何洪林，趙育新，錢 俊，謝 峻，陳信堅(jiān)，王立霞

人血白蛋白智能隔熱感溫包裝設(shè)計(jì)

何洪林，趙育新，錢 俊，謝 峻，陳信堅(jiān)，王立霞

目的：改進(jìn)人血白蛋白的原包裝，避免其在運(yùn)輸和使用過程中因超出貯存溫度限制對(duì)該藥物的損害。方法：主要有2種：（1）提高原有紙盒包裝的隔熱性，主要通過在抄紙時(shí)在原包裝內(nèi)增加一層玻璃纖維紙層來實(shí)現(xiàn)；（2）采用印刷電子技術(shù)印制智能溫度傳感器標(biāo)簽，將該標(biāo)簽貼于紙盒內(nèi)部，溫度傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)并記錄藥物所經(jīng)歷的溫度歷史，當(dāng)溫度到達(dá)1或24℃時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)以提示醫(yī)務(wù)人員對(duì)藥物做出妥善處理。結(jié)果：經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，改進(jìn)后包裝的隔熱性能有了一定程度的提高，而且溫度超過限制時(shí)也能及時(shí)報(bào)警。結(jié)論：改進(jìn)后的包裝滿足了人血白蛋白對(duì)溫度的苛刻要求，避免了其在運(yùn)輸和使用過程中因超出貯存溫度限制對(duì)該藥物的損害，同時(shí)保證了患者使用的安全。

人血白蛋白；包裝；玻璃纖維；溫度傳感器

0 引言

醫(yī)學(xué)界一直將人血白蛋白稱為“生命制品”、“救命藥”，認(rèn)為它是臨床救急藥品的一種。人血白蛋白雖然是一種處方藥，但醫(yī)院里的庫(kù)存卻很少，而黑市價(jià)格一路飆升，50 mL（10 g）劑量的注射劑一支竟能賣到800元，堪比金貴。白蛋白是一種蛋白，極易在極端pH、高鹽濃度、熱、酶、有機(jī)溶劑和其他化學(xué)試劑存在下發(fā)生化學(xué)降解和變性。另外，人血白蛋白對(duì)溫度的要求也比較嚴(yán)格：避光貯存，溫度不超過25℃，不可冰凍，一旦容器被開封，必須立即使用。該藥物正常的貯存方式是2～8℃ 恒溫冷藏。溫度對(duì)某些藥物的重要性很大，運(yùn)輸過程中或使用之前在環(huán)境中的暴露，都有可能使藥物的溫度超過限制，對(duì)藥效產(chǎn)生較大的影響，甚至將原本的救命藥變成毒藥。為了防止環(huán)境溫度對(duì)藥物的影響，本文設(shè)計(jì)了能夠減小和避免溫度對(duì)人血白蛋白藥物造成影響的改進(jìn)方法：（1）對(duì)原有紙盒包裝的隔熱性進(jìn)行改進(jìn)，在原包裝內(nèi)增加一層玻璃纖維紙層，用于隔絕包裝內(nèi)外熱量的傳遞；（2）在第一步的基礎(chǔ)上，采用印刷電子技術(shù)印制智能溫度傳感器標(biāo)簽，并將該標(biāo)簽貼在紙盒包裝的內(nèi)側(cè)，該傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)并記錄藥物所經(jīng)歷的溫度，當(dāng)溫度到達(dá)1或24℃ 時(shí)，系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)以提示醫(yī)務(wù)人員對(duì)藥物進(jìn)行妥善處理。

1 玻璃纖維紙層提高包裝隔熱性

1.1 玻璃纖維

玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的非金屬無機(jī)材料，根據(jù)用途的不同可以分為很多類，其主要優(yōu)點(diǎn)是絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性好、機(jī)械強(qiáng)度高，缺點(diǎn)是脆性大、耐磨性較差。玻璃纖維在復(fù)合材料中的應(yīng)用包括增強(qiáng)材料、電絕緣材料和絕熱保溫材料、電路基板等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域[1]。

