生物醫(yī)學溫度驗證系統(tǒng)校準方法研究

生物醫(yī)學溫度驗證系統(tǒng)校準方法研究

1溫度驗證系統(tǒng)的校準為了確保醫(yī)療設(shè)備、食品、藥品的生產(chǎn)和使用在消毒和滅菌過程中的效果，世界衛(wèi)生組織的標準化規(guī)定必須審查消毒消毒設(shè)備和消毒過程。中國的mp標準也明確規(guī)定，重要的生產(chǎn)工藝和設(shè)備需要審查。滅菌工作的質(zhì)量控制是一個過程的質(zhì)量控制,不僅要重視滅菌物品最終結(jié)果如何,更應(yīng)著力于全過程的控制管理,應(yīng)準確控制滅菌溫度、壓力和時間等關(guān)鍵因數(shù)。2009年我國新的GMP規(guī)范和滅菌設(shè)備的溫度計量規(guī)范即將出臺。我國規(guī)范將跟歐盟標準接軌,溫度驗證的校準準確度必須達到0.5℃,穩(wěn)定性為0.1℃。為了滿足溫度驗證規(guī)范的要求,許多衛(wèi)生部門和相關(guān)企業(yè)都逐漸用溫度驗證系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的溫度巡檢儀對用于消毒滅菌的溫度設(shè)備進行驗證。溫度驗證系統(tǒng)的測量準確度是用戶進行溫度驗證和設(shè)備監(jiān)測的根本,為了確保系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)的準確可靠,在工作前需要對溫度驗證系統(tǒng)進行校準。但目前國內(nèi)還沒有制訂相關(guān)的校準規(guī)范。據(jù)使用單位反映,系統(tǒng)的校準工作均在國外進行,存在校準周期長、費用高、運輸過程有可能影響儀器準確度等現(xiàn)象。為了滿足醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)的需求,根據(jù)溫度驗證系統(tǒng)的工作原理,在誤差理論的基礎(chǔ)上對溫度驗證系統(tǒng)的校準方法進行了研究。2validator2000溫度驗證系統(tǒng)溫度驗證系統(tǒng)主要包括校準系統(tǒng)、記錄分析系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)。他是專門為生物制藥企業(yè)驗證蒸汽滅菌器、隧道式烘箱、干熱烤箱、凍干機等溫度設(shè)備而研制,滿足FDA的要求和歐洲標準。目前市場上準確度較高的驗證系統(tǒng)主要是美國GEKaye和德國HEIMSEN的產(chǎn)品。以GEKaye公司的Validator2000溫度驗證系統(tǒng)為例對溫度驗證系統(tǒng)的校準進行研究。Validator2000溫度驗證系統(tǒng)由Validator誖2000驗證儀、IRTD溫度標準、干井式溫浴和低溫溫浴、熱電偶溫度探頭及IQ/OQ及SOP文件組成。Validator誖2000驗證儀是一個可單獨工作的溫度驗證儀,專門針對滿足FDA新的數(shù)據(jù)保護條款(21CFRPart11),滿足國際上和歐洲cGMP對制藥、生物技術(shù)和醫(yī)療設(shè)備生產(chǎn)的要求(EN285,EN554)而設(shè)計;IRTD溫度標準即智能(intelligent)電阻溫度裝置(RTD),他是一個二次溫度標準,內(nèi)部包括用以校準和溫度/數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的電子部件;干井式溫浴是專門為用戶使用GEKaye驗證軟件和準確度可追溯的溫度標準時,實現(xiàn)熱電偶探頭全自動校準而設(shè)計的配套裝置。其實物圖如圖1所示。