敏打印機(jī)，測試結(jié)果可直接輸出打印。系統(tǒng)提供USB接口與網(wǎng)絡(luò)接口，用于數(shù)據(jù)導(dǎo)出、外部存儲或接入實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)。

七、適用標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用范圍

該設(shè)備主要參照2025年版《中國藥典》四部通則0634凝膠強(qiáng)度測定法的技術(shù)規(guī)范，同時(shí)可兼容相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的力學(xué)測試要求。

典型應(yīng)用領(lǐng)域包括：制藥行業(yè)的凝膠劑、栓劑基質(zhì)、軟膠囊皮、眼用凝膠等供試品的凝膠強(qiáng)度測定；食品行業(yè)的果凍、布丁、酸奶凝膠、淀粉凝膠等產(chǎn)品研發(fā)與批次檢驗(yàn)；生物材料領(lǐng)域的水凝膠、組織工程支架等樣品的力學(xué)表征；以及化工與日化行業(yè)的凝膠型產(chǎn)品配方篩選。

八、選型配置說明

TMP-02提供多種傳感器量程選項(xiàng)（30N、50N、100N、300N、500N），用戶應(yīng)根據(jù)自身供試品的預(yù)期凝膠強(qiáng)度范圍進(jìn)行選擇。低強(qiáng)度或高含水率的軟質(zhì)凝膠推薦30N或50N傳感器；中等強(qiáng)度樣品可選擇100N傳感器；高強(qiáng)度或致密型凝膠推薦300N或500N傳感器。

針對制藥行業(yè)的質(zhì)量管理體系，該設(shè)備可選配具備完整用戶權(quán)限管理、操作日志及數(shù)據(jù)審計(jì)追蹤功能的版本，以滿足GMP對計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)的相關(guān)要求。

九、維護(hù)與運(yùn)行條件

儀器應(yīng)在平坦、無振動的臺面上安裝，環(huán)境溫度建議控制在15℃至30℃之間，相對濕度不超過80%且無結(jié)露。每次測試結(jié)束后應(yīng)清潔探頭與樣品臺，避免樣品殘留對后續(xù)測試的影響。建議定期使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼對傳感器進(jìn)行驗(yàn)證，確保力值測量的準(zhǔn)確性。長期不使用時(shí)應(yīng)切斷電源并遮蓋防塵。

十、總結(jié)

凝膠強(qiáng)度測試儀TMP-02圍繞現(xiàn)行藥典對凝膠強(qiáng)度測定的技術(shù)要求，在加載精度、位移控制、數(shù)據(jù)管理及操作便利性方面進(jìn)行了系統(tǒng)整合。其多模式測試能力、可編程流程及完備的安全保護(hù)設(shè)計(jì)，使其適用于制藥、食品、材料等領(lǐng)域的凝膠類供試品力學(xué)性能評價(jià)。用戶可根據(jù)具體樣品特性與合規(guī)要求選擇相應(yīng)配置，獲得符合標(biāo)準(zhǔn)要求的測試結(jié)果。