生物醫(yī)學(xué)溫度驗(yàn)證系統(tǒng)校準(zhǔn)方法研究

1溫度驗(yàn)證系統(tǒng)的校準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(gè)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(zhǔn)確控制滅菌溫度、壓力和時(shí)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(jì)量規(guī)范即將出臺(tái)。我國規(guī)范將跟歐盟標(biāo)準(zhǔn)接軌,溫度驗(yàn)證的校準(zhǔn)準(zhǔn)確度必須達(dá)到0.5℃,穩(wěn)定性為0.1℃。為了滿足溫度驗(yàn)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(yàn)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(jìn)行驗(yàn)證。溫度驗(yàn)證系統(tǒng)的測量準(zhǔn)確度是用戶進(jìn)行溫度驗(yàn)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(zhǔn)確可靠,在工作前需要對溫度驗(yàn)證系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。但目前國內(nèi)還沒有制訂相關(guān)的校準(zhǔn)規(guī)范。據(jù)使用單位反映,系統(tǒng)的校準(zhǔn)工作均在國外進(jìn)行,存在校準(zhǔn)周期長、費(fèi)用高、運(yùn)輸過程有可能影響儀器準(zhǔn)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(yàn)證系統(tǒng)的工作原理,在誤差理論的基礎(chǔ)上對溫度驗(yàn)證系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法進(jìn)行了研究。2validator2000溫度驗(yàn)證系統(tǒng)溫度驗(yàn)證系統(tǒng)主要包括校準(zhǔn)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(yàn)證蒸汽滅菌器、隧道式烘箱、干熱烤箱、凍干機(jī)等溫度設(shè)備而研制,滿足FDA的要求和歐洲標(biāo)準(zhǔn)。目前市場上準(zhǔn)確度較高的驗(yàn)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(yàn)證系統(tǒng)為例對溫度驗(yàn)證系統(tǒng)的校準(zhǔn)進(jìn)行研究。Validator2000溫度驗(yàn)證系統(tǒng)由Validator誖2000驗(yàn)證儀、IRTD溫度標(biāo)準(zhǔn)、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(yàn)證儀是一個(gè)可單獨(dú)工作的溫度驗(yàn)證儀,專門針對滿足FDA新的數(shù)據(jù)保護(hù)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(jì);IRTD溫度標(biāo)準(zhǔn)即智能(intelligent)電阻溫度裝置(RTD),他是一個(gè)二次溫度標(biāo)準(zhǔn),內(nèi)部包括用以校準(zhǔn)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(yàn)證軟件和準(zhǔn)確度可追溯的溫度標(biāo)準(zhǔn)時(shí),實(shí)現(xiàn)熱電偶探頭全自動(dòng)校準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的配套裝置。其實(shí)物圖如圖1所示。溫度驗(yàn)證系統(tǒng)的工作原理是用IRTD智能電阻溫度標(biāo)準(zhǔn)和干井式溫浴或低溫溫浴對熱電偶完全自動(dòng)地進(jìn)行測試溫度點(diǎn)的前校準(zhǔn)和后校準(zhǔn),通過軟件對熱電偶進(jìn)行修正,設(shè)置驗(yàn)證試驗(yàn),按照用戶的需要生成驗(yàn)證報(bào)告。工作原理圖見圖2。3預(yù)期使用要求為了保證溫度驗(yàn)證系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確,在系統(tǒng)工作前需要對其計(jì)量性能進(jìn)行確認(rèn)。計(jì)量確認(rèn)的定義是為確保測量設(shè)備符合預(yù)期使用要求所需的一組操作。預(yù)期使用要求指的是對測量設(shè)備的性能的要求。要完成計(jì)量確認(rèn),首先必須知道預(yù)期使用要求,然后針對這些要求對測量設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn),通過校準(zhǔn)得出測量設(shè)備的實(shí)際計(jì)量特性的指標(biāo),再將測量設(shè)備的實(shí)際計(jì)量特性指標(biāo)與預(yù)期的使用要求進(jìn)行比較,看其是否滿足預(yù)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(yàn)證系統(tǒng)的性能要求是測量準(zhǔn)確度和誤差極限,所以校準(zhǔn)研究主要是圍繞這兩方面進(jìn)行的。3.1測量誤差的分析校準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的量值之間關(guān)系的一組操作。校準(zhǔn)的目的是對照計(jì)量標(biāo)準(zhǔn),評定測量裝置的示值誤差,確保量值準(zhǔn)確。在校準(zhǔn)前要對溫度驗(yàn)證系統(tǒng)進(jìn)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。通常可分為兩類: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(yù)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(yàn)證系統(tǒng)操作說明書,在誤差理論的基礎(chǔ)上對溫度驗(yàn)證系統(tǒng)的誤差來源進(jìn)行了分析。Validator2000溫度驗(yàn)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(zhǔn)(干井或油浴)和準(zhǔn)確度可追溯的溫度標(biāo)準(zhǔn)的潛在誤差。3.2溫浴、溫場、電目前對溫度驗(yàn)證系統(tǒng)的校準(zhǔn)一般采用元件分項(xiàng)校準(zhǔn)方法。即對系統(tǒng)各個(gè)具有計(jì)量性能的組成元件按相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行校準(zhǔn)。這種方法的校準(zhǔn)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(zhǔn)確度高,并不一定表示系統(tǒng)的準(zhǔn)確度高,所以分項(xiàng)校準(zhǔn)并不能很準(zhǔn)確地對溫度驗(yàn)證系統(tǒng)進(jìn)行評定。