3.1 计量盘
计量盘及其填充示意图如图1所示。计量盘填充设备的核心部件是计量盘和填充杆。计量盘一般存在6组对称分布在圆盘边缘部分的通透型孔，在圆孔的上方，有与之对应有6组冲杆，一组可能有多个孔和与孔等数量的杆，孔的数量表示一次填充循环可以完成的胶囊数目，显然孔越多，填充速度越快，当然计量盘也可能越大。
粉料处于计量盘上方，随机器的运转，计量盘发生旋转，冲杆上下移动，计量盘上方的粉料被压入孔中，一般经过五次压缩，最终完成计量，最后一组冲杆在刮粉器的配合下将孔内的辅料全部冲入胶囊囊体中，完成胶囊充填过程。 一般而言，如图3（3）所示，充填杆在最低点的与填充环的距离应当随充填次序依次增高，冲入胶囊前的最后一次充填应当与计量盘的上边缘高度一致。在充填杆中，一般设计有弹簧，其在粉床中的下降过程中，一般受力大小较低，弹簧不发生形变，进入孔内，而随着孔内粉末的压缩，变形能力减小，产生的抵抗力增加，超过临界值后弹簧就会发生形变，整体上不会产生过大的压力。 一般情况下压力在50~150N，这一般与粉料的性质相关，压力较大时也可以达到300N左右。有研究者基于Bosch GKF 400S，研究了充填杆进入孔内的距离、填充杆压力等对填充量的影响。有兴趣的读者可以参看参考文献2和3，获取更为详细的研究内容。
由于计量盘孔内的物料充填杆的多次压缩，即使是对于流动性非常差的物料也可以获得较为满意的填充量变异性，当然这也得益于合理的冲杆高度调节。笔者曾采用同类设备填充卡尔指数高达40%的物料，在较短时间内（低于30min，长时间填充可能引发问题）完成填充，中间监测填充胶囊重量RSD仍然小于
5%。此外，物料始终处于孔内，即使形成的粉柱强度不高（物料的粘性或成型性不够），也能顺利完成填充。
填充物料量的大小受到填充杆压力、粉床高度和计量盘厚度的影响。调节起压缩作用的冲杆（前四组冲杆）的高度可以在一定程度上调节填入孔中的物料量，但据笔者的经验，这种方法的质量可调节的范围可能较窄，毕竟充填杆的产生的压力不大，对粉末的压缩作用也较小。当然，这也与粉料的性质（可压性）有重要联系。
此外，一味地增大充填的压力，也会增加填充量的变异性。另外一个需要注意的点是粉床的高度，充填杆在上下移动过程中，一直处于粉床中，有利于减小充填量的变异性。由计量盘的填充原理可知，对于填充量影响最大的是计量盘上孔的深度，即计量盘的厚度。因此，确定计量盘厚度是确定填充量的关键。 一般而言，由于填充粉料性质的差异很大，充填杆产生的压力和粉料的压缩程度很难预测，即使在一些研究中显示出物料的振实密度（粉末）或堆密度（颗粒）与填充量存在相关性（当然利用堆密度和振实密度选取合适的值，对填充量进行初步评估也是有益的）。最为直接可靠地确定计量盘厚度的方式是采用粉料在相同类型的设备上进行测试。将充填杆调节至最佳的压缩状态，获取特定计量盘高度下的填充量。
对于特定型号的胶囊壳，计量盘孔的直径是一般是一定的，填充量与计量盘的厚度（孔的深度）是成正比的，可以根据试机的结果计算出所需填充量下的计量盘高度。需要注意的是，如果计量盘的高度（即粉柱的高度）超过胶囊可盛装粉柱的长度，锁合工序可能造成粉柱的破坏和粉料的损失，增大填充质量的
变异性。从计量盘式填充对填充量控制的方式来看，针对不同的粉料，可能需要不同的计量高度的计量盘。
图3.计量盘填充示意图
（注：（1）充填杆，（2）计量盘，（3）充填过程示意图：a.充填杆，b.粉床，c.计量盘，d.填充环，e.充填杆，f.刮粉器，g.已填入粉柱的胶囊囊体，h.下模块。）
3.2 计量器
计量器及其填充示意图如图4所示。计量器一般由一个中空的金属管和一个带有弹簧的可调节活塞组成。相对于计量盘多次压缩过程，计量器的运转方式显得简单直接许多。
一个典型的过程描述如下，计量器直接插入粉床中，触到粉床底部后，活塞向下压缩形成粉柱，然后整个计量器带动粉柱向上移动离开粉床，然后转移至囊体上方，活塞继续向下压缩至金属管底部，完全将粉柱推出，加至囊体中。不同的设备活塞的运行方式可能稍有不同，但其核心内容都是通过活塞在金属管内压缩粉料形成粉柱后转移至囊体中。
由于计量器在下插过程中基本决定了粉料的填充量，相对于计量盘原理，没有了多次压缩调节填充量，对粉盘中物料的均一性要求更高，同时也要求填充位置的粉料平面保持平整不变。
因此粉盘上往往有特殊的机械设计来尽量减小计量器插入和粉盘旋转对物料均一性和粉床平面的影响。此外，由于计量器末端是开口的，在转移过程中剂量器的振动可能造成粉料漏出，这要求形成的粉柱有一定强度（即有一定的可压性）。
计量器在填充量的调节方面相较于计量盘原理要方便得多。笔者曾采用该类设备进行4号胶囊的填充，可以实现约40~80mg范围内的质量调节。分析计量器的填充过程，不难得出物料填充量的影响因素。
对于特定的设备（计量器），活塞距离计量器底部的高度、粉床的高度、下插速率和粉料性质等均可能产生影响。有研究者根据已经建立计量器填充量的计算模型，有兴趣的读者可以深入阅读参考文献4和5。
由于采商业化的填充设备上机所需的物料量往往较大，据笔者的经验，即使是单填充孔的小型胶囊机，形成适当时间稳定填充的物料量也可能高达100~300g，所需的API量往往需要几十克的级别。
这在IND开发早期，获取这么大量的API，或者将其仅仅用于试机尝试，往往是极为困难的。因此，基于这种理论计算结果，进行处方设计和评估，能够有益于提升上机的成功率，进而节约资源和时间。
图4.计量器填充示意图
3.3 物料属性
计量盘和计量器的原理不同，对填充物料的属性要求也不尽相同。对于胶囊填充，可生产性一般包括三方面的物料属性，即流动性、润滑性和可压性（成型性）。表1总结了相关属性的一般要求。
表1 不同计量原理的胶囊填充设备的物料要求
硬胶囊制剂开发基本须知——设备
