多層共擠輸液用膜拉伸強(qiáng)度測(cè)量的不確定度評(píng)定

邵磊，薛文靜，張瀟予，張強(qiáng)

(青島市食品藥品檢驗(yàn)研究院，山東 青島 266071)

多層共擠輸液用膜是采用共擠出工藝，不使用黏合劑所形成的兩層及以上的膜。目前主要包括三層和五層膜，多層共擠膜主要用于醫(yī)藥領(lǐng)域，通過熱合制成輸液袋，用于液體藥物制劑的包裝。拉伸強(qiáng)度是多層共擠輸液用膜質(zhì)量考察的一個(gè)重要物理指標(biāo)，在2015版《國(guó)家藥包材標(biāo)準(zhǔn)》中有明確要求[1]。

不確定度是根據(jù)所用到的信息，表征賦予被測(cè)量值分散性的非負(fù)參數(shù)[2]。不確定度的大小直接反映測(cè)量水平的高低。不確定度越小，表明對(duì)結(jié)果的影響越小，反之影響則越大[3-5]。為了研究多層輸液共擠用膜中各因素對(duì)拉伸強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果的影響，對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行了拉伸強(qiáng)度的試驗(yàn)，并分析測(cè)量不確定度的來源，對(duì)其進(jìn)行分析計(jì)算。

1 試驗(yàn)

1.1 儀器和試樣

1.1.1 儀器 AGS-X5KN 電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)(日本島津公司)；數(shù)字式厚度測(cè)量?jī)x(日本Mitutoyo公司)；數(shù)顯卡尺(廣陸數(shù)字測(cè)控股份有限公司)。

1.1.2 試樣 三層共擠輸液用膜(青島華仁堂健康科技有限公司，批號(hào)：2001073)

1.2 方法

1.2.1 試樣制備 本實(shí)驗(yàn)多層共擠膜采用三層共擠輸液用膜，將膜用沖刀沖制成Ⅱ型[6]試樣，縱向等間隔制備6條。

1.2.2 試驗(yàn)方法 將試樣放置在23 ℃,50%相對(duì)濕度下4 h。用數(shù)字式厚度測(cè)量?jī)x測(cè)量試樣厚度，用數(shù)顯卡尺測(cè)量試樣寬度。每個(gè)試樣的厚度及寬度在試樣標(biāo)距內(nèi)測(cè)量3個(gè)點(diǎn)，分別取算術(shù)平均值。將試樣置于試驗(yàn)機(jī)的上下兩夾具中，使試樣縱軸與上、下夾具中心連線相重合，按500 mm·min-1的速度進(jìn)行試驗(yàn)，試樣斷裂后讀取斷裂時(shí)所需負(fù)荷，計(jì)算試樣的拉伸強(qiáng)度。

1.3 試驗(yàn)結(jié)果 拉伸強(qiáng)度是在拉伸樣品直至斷裂為止的過程中，單位初始橫截面上承受的最大的拉伸負(fù)荷。其數(shù)學(xué)模型為：σ=p/bd。式中 σ為拉伸強(qiáng)度，MPa；p為斷裂負(fù)荷，N；b為試樣寬度，mm；d為試樣厚度，mm。結(jié)果見表1。

nd/mmb/mmP/Nσ/MPa10.2006.0141.2234.2920.1976.0036.6931.0430.1936.0142.0736.2740.2046.0041.4233.8450.2016.0035.4129.3660.1996.0137.2331.13平均值32.66極值6.91標(biāo)準(zhǔn)偏差2.57

2 不確定度分析和評(píng)定[2，6-8]

2.1 不確定度分量分析 拉伸強(qiáng)度整個(gè)試驗(yàn)過程中不確定度主要來源：①測(cè)量試樣厚度的測(cè)厚儀的示值誤差；②測(cè)量試樣寬度所用數(shù)顯卡尺的示值誤差；③拉力機(jī)力值傳感器的精確度；④拉伸速度；⑤試樣重復(fù)性測(cè)量。

其中試樣測(cè)量的重復(fù)性屬于A類判定，儀器計(jì)量誤差或示值誤差導(dǎo)致測(cè)量的不準(zhǔn)確度為B類判定[4]。

2.2 拉伸強(qiáng)度各分量不確定度的評(píng)定

2.2.1 測(cè)厚儀引入的不確定度μ1測(cè)厚儀精度為0.001 mm，儀器精度引起的誤差一般按均勻分布評(píng)估。

2.2.2 游標(biāo)卡尺引入的不確定度μ2游標(biāo)卡尺精度為0.01 mm，引起的誤差按均勻分布評(píng)估。

2.2.3 拉力機(jī)力值誤差引入的不確定度μ3拉力機(jī)經(jīng)計(jì)量單位檢定后檢定證書給出的準(zhǔn)確度為1.0級(jí)，即精確度為0.01儀器精度引起誤差按均勻分布評(píng)估，由此產(chǎn)生的不確定度分量為：

