【內(nèi)容提要】談到醫(yī)療器械滅菌包裝系統(tǒng)的性能試驗(yàn)，首先需要對這個包裝系統(tǒng)來做一個定義。筆者認(rèn)為，這個包裝系統(tǒng)是所有構(gòu)成對目標(biāo)主體—醫(yī)療器械產(chǎn)品保護(hù)的外在因素組合，一個包裝系統(tǒng)主要是經(jīng)過包裝材料選擇、包裝結(jié)構(gòu)（或形式）設(shè)計(jì)、包裝工藝執(zhí)行和包裝實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)等步驟完成。
首先需要對這個包裝系統(tǒng)來做一個定義。筆者認(rèn)為掃描，這個包裝系統(tǒng)是所有構(gòu)成對目標(biāo)主體—醫(yī)療器械產(chǎn)品保護(hù)的外在因素組合，一個包裝系統(tǒng)主要是經(jīng)過包裝材料選擇、包裝結(jié)構(gòu)（或形式）設(shè)計(jì)、包裝工藝執(zhí)行和包裝實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)等步驟完成。
對于醫(yī)療器械滅菌包裝系統(tǒng)來說，基于其對包裝性能要求的特殊性（主要是要求系統(tǒng)阻菌并且能夠經(jīng)受預(yù)先設(shè)計(jì)好的將被采用的各類滅菌方式），又可以將這個系統(tǒng)分為兩個部分，即屬于內(nèi)包裝系統(tǒng)范疇的無菌阻隔系統(tǒng)（SBS）和屬于外包裝系統(tǒng)的保護(hù)性包裝系統(tǒng)（PPS）。相對來說重組，SBS更為關(guān)鍵，因?yàn)樗氖Ъ匆馕吨麄€包裝系統(tǒng)的失效；而假如PPS沒有達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)的目的，并不一定意味著整個或整批包裝系統(tǒng)的失效，并且發(fā)現(xiàn)和找尋這種包裝的失效方法很簡單且成本又很低。其實(shí)這樣看來，醫(yī)療器械滅菌包裝系統(tǒng)和那些對阻隔性比較敏感的包裝系統(tǒng)（比如特殊食品包裝和藥品包裝）一樣其他包裝，都可以分為內(nèi)包裝系統(tǒng)和外包裝系統(tǒng)，這點(diǎn)和普通工業(yè)品包裝不一樣，也和非常注重緩沖包裝的家用電器和電子類產(chǎn)品的包裝不一樣。
內(nèi)包裝系統(tǒng)的功能性要求及實(shí)驗(yàn)方法裁員
醫(yī)療器械滅菌包裝的內(nèi)包裝系統(tǒng)，即無菌阻隔系統(tǒng)（SBS），在功能性方面必須要滿足三個要求設(shè)備維護(hù)與保養(yǎng)，分別是包裝完整性（Packaging Integrity）、包裝保護(hù)性和便捷/潔凈開啟性（Cleaning Peel），下面是對這三個功能性要求及其對應(yīng)實(shí)驗(yàn)方法的分別論述。
1.有關(guān)完整性的要求
對于醫(yī)療器械滅菌包裝來說，構(gòu)成一個密封系統(tǒng)來保證對各類有害微生物的阻隔是基礎(chǔ)的，也是必須的。這種阻隔性在由紙塑構(gòu)成的軟包裝領(lǐng)域也許非常普遍，但對于需要滅菌的醫(yī)療器械包裝來說中國印刷企業(yè)強(qiáng)，當(dāng)結(jié)合預(yù)期的滅菌方法來考慮，往往會面臨矛盾的選擇，因?yàn)樵趪鴥?nèi)現(xiàn)有流行的滅菌方法里，環(huán)氧乙烷（EtO）氣體滅菌因其成本低廉和對材料的普遍適應(yīng)性而，但這種滅菌方法卻對包裝完整性提出了一個挑戰(zhàn)：它要求包裝必須透氣紙箱紙盒，因?yàn)榄h(huán)氧乙烷也要穿過這個密封的包裝系統(tǒng)進(jìn)入到里面去殺滅包裝系統(tǒng)內(nèi)部的微生物。