經(jīng)過分析和研究,對溫度驗(yàn)證系統(tǒng)的校準(zhǔn)采用了元件分項(xiàng)校準(zhǔn)和系統(tǒng)整體校準(zhǔn)相結(jié)合的方法。分項(xiàng)校準(zhǔn)可以檢測系統(tǒng)每個(gè)元件的準(zhǔn)確度,確保系統(tǒng)在高準(zhǔn)確度的狀態(tài)下運(yùn)行;整體校準(zhǔn)可以讓用戶對系統(tǒng)的計(jì)量性能有直觀、準(zhǔn)確地了解。元件分項(xiàng)校準(zhǔn)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(zhǔn):在對醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行檢測前,需要對系統(tǒng)的熱電偶進(jìn)行校準(zhǔn),干井式溫浴提供校準(zhǔn)時(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)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(zhǔn)的準(zhǔn)確度,所以首先對干井式溫浴進(jìn)行校準(zhǔn),校準(zhǔn)內(nèi)容主要包括溫場均勻性、穩(wěn)定性、參考溫度計(jì)顯示值與標(biāo)準(zhǔn)溫度的偏差。(2)IRTD智能電阻溫度標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn):熱電偶的校準(zhǔn)采用的是比較法,即將IRTD智能電阻溫度標(biāo)準(zhǔn)和熱電偶同時(shí)放入干井式溫浴,溫度穩(wěn)定后讀取標(biāo)準(zhǔn)和熱電偶的示值,通過計(jì)算得到熱電偶的誤差。為保證系統(tǒng)校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度,在溫度驗(yàn)證系統(tǒng)工作前需要對IRTD智能電阻溫度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)。在系統(tǒng)工作時(shí),溫度標(biāo)準(zhǔn)和熱電偶的測量值都是通過Validator誖2000驗(yàn)證儀來采樣的,考慮到測量的顯示誤差,沒有單獨(dú)對IRTD智能電阻溫度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn),而是對IRTD智能電阻溫度標(biāo)準(zhǔn)與Validator誖2000驗(yàn)證儀進(jìn)行配套校準(zhǔn)。在量值的溯源和傳遞中,通常用準(zhǔn)確度更高的或標(biāo)準(zhǔn)的測量系統(tǒng),通過比對測量對其他測量系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn),使之成為符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的認(rèn)可的測量系統(tǒng)。在實(shí)驗(yàn)室條件下,用優(yōu)于溫度驗(yàn)證系統(tǒng)準(zhǔn)確度的裝置對系統(tǒng)進(jìn)行整體校準(zhǔn)。4實(shí)驗(yàn)和結(jié)果對生物制品研究所的Validator誖2000溫度驗(yàn)證系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn),根據(jù)上述校準(zhǔn)內(nèi)容給出校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。4.1溫度檢查系統(tǒng)的信息這套溫度驗(yàn)證系統(tǒng)由干井式溫浴、智能鉑電阻溫度標(biāo)準(zhǔn)、Validator誖2000驗(yàn)證儀、熱電偶組成,其主要信息見表1。4.2標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目和數(shù)據(jù)4.2.1溫度控制標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn):測量范圍為:-195℃～420℃分辨率:0.001℃準(zhǔn)確度:±0.025℃。(2)校準(zhǔn)溫度點(diǎn)參考相應(yīng)的干井爐校準(zhǔn)指南,對干井式溫浴的的示值誤差和溫場性能進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器:一等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)(編號88686型號WZPB),校準(zhǔn)溫度點(diǎn):50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃、350℃。校準(zhǔn)數(shù)據(jù)見表2。(3)溫度示值誤差校準(zhǔn)根據(jù)用戶的需求,參考JJG160-1992標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻檢定規(guī)程,對其進(jìn)行溫度示值誤差的校準(zhǔn)。校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器為一等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)(編號88686,型號:WZPB),校準(zhǔn)溫度點(diǎn)為121℃、132℃、180℃、250℃、280℃。校準(zhǔn)數(shù)據(jù)見表3。(4)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)論經(jīng)過校準(zhǔn)可知干井式溫浴和IRTD智能電阻溫度標(biāo)準(zhǔn)符合其技術(shù)指標(biāo)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(zhǔn)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(shí):系統(tǒng)準(zhǔn)確度:0.28℃,誤差極限(包括傳感器)低于±0.5℃。(2)鉑電阻流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)室條件下,選用一等鉑電阻溫度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置(U=12mk,k=2;標(biāo)準(zhǔn)器編號為88686,型號WZPB)對Validator2000溫度驗(yàn)證系統(tǒng)所配的10支熱電偶進(jìn)行校準(zhǔn),其示值誤差見表4。(3)在工作條件下，熱能校準(zhǔn)Validator2000溫度驗(yàn)證系統(tǒng)工作時(shí),熱電偶的校準(zhǔn)系統(tǒng)是由IRTD智能電阻溫度標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)證系統(tǒng)的測量誤差,其校準(zhǔn)結(jié)果見表6。(5)通過上述校準(zhǔn),可以得出該溫度驗(yàn)證系統(tǒng)的準(zhǔn)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(hù)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(yàn)證的規(guī)范(EN285,EN554)的要求(系統(tǒng)