染料滲透法檢測(cè)包裝密封泄漏的標(biāo)準(zhǔn)解讀及實(shí)踐應(yīng)用

通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)（上海）有限公司 （上海 200233）

內(nèi)容提要：通過(guò)對(duì)ASTM F1929的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行解讀，旨在幫助讀者深入理解該標(biāo)準(zhǔn)，為更好地開(kāi)展醫(yī)療器械包裝的染料滲透測(cè)試提供幫助。

無(wú)菌屏障系統(tǒng)作為無(wú)菌醫(yī)療器械的一個(gè)重要組成部分，可以保證產(chǎn)品在使用前處于無(wú)菌環(huán)境和狀態(tài)，同時(shí)在使用時(shí)也可以做到潔凈開(kāi)啟，對(duì)產(chǎn)品的安全有效性具有重要的保護(hù)作用和特殊意義。無(wú)菌屏障系統(tǒng)保護(hù)功能，基于的前提是其完整性良好，所以密封完整性就成為無(wú)菌屏障系統(tǒng)性能指標(biāo)的一項(xiàng)重要要求。

目前，包裝密封完整性的考察方法和標(biāo)準(zhǔn)較多，例如“ASTM F1886/F1886M目力檢測(cè)醫(yī)用包裝密封完整性”（YY/T 0681.11）、“ASTM F2096內(nèi)壓法檢測(cè)粗大泄漏”（YY/T 0681.5）、“ASTM F2228用CO2示蹤氣體法對(duì)包含多孔阻隔材料的包裝漏洞作無(wú)損檢測(cè)的試驗(yàn)方法”“ASTM F2227用CO2示蹤氣體法對(duì)未密封和空的包裝淺盤(pán)漏洞作無(wú)損檢測(cè)的試驗(yàn)方法”“ASTM F2391使用氦氣作為示蹤氣體測(cè)量包裝和密封完整性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法”“ASTM F2338用真空衰減法無(wú)損檢測(cè)包裝泄漏的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法”“ASTM F1929用染色液滲透法檢測(cè)多孔醫(yī)用包裝密封泄漏的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法”（YY/T 0681.4染色液穿透法測(cè)定透氣包裝的密封泄漏）等。其中染色液滲透法無(wú)復(fù)雜的設(shè)備要求，操作簡(jiǎn)便，檢測(cè)結(jié)果直觀等優(yōu)點(diǎn)，在包裝質(zhì)量控制中普遍使用。本文對(duì)標(biāo)準(zhǔn)ASTM F1929進(jìn)行解讀，并將實(shí)際操作過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)與大家分享。

1.ASTM組織簡(jiǎn)介及ASTM F1929標(biāo)準(zhǔn)沿革

美國(guó)材料與實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)（American Society of Testing and Materials，以下簡(jiǎn)稱(chēng)ASTM）是美國(guó)最老（1898年成立）、最大的非盈利性的標(biāo)準(zhǔn)學(xué)術(shù)團(tuán)體之一。ASTM由約2000名成員組成，廣泛代表了生產(chǎn)商、使用者、最終消費(fèi)者，以及政府和學(xué)術(shù)界，為材料、產(chǎn)品、系統(tǒng)和服務(wù)的自愿共識(shí)標(biāo)準(zhǔn)的制定和發(fā)布提供了一個(gè)平臺(tái)[1]。ASTM制定的標(biāo)準(zhǔn)通常分為標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)慣例、標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)、標(biāo)準(zhǔn)指南、標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)六種類(lèi)型。負(fù)責(zé)ASTM標(biāo)準(zhǔn)制定工作的是148個(gè)技術(shù)委員會(huì)以及下設(shè)的2000多個(gè)分技術(shù)委員會(huì)，目前共有約35000名技術(shù)成員。負(fù)責(zé)初級(jí)屏障包裝的是1957年成立的F02技術(shù)委員會(huì)，F(xiàn)02.40分技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)包裝完整性標(biāo)準(zhǔn)的制定。

