干热法用于灭菌和去热原的验证.docx
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干热法用于灭菌和去热原的验证
干热法用于灭菌和去热原的验证
美国注射剂协会
1.0前言
2.0范围
3.0对流加热
3.1间歇（法）
3.2连续（法）
4.0传导加热
4.1间歇（法）
4.2连续（法）
5.0辐射加热
5.1辐射加热过程的各种因素
5.2间歇（法）
5.3连续（法）
6.0生物学的验证
6.1生物学的含义
6.2实验室研究
6.3工场研究
7.0参考文献
8.0附录A9.0附录B
1.0前言
能耐受比较高温的却又不宜被蒸汽渗透或被湿热破坏的灭菌物件，干热法常是可选择的方法。
干热经常用于些诸如粉末，油类，矿脂（凡士林），玻璃器皿，和不锈钢器具等的灭菌。
由于在相同温度时干热对细菌致死率远远低于饱和蒸汽，因此干热灭菌法需要较高温度和/较长时间的暴露，但一般干热比蒸汽灭菌简单。
然而蒸汽灭菌的一些基本概念和方法也可被干热灭菌所采用。
例如，在比较干热法的相对灭菌能力时，可用相似于F0值的致死率单位。
用相似于蒸汽灭菌的方法，时间与温度的条件改变可综合成170C时的相当时间，（设定一个Z
值为20C）,这称之谓Fh值。
干热法的验证包括物理的和生物学的试验二个方面。
方法顺序如下：
设备安装的认证基本设备特性的认证
关键传感，监测和控制设备的校验单元的热力学性能的认证工艺过程的工厂鉴定工艺过程的微生物学验证试验数据的整理检查整套文件的最后认证
（注：
虽然工作小组选择20C的Z值，作为平均代表值，但应注意，报告中对干热，该值的范围为13〜28C,其中大部分在18〜23C）。
有些情况下，干热法只用于灭菌；但在某些情况下，则要求既灭菌，又使内毒素失活（去热原）。
一个循环过程的目的是规定验证方法。
干热法的验证有许多方法。
本技术报告提出许多可行方法中的三种。
第一种方法，仅为灭菌设计的干热法，视商品带菌量和其耐热性质而建立灭菌周期参数。
此周期设计得应保证微生物菌落可能生存的几率在一百万单位的商品中不大于一单位（未灭菌的几率为10-6），此方法用于对热极不稳定的材料。
用高耐热微生物（生物指示剂）来证实本方法的适宜性。
第二种方法也仅用于灭菌目的：
是一过度杀灭的方法。
此方法用于经得住暴
露于过热中的物质。
过度杀灭的方法能保证超过10-6未灭菌几率被很好的灭菌例如，一个过度杀灭周期提供的Fh，对于热呈高度耐受的生物指示剂产生一个12－log递减。
本方法不需要常规的带菌量估价，某些情况下可去掉生物指示剂，但个别例子中也偶尔用以进行适当的研究，以验证载体对微生物污染的适宜性。
第三种方法的验证过程，用于既是灭菌又是去热原的周期，当希望的终点是去热原则相对较高的温度和加热时间的延长是必需的。
因此这些周期对微生物致死率提出的安全范围远超过10-6未灭菌几率。
注：
虽然工作小组选用12－log递减作为过度杀灭周期的依据（标准），但必需知道，也可用别的标准。
12－log递减的概念是因多年来一直用于各种型式的灭菌过程中的一种。
2.0范围当研究结果确认其灭菌过程能达到要求时，此干热法验证的一般资料和准则。
这是各种理论、灭菌变数、工程和微生物研究的汇编，可单独或合并用于干热灭菌/去热原的过程的验证。
此处提出的概念和方法，并未打算被理解为工业中的现行实践，也不代表干热灭菌/去热原过程验证必需遵循的标准。
其他技术上等同的方法可达此目的者也可应用。
此技术报告提供一代表性的方案，按此方案可达到验证要求。
此技术报告不包含干热灭菌/去热原验证问题的全部细节。
灭菌器的工作特性。
文件（记录），常规监控及重验证等均不讨论。
3.0对流加热法对流加热法是靠移动介质的某些部分而传热的一种方法。