由此可知，為了滿足環(huán)氧乙烷類需要透氣的滅菌方式的需要，選擇的內(nèi)包裝系統(tǒng)的材料必須滿足透氣但同時又能阻菌的功能，所以必須選擇帶足夠小孔隙的并且具有一定機(jī)械強(qiáng)度的材料，即所謂的多孔性材料。當(dāng)然可變數(shù)據(jù)印刷，其孔隙要略小于有害微生物的直徑，這樣才能有效阻止微生物的進(jìn)入。目前，常用的多孔性材料主要包括來自杜邦公司的無紡布級材料Tyvek，以及對衛(wèi)生潔凈性和孔徑大小有嚴(yán)格要求的醫(yī)療級包裝用紙，這種醫(yī)用包裝紙有多家公司可以提供。而值得注意的是標(biāo)簽，這些多孔性材料自身并不具備很好的直接加工性能來構(gòu)成一個完整的內(nèi)包裝阻隔系統(tǒng)，它們需要經(jīng)過諸如涂膠等表面加工手段，從而獲取和其他材料一起被加工成包裝阻隔系統(tǒng)的性能。
另一方面，多孔性透氣材料只是構(gòu)成內(nèi)包裝系統(tǒng)的一部分，另一部分視包裝形式不同可以是各類不同結(jié)構(gòu)的高分子薄膜、吸塑盒等組合印刷，它們通常是通過各種類型的熱合方式被加工成一個完整的內(nèi)包裝系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)阻隔微生物進(jìn)入包裝內(nèi)部的功能。
而檢驗(yàn)這個內(nèi)包裝系統(tǒng)是否完整，按照現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，一般是參照ASTM F1929-1998，即“甲苯胺蘭染色溶液滲透檢驗(yàn)方法”。在此之前特種印刷，基于EN868-1的羅丹明溶液染色滲透實(shí)驗(yàn)也曾在國內(nèi)盛行（估計(jì)現(xiàn)在國內(nèi)的應(yīng)用仍很廣），但因美國FDA懷疑其為潛在的致癌物質(zhì)而禁用。ASTM F1929里給出了甲苯胺蘭染色溶液的配方，但具體的實(shí)驗(yàn)操作方法在這個標(biāo)準(zhǔn)里沒有給出，而必須指出的是，這個實(shí)驗(yàn)操作方法還是很有技巧性的書評，需要經(jīng)過簡單培訓(xùn)才能掌握，但實(shí)驗(yàn)的整體難度不大。
對于為滿足γ射線、電子束之類的高能滅菌方式而設(shè)計(jì)的內(nèi)包裝無菌系統(tǒng)，因其沒有透氣性要求，也就無須再使用多孔性包裝材料了，但對內(nèi)包裝系統(tǒng)的完整性要求還是一樣的色彩管理，這時可以使用壓差法等適用于密封性包裝系統(tǒng)的檢漏方法來檢查，國內(nèi)外也有很多非指定性標(biāo)準(zhǔn)來參考，相對來說要容易操作一些。而且，這類密封性材料一般為高分子塑料材料，各層材料之間采用熔融熱合方式上海光華，出現(xiàn)滲漏的概率要比涂膠黏合方式低得多，這也是有利的一點(diǎn)。
2.有關(guān)保護(hù)性的要求
保護(hù)性要求相對于完整性要求來說是很容易被理解的，包裝原始的功能就是保護(hù)產(chǎn)品，而后才演化成促進(jìn)銷售和便捷使用等附加性功能，所以不管是內(nèi)包裝系統(tǒng)還是外包裝系統(tǒng)大族冠華，其保護(hù)性要求在本質(zhì)上是一樣的，只不過在構(gòu)成形式上有所差異。
對于內(nèi)包裝系統(tǒng)的保護(hù)性要求來說，既要求包裝材料自身要有一定的機(jī)械強(qiáng)度，又要求構(gòu)成內(nèi)包裝系統(tǒng)的不同材料的結(jié)合處也要有一定的強(qiáng)度，而通常這種結(jié)合是通過各種熱合手段來實(shí)現(xiàn)的富士施樂，常用的熱合方式包括普通熱合、高頻熱合和超聲波熱合等。
材料自身的機(jī)械強(qiáng)度很容易確定，一般來說只要檢測材料的拉伸強(qiáng)度、戳穿強(qiáng)度、缺口撕裂強(qiáng)度、耐破度等常規(guī)機(jī)械性能指標(biāo)即可得到大概的數(shù)據(jù)，而目前常用的材料，比如各類復(fù)合薄膜、Tyvek和醫(yī)用包裝紙，它們的這些機(jī)械性能指標(biāo)也是很容易查詢到的。
