在制藥行業(yè)，口服固體藥劑（如藥片、膠囊）的瓶蓋包裝需要滿足相互矛盾的雙重要求：既要防止兒童隨意開(kāi)啟，又必須確保成人特別是老年人能夠輕松打開(kāi)。這種平衡高度依賴于瓶蓋鎖定結(jié)構(gòu)的精確力學(xué)設(shè)計(jì)，而開(kāi)啟與鎖緊扭矩則是量化這一性能的核心指標(biāo)。以下案例展示了如何在兒童安全瓶蓋（CRC）的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，運(yùn)用精密扭矩測(cè)試方法解決實(shí)際問(wèn)題。
一、 案例背景：新型防兒童開(kāi)啟瓶蓋的開(kāi)發(fā)挑戰(zhàn)
某制藥公司計(jì)劃為一種常用處方藥換裝新型的“下壓旋轉(zhuǎn)式”兒童安全瓶蓋。研發(fā)初期面臨兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：
合規(guī)性驗(yàn)證： 新設(shè)計(jì)必須通過(guò)目標(biāo)市場(chǎng)（如美國(guó)、歐盟）嚴(yán)格的兒童防護(hù)包裝測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)不僅要求一定比例的兒童在規(guī)定時(shí)間內(nèi)無(wú)法打開(kāi)，也規(guī)定了成人特別是老年人能夠正常開(kāi)啟。
工藝窗口定義： 在生產(chǎn)線上，旋蓋機(jī)施加的鎖緊扭矩必須在一個(gè)精確的范圍內(nèi)。扭矩過(guò)小可能導(dǎo)致密封不嚴(yán)或兒童輕易開(kāi)啟；扭矩過(guò)大則會(huì)使成人難以打開(kāi)，尤其影響關(guān)節(jié)炎患者的使用。
為解決這些問(wèn)題，項(xiàng)目組引入了配備高精度扭矩傳感器和專用瓶蓋夾具的扭矩測(cè)試儀，對(duì)試生產(chǎn)的樣品進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估。
二、 測(cè)試策略與執(zhí)行過(guò)程
項(xiàng)目組設(shè)計(jì)了兩個(gè)階段的測(cè)試，模擬兩種關(guān)鍵使用場(chǎng)景：
第一階段：模擬成人開(kāi)啟，定義扭矩上限
測(cè)試對(duì)象： 從試生產(chǎn)線隨機(jī)抽取200個(gè)已灌裝封蓋的樣品。
測(cè)試方法： 使用扭矩測(cè)試儀，模擬成人首次開(kāi)啟動(dòng)作。測(cè)試程序記錄下每個(gè)瓶子開(kāi)啟所需的最大開(kāi)啟扭矩。
數(shù)據(jù)分析： 統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，這批次樣品的平均開(kāi)啟扭矩為25.6?！だ迕祝∟·cm），但范圍分布較寬（18.5 N·cm 到 34.2 N·cm）。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，開(kāi)啟扭矩超過(guò)30 N·cm的樣本，在后續(xù)的老人志愿者小組測(cè)試中被反饋“非常費(fèi)力”。
初步結(jié)論： 為保障所有成人用戶的可及性，開(kāi)啟扭矩的上限應(yīng)設(shè)定為30 N·cm。生產(chǎn)線當(dāng)前的鎖緊扭矩控制需收緊，以減少波動(dòng)。
第二階段：評(píng)估兒童防護(hù)效能，定義扭矩下限與結(jié)構(gòu)有效性
測(cè)試對(duì)象： 同一批次樣品，以及為對(duì)比而準(zhǔn)備的舊款旋開(kāi)式瓶蓋。
測(cè)試方法： 此階段重點(diǎn)測(cè)試 “未正確下壓時(shí)直接旋轉(zhuǎn)的扭矩” ，這是評(píng)估兒童能否意外旋開(kāi)的關(guān)鍵。儀器分別測(cè)量在不施加下壓力和施加標(biāo)準(zhǔn)下壓力兩種條件下的旋轉(zhuǎn)扭矩。
關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)： 新型“下壓旋轉(zhuǎn)式”瓶蓋在未下壓時(shí)，其“直接旋轉(zhuǎn)扭矩”高達(dá)45-50 N·cm，遠(yuǎn)高于兒童的平均手部力量。而舊款旋開(kāi)式瓶蓋的開(kāi)啟扭矩僅為20 N·cm左右。同時(shí)，測(cè)試數(shù)據(jù)確認(rèn)，當(dāng)正確下壓后，新型瓶蓋的旋轉(zhuǎn)開(kāi)啟扭矩穩(wěn)定在25 N·cm左右，與第一階段成人開(kāi)啟數(shù)據(jù)吻合。
結(jié)構(gòu)驗(yàn)證結(jié)論： 測(cè)試數(shù)據(jù)客觀證實(shí)了新型瓶蓋的“下壓”動(dòng)作是開(kāi)啟的必要條件，其力學(xué)設(shè)計(jì)能有效阻止兒童的直接旋轉(zhuǎn)開(kāi)啟，初步滿足兒童防護(hù)的力學(xué)原理要求。
三、 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策與工藝優(yōu)化
基于上述系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)，項(xiàng)目組做出了明確決策：
設(shè)定工藝參數(shù)： 將生產(chǎn)線旋蓋機(jī)的鎖緊扭矩目標(biāo)值設(shè)定為22 N·cm，并控制公差范圍在±3 N·cm以內(nèi)。這為目標(biāo)成人開(kāi)啟扭矩（25 N·cm左右）提供了合理的余量，同時(shí)確保鎖緊力足夠。
建立在線抽檢標(biāo)準(zhǔn)： 質(zhì)量部門依據(jù)測(cè)試結(jié)果，制定了在線抽檢作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，使用同一型號(hào)扭矩測(cè)試儀定期測(cè)量成品瓶的開(kāi)啟扭矩，合格范圍定為18 N·cm 至 30 N·cm。
支持合規(guī)性測(cè)試： 精確的扭矩測(cè)試數(shù)據(jù)，為后續(xù)提交給認(rèn)證機(jī)構(gòu)進(jìn)行正式兒童小組測(cè)試和老人小組測(cè)試提供了有力的前期數(shù)據(jù)支持，降低了正式測(cè)試的失敗風(fēng)險(xiǎn)。
四、 總結(jié)
通過(guò)將精密的扭矩測(cè)試貫穿于瓶蓋開(kāi)發(fā)早期階段，該制藥公司將原本依賴于主觀感覺(jué)和后期認(rèn)證風(fēng)險(xiǎn)的包裝設(shè)計(jì)問(wèn)題，轉(zhuǎn)化為前期可量化、可控制的工程參數(shù)。此案例表明，針對(duì)性的扭矩測(cè)試不僅能驗(yàn)證包裝是否符合法規(guī)的力學(xué)邏輯，更能直接指導(dǎo)生產(chǎn)工藝參數(shù)的精確設(shè)定，從而在兒童安全與成人可及性之間找到可靠的數(shù)據(jù)化平衡點(diǎn)，最終保障用藥安全與患者體驗(yàn)。
