多层共挤输液用膜拉伸强度测量的不确定度评定

邵磊，薛文静，张潇予，张强

(青岛市食品药品检验研究院，山东 青岛 266071)

多层共挤输液用膜是采用共挤出工艺，不使用黏合剂所形成的两层及以上的膜。目前主要包括三层和五层膜，多层共挤膜主要用于医药领域，通过热合制成输液袋，用于液体药物制剂的包装。拉伸强度是多层共挤输液用膜质量考察的一个重要物理指标，在2015版《国家药包材标准》中有明确要求[1]。

不确定度是根据所用到的信息，表征赋予被测量值分散性的非负参数[2]。不确定度的大小直接反映测量水平的高低。不确定度越小，表明对结果的影响越小，反之影响则越大[3-5]。为了研究多层输液共挤用膜中各因素对拉伸强度测试结果的影响，对该项目进行了拉伸强度的试验，并分析测量不确定度的来源，对其进行分析计算。

1 试验

1.1 仪器和试样

1.1.1 仪器 AGS-X5KN 电子万能材料试验机(日本岛津公司)；数字式厚度测量仪(日本Mitutoyo公司)；数显卡尺(广陆数字测控股份有限公司)。

1.1.2 试样 三层共挤输液用膜(青岛华仁堂健康科技有限公司，批号：2001073)

1.2 方法

1.2.1 试样制备 本实验多层共挤膜采用三层共挤输液用膜，将膜用冲刀冲制成Ⅱ型[6]试样，纵向等间隔制备6条。

1.2.2 试验方法 将试样放置在23 ℃,50%相对湿度下4 h。用数字式厚度测量仪测量试样厚度，用数显卡尺测量试样宽度。每个试样的厚度及宽度在试样标距内测量3个点，分别取算术平均值。将试样置于试验机的上下两夹具中，使试样纵轴与上、下夹具中心连线相重合，按500 mm·min-1的速度进行试验，试样断裂后读取断裂时所需负荷，计算试样的拉伸强度。

1.3 试验结果 拉伸强度是在拉伸样品直至断裂为止的过程中，单位初始横截面上承受的最大的拉伸负荷。其数学模型为：σ=p/bd。式中 σ为拉伸强度，MPa；p为断裂负荷，N；b为试样宽度，mm；d为试样厚度，mm。结果见表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极值6.91标准偏差2.57

2 不确定度分析和评定[2，6-8]

2.1 不确定度分量分析 拉伸强度整个试验过程中不确定度主要来源：①测量试样厚度的测厚仪的示值误差；②测量试样宽度所用数显卡尺的示值误差；③拉力机力值传感器的精确度；④拉伸速度；⑤试样重复性测量。

其中试样测量的重复性属于A类判定，仪器计量误差或示值误差导致测量的不准确度为B类判定[4]。

2.2 拉伸强度各分量不确定度的评定

2.2.1 测厚仪引入的不确定度μ1测厚仪精度为0.001 mm，仪器精度引起的误差一般按均匀分布评估。

2.2.2 游标卡尺引入的不确定度μ2游标卡尺精度为0.01 mm，引起的误差按均匀分布评估。

2.2.3 拉力机力值误差引入的不确定度μ3拉力机经计量单位检定后检定证书给出的准确度为1.0级，即精确度为0.01仪器精度引起误差按均匀分布评估，由此产生的不确定度分量为：

2.2.4 拉力机速度误差引入的不确定度μ4根据拉伸强度试验结果可见，拉力机在误差范围内变化引起拉伸强度极值为6.91 MPa，量质变化半宽度为3.46 MPa，按均匀分布评估，则：

2.2.5 测量重复性引入的不确定度μ5多层共挤输液用膜国家标准中规定拉伸强度试验时试样制备需分别在纵向和横向各取5条。如果要求计算不确定度的时候，可适当增加取样量，评定其试验标准差，标准差公式：

不确定度为：

2.3 合成不确定度μc 综上分析可见，在试验过程中，上述各影响因素虽然来源于同一测试过程，但相互独立各不相干，A类判定和B类判定可以合并计算其合成不确定度μc，合成不确定度：

μc=

=0.069 17

2.4 扩展不确定度 取置信水平为0.95，即包含因子k为2，则扩展不确定度为：

μ=kμc=0.14

2.5 不确定度报告 拉伸强度σ=(32.66±0.14)MPa，k=2。

3 讨论

拉伸强度的测量不确定度的影响因素较多，通过对各因素的计算分析样品重复性测量对不确定度的影响最大,其他各因素影响较小。重复性测量结果引入的不确定度是由样品本身等随机因素产生的，是对观测列进行统计分析所作的判定，属于A类判定，一般通过计算标准差来评判不确定度。

多层共挤输液用膜拉伸强度的方法在《国家药包材标准》中明确规定，因而测量结果都是在标准规定条件下得到的。但是在实际操作过程中除了文中提到的系统性误差外，还有诸多其他随机因素导致测量结果的不确定性。这些随机因素主要包括样品本身、制样过程、样品在拉力试验机上的夹持状态。

样品自身主要是样品的均匀性对结果的影响，三层共挤输液用膜是三层单独膜不使用黏合剂共挤而成，单层膜的厚度的均匀性及挤压过程均可造成样品的不均匀，从而影响到试样结果的不均匀性。同时由于拉伸强度是破坏性试验，一个试样不能重复使用，所以不能对实验过程中的每一环节进行逐一进行分析，这也是重复性测量对不确定度影响最大的原因，因而在做多层共挤输液用膜不确定度时可适当增加试样数量以减少重复性测量对不确定度的影响。制样过程虽然是采用冲刀一次性制成试样，但是实验者用力的均匀性及裁刀的锋利度对试样边缘平滑程度有一定的影响，进而影响实验结果。试样的夹持状态不理想，与上、下夹具中心连线重合不完全、夹具松紧适宜对拉伸强度的结果都会造成影响，在实际操作中要尽量使各步骤达到标准要求的状态，并尽可能使每个试样都保持相同状态，以减少随机因素造成不确定度分量的产生。综上所述，为减小拉伸强度测量的不确定度主要可通过以下几个方式：①增加试样数量以增加重复性测试次数；②制样过程要保证测试样品边缘整齐没有毛刺缺口等；③上样过程要严格按照标准要求，保证每次上样状态一致。