朱金敏

上海浦東金環(huán)醫(yī)療用品股份有限公司 (上海，201204)

統(tǒng)計(jì)技術(shù)對(duì)氣動(dòng)式手術(shù)刀片包裝機(jī)的驗(yàn)證應(yīng)用

朱金敏

上海浦東金環(huán)醫(yī)療用品股份有限公司 (上海，201204)

氣動(dòng)式手術(shù)刀片包裝機(jī)用于鋁箔袋的熱封時(shí)，溫度、壓力與時(shí)間均可影響熱封效果。該文提出正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)技術(shù)得出最佳熱封工藝條件。經(jīng)驗(yàn)證數(shù)據(jù)可靠，可用于指導(dǎo)生產(chǎn)。

熱封強(qiáng)度；試驗(yàn)設(shè)計(jì)；方差

1 手術(shù)刀片包裝機(jī)簡(jiǎn)介

氣動(dòng)式手術(shù)刀片包裝機(jī)是目前國(guó)內(nèi)最新款的手術(shù)刀片包裝機(jī)，該設(shè)備代替了早期的凸輪連桿式手術(shù)刀片包裝機(jī)，具有穩(wěn)定性、精密型、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。其設(shè)備采用壓縮空氣帶動(dòng)設(shè)備、具有PLC變頻通訊控制，人機(jī)界面操作，全中文菜單提示等特點(diǎn)。

2 熱封的影響因素

2.1熱封溫度

熱封溫度是指將熱封層加熱到一個(gè)比較理想的粘流狀態(tài)，使熱封材料開(kāi)始進(jìn)入熔融狀態(tài)的溫度。熱封溫度應(yīng)該根據(jù)熱封材料的特性、厚度及熱封面積大小而設(shè)定。在熱封加工過(guò)程中，熱封溫度對(duì)熱封強(qiáng)度的影響最為直接。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，熱封溫度還受熱封壓力、機(jī)速以及復(fù)合基材的厚度等因素影響，因而實(shí)際熱封溫度往往要高于熱封材料的熔融溫度。熱封溫度若低于熱封材料的融點(diǎn)，則無(wú)論怎樣加大壓力或延長(zhǎng)熱封時(shí)間，均不能使熱封層真正封合。

一般來(lái)說(shuō)，隨著熱封溫度的增大，熱封強(qiáng)度也會(huì)增加，但到了一定的溫度以后，強(qiáng)度不會(huì)增加。如果熱封溫度過(guò)高，易使熱封部位的熱封材料熔融擠出，降低了熱封厚度，極易損傷熱封材料，大大降低了封口的熱封強(qiáng)度、密封性能。

2.2熱封的壓力

熱封壓力的作用是在熱封溫度下使已處于粘流狀態(tài)下的熱封層在熱封界面之間產(chǎn)生有效的分子相互滲透、擴(kuò)散，也促使鋁箔封合表面的氣體逸出，使熱封材料表面的分子間距離縮小，產(chǎn)生更大的分子間作用力，從而提高了熱封強(qiáng)度。

要達(dá)到理想的熱封強(qiáng)度，必須加以合適的壓力。熱封壓力的大小與熱封材料的性能、厚度、熱封寬度等有關(guān)。隨著壓力的增加，熱封強(qiáng)度一般會(huì)隨之上升，對(duì)界面密封性有利。但要防止過(guò)高會(huì)使熱封部位的熔融材料被擠出，降低熱封效果。若熱封壓力不足，兩層熱封材料之間難以實(shí)現(xiàn)真正的貼合和互熔，導(dǎo)致局部熱封不上，或者難以消除熱封層中的空氣，造成封口不平整或未完全封合。降低了熱封強(qiáng)度?？赏ㄟ^(guò)熱封強(qiáng)度的測(cè)試或滲漏試驗(yàn)了解熱封性能。

