藥用玻璃輸液瓶線熱膨脹系數測定能力驗證

王穎，齊艷菲，趙霞，肖新月

（中國食品藥品檢定研究院，北京 100050）

平均線熱膨脹系數是玻璃重要的物理性質，也是藥用玻璃包裝材料檢測的主要項目，在玻璃制品的成型、鋼化、退火、熱穩定性、玻璃與其他材料匹配度等方面具有重要意義［1］。項目檢測主要用于控制藥用玻璃產品的化學穩定性及材質水平，本次能力驗證按照藥包材行業預先制定的準則，比對各實驗室之間檢測結果，以評價實驗室的專項目標業務能力，為評價參加實驗室在日常工作中實施特定檢測、測量或校準等工作時的工作能力及質量穩定性提供參考［2］。線熱膨脹系數的測定水平可客觀、較有代表性地反映各檢測實驗室藥品包裝材料（簡稱藥包材）類的綜合檢測能力，以及各級藥包材檢驗機構和藥包材、藥品生產企業實驗室在藥包材檢測領域的整體水平。本項目遵從能力驗證系列文件［3-6］，通過能力驗證，可促進參加實驗室的外部質量控制，監控實驗室檢測能力［7-10］的維持情況，促進實驗室檢測能力的不斷提高。現報道如下。

1 材料與方法

1.1 儀器

L75VD1000C 型玻璃線熱膨脹系數測定儀（德國林賽斯公司，分辨率為0.125 nm）；SYJ-150 型金剛石切割機（沈陽科晶自動化設備有限公司，進給定位精確度為0.01 mm）。

1.2 樣品制備

能力驗證樣品制備：能力驗證樣品為玻璃輸液瓶，規格為100 mL，采用紙包裝盒密封，室溫保存，每盒保存1個樣品，共制備200個樣品。

樣品均勻性考察：依據《能力驗證樣品均勻性和穩定性評價指南》CNAS-GL003：2018［11］，隨機抽取20個能力驗證樣品進行均勻性評價，每支樣品隨機截取2份，每份樣品長度20 mm。采用單因子方差分析法統計分析線熱膨脹系數測定結果，按95%置信度判斷樣品均勻性。若F＜Fcrit則判定能力驗證樣品的均勻性符合要求。

1.3 測定方法［12-13］

要求能力驗證組織者通過中國藥檢能力驗證服務平臺，賦予每個參加實驗室臨時隨機且具有唯一性代碼，按隨機分配的方式向每個參加實驗室提供1 個樣品、1 個玻璃平均線熱膨脹系數對照物質（簡稱標準玻璃棒）。要求其參照《NIFDC-PT-322 玻璃輸液瓶線熱膨脹系數能力驗證計劃作業指導書》，按國家藥包材標準《平均線熱膨脹系數測定法》YBB00202003-2015［14］測定樣品的線熱膨脹系數，并在規定時間內上報測定結果。上報數據以× 10-6/ K 為單位，要求結果精確至小數點后兩位有效數字。

1.4 結果評價原則

參考《能力驗證結果的統計處理和能力評價指南》CNAS-GL002：2018［15］，選用穩健統計方法進行統計與分析，同時對參加實驗室進行能力評價。選用z比分數作為核心統計量，按公式（1）計算。

式中，x為參加實驗室測試結果；X為指定值，為本次參加實驗室結果的中位值；σ為能力評定標準差，由本次參加實驗室結果得到的中位絕對離差確定［16-18］。

本研究以下列準則評價參加實驗室的能力驗證結果。若|z|≤2，結果表明滿意，無需采取進一步措施；若2 ＜|z|＜3，結果表明可疑，需產生警戒信號；若|z|≥3，結果表明不滿意，需產生措施信號。

2 結果

2.1 均勻性

40次隨機測定涉及20組樣品，測定結果的F＜Fcrit，表明本研究中采樣樣品的均勻性滿足要求。詳見表1。

表1 玻璃輸液瓶線熱膨脹系數均勻性檢驗方差分析結果Tab.1 ANOVA results of homogeneity testing of coefficient of linear thermal expansion for glass infusion bottles

