馮坤 張曉光 鄧萍萍 楊萌*

1 天津市遠(yuǎn)東醫(yī)材有限公司 （天津 301508）

2 天津市醫(yī)療器械審評(píng)查驗(yàn)中心 （天津 300191）

內(nèi)容提要： 目的：探討在實(shí)際應(yīng)用中環(huán)氧乙烷滅菌過(guò)程等效的應(yīng)用情況。方法：使用同一廠家生產(chǎn)的6m3和30m3環(huán)氧乙烷滅菌設(shè)備對(duì)一次性醫(yī)用外科口罩為代表的防護(hù)類產(chǎn)品進(jìn)行的過(guò)程等效驗(yàn)證。結(jié)果：一次性使用醫(yī)用外科口罩在6m3設(shè)備上確認(rèn)得到的工藝參數(shù)可以等效到30m3設(shè)備上。結(jié)論：企業(yè)可通過(guò)過(guò)程等效驗(yàn)證對(duì)口罩類防護(hù)產(chǎn)品進(jìn)行緊急環(huán)氧乙烷滅菌。

環(huán)氧乙烷滅菌一直以來(lái)都是無(wú)菌醫(yī)療器械較為有效的滅菌方式，也是無(wú)菌醫(yī)療器械生產(chǎn)中至關(guān)重要的一個(gè)工藝過(guò)程。環(huán)氧乙烷滅菌可在低溫環(huán)境下（例如55°C±10°C）進(jìn)行滅菌，廣泛應(yīng)用于多數(shù)不耐高溫、不耐濕的包裝材料和醫(yī)用高分子醫(yī)療器械滅菌。口罩的熔噴層經(jīng)過(guò)駐極處理而帶靜電，具有粒子吸附作用。常用的輻照滅菌會(huì)破壞熔噴層的電荷結(jié)構(gòu)，影響口罩的細(xì)菌過(guò)濾效率和顆粒過(guò)濾效率，而環(huán)氧乙烷滅菌并無(wú)此影響，在口罩滅菌中具有重要性和不可替代性[1]。

滅菌過(guò)程是無(wú)菌醫(yī)療器械生產(chǎn)中的一個(gè)特殊過(guò)程，過(guò)程確認(rèn)可以證明這一過(guò)程能夠持續(xù)且有效地生產(chǎn)出符合無(wú)菌保證水平要求的產(chǎn)品。由于滅菌設(shè)備之間存在差異，滅菌效果可能不同。因此，即使對(duì)于完全一致的滅菌過(guò)程，在不同滅菌設(shè)備上運(yùn)行時(shí)，仍需要分別進(jìn)行滅菌確認(rèn)[2]。在日常生產(chǎn)中，單一柜體滅菌通常不能滿足口罩的產(chǎn)能需求，而如果要用多臺(tái)滅菌柜同時(shí)滅菌，需要多次驗(yàn)證工作，周期時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不具有時(shí)效性。在應(yīng)對(duì)緊急市場(chǎng)需求時(shí)，一方面要保證一次性使用醫(yī)用外科口罩產(chǎn)能充足，另一方面又要保證其滅菌后的無(wú)菌保證水平。為了減少在其他滅菌設(shè)備中驗(yàn)證所需時(shí)間，本文依據(jù)YY/T 1268-2015 《環(huán)氧乙烷滅菌的產(chǎn)品追加和過(guò)程等效》，采用過(guò)程等效驗(yàn)證的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1.材料與方法

1.1 一般材料

研究起止時(shí)間：2020年12月～2022年6月。

滅菌設(shè)備為同一生產(chǎn)廠家，表1為本次確認(rèn)所用的滅菌設(shè)備信息。

表1.滅菌設(shè)備信息

滅菌劑選用環(huán)氧乙烷混合氣體，質(zhì)量比EO:CO2=30%:70%。滅菌確認(rèn)微生物評(píng)估中滅菌負(fù)載產(chǎn)品為一次性醫(yī)用外科口罩（生產(chǎn)廠家：天津市遠(yuǎn)東醫(yī)材有限公司），微生物指示劑（Microbial Indicator，BI）采用枯草芽孢桿菌ATCC9372（D值3.0min，芽孢含量2.0×106cfu/unit）。將BI放入尺寸100mm×85mm，厚0.1mm的高密度全塑袋中密封，制成外部挑戰(zhàn)裝置（External Challenge Device，PCD）[3]。