1998年，F(xiàn)02.40分技術(shù)委員會(huì)批準(zhǔn)并發(fā)布“ASTM F1929-98用染色液滲透法檢測(cè)多孔醫(yī)用包裝密封泄漏的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法”（ASTM F1929-98 Standard Test Method for Detecting Seal Leaks in Porous Medical Packaging by Dye Penetration）。該標(biāo)準(zhǔn)能對(duì)大于50μm的可目測(cè)通道進(jìn)行檢測(cè)，由于操作簡(jiǎn)單方便直觀，立刻被相關(guān)方所接受。我國(guó)后期修改采用了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，列入《YY/T 0681無(wú)菌醫(yī)療器械包裝材料試驗(yàn)方法》系列標(biāo)準(zhǔn)的第四部分，并于2010年發(fā)布《YY/T 0681.4-2010染色液穿透法測(cè)定透氣包裝的密封泄漏》。2004年6月，委員會(huì)重新批準(zhǔn)發(fā)行ASTM F1929-98（2004）版本，但內(nèi)容沒(méi)有變動(dòng)。

隨著技術(shù)的發(fā)展和使用過(guò)程中問(wèn)題的不斷發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)02.40分技術(shù)委員會(huì)在聽(tīng)取各方意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，于2012年11月批準(zhǔn)了ASTM F1929-12版本，并于2013年1月出版。新版標(biāo)準(zhǔn)在很多方面進(jìn)行修訂，其中主要有以下幾個(gè)方面：①觀察時(shí)間由20s縮短到5s（[1.3]章節(jié)）；②增加了2種測(cè)試方法([1.2]章節(jié)）（蘸邊法[11.2]章節(jié)、滴管法[11.3]章節(jié)）；③增加了測(cè)試樣品數(shù)量和取樣的要求（[9.Sampling]章節(jié)）；④增加了蘸邊法（表2～4）、滴管法（表5～7）測(cè)試相關(guān)的統(tǒng)計(jì)表格（[13.2]章節(jié)）；⑤增加了附錄——假陽(yáng)性因素指南（APPENDIX）。

2015年10月，委員會(huì)重新批準(zhǔn)發(fā)行ASTM F1929-15，并于2015年12出版，但具體內(nèi)容沒(méi)有任何變動(dòng)。

2.ASTM F1929-15版本解讀

ASTM F1929-15和ASTM F1929-98（2004）相比，主要內(nèi)容發(fā)生了重大修訂[2]。筆者力圖對(duì)重要內(nèi)容進(jìn)行解讀，以期為讀者提供參考信息，以便正確理解和使用該標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用范圍

標(biāo)準(zhǔn)1.1章節(jié)明確指出，本測(cè)試方法用于透明膜材和多孔片材形成的封邊上≥50μm的通道，即該法檢測(cè)較常見(jiàn)的紙塑包裝或者特衛(wèi)強(qiáng)包裝的封邊完整性。這種限定的原因在于，透明膜材便于觀察是否有封邊泄漏情況的存在，多孔材料則對(duì)染色液具有一定的吸附保留作用，利于觀察染色液在泄漏中的滲透情況。由于紙袋或者塑料袋包裝不符合這些條件，所以并不適用于該標(biāo)準(zhǔn)，提請(qǐng)讀者特別注意；

標(biāo)準(zhǔn)1.3章節(jié)同時(shí)指出，該法僅限用于對(duì)染色液有吸附保留作用，并且至少5s內(nèi)不會(huì)因?yàn)槊?xì)現(xiàn)象將封邊區(qū)域全部染色的多孔材料。該規(guī)定即是測(cè)試方法中每條封邊觀察時(shí)間最長(zhǎng)為5s的理論依據(jù)，這與1998年版的最長(zhǎng)20s有巨大差別。觀察時(shí)間縮短的原由是，很多紙張的毛細(xì)作用較強(qiáng)，20s的時(shí)間容易造成封邊浸染，導(dǎo)致結(jié)果的假陽(yáng)性。尤其是未涂層的紙張，即使是5s的觀察時(shí)間，也可能造成封邊浸染，出現(xiàn)疑似滲漏情況，所以使用該方法前需要仔細(xì)衡量。如果實(shí)踐操作中出現(xiàn)封邊泄漏情況，結(jié)果調(diào)查時(shí)也需要考慮是否多孔材料為未涂層紙張的原因。

