生物医学温度验证系统校准方法研究

生物医学温度验证系统校准方法研究

1温度验证系统的校准为了确保医疗设备、食品、药品的生产和使用在消毒和灭菌过程中的效果，世界卫生组织的标准化规定必须审查消毒消毒设备和消毒过程。中国的mp标准也明确规定，重要的生产工艺和设备需要审查。灭菌工作的质量控制是一个过程的质量控制,不仅要重视灭菌物品最终结果如何,更应着力于全过程的控制管理,应准确控制灭菌温度、压力和时间等关键因数。2009年我国新的GMP规范和灭菌设备的温度计量规范即将出台。我国规范将跟欧盟标准接轨,温度验证的校准准确度必须达到0.5℃,稳定性为0.1℃。为了满足温度验证规范的要求,许多卫生部门和相关企业都逐渐用温度验证系统取代传统的温度巡检仪对用于消毒灭菌的温度设备进行验证。温度验证系统的测量准确度是用户进行温度验证和设备监测的根本,为了确保系统检测数据的准确可靠,在工作前需要对温度验证系统进行校准。但目前国内还没有制订相关的校准规范。据使用单位反映,系统的校准工作均在国外进行,存在校准周期长、费用高、运输过程有可能影响仪器准确度等现象。为了满足医疗卫生行业的需求,根据温度验证系统的工作原理,在误差理论的基础上对温度验证系统的校准方法进行了研究。2validator2000温度验证系统温度验证系统主要包括校准系统、记录分析系统、传感器系统。他是专门为生物制药企业验证蒸汽灭菌器、隧道式烘箱、干热烤箱、冻干机等温度设备而研制,满足FDA的要求和欧洲标准。目前市场上准确度较高的验证系统主要是美国GEKaye和德国HEIMSEN的产品。以GEKaye公司的Validator2000温度验证系统为例对温度验证系统的校准进行研究。Validator2000温度验证系统由Validator誖2000验证仪、IRTD温度标准、干井式温浴和低温温浴、热电偶温度探头及IQ/OQ及SOP文件组成。Validator誖2000验证仪是一个可单独工作的温度验证仪,专门针对满足FDA新的数据保护条款(21CFRPart11),满足国际上和欧洲cGMP对制药、生物技术和医疗设备生产的要求(EN285,EN554)而设计;IRTD温度标准即智能(intelligent)电阻温度装置(RTD),他是一个二次温度标准,内部包括用以校准和温度/数据转换的电子部件;干井式温浴是专门为用户使用GEKaye验证软件和准确度可追溯的温度标准时,实现热电偶探头全自动校准而设计的配套装置。其实物图如图1所示。温度验证系统的工作原理是用IRTD智能电阻温度标准和干井式温浴或低温温浴对热电偶完全自动地进行测试温度点的前校准和后校准,通过软件对热电偶进行修正,设置验证试验,按照用户的需要生成验证报告。工作原理图见图2。3预期使用要求为了保证温度验证系统检测数据的准确,在系统工作前需要对其计量性能进行确认。计量确认的定义是为确保测量设备符合预期使用要求所需的一组操作。预期使用要求指的是对测量设备的性能的要求。要完成计量确认,首先必须知道预期使用要求,然后针对这些要求对测量设备进行校准,通过校准得出测量设备的实际计量特性的指标,再将测量设备的实际计量特性指标与预期的使用要求进行比较,看其是否满足预期的使用要求,如果满足就可以开展工作。在医疗卫生行业,对温度验证系统的性能要求是测量准确度和误差极限,所以校准研究主要是围绕这两方面进行的。3.1测量误差的分析校准的定义是在规定的条件下,为确定测量仪器或测量系统所指示的量值,或实物量具或参考物质所代表的量值,与对应的由标准所复现的量值之间关系的一组操作。校准的目的是对照计量标准,评定测量装置的示值误差,确保量值准确。在校准前要对温度验证系统进行误差分析。误差多数情况下是指测量误差,他的传统定义是测量结果与被测量真值之差。通常可分为两类:系统误差和偶然误差。系统误差是在同一量的多次测量过程中,保持恒定或以可预知方式变化的测量误差。测量误差中系统误差起着重要作用,他决定测量的正确程度。参考Validator2000温度验证系统操作说明书,在误差理论的基础上对温度验证系统的误差来源进行了分析。Validator2000温度验证系统的误差应该包括温度测量探头、记录装置、温度基准(干井或油浴)和准确度可追溯的温度标准的潜在误差。3.2温浴、温场、电目前对温度验证系统的校准一般采用元件分项校准方法。即对系统各个具有计量性能的组成元件按相应的国家标准和规范进行校准。