溫度驗證系統(tǒng)的工作原理是用IRTD智能電阻溫度標準和干井式溫浴或低溫溫浴對熱電偶完全自動地進行測試溫度點的前校準和后校準,通過軟件對熱電偶進行修正,設(shè)置驗證試驗,按照用戶的需要生成驗證報告。工作原理圖見圖2。3預期使用要求為了保證溫度驗證系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)的準確,在系統(tǒng)工作前需要對其計量性能進行確認。計量確認的定義是為確保測量設(shè)備符合預期使用要求所需的一組操作。預期使用要求指的是對測量設(shè)備的性能的要求。要完成計量確認,首先必須知道預期使用要求,然后針對這些要求對測量設(shè)備進行校準,通過校準得出測量設(shè)備的實際計量特性的指標,再將測量設(shè)備的實際計量特性指標與預期的使用要求進行比較,看其是否滿足預期的使用要求,如果滿足就可以開展工作。在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè),對溫度驗證系統(tǒng)的性能要求是測量準確度和誤差極限,所以校準研究主要是圍繞這兩方面進行的。3.1測量誤差的分析校準的定義是在規(guī)定的條件下,為確定測量儀器或測量系統(tǒng)所指示的量值,或?qū)嵨锪烤呋騾⒖嘉镔|(zhì)所代表的量值,與對應(yīng)的由標準所復現(xiàn)的量值之間關(guān)系的一組操作。校準的目的是對照計量標準,評定測量裝置的示值誤差,確保量值準確。在校準前要對溫度驗證系統(tǒng)進行誤差分析。誤差多數(shù)情況下是指測量誤差,他的傳統(tǒng)定義是測量結(jié)果與被測量真值之差。通?？煞譃閮深?系統(tǒng)誤差和偶然誤差。系統(tǒng)誤差是在同一量的多次測量過程中,保持恒定或以可預知方式變化的測量誤差。測量誤差中系統(tǒng)誤差起著重要作用,他決定測量的正確程度。參考Validator2000溫度驗證系統(tǒng)操作說明書,在誤差理論的基礎(chǔ)上對溫度驗證系統(tǒng)的誤差來源進行了分析。Validator2000溫度驗證系統(tǒng)的誤差應(yīng)該包括溫度測量探頭、記錄裝置、溫度基準(干井或油浴)和準確度可追溯的溫度標準的潛在誤差。3.2溫浴、溫場、電目前對溫度驗證系統(tǒng)的校準一般采用元件分項校準方法。即對系統(tǒng)各個具有計量性能的組成元件按相應(yīng)的國家標準和規(guī)范進行校準。這種方法的校準結(jié)果不直觀,不能直接給出系統(tǒng)整體誤差。由誤差理論可知,系統(tǒng)各組成元件的準確度高,并不一定表示系統(tǒng)的準確度高,所以分項校準并不能很準確地對溫度驗證系統(tǒng)進行評定。經(jīng)過分析和研究,對溫度驗證系統(tǒng)的校準采用了元件分項校準和系統(tǒng)整體校準相結(jié)合的方法。分項校準可以檢測系統(tǒng)每個元件的準確度,確保系統(tǒng)在高準確度的狀態(tài)下運行;整體校準可以讓用戶對系統(tǒng)的計量性能有直觀、準確地了解。元件分項校準具體內(nèi)容如下:(1)干井式溫浴的示值誤差和溫場性能校準:在對醫(yī)療設(shè)備進行檢測前,需要對系統(tǒng)的熱電偶進行校準,干井式溫浴提供校準時所需的溫度。他的測溫原理是用金屬塊作為恒溫腔體,置于加熱爐中溫度較均勻的地方,標準和被校的熱電偶插入金屬塊的插孔中,利用金屬塊的良好的熱傳導能力和較大的熱容量,獲得較好的溫度均勻性和穩(wěn)定性。干井式溫浴的溫場性能直接影響著熱電偶校準的準確度,所以首先對干井式溫浴進行校準,校準內(nèi)容主要包括溫場均勻性、穩(wěn)定性、參考溫度計顯示值與標準溫度的偏差。(2)IRTD智能電阻溫度標準的校準:熱電偶的校準采用的是比較法,即將IRTD智能電阻溫度標準和熱電偶同時放入干井式溫浴,溫度穩(wěn)定后讀取標準和熱電偶的示值,通過計算得到熱電偶的誤差。