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ASTM F1980-16
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加速老化計算器-Arrhenius公式【數入數值自動計算】
醫療器械無菌屏障系統加速老化的標準指南
範圍
1.1本指南提供了資訊，用於製定加速老化協議，以快速確定由於時間的流逝對ANSI / AAMI / ISO 11607–1定義的無菌屏障系統（SBS）的無菌完整性造成的影響（如果有）： 2006年及其組成包裝材料的物理性能。
1.2使用本指南獲得的資訊可用於支援醫療器械無菌屏障系統的失效日期聲明。
1.3加速老化指南涉及有無裝置的無菌屏障系統。本指南未涉及新產品開發或最終評估所需的無菌屏障系統材料和設備相互作用的相容性。
1.4本指南未涉及實時老化協議；但是，必須使用相同的評估方法進行實時老化研究，以確認加速老化測試結果。
1.5用於無菌屏障系統驗證的方法（包括機器過程，消毒過程的影響，環境挑戰，分佈，處理和運輸事件）不在本指南的範圍之內。
1.6本指南並未解決刺激運輸和裝卸環境中可能存在的極端氣候條件的環境挑戰。有關可用於將無菌屏障系統挑戰為極端的溫度和濕度條件的標準條件，請參閱實踐D4332。有關“環境挑戰”的定義，請參見術語F1327。
1.7本標準並非旨在解決與使用相關的所有安全問題。本標準的使用者有責任建立適當的安全和健康慣例，並在使用前確定法規限制的適用性。
參考文件
ASTM標準
D4332調節容器，包裝或包裝組件進行測試的實踐
E337用乾濕計測量濕度的測試方法（濕球和乾球溫度的測量）
F17有關柔性屏障包裝的術語
F1327有關醫療包裝阻隔材料的術語（2007年撤回）
F2097醫療產品初級軟包裝設計和評估指南
AAMI標準
ANSI / AAMI / ISO 11607–1：2006，最終滅菌醫療設備的包裝
AAMI TIR 22–2007，ANSI / AAMI / ISO 11607指南，最終滅菌醫療設備的包裝
術語
3.1定義-有關醫療器械包裝的一般定義，請參見ANSI / AAMI / ISO11607。有關與醫療包裝阻隔材料有關的術語，請參見術語F17。
3.2本標準特有的術語定義：
3.2.1加速老化（AA），n-樣品在高溫下（TAA）的存儲，目的是在較短的時間內模擬實時老化。
3.2.2加速老化因子（AAF），n –達到與實時（RT）條件下存儲的無菌屏障系統相同水平的物理性能變化的時間的估計值或計算值。
3.2.3加速老化溫度（T AA），n-進行老化研究的高溫，它可以基於估計的存儲溫度，估計的使用溫度或兩者兼而有之。
3.2.4加速老化時間（AAT），n-進行加速老化的時間長度。
3.2.5環境溫度（TRT），n-實時老化（RT）樣品的存儲溫度，代表存儲條件。
3.2.6無菌屏障系統的保質期，n-預期無菌屏障系統在環境條件下或在指定的儲存條件下能夠保持實時狀態並保持其關鍵性能的實時量。
3.2.7實時老化（RT），n-在環境條件下樣品的存儲時間。
3.2.8實時等效（RTE），n-實時老化的數量，估計給定的加速老化條件是等效的。
3.2.9零時間（t0），n-老化研究的開始。
3.3符號
Q10 = 溫度升高或降低10°C的老化因子。
Tm =材料熔化的溫度。
Tg ＝玻璃化轉變溫度。
Tα=α溫度； 熱變形溫度。
意義和用途
4.1無菌屏障系統完整性的喪失可能是由於材料的物理性能以及粘合劑或內聚鍵隨著時間的流逝以及隨後在運輸和處理過程中發生的動態事件而降低的結果。
4.2 ISO 11607–1：2006第6條規定：“包裝系統應提供物理保護並保持無菌屏障系統的完整性。無菌屏障系統應在使用時或直至使用期限內保持無菌狀態。穩定性測試應證明無菌屏障系統可長期保持完整性。在獲得來自實時老化研究的數據之前，使用加速老化協議的穩定性測試應被視為已聲明有效期限的充分證據。”
4.3實時老化程式可提供最佳數據，以確保無菌屏障系統材料和無菌屏障系統完整性不會隨時間而下降。但是，由於市場條件使產品在短時間內過時，並且需要在盡可能短的時間內將新產品推向市場，因此實時老化研究無法滿足此目標。加速老化研究可以提供一種替代方法。為了確保加速老化研究確實能真正代表實時效果，實時老化研究必須與加速研究並行進行。必須對聲稱的產品保質期進行實時研究，並完成其研究。