这种方法的校准结果不直观,不能直接给出系统整体误差。由误差理论可知,系统各组成元件的准确度高,并不一定表示系统的准确度高,所以分项校准并不能很准确地对温度验证系统进行评定。经过分析和研究,对温度验证系统的校准采用了元件分项校准和系统整体校准相结合的方法。分项校准可以检测系统每个元件的准确度,确保系统在高准确度的状态下运行;整体校准可以让用户对系统的计量性能有直观、准确地了解。元件分项校准具体内容如下:(1)干井式温浴的示值误差和温场性能校准:在对医疗设备进行检测前,需要对系统的热电偶进行校准,干井式温浴提供校准时所需的温度。他的测温原理是用金属块作为恒温腔体,置于加热炉中温度较均匀的地方,标准和被校的热电偶插入金属块的插孔中,利用金属块的良好的热传导能力和较大的热容量,获得较好的温度均匀性和稳定性。干井式温浴的温场性能直接影响着热电偶校准的准确度,所以首先对干井式温浴进行校准,校准内容主要包括温场均匀性、稳定性、参考温度计显示值与标准温度的偏差。(2)IRTD智能电阻温度标准的校准:热电偶的校准采用的是比较法,即将IRTD智能电阻温度标准和热电偶同时放入干井式温浴,温度稳定后读取标准和热电偶的示值,通过计算得到热电偶的误差。为保证系统校准的准确度,在温度验证系统工作前需要对IRTD智能电阻温度标准进行校准。在系统工作时,温度标准和热电偶的测量值都是通过Validator誖2000验证仪来采样的,考虑到测量的显示误差,没有单独对IRTD智能电阻温度标准进行校准,而是对IRTD智能电阻温度标准与Validator誖2000验证仪进行配套校准。在量值的溯源和传递中,通常用准确度更高的或标准的测量系统,通过比对测量对其他测量系统进行校准,使之成为符合国家标准要求的认可的测量系统。在实验室条件下,用优于温度验证系统准确度的装置对系统进行整体校准。4实验和结果对生物制品研究所的Validator誖2000温度验证系统进行校准,根据上述校准内容给出校准数据。4.1温度检查系统的信息这套温度验证系统由干井式温浴、智能铂电阻温度标准、Validator誖2000验证仪、热电偶组成,其主要信息见表1。4.2标准项目和数据4.2.1温度控制标准干井式温浴:测量范围为:50℃～400℃温度指示分辨率:0.01℃稳定性和一致性:±0.03℃IRTD智能电阻温度标准:测量范围为:-195℃～420℃分辨率:0.001℃准确度:±0.025℃。(2)校准温度点参考相应的干井炉校准指南,对干井式温浴的的示值误差和温场性能进行校准。校准用标准器:一等标准铂电阻温度计(编号88686型号WZPB),校准温度点:50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃、350℃。校准数据见表2。(3)温度示值误差校准根据用户的需求,参考JJG160-1992标准铂电阻检定规程,对其进行温度示值误差的校准。校准用标准器为一等标准铂电阻温度计(编号88686,型号:WZPB),校准温度点为121℃、132℃、180℃、250℃、280℃。校准数据见表3。(4)标准结论经过校准可知干井式温浴和IRTD智能电阻温度标准符合其技术指标要求。4.2.2系统的总体评估限于篇幅,仅列出一组模块的校准数据,数据见表4,表5,表6。(1)技术测量要求121℃时:系统准确度:0.28℃,误差极限(包括传感器)低于±0.5℃。(2)铂电阻流量计标准装置参考JJG368-2000工作用铜-铜镍热电偶检定规程的相关要求,在实验室条件下,选用一等铂电阻温度计标准装置(U=12mk,k=2;标准器编号为88686,型号WZPB)对Validator2000温度验证系统所配的10支热电偶进行校准,其示值误差见表4。(3)在工作条件下，热能校准Validator2000温度验证系统工作时,热电偶的校准系统是由IRTD智能电阻温度标准和干井温浴组成,其示值误差见表5。(4)系统的误差测量我们用系统比对的方法得出温度验证系统的测量误差,其校准结果见表6。(5)通过上述校准,可以得出该温度验证系统的准确度为0.10℃,误差(包括传感器)小于等于0.1℃。该系统满足FDA保护电子记录数据的规范要求(21CFRPart11),及国际上和欧洲关于制药、生物技术和医疗设备制造厂商验证的规范(EN285,EN554)的要求(系统