对流加热有二种型式：
自然和强迫对流加热。
自然对流加热乃流态物体因温度梯度造成的不同密度而生成的浮力的结果，强迫对流加热是机械装置作用的结果。
对流加热传递的基本方程式为：
q/c=hcAAT
其中4^=对流热传递速率BTU/hr
hc=平均热对流传导单位（常称之谓表面系数或热传递系数）、BTU/hrft20FA=面积ft2
△T二表面温度与在某一指定点液体温度之差0F常用于玻璃器皿灭菌的热
空气对流灭菌器，举例见图1至图4
3.1对流间歇法确证
3.1.1对流间歇法定义：
对流间歇法即一批予定量的商品同时经受对流循环以达到灭菌和/或去热
原。
任何符合这些标准的灭菌过程称作对流间歇法。
3.1.2设备安装的验收
认证并用文件证明，设备符合下列标准。
新设备符合原始购买规格。
例外情况应有适当的文件说明，现有设备有适当的文件作为每一点改进的依据。
如无书面资料则应建立一份文件。
结构安装符合制造商建议的指南，例如水平、绝缘和密封。
所有通用的接头如电气、气压和HVAC（采暖、通风和空调）符合设计限度和规范。
3.1.3基本设备性能的认证本节包括组成灭菌器各不同系统的实际运转。
每一系统如可能要单独校正，以使正常运转。
在每一单元上作一系列测试以确定电气/机械动作是否如设备说明书上所述一样。
最后的校正包括一系列周期的实施，以验证在制定的程序设计中每一系统部件都正确的协调运作，且可以重复。
下面是在本验证阶段中可以校正的一张项目建议表。
电气逻辑－确保每一步均在正确的程序设计中，且可重复。
周期设置点的可调节性－认证限制开关程序。
门联锁装置－必须正确工作，在灭菌期间不允许有便门。
垫圈的完整性－检查所有门上密封热的正负压密封性。
振动分析－检查风机达到正确动力平衡以减少振动。
气孔平衡能力－检查气孔/链动装置是否能开动和调节使之平衡。
鼓风机旋转－检查鼓风机是否按说明书标示的方向旋转。
鼓风机每分钟转数（RPM）－认证鼓风机是否达到正确的转速RPM。
加热元件－检查所有加热元件是否运转。
房间平衡一检查当一扇门开时，从灭菌中心到制备区域△P平衡应为正
压。
如用HEPA则认证其完整性。
3.1.4设备校正
校正设备有二个基本方式：
一是把零件从灭菌器上拆卸校正。
另一种方法是在原设备上对零件进行校正。
建议二中方法结合用以达到正确的校正。
温度传感装置和记录系统。
温度控制器（最好在原处校正）。
压力表。
灭菌周期设置点开关（最好在原处校正）。
定时装置。
速度计
3.1.5单元的热力学特性验证
在对流干热灭菌方法中，主要的参数是热介质的均匀性，此均匀性可从灭菌室出口处的热介质如（空气）流量而测得。
流量等于流速和出口处截面积的乘积。
Q=AV
其中Q是体积流量ft3/min（CFM），A是出口处管子的截面积ft2，V是空气流速ft/min。
调节出气孔，可在截面积处控制流量，监控排出空气的粒子性质，并保证达到预先设定的可接受的范围内。
一旦建立了气锁的模式，就可得到灭菌室的温度图。
例如做各种试验以确定温度差、热点和冷点，以及缓慢升温的区域。
从空灭菌气器得到的数据，将用作将来气流模式改进的基础。
为证实重现性的测试的次数和形式可根据得到的结果值来决定。
3.1.6工艺过程的工程鉴定由于热空气灭菌过程的灵敏度因装载的分配，装载物原始温度以及装载物组
份比热的不同而变异，建议作下列研究。
热探头置于能给出每轮最大的温度信息的模式中作热分布和热穿透的研究。
这些研究将决定最少的灭菌周期，并决定在微生物验证中微生物的放置位置。
试验装载量变化时（例如最大装载量和最小装载量）温度差异和最慢加热区域。
这些基础数据可用来识别类似热特性的装载类型。
一旦大多数的装载分类建立后，从中选出有代表性装载最差情况用以建立整个组的时间－温度关系。