4.4如果對所評估的無菌屏障系統材料知之甚少，則必須使用保守的加速老化因數（AAF）。可能會使用更具攻擊性的AAF有據可查的證據顯示了實時和加速衰老之間的相關性。
4.5在進行加速老化程式以建立到期日期聲明時，必須認識到，從研究中獲得的數據基於模擬老化對材料影響的條件。 到期日期或保質期的最終創建是基於對老化因數（例如Q10）的保守估計，並且在臨時性無菌屏障系統上完成實時老化研究的結果之前都是嘗試性的。
注1：確定AAF超出了本指南的範圍。
儀器
5.1房間（或櫃子）的大小應使樣品可以分別暴露在所選溫度和相對濕度下的循環空氣中。5.1.1控制設備，能夠將房間維持在要求的大氣條件下，且在公差範圍內。
5.2濕度計—用於指示相對濕度的儀器應精確到62％相對濕度。 乾濕計可用於直接測量相對濕度或用於檢查濕度計（請參閱測試方法E337）。
5.3溫度計—可以使用任何溫度測量設備，只要它可以準確指示溫度在0.1°C或0.2°F之內並正確記錄。 乾濕計的幹球溫度計既可以用於直接測量，也可以用於檢查溫度指示裝置。
加速老化理論
6.1材料的加速老化是指其性能隨時間而加速變化，所關注的性能是與材料或無菌屏障系統的安全性和功能有關的性能。
6.2在老化研究中，材料或無菌屏障系統會在較短的時間內承受比正常環境應力更嚴重或更頻繁地施加的外部應力。
6.3加速老化技術是基於這樣的假設，即材料劣化所涉及的化學反應遵循Arrhenius反應速率函數。該功能表明，均勻過程溫度升高或降低10°C時，化學反應速率（Q10）大約會發生2倍或1⁄2倍的變化5。
6.4確定Q10涉及在各種溫度下測試材料，並定義溫度變化10°時反應速率的差異。對材料變質動力學進行建模是複雜且困難的，並且超出了本指南的範圍。
6.5用於計算加速老化時間（AAT）的濕度因數不適用於加速老化協議。 不現實或極端的溫度和濕度條件可能會影響整個無菌屏障系統的性能。 但是，這必須在單獨的研究中進行評估，並且與材料的老化無關。 有關在加速老化協議中使用濕度的更多詳細資訊，請參見附錄X3。
加速老化計劃
7.1材料的表徵——AA理論及其應用與包裝材料的成分直接相關。可能會影響加速老化研究結果的材料特性包括：
7.1.1組成
7.1.2形態（玻璃態，無定形，半結晶，高度結晶，％結晶度等）。
7.1.3如3.3中所定義的熱轉變（Tm，Tg，Tα）。
7.1.4添加劑，加工劑，催化劑，潤滑劑，殘留溶劑，腐蝕性氣體和填料。添加劑，加工劑，催化劑，潤滑劑，殘留溶劑，腐蝕性氣體和填料。
7.2加速老齡化計劃設計準則：
7.2.1必須考慮基於設備和無菌屏障系統材料特性的溫度邊界，以確保適當地應用初始的，保守的老化因數。使用的溫度應基於包裝材料的特性和預期的存儲條件。材料的特性和成分是建立加速老化溫度邊界的因素。應該限制溫度的選擇，以防止材料發生任何物理轉變。7.2.2室溫或環境溫度（TRT）-選擇代表實際產品存儲和使用條件的溫度。
注2：該溫度通常在20至25°C之間。 25°C的溫度被認為是保守的方法。
7.2.3加速老化溫度（TAA）-考慮到所研究材料的特性，請選擇用於加速老化測試的溫度。加速溫度越高，AAF越大，因此加速老化時間越短。必須注意不要僅在盡可能短的加速老化時間內提高老化溫度。過高的溫度可能會對材料造成影響，這種影響在實時或室溫下可能永遠不會發生（請參閱附錄X1）。選擇老化溫度的準則如下：
7.2.3.1 TAA應在任何材料過渡以下或無菌屏障系統變形的以下。考慮所研究材料的熱轉變。 （有關此主題的更多資訊，請參見AAMI TIR 22–2007。）
7.2.3.2除非已證明適當的較高溫度，否則應將TAA保持在60°C或以下。不建議將溫度高於60°C，因為在許多聚合物系統中，發生非線性變化（例如百分比結晶度，自由基形成和過氧化物降解）的可能性更高。 （有關此主題的更多資訊，請參見AAMI TIR 22–2007。）
注3：如果對包含液體或其他揮發性成分的無菌屏障系統進行了測試，出於安全原因，可能需要較低的溫度。
注4：測試溫度的公差為62°C，濕度的公差為65％。由於成品無菌屏障系統的保存期限基於加速老化方案的保守老化因數（Q10）為2.0，因此可以通過增加溫度來補償低於方案中指定溫度的溫度的任何長期偏差。總測試持續時間，而不會使老化協議的意圖無效。
注5：在長時間內發生試驗溫度波動的地方，必須確定對包裝材料的溫度影響和/或為達到預期的保質期所需的試驗持續時間調整的評估。
7.2.3.3當由於材料特性而導致高溫老化不可行時，則實時老化是唯一的選擇。
7.3加速老化因數（AAF）的確定：
