藥用復(fù)合膜氧氣透過量測量不確定度評定

郭芳 陳勇 應(yīng)英 樸春穎

復(fù)合膜是指各種塑料與紙、金屬或其他塑料通過粘合劑組合而形成的膜[1]，氧氣透過量是指在恒定溫度和單位壓力下，在穩(wěn)定透過時，單位時間內(nèi)透過試樣單位面積的氧氣的體積。氧氣透過量是用于評價其阻隔氧氣性能的重要指標(biāo)[2]。YBB00082003-2015《氣體透過量測定法》規(guī)定第一法為壓差法，第二法為電量分析法[3]。其中電量分析法僅適用于檢測氧氣透過量。透過試樣的氧氣隨氮氣載氣一起進(jìn)入電量分析檢測儀中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生電壓，該電壓與單位時間內(nèi)通過電量分析檢測儀的氧氣量成正比[4]。該法結(jié)果準(zhǔn)確，靈敏度較高。本文按照YBB00082003-2015《氣體透過量測定法》測量了聚酯/低密度聚乙烯藥用復(fù)合膜的氧氣透過量。分析測量結(jié)果的不確定度來源，對其進(jìn)行了測量不確定度評定。

1 儀器與材料

美國MOCON公司氣體透過儀，型號2/21ML；聚酯/低密度聚乙烯藥用復(fù)合膜（長春市博雅實業(yè)有限責(zé)任公司）

1.2 方法

1.2.1 測量依據(jù)及原理 依據(jù)國家藥包材標(biāo)準(zhǔn)YBB00082003-2015《氣體透過量測定法》第二法電量法，試樣將透氣室分成兩部分，一側(cè)通氧氣，另一側(cè)通氮氣載氣。透過試樣的氧氣隨著氮氣載氣一起進(jìn)入電量分析檢測儀中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生電壓，該電壓與在單位時間內(nèi)通過電量分析檢測儀的氧氣量成正比[5]。

1.2.2 測量步驟 選取厚度均勻、平整、無皺褶、折痕、針孔及其他缺陷的試樣，在（23±2）℃環(huán)境下，置于干燥器中，放置48小時以上。將樣品放入透氣室進(jìn)行試驗，當(dāng)顯示的值已穩(wěn)定一段時間后，測試結(jié)束。

1.3 測量指標(biāo)及數(shù)學(xué)模型

測量指標(biāo)為氣體透過量。根據(jù)YBB00082003-2015《氣體透過量測定法》，氣體透過量系指在恒定溫度和單位壓力下，在穩(wěn)定透過時，單位時間內(nèi)透過試樣單位面積的氣體的體積。以標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下的體積值表示，單位為：cm3/（m2·24 h·0.1 MPa）。

被測量的數(shù)學(xué)模型：

b為氧氣透過量；

bk為氧氣透過量測試值；

2 結(jié)果

2.1 不確定度的主要來源

氣體透過儀的輸出值為最終測定結(jié)果。樣品的測量面積為儀器模腔內(nèi)的固定面積，同時并沒有出現(xiàn)影響測定結(jié)果的樣品前處理工作[6]，因此確定引入的測量不確定度的主要來源如下：測量重復(fù)性、儀器校準(zhǔn)不確定度、儀器模腔內(nèi)溫度控制精度校準(zhǔn)不確定度、氧氣純度引入的不確定度等。

2.2 測量結(jié)果

在重復(fù)性測量條件下測量了同一批次的聚酯/低密度聚乙烯藥用復(fù)合膜10次，結(jié)果如表1所示。

2.3 不確定度分量的評定

2.3.1 氣體透過儀校準(zhǔn)引入的不確定度u1rel（b）（B類評定）氣體透過儀檢定證書給出的示值誤差為0.005 cm3/（m2·24 h·0.1 MPa），以均勻分布估計，

2.3.2 儀器模腔內(nèi)溫度控制精度校準(zhǔn)引入的不確定度u2rel（b）（B類評定） 由于測試是在密閉的模腔內(nèi)進(jìn)行的，而模腔內(nèi)的溫度由儀器控制，模腔設(shè)定溫度為23.0℃，氣體透過儀的溫度控制可達(dá)到±0.1℃，以均勻分布估計，

2.3.3 氧氣純度引入的不確定度u3rel（b）（B類評定） 試驗使用的氧氣純度為99.999%，由此產(chǎn)生的誤差為0.001%，以均勻分布估計，

2.3.4 重復(fù)性的影響u4rel（b）（A類評定） 影響檢測結(jié)果重復(fù)性的因素主要包括檢測儀器的波動性、人員操作和樣品不均勻等因素。通過對重復(fù)性測量條件下對一系列測量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析，即可得到各種隨機(jī)因素合并引起的重復(fù)性不確定量分量。

表1 測量結(jié)果 [單位：cm3/（m2·24 h·0.1 MPa）]

2.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

2.5 擴(kuò)展不確定度的評定

取包含因子k=2，則：

2.6 測量結(jié)果不確定度的描述

3 討論

復(fù)合膜的復(fù)合工藝包括干式復(fù)合、擠出復(fù)合等[7]，通過組合不同性能的材料，使形成的復(fù)合膜在阻隔性能、機(jī)械性能等均得到較大改善，符合藥品包裝的要求，具有阻隔性能好、易印刷、易實現(xiàn)自動化包裝等特點[8-9]。

氧氣透過量的測定為評價材料阻隔氧氣性能的技術(shù)指標(biāo)[10]，因此加強(qiáng)藥用復(fù)合膜氧氣透過量的檢驗意義重大。通過對氧氣透過量的測量不確定評定，評價測量過程中引入的不確定度，為提高該項目檢測能力提供科學(xué)依據(jù)。

根據(jù)YBB00082003-2015《氣體透過量測定法》第二法電量分析法規(guī)定，對藥用復(fù)合膜進(jìn)行氧氣透過量測量，根據(jù)JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》對其不確定度來源進(jìn)行討論[11]，確定不確定度主要來源為測量重復(fù)性、儀器校準(zhǔn)不確定度、儀器模腔內(nèi)溫度控制精度校準(zhǔn)不確定度和氧氣純度引入的不確定度[12]。對各個不確定度變量進(jìn)行分析評定，其中，測量重復(fù)性和儀器校準(zhǔn)不確定度在合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度中的占比最大，最終得出測量不確定度為0.44 cm3/（m2·24 h·0.1MPa）。包含因子k=2，置信水平約為95%。

經(jīng)研究，在溫濕度條件以及其他條件不變的情況下，藥用復(fù)合膜的氧氣透過量不確定度主要來源于儀器示值誤差以及檢驗人員操作。