干热灭菌器检测 - 中析研究所生物检测中心

干热灭菌器检测：原理、程序与关键要素

干热灭菌是利用高温干热空气（通常160°C至250°C或更高）在较长时间内破坏微生物及其代谢产物（尤其是热原/内毒素）的物理过程。作为无菌产品生产、医疗器械处理及实验室操作中的关键设备，干热灭菌器的性能必须通过严格、系统的检测来确保其有效性与可靠性。

一、干热灭菌器检测的必要性

法规符合性: 满足国内外药品生产质量管理规范(GMP)、医疗器械生产质量管理规范、药典（如中国药典、USP、EP）及相关行业标准（如ISO 17665系列）的强制性要求。
灭菌效果保证: 验证设备能否在设定的灭菌程序参数下，持续、有效地杀灭或去除所有目标微生物（包括细菌芽孢）及热原/内毒素。
工艺可靠性: 消除因设备性能波动（如温度分布不均、控制系统失灵）导致的灭菌失败风险，确保产品质量与患者安全。
数据完整性: 为产品放行提供科学、可追溯的验证数据支持。
设备维护与性能评估: 及时发现设备潜在问题（如加热不均、密封不良、风扇故障等），指导维护保养，评估设备状态。

二、干热灭菌器检测的核心类型（验证生命周期）

干热灭菌器的验证遵循安装确认(IQ)、运行确认(OQ)、性能确认(PQ)的三阶段生命周期模式。

安装确认 (IQ - Installation Qualification)
- 目的: 确认设备按照设计规范、制造商建议及相关标准正确安装。
- 主要内容:
  - 核查设备规格参数与采购订单、设计图纸的一致性。
  - 检查设备安装环境（位置、空间、公用工程连接 - 电源、压缩空气）。
  - 检查设备安装符合性（水平度、紧固件、管路连接、接地）。
  - 确认主要部件型号、材质证明文件（尤其与产品接触部分）。
  - 确认随机文件（操作手册、维护手册、电路图、备件清单）齐全。
  - 仪器仪表清单及校准状态确认（温度探头、压力表、计时器等）。
  - 确认控制系统的软件版本及访问权限设置。
  - 关键报警功能测试（如门未关、超温、风机故障）。
  - 公用工程参数（电压、气压）测试符合要求。
  - 物理检查（腔体清洁度、完好性）。
运行确认 (OQ - Operational Qualification)
- 目的: 在空载状态下，确认设备能够在整个操作范围内（设定参数上下限）稳定运行，各项功能符合设计要求。
- 主要内容:
  - 控制系统功能测试:
    - 设定程序编辑、存储、调用、运行功能。
    - 程序步骤（升温、灭菌/除热原、冷却）执行逻辑。
    - 参数设定范围（温度、时间）测试。
  - 空载热分布测试:
    - 目的: 确定空载状态下灭菌腔体内的温度分布特性，识别潜在的最冷点（Cold Spot）。这是后续热穿透和性能验证的基础。
    - 方法: 在腔体内均匀、密集地布放经过校准的温度探头（通常≥10个，覆盖腔体几何中心、角落、靠近门/进风口/回风口等关键位置）。运行灭菌程序。
    - 关键指标:
      - 温度均匀性: 灭菌/除热原阶段，所有测量点间的最大温差（通常要求≤±15°C，或满足更严格的用户需求）。
      - 温度波动度: 单个探头在灭菌/除热原阶段的温度波动范围（反映控制稳定性）。
      - 最冷点识别: 基于整个灭菌/除热原阶段的数据，识别温度最低的位置作为潜在冷点。
  - 设备运行极限测试 (可选但推荐): 在设定参数的上、下限运行设备，确认其稳定性和功能正常（如最低/最高设定温度、最短/最长设定时间）。
  - 报警与安全联锁测试: 模拟超温、超时、门开关异常、风机故障等情况，验证报警的准确性和联锁动作的有效性（如自动切断加热、停机）。
  - 门密封性测试: 确认门关闭后密封良好（可通过物理检查、压差测试或烟雾测试）。
  - 风机功能测试: 确认风机启停、转向及风速符合要求（影响热分布）。
  - 记录/打印功能测试: 确认运行数据（温度、时间、程序号等）能准确、完整地记录和输出。
性能确认 (PQ - Performance Qualification)
- 目的: 在负载状态下，使用产品或模拟负载，证明灭菌过程能够持续、稳定地达到预期的灭菌/除热原效果。
- 主要内容:
  - 负载热分布测试:
    - 目的: 评估实际装载方式对腔体内温度分布的影响，识别负载状态下的最冷点（可能与空载不同）。
    - 方法: 在最差装载（通常指热穿透最困难、密度最大或空气流通最差的装载方式）状态下，布放温度探头（位置需覆盖空载冷点、负载内部/中心、负载靠近冷点的位置及腔体参考点）。运行灭菌程序。
    - 关键指标: 同空载热分布（温度均匀性、波动度、最冷点）。
  - 负载热穿透测试:
    - 目的: 测量灭菌程序期间，热量传递到负载内部最不易达到灭菌温度的部位（负载冷点）所需的时间，并计算该冷点实际达到的灭菌/除热原效果（FH值）。
    - 方法: 将温度探头放置在负载内部最难被热量穿透的位置（基于热分布测试结果和负载特性确定），运行灭菌程序。关键是将探头置于产品或产品模拟物（热特性相似）的内部核心位置。
    - 关键指标:
      - 灭菌程序: 负载冷点暴露时间（从达到设定温度下限到离开设定温度下限的时间）必须 ≥ 设定的灭菌时间。
      - 除热原程序: 计算负载冷点达到的FH值（微生物杀灭值或热原破环值）。
        