7.3.1使用Q10等於2的Arrhenius方程是一種計算老化因數的常見且保守的方法。
注6：如果所研究的系統在文獻中有足夠好的特徵，則可以使用更具侵略性的反應速率係數，例如Q10 = 2.2至2.5。損傷的程度和性質必須與文獻報導的相似，以確保反應速率係數和加速的老化溫度保持在適當的範圍內。這是製造商的責任。有關此主題的更多資訊，請參見AAMI TIR 22–2007。
其中：
TAA≡加速老化溫度（°C），以及 TRT≡環境溫度（°C）。
7.3.3建立等效於實時老化所需的加速老化時間（AAT）是通過將所需的（或要求的）保質期除以AAF來確定的。
注7：關於時間與溫度的關係圖示，請參見附錄X1。 另外，請參見附錄X2中的示例測試計劃，其中包括使用等式1和2進行計算的示例。
7.3.4如果對所研究的無菌屏障系統的資訊知之甚少，則上述指南提供了針對特定情況選擇和驗證適當保守的老化因數的指南。 由於該方法可能會預測貨架期過短，因此對製造商的風險可能很大。 但是，由於無法獲得獲得更準確和積極的保質期預測所需的資訊，因此必須考慮最大限度地提高患者的安全性。
7.4加速老化協議步驟：
7.4.1選擇Q10值。
7.4.2定義無菌屏障系統的所需保質期，例如市場需求，產品需求等。
7.4.3定義老化測試的時間間隔，包括零時間。
7.4.4定義測試條件，室溫（TRT）和加速老化溫度（TAA）。
7.4.5確定是否在老化研究中使用濕度條件。如果使用，請定義相對濕度（RH）條件和在目標F1980-163值附近要使用的允許公差。 （有關實際的絕對濕度條件，請參閱佩里化學工程手冊中的附錄X3和圖表。）
7.4.6使用Q10，TRT和TAA計算測試持續時間。
7.4.7定義無菌屏障系統的材料特性，密封強度和完整性測試，樣品尺寸和驗收標準。
7.4.8 TAA的年齡樣本。同時，在真實的老化條件（TRT）下對樣品進行老化。
7.4.9相對於最初的無菌屏障系統要求，評估加速老化後的無菌屏障系統性能，例如，包裝密封強度和包裝完整性。
7.4.10相對於其最初的設計要求，在實時老化後評估無菌屏障系統。最初的AAF方法是一種簡單而保守的技術，用於評估材料和密封件的長期影響，但是，像所有加速時效技術一樣，必須通過實時時效數據進行確認。
老化後測試指南
8.1對已經老化（例如，加速和實時）的無菌屏障系統進行物理性能和完整性評估。
8.2選擇用於評估的測試應挑戰最關鍵或最可能由於老化而導致失效的材料或包裝功能。
8.3不帶設備老化的無菌屏障系統應評估其強度特性是否下降以及在系統的單個材料以及任何密封件或封閉件中保持完整性的能力。有關測試方法的指導和選擇，請參見指南F2097。
8.4老化或穩定性測試與性能測試是單獨的實體。性能測試評估包裝系統與產品之間的相互作用，以響應製造，滅菌過程以及裝卸，儲存和運輸環境所施加的壓力。特定的無菌屏障系統的老化與物理配置或內容無關。只要該無菌屏障系統的處理過程相同，即經過相同的過程滅菌，則無論其物理構造或內容如何，材料和密封件的預期壽命都相同。
8.5如果已知的包裝失效或性能極限（例如密封強度，穿刺性或抗衝擊性等）已記錄在案並滿足了預期包裝系統的要求，則物理測試數據應足夠。
8.6有時，可能會在老化後對包裝系統進行包裝性能測試，以評估經過老化的包裝系統在模擬分配，處理和存儲過程中的性能，並收集設備組件老化特徵的證據。如果這是一個目標，則所有老化的樣本都將包括設備或模擬設備，以及構成包裝系統的所有包裝材料。
8.7在任何老化測試之前都要建立驗收標準。可以使用幾種不同的評估方法。一種是在貨架壽命測試結束時，將零時性能數據與最終性能數據進行比較；另一個是在所有評估期間對數據進行趨勢分析；僅使用最後階段的測試結果。
報告
9.1加速老化：
9.1.1必須制定書面測試規程，規定加速老化條件（測試溫度，濕度，循環，環境溫度），時間範圍，樣本量，無菌屏障系統說明，採樣時間間隔以及每個時間間隔的特定測試在測試之前。
9.1.2記錄所用試驗箱的溫度和相對濕度以及用於測量和監測老化條件的已校準儀器。
9.1.3記錄用於無菌屏障系統評估的測試標準參考文獻和方法。
9.1.4列出用於物理和微生物測試的設備，包括校準日期。
9.1.5記錄老化後的測試結果，包括用於確定無菌屏障系統是否滿足性能規格標準的任何統計方法。
關鍵字
10.1加速老化； 阿累尼烏斯反應率； Q10； 保質期 加速老化（圖X1.1）相當於在選定溫度（°C）下對無菌屏障系統進行熱老化時的室溫老化一年。
