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ASTMF1980:2002无菌医疗器械包装的加速老化试验标准指南StandardGuideforAccelertatedAgingofSterileMedicalDevicePackage1范围1.1本指南提供了开发加速老化方案的信息，以便快速确定包装的无菌完好性和包装材料的物理特性受所经历的时间和环境的影响。1.2用本指南获得的信息可用以支持产品包装的有效日期。1.3加速老化指南涉及初包装整体，不涉及包装与产品间的相互作用或相容性，这在新产品的开发中可能涉及到。在包装设计之前的材料分析过程中宜涉及包装与产品的相容性和相互作用。1.4本指南不涉及实际时间老化方案，但进行实际时间老化研究能证实用同样评价方法的加速老化试验的结果。1.5用于包装过程确认的方法，包括机械过程、灭菌过程、运输、贮存的影响也不在本指南的范围内。1.6本标准不打算涉及标准使用中的所有安全问题，本标准的使用者在使用前有责任建立相应的安全和卫生规范，并确定法规限制的适用性。2规范性引用文件2.1ASTM标准D3078用气泡发射法测定软性包装的试验方法D4169运输容器和系统的性能试验规范D4332容器、包装或包装组件的试验用状态调节的规范E337用干湿球温度计（测量湿球温度和干球温度）测定湿度的试验方法F88软质屏障材料密封强度的试验方法F1140医疗应用无约束包装抗内压破坏试验方法F1327医用包装屏障材料的相关术语F1585医用包装多孔屏障材料完好性试验指南F1608医用包装多孔屏障材料的微生物等级的试验方法F1929用染色穿透的方法测定多孔材料医用包装中密封泄漏的试验方法2.2AAMI标准ANSI/AAMI/ISO11607最终灭菌医疗器械的包装AAMITIR17-1997辐射灭菌材料鉴定3术语3.1定义医疗器械包装的一般定义见ISO11607。有关医用包装屏障材料的术语见F13273.2本标准规定术语的定义：3.2.1加速老化（AA）样品贮存在严酷的温度（TAA），以一种缩短时间的方式来模拟实际时间老化3.2.2加速老化因子（AAF）一个估计的或计算出的与实际时间（RT）条件贮存的包装达到同样水平的物理性能变化的时间比率3.2.3加速老化温度（TAA）进入老化研究的严酷温度，它是基于估计的贮存温度、估计的使用温度，或两者来推算出的。3.2.4加速老化时间（AAT）进行加速老化试验的时间长度3.2.5环境温度（TRT）代表贮存条件的实际时间老化（RT）样品的贮存温度3.2.6包装货架寿命包装在环境条件下或规定的贮存条件下保持其关键性能参数的预期的贮存时间长度。3.2.7实际时间老化（RT）在环境条件下样品本的贮存时间3.2.8实际时间等同（RTE）对给定的加速老化条件估计与实际时间老化时间等同3.2.9零时刻（t0）老化研究的开始。3.3符号Q10=温度增加或降低10℃的老化系数Tm=材料熔化温度Tg=玻璃转化温度Tα=阿尔法温度；热变形温度4意义和应用4.1材料的物理性能、粘接剂可能随时间而发生降解，随后在贮运中发生的动态事件，可能会导致包装失去完好性。4.2ISO11607中描述到，“制造商应证实最终包装至少在医疗器械声称的货架寿命内，在严酷的运输、贮存、搬动和老化的情况下、在制造商规定的贮存条件下，保持其完好性，且包装不受损坏或不被打开。”4.3实际时间老化程序为确保包装材料和包装完好性不随时间而降解提供了最佳数据。但在产品更新日新月异的市场条件下，新产品需要在尽可能短地时间内投入市场，实际时间老化研究就不能满足这一目的。加速老化研究为我们提供了另一个可供选择的方法。为了确保加速老化研究真实地代表实际时间使用，实际时间老化研究必须与加速研究同步进行。实际时间研究必须进行至产品的货架寿命。4.4如果对被评价的包装材料缺乏了解，必须使用保守的加速老化因子。5仪器5.1室（或柜），其大小可以使样品容器或包装可独立地暴露于选定的温度和相对湿度的循环空气中。