藥用復(fù)合膜氧氣透過量測(cè)量不確定度評(píng)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(shí)，單位時(shí)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(píng)價(jià)其阻隔氧氣性能的重要指標(biāo)[2]。YBB00082003-2015《氣體透過量測(cè)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(cè)氧氣透過量。透過試樣的氧氣隨氮?dú)廨d氣一起進(jìn)入電量分析檢測(cè)儀中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生電壓，該電壓與單位時(shí)間內(nèi)通過電量分析檢測(cè)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(cè)定法》測(cè)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(cè)量結(jié)果的不確定度來源，對(duì)其進(jìn)行了測(cè)量不確定度評(píng)定。

1 儀器與材料

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

1.2 方法

1.2.1 測(cè)量依據(jù)及原理 依據(jù)國(guó)家藥包材標(biāo)準(zhǔn)YBB00082003-2015《氣體透過量測(cè)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?dú)廨d氣。透過試樣的氧氣隨著氮?dú)廨d氣一起進(jìn)入電量分析檢測(cè)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(shí)間內(nèi)通過電量分析檢測(cè)儀的氧氣量成正比[5]。

1.2.2 測(cè)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(shí)以上。將樣品放入透氣室進(jìn)行試驗(yàn)，當(dāng)顯示的值已穩(wěn)定一段時(shí)間后，測(cè)試結(jié)束。

1.3 測(cè)量指標(biāo)及數(shù)學(xué)模型

測(cè)量指標(biāo)為氣體透過量。根據(jù)YBB00082003-2015《氣體透過量測(cè)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(shí)，單位時(shí)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(cè)量的數(shù)學(xué)模型：

b為氧氣透過量；

bk為氧氣透過量測(cè)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(cè)定結(jié)果。樣品的測(cè)量面積為儀器模腔內(nèi)的固定面積，同時(shí)并沒有出現(xiàn)影響測(cè)定結(jié)果的樣品前處理工作[6]，因此確定引入的測(cè)量不確定度的主要來源如下：測(cè)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(cè)量結(jié)果

在重復(fù)性測(cè)量條件下測(cè)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(píng)定

2.3.1 氣體透過儀校準(zhǔn)引入的不確定度u1rel（b）（B類評(píng)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(jì)，

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(píng)定） 由于測(cè)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(jì)，

2.3.3 氧氣純度引入的不確定度u3rel（b）（B類評(píng)定） 試驗(yàn)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(jì)，

2.3.4 重復(fù)性的影響u4rel（b）（A類評(píng)定） 影響檢測(cè)結(jié)果重復(fù)性的因素主要包括檢測(cè)儀器的波動(dòng)性、人員操作和樣品不均勻等因素。通過對(duì)重復(fù)性測(cè)量條件下對(duì)一系列測(cè)量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(cè)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(píng)定

取包含因子k=2，則：

2.6 測(cè)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化包裝等特點(diǎn)[8-9]。

氧氣透過量的測(cè)定為評(píng)價(jià)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(yàn)意義重大。通過對(duì)氧氣透過量的測(cè)量不確定評(píng)定，評(píng)價(jià)測(cè)量過程中引入的不確定度，為提高該項(xiàng)目檢測(cè)能力提供科學(xué)依據(jù)。

根據(jù)YBB00082003-2015《氣體透過量測(cè)定法》第二法電量分析法規(guī)定，對(duì)藥用復(fù)合膜進(jìn)行氧氣透過量測(cè)量，根據(jù)JJF1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》對(duì)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(cè)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(duì)各個(gè)不確定度變量進(jìn)行分析評(píng)定，其中，測(cè)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(cè)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(yàn)人員操作。