人血白蛋白智能隔熱感溫包裝設計

何洪林，趙育新，錢 俊，謝 峻，陳信堅，王立霞

人血白蛋白智能隔熱感溫包裝設計

何洪林，趙育新，錢 俊，謝 峻，陳信堅，王立霞

目的：改進人血白蛋白的原包裝，避免其在運輸和使用過程中因超出貯存溫度限制對該藥物的損害。方法：主要有2種：（1）提高原有紙盒包裝的隔熱性，主要通過在抄紙時在原包裝內(nèi)增加一層玻璃纖維紙層來實現(xiàn)；（2）采用印刷電子技術印制智能溫度傳感器標簽，將該標簽貼于紙盒內(nèi)部，溫度傳感器能夠實時監(jiān)測并記錄藥物所經(jīng)歷的溫度歷史，當溫度到達1或24℃時，能夠及時發(fā)出警報以提示醫(yī)務人員對藥物做出妥善處理。結果：經(jīng)過試驗驗證，改進后包裝的隔熱性能有了一定程度的提高，而且溫度超過限制時也能及時報警。結論：改進后的包裝滿足了人血白蛋白對溫度的苛刻要求，避免了其在運輸和使用過程中因超出貯存溫度限制對該藥物的損害，同時保證了患者使用的安全。

人血白蛋白；包裝；玻璃纖維；溫度傳感器

0 引言

醫(yī)學界一直將人血白蛋白稱為“生命制品”、“救命藥”，認為它是臨床救急藥品的一種。人血白蛋白雖然是一種處方藥，但醫(yī)院里的庫存卻很少，而黑市價格一路飆升，50 mL（10 g）劑量的注射劑一支竟能賣到800元，堪比金貴。白蛋白是一種蛋白，極易在極端pH、高鹽濃度、熱、酶、有機溶劑和其他化學試劑存在下發(fā)生化學降解和變性。另外，人血白蛋白對溫度的要求也比較嚴格：避光貯存，溫度不超過25℃，不可冰凍，一旦容器被開封，必須立即使用。該藥物正常的貯存方式是2～8℃ 恒溫冷藏。溫度對某些藥物的重要性很大，運輸過程中或使用之前在環(huán)境中的暴露，都有可能使藥物的溫度超過限制，對藥效產(chǎn)生較大的影響，甚至將原本的救命藥變成毒藥。為了防止環(huán)境溫度對藥物的影響，本文設計了能夠減小和避免溫度對人血白蛋白藥物造成影響的改進方法：（1）對原有紙盒包裝的隔熱性進行改進，在原包裝內(nèi)增加一層玻璃纖維紙層，用于隔絕包裝內(nèi)外熱量的傳遞；（2）在第一步的基礎上，采用印刷電子技術印制智能溫度傳感器標簽，并將該標簽貼在紙盒包裝的內(nèi)側，該傳感器能夠實時監(jiān)測并記錄藥物所經(jīng)歷的溫度，當溫度到達1或24℃ 時，系統(tǒng)能夠及時發(fā)出警報以提示醫(yī)務人員對藥物進行妥善處理。

1 玻璃纖維紙層提高包裝隔熱性

1.1 玻璃纖維

玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的非金屬無機材料，根據(jù)用途的不同可以分為很多類，其主要優(yōu)點是絕緣性好、耐熱性強、抗腐蝕性好、機械強度高，缺點是脆性大、耐磨性較差。玻璃纖維在復合材料中的應用包括增強材料、電絕緣材料和絕熱保溫材料、電路基板等國民經(jīng)濟的各個領域[1]。

隨著纖維長度的增加，玻璃纖維的熱導率增加[2]。均勻細長且數(shù)量巨大的玻璃纖維與熱量的傳遞方向垂直排列，從而能夠有效地阻止熱量傳遞、隔絕熱量。

查閱資料發(fā)現(xiàn)，不同規(guī)格型號的玻璃纖維的各項參數(shù)也不相同，主要是纖維直徑對其各項性能的影響，表1、圖1為玻璃纖維的直徑與性能之間的關系。

由表1、圖1中的數(shù)據(jù)可以得出：纖維越細，導熱系數(shù)越小，即隔熱性能越好，抄制出來的紙的強度越高，定量越小。所以，應該盡量拉制出細的玻璃纖維用于打漿。普通木質(zhì)纖維紙板的導熱系數(shù)在