利用这装载规模就能严格确定暴露时间，放置地点和灭菌周期中其所需要的参数。
认证这些参数可机械的重复。
检验机械重复性的多种参数的建议表提供如下：
温度设置点
暴露时间
控制器的灵敏度
3.1.7工艺过程的微生物验证
在一单元中进行热分布和热穿透云状的重复对照。
在这些运转中不作设备或过程的调整。
在热穿透研究中微生物标的物单位（例如升温指示剂/或内毒素标
的物）是置于已放有探头的单元附近。
这个微生物标的物用来认证已建立的灭菌周期系统热力学参数。
（参看6.0节）
灭菌周期参数按最小的周期规格设定，以保证在最小周期条件下的工艺效率。
3.1.8全部实验参数的收集和整理
运转的数据要整理和分析，其结果要判明是否认可。
如不能认可则重新试验，或者改变试验的参数。
如每一试验过程的规定，其数据是可接受的，则把结论写成报告以便于有关人员使用查阅。
3.1.9整套文件的最后鉴定
在检查最后全部文件时，提出以下考虑事项：
灭菌运转的所有厶T值和热的累积历程是否符合公司的规格。
微生物标的试验的结果是否符合过程中的生物学的含义。
（见第6.0节）把所有最后形式的数据，检查一遍后，如果可以接受的，则用各种条例来加以通过。
如符合建立的灭菌周期规格则试验单元将认为通过验证，则可应用。
3.2对流连续法的定数
321对流连续法的定数
预定数量的商品在预定速率下传送，从而达到预期的灭菌或去热原效果，称之为连续对流法。
符合这些规范的任何灭菌过程，就被认作是连续对流法（参看图2和图5）
3.2.2设备安装验收
鉴定和以文件证明设备符合以下标准。
新设备符合原始购买的规格，如有例外应有合适的文件说明，现有设备有合适的文件作为每一点改进的依据；如写书面资料，则应建立一套文件。
结构安装符合制造商提议的指南，例如水平、绝缘和气流等。
所有通用接头和电气和HVAC符合设计规格和规范。
单元和设施的建造材料应符合所有设计限度和规范。
加热区
冷却区
"加热室温度k
--!
典型成品温度
\
\
冷却室温度'
温度
最高温度
设置点温度
最低温度
时间
3.2.3基本设备性能的认证
这些包括组成连续灭菌器的各种系统的实际运转。
每个系统，如可能要个别校正，以便正常运转。
对单元进行一系列的试验以确定电气/机械动作是否如设备说明书所描述的一样。
最后的校正包括单元的运转以认证每一系统部件都正确的协调运作以下是在本认证阶段中可能要校正的项目表。
电气逻辑－保证每步都有正确的顺序并能重复。
灭菌周期设置电的可调节性－限定开关顺序的认证。
商品联锁装置的超载－必须正确工作，在过程中不允许装置能驱动并调整使之平衡。
鼓风机转动－校正风机按指定方向旋转。
震动分析－校正鼓风机的正确动力平衡使之减低在管道内的每一部分的震动。
气流平衡-校正（厶P要考虑有关整个通道的预定部分的△P为正压。
）鼓风机RPM—认证鼓风机达到正确的RPM。
加热元件－校正所有加热元件正确运行。
传送带速度—校正传送带速度和带速记录器运转正常。
如用HEPA过滤器要验证其完整性。
3.2.4设备校正设备校正有二种基本方法：
设备从灭菌器上卸下和固定在原位上进行校正，
如用两者结合运用，可得到更精确的校正。
以下设备部件在验证前，先按个别公司规定的变量衡来校正。
温度传感装置和记录系统。
温度控制器（最好在原处校正）。
压力表
传送带速变记录仪
传送带速变控制器灭菌周期设置点开关（最好在原处）变速仪
3.2.5单元的热力学特性认证
在干热灭菌的对流模式中，关键参数是热介质的均匀性，此均匀性可根据通道的加热区和灭菌的出口处的热介质（空气）流量测得。
力量等于速度和通道出口处的截面积的乘积
Q=AV
其中Q是体积流量ft3/min（CFM），A是出口处的截面积ft2，V是空气流速ft/min。