材料結(jié)合處熱合強(qiáng)度的控制較為復(fù)雜按需印刷，因?yàn)橐紤]材料自身機(jī)械性能、涂膠成分和性質(zhì)、熱合方式以及熱合設(shè)備等因素，所以要想直接給出一個普遍適用的熱合強(qiáng)度范圍是很有挑戰(zhàn)的，這必須結(jié)合被包裝的產(chǎn)品以及以往的歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)才可以。
熱合強(qiáng)度過大或過小都會帶來問題。熱合強(qiáng)度過大會引起兩個問題，一是不能潔凈開啟，因?yàn)檫^大的熱合強(qiáng)度很容易造成材料在熱封區(qū)域撕裂包裝容器，特別是當(dāng)熱封強(qiáng)度大于材料自身的抗張強(qiáng)度并且材料的延伸率又不夠大時，比如醫(yī)用包裝紙類材料，而Tyvek類材料因其機(jī)械強(qiáng)度而很少出現(xiàn)撕破現(xiàn)象；二是不能便捷開啟使用，包裝便捷開啟對于醫(yī)療器械類產(chǎn)品的潛在客戶，即處于手術(shù)中的壓力非常大的醫(yī)生或身體很虛弱又無人照顧的病人來說CTF，是非常能吸引他們購買的關(guān)鍵點(diǎn)之一，而過大的熱合強(qiáng)度會讓打開一個產(chǎn)品包裝變得十分困難，或者不能以正確的方式打開。熱合強(qiáng)度過小的話，很明顯會造成保護(hù)性不足，產(chǎn)品會從內(nèi)包裝系統(tǒng)中掉落從而在實(shí)際流通中不能得到充足的保護(hù)。
總結(jié)多年的經(jīng)驗(yàn)和眾多產(chǎn)品的包裝熱合強(qiáng)度數(shù)據(jù)噴墨印刷，筆者認(rèn)為，熱合強(qiáng)度一般控制在0.80-8.00N/15mm比較合理（端情況除外），低于這個區(qū)間，會造成保護(hù)性不足；高于這個區(qū)間，紙張類片材就會出現(xiàn)撕破和紙屑問題網(wǎng)絡(luò)出版，從而不能滿足潔凈撕裂的要求，薄膜類和Tyvek類材料雖然不會出現(xiàn)撕破問題，但打開時要花費(fèi)點(diǎn)力氣，不利于便捷開啟。
3.有關(guān)便捷/潔凈開啟性的要求
便捷/潔凈開啟性要求是個比較主觀同時又有一定難度的要求，說它主觀是因?yàn)樵谂袛嗟臅r候沒有量化的指標(biāo)可以參考網(wǎng)屏，而且打開內(nèi)包裝系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)甚至到現(xiàn)在也無法定性地給出，所以就會有不同的人打開同一批產(chǎn)品的包裝而得出不同結(jié)論的情況。
便捷/潔凈開啟性要求對組成包裝系統(tǒng)的材料本身及不同材料之間的熱合處都有很高的要求，所以材料的機(jī)械強(qiáng)度要合格，熱合處的熱合強(qiáng)度不能太高，這點(diǎn)在前面有關(guān)包裝保護(hù)性要求的描述中有所提及印后設(shè)備，這里就不再贅述了。
另外還必須要指出的是，便捷/潔凈開啟性是發(fā)達(dá)醫(yī)療器械滅菌包裝界非常重視的一項(xiàng)包裝性能要求，特別是2006年4月更新后的ISO11607-2006正式出版后。但是，此項(xiàng)要求在國內(nèi)醫(yī)療器械滅菌包裝界卻被忽視了，在國內(nèi)行業(yè)法規(guī)，筆者只在由杜邦公司參與主辦的某些技術(shù)研討會上聽到有人正式提到過這項(xiàng)要求。
如果拋開成本方面的考慮，杜邦公司的Tyvek類材料是解決便捷/潔凈開啟性要求的一個非常好的選擇，當(dāng)然這個假設(shè)是不太切合實(shí)際的，因?yàn)闆]有哪個制造業(yè)會不考慮材料成本問題的，而在中國這個以低端制造成本為主要競爭手段的里包裝印刷，成本問題尤為重要。但必須要指出的是，使用紙張包裝很難解決潔凈開啟性這個問題，特別是當(dāng)內(nèi)包裝系統(tǒng)的長寬尺寸超過一定限度時。伴隨著新標(biāo)準(zhǔn)的出臺，現(xiàn)在歐美客戶對這方面的要求越來越挑剔了，國內(nèi)的制造廠商應(yīng)當(dāng)注意這一點(diǎn)。
