引言

翻開2025年版《中國(guó)藥典》四部通則0634《凝膠強(qiáng)度測(cè)定法》，三個(gè)數(shù)字赫然在目：12.7mm、4mm、0.5mm/s。

探頭直徑12.7mm、穿刺深度4mm、下壓速度0.5mm/s——這三個(gè)參數(shù)構(gòu)成了凝膠強(qiáng)度測(cè)試的“黃金三角”，共同定義了藥用明膠、膠囊用明膠及其他凝膠特性藥用輔料凝膠強(qiáng)度檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)條件。任何一臺(tái)凝膠強(qiáng)度測(cè)定儀（或稱凍力測(cè)試儀）的操作界面上，這三個(gè)數(shù)值都是出廠預(yù)設(shè)的默認(rèn)值；任何一份符合藥典要求的檢測(cè)報(bào)告中，這三個(gè)參數(shù)都是必須標(biāo)注的關(guān)鍵信息。

然而，這三個(gè)看似簡(jiǎn)單的數(shù)字背后，隱藏著深刻的歷史淵源、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)邏輯和精密的工程實(shí)現(xiàn)。12.7mm源自1925年Bloom發(fā)明的經(jīng)典測(cè)試法中對(duì)探頭直徑的原始設(shè)定——0.5英寸；4mm是經(jīng)過(guò)百年實(shí)踐驗(yàn)證的“黃金深度”——既避開了表面效應(yīng)的干擾，又不會(huì)觸發(fā)容器邊界的影響；0.5mm/s則是平衡測(cè)試效率與數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的最佳速度——速度過(guò)快會(huì)高估強(qiáng)度，速度過(guò)慢則引發(fā)凝膠蠕變導(dǎo)致數(shù)值偏低。

理解這三個(gè)參數(shù)各自的內(nèi)涵以及它們之間的協(xié)同關(guān)系，不僅是規(guī)范操作、確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的前提，更是從根本上理解凝膠強(qiáng)度測(cè)試方法學(xué)邏輯的關(guān)鍵。本文將從歷史淵源、科學(xué)依據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和操作要點(diǎn)四個(gè)維度，對(duì)通則0634的三大核心參數(shù)進(jìn)行全面解讀。

一、12.7mm探頭：百年不變的“標(biāo)準(zhǔn)之尺”

1. 歷史淵源：0.5英寸的百年傳承

12.7mm這個(gè)數(shù)字的來(lái)歷，要追溯到1925年。那一年，Oscar T. Bloom發(fā)明并注冊(cè)了一種測(cè)定明膠凝膠強(qiáng)度的方法，后來(lái)被國(guó)際明膠行業(yè)認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)方法，并以他的名字命名為Bloom測(cè)試法（勃魯姆法）。

Bloom測(cè)試法的核心設(shè)計(jì)中，使用的探頭直徑最初為0.5英寸。0.5英寸換算成公制，恰好是12.7mm。自1925年以來(lái)，這一規(guī)格歷經(jīng)近一個(gè)世紀(jì)的實(shí)踐檢驗(yàn)，被寫入美國(guó)藥典（USP）、歐洲藥典（EP）、中國(guó)藥典以及GB 6783等國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，成為全球明膠行業(yè)凝膠強(qiáng)度測(cè)定的通用標(biāo)準(zhǔn)。

2. 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

2025年版《中國(guó)藥典》四部通則0634明確規(guī)定，凝膠強(qiáng)度測(cè)定必須使用直徑12.7mm（±0.01mm）的圓柱形探頭，表面光滑、邊緣尖銳。部分行業(yè)資料對(duì)探頭精度的要求為直徑12.7±0.1mm。

探頭規(guī)格的精確性至關(guān)重要。Bloom值嚴(yán)重依賴壓力面積——探頭面積偏差5%即可導(dǎo)致結(jié)果誤差高達(dá)10%。因此，探頭的定期校驗(yàn)與維護(hù)是保證檢測(cè)結(jié)果可靠性的前提。藥典同時(shí)允許使用“其他直徑”的探頭，但必須在各品種項(xiàng)下明確規(guī)定——對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)方法而言，12.7mm是法定*選。

3. 為什么是12.7mm？

12.7mm的探頭直徑與4mm的穿刺深度形成了一個(gè)經(jīng)過(guò)百年實(shí)踐驗(yàn)證的“黃金組合”，使不同明膠樣品之間的強(qiáng)度差異能夠被清晰地分辨。這一組合使得凝膠強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果具有足夠的區(qū)分度——從150 Bloom到300 Bloom以上的樣品都能夠被清晰地區(qū)分開來(lái)。