调正出口处使通过出口处截面积的流率得到控制，监控排出空气的微粒质量，使保证达到预定的可接受的范围之内。
一旦气流模式建立，即可获得加热和灭菌的温度图（例如做实验以决定温度差、热点、冷点和最慢受热的部分）。
从空灭菌器实验得到的数据，将用作以后调整流量模式的基础。
为证实重现性而作试验的次数和形式可从得到的结果值来决定。
3.2.6工艺过程的工程鉴定由于热空气灭菌过程的灵敏度和装载物的密度，装载物的原始温度和组份的比热有明显的变化，下述方法可用于校正。
装载物的变化可在传送机上横放一传感器等测试传送带上的温度和缓慢升温部分的变化。
这些基础数据可用于对有类似热特性的装载物进行归类。
一旦主要装载物分类建立，可在该类中具代表性的试验性运转中求得最差情况，用以整个组作速度－温度关系直线灭菌周期中的暴露时间，设置点和其他需要的参数，都可以从试产中定下来，要认证这些参数能机械的重复。
用于检验机械重复的各种参数的建议如下：
每区域的温度设置点
传送带速度
控制器的灵敏度
3.2.7工艺过程的微生物验证在一单元中作热分布和热穿透运转的重复对照。
在这些运转中不作设备或工艺过程的调整。
热穿透过程研究中微生物标的单位（生物指示剂和/或内毒素标
的物已置传感器的单元附近。
这个微生物标的物应放在置传感器单元的附近。
微生物标的物是用来认证所建灭菌周期热力学的参考。
参见第6.0节）
灭菌周期的参数按最小的周期规格设定以保证在最小周期条件下的工艺效率。
3.2.8全部实验数据的收集和整理（参见3.1.8节）
3.2.9整套文件的最后确证（参见3.1.9节）
4.0传导加热法传导加热借助于二个机理，一是分子的相互作用，根据这一类，在较高能级水平的分子可把能量传递给邻近属于低能级水平的分子。
第二个机理借助于“游离”电子；而非金属含量最低。
因此，固体的导热能力直接随“游离”电子的含量而变化。
纯金属是最好的导热体，非金属是最差的导热体。
4.1间歇传导过程的确证
4.2.1连续传导过程的定义连续传导加热过程是一个在预定量的商品中，在预定速率下，经过连续传导周期，使达到灭菌和/或去热原。
任何一个灭菌过程符合这些规范（依据）可视为是连续传导工艺过程（见图3和图5）
4.2.2设备安装的认证应认证并以文件证明设备符合以下标准。
新设备要符合买进时的原始规格，如有例外则应有适当的文件说明。
原设备有有适宜的文件作为每一点改进的依据，如无书面资料，则应建立一套文件。
设备的安装要符合制造商提出的指南，如水平、绝缘，必用设施（如水、电、煤气）。
所有通用接头如电、气压、气体和HVAC必须符合设计的规格和规范。
不论是整体或零件的建造材料必须符合设计的限度和规范。
4.2.3基本设备性能的认证本节包括组成灭菌器不同系统的实际运转，每个系统如可能要个别校正，以便正常运转。
对单元进行一系列试验，以确定其是否符合说明书上所描述的机械运作。
最后的校正包括单元的运转，来验证每一系统部件都正确的协调工作。
下面是在本认证阶段中可能要校正的建议的项目表。
电气逻辑－保证每步都有准确的顺序且能重复。
灭菌周期设置点的可调节性－限定开关顺序的验证。
震动分析－检查风机的动力学平衡以减少震动。
空气平衡能力－检查风叶/连接装置，使之能驱动并调节使之平衡
风机转动－检查风机是否按规定方向旋转。
遮热板－检查是否所有的遮热板安装准确。
风机转动的RPM—检查风机是否达到准确的转速RPM。
加热元件－检查是否所有的加热元件准确运行。
如用HEPA则应检验完整性。
4.2.4设备的校正
设备校正有二种基本方法：
设备零件从灭菌器上卸下，或设备零件就在灭菌器原位上校正。
如二者结合运用，可得更准确的校正。
建议下述设备零件，在验证前，先按个别公司的度量衡定来校正。
