多層共擠輸液用膜拉伸強度測量的不確定度評定

邵磊，薛文靜，張瀟予，張強

(青島市食品藥品檢驗研究院，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藥領域，通過熱合制成輸液袋，用于液體藥物制劑的包裝。拉伸強度是多層共擠輸液用膜質量考察的一個重要物理指標，在2015版《國家藥包材標準》中有明確要求[1]。

不確定度是根據所用到的信息，表征賦予被測量值分散性的非負參數[2]。不確定度的大小直接反映測量水平的高低。不確定度越小，表明對結果的影響越小，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拉伸強度測試結果的影響，對該項目進行了拉伸強度的試驗，并分析測量不確定度的來源，對其進行分析計算。

1 試驗

1.1 儀器和試樣

1.1.1 儀器 AGS-X5KN 電子萬能材料試驗機(日本島津公司)；數字式厚度測量儀(日本Mitutoyo公司)；數顯卡尺(廣陸數字測控股份有限公司)。

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：2001073)

1.2 方法

1.2.1 試樣制備 本實驗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 試驗方法 將試樣放置在23 ℃,50%相對濕度下4 h。用數字式厚度測量儀測量試樣厚度，用數顯卡尺測量試樣寬度。每個試樣的厚度及寬度在試樣標距內測量3個點，分別取算術平均值。將試樣置于試驗機的上下兩夾具中，使試樣縱軸與上、下夾具中心連線相重合，按500 mm·min-1的速度進行試驗，試樣斷裂后讀取斷裂時所需負荷，計算試樣的拉伸強度。

1.3 試驗結果 拉伸強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荷。其數學模型為：σ=p/bd。式中 σ為拉伸強度，MPa；p為斷裂負荷，N；b為試樣寬度，mm；d為試樣厚度，mm。結果見表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標準偏差2.57

2 不確定度分析和評定[2，6-8]

2.1 不確定度分量分析 拉伸強度整個試驗過程中不確定度主要來源：①測量試樣厚度的測厚儀的示值誤差；②測量試樣寬度所用數顯卡尺的示值誤差；③拉力機力值傳感器的精確度；④拉伸速度；⑤試樣重復性測量。

其中試樣測量的重復性屬于A類判定，儀器計量誤差或示值誤差導致測量的不準確度為B類判定[4]。

2.2 拉伸強度各分量不確定度的評定

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

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

2.2.3 拉力機力值誤差引入的不確定度μ3拉力機經計量單位檢定后檢定證書給出的準確度為1.0級，即精確度為0.01儀器精度引起誤差按均勻分布評估，由此產生的不確定度分量為：

2.2.4 拉力機速度誤差引入的不確定度μ4根據拉伸強度試驗結果可見，拉力機在誤差范圍內變化引起拉伸強度極值為6.91 MPa，量質變化半寬度為3.46 MPa，按均勻分布評估，則：

2.2.5 測量重復性引入的不確定度μ5多層共擠輸液用膜國家標準中規定拉伸強度試驗時試樣制備需分別在縱向和橫向各取5條。如果要求計算不確定度的時候，可適當增加取樣量，評定其試驗標準差，標準差公式：

不確定度為：

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

μc=

=0.069 17

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

μ=kμc=0.14

2.5 不確定度報告 拉伸強度σ=(32.66±0.14)MPa，k=2。

3 討論

拉伸強度的測量不確定度的影響因素較多，通過對各因素的計算分析樣品重復性測量對不確定度的影響最大,其他各因素影響較小。重復性測量結果引入的不確定度是由樣品本身等隨機因素產生的，是對觀測列進行統計分析所作的判定，屬于A類判定，一般通過計算標準差來評判不確定度。

多層共擠輸液用膜拉伸強度的方法在《國家藥包材標準》中明確規定，因而測量結果都是在標準規定條件下得到的。但是在實際操作過程中除了文中提到的系統性誤差外，還有諸多其他隨機因素導致測量結果的不確定性。這些隨機因素主要包括樣品本身、制樣過程、樣品在拉力試驗機上的夾持狀態。

樣品自身主要是樣品的均勻性對結果的影響，三層共擠輸液用膜是三層單獨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，從而影響到試樣結果的不均勻性。同時由于拉伸強度是破壞性試驗，一個試樣不能重復使用，所以不能對實驗過程中的每一環節進行逐一進行分析，這也是重復性測量對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可適當增加試樣數量以減少重復性測量對不確定度的影響。制樣過程雖然是采用沖刀一次性制成試樣，但是實驗者用力的均勻性及裁刀的鋒利度對試樣邊緣平滑程度有一定的影響，進而影響實驗結果。試樣的夾持狀態不理想，與上、下夾具中心連線重合不完全、夾具松緊適宜對拉伸強度的結果都會造成影響，在實際操作中要盡量使各步驟達到標準要求的狀態，并盡可能使每個試樣都保持相同狀態，以減少隨機因素造成不確定度分量的產生。綜上所述，為減小拉伸強度測量的不確定度主要可通過以下幾個方式：①增加試樣數量以增加重復性測試次數；②制樣過程要保證測試樣品邊緣整齊沒有毛刺缺口等；③上樣過程要嚴格按照標準要求，保證每次上樣狀態一致。