從工程實(shí)現(xiàn)的角度看，12.7mm的探頭面積與明膠凝膠的力學(xué)響應(yīng)特征相匹配。如果探頭過(guò)小，測(cè)試結(jié)果受局部不均勻性的影響過(guò)大；如果探頭過(guò)大，則可能因觸及樣品容器壁而產(chǎn)生邊界效應(yīng)。12.7mm恰好處于兩者之間的平衡點(diǎn)。

二、4mm穿刺深度：彈性響應(yīng)區(qū)間的“黃金深度”

1. 歷史淵源：Bloom的原始設(shè)定

與12.7mm一樣，4mm同樣源自1925年Bloom的原始設(shè)計(jì)。Bloom測(cè)試法的核心是：使用直徑為0.5英寸（12.7mm）的探頭，壓入明膠凝膠表面，測(cè)量使凝膠表面產(chǎn)生4mm撓曲（deflection） 所需的力量。

為什么Bloom會(huì)選擇4mm？雖然沒(méi)有明確的歷史文獻(xiàn)記錄他的原始推理過(guò)程，但從方法學(xué)的角度可以推斷：4mm的深度恰好處于凝膠的彈性響應(yīng)區(qū)間——既不會(huì)太淺（難以產(chǎn)生可測(cè)量的力值差異），也不會(huì)太深（可能導(dǎo)致凝膠結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆破壞而非單純的彈性響應(yīng)）。

2. 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

通則0634明確規(guī)定：探頭下降距離為4.0mm±0.01mm（或品種規(guī)定值）。這一規(guī)定將穿刺深度從“行業(yè)慣例”上升為“法定標(biāo)準(zhǔn)”。任何偏離4mm的測(cè)試，其結(jié)果在法理上都不被認(rèn)可。

3. 科學(xué)依據(jù)：為什么是4mm？

（1）避開表面效應(yīng)

凝膠是一種介于固體和液體之間的軟物質(zhì)，具有典型的粘彈性。在穿刺深度較淺時(shí)（如1-2mm），探頭主要接觸凝膠的表面層，測(cè)得的力值受表面張力和表面缺陷的影響較大，重復(fù)性差。

（2）避免邊界效應(yīng)

在穿刺深度較深時(shí)（如超過(guò)6-8mm），探頭可能觸及樣品容器的底部或側(cè)壁，或者使凝膠發(fā)生整體壓縮而非局部穿刺，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果反映的是容器效應(yīng)而非凝膠本身的力學(xué)性能。

（3）固定深度法的客觀性

凝膠強(qiáng)度測(cè)試在方法學(xué)上存在兩種基本思路：固定深度法和破壞法。破壞法以“觀察到凝膠破裂”為判定依據(jù)，但“破裂”的判斷標(biāo)準(zhǔn)因人而異——不同操作人員的判斷差異可直接導(dǎo)致測(cè)試偏差達(dá)±15%以上。固定深度法不問(wèn)凝膠是否破裂，只問(wèn)“下壓到規(guī)定深度時(shí)需要多大的力”——這個(gè)終點(diǎn)是客觀的、可量化的、與操作人員無(wú)關(guān)的。4mm正是固定深度法在全球范圍內(nèi)廣泛采用的深度值。

三、0.5mm/s下壓速度：平衡效率與精度的“最佳速率”

1. 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

通則0634規(guī)定探頭下行速率為0.5mm/s至1.0mm/s。但行業(yè)實(shí)踐中，0.5mm/s被認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)速度。歐洲藥典EP 8.0同樣規(guī)定0.5mm/s的固定速度；GB 6783-2013《食品添加劑明膠》也明確采用0.5mm/s的標(biāo)準(zhǔn)速度。

2. 速度偏差的后果

下壓速度并非“差不多就行”——速度偏差會(huì)直接影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性：

• 速度＞0.5mm/s：可能因慣性效應(yīng)導(dǎo)致測(cè)得的力值偏高，高估凝膠強(qiáng)度

• 速度＜0.5mm/s：可能因凝膠的應(yīng)力松弛（蠕變）導(dǎo)致測(cè)得的力值偏低

EP 8.0對(duì)此有明確的論述：速度過(guò)快會(huì)產(chǎn)生慣性效應(yīng)導(dǎo)致強(qiáng)度值偏高，速度過(guò)慢則可能因凝膠的應(yīng)力松弛使結(jié)果偏低。這一正反兩面的效應(yīng)，使得0.5mm/s成為一個(gè)經(jīng)過(guò)精確權(quán)衡的“最佳速率”。