該法僅用來(lái)測(cè)試包裝封邊的泄漏情況，如果其他地方的包材本身泄漏，例如針孔等，該方法并不適用，通常會(huì)用其他方法來(lái)檢測(cè)，例如蠕變實(shí)驗(yàn)和鼓泡實(shí)驗(yàn)等。

2.2 關(guān)于染料滲透液

染料滲透液是由染料和表面活性劑組成的水基溶液，用于在毛細(xì)現(xiàn)象出現(xiàn)之前穿透并定位泄漏通道的位置。所以，染料滲透液質(zhì)量的好壞是影響該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵因素之一。

染料品種：本標(biāo)準(zhǔn)使用的染料為甲苯胺藍(lán)，因?yàn)檫@種染料的顏色在被測(cè)材料上具有較大的反差，容易目測(cè)識(shí)別。其他顏色或熒光染料也可使用，但是要通過(guò)精度和偏差試驗(yàn)確定是否適用，所以建議直接購(gòu)買(mǎi)使用甲苯胺藍(lán)最經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

染液配比：染料滲透液由0.05%的甲苯胺藍(lán)、0.5%的表面活性劑曲拉通X-100和99.45%的去離子水或純化水組成。其中表面活性劑的作用是增加染液的黏性，消除泄漏通道的表面張力，使染液更順利的通過(guò)，所以染液中的曲拉通X-100必不可少。

染液配制：表面活性劑曲拉通X-100具有一定的黏性，配制時(shí)優(yōu)先使用10%總量的去離子水或純化水?dāng)嚢杌蛘袷?，使之分散均勻。依次加入剩?0%水和染料，攪拌使之完全溶解即可。整個(gè)配制順序和過(guò)程的目的是使染液均一，沒(méi)有顆粒堵塞泄漏通道。

注意事項(xiàng)：染液需要均一，如果發(fā)現(xiàn)渾濁或者有沉淀產(chǎn)生，為了防止沉淀顆粒堵塞泄漏通道，必須重新配置。

2.3 關(guān)于測(cè)試樣品

實(shí)驗(yàn)樣品的選擇和處理，會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。同時(shí)，樣品的抽樣原則和測(cè)試的數(shù)量多寡，也決定了測(cè)試結(jié)果是否具有代表性和統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

樣品的選擇：本法實(shí)驗(yàn)樣品可以是包含器械的完整包裝、不含器械的空包裝或者只有熱封邊的樣品。如果測(cè)試前能夠證明不影響測(cè)試結(jié)果，也可使用有瑕疵的不合格品，但前提是所有的樣品材料組成以及封邊工藝相同，并在實(shí)驗(yàn)記錄中注明。該項(xiàng)規(guī)定可以降低實(shí)驗(yàn)成本，尤其是有利于大型硬質(zhì)吸塑盒生產(chǎn)廠家。

抽樣和測(cè)試數(shù)量：此部分是該版標(biāo)準(zhǔn)新增的內(nèi)容，為了突出抽樣原則和測(cè)試數(shù)量的代表性和統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。抽樣標(biāo)準(zhǔn)可以參考ANSI/ASQ Z1.4-2008或者《GBT 2828.1-2012計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)程序第1部分：按接收質(zhì)量限（AQL）檢索的逐批檢驗(yàn)抽樣計(jì)劃》。根據(jù)抽樣理論，無(wú)論是概率抽樣還是非概率抽樣，樣本量越大當(dāng)然效果越好，結(jié)論越穩(wěn)定；但考慮到本法為通過(guò)和不通過(guò)的定性實(shí)驗(yàn)，可以適當(dāng)降低抽樣的精度要求，減少樣品測(cè)試數(shù)量。如果測(cè)試是為了進(jìn)行密封過(guò)程的確認(rèn)或者方法比對(duì)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)表格中的推薦，建議不少于25個(gè)樣品；如果僅僅是質(zhì)量控制，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建議不少于10個(gè)樣品。

