無菌醫(yī)療器械包裝運輸性能的試驗研究

張鵬 吳平 錢承玉 山東省醫(yī)療器械產(chǎn)品質(zhì)量檢驗中心 （山東 濟南 250101）

運輸試驗通常采用實際運輸和模擬運輸兩種方式。模擬運輸實驗通過獲取產(chǎn)品實際的物流環(huán)境條件，然后選擇合適的測試項目和嚴酷等級開展測試，可優(yōu)化產(chǎn)品包裝，避免包裝對產(chǎn)品造成的產(chǎn)品損壞，也避免了因過度包裝而造成的浪費。而醫(yī)療器械包裝材料在貨架有效期內(nèi)是否可以承受運輸環(huán)境的危害，以保持對內(nèi)裝藥品和器械的保護能力也是亟待研究的問題。GB/T19633.1-2015《最終滅菌醫(yī)療器械包裝第1部分：材料、無菌屏障系統(tǒng)和包裝系統(tǒng)的要求》將運輸試驗列入包裝系統(tǒng)的性能試驗中，并指出包裝系統(tǒng)在運輸、流通和貯存過程中對產(chǎn)品應(yīng)提供適宜的保護。國家食品藥品監(jiān)督管理總局醫(yī)療器械技術(shù)審評中心在《無源植入性醫(yī)療器械貨架有效期注冊申報資料指導(dǎo)原則（2017年修訂版）》中明確規(guī)定加速穩(wěn)定性試驗和實時穩(wěn)定性試驗設(shè)定包裝強度檢測/評價項目時需進行模擬運輸試驗。

ASTM D4169[1]標準是目前公認的評價包裝運輸性能的相對完善的試驗體系，該標準根據(jù)貨物運輸采用的不同的運輸型式，規(guī)定了18種不同的流通周期（簡稱DC）。YY/T 0681.1-2009附錄B中推薦使用DC13單元進行模擬運輸試驗，本文以使用該流通周期的一次性使用輸注泵包裝為例，介紹無菌醫(yī)療器械包裝進行模擬運輸試驗的方法。

1.試驗樣品

所用試驗樣品為完整的實際銷售的運輸單元，樣品信息如表1所示。

表1.試驗樣品信息

圖1.包裝各部位標示

2.包裝各部位的標示

試驗前應(yīng)對樣品各部位進行標示，如圖1所示，將包裝按照運輸時的狀態(tài)放置，使其一端的表面對著測試者，上表面標示為1，右側(cè)面為2，底面為3，左側(cè)面為4，近端面為5，遠端面為6。棱由組成該棱的兩個面的號碼標示。角由組成該角的三個面的號碼標示。

3.試驗儀器

跌落試驗機：美國Lansmont，型號PDT-80；振動試驗機：美國Lansmont，型號1800；堆碼試驗機：美國Lansmont，型號Squeezer；低氣壓試驗箱：美國Envirotronics，型號EAH；集中沖擊試驗機：定制。

4.試驗方法

4.1 定義運輸單元

樣品信息如表1所示，運輸型式為單包裝，零擔(dān)運輸（即貨物量不足一整車箱運輸）。

4.2 確定保證水平

根據(jù)產(chǎn)品價值，運輸環(huán)境等信息采用保證水平Ⅱ。

4.3 確定接受準則

內(nèi)裝產(chǎn)品無損壞且包裝完整無損。

4.4 選擇試驗進程

根據(jù)樣品信息，流通周期的各試驗進程順序如表2所示。

4.5 狀態(tài)調(diào)節(jié)

在（23±2）?C，（50±2）%RH條件下狀態(tài)調(diào)節(jié)72h。

4.6 編寫試驗方案

依次進行表2所示的試驗。

4.6.1 人工搬運

該進程模擬搬運過程（如裝、卸、堆碼、分揀或托盤裝載）對包裝造成的破壞程度，危險源主要是跌落或扔擲引起的沖擊。試驗方法采用ASTM D5276[2]，按標準要求，將樣品固定在跌落試驗機上，跌落高度選擇380mm，進行第一進程的人工搬運試驗，分別進行1次頂部跌落，2次相鄰的底棱跌落，2次相對的底角跌落，1次底部跌落，具體跌落部位如表3所示。

4.6.2 運載堆碼

堆碼試驗主要是用于測定運輸單元承受存儲或運輸中壓縮載荷的能力，該包裝運輸方式采用零擔(dān)運輸，F(xiàn)系數(shù)取7.0，根據(jù)ASTM D4169中公式3計算得出加載載荷為262N，試驗方法采用ASTM D642[3]，以（12.7±2.5）mm/min的速率恒速加壓至262N，持續(xù)3s后去除載荷。

4.6.3 無約束振動

表2.試驗進程順序

第二試驗進程測試順序 跌落部位 跌落高度/mm 測試順序 跌落部位 跌落高度/mm 1面1 380 1 棱2-5 380 2棱3-5 380 2 面2 380 3棱2-3 380 3 面5 380 4角2-3-5 380 4 角1-2-5 380 5角3-4-6 380 5 棱1-2 380 6面3 380 6 面3 760第一試驗進程