3. 為什么是0.5mm/s？

（1）準(zhǔn)靜態(tài)加載條件

0.5mm/s的速度確保測(cè)試在準(zhǔn)靜態(tài)條件下進(jìn)行——即加載速度足夠慢，使得凝膠有足夠的時(shí)間對(duì)施加的力做出響應(yīng)，但又不至于慢到讓凝膠發(fā)生顯著的蠕變變形。這一速度下，測(cè)試結(jié)果主要反映凝膠的彈性響應(yīng)而非粘性響應(yīng)，與凝膠強(qiáng)度的定義相一致。

（2）國(guó)際通用性

0.5mm/s是國(guó)際明膠行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)速度。美國(guó)藥典（USP）、歐洲藥典（EP）、中國(guó)藥典及GB 6783均采用或推薦這一速度。統(tǒng)一的速度標(biāo)準(zhǔn)確保了不同實(shí)驗(yàn)室、不同國(guó)家之間的測(cè)試結(jié)果具有可比性。

（3）設(shè)備可實(shí)現(xiàn)性

從工程角度看，0.5mm/s是一個(gè)中等速度——既不會(huì)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的精度提出過(guò)高要求，也不會(huì)因速度過(guò)慢而大幅延長(zhǎng)單次測(cè)試時(shí)間。對(duì)于批量檢測(cè)而言，這一速度在精度與效率之間取得了最佳平衡。

四、三大參數(shù)的協(xié)同效應(yīng)：缺一不可的“黃金三角”

12.7mm探頭、4mm穿刺深度、0.5mm/s速度——這三個(gè)參數(shù)共同構(gòu)成了凝膠強(qiáng)度測(cè)試的完整條件體系。它們之間的關(guān)系不是簡(jiǎn)單的“并列”，而是相互依賴、缺一不可的協(xié)同關(guān)系。

任何一個(gè)參數(shù)的偏離，都會(huì)導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果的系統(tǒng)性偏差。因此，通則0634不僅規(guī)定了這三個(gè)參數(shù)的具體數(shù)值，還對(duì)儀器的精度提出了明確要求：

• 位移控制精度：≤±0.01mm

• 力值測(cè)量精度：誤差≤±1%（推薦≤0.5%），分辨率≥0.001N

• 速度控制精度：≤±0.5%

• 溫度控制精度：±0.1℃

只有同時(shí)滿足上述所有條件，測(cè)試結(jié)果才具有法定的合規(guī)性。

五、操作中的常見(jiàn)誤區(qū)與注意事項(xiàng)

1. 探頭垂直度

標(biāo)準(zhǔn)要求探頭以垂直方向穿刺凝膠表面。如果探頭傾斜，實(shí)際穿刺路徑不再是垂直的4mm，而是斜向的4mm——垂直分量小于4mm，相當(dāng)于有效穿刺深度不足。每次測(cè)試前應(yīng)檢查探頭安裝是否垂直，樣品瓶應(yīng)放置在測(cè)試平臺(tái)的中心位置。

2. 穿刺位置

探頭下壓位置應(yīng)位于凝膠中心，且離樣品瓶底部≥30mm，以減少容器壁和底部對(duì)測(cè)定結(jié)果的干擾。通則0634明確強(qiáng)調(diào)了下壓位置應(yīng)在凝膠中心點(diǎn)。

3. 溫度控制

溫度對(duì)凝膠強(qiáng)度的影響極為顯著。藥用明膠需在10℃±0.1℃條件下凝凍和測(cè)試；膠類中藥（如阿膠、鹿角膠）需在25℃±1℃條件下測(cè)試。溫度波動(dòng)0.5℃即可能導(dǎo)致Bloom值下降5%~8%。通則0634要求配備控溫精度達(dá)±0.1℃的恒溫水浴箱。

4. 樣品制備

通則0634對(duì)樣品制備同樣有嚴(yán)格要求：明膠溶液濃度為6.67%（7.5g樣品+105ml水），需在65±2℃水浴加熱15分鐘溶解，室溫冷卻15分鐘后于10.0±0.1℃冰浴中恒溫17±1小時(shí)。樣品制備過(guò)程中的任何偏差，都會(huì)直接影響凝膠的力學(xué)性能，進(jìn)而影響三大參數(shù)測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

六、西奧機(jī)電的凝膠強(qiáng)度測(cè)定解決方案

濟(jì)南西奧機(jī)電有限公司（CELTEC西奧）作為專業(yè)的材料測(cè)試儀器制造商，深刻理解通則0634對(duì)12.7mm探頭、4mm穿刺深度、0.5mm/s速度三大核心參數(shù)的嚴(yán)格要求。其GST-01凝膠強(qiáng)度測(cè)試儀嚴(yán)格依據(jù)2025版《中國(guó)藥典》四部通則0634《凝膠強(qiáng)度測(cè)定法》及GB 6783-2013標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)三大核心參數(shù)：