樣品預(yù)處理：染料滲透測(cè)試要求包裝必須不含任何冷凝或其他來(lái)源的液態(tài)水，否則存在于密封缺陷中的水會(huì)影響染色液的可檢測(cè)性。所以如果有任何跡象表明包裝已經(jīng)接觸過(guò)任何液體，測(cè)試前都必須在典型的儲(chǔ)存溫度下徹底干燥。同時(shí)，如果樣品需要預(yù)處理，則應(yīng)在（23±2）℃的溫度和50%±2%的相對(duì)濕度標(biāo)準(zhǔn)條件下，平衡最少24h，以利于樣品達(dá)到最佳測(cè)試狀態(tài)。

2.4 關(guān)于測(cè)試方法和過(guò)程

標(biāo)準(zhǔn)中有三種染料滲透測(cè)試方法：方法A“注入法”、方法B“蘸邊法”、方法C“滴注法”。其中，方法B和方法C是新增方法，均需要密封邊的外沿有多余的材料（裙邊），并且方法B還需要比包裝更大的容器盛裝染液，所以使用范圍受到限制。方法A幾乎適用于所有類(lèi)型的紙塑包裝，并且簡(jiǎn)單快捷常用，使用時(shí)間悠久，所以本文重點(diǎn)闡述。

2.4.1 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試過(guò)程及弊端

標(biāo)準(zhǔn)収載的方法A測(cè)試流程如下：①將足量的染料注入到包裝內(nèi)，使得染料可以在包裝最長(zhǎng)邊形成大約5mm的深度。②透過(guò)透明的表面目測(cè)檢查封口區(qū)域。觀察染料流過(guò)的封口區(qū)域，可以直接觀察到通道。一般染料在每個(gè)邊停留5s進(jìn)行觀察，四個(gè)面都如此操作?？倳r(shí)間應(yīng)少于20s（每邊時(shí)間少于5s）。③旋轉(zhuǎn)包裝袋，使得每個(gè)邊都接觸到染料。如需要，可以再加注染料以保證每個(gè)邊都能接觸到染料。本實(shí)驗(yàn)室在實(shí)際操作過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)流程存在比較多的弊端，例如：通常使用帶針頭的注射器來(lái)注入染液，這樣操作可能使得針頭刺穿被測(cè)材料或皮膚；對(duì)于帶有器械的完整包裝，這種操作方式會(huì)污染器械或者被器械干擾測(cè)試結(jié)果（見(jiàn)圖1）；對(duì)于長(zhǎng)短邊差距懸殊的包裝，這種操作會(huì)使染液深淺不一，達(dá)不到約5mm深度的要求。例如：長(zhǎng)邊達(dá)到5mm，旋轉(zhuǎn)到短邊時(shí)，深度就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)5mm；如果短邊達(dá)到5mm，旋轉(zhuǎn)到長(zhǎng)邊時(shí)，深度卻不夠5mm。雖然可以補(bǔ)加染液，但時(shí)間卻不容易控制在5s以?xún)?nèi)。

2.4.2 測(cè)試方法的改進(jìn)

根據(jù)以上的弊端，實(shí)驗(yàn)室對(duì)標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行了如下改進(jìn)：根據(jù)包裝的大小軟硬不同，用適當(dāng)?shù)募羟泄ぞ咝⌒膶⑼暾b從中間一分為二地剪開(kāi)，將兩部分開(kāi)口向上分別固定。將足量的染料注入到包裝內(nèi)，使得染液形成大約5mm的深度。透過(guò)透明的表面目測(cè)檢查封口區(qū)域。每邊停留5s進(jìn)行觀察，4個(gè)面都如此操作。改進(jìn)后的方法有點(diǎn)如下：①由于開(kāi)口較大，注入染液時(shí)可以使用各種合適的容器，例如移液管、針筒、量筒或燒杯；②如果是有器械的完整包裝，這種方式可以回收器械，并且不干擾測(cè)試結(jié)果；③不用旋轉(zhuǎn)包裝，只用根據(jù)長(zhǎng)短邊的不同，加入適當(dāng)體積的染液，使達(dá)到約5mm深度的要求即可。