5.1.1控制仪器，能保持室温在所需的大气条件的公差限度内。5.2湿度计，用于指示相对湿度，精为±2%相对湿度。干湿球湿度计可用于直接测量相对湿度或用于检查湿度计。5.3温度计，可使用任何能提供温度指示精度为1℃的测量温度的仪器。干湿球湿度计的干球温度计可用于直接测量或检查温度指示仪器。6加速老化理论6.1材料的加速老化是指材料或包装的安全性和功能随时间而加速变化。6.2在一项老化研究中，在一个相对短的时间内使材料或包装的外部经受一个比正常环境更严酷、或更频繁的应力。6.3加速老化技术是基于这样的假定，即材料在退化中所包含的化学反应遵循阿列纽斯反应速度函数。这一函数表述了相同过程的温度每增加或降低10℃，大约会造成其化学反应的速率加倍或减半（Q10）4。6.4Q10的确定包括了供试产品在各程温度下进行试验并确定定温度每改变10℃反应速率的差异。要模拟动态条件下的材料退化十分复杂和困难，因此不在本指南范围内。7加速老化方案7.1材料表征加速老化理论及其应用与包装材料的组成直接相关。要考虑的方面有：7.1.1组成7.1.2形态学（玻璃态、非结晶质的、半晶体、高晶体，%晶体等）7.1.3热转化（Tm、Tg、Tα）7.1.4添加剂、过程助剂、催化剂、润滑剂、残留溶剂和过滤。7.2加速老化方案—设计指南7.2.1必须在器械和包装材料的表征的基础上考虑温度限，以确保选择适宜的保守老化因子。宜根据包装材料的表征和预期的贮存条件来确定试验所用温度。材料表征和组成是建立加速老化温度上限的因素，温度选择宜限定在防止材料的任何物理转化7.2.2室温或环境温度（TRT）—选择能代表实际产品贮存和使用条件的温度。注：这一温度一般在20℃~25℃,25℃的温度被认为是保守值。7.2.3加速老化温度（TAA）—考虑研究中的材料的表征，选择一个加速老化试验的温度。加速温度越高，AAF就越大，从而加速老化的时间就越短。必须注意不能是只靠提高加速老化温度来缩短加速老化的时间。温度过高材料就可能发生反应，而这在实际时间温度或室温下是不会发生的（见附录X1）。按下列指南选择老化温度：7.2.3.1选择TAA要考虑研究材料的热转化温度，宜低于材料的任何转化温度或低于使材料发生扭曲的温度。比如，选择的温度宜比材料的Tg低至少10℃。（更多的信息详见AAMITIR17-1997）7.2.3.2将TAA保持在或低于60℃，除非证实更高的温度适宜，不推荐使用高于60℃的温度，因为在许多聚合系统中，发生像百分结晶度、自由基形成、和过氧化物降解之类的非线性变化的可能性较高。（更多的信息详见AAMITIR17-1997）注3：如果包装中含有液体或其他不稳定成分，出于安全的考虑可能需要选择较低的温度。7.2.3.3由于材料表征表明提高老化温度不可行时，只能选择实际时间老化。7.3加速老化因子的确定7.3.1用阿列纽斯公式，通常取Q10等于2是计算老化因子的保守方法。注4：在文献中对研究中的系统有充分表征的包装，可以用较为积极反应速率系数，如Q=2.2~2.5。损坏的水平和性质必须是与文献中报道的相似，以确保反应速率系数和加速老化温度保持在相应的限度内。这是制造商的责任。更多的信息详见AAMITIR17-1997。7.3.2按下式计算加速老化因子（AAF）的估计值：式中：TAA≡加速老化温度（℃）TRT≡环境温度（℃）7.3.3加速老化时间（AAT）用预期的（或要求的）需用实际老化时间和AAF来建立。按下式计算：加速老化时间（AAT）≡预期的（RT）/AAF时间-温度关系的图示见附录X1。7.3.4当对研究中的包装的信息知之甚少时，以上指南为其提供了选择相对保守的老化因子。这对制造商可能风险很大，因为该方法可能会不适当地预测出较短的货架寿命。然而，必须以考虑为病4Hemmerich,Karl.J,“一般老化理论和医疗器械加速老化的简化方案”，《医用塑料和生物材料》，July/August1998,pp.16-23人提供最大的安全性，因为要靠获取必要的信息来得出精确并另人放心的货架寿命是不太容易的。