為保證系統(tǒng)校準的準確度,在溫度驗證系統(tǒng)工作前需要對IRTD智能電阻溫度標準進行校準。在系統(tǒng)工作時,溫度標準和熱電偶的測量值都是通過Validator誖2000驗證儀來采樣的,考慮到測量的顯示誤差,沒有單獨對IRTD智能電阻溫度標準進行校準,而是對IRTD智能電阻溫度標準與Validator誖2000驗證儀進行配套校準。在量值的溯源和傳遞中,通常用準確度更高的或標準的測量系統(tǒng),通過比對測量對其他測量系統(tǒng)進行校準,使之成為符合國家標準要求的認可的測量系統(tǒng)。在實驗室條件下,用優(yōu)于溫度驗證系統(tǒng)準確度的裝置對系統(tǒng)進行整體校準。4實驗和結(jié)果對生物制品研究所的Validator誖2000溫度驗證系統(tǒng)進行校準,根據(jù)上述校準內(nèi)容給出校準數(shù)據(jù)。4.1溫度檢查系統(tǒng)的信息這套溫度驗證系統(tǒng)由干井式溫浴、智能鉑電阻溫度標準、Validator誖2000驗證儀、熱電偶組成,其主要信息見表1。4.2標準項目和數(shù)據(jù)4.2.1溫度控制標準干井式溫浴:測量范圍為:50℃～400℃溫度指示分辨率:0.01℃穩(wěn)定性和一致性:±0.03℃IRTD智能電阻溫度標準:測量范圍為:-195℃～420℃分辨率:0.001℃準確度:±0.025℃。(2)校準溫度點參考相應(yīng)的干井爐校準指南,對干井式溫浴的的示值誤差和溫場性能進行校準。校準用標準器:一等標準鉑電阻溫度計(編號88686型號WZPB),校準溫度點:50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃、350℃。校準數(shù)據(jù)見表2。(3)溫度示值誤差校準根據(jù)用戶的需求,參考JJG160-1992標準鉑電阻檢定規(guī)程,對其進行溫度示值誤差的校準。校準用標準器為一等標準鉑電阻溫度計(編號88686,型號:WZPB),校準溫度點為121℃、132℃、180℃、250℃、280℃。校準數(shù)據(jù)見表3。(4)標準結(jié)論經(jīng)過校準可知干井式溫浴和IRTD智能電阻溫度標準符合其技術(shù)指標要求。4.2.2系統(tǒng)的總體評估限于篇幅,僅列出一組模塊的校準數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)見表4,表5,表6。(1)技術(shù)測量要求121℃時:系統(tǒng)準確度:0.28℃,誤差極限(包括傳感器)低于±0.5℃。(2)鉑電阻流量計標準裝置參考JJG368-2000工作用銅-銅鎳熱電偶檢定規(guī)程的相關(guān)要求,在實驗室條件下,選用一等鉑電阻溫度計標準裝置(U=12mk,k=2;標準器編號為88686,型號WZPB)對Validator2000溫度驗證系統(tǒng)所配的10支熱電偶進行校準,其示值誤差見表4。(3)在工作條件下，熱能校準Validator2000溫度驗證系統(tǒng)工作時,熱電偶的校準系統(tǒng)是由IRTD智能電阻溫度標準和干井溫浴組成,其示值誤差見表5。(4)系統(tǒng)的誤差測量我們用系統(tǒng)比對的方法得出溫度驗證系統(tǒng)的測量誤差,其校準結(jié)果見表6。(5)通過上述校準,可以得出該溫度驗證系統(tǒng)的準確度為0.10℃,誤差(包括傳感器)小于等于0.1℃。該系統(tǒng)滿足FDA保護電子記錄數(shù)據(jù)的規(guī)范要求(21CFRPart11),及國際上和歐洲關(guān)于制藥、生物技術(shù)和醫(yī)療設(shè)備制造廠商驗證的規(guī)范(EN285,EN554)的要求(系統(tǒng)