0.043 W/（m·K）左右，而實驗驗證得出的玻璃纖維保溫紙的導熱系數(shù)為0.028 W/（m·K）。所以，與普通木質(zhì)纖維紙板相比，玻璃纖維紙的導熱系數(shù)明顯減小，在不改變包裝厚度的情況下，玻璃纖維紙層與紙板層層合后能有效降低整體的導熱性，使包裝的隔熱性能得到一定程度的提高[3]。

表1 規(guī)格與性能

圖1 玻璃纖維的導熱性與直徑的關系

表2 改進前后的隔熱性對比試驗結果

1.2 玻璃纖維紙層的制造工藝

對原包裝隔熱性的改進方法是：在紙板抄造過程中，在原來紙板的上面抄制一層玻璃纖維紙，該層主要起到隔絕環(huán)境熱量向包裝內(nèi)部傳遞的作用。

本文所用的玻璃纖維紙漿是用100%無堿玻璃纖維經(jīng)輕度打漿、加膠黏劑制成[4]。用玻璃纖維造紙，必須將其均勻分散于水中，如果需要的話，可以添加堿或檸檬酸將分散液的pH值調(diào)節(jié)到8～10[5]。玻璃纖維漿料在漿料池中的攪拌要用很大的力度，這樣有利于纖維在水中分散開來，防止纖維集結成束[6]。漿料處理完成之后，即可與木纖維漿料分別在長網(wǎng)造紙機或圓網(wǎng)造紙機上抄造。

1.3 改進前后的隔熱性對比試驗

為了驗證改進后的包裝的隔熱性，我們設計了4組試驗，在不同的環(huán)境溫度中存放不同的時間，通過對比相同時間的溫度升高以及升高相同溫度所用的時間來比較改進前后包裝的隔熱性能，實驗數(shù)據(jù)見表2。

通過對比表2中的數(shù)據(jù)，我們可以得出：在相同的起始溫度，在相同的環(huán)境溫度中放置相同的時間，改進后的包裝升溫速度明顯降低，原包裝的平均升溫速度為1.63℃/min，改進后包裝的平均升溫速度為0.70℃/min。由此可以得出，增加一層玻璃纖維紙層后，包裝的隔熱性有了明顯的提高。

2 印刷智能溫度傳感器標簽

2.1 傳感器系統(tǒng)的組成

在改進原包裝的隔熱性的基礎上，在包裝內(nèi)部增加智能溫度傳感器標簽，用于提示由于疏忽造成的過度的升溫或降溫。本文所設計的智能溫度傳感器系統(tǒng)包括印刷存儲器、溫度傳感器和邏輯器件。該標簽可以用來檢測藥品溫度是否超過設定的溫度范圍1～24℃（一旦溫度超出此范圍，系統(tǒng)發(fā)出警報聲），能實時地記錄數(shù)據(jù)，并便于以后檢索。這種標簽能為該藥物提供溫度數(shù)據(jù)跟蹤。

該系統(tǒng)能進行溫度數(shù)據(jù)存儲、處理和讀取。傳感器可記錄物體溫度變化的歷史和外曝信息，同時可以通過射頻識別技術來讀取[7]，如圖2所示。

圖2 溫度數(shù)據(jù)的讀取過程

2.2 溫度傳感器的原理

傳感器的主要元件是熱敏電阻，熱敏電阻的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值[8]。集成溫度傳感器體積非常小，對溫度變化的響應較快[9]。

溫度傳感器利用的原理是溫度引起熱敏電阻的阻值變化，若電子和空穴的濃度分別為n、p，遷移率分別為μn、μp，則半導體的電導為：

因為 n、p、μn、μp都是依賴溫度 T的函數(shù)，所以，電導是溫度的函數(shù)，因此可由測量電導而推算出溫度的高低。當電導所對應的溫度達到1或24℃時，系統(tǒng)發(fā)出報警。邏輯器件能夠將電信號轉化成溫度信息，存儲器能夠據(jù)此實時記錄溫度，而且這些信息可以由讀寫器讀出。

