统计技术对气动式手术刀片包装机的验证应用

朱金敏

上海浦东金环医疗用品股份有限公司 (上海，201204)

统计技术对气动式手术刀片包装机的验证应用

朱金敏

上海浦东金环医疗用品股份有限公司 (上海，201204)

气动式手术刀片包装机用于铝箔袋的热封时，温度、压力与时间均可影响热封效果。该文提出正交试验设计的原理，应用统计技术得出最佳热封工艺条件。经验证数据可靠，可用于指导生产。

热封强度；试验设计；方差

1 手术刀片包装机简介

气动式手术刀片包装机是目前国内最新款的手术刀片包装机，该设备代替了早期的凸轮连杆式手术刀片包装机，具有稳定性、精密型、自动化程度高等优点。其设备采用压缩空气带动设备、具有PLC变频通讯控制，人机界面操作，全中文菜单提示等特点。

2 热封的影响因素

2.1热封温度

热封温度是指将热封层加热到一个比较理想的粘流状态，使热封材料开始进入熔融状态的温度。热封温度应该根据热封材料的特性、厚度及热封面积大小而设定。在热封加工过程中，热封温度对热封强度的影响最为直接。在实际生产过程中，热封温度还受热封压力、机速以及复合基材的厚度等因素影响，因而实际热封温度往往要高于热封材料的熔融温度。热封温度若低于热封材料的融点，则无论怎样加大压力或延长热封时间，均不能使热封层真正封合。

一般来说，随着热封温度的增大，热封强度也会增加，但到了一定的温度以后，强度不会增加。如果热封温度过高，易使热封部位的热封材料熔融挤出，降低了热封厚度，极易损伤热封材料，大大降低了封口的热封强度、密封性能。

2.2热封的压力

热封压力的作用是在热封温度下使已处于粘流状态下的热封层在热封界面之间产生有效的分子相互渗透、扩散，也促使铝箔封合表面的气体逸出，使热封材料表面的分子间距离缩小，产生更大的分子间作用力，从而提高了热封强度。

要达到理想的热封强度，必须加以合适的压力。热封压力的大小与热封材料的性能、厚度、热封宽度等有关。随着压力的增加，热封强度一般会随之上升，对界面密封性有利。但要防止过高会使热封部位的熔融材料被挤出，降低热封效果。若热封压力不足，两层热封材料之间难以实现真正的贴合和互熔，导致局部热封不上，或者难以消除热封层中的空气，造成封口不平整或未完全封合。降低了热封强度。可通过热封强度的测试或渗漏试验了解热封性能。

另外，压力的变化可以改变热封特性。例如，压力的增大，可以减小热封的范围。

2.3热封时间的影响

热封时间是指复合铝箔在热封上模与下模的接触时间，它也是影响热封性能和外观的一个关键因素。相同的热封温度和压力，热封时间长，则热封层熔合更充分，结合更牢固。但热封时间过长，可能会造成一些负面影响。首先，容易造成热封处起皱变形，影响平整度和外观；其次，热封时间过长，也可能会造成热封性能的恶化。

2.4设计范围

热封的影响因素较多，除了以上所述，还跟材料本身以及包装速度等等其他因素有关，本文仅针对设备特点选择3个重要因素(上模温度、热封时间、下模温度)进行阐述，并以此作为试验设计的考虑范围。

3 统计技术

3.1正交试验设计

正交试验设计是研究多因素、多水平的一种设计方法，它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验，适合于考察多种因素各种水平对指标的影响，通过较少的实验次数，选出最佳的实验条件。这些有代表性的点具备了“均匀分散，齐整可比”的特点，同时，可帮助我们在错综复杂的因素中抓住关键因素，并单独判断这些因素所起的作用。也可根据实验结果进行评估，必要时再拟出进一步的实验方案，使试验工作更趋完善，所得结果更为可靠。

3.2方差

方差也是常用统计技术中的一种，在实际生产工作中，有着广泛的应用。它是各个数据与平均数之差的平方和的平均数。在概率论和数理统计中，方差用来度量随机变量和均值之间的偏离程度。也就是说，方差是刻画波动大小的一个重要的数字，与平均数一样，仍然采用样本的波动大小去估计总体的波动大小的方法，方差越小则波动越小，稳定性也越好。在许多实际问题中，研究随机变量和均值之间的偏离程度有着很重要的意义。

4 方案设计

4.1设计目的

找出该设备最优条件组合，以得到最佳实验数据

4.2设计方法

将影响热封效果的3个因素作为因子，而每个因素安排3种水平，若进行全面展开试验，则需27种试验方案，而采用正交试验设计，只需9种。见表1

表1 正交试验方案Tab.1 Orthogonal experiment scheme

各因素与水平确定后，选择L9(34)正交表安排试验方案。见表2

表2 方案设计分析Tab.2 Design analysis

由表可知，2-1-2的方案最佳，对此方案进行重复性实验，以观察其稳定性，经试验，该条件下检测数据较为满意。

通过各因子平方和的计算，进行F比的计算，确定因子的显著性,见表3。

表3 方差分析Tab.3 Analysis of variance

将三因子的F比分别求出，并与分位数比较可知：FA>F0.90(2,2)=9.0

由表3可知，因子A(即上模温度)为显著因子。由此，对A因子的水平进行进一步验证，以得到包装机的最佳实验参数。

4.3因子A的水平验证

在下模温度与热封时间不变的条件下，安排因子A从140℃～200℃进行验证。每个温度下取样5个，经检测，160℃～190℃条件下，每条边的热封强度均符合要求，且无渗漏现象。

对每个温度下的数值进行汇总分析，首先计算其均值，并观察其总体情况，据此数据统计。如表4所示。

表4 均值计算Tab.4 Average calculation

此外，对数据进行方差计算，观察其总体情况。如表5所示。

表5 方差计算Tab.5 Variance calculation

5 结果

权衡以上均值与方差的计算结果，选择了170℃作为上模温度的首选。最终包装机的生产参数如表6所示。

表6 生产参数Tab.6 Production parameter

6 结论

通过采用统计技术的运用，可以用最少量的实验次数得到最科学，可靠的实验数据，大大降低了时间、精力和各种成本。根据表6的数据用于热封手术刀片热封包装中强度高，性能好。

靶向给药微型医疗机器人

近日，香港中文大学工程学院机械与自动化工程学系成功研制了微型医疗机器人。它呈多孔支架状，长度接近头发丝的直径。能精准传送药物至人体的特定部位，预计将来可用于癌症、脑梗中风、视网膜退化等多种疾病的靶向治疗。

该微型机器人是通过外在磁场操控，可精准地传送药物至人体内微小的部位，穿梭于血管、眼及脑内，可将药物直接传送到传统方法难到达之处，成为真正的主动靶向给药。而传统治的方法只能通过血管被动给药。

该微型机器人具有创口小、精度高等优点，并可减少入侵性医疗方式引发的副作用。根据专家测评，该成果转化为产品，应用于临床还需进一步的研究。微型机器人自上世纪50年代提出至今，已在医疗领域有成功实践，例如利用胶囊式内窥镜探测人体肠道、通过微型机器人完成视网膜手术等。

(本刊讯)

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

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1674-1242(2014)02-0116-03

2014-03-10)