另外，壓力的變化可以改變熱封特性。例如，壓力的增大，可以減小熱封的范圍。

2.3熱封時(shí)間的影響

熱封時(shí)間是指復(fù)合鋁箔在熱封上模與下模的接觸時(shí)間，它也是影響熱封性能和外觀的一個(gè)關(guān)鍵因素。相同的熱封溫度和壓力，熱封時(shí)間長(zhǎng)，則熱封層熔合更充分，結(jié)合更牢固。但熱封時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可能會(huì)造成一些負(fù)面影響。首先，容易造成熱封處起皺變形，影響平整度和外觀；其次，熱封時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，也可能會(huì)造成熱封性能的惡化。

2.4設(shè)計(jì)范圍

熱封的影響因素較多，除了以上所述，還跟材料本身以及包裝速度等等其他因素有關(guān)，本文僅針對(duì)設(shè)備特點(diǎn)選擇3個(gè)重要因素(上模溫度、熱封時(shí)間、下模溫度)進(jìn)行闡述，并以此作為試驗(yàn)設(shè)計(jì)的考慮范圍。

3 統(tǒng)計(jì)技術(shù)

3.1正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是研究多因素、多水平的一種設(shè)計(jì)方法，它是根據(jù)正交性從全面試驗(yàn)中挑選出部分有代表性的點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，適合于考察多種因素各種水平對(duì)指標(biāo)的影響，通過(guò)較少的實(shí)驗(yàn)次數(shù)，選出最佳的實(shí)驗(yàn)條件。這些有代表性的點(diǎn)具備了“均勻分散，齊整可比”的特點(diǎn)，同時(shí)，可幫助我們?cè)阱e(cuò)綜復(fù)雜的因素中抓住關(guān)鍵因素，并單獨(dú)判斷這些因素所起的作用。也可根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，必要時(shí)再擬出進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)方案，使試驗(yàn)工作更趨完善，所得結(jié)果更為可靠。

3.2方差

方差也是常用統(tǒng)計(jì)技術(shù)中的一種，在實(shí)際生產(chǎn)工作中，有著廣泛的應(yīng)用。它是各個(gè)數(shù)據(jù)與平均數(shù)之差的平方和的平均數(shù)。在概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)中，方差用來(lái)度量隨機(jī)變量和均值之間的偏離程度。也就是說(shuō)，方差是刻畫(huà)波動(dòng)大小的一個(gè)重要的數(shù)字，與平均數(shù)一樣，仍然采用樣本的波動(dòng)大小去估計(jì)總體的波動(dòng)大小的方法，方差越小則波動(dòng)越小，穩(wěn)定性也越好。在許多實(shí)際問(wèn)題中，研究隨機(jī)變量和均值之間的偏離程度有著很重要的意義。

4 方案設(shè)計(jì)

4.1設(shè)計(jì)目的

找出該設(shè)備最優(yōu)條件組合，以得到最佳實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

4.2設(shè)計(jì)方法

將影響熱封效果的3個(gè)因素作為因子，而每個(gè)因素安排3種水平，若進(jìn)行全面展開(kāi)試驗(yàn)，則需27種試驗(yàn)方案，而采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，只需9種。見(jiàn)表1

表1 正交試驗(yàn)方案Tab.1 Orthogonal experiment scheme

各因素與水平確定后，選擇L9(34)正交表安排試驗(yàn)方案。見(jiàn)表2

表2 方案設(shè)計(jì)分析Tab.2 Design analysis

由表可知，2-1-2的方案最佳，對(duì)此方案進(jìn)行重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，以觀察其穩(wěn)定性，經(jīng)試驗(yàn)，該條件下檢測(cè)數(shù)據(jù)較為滿(mǎn)意。

通過(guò)各因子平方和的計(jì)算，進(jìn)行F比的計(jì)算，確定因子的顯著性,見(jiàn)表3。

表3 方差分析Tab.3 Analysis of variance

將三因子的F比分別求出，并與分位數(shù)比較可知：FA>F0.90(2,2)=9.0

由表3可知，因子A(即上模溫度)為顯著因子。由此，對(duì)A因子的水平進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證，以得到包裝機(jī)的最佳實(shí)驗(yàn)參數(shù)。