ASTM D999[4]中指出無約束振動可分為垂直振動和旋轉(zhuǎn)振動，本研究采用垂直振動方法，將樣品置于振動試驗機上，試驗樣品重心點的垂直位置應(yīng)盡可能的接近振動臺面的幾何中心，在振動臺的四周設(shè)圍欄防止樣品滑落。在振動試驗機上設(shè)置振動頻率為2～5Hz，雙振幅為25mm，面3向下持續(xù)振動20min，面2和面5向下各持續(xù)振動10min，振動至樣品與試驗臺分離，并且可從樣品底部移動厚度為1.6mm的標準量具。

4.6.4 低氣壓試驗

低氣壓試驗用于模擬對低氣壓環(huán)境敏感的產(chǎn)品和包裝，如密封的不透氣軟包裝，液體容器或因其包裝形式而使低氣壓環(huán)境會對其產(chǎn)生不利影響的透氣性包裝在高海拔運輸時承受壓力降的能力。當車輛經(jīng)過山口、高原運輸或產(chǎn)品在非增壓倉飛機內(nèi)運輸時可認為是高海拔情況，以上情況運輸時氣壓變化會影響上述包裝或產(chǎn)品。通過低氣壓試驗可以判斷軟包裝是否在低氣壓下保持其密封性，從而降低運輸過程中出現(xiàn)破損、泄露情況。

本試驗方法采用ASTM D 6653[5]，將樣品置于低氣壓試驗箱中，設(shè)置氣壓為59.5kPa（對應(yīng)于海拔4267m處的大氣壓），保持60min后取出樣品。

4.6.5 運載振動

振動有兩種試驗方法可供選擇：隨機振動和正弦振動。隨機試驗方法能更好地模擬實際運載振動環(huán)境，是優(yōu)先選擇的方法，隨機振動試驗可根據(jù)功率譜密度曲線在振動試驗機上進行模擬。正弦振動是實驗室中經(jīng)常采用的方法，共振在運輸過程中對包裝的損壞極大，正弦試驗方法常與隨機方法聯(lián)合使用，作為確定和觀察系統(tǒng)共振的手段。

將樣品置于振動臺面的中心，隨機振動試驗根據(jù)ASTM D4169中的表2給出的公路試驗方案在低水平、中水平和高水平分別振動40min、15min和5min，然后再用該標準表4給出的航空運輸保證水平Ⅱ振動120min。正弦振動試驗方法采用ASTM D 999，在3～100Hz重復(fù)進行2次正弦掃頻，加速度為0.5g，掃描速率為0.5倍頻程。試驗結(jié)束后，從振動試驗機得到的圖譜中選取四個共振點，共振頻率分別為23.8Hz、24.6Hz、26.6Hz和49.0Hz，然后將樣品置于振動試驗機臺面的中心，在得到的每個共振點上再持續(xù)振動10min。

4.6.6 集中沖擊試驗

該進程用于評價較輕的單瓦楞包裝容器抵抗運輸和搬運過程中發(fā)生的外源性集中沖擊的能力，同時也可評價包裝箱壁和其內(nèi)裝物之間是否有足夠的間隙或支撐。該試驗方法按照ASTM D6344[6]，沖擊高度為0.8m，在包裝箱面1的中部垂直沖擊1次。

4.6.7 人工搬運

本次搬運試驗為該流通周期的最后一個試驗進程，按標準要求進行1次垂直棱跌落，2次相鄰兩個側(cè)面跌落，1次一個頂角跌落，1次一個相鄰頂棱跌落，以上5次跌落高度380mm。最后1次底部跌落，跌落高度760mm，具體跌落部位如表3所示。

5.試驗結(jié)果

所有試驗結(jié)束后，根據(jù)確定的接受準則檢查外包裝箱無明顯的損壞，打開包裝后檢查產(chǎn)品未發(fā)生損壞。

6.討論

運輸試驗作為無菌醫(yī)療器械包裝的一項性能試驗，在整個貨架有效期都應(yīng)保持對內(nèi)裝產(chǎn)品的保護能力。無菌醫(yī)療器械包裝在進行加速老化試驗時，應(yīng)考慮進行包裝的運輸試驗，以評價包裝在整個貨架有效期內(nèi)的無菌屏障性能。

[1]ASTM D 4169-16 Standard Practice for Performance Testing of Shipping Containers and Systems[S].American Society for Testing and Materials,2016.

[2]ASTM D 5276-98 Test Method for Simulated Drop of Loaded Containers by Free Fall[S].American Society for Testing and Materials,1998.

[3]ASTM D 642-00 Test Method for Determining Compressive Resistance of Shipping Containers, Components, and Unit Loads[S].American Society for Testing and Materials,2000.

[4]ASTM D 999-08 Test Methods for Vibration Testing of Shipping Containers[S].American Society for Testing and Materials,2008.

[5]ASTM D 6653-01 Test Methods for Determining the Effects of High Altitude on Packaging Systems by Vacuum Method[S].American Society for Testing and Materials,2001.

[6]ASTM D 6344-04 Test Method for Concentrated Impacts to Transport Packages[S].American Society for Testing and Materials,2009.