SODELOVANJE Razvoj in testiranje PATVIS AGA*

* PATVIS AGA (Process Analytical Technology Visual Inspection System for Automated Granules Analysis)

V sodelovanju s podjetjem Sensum d.o.o. smo integrirali sistem PATVIS AGA v granulacijsko napravo Brinox proizvodne kapacitete 300 litrov.

Opravili smo večje število preliminarnih poizkusov na suhi in mokri formulaciji, z namenom optimizacije robustnosti zajema slik.

Zajete slike granulacij smo analizirali z namenom napovedovanja stopnje granuliranosti. Analizo slik smo izvajali z globokim učenjem z metodo segmentacijske konvolucijske nevronske mreže.

Sistem PATVIS AGA in

Vgradnja

Ključne elemente optične strojne opreme smo definirali glede na pričakovano oddaljenost površine granulata od sistema PATVIS AGA, tj. med 220 mm in 400 mm. Ocenjena velikost vidnega polja je bila med 63 mm2 in 114 mm2, velikost slikovne točke pa med 30 µm in 55 µm. Prilagoditve strojne opreme niso vplivale na zunanje mere sistema. Sistem smo na predvideno mesto pokrova granulatorja vgradili z namensko izdelanim kosom, ki je služil kot zaščita in hladilno telo. Dodatno smo v Brinoxu razvili in implementirali GMP in ATEX mehansko strgalo za čiščenje oglednih stekel, kar je ključni korak v smeri robustne uporabe sistemov s strojnim vidom v farmacevtski procesni tehniki (Slika 1 in 2).

Analiza Slik

Preizkusili smo pristop prepoznave časovnega območja optimalne granuliranosti procesa granulacije z metodo globokega učenja. Problem je bil zastavljen v obliki binarne klasifikacije, kjer časovno območje zaporednih indeksov slik optimalne granuliranosti označimo z referenčno vrednostjo 1, časovno območje indeksov slik neoptimalne granuliranosti pa z referenčno vrednostjo 0. Tako pričakujemo predikcije modela med 0 in 1, kjer predikcija blizu vrednosti 1 označuje optimalno granuliranost (Slika

Zaklju Ek

▶ V okviru preliminarnih testov na suhi in mokri formulaciji smo se ukvarjali z robustnostjo zajema slik. Potrdili smo več predpostavk, tj. na suhi formulaciji je pri visokih hitrostih mešanja zaradi prašenja vidljivost slaba; sekalo dodatno povečuje stopnjo prašenja; na omočeni formulaciji je vidljivost dobra; z ustrezno implementacijo brisalca je mogoče robustno spremljati proces granulacije od točke zadostnega omočenja dalje. Kljub relativno veliki oddaljenosti sistema od sekala je bil viden vpliv sekala na površino granulata, vendar so slike kljub temu primerne za analizo. Opazili smo nepričakovano nabiranje kondenza na oglednem steklu, kar je v nekaterih primerih izrazito vplivalo na kakovost zajetih slik.

Za celovito obravnavo procesa granulacije sta sicer potrebni dve kameri, tj. širokokotna za spremljanje delovanja komponent granulatorja in spremljanje procesnih faz (predhodno vgradil Brinox), ter ozkokotna za spremljanje stopnje granuliranosti (sistem PATVIS AGA, Sensum). Za robustno uporabo sistema PATVIS AGA je ključna inovacija granulacijske naprave brisalec za čiščenje oglednega stekla.

[1] - L. Briens and R. Logan, ‘The Effect of the Chopper on Granules from Wet High-Shear Granulation Using a PMA-1 Granulator’, AAPS PharmSciTech, vol. 12, no. 4, pp. 1358–1365, Oct. 2011, doi: 10.1208/s12249-011-9703-1.