改進(jìn)后的方法也存在一定的缺點(diǎn)，例如大型硬吸塑包裝不容易剪開(kāi)，雖然可以使用定制的大型剪鉗；如果要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)方法考察的封邊數(shù)量，則需要增加一倍的樣品量等。但瑕不掩瑜，改進(jìn)后的方法在實(shí)際操作中更加方便和精確，不容易出現(xiàn)假陽(yáng)性結(jié)果。

2.4.3 測(cè)試結(jié)果的判斷

圖2.測(cè)試通過(guò)樣品照片

圖3.測(cè)試不通過(guò)樣品照片

圖4.染液部分穿透樣品照片

圖5.毛細(xì)作用有浸染傾向的樣品照片

染料滲透實(shí)驗(yàn)的結(jié)果判斷也是一個(gè)非常關(guān)鍵的步驟。相同的現(xiàn)象，不同的實(shí)驗(yàn)人員對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的不同理解，可能導(dǎo)致假陽(yáng)性或者假陰性的判斷。所以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)作全面深入的理解，尤其是標(biāo)準(zhǔn)附錄部分的非強(qiáng)制信息——假陽(yáng)性因素指南進(jìn)行解讀，會(huì)有助于正確地進(jìn)行結(jié)果判斷。筆者以下將常見(jiàn)的染料滲透測(cè)試結(jié)果舉例如下：①對(duì)于在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有任何泄露的包裝，比較容易判斷（圖2）；②泄露通道是指任何穿過(guò)整個(gè)封邊且未受損的路徑，所以在5s內(nèi)染液貫穿整個(gè)封邊才判斷結(jié)果不通過(guò)（圖3，產(chǎn)生滲漏的原因可能是運(yùn)輸過(guò)程中的彎折，導(dǎo)致軟吸塑包裝的封邊脫離）；如果只是部分穿透（圖4箭頭所指位置），則屬于合格的范圍（滲漏通道沒(méi)有貫穿整個(gè)封邊，微生物不能進(jìn)入包裝內(nèi)部，此時(shí)無(wú)菌保障功能仍然存在）；③毛細(xì)作用是指液體遷移到纖維材料內(nèi)部的過(guò)程。一般紙張的毛細(xì)作用較強(qiáng)，和染液接觸的時(shí)間稍長(zhǎng)，容易造成封邊浸染，導(dǎo)致結(jié)果的假陽(yáng)性（圖5，雖然沒(méi)有通道泄漏，但在5s的較短時(shí)間內(nèi)，染液由于毛細(xì)作用有浸染的傾向）。

2.5 關(guān)于原始記錄或報(bào)告的內(nèi)容

本法是通過(guò)/不通過(guò)的定性測(cè)試，所以原始記錄或者報(bào)告中需要至少體現(xiàn)以下內(nèi)容，以保證數(shù)據(jù)完整性和結(jié)果的可追溯性。要點(diǎn)如下：①試驗(yàn)材料的完整信息，包括但不僅限于批號(hào)、來(lái)源、時(shí)間、地點(diǎn)和操作人員。②試驗(yàn)條件，測(cè)試的方法A、B或者C以及測(cè)試步驟。③染料的信息及配制記錄。④目測(cè)的方法，裸眼觀察還是通過(guò)設(shè)備觀察。⑤測(cè)試結(jié)果的文字描述或照片。

3.小結(jié)

染液滲透法是考察包裝密封完整性最實(shí)用的方法，而ASTM F1929是收載此法最常見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)。從2012年版開(kāi)始，ASTM F1929已經(jīng)將每邊染料滲透觀察時(shí)間由20s縮短至5s，所以希望使用者能夠盡快跟蹤最新的標(biāo)準(zhǔn)查新，正確使用該標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，希望我國(guó)盡早進(jìn)行該標(biāo)準(zhǔn)的等同轉(zhuǎn)換，為國(guó)內(nèi)企業(yè)提供正確的方法指南，也為我國(guó)醫(yī)療器械包裝行業(yè)的發(fā)展和醫(yī)療器械的安全使用提供保障。