7.4加速老化方案步骤7.4.1选择Q10值。7.4.2根据市场需求、产品需求等明确所期望的包装货架寿命。7.4.3确定老化试验的时间间隔，包括零时刻。7.4.4确定试验条件，室温（TRT）和加速老化温度（TAA）。7.4.5用Q10、TRT和TAA计算试验周期。7.4.6确定包装材料的特性，密封强度和完好性试验、样品规格和可接受准则。7.4.7以TAA对样品进行老化，同时进行实际时间老化条件（TRT）。7.4.8加速老化后评价相对于初始包装要求的包装性能，如包装密封强度、包装的完整性。7.4.9在实际时间老化后，评价相对于初始包装要求的包装和/或包装性能。这一估计AAF法，是一个评价包装长期性能的简单而又保守的技术，然而，如同所有的加速老化技术一样，都必须由实际时间老化数据来加以证实。7.5附录X2给出了包装货架寿命试验方案的举例。8老化后试验指南8.1已经历过老化（包括加速和实际时间）后的包装和材料必须评价其物理性能和完好性。8.2所选择的试验宜能对材料或包装的最关键或最容易因老化应力而导致失败的性能进行挑战。F1585可用作多孔屏障医用包装的试验指南。8.3需要考虑选择的物理强度性能有抗弯曲、抗穿孔、抗拉伸和伸长、抗撕裂、抗冲击、耐磨性，变黄指数、微生物屏障（试验方法F1608）、密封强度（试验方法F88）和耐破度（试验方法F1140）8.4可使包装经受一个确认过的包装完好性试验，如跟踪气体检测、染色泄漏（试验方法F1929）、气泡泄漏（试验方法D3078）或微生物方法（对整个包装进行微生物挑战试验）。这些方法必须经过确认并形成文件。8.5必须在包装货架寿命试验开始前建立可接受准则。零时刻的性能数据可用于在货架寿命试验末期与最终包装性能数据进行比较。9文件形成9.1加速老化9.1.1必须在试验前以书面的形式规定加速老化条件（试验温度、湿度、周期、环境温度）、时间、样品规格、包装描述、对包装抽样的时间间隔、各时间间隔内所规定的试验。9.1.2所用柜温和用于测量和监视老化条件校准后的仪器应形成文件。9.1.3包装评价所用的试验标准和方法应形成文件。9.1.4列出物理和微生物试验（包括校准数据）所用设备一览表。9.1.5老化后试验结果（包括用于确定包装是否满足性能规范准则的统计学方法）应形成文件。10关键词10.1加速老化;阿列纽斯反应速度；Q10；货架寿命。附录X1（规范性附录）X1加速老化聚合物X1.1当包装在选择温度（℃）下热老化相当于一年的室温老化的加速老化。图X1.1聚合物的加速老化X2包装货架寿命试验方案举例X2.1选择保守的AAF估计值，例如Q10=2。（见图X2.1）.X2.2确定与期望的货架寿命对应的老化时间点。注X2.1：常常采用走势来表征老化对材料和包装特性的影响。加速老化时间点的数量最少设一个，但必须有与期望的货架寿命相对应的时间点（期望的货架寿命除以老化系数）；然而，只使用一个加速时间点，会有这样的风险，即不能从前面的加速老化时间点得出预警，从而导致试验失败。走势分析宜考虑至少有三个时间点。X2.3按确认的生产程序制造试验样品。注X2.2：用于零时刻的包装，灭菌、加速老化可以不包装产品或包装模拟产品。X2.4用确认过的灭菌过程对包装进行灭菌。灭菌过程可能影响材料或包装的稳定性。老化研究前，材料和包装宜经受最大的灭菌过程条件或预期使用的循环次数。X2.5如需要，按D4332对样品进行状态调节；适当时，按D4169规程，进行模拟运输。这一试验中所用的包装必须含有真实产品。注X2.3：确定运输贮存对包装的长期影响的包装性能试验，一般都包括在老化方案之中。老化前或老化后是否进行性能试验，将取决于该研究是否要模拟医院货架或制造商架上的贮存和运输。也可能有没有必要的情况。如果已知包装失败或性能极限（如密封强度、穿透、抗冲击等）对包所包装的具体产品有文件证明是适宜的，并满足预期产品，那么有物理实验数据就足够了。X2.6开始进行实际时间和加速