4.3因子A的水平驗(yàn)證

在下模溫度與熱封時(shí)間不變的條件下，安排因子A從140℃～200℃進(jìn)行驗(yàn)證。每個(gè)溫度下取樣5個(gè)，經(jīng)檢測(cè)，160℃～190℃條件下，每條邊的熱封強(qiáng)度均符合要求，且無(wú)滲漏現(xiàn)象。

對(duì)每個(gè)溫度下的數(shù)值進(jìn)行匯總分析，首先計(jì)算其均值，并觀察其總體情況，據(jù)此數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。如表4所示。

表4 均值計(jì)算Tab.4 Average calculation

此外，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差計(jì)算，觀察其總體情況。如表5所示。

表5 方差計(jì)算Tab.5 Variance calculation

5 結(jié)果

權(quán)衡以上均值與方差的計(jì)算結(jié)果，選擇了170℃作為上模溫度的首選。最終包裝機(jī)的生產(chǎn)參數(shù)如表6所示。

表6 生產(chǎn)參數(shù)Tab.6 Production parameter

6 結(jié)論

通過(guò)采用統(tǒng)計(jì)技術(shù)的運(yùn)用，可以用最少量的實(shí)驗(yàn)次數(shù)得到最科學(xué)，可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，大大降低了時(shí)間、精力和各種成本。根據(jù)表6的數(shù)據(jù)用于熱封手術(shù)刀片熱封包裝中強(qiáng)度高，性能好。

靶向給藥微型醫(yī)療機(jī)器人

近日，香港中文大學(xué)工程學(xué)院機(jī)械與自動(dòng)化工程學(xué)系成功研制了微型醫(yī)療機(jī)器人。它呈多孔支架狀，長(zhǎng)度接近頭發(fā)絲的直徑。能精準(zhǔn)傳送藥物至人體的特定部位，預(yù)計(jì)將來(lái)可用于癌癥、腦梗中風(fēng)、視網(wǎng)膜退化等多種疾病的靶向治療。

該微型機(jī)器人是通過(guò)外在磁場(chǎng)操控，可精準(zhǔn)地傳送藥物至人體內(nèi)微小的部位，穿梭于血管、眼及腦內(nèi)，可將藥物直接傳送到傳統(tǒng)方法難到達(dá)之處，成為真正的主動(dòng)靶向給藥。而傳統(tǒng)治的方法只能通過(guò)血管被動(dòng)給藥。

該微型機(jī)器人具有創(chuàng)口小、精度高等優(yōu)點(diǎn)，并可減少入侵性醫(yī)療方式引發(fā)的副作用。根據(jù)專(zhuān)家測(cè)評(píng)，該成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，應(yīng)用于臨床還需進(jìn)一步的研究。微型機(jī)器人自上世紀(jì)50年代提出至今，已在醫(yī)療領(lǐng)域有成功實(shí)踐，例如利用膠囊式內(nèi)窺鏡探測(cè)人體腸道、通過(guò)微型機(jī)器人完成視網(wǎng)膜手術(shù)等。

(本刊訊)

TheApplicationofStatisticalTechnologyinPneumaticOperationKnifeBladePackagingMachine

Zhu Jinmin

Shanghai Pudong Jinhuan Medical Supplies Limited Company(Shanghai,201204)

When pneumatic operation knife blade packaging machine is used for heat sealing aluminum foil bag the temperature pressure and time can affect the heat sealing effeciency. In this paper, the principle of orthogonal test design is proposed and optimal heat sealing process conditions are obtained by statistical technology. The test data is reliable enough to guide production.

heat sealing strength,experimental design,variance

10.3969/j.issn.1674-1242.2014.02.017

朱金敏，E-mail:scienctist@citiz.net

Th777

A

1674-1242(2014)02-0116-03

2014-03-10)