隨著纖維長(zhǎng)度的增加，玻璃纖維的熱導(dǎo)率增加[2]。均勻細(xì)長(zhǎng)且數(shù)量巨大的玻璃纖維與熱量的傳遞方向垂直排列，從而能夠有效地阻止熱量傳遞、隔絕熱量。

查閱資料發(fā)現(xiàn)，不同規(guī)格型號(hào)的玻璃纖維的各項(xiàng)參數(shù)也不相同，主要是纖維直徑對(duì)其各項(xiàng)性能的影響，表1、圖1為玻璃纖維的直徑與性能之間的關(guān)系。

由表1、圖1中的數(shù)據(jù)可以得出：纖維越細(xì)，導(dǎo)熱系數(shù)越小，即隔熱性能越好，抄制出來的紙的強(qiáng)度越高，定量越小。所以，應(yīng)該盡量拉制出細(xì)的玻璃纖維用于打漿。普通木質(zhì)纖維紙板的導(dǎo)熱系數(shù)在

0.043 W/（m·K）左右，而實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出的玻璃纖維保溫紙的導(dǎo)熱系數(shù)為0.028 W/（m·K）。所以，與普通木質(zhì)纖維紙板相比，玻璃纖維紙的導(dǎo)熱系數(shù)明顯減小，在不改變包裝厚度的情況下，玻璃纖維紙層與紙板層層合后能有效降低整體的導(dǎo)熱性，使包裝的隔熱性能得到一定程度的提高[3]。

表1 規(guī)格與性能

圖1 玻璃纖維的導(dǎo)熱性與直徑的關(guān)系

表2 改進(jìn)前后的隔熱性對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

1.2 玻璃纖維紙層的制造工藝

對(duì)原包裝隔熱性的改進(jìn)方法是：在紙板抄造過程中，在原來紙板的上面抄制一層玻璃纖維紙，該層主要起到隔絕環(huán)境熱量向包裝內(nèi)部傳遞的作用。

本文所用的玻璃纖維紙漿是用100%無堿玻璃纖維經(jīng)輕度打漿、加膠黏劑制成[4]。用玻璃纖維造紙，必須將其均勻分散于水中，如果需要的話，可以添加堿或檸檬酸將分散液的pH值調(diào)節(jié)到8～10[5]。玻璃纖維漿料在漿料池中的攪拌要用很大的力度，這樣有利于纖維在水中分散開來，防止纖維集結(jié)成束[6]。漿料處理完成之后，即可與木纖維漿料分別在長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)或圓網(wǎng)造紙機(jī)上抄造。

1.3 改進(jìn)前后的隔熱性對(duì)比試驗(yàn)

為了驗(yàn)證改進(jìn)后的包裝的隔熱性，我們?cè)O(shè)計(jì)了4組試驗(yàn)，在不同的環(huán)境溫度中存放不同的時(shí)間，通過對(duì)比相同時(shí)間的溫度升高以及升高相同溫度所用的時(shí)間來比較改進(jìn)前后包裝的隔熱性能，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

通過對(duì)比表2中的數(shù)據(jù)，我們可以得出：在相同的起始溫度，在相同的環(huán)境溫度中放置相同的時(shí)間，改進(jìn)后的包裝升溫速度明顯降低，原包裝的平均升溫速度為1.63℃/min，改進(jìn)后包裝的平均升溫速度為0.70℃/min。由此可以得出，增加一層玻璃纖維紙層后，包裝的隔熱性有了明顯的提高。

2 印刷智能溫度傳感器標(biāo)簽

2.1 傳感器系統(tǒng)的組成

在改進(jìn)原包裝的隔熱性的基礎(chǔ)上，在包裝內(nèi)部增加智能溫度傳感器標(biāo)簽，用于提示由于疏忽造成的過度的升溫或降溫。本文所設(shè)計(jì)的智能溫度傳感器系統(tǒng)包括印刷存儲(chǔ)器、溫度傳感器和邏輯器件。該標(biāo)簽可以用來檢測(cè)藥品溫度是否超過設(shè)定的溫度范圍1～24℃（一旦溫度超出此范圍，系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)聲），能實(shí)時(shí)地記錄數(shù)據(jù)，并便于以后檢索。這種標(biāo)簽?zāi)転樵撍幬锾峁囟葦?shù)據(jù)跟蹤。