1.2 方法

選擇已經(jīng)按照GB 18279.1-2015《醫(yī)療保健產(chǎn)品滅菌環(huán)氧乙烷 第1部分：醫(yī)療器械滅菌過(guò)程的開(kāi)發(fā)、確認(rèn)和常規(guī)控制的要求》完成了安裝確認(rèn)和運(yùn)行確認(rèn)的3#滅菌設(shè)備和4#滅菌設(shè)備。按照YY/T 1268-2015 《環(huán)氧乙烷滅菌的產(chǎn)品追加和過(guò)程等效》中5.3過(guò)程等效確定。從設(shè)計(jì)和工程評(píng)估、過(guò)程分析和評(píng)估、微生物評(píng)估三個(gè)方面進(jìn)行分析，評(píng)估經(jīng)4#滅菌設(shè)備確認(rèn)的滅菌參數(shù)是否可以等效到3#滅菌設(shè)備[4]。

在過(guò)程分析和評(píng)估中，在3#滅菌設(shè)備空載狀態(tài)下，分別進(jìn)行各點(diǎn)位升溫速率和溫度分布測(cè)試分析。在滅菌設(shè)備空間中均勻放置溫度記錄儀，測(cè)溫點(diǎn)位和設(shè)備冷點(diǎn)點(diǎn)位如圖1所示（圖中圈出點(diǎn)位為冷點(diǎn)）。

圖1.滅菌設(shè)備溫點(diǎn)位和設(shè)備冷點(diǎn)點(diǎn)位分布圖（注：1a.3#滅菌設(shè)備測(cè)溫點(diǎn)位和設(shè)備冷點(diǎn)點(diǎn)位分布圖，1～30編號(hào)為溫度記錄儀擺放位置；1b.4#滅菌設(shè)備測(cè)溫點(diǎn)位和設(shè)備冷點(diǎn)點(diǎn)位分布圖，1～15編號(hào)為溫度記錄儀擺放位置）

圖2.3#滅菌設(shè)備的PCD點(diǎn)位圖（1～50編號(hào)）

在微生物評(píng)估中，在3#滅菌設(shè)備中滅菌負(fù)載產(chǎn)品滿載狀態(tài)下，按照?qǐng)D2進(jìn)行PCD擺放，采用表2中4#滅菌設(shè)備同樣的滅菌參數(shù)進(jìn)行滅菌。滅菌后對(duì)PCD中的BI進(jìn)行無(wú)菌檢測(cè)。

表2.滅菌參數(shù)

2.結(jié)果與分析

2.1 設(shè)計(jì)和工程評(píng)估

2.1.1 滅菌設(shè)備基本參數(shù)

所用的3#與4#環(huán)氧乙烷滅菌設(shè)備均為同一廠家制造，標(biāo)稱容積不同，表3是兩臺(tái)滅菌設(shè)備基本工程參數(shù)。兩臺(tái)設(shè)備的截面尺寸，高度相差500mm，寬度一致，截面尺寸基本相似，長(zhǎng)度是容積的變量，均采用六面體水循環(huán)加熱。兩臺(tái)設(shè)備均采用單排托盤裝載方式，在對(duì)滅菌產(chǎn)品加熱方式上（輻射、傳導(dǎo)、對(duì)流）從中心點(diǎn)到加熱面的最短距離是675mm，最大距離是750～1000mm，距離相差不大。

表3.設(shè)備基本參數(shù)

2.1.2 真空系統(tǒng)

空載時(shí)理論排空時(shí)間是評(píng)估不同容積滅菌設(shè)備配置真空泵大小的依據(jù)，此參數(shù)直接影響抽真空的速率。表4中，按照真空泵的排量和滅菌設(shè)備的容積計(jì)算在相同壓力下理論空載排空時(shí)間為4.3min和5.6min，兩臺(tái)設(shè)備的真空系統(tǒng)相差不大，在可接受范圍內(nèi)。

表4.設(shè)備真空系統(tǒng)

2.1.3 加熱系統(tǒng)

滅菌設(shè)備柜內(nèi)滅菌產(chǎn)品加熱和環(huán)氧乙烷氣化器加熱均由加熱水箱提供熱量，滅菌設(shè)備采用六面體保溫設(shè)計(jì)，保溫效果良好，循環(huán)水溫度一般在50°C～55°C。表5中，兩臺(tái)設(shè)備單位容積加熱功率在2～3kW/m3，單位容積加熱功率2kW/m3足以滿足柜內(nèi)產(chǎn)品加熱和環(huán)氧乙烷氣化器加熱的要求，兩臺(tái)設(shè)備加熱控制均采用PID調(diào)節(jié)方式和自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以認(rèn)為基本等同。