2.3 溫度傳感器的靈敏度測試

為了對所設計的智能溫度傳感器標簽的靈敏度進行驗證，我們設計了7組試驗，將標簽放在不同的溫度環(huán)境中，記錄報警器是否發(fā)出警報以及反應的時間。溫度傳感器的靈敏度測試見表1。

表3 溫度傳感器靈敏度測試數(shù)據(jù)

通過對智能溫度傳感器標簽的敏感度進行測試得出，該傳感器符合使用要求，在1～24℃之外的溫度均能及時發(fā)出警報。

3 結論

改進后的包裝升溫速度明顯降低，使升溫速度從1.63℃/min降低到0.70℃/min，包裝隔熱性有了明顯提高。

改進后包裝中所含的智能溫度傳感器能夠在1～24℃之外的溫度范圍內(nèi)及時報警。醫(yī)務人員在使用藥品之前，可以通過讀取器來讀取藥品所經(jīng)歷的歷史溫度來判斷藥物是否可以繼續(xù)使用。若由于醫(yī)務人員的疏忽將藥品外曝于外界環(huán)境，傳感器感應到溫度超標時，可以及時提示醫(yī)務人員對藥品做出妥善處理。

綜上所述，改進后的人血白蛋白智能隔熱感溫包裝避免了人血白蛋白在運輸和使用過程中因超出貯存溫度限制對該藥物的損害，可以推廣應用。

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（收稿：2013-06-23 修回：2013-09-08）

圖3 驅動電路圖

3.5 結果

48 h后對照組各培養(yǎng)基均有菌落均勻生長，照射組各培養(yǎng)基可見有少許菌落生長，甚至未見明顯菌落。孵育48 h后，菌落的數(shù)量統(tǒng)計見表2，其中x表示每組中5個培養(yǎng)基的細菌數(shù)量的平均值，s為誤差值。

表2 每類細菌的菌落數(shù)量統(tǒng)計（x±s）個

通過表 2我們可以看出，每類細菌各照射組培養(yǎng)基上殘存的菌落數(shù)顯著少于其相應對照組的菌落數(shù)，說明該滅菌儀具有良好的殺菌效果；同時可以觀察到，金黃色葡萄球菌與大腸桿菌對紫外線的敏感度相對于綠膿桿菌和混合菌來說要弱一些。

4 結論

經(jīng)實驗驗證，該紫外線滅菌儀具有良好的殺菌效果，并采用可收縮的結構，體積較小，結構簡單，便于存放與攜帶，且所需材料簡單，成本低廉，維護方便。使用時可以根據(jù)具體情況設置滅菌時間，實用性好，可普及性強。

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（收稿：2013-05-31）

Intelligent Heat-insulation and Temperature-sensitive Packaging of Human Serum Albumin

HE Hong-lin1,ZHAO Yu-xin1,QIAN Jun2,XIE Jun1,CHEN Xin-jian1,WANG Li-Xia2(1.Wuhan General Hospital of Guangzhou Military Area Command,Wuhan 430070,China; 2.School of Printing and Packaging,Wuhan University,Wuhan 430072,China)

ObjectiveTo improve the packaging of human serum albumin to eliminate the damage caused by the temperature beyond the limit.MethodsThere were mainly two ways.One way was to enhance the heat insulation ability of the original packaging by adding a layer of glass fiber paper;the other way was to print intelligent temperature sensor tag with the printed electronic technique and placed it in the package,which could monitor the temperature and alarm when the temperature was lower than 1℃or higher than 24℃.ResultsThe trials proved that the heat insulation of the package was enhanced greatly and the device could alarm when the temperature was beyond the limit.ConclusionThe modified package can meet the high requirements of human serum albumin for the temperature,and eliminates the damage caused by the temperature beyond the limit.[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（1）：20-22]

human serum albumin;package;glass fiber;temperature sensor

R318；TU55

A

1003-8868（2014）01-0020-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.01.020

何洪林（1960—），男，碩士，高級工程師，主要從事放射影像技術方面的研究工作，E-mail：wdrf2004@163.com。

430070武漢，廣州軍區(qū)武漢總醫(yī)院（何洪林，趙育新，謝 峻，陳信堅）；430072武漢，武漢大學印刷與包裝系（錢 俊，王立霞）

王立霞，E-mail：1056457520@qq.com