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01.06.2026

後端部件測試:在未裝載藥物下可靠地測試注射筆與自動注射器的機械性能

注射筆與自動注射器製造商,必須在藥物、藥筒、針頭或注射器等昂貴或敏感組件進入流程前,即完成其系統的機械功能測試。為實現這一目標,傳統的整機測試往往過於延遲、繁複且成本高昂。後端部件測試建立一個更前置且具可重複性的測試步驟:專門針對機械性能進行測試,無需裝載活性藥物成分,但處於明確規範且真實的條件下。

 

為何流程前置的機械測試至關重要

注射筆與自動注射器是自主給藥的核心系統。隨著用量的成長,製造商所承受的壓力正與日俱增,不僅要在研發階段,更要在品質保證與生產環節,皆需可靠地確保機械功能。

測試挑戰十分明確:在完整系統組裝完成之前,機械結構必須先確保功能正常運作。就注射筆而言,設定劑量必須能夠透過機械機構正確完成預備與給藥。對於自動注射器而言,其自動化給藥流程必須可靠啟動,並展現預期的彈簧特性曲線。
挑戰在於:製造商希望測試機械性能,而無需每次都要取得、存放、組裝以及處置藥筒、針頭、注射器與藥物。

 

必要性與效率之間的權衡:機械性能測試中的傳統測試

對於最終完整系統而言,包含藥物、藥筒與針頭的全套測試依然不可或缺。然而,這未必總是最適當的第一個測試步驟。

這會在研發、量產啟動及生產過程中造成典型的瓶頸:組件尚未到位、活性成分價格昂貴、額外的組裝流程延宕了測試進度,且測試結果受影響的因素也超出當時所需考量的範疇。

若機械偏差到了完整系統中才顯現出來,誤差往往向後蔓延:進入後續流程、引發返工,或導致產品延遲上市。

後端部件測試則將測試節點進一步前移。它特意將測試簡化為機械功能測試,故可獨立評估該面向。

 

作為測試依據的標準規範

本測試依據 ISO 11608 系列標準進行。對於注射筆而言,ISO 11608-1 尤為相關;對於自動注射器而言,則依循 ISO 11608-5。

。對其進行準確的分類定位至關重要:後端部件測試並非獨立的標準測試,不能用於取代最終系統完整測試。該方法係依循規範性要求而制定的。對於注射筆,首要核心通常落在劑量準確度。這直接取決於注射筆機構能否可靠地進行劑量設定並沿軸向推進給藥。

對於自動注射器,自動化流程亦是關鍵所在。其核心在於啟動、彈簧力學行為,以及內部機構動作是否如預期般完美協同運作。

 

實務應用中的挑戰為何

不僅測量個別數值有難度。決定性的勝負關鍵,在於試樣、夾具、運動軌跡、速度與數據評估之間的綜合相互作用。

注射筆與自動注射器在機械結構上存在根本性的差異。注射筆結合了旋轉運動與軸向進給,而自動注射器通常經由彈簧驅動機構自動化運作。

此外,還需面對日常測試中的常見課題:

  • 不同的產品幾何外形
  • 不同的直徑與長度
  • 不同的護蓋形狀
  • 產品專用夾具
  • 可更換的零組件與測試程序
  • 生產週期時間
  • 實驗室與生產現場空間有限

其對測試流程帶來的影響顯而易見:若測試無法穩定且一致地重現,便會造成重複測試、時程延誤,以及測試結果難以比對。

 

解決方案理念:在模擬實際使用條件下,獨立驗證機械結構性能。

後端部件測試並非完全模擬最終的所有功能,而是聚焦於該應用最核心的機械結構。該測試旨在驗證機械裝置在特定條件下是否能夠穩定運作。

為實現這一目標,系統會模擬真實載荷、精準控制運動歷程,並詳實記錄作用力、行程、扭矩或彈簧特性曲線等測量值。

 

注射筆後段部件的結構測試

對於注射筆,劑量設定係透過旋轉運動來進行。隨後則是軸向推進給藥動作。系統會檢查扭矩、作用力與行程是否符合規範需求。

測試佈局係以配備側向偏置扭轉驅動裝置的 zwickiLine 為基礎所設計。使用設定的自重,模擬完整系統中由藥筒、藥物及其他組件所產生的內部阻力。除此之外,亦要測量推桿的扭矩、作用力與行程。

測試程序遵循以下清晰的邏輯:插入注射筆、夾持定位、施加載荷、推進給藥、軸向頂出,然後進行數據評估。

 