温度传感装置和记录系统
温度控制器（建议在原处校正）
压力表灭菌周期设置点的开关（建议在原处校正）气体流量计
速度仪
4.2.5单元的热力学特性认证
在干热灭菌的传导模式中，关键参数是热介质的均匀性，此均匀性可用在灭菌器的物品出口处产品的温度测得。
如使用隔栅板，则应调节产品出口处截面的控制流量。
对空气排出的微粒质量监控以保证在预先设置的可接受的范围之内。
灭菌器空态试验所得的数据，可作为以后气流模式改进的基础。
证实其重复性能力所需测试次数及方法，可根据获得的结果值而定。
4.2.6工艺过程的微生物验证
由于传导灭菌工艺的灵敏度，装载物的外形，原始装载温度和装载物组份的比热而有明显的变化。
装载物的变化应测试温度增量和最慢受热区域。
这些数据可用于那些有类似热特性的产品型式归类。
一旦建立了主要产品的分类，此组中一个代表性的试运转所得的最差条件可用为整个组建立时间—温度关系。
用试验性装载物，则最小灭菌周期的暴露时间，设置点及其它所需的变化均可确定。
应认证这些参数可机械重复。
用于检验机械重复的各种变数的建议表提供如下。
温度设置点
工艺过程速率控制器的灵敏度
4.2.7工艺过程的微生物验证在单元中作热分布和热穿透运转的重复对照。
在这些运转中不作设备或工艺过程的调整。
在热穿透研究中，微生物标的物单位（如生物指示剂和/或内毒素
标的物）应放在置传感器单元的附近。
微生物标的物是用来认证所建灭菌周期热力学的参考。
（参见第6.0节）
灭菌周期的参数按最小的周期规格设定以保证在最小周期条件下的工艺效率。
4.2.8全部实验数据的收集和整理（参见3.1.8节）
4.2.9整套文件的最后鉴定（参见3.1.9节）
5.0辐射加热是一个过程，在这个过程中，当实体被隔开，甚至二者间是真空时，能量从高温体流至低温体。
热在无中间介质的帮助下，以有限间歇形式或量子形式散发。
基本转换方程式：
qr=6XAxTi
其中q/二热流速率BTU/h
A二散发物的表面积ft2
Ti=散发物表面的温度Rankine氏（华氏绝对温度）°R
6=Stefan-Boltzmann常数0.1714x10-8BTU/hrft20R由于辐射热交换器的机械特性，当涉及干热灭菌时，几个附加因素必须包括在方程式中，每个因素给工艺的能量与工艺有内在联系而对各装备的设计来说它们都不一样。
重要的一点是，这些因素在验证过程中，就要考虑和重视。
5.1辐射加热过程的各种因素
5.1.1辐射热源
在认证过程中，对于热单元的辐射能源的特性必须考虑。
波长范围以及能量大小将由能源达到的温度来决定。
通常的能源是电阻丝和石英管。
这些系统的波长远转范围和能量水平经常变动，因此影响最初的设计参数。
5.1.2暴露部分和能源的几何形状单元中暴露部分和能源的几何形状，均将影响单元内的辐射密度的均匀性。
能源的几何形状将直接影响发射力和辐射的原始分布。
能源放置的地方和暴露包装的几何形状将间接影响单元内的反射辐射。
5.1.3目标物的性质有三种目标物的性质需要考虑，即被幅照物品的几何形状，物品的颜色和物品的表面组成。
物品的几何形状将影响接受辐射能的百分数，物品的颜色将决定最易吸收的波长，而表面特性和物品的组成将决定透入变反射度的比例，这些性质将决定一个单元的加热和暴露时间。
5.2辐射加热间歇法在工作小组写文本时尚无工业可用的辐射热间歇法灭菌器。
5.3辐射加热连续法的确证
5.3.1连续辐射热过程的定量
一个连续辐射热过程，是一予定量的商品，在预定的速率下，经过〜连续辐射热以达到灭菌或/和去热原。
符合这些含义的任何过程，可认为是一连续过程。
5.3.2设备安装的认证认证和用文件证明，设备符合下列标准。
新设备符合原始购买的规格，如有例外应有适当的说明文件。
设备应有适宜的文件以支持每一点改进。