表5.設(shè)備加熱系統(tǒng)

2.1.4 滅菌劑注入和空氣導(dǎo)入系統(tǒng)

分別對(duì)兩臺(tái)滅菌設(shè)備的滅菌劑注入管路、滅菌劑注入點(diǎn)位進(jìn)行對(duì)比，系統(tǒng)配置信息詳見(jiàn)表6。兩臺(tái)設(shè)備的滅菌劑注入管路均采用Φ8mm紫銅管，能夠保證高壓液態(tài)混合氣體的流量基本穩(wěn)定且充分氣化、經(jīng)過(guò)氣化器后為直徑DN16的不銹鋼管。兩臺(tái)設(shè)備滅菌劑加注口間距在1440～1950mm，每個(gè)滅菌劑加注口所覆蓋的空間相差不大，則滅菌劑進(jìn)入產(chǎn)品的分布路徑基本一致。滅菌劑注入、空氣導(dǎo)入的點(diǎn)位數(shù)量和管道直徑均按不同容積進(jìn)行匹配，每個(gè)加注口的間距及所覆蓋的范圍和導(dǎo)入空氣點(diǎn)位的速率也比較接近。

表6.滅菌設(shè)備滅菌劑注入與空氣導(dǎo)入系統(tǒng)

2.2 過(guò)程分析和評(píng)估

對(duì)兩臺(tái)滅菌設(shè)備的升溫速率、真空速率、滅菌劑注入速率三個(gè)過(guò)程參數(shù)進(jìn)行過(guò)程分析和評(píng)估。

2.2.1 升溫速率分析

滅菌設(shè)備空載狀態(tài)平均升溫速率數(shù)據(jù)見(jiàn)表7，滅菌設(shè)備冷點(diǎn)升溫速率見(jiàn)表8，3#滅菌設(shè)備平均升溫速率和冷點(diǎn)升溫速率均高于4#滅菌設(shè)備。從產(chǎn)品進(jìn)入設(shè)備到暴露的過(guò)程中，3#可以使產(chǎn)品升溫速率更高，更容易滅菌。

表7.滅菌設(shè)備空載狀態(tài)平均升溫速率

表8.滅菌設(shè)備冷點(diǎn)升溫速率

2.2.2 真空速率分析

通過(guò)表9可以看出兩臺(tái)滅菌設(shè)備的真空速率基本相同。滅菌過(guò)程尤其是加濕前真空度對(duì)滅菌效果影響非常大，預(yù)真空的大小決定殘留空氣的多少，而殘留空氣可直接影響環(huán)氧乙烷氣體、熱量、濕氣到達(dá)被滅菌物品的深層和腔體內(nèi)部，從而影響產(chǎn)品暴露階段的初始狀態(tài)。此外，真空速率過(guò)快可能造成對(duì)被滅菌產(chǎn)品及其包裝的破壞[5]。

表9.滅菌設(shè)備空載狀態(tài)0～-80kPa真空速率

2.2.3 滅菌劑注入速率分析

從表10的對(duì)比數(shù)據(jù)分析，本次評(píng)估中使用的滅菌劑為EO:CO2=30%:70%的混合氣體，每瓶?jī)糁?5kg（40L）[5]。3#滅菌設(shè)備需要加入大約4瓶滅菌劑，4#滅菌設(shè)備加入0.5瓶滅菌劑，加注滅菌劑過(guò)程中有更換氣瓶停頓的影響，所以不同容積滅菌設(shè)備的加注滅菌劑速率計(jì)算值會(huì)有差別，但因采取了降低加注滅菌劑管徑限制液體流量的措施，保證了環(huán)氧乙烷的氣化效果，使得不同柜體的加注滅菌劑分布總體影響較小。

表10.滅菌設(shè)備滅菌劑注入速率

等效評(píng)估中，在設(shè)計(jì)和工程評(píng)估通過(guò)后，通過(guò)對(duì)兩臺(tái)滅菌設(shè)備進(jìn)行空載狀態(tài)的溫差分布和加熱速率、真空速率、以及滅菌劑注入速率、時(shí)間綜合分析評(píng)估，兩臺(tái)滅菌設(shè)備實(shí)施的過(guò)程評(píng)估，過(guò)程參數(shù)基本相似，可以進(jìn)行微生物評(píng)估。