自動注射器後段部件的結構測試

自動注射器需要截然不同的測試原理。在此,重點放在自動化給藥過程。將試樣插入、夾持定位、製備,自動拔除針帽(可選配經由滑道自動頂出退料),隨後對內部機構施加載荷並觸發啟動。為實現這一流程,將 zwickiLine 與機電式測試促動器進行整合配置。測試促動器會切入自動注射器內部,對內部推桿施加載荷,並能在特定速度下測量彈簧特性曲線。

這不僅能清楚呈現單一作用力零點,更能完整揭示機械功能演進的全過程。該款機器採模組化設計,可根據客戶需求進行手動或自動運轉,例如整合 roboTest N 機器人測試系統,透過機械臂在測試區內自主完成試樣的上料、測試與退料。在實現流程自動化時,必須經由滑道將針帽從測試系統中頂出退料。

 

如何可靠地規劃測試任務

ZwickRoell 針對此項測試任務,提供專為注射筆與自動注射器設計、完美適應試樣的特定應用系統與流程解決方案。決定性的勝負關鍵不在單一機器組件,而是由測試框架、感測器、夾持技術、底座、軟體與選配自動化功能所構成的完美協同整體系統。

在實務應用中,這意味著:測試佈局係針對各自的機械結構進行精準設計。夾具、可更換零組件與測試程式,必須與試樣幾何形狀、運動歷程序列及測量任務精準匹配。在切換不同產品型號規格時,系統優異的適應性有助於將新產品更高效地整合至現有測試流程中。

亦可實現自動化升級,但必須始終根據試樣特性、底座與整體流程環境進行審慎評估。

 

日常營運中切實可見的效益提升

對於實驗室與品質保證人員而言,測試變得具備更高的可重複性。相同的設定、明確規範的速度以及穩定的數據記錄,能讓微小的偏差清晰顯現,例如在設備保養維護後、流程變更、啟用第二條生產線,或塑膠零件出現品質波動時。

對生產而言,測試流程變得更加精簡高效。無需先組裝包含藥物、藥筒與針頭的完整系統,即可更早地測試機械性能。這節省了繁瑣的流程步驟、降低組件的依賴性,並能顯著改善測試產能時間。

對決策者而言,最核心的效益在於規劃的確定性。當測試任務具備標準化、可客製化,並能視需要自動化執行時,因應不斷增長的產量與全新的產品型號即可變得從容不迫。

因此,實務效益可歸納為以下五大要點:

  • 機械測試步驟中無需額外組件,大幅省去繁瑣作業;
  • 明確規範的測試條件,確保獲得可重複性的結果;
  • 更早期發現機械機構偏差;
  • 各型號產品切換時具備更高的可重複性;
  • 讓研發、品質保證與生產流程更加穩健高效。

總結

後端部件測試填補了注射筆與自動注射器測試流程中的重要缺口。此方法能在組裝包含藥物、藥筒、針頭或注射器的完整系統之前,即可對機械功能進行測量。簡言之:後端部件測試旨在測試日後可能出現功能性問題的機械結構—能及早、可重複地進行測試,且無需使用不必要的額外組件。

它並非用於取代最終成品的完整最終測試。然而,它能確保更早識別機械風險,並測試流程實施更為嚴密的掌控。對製造商而言,這意味著大幅降低不必要的複雜性、提升數據的可重複性,並為研發、品質與生產決策提供更可靠的依據。

 

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有關後端部件測試的常見問題

後端部件測試係指在未組裝藥物、藥筒、針頭或注射器等完整組裝的情況下,對注射筆或自動注射器進行機械功能測試。視系統類型而定,測試項目涵蓋作用力、行程、扭矩與運動歷程序列。

 

該測試係根據 ISO 11608-1(注射筆)與 ISO 11608-5(自動注射器)標準而進行的。然而,它並不能自動取代最終系統符合標準規範的完整全套測試。

 

因為機械結構往往需要在流程更前期階段即完成評估。在擺脫藥物及其他附加組件的情況下,該測試變得更為簡便、具更高可重複性,且更能排除外部影響因素。

 

注射筆係透過扭矩與軸向進給進行運作。自動注射器則是透過自動化且通常由彈簧驅動的機制進行運作。因此,兩者的測量變數、運動歷程序列與系統概念皆有所不同。

 

Widmer
Tobias Widmer

專案銷售工程師 – ZwickRoell GmbH & Co. KG

Tobias Widmer 為工業工程師,並具備精實管理(Lean Management)、品質管理(Quality Management)以及敏捷專案管理(Agile Project Management)等進階專業資格。他的職業生涯從 CAD 設計開始,之後轉入技術銷售及現場服務領域,成為工程、客戶及專案管理之間的橋樑。如今,他在 ZwickRoell 公司擔任銷售工程師及專案經理,專注於醫療及製藥行業的靜態試驗機,為客戶提供從初步諮詢到專案成功建置的完整支援。

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