• 探頭規(guī)格：標(biāo)配直徑12.7mm的標(biāo)準(zhǔn)圓柱形探頭，表面光滑、邊緣尖銳，符合通則0634對(duì)探頭規(guī)格的要求

• 穿刺深度控制：位移精度達(dá)0.01mm，確保每次測(cè)試的穿刺深度精確控制在4.0mm

• 速度精確控制：采用PLC工業(yè)控制系統(tǒng)與精密滾珠絲杠，測(cè)試速度在0.5~1.0mm/s范圍內(nèi)精確可調(diào)，確保0.5mm/s標(biāo)準(zhǔn)速度的穩(wěn)定執(zhí)行

高精度力學(xué)測(cè)量：采用高精度力量感應(yīng)元，檢測(cè)精度達(dá)0.5%F.S.，測(cè)試范圍覆蓋0-5000g（可選配更大量程），可直接讀取Bloom g單位。

標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試流程：儀器內(nèi)置“中國(guó)藥典2025版明膠凝膠強(qiáng)度”專用測(cè)試模板，一鍵啟動(dòng)即可自動(dòng)完成整個(gè)檢測(cè)流程。7英寸高亮度觸摸屏支持參數(shù)直觀設(shè)置，實(shí)時(shí)顯示力-位移曲線并自動(dòng)計(jì)算Bloom值。

數(shù)據(jù)合規(guī)與審計(jì)追蹤：支持四級(jí)用戶權(quán)限管理、電子簽名與完整審計(jì)追蹤功能，所有操作記錄與檢測(cè)數(shù)據(jù)不可篡改，滿足GMP及FDA 21 CFR Part 11對(duì)數(shù)據(jù)完整性的要求。

溫度控制兼容：支持與±0.1℃精度恒溫水浴箱聯(lián)用，滿足通則0634對(duì)10℃±0.1℃凝凍溫度的嚴(yán)格要求。

西奧機(jī)電的材料測(cè)試解決方案還廣泛應(yīng)用于包裝材料測(cè)試、醫(yī)療器械材料及包裝測(cè)試、藥品測(cè)試、膠粘劑測(cè)試、紡織品測(cè)試、紙張和紙板容器測(cè)試及質(zhì)構(gòu)分析等領(lǐng)域，并可針對(duì)特殊測(cè)試需求提供定制化服務(wù)和自動(dòng)化改造方案。

七、結(jié)語(yǔ)

12.7mm探頭、4mm穿刺深度、0.5mm/s速度——這三個(gè)數(shù)字并非隨意設(shè)定，而是經(jīng)過(guò)近百年實(shí)踐檢驗(yàn)的科學(xué)結(jié)論。

12.7mm源自1925年Bloom測(cè)試法的原始設(shè)計(jì)——0.5英寸的探頭直徑，歷經(jīng)百年不變；4mm是凝膠彈性響應(yīng)區(qū)間的“黃金深度”——既避開了表面效應(yīng)，又避免了邊界效應(yīng)；0.5mm/s是平衡精度與效率的“最佳速率”——過(guò)快高估強(qiáng)度，過(guò)慢低估強(qiáng)度。

三者共同構(gòu)成了凝膠強(qiáng)度測(cè)試的“黃金三角”，缺一不可。任何一個(gè)參數(shù)的偏離，都會(huì)導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果的系統(tǒng)性偏差。通則0634將這三個(gè)參數(shù)寫入法定標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)志著凝膠強(qiáng)度檢測(cè)從“經(jīng)驗(yàn)判斷”正式邁入了 “精準(zhǔn)量化” 的新階段。

對(duì)于藥用明膠、膠囊用明膠及其他凝膠特性藥用輔料的生產(chǎn)企業(yè)和檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)而言，準(zhǔn)確理解三大參數(shù)的科學(xué)內(nèi)涵、嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)試條件、選擇能夠精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)三大參數(shù)的合規(guī)檢測(cè)設(shè)備，是確保檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠、滿足藥典合規(guī)要求的根本保障。

濟(jì)南西奧機(jī)電有限公司（CELTEC西奧）致力于為制藥及凝膠材料行業(yè)提供符合2025版《中國(guó)藥典》0634通則標(biāo)準(zhǔn)的高精度凝膠強(qiáng)度測(cè)定解決方案，助力企業(yè)以精準(zhǔn)的量化數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品質(zhì)量控制與工藝優(yōu)化。

本文依據(jù)2025年版《中華人民共和國(guó)藥典》四部通則0634《凝膠強(qiáng)度測(cè)定法》及相關(guān)技術(shù)資料撰寫，僅供參考。具體檢測(cè)操作請(qǐng)以藥典原文及儀器操作規(guī)程為準(zhǔn)。