光谱学为医药制造提供新机会

Steve Buckley 08 五月 2020

制药
拉曼

"回流" 需要技术创新。将制造过程从低成本地区移到成本较高的地区需要政府支持和对高效制造方法的调整。

制造业的转变为光谱感应技术提供了机会

首先，中国和美国之间发生贸易冲突，然后新冠肺炎（COVID-19）使商业和贸易发生了变化，即使是对商业最友好的国家也在保护本国使用的必需品的供应。由于这些事件作为背景，许多评论者预测关键制造业的 " 回流 "，因为关键行业的公司往往会在各国政府的支持下将制造业和关键供应链带到本土。

以药品为例，2019 年 10 月 30 日，美国 FDA 药物评估与研究中心主任 Janet Woodcock 博士的证言非常及时（1）。在国会论证中，她指出，为美国市场供应活性药物成分（API ）的 72% 的制造工厂位于海外。在美国销售的 370 种药品中，属于世界卫生组织 " 基本药品清单 " 的药品，只有 21% 的生产设施（按编号）属于美国。最后，制造针对威胁的所谓“医疗对策”的 API 场所在美国的代表性严重不足，例如，全球只有 11% 的设施在生产用于防止生物威胁和流感的 API。

几十年来，出于几个合理的商业原因，API 制造业已从发达国家迁出。API 制造业是化学密集型的，因此由于环境法规的原因越来越难以选址。人工成本差异推动了利润特别低的非专利药品的生产寻求更低的租金。由于采用通用的制造方法，自然经济力量已在全球范围内分散制药。

从半导体到钢铁，其他复杂或能源密集型制造作业都可能被讲述类似的故事。事实上，根据国家制造商协会的数据，美国经济总产量中仅有 11.39% 是制造业（2）。西欧许多国家也使用类似的统计数据来强调制造强度下降的趋势。

回流：需要技术创新的重大项目

将制造过程从低成本地区转回至成本较高的区域需要政府意愿和调整制造方法。要在世界舞台上保持成本竞争力，这一转变可能是升级到先进制造的绝佳机会。优化生产需要提高人工和资源使用效率，最大程度减少危险化学品的浪费，同时最大程度提高工厂产量。这些努力可以降低环境影响和业务成本。

光谱感应技术可以促进和支持先进制造，并可用于整个制造过程的多种领域。在机器学习的支持下，光谱感应技术可以识别材料类型，得出准确的浓度，并送入其他系统。Ocean Insight 的创始人 Mike Morris 在近 30 年前便广为人知；Ocean Insight（前身为 Ocean Optics）制作的无处不在的海洋光学产品现已广泛使用，是光谱测量的关键工具。

以下仅仅是光谱遥感有助于提高生产效率的几个方法：

进料：质量检验、成分分析、痕量杂质检测、假冒品检测
加工中：反应进程、颜色检测、温度检测、终点检测
成品：质量检验、成分分析、分选

光谱传感器可用于测量固体、液体和气体，并且可在与待测材料接触或非接触模式下实施。例如，拉曼光谱法可用于使用 " 衰减全反射 " 探头测量液体或固体的 API 浓度，而其他液体和气体可在光与样品相互作用后使用直接吸收、透射或荧光更好地测量。等离子体光谱（LIBS）可以简便用于测量金属或地质成分，而直接光谱成像可以快速地检测食品中的污染物或输送机上的其他缺陷。

机器学习和人工智能是任何传感系统的关键部分。大多数过程分析技术（PAT）感应解决方案将实时测量与机器学习模式相结合，以推导材料类型、浓度和 / 或检测重要参数。多次测量可馈入到过程模型中，用于优化批次或连续操作参数、预测产量和最大程度减少浪费。

光谱遥感技术在制造业中明显增长，这一关键趋势在未来十年仍将持续。Ocean Insight 的商业和工程团队遍布北美、欧洲和亚洲，拥有为任何制造环境开发光谱测量解决方案的经验，并能够随时随地为您的工厂提供支持。借助全套的硬件和软件工具，无论您在何处有需求，我们都能帮助您构建未来！