2.2.4 拉力機(jī)速度誤差引入的不確定度μ4根據(jù)拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果可見，拉力機(jī)在誤差范圍內(nèi)變化引起拉伸強(qiáng)度極值為6.91 MPa，量質(zhì)變化半寬度為3.46 MPa，按均勻分布評(píng)估，則：

2.2.5 測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度μ5多層共擠輸液用膜國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)試樣制備需分別在縱向和橫向各取5條。如果要求計(jì)算不確定度的時(shí)候，可適當(dāng)增加取樣量，評(píng)定其試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差，標(biāo)準(zhǔn)差公式：

不確定度為：

2.3 合成不確定度μc 綜上分析可見，在試驗(yàn)過程中，上述各影響因素雖然來源于同一測(cè)試過程，但相互獨(dú)立各不相干，A類判定和B類判定可以合并計(jì)算其合成不確定度μc，合成不確定度：

μc=

=0.069 17

2.4 擴(kuò)展不確定度 取置信水平為0.95，即包含因子k為2，則擴(kuò)展不確定度為：

μ=kμc=0.14

2.5 不確定度報(bào)告 拉伸強(qiáng)度σ=(32.66±0.14)MPa，k=2。

3 討論

拉伸強(qiáng)度的測(cè)量不確定度的影響因素較多，通過對(duì)各因素的計(jì)算分析樣品重復(fù)性測(cè)量對(duì)不確定度的影響最大,其他各因素影響較小。重復(fù)性測(cè)量結(jié)果引入的不確定度是由樣品本身等隨機(jī)因素產(chǎn)生的，是對(duì)觀測(cè)列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析所作的判定，屬于A類判定，一般通過計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差來評(píng)判不確定度。

多層共擠輸液用膜拉伸強(qiáng)度的方法在《國(guó)家藥包材標(biāo)準(zhǔn)》中明確規(guī)定，因而測(cè)量結(jié)果都是在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件下得到的。但是在實(shí)際操作過程中除了文中提到的系統(tǒng)性誤差外，還有諸多其他隨機(jī)因素導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的不確定性。這些隨機(jī)因素主要包括樣品本身、制樣過程、樣品在拉力試驗(yàn)機(jī)上的夾持狀態(tài)。

樣品自身主要是樣品的均勻性對(duì)結(jié)果的影響，三層共擠輸液用膜是三層單獨(dú)膜不使用黏合劑共擠而成，單層膜的厚度的均勻性及擠壓過程均可造成樣品的不均勻，從而影響到試樣結(jié)果的不均勻性。同時(shí)由于拉伸強(qiáng)度是破壞性試驗(yàn)，一個(gè)試樣不能重復(fù)使用，所以不能對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中的每一環(huán)節(jié)進(jìn)行逐一進(jìn)行分析，這也是重復(fù)性測(cè)量對(duì)不確定度影響最大的原因，因而在做多層共擠輸液用膜不確定度時(shí)可適當(dāng)增加試樣數(shù)量以減少重復(fù)性測(cè)量對(duì)不確定度的影響。制樣過程雖然是采用沖刀一次性制成試樣，但是實(shí)驗(yàn)者用力的均勻性及裁刀的鋒利度對(duì)試樣邊緣平滑程度有一定的影響，進(jìn)而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。試樣的夾持狀態(tài)不理想，與上、下夾具中心連線重合不完全、夾具松緊適宜對(duì)拉伸強(qiáng)度的結(jié)果都會(huì)造成影響，在實(shí)際操作中要盡量使各步驟達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的狀態(tài)，并盡可能使每個(gè)試樣都保持相同狀態(tài)，以減少隨機(jī)因素造成不確定度分量的產(chǎn)生。綜上所述，為減小拉伸強(qiáng)度測(cè)量的不確定度主要可通過以下幾個(gè)方式：①增加試樣數(shù)量以增加重復(fù)性測(cè)試次數(shù)；②制樣過程要保證測(cè)試樣品邊緣整齊沒有毛刺缺口等；③上樣過程要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求，保證每次上樣狀態(tài)一致。