外包裝系統(tǒng)的功能性要求及實(shí)驗(yàn)方法
接下來談?wù)動嘘P(guān)外包裝系統(tǒng)的性能實(shí)驗(yàn)要求。外包裝系統(tǒng)是更典型的保護(hù)性包裝系統(tǒng)原稿，而更具體的說，主要是指緩沖運(yùn)輸包裝系統(tǒng)，它的保護(hù)對象是內(nèi)包裝系統(tǒng)。
在外包裝系統(tǒng)的構(gòu)成部分中，重要的是瓦楞紙箱和各類工業(yè)紙板箱，或者是不太常用的金屬和木質(zhì)容器等科雷，輔以各類典型的緩沖包裝材料配件，比如氣墊膜、各種發(fā)泡塑料和紙質(zhì)緩沖材料等。大多數(shù)情況下這個外包裝系統(tǒng)是很簡單的，就是單獨(dú)一個經(jīng)過合理計(jì)算設(shè)計(jì)出來的強(qiáng)度合適的瓦楞紙箱，或者稍微復(fù)雜一點(diǎn)，在這個外包裝里面再加一個中包裝包裝機(jī)械，一般是微型瓦楞紙箱或普通卡紙箱等。在一次性滅菌包裝的醫(yī)療器械產(chǎn)品中，需要使用木箱或金屬箱并添加一些必要的緩沖材料配件的情況并不多見，這種情況往往出現(xiàn)在大型電器電子類器械的外包裝中，此時它們通常不需要滅菌，也就是只作為緩沖運(yùn)輸包裝掃描，這和一次性醫(yī)療器械滅菌包裝是相差非常大的兩種包裝方式。
那么該如何檢驗(yàn)這個外包裝系統(tǒng)的有效性呢？也就是如何用實(shí)驗(yàn)的方法來判斷外包裝設(shè)計(jì)是符合預(yù)定目標(biāo)，能夠保證產(chǎn)品的內(nèi)包裝系統(tǒng)可以經(jīng)受住各種流通倉儲環(huán)境條件的考驗(yàn)，直到它們被安全送達(dá)到終消費(fèi)者的手中。考慮到流通環(huán)境的復(fù)雜性，小公司的工程技術(shù)人員是沒有能力獲取并設(shè)計(jì)仿真的模擬流通環(huán)境來測試產(chǎn)品外包裝系統(tǒng)能否能經(jīng)受住流通環(huán)節(jié)的考驗(yàn)，因而往往是參考相關(guān)的模擬流通環(huán)節(jié)運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)方案乳品包裝，在這里要提及的兩個比較權(quán)威的值得參考的實(shí)驗(yàn)方案是ISTA系列和ASTM D4169。
ISTA系列運(yùn)輸包裝實(shí)驗(yàn)方案是由ISTA組織（即國際安全運(yùn)輸協(xié)會）負(fù)責(zé)編寫并提供給業(yè)界參考的，ISTA的成員包括那些需要頻繁地往來運(yùn)輸各類非常有挑戰(zhàn)性的產(chǎn)品的公司，比如FedEx、UPS等快遞物流公司和HP等大型消費(fèi)類電子電器公司，他們用自己多年來在各類運(yùn)輸環(huán)境中積累的運(yùn)輸經(jīng)驗(yàn)和對運(yùn)輸流通環(huán)節(jié)中存在的各類沖擊、震動等有害因素的信息累計(jì)，為ISTA編寫這些實(shí)驗(yàn)方案累計(jì)了很好的資料富士施樂，因而這些實(shí)驗(yàn)方案有相當(dāng)?shù)臋?quán)威性。當(dāng)然，某些大公司如果在工程技術(shù)領(lǐng)域非常有實(shí)力，并且他們的產(chǎn)品流通運(yùn)輸環(huán)節(jié)又比較特殊的話，一般也就自己來設(shè)計(jì)適合自己產(chǎn)品的模擬流通實(shí)驗(yàn)方案。