如无书面文件，则应补充一套文件。
5.3.3基本设备性能的认证基本包括灭菌器组成的各系统的实际运转。
每一系统如属可能，要个别校正，
以便正常运转。
对单元要进行系列的测试，以确定机械运转是否与说明书上所述一样。
最后检查单元的运转以认证每一系统协调正确。
以下是在认证阶段可能要校正的建议的项目表。
电气逻辑－保证每一步是正确按顺序且能重复灭菌周期设置点的可调节性－限定开关顺序的认证。
震动分析－校正风机使有正确动力平衡以减少振动。
空气平衡能力－校正风叶/连接机械能驱动并调节使之平衡。
风机转动－校对风机是否按规定方向旋转。
遮热板－检查风机是否达到正确的转速使RPM。
加热器零件－校正传送带速度和带速记录仪运转正常。
空气平衡－校正在整个通道的准备部分P为正值。
如用HEPA过滤器，要认证其完整性。
5.3.4设备的校正
设备校正有二种基本方法，设备零件从灭菌器上取下校正。
建议二者合并运用以求得更精确的校正。
建议下述设备零件应在验证之前按个别公司提供的度量衡规定先作校准。
温度传感装置和记录系统温度/电气控制器（最好在原处校正）灭菌周期设置点开关（最好在原处校正）传送带速度控制器
传送带速度（最好在原处校正）
空气平衡
速度仪
5.3.5单元的热力学特性认证在干热灭菌的辐射热模式中，关键参数在5.1.1及5.1.3节中已述。
由于没有像在干热灭菌的传导或对流加热模式中的加热介质存在，因此对辐射灭菌器不宜作热力学性质的测定。
可接着作工艺过程的工程鉴定。
5.3.6工艺过程的工程鉴定由于辐射加热灭菌工艺的灵敏度因装载物的复杂程度，原始温度及其组份的比热而有显著的变化，所以必须对装载物的变化测定△T及最慢加热区。
这些数据可用于那些有同样热性质的产品的型式各部归类。
建立了主要的产品分类后，一个代表性，试验性运转所得的最差条件可用来建立整个组的时间/能量关系。
5.3.7工艺过程的微生物验证
建立了最低要求的工艺过程后，就可进行对照重复运行，并将微生物标的物（入生物指示剂和/或内毒素标的物）放进预先决定数量的容器中，在这些运转中，不须要作设备或工艺的调整，微生物标的物可认证所建立的灭菌周期的最小动力学参数。
（见6.0节）
灭菌周期参数是设定于最低周期规格以保证在最低灭菌周期条件下的工艺效率。
5.3.8全部实验数据的收集和整理，参阅3.1.8节。
5.3.9全套文件的最后鉴定。
参见3.1.9
6.0生物学的验证
6.1生物学的意图
有些干热法仅用于灭菌－存活概率方法对热有影响的物质需要有一种灭菌方法在不产生热降解的情况下达到无菌保证。
但由于过热或工艺不完善，可能造成不合格的产品，因此对这些物质的灭菌周期的验证是重要的，本方法的目的是决定保证生物负荷（微生物量）存活概率不大于10-6时需要的最小干热量。
此过程的致死效应在干热灭菌中可用Fh表
示。
Fh定义为在170C时的相当时间（分）,由灭菌过程提供，且假设Z值为20C,微粒建立此参数，必须实施以下研究。
6.1.1.1决定产品的微生物数量及耐热性的实验室研究，用此结果来决定获得特定的存活几率如10-6时的最小FH
6.1.1.2用于监控工艺过程中致死效应的生物指示剂的校验。
6.1.1.3作工场研究（在生产用灭菌器）以决定：
6.1.1.3.1能提供均匀热介质的灭菌器的可靠性（温度分布）
6.1.1.3.2灭菌周期提供的最小FH
6.1.133灭菌周期的可重演性以保证最小Fh始终如一地提供给装载型式最慢升热的区域。
6.1.2仅为灭菌用－过度杀灭法
过度杀灭法可用于能耐连续热处理而无不良效果的物质。
此方法由灭菌周期给予足够的致死效应，不管原来存在
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