該系統(tǒng)能進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理和讀取。傳感器可記錄物體溫度變化的歷史和外曝信息，同時(shí)可以通過射頻識(shí)別技術(shù)來讀取[7]，如圖2所示。

圖2 溫度數(shù)據(jù)的讀取過程

2.2 溫度傳感器的原理

傳感器的主要元件是熱敏電阻，熱敏電阻的典型特點(diǎn)是對(duì)溫度敏感，不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值[8]。集成溫度傳感器體積非常小，對(duì)溫度變化的響應(yīng)較快[9]。

溫度傳感器利用的原理是溫度引起熱敏電阻的阻值變化，若電子和空穴的濃度分別為n、p，遷移率分別為μn、μp，則半導(dǎo)體的電導(dǎo)為：

因?yàn)?n、p、μn、μp都是依賴溫度 T的函數(shù)，所以，電導(dǎo)是溫度的函數(shù)，因此可由測(cè)量電導(dǎo)而推算出溫度的高低。當(dāng)電導(dǎo)所對(duì)應(yīng)的溫度達(dá)到1或24℃時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警。邏輯器件能夠?qū)㈦娦盘?hào)轉(zhuǎn)化成溫度信息，存儲(chǔ)器能夠據(jù)此實(shí)時(shí)記錄溫度，而且這些信息可以由讀寫器讀出。

2.3 溫度傳感器的靈敏度測(cè)試

為了對(duì)所設(shè)計(jì)的智能溫度傳感器標(biāo)簽的靈敏度進(jìn)行驗(yàn)證，我們?cè)O(shè)計(jì)了7組試驗(yàn)，將標(biāo)簽放在不同的溫度環(huán)境中，記錄報(bào)警器是否發(fā)出警報(bào)以及反應(yīng)的時(shí)間。溫度傳感器的靈敏度測(cè)試見表1。

表3 溫度傳感器靈敏度測(cè)試數(shù)據(jù)

通過對(duì)智能溫度傳感器標(biāo)簽的敏感度進(jìn)行測(cè)試得出，該傳感器符合使用要求，在1～24℃之外的溫度均能及時(shí)發(fā)出警報(bào)。

3 結(jié)論

改進(jìn)后的包裝升溫速度明顯降低，使升溫速度從1.63℃/min降低到0.70℃/min，包裝隔熱性有了明顯提高。

改進(jìn)后包裝中所含的智能溫度傳感器能夠在1～24℃之外的溫度范圍內(nèi)及時(shí)報(bào)警。醫(yī)務(wù)人員在使用藥品之前，可以通過讀取器來讀取藥品所經(jīng)歷的歷史溫度來判斷藥物是否可以繼續(xù)使用。若由于醫(yī)務(wù)人員的疏忽將藥品外曝于外界環(huán)境，傳感器感應(yīng)到溫度超標(biāo)時(shí)，可以及時(shí)提示醫(yī)務(wù)人員對(duì)藥品做出妥善處理。

綜上所述，改進(jìn)后的人血白蛋白智能隔熱感溫包裝避免了人血白蛋白在運(yùn)輸和使用過程中因超出貯存溫度限制對(duì)該藥物的損害，可以推廣應(yīng)用。

[1]曲玲玲，趙傳山.玻璃纖維紙現(xiàn)狀及發(fā)展?fàn)顩r[J].西南造紙，2006，35（3）：21-22.

[2]王俊杰，趙雷，陳輝，等.玻璃纖維長(zhǎng)度對(duì)硅灰-玻璃纖維隔熱材料性能的影響[J].耐火材料，2012，46（6）：429-431.

