人血白蛋白智能隔热感温包装设计

何洪林，赵育新，钱 俊，谢 峻，陈信坚，王立霞

人血白蛋白智能隔热感温包装设计

何洪林，赵育新，钱 俊，谢 峻，陈信坚，王立霞

目的：改进人血白蛋白的原包装，避免其在运输和使用过程中因超出贮存温度限制对该药物的损害。方法：主要有2种：（1）提高原有纸盒包装的隔热性，主要通过在抄纸时在原包装内增加一层玻璃纤维纸层来实现；（2）采用印刷电子技术印制智能温度传感器标签，将该标签贴于纸盒内部，温度传感器能够实时监测并记录药物所经历的温度历史，当温度到达1或24℃时，能够及时发出警报以提示医务人员对药物做出妥善处理。结果：经过试验验证，改进后包装的隔热性能有了一定程度的提高，而且温度超过限制时也能及时报警。结论：改进后的包装满足了人血白蛋白对温度的苛刻要求，避免了其在运输和使用过程中因超出贮存温度限制对该药物的损害，同时保证了患者使用的安全。

人血白蛋白；包装；玻璃纤维；温度传感器

0 引言

医学界一直将人血白蛋白称为“生命制品”、“救命药”，认为它是临床救急药品的一种。人血白蛋白虽然是一种处方药，但医院里的库存却很少，而黑市价格一路飙升，50 mL（10 g）剂量的注射剂一支竟能卖到800元，堪比金贵。白蛋白是一种蛋白，极易在极端pH、高盐浓度、热、酶、有机溶剂和其他化学试剂存在下发生化学降解和变性。另外，人血白蛋白对温度的要求也比较严格：避光贮存，温度不超过25℃，不可冰冻，一旦容器被开封，必须立即使用。该药物正常的贮存方式是2～8℃ 恒温冷藏。温度对某些药物的重要性很大，运输过程中或使用之前在环境中的暴露，都有可能使药物的温度超过限制，对药效产生较大的影响，甚至将原本的救命药变成毒药。为了防止环境温度对药物的影响，本文设计了能够减小和避免温度对人血白蛋白药物造成影响的改进方法：（1）对原有纸盒包装的隔热性进行改进，在原包装内增加一层玻璃纤维纸层，用于隔绝包装内外热量的传递；（2）在第一步的基础上，采用印刷电子技术印制智能温度传感器标签，并将该标签贴在纸盒包装的内侧，该传感器能够实时监测并记录药物所经历的温度，当温度到达1或24℃ 时，系统能够及时发出警报以提示医务人员对药物进行妥善处理。

1 玻璃纤维纸层提高包装隔热性

1.1 玻璃纤维

玻璃纤维是一种性能优异的非金属无机材料，根据用途的不同可以分为很多类，其主要优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高，缺点是脆性大、耐磨性较差。玻璃纤维在复合材料中的应用包括增强材料、电绝缘材料和绝热保温材料、电路基板等国民经济的各个领域[1]。

随着纤维长度的增加，玻璃纤维的热导率增加[2]。均匀细长且数量巨大的玻璃纤维与热量的传递方向垂直排列，从而能够有效地阻止热量传递、隔绝热量。

查阅资料发现，不同规格型号的玻璃纤维的各项参数也不相同，主要是纤维直径对其各项性能的影响，表1、图1为玻璃纤维的直径与性能之间的关系。

由表1、图1中的数据可以得出：纤维越细，导热系数越小，即隔热性能越好，抄制出来的纸的强度越高，定量越小。所以，应该尽量拉制出细的玻璃纤维用于打浆。普通木质纤维纸板的导热系数在

0.043 W/（m·K）左右，而实验验证得出的玻璃纤维保温纸的导热系数为0.028 W/（m·K）。所以，与普通木质纤维纸板相比，玻璃纤维纸的导热系数明显减小，在不改变包装厚度的情况下，玻璃纤维纸层与纸板层层合后能有效降低整体的导热性，使包装的隔热性能得到一定程度的提高[3]。

表1 规格与性能

图1 玻璃纤维的导热性与直径的关系

表2 改进前后的隔热性对比试验结果

1.2 玻璃纤维纸层的制造工艺

对原包装隔热性的改进方法是：在纸板抄造过程中，在原来纸板的上面抄制一层玻璃纤维纸，该层主要起到隔绝环境热量向包装内部传递的作用。

本文所用的玻璃纤维纸浆是用100%无碱玻璃纤维经轻度打浆、加胶黏剂制成[4]。用玻璃纤维造纸，必须将其均匀分散于水中，如果需要的话，可以添加碱或柠檬酸将分散液的pH值调节到8～10[5]。玻璃纤维浆料在浆料池中的搅拌要用很大的力度，这样有利于纤维在水中分散开来，防止纤维集结成束[6]。浆料处理完成之后，即可与木纤维浆料分别在长网造纸机或圆网造纸机上抄造。

1.3 改进前后的隔热性对比试验

为了验证改进后的包装的隔热性，我们设计了4组试验，在不同的环境温度中存放不同的时间，通过对比相同时间的温度升高以及升高相同温度所用的时间来比较改进前后包装的隔热性能，实验数据见表2。

通过对比表2中的数据，我们可以得出：在相同的起始温度，在相同的环境温度中放置相同的时间，改进后的包装升温速度明显降低，原包装的平均升温速度为1.63℃/min，改进后包装的平均升温速度为0.70℃/min。由此可以得出，增加一层玻璃纤维纸层后，包装的隔热性有了明显的提高。