2.3 微生物評(píng)估

采用同一滅菌負(fù)載產(chǎn)品（一次性醫(yī)用外科口罩），同一廠家滅菌劑、同一廠家滅菌生物指示劑和相同的PCD，進(jìn)行滿載狀態(tài)滅菌。3#滅菌設(shè)備運(yùn)行經(jīng)4#滅菌設(shè)備確認(rèn)后的一個(gè)半周期參數(shù)，對(duì)放置的PCD進(jìn)行無(wú)菌檢測(cè)，結(jié)果全部滅活。

在等效評(píng)估中，影響滅菌產(chǎn)品生物負(fù)載水平的生產(chǎn)環(huán)境沒(méi)有改變；生產(chǎn)設(shè)施和滅菌場(chǎng)所之間的距離相同，滅菌前的轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間相同。因此，產(chǎn)品滅菌前的生物負(fù)載基本一致。在微生物評(píng)估過(guò)程中，運(yùn)行了一個(gè)半周期，從試驗(yàn)的無(wú)菌檢驗(yàn)報(bào)告，可以證明在已評(píng)估的設(shè)備內(nèi)該滅菌過(guò)程有能力傳遞規(guī)定的最小無(wú)菌保證水平（SAL不超過(guò)10-6）。

在YY/T 1268-2015《環(huán)氧乙烷滅菌的產(chǎn)品追加和過(guò)程等效》5.3.4中規(guī)定，通過(guò)設(shè)計(jì)和工程評(píng)估、過(guò)程分析和評(píng)估、微生物評(píng)估，則證明這個(gè)過(guò)程是等效的，無(wú)須進(jìn)一步的鑒定。綜上分析，3#滅菌設(shè)備和4#滅菌設(shè)備對(duì)一次性使用醫(yī)用外科口罩的滅菌過(guò)程等效。此滅菌過(guò)程等效是建立在以上三個(gè)不同層級(jí)評(píng)估的基礎(chǔ)之上的，當(dāng)滅菌設(shè)備發(fā)生較大變化（如可能影響設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的維修、更換部件等）時(shí)都要進(jìn)行重新確認(rèn)和評(píng)估。

3.討論

此次評(píng)估針對(duì)的是一次性醫(yī)用外科口罩產(chǎn)品做的環(huán)氧乙烷滅菌過(guò)程等效評(píng)估，該類產(chǎn)品材質(zhì)和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多采用透氣的紙塑包裝。若對(duì)其他組成材料、結(jié)構(gòu)或包裝復(fù)雜的產(chǎn)品建立過(guò)程等效評(píng)估，如輸液器、血液凈化體外循環(huán)管路、植入類等產(chǎn)品，在進(jìn)行微生物學(xué)評(píng)估時(shí)，應(yīng)進(jìn)行更全面和更嚴(yán)格的評(píng)估。此外，除評(píng)估最小無(wú)菌保證水平的傳遞，對(duì)于可能引起已鑒定的產(chǎn)品生物負(fù)載變化的因素也應(yīng)予以評(píng)估，這些變化通常有以下幾個(gè)方面：①制造環(huán)境變化，如生產(chǎn)車間潔凈空調(diào)系統(tǒng)的改變；②滅菌場(chǎng)所的變化；③對(duì)于委托滅菌的生產(chǎn)企業(yè)，還應(yīng)關(guān)注生產(chǎn)場(chǎng)地和滅菌場(chǎng)地之間運(yùn)輸距離以及運(yùn)輸條件（比如運(yùn)輸時(shí)間、季節(jié)引起的溫度、濕度的不同）帶來(lái)的影響[6]。

對(duì)于無(wú)菌醫(yī)療器械，產(chǎn)品無(wú)菌性至關(guān)重要。滅菌過(guò)程作為無(wú)菌醫(yī)療器械生產(chǎn)中的特殊過(guò)程，是企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制和政府監(jiān)管的重點(diǎn)。通過(guò)滅菌過(guò)程等效驗(yàn)證可以縮短滅菌確認(rèn)所需的時(shí)間，減少重復(fù)性的確認(rèn)工作，提高效率滿足市場(chǎng)需求。但同時(shí)也要充分考慮其關(guān)鍵控制點(diǎn)，全面評(píng)估由此帶來(lái)的產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)[7]。