[3]李倩，曹璇，李晨玉，等.玻璃纖維保溫紙導(dǎo)熱系數(shù)的理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究[J].中國(guó)造紙，2013，32（1）：35-41.

[4]廖合，黃艷規(guī)，吳守耀，等.玻璃纖維紙的增強(qiáng)研究[J].中華紙業(yè)，2007，28（4）：44-46.

[5]孫立霞.濕法玻璃纖維紙的制造技術(shù)及其用途[J].江蘇建材，1997（3）：42-43.

[6]王鵬.如何提高玻璃纖維紙的玻纖分散性[J].紙和造紙，2002（6）：23-24.

[7]劉偉峰，莊奕琪，齊增衛(wèi)，等.無源超高頻射頻識(shí)別標(biāo)簽中嵌入式溫度傳感器設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，2011，25（5）：468-473.

[8]彭宇田，楊機(jī)貴，杜平.厚膜鉑電阻溫度傳感器研究[J].電子元件與材料，1996，15（4）：36-39.

[9]沙占友.智能溫度傳感器的發(fā)展趨勢(shì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2002（5）：3-4.

（收稿：2013-06-23 修回：2013-09-08）

圖3 驅(qū)動(dòng)電路圖

3.5 結(jié)果

48 h后對(duì)照組各培養(yǎng)基均有菌落均勻生長(zhǎng)，照射組各培養(yǎng)基可見有少許菌落生長(zhǎng)，甚至未見明顯菌落。孵育48 h后，菌落的數(shù)量統(tǒng)計(jì)見表2，其中x表示每組中5個(gè)培養(yǎng)基的細(xì)菌數(shù)量的平均值，s為誤差值。

表2 每類細(xì)菌的菌落數(shù)量統(tǒng)計(jì)（x±s）個(gè)

通過表 2我們可以看出，每類細(xì)菌各照射組培養(yǎng)基上殘存的菌落數(shù)顯著少于其相應(yīng)對(duì)照組的菌落數(shù)，說明該滅菌儀具有良好的殺菌效果；同時(shí)可以觀察到，金黃色葡萄球菌與大腸桿菌對(duì)紫外線的敏感度相對(duì)于綠膿桿菌和混合菌來說要弱一些。

4 結(jié)論

經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該紫外線滅菌儀具有良好的殺菌效果，并采用可收縮的結(jié)構(gòu)，體積較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于存放與攜帶，且所需材料簡(jiǎn)單，成本低廉，維護(hù)方便。使用時(shí)可以根據(jù)具體情況設(shè)置滅菌時(shí)間，實(shí)用性好，可普及性強(qiáng)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]徐錦池，王建榕.應(yīng)用紫外線滅菌的十點(diǎn)注意[J].藥學(xué)情報(bào)通訊，1992，10（1）：42-43.

[2]衛(wèi)建華.紫外線滅菌技術(shù)應(yīng)用體會(huì)[J].首都醫(yī)藥，1999，6（8）：48.

[3]袁小英，劉瑋.紫外線防護(hù)的最新進(jìn)展[J].中國(guó)美容醫(yī)學(xué)，2009，18（9）：1 385-1 388.

[4]李香云，劉禮，張長(zhǎng)杰，等.冷光紫外線殺菌效果的實(shí)驗(yàn)觀察[J].中國(guó)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志，2006，16（20）：3 143-3 146.

[5]張福云，祝凡.紫外線燈殺菌效果影響因素試驗(yàn)觀察[J].中國(guó)消毒學(xué)雜志，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，碩士，高級(jí)工程師，主要從事放射影像技術(shù)方面的研究工作，E-mail：wdrf2004@163.com。

430070武漢，廣州軍區(qū)武漢總醫(yī)院（何洪林，趙育新，謝 峻，陳信堅(jiān)）；430072武漢，武漢大學(xué)印刷與包裝系（錢 俊，王立霞）

王立霞，E-mail：1056457520@qq.com