目前ISTA共有7個系列標(biāo)準(zhǔn)，每個系列標(biāo)準(zhǔn)下面又有數(shù)量不等的幾個具體子方案乳品包裝，所以ISTA共有幾十個不同的實(shí)驗(yàn)方案來應(yīng)對各類不同產(chǎn)品外包裝系統(tǒng)的運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)。對于一次性醫(yī)療器械外包裝系統(tǒng)來說，因?yàn)楸容^簡單，一般也就參考ISTA中的1、2和3這三個系列，其中1系列一般模擬國內(nèi)運(yùn)輸，2和3系列模擬國際運(yùn)輸其他包裝，而3系列模擬的環(huán)境又稍微苛刻一些，所以2系列是目前國際運(yùn)輸中常被引用的實(shí)驗(yàn)方案。
以2系列中簡單的2A實(shí)驗(yàn)方案為例，其整個實(shí)驗(yàn)流程由下列幾個具體步驟組成：①常溫環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)；②控制環(huán)境調(diào)節(jié)；③整箱抗壓實(shí)驗(yàn)；④固定時間和頻率的振動；⑤1點(diǎn)3楞6面共10次的跌落沖擊，其中跌落高度有特定的方法來確定；⑥固定時間和頻率的振動。這里沒有給出每個步驟具體的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)參數(shù)需要根據(jù)具體產(chǎn)品的外包裝系統(tǒng)特性和預(yù)期的流通環(huán)境才能得出曬版，其中諸如振動持續(xù)時間是需要計(jì)算得出的。
目前國內(nèi)能夠進(jìn)行嚴(yán)格的ISTA系列實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室并不多，而對醫(yī)療器械外包裝系統(tǒng)做運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)的更是少之又少，當(dāng)然這個運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)并不是非做不可的，因?yàn)榘凑蔗t(yī)療器械滅菌包裝的一個基本原則，即可以只做差情況（即Worst Case狀態(tài)書評，可以是重、硬、尺寸結(jié)構(gòu)不規(guī)則等條件）產(chǎn)品的運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)。若是它通過了，則可以推導(dǎo)證明比它情況好的那些產(chǎn)品的外包裝系統(tǒng)都可以同樣通過這個運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)，從而減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)并因此降低實(shí)驗(yàn)成本和縮短項(xiàng)目周期，因而積累這方面的歷史經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對日后的項(xiàng)目開發(fā)會非常有指導(dǎo)意義。但一個全新項(xiàng)目開發(fā)的前期還是很有必要對差情況的產(chǎn)品做一個完整的外包裝系統(tǒng)運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)，以確定其外包裝系統(tǒng)是能夠在差的流通倉儲環(huán)境中對內(nèi)包裝系統(tǒng)或者產(chǎn)品自身提供充分且必要的保護(hù)。
ASTM D4169標(biāo)準(zhǔn)里的運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)方案相對來說就簡單多了印后設(shè)備，而且其主要是針對北美大陸的運(yùn)輸情況（具有路況好、人工介入少等突出特點(diǎn)），在國內(nèi)的適用性不是很強(qiáng)。此外，其中還有一些關(guān)于瓦楞紙箱制造和性能要求方面的內(nèi)容，這里就不再詳細(xì)介紹了。
