使用高速多谱成像进行药品质量检验

制药业是一个复杂的过程，主要涉及药物和药品的制造。作为全自动高速制造过程，制药业的生产尤其具有挑战性。它受到公共卫生当局的严格监管。

容器缺陷、药品错误或缺失、标签错误、包装不当或脱色都会给消费者带来风险，因此需要严格检查制造过程的不同阶段。为了生产安全的药品，最 大限度地降低消费者风险，同时在竞争激烈的市场中取得成功，需要高效、多功能且灵敏的质量控制系统。使用相机技术的光学质量控制在完成制药生产中具有挑战性的检查任务方面发挥着重要作用。

药品有各种形式和包装，最常见的是泡罩包装和药片。它们主要由三部分组成：腔体、密封件和药片或药物本身。腔体由合成材料或铝制成，用于容纳药物。

腔体和药物用合成材料、铝、纸或软箔密封。尽管在包装前对每个组件进行严密监控，但在初级包装过程中仍会出现缺陷。必须识别包装或内容物的损坏，包括放置、着色或标签不正确，并最终移除有缺陷的产品。

大多数药品的生产数量都非常高。光学质量控制系统以及复杂的机器学习算法可以处理大量数据，同时提供高灵敏度的缺陷识别。使用高速光学控制系统，可以检查整个样品，这与其他质量控制系统（如手动或机械检查）相比是一个主要优势，因为手动或机械检查可能会在检查过程中破坏样品。使用机械检查系统可以处理的样品尺寸也有限制。

多年来，药品包装的检测一直采用传统的 RGB 相机，仅使用可见特征来检测瑕疵。随着多光谱相机的出现，现在可以超越可见光谱。多光谱相机可捕获多个离散定位光谱带的信息，包括可见区域之外的光谱带。

除了可见的 RGB 成像外，多光谱成像中的附加光谱带还有助于根据化学成分区分不同的药片，即使药片已经封装和密封。此外，还可以测量药片中活性药物成分 (APC) 的数量和均匀度。

与传统的质量控制检测系统相比，同时评估外在和内在属性的可能性具有重大优势。可以使用可见光谱检查包装状况、标签和剂量说明以及颜色编码等外在属性。可以使用特定光谱带（通常在近红外 (NIR) 区域）捕获药品包装的内在属性，例如药丸破损、液体填充水平、异物和药丸数量。

多光谱成像还可用于与错误识别缺陷相关的应用。例如，在注射用药物中，检查对于验证注射用溶液中没有颗粒至关重要。多光谱成像可以更容易地区分气泡和颗粒，以最 大限度地减少浪费，同时确保注射药物的纯度。

先进的多光谱成像技术还有助于检查药品的化学成分。内在和外在信息可以结合起来进行质量评估。这使得生产商可以拥有单一的质量控制设置，这种设置通常更强大、操作更简单、维护更方便。

个性化医疗将成为未来医药行业的一个重要领域，药物将根据个人的潜在健康状况、对特定化学物质的反应以及对特定患者的有效性进行生产。相机技术与人工智能相结合将继续在个性化药物的质量检测中发挥重要作用。

为了支持药品生产线的高吞吐量，现代检测系统需要配备高速多光谱相机，这些相机能够同时高速检测多个光谱带。10GBASE-T（10 GigE Vision）等高性能接口不仅具有高帧速率的带宽，还支持通过单根电缆进行多流输出，每个波段均可独立控制，以便进行单独分析或在主机处理器上融合在一起。

另一个重要的考虑因素是相机设备的空间分辨率。相机中使用了多种多光谱技术。有些使用像素级滤光片阵列或多条光路，牺牲空间细节来获得光谱多样性。

药品检测系统要求每个通道具有较高的空间分辨率，以确保可以清晰识别药丸表面的裂纹或异物、液体中的气泡、外包装上的剂量说明等小缺陷。

各个光谱带的精 确对准和重叠有助于精 确识别缺陷的位置和大小。它还有助于同时追踪和关联通过不同光谱带看到的缺陷特征。具有全传感器分辨率和所有光谱带的单光轴的多光谱相机通常是实现此类结果的最精 确方法。

最后，未来药品检测系统的制造商将受益于新的定制技术，该技术使他们能够精 确指定其特定应用所需的光谱带的大小和位置。通过这种方式，他们可以将波段数量保持在最 低限度，以最 大限度地提高系统的效率。拥有比所需更多的光谱带会导致光源要求更高，并会大大降低多光谱系统的速度。

视觉系统制造商可以使用定制方法在波段数量、系统速度和检测过程效率之间建立适当的平衡。