        FH = ∫ 10^((T - T0)/Z) dt (积分区间为暴露时间)
        
        T: 负载冷点的实测温度 (°C)
        
        T0: 参考温度 (通常为170°C，用于灭菌；250°C用于除热原时可能有特定要求)
        
        Z: 温度变化值 (°C)，通常取20（微生物）或54（热原）
        
        dt: 时间积分
      - 要求：计算的FH值必须 ≥ 验证方案中规定的最低接受标准（如灭菌FH≥60，除热原FH≥1000或符合药典要求）。
  - 微生物挑战/生物指示剂/内毒素指示剂测试 (适用于特定验证):
    - 目的: 直接证明负载在最冷点位置承受的灭菌/除热原程序能有效杀灭特定微生物或破坏特定量的内毒素。
    - 方法: 将已知高浓度、高抗性的生物指示剂（如枯草杆菌黑色变种芽孢）或内毒素指示剂（如≥1000EU）放置于负载热穿透测试确认的最冷点（负载冷点）和/或腔体冷点。运行灭菌/除热原程序后，回收指示剂进行培养或定量检测（LAL试验）。
    - 关键指标:
      - 灭菌验证: 生物指示剂需实现完全杀灭（无菌生长）。
      - 除热原验证: 内毒素指示剂需下降≥3个对数单位（即残留量≤初始量的0.1%），通常要求≤0.001 EU（或符合药典注射用水标准）。
  - 重复性: PQ通常需要在不同时间段（如不同天）至少进行3次满载运行，以证明过程的重现性。
  - 日常监测与控制: 确认日常运行的控制参数（如腔体温度探头位置、设定温度和时间）能有效代表负载冷点达到所需FH值。

三、检测执行的关键要素与注意事项

验证主计划(VMP)与验证方案: 检测前必须有清晰、详细、经过批准的验证方案，明确目的、范围、职责、方法步骤、接受标准、使用的设备（含校准信息）、测试记录要求等。
人员资质: 执行人员需具备相应的专业知识和操作技能，熟悉设备、程序和验证方案。
校准: 所有用于检测的关键仪器（温度探头、压力传感器、计时器等）必须经过有资质的机构校准，并在有效期内使用。探头精度通常要求≤±0.5°C。
探头布点: 科学合理，基于腔体结构、空气流向、风扇位置、加热元件分布及负载特性确定。负载热穿透探头必须置于真正最难加热的部位。
最差条件: 测试（尤其PQ）应模拟实际生产中最具挑战性的情况（如最大装载量、最难灭菌的物品结构、最低设定温度/时间）。
数据记录与完整性: 使用经过验证的数据记录系统，确保数据真实、完整、准确、可追溯、防篡改。原始数据和报告需妥善保存。
变更控制: 任何可能影响设备性能或灭菌效果的变更（设备改造、程序修改、装载方式改变、部件更换），必须通过变更控制程序评估，必要时重新进行相关验证。
定期再验证: 即使设备未发生变更，也需按计划（通常每年或基于风险评估）进行定期再验证或回顾性审核（回顾运行数据、维护记录、偏差处理），确认设备持续处于验证状态。
偏差处理: 检测过程中出现的任何偏差都必须详细记录、调查、评估对验证结果的影响，并采取必要的纠正预防措施。
报告与批准: 所有检测活动结束后，需出具详细的验证报告，总结结果、评估是否符合接受标准、记录偏差处理、得出结论（验证状态），并由相关部门审核批准。

四、结论

干热灭菌器的检测（验证）是一项复杂而严谨的系统工程，是保障无菌产品质量和患者安全的基石。它不仅仅是满足法规要求，更是通过科学的数据证明设备在特定装载方式下运行既定程序时，能够始终如一地达到预定的灭菌或除热原效果。遵循安装确认、运行确认、性能确认的生命周期，关注温度分布、热穿透、生物/内毒素挑战等核心测试，并严格执行人员培训、设备校准、数据管理、变更控制和定期再确认等关键要素，才能确保干热灭菌过程的有效性、可靠性和持续性，为最终产品的安全放行提供坚实的科学依据。持续维护设备的验证状态，是质量体系持续改进的重要环节。