應用六西格瑪統(tǒng)計技術對A型肉毒毒素中間品量器的分析

魏子昊，陸儉，苗承輝，張雪平，張錫云

（蘭州生物技術開發(fā)有限公司，甘肅 蘭州 730046）

量器（measuring container）是指具有一定容積并可作為計量器具的容器。根據(jù)量器工作用途的不同，可分為量入式量器和量出式量器。量入式量器是測量注入量器（內(nèi)壁干燥）內(nèi)液體體積的量器。量出式量器則是用于測量從量器內(nèi)部排出液體體積的量器［1］。在生物、化學、醫(yī)學領域中常被用到的分度吸量管（以下簡稱吸管）、滴定管、移液器等就屬于量出式量器［2］。

注射用A 型肉毒毒素（衡力?）是我國自主開發(fā)的第一個用于臨床的微生物毒素。至今已上市20 余年，用于治療眼瞼痙攣，面肌痙攣，斜視等肌張力障礙性疾病和暫時性改善中重度眉間紋等醫(yī)學美容領域［3］。注射用A 型肉毒毒素（衡力?）每瓶（100 u） 活性藥用成分（API） 含量僅為5 ng,1 ng=10-9g，含量極其微量，100 u 制品中每ng 毒素的活性單位含量（u/ng）高達21～24［4］?；诿亢辽鼳PI 用量的準確性、價值高的特性，其管理者必須在每個環(huán)節(jié)中對肉毒毒素中間品的取用進行嚴格、精細的控制。

本文針對A 型肉毒毒素中間品取用時所用的量器（移液器、分度吸量管）應用六西格瑪（6σ）管理方法結合統(tǒng)計學工具，通過對測量得出的結果進行分析，確定了最佳量器組合及其影響因素［5-7］，對指導實際操作和制定相關的控制措施提供理論依據(jù)，對制品的質量提升提供支持數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

注射用水為蘭州生物技術開發(fā)有限公司制備；無菌中管；分度吸量管；移液器槍頭。XP603S 電子天平梅特勒托利多公司（經(jīng)甘肅省計量院計量）；移液器（經(jīng)第三方計量）。

1.2 實驗方法

1.2.1 量器實際量取體積檢測方法 用量器吸取額定體積的容納介質（注射用水）至一次性中管，隨后在分析天平中稱重，所得重量（注射用水+空管）減去空管重量（預先稱重）即為量器的量取重量。將注射用水密度近似認為1 g/mL，則量器量取注射用水的重量即為體積。

1.2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計 利用Minitab 軟件將測量值（量取體積）進行統(tǒng)計計算，根據(jù)結果得出分析結論。

1.2.3 量器線性與偏倚分析 實驗使用2 種品牌最大量程為10 mL 的移液器交換搭配2 種品牌的槍頭、使用最大量程為10 mL 的吸管搭配三通吸球（以下簡稱吸球），依次量取2、6、10 mL 注射用水并測量實際量取體積，研究2 種10 mL 量器的線性與偏倚情況，實驗分為a、b、c、d、e 共5組。見表1。

表1 量器線性與偏倚分析實驗設計

1.2.4 吸管變異源分析 根據(jù)2 種量器的線性與偏倚分析結果，選擇無偏倚的吸管作為優(yōu)化對象。對其進行單因素分析，雙因素交叉、嵌套設計進行實驗，分析得到影響吸管量取效果的變異源。

①吸管單因素分析。選擇兩名不同人員使用吸管+吸球量取10 mL 注射用水，以研究不同人員使用吸管時的差異。

②吸管雙因素交叉設計分析。選取吸球、吸管為兩個主要因素。選取同品牌1#吸球、2#吸球兩個水平，以量取10 mL 注射用水為指標，進行交叉設計（見表2），測試同品牌同型號吸管間的差異。

③吸管雙因素嵌套設計分析。選取實驗人員、實驗次數(shù)為兩個主要因素。選取實驗人員1、2、3三個水平，選取實驗次數(shù)1、2、3 三個水平，以量取10 mL 注射用水為指標，進行雙因素嵌套設計（見表3），對其進行變異源分析。

表2 雙因素交叉設計因素與水平

表3 雙因素嵌套設計因素與水平

2 結果

2.1 量器線性與偏倚分析

a 組實驗的整體偏倚為-0.0577333，故可判斷其在2 mL、6 mL、10 mL 處均有偏倚，且參考值為6 mL 時偏倚嚴重存在；因線性回歸的斜率差異無統(tǒng)計學意義（P=0.268），故線性方程不成立，偏倚不可修正。

b 組實驗的整體偏倚為-0.0647333，整體偏移百分率為0.5，差異有統(tǒng)計學意義（P=0.000），所以判定整體存在偏倚，且在6 mL 處偏倚嚴重；線性回歸的斜率差異無統(tǒng)計學意義（P=0.245），線性方程不成立，故偏倚不可修正。

c 組實驗整體存在偏倚，偏倚值為-0.102067，偏倚百分率為90%；線性方程成立，差異有統(tǒng)計學意義（P=0.001），因此該實驗組為線性偏倚，實際使用該量器時，可根據(jù)偏倚的線性回歸擬合方程y（偏倚）=-0.008250x（參考值）-0.05257 計算出偏倚值，然后對測量結果進行修正。