2 印刷智能温度传感器标签

2.1 传感器系统的组成

在改进原包装的隔热性的基础上，在包装内部增加智能温度传感器标签，用于提示由于疏忽造成的过度的升温或降温。本文所设计的智能温度传感器系统包括印刷存储器、温度传感器和逻辑器件。该标签可以用来检测药品温度是否超过设定的温度范围1～24℃（一旦温度超出此范围，系统发出警报声），能实时地记录数据，并便于以后检索。这种标签能为该药物提供温度数据跟踪。

该系统能进行温度数据存储、处理和读取。传感器可记录物体温度变化的历史和外曝信息，同时可以通过射频识别技术来读取[7]，如图2所示。

图2 温度数据的读取过程

2.2 温度传感器的原理

传感器的主要元件是热敏电阻，热敏电阻的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值[8]。集成温度传感器体积非常小，对温度变化的响应较快[9]。

温度传感器利用的原理是温度引起热敏电阻的阻值变化，若电子和空穴的浓度分别为n、p，迁移率分别为μn、μp，则半导体的电导为：

因为 n、p、μn、μp都是依赖温度 T的函数，所以，电导是温度的函数，因此可由测量电导而推算出温度的高低。当电导所对应的温度达到1或24℃时，系统发出报警。逻辑器件能够将电信号转化成温度信息，存储器能够据此实时记录温度，而且这些信息可以由读写器读出。

2.3 温度传感器的灵敏度测试

为了对所设计的智能温度传感器标签的灵敏度进行验证，我们设计了7组试验，将标签放在不同的温度环境中，记录报警器是否发出警报以及反应的时间。温度传感器的灵敏度测试见表1。

表3 温度传感器灵敏度测试数据

通过对智能温度传感器标签的敏感度进行测试得出，该传感器符合使用要求，在1～24℃之外的温度均能及时发出警报。

3 结论

改进后的包装升温速度明显降低，使升温速度从1.63℃/min降低到0.70℃/min，包装隔热性有了明显提高。

改进后包装中所含的智能温度传感器能够在1～24℃之外的温度范围内及时报警。医务人员在使用药品之前，可以通过读取器来读取药品所经历的历史温度来判断药物是否可以继续使用。若由于医务人员的疏忽将药品外曝于外界环境，传感器感应到温度超标时，可以及时提示医务人员对药品做出妥善处理。

综上所述，改进后的人血白蛋白智能隔热感温包装避免了人血白蛋白在运输和使用过程中因超出贮存温度限制对该药物的损害，可以推广应用。

[1]曲玲玲，赵传山.玻璃纤维纸现状及发展状况[J].西南造纸，2006，35（3）：21-22.

[2]王俊杰，赵雷，陈辉，等.玻璃纤维长度对硅灰-玻璃纤维隔热材料性能的影响[J].耐火材料，2012，46（6）：429-431.

[3]李倩，曹璇，李晨玉，等.玻璃纤维保温纸导热系数的理论计算与实验研究[J].中国造纸，2013，32（1）：35-41.

[4]廖合，黄艳规，吴守耀，等.玻璃纤维纸的增强研究[J].中华纸业，2007，28（4）：44-46.

[5]孙立霞.湿法玻璃纤维纸的制造技术及其用途[J].江苏建材，1997（3）：42-43.

[6]王鹏.如何提高玻璃纤维纸的玻纤分散性[J].纸和造纸，2002（6）：23-24.

[7]刘伟峰，庄奕琪，齐增卫，等.无源超高频射频识别标签中嵌入式温度传感器设计[J].电子测量与仪器学报，2011，25（5）：468-473.

[8]彭宇田，杨机贵，杜平.厚膜铂电阻温度传感器研究[J].电子元件与材料，1996，15（4）：36-39.

[9]沙占友.智能温度传感器的发展趋势[J].电子技术应用，2002（5）：3-4.

（收稿：2013-06-23 修回：2013-09-08）

图3 驱动电路图

3.5 结果

48 h后对照组各培养基均有菌落均匀生长，照射组各培养基可见有少许菌落生长，甚至未见明显菌落。孵育48 h后，菌落的数量统计见表2，其中x表示每组中5个培养基的细菌数量的平均值，s为误差值。

表2 每类细菌的菌落数量统计（x±s）个

通过表 2我们可以看出，每类细菌各照射组培养基上残存的菌落数显著少于其相应对照组的菌落数，说明该灭菌仪具有良好的杀菌效果；同时可以观察到，金黄色葡萄球菌与大肠杆菌对紫外线的敏感度相对于绿脓杆菌和混合菌来说要弱一些。

4 结论

经实验验证，该紫外线灭菌仪具有良好的杀菌效果，并采用可收缩的结构，体积较小，结构简单，便于存放与携带，且所需材料简单，成本低廉，维护方便。使用时可以根据具体情况设置灭菌时间，实用性好，可普及性强。

[参考文献]

[1]徐锦池，王建榕.应用紫外线灭菌的十点注意[J].药学情报通讯，1992，10（1）：42-43.

[2]卫建华.紫外线灭菌技术应用体会[J].首都医药，1999，6（8）：48.

[3]袁小英，刘玮.紫外线防护的最新进展[J].中国美容医学，2009，18（9）：1 385-1 388.

[4]李香云，刘礼，张长杰，等.冷光紫外线杀菌效果的实验观察[J].中国现代医学杂志，2006，16（20）：3 143-3 146.

[5]张福云，祝凡.紫外线灯杀菌效果影响因素试验观察[J].中国消毒学杂志，2005，22（3）：318-319.

（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，硕士，高级工程师，主要从事放射影像技术方面的研究工作，E-mail：wdrf2004@163.com。

430070武汉，广州军区武汉总医院（何洪林，赵育新，谢 峻，陈信坚）；430072武汉，武汉大学印刷与包装系（钱 俊，王立霞）

王立霞，E-mail：1056457520@qq.com