由于d 組實驗的整體偏倚值為-0.0721333，整體偏倚百分率為60%，其在2 mL、6 mL、10 mL均存在偏倚；同時線性回歸斜率差異有統(tǒng)計學意義（P=0.007），線性方程成立。故d 組實驗為線性偏倚，可根據(jù)方程y=-0.006075x-0.03568 對實際的測量結果進行修正。

在e 組實驗中2 mL、6 mL、10 mL 處對應P值分別為0.698、0.068、0.933，整體偏倚對應P值0.182，差異均無統(tǒng)計學意義，說明10 mL 吸管量取時未發(fā)生偏倚。見圖1、表4。

圖1 量器線性與偏倚分析

表4 量器線性與偏倚分析

移液器與槍頭的組合實驗全部存在偏倚，其中1 號移液器搭配不同的槍頭均不能建立線性關系，故1 號移液器不能通過線性方程對其發(fā)生的偏倚進行修正。2 號移液器搭配不同的槍頭的組合同樣全部存在偏倚，但同時可通過各自建立的線性關系方程對其偏倚進行修正。以上說明不同槍頭（吸液嘴）對移液器的量取結果存在影響，而同一廠家移液器與槍頭組合的量取結果優(yōu)于不同廠家的組合。這與羅志東［8］的研究結果一致。

吸管與吸球的組合則均無偏倚，且在量取2 mL、6 mL、10 mL 液體時的平均值在所有組合中也最接近真值，故作為進一步優(yōu)化的量器。

2.2 吸管變異源分析

2.2.1 吸管單因素分析 不同人員操作相同吸管的實驗結果見表5。由統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以得出，實驗人員1與實驗人員2的平均值與真值（10.000 mL）相差不明顯；同時根據(jù)平均值標準誤、標準差、變異系數(shù)及中位數(shù)分析，實驗人員1的結果優(yōu)于實驗人員2，這與實際情況相符（實驗人員1多年操作吸管，而實驗人員2的經(jīng)驗相對較少）。而由配對t檢驗可知，差異無統(tǒng)計學意義（t=-1.36,P=0.244），表明不同實驗人員使用相同吸管量取液體的結果雖有差異但不顯著。

表5 描述性統(tǒng)計表

2.2.2 吸管雙因素交叉設計分析 由表6 結果可知。吸球間的差異無統(tǒng)計學意義（F吸球=0.008,P吸球=0.928＞0.05）；吸管間的差異有統(tǒng)計學意義（F吸管=11.312,P吸管=0.004＜0.05）；同時由圖2 可見，影響吸管雙因素交叉實驗的差異主要來自吸管（分差分量51.5%）和隨機誤差（分差分量48.5%）。以上數(shù)據(jù)說明在使用吸管量取液體時，不同的吸球不會對吸管的量取結果產(chǎn)生顯著影響，而使用不同的吸管則對量取結果影響顯著。同時隨機誤差也是顯著影響吸管量取效果的重要因素，應在實際的操作中分析并優(yōu)化。

2.2.3 吸管雙因素嵌套設計分析 圖3 中實驗人員多變異圖的平均值連線呈平滑趨勢，說明實驗人員及實驗次數(shù)這兩個變異源對測量值影響不顯著。同時由表7 可知，不同實驗人員間差異不顯著（F實驗人員=3.258,P實驗人員=0.049≈0.05）；實驗次數(shù)間差異無統(tǒng)計學意義（F實驗次數(shù)=0.029,P實驗次數(shù)=0.971＞0.05）。因此可以判斷，不同的操作人員、操作批次對同一量器（吸球與10 mL 吸管的組合）量取10 mL 液體的結果無明顯的影響，有良好的重復性和再現(xiàn)性。

表6 吸管雙因素交叉設計分析

圖2 吸管量取值變異源的pareto 圖

圖3 測量值對于實驗人員的多變異圖

表7 吸管雙因素嵌套設計分析

3 討論

有研究者在采用稱重法換算體積的說明中指出，在稱重時要注意水的蒸發(fā)對稱量結果的影響［9］。本文則是將注射用水由被測量器轉移至干燥的一次性中管（每次實驗前以相同條件烘干）后馬上旋蓋封口，同時放液操作也避免量器外壁的殘留水影響稱量結果。而稱量用分析天平則通過計量確保結果的真實性。稱量操作在壓力、溫度穩(wěn)定且獨立的稱量間內(nèi)進行，加之注射用水幾乎無雜質的特性使其密度最大程度的接近1 g/mL。因此基于以上實驗條件，保證用稱量法能夠有效的檢測得到量器的實際量取體積。

根據(jù)量器線性與偏倚的分析結果，吸管較移液器的量取結果更接近真實值，移液器均發(fā)生偏倚有可能是使用頻率高、日常維護不到位所造成。有學者指出日常操作方式和維護程度均會對移液器的量取結果造成影響［10-11］。不同吸管間的量取結果會存在差異，這主要是因為每根吸管在制造時很難做到完全一致，包括吸管直徑、吸管嘴、刻度標識位置的一致性等。因此在量取一個目標體積時應始終使用同一吸管以減少差異。而使用吸管時產(chǎn)生的隨機誤差則需要進一步在實際操作中逐步分析、優(yōu)化，并制定有效的控制措施。