2.2 實驗室分布

涉及28家實驗室，分布于全國21個省、自治區、直轄市。其中，省、市級食品藥品檢驗機構13 家（46.43%），省級包裝材料、醫療器械檢驗檢測機構10 家（35.71%），藥包材生產企業5家（17.86%）。

2.3 能力驗證統計結果

28 個測定結果均為有效數據，分布直方圖見圖1。結果表明，測定結果符合正態分布，均為有效數據，無可疑數據。按穩健統計方法計算得28 個線熱膨脹系數指定值為5.50 × 10-6/ K（20～300 ℃），能力評定標準差為0.06，最大值為5.63，最小值為5.41，極差為0.22。經分析最終確定，指定值為全部結果的中位值5.50×10-6/K（20～300 ℃），能力評定標準差為全部結果的中位絕對離差0.06，詳見表2。

圖1 參加實驗室測定結果分布直方圖Fig.1 Histogram of the testing results of participating laboratories

表2 參加實驗室編號及測試結果指定值［×10-6K-1（20～300 ℃）］Tab.2 Number of participating laboratories and assigned value of testing results［×10-6K-1（20-300 ℃）］

2.4 結果評價

按2.3 項下結果計算得各參加實驗室的z比分數，以z比分數作為統計量，對各檢測結果進行評價，各參加實驗室檢測結果的z比分數圖見圖2。28家實驗室中，27家實驗室|z|≤2，評定為滿意；1家實驗室2 ＜|z|＜3，評定為可疑。

圖2 玻璃輸液瓶線熱膨脹系數z比分數柱狀圖Fig.2 Histogram of z-score of coefficient of linear thermal expansion for glass infusion bottles

3 討論

3.1 參加實驗室分布情況

本次能力驗證中，28家實驗室分布于全國21個省、自治區、直轄市，尚未覆蓋全國；參加實驗室包括省、市級包裝材料、醫療器械檢驗檢測機構，省、市級食品藥品檢驗機構及各企業實驗室。線熱膨脹系數可分別通過儀器法和拉絲法2種方法進行測定，部分檢驗檢測機構及企業在日常工作中采用拉絲法進行測定。本次能力驗證中規定采用儀器法進行測定，導致部分無相關設備和相關技能經驗人員的實驗室，無法參與。

3.2 能力驗證結果

27 家參加實驗室的檢測結果為滿意，滿意率為96.43%；1 家參加實驗室的檢測結果為可疑，可疑率為3.57%。表明參加實驗室已具備線熱膨脹系數測定的技術檢驗檢測能力。

3.3 產生可疑結果的原因分析

儀器校準的影響：線熱膨脹系數測定的準確度與儀器的校準密切相關。目前，玻璃膨脹系數測定儀的種類較多，以基本結構分類，主要分為臥式與立式結構2種。本次能力驗證試驗中的各實驗室涉及6種儀器，分別為德國LINSEIS 型線熱膨脹系數測定儀（立式）、德國Netzch型線熱膨脹系數測定儀（臥式）、國產Zno-TⅢ型線熱膨脹系數儀、國產ZRPY-1000 型高溫臥式膨脹儀、美國TA Instrumens型靜態熱機械分析儀、國產DIL-100 型電腦型高精度膨脹儀。同時，試驗操作細節對測試結果的準確度影響也較大。應間隔一段時間使用國家標準物質對線熱膨脹系數測定儀進行校準，保證測定結果的準確性。從反饋的報告情況看，能力驗證結果可疑的1家參加單位，采用線熱膨脹系數儀的實際操作過于煩瑣，建議相關單位的技術人員熟練操作，且該儀器測定樣品與石英推桿之間無加持力，儀器周圍產生振動時可能導致樣品晃動，嚴重影響測量結果的準確性。建議參加單位采用國家標準平均線熱膨脹系數對照物質校準或自檢儀器，待儀器通過自檢測試后，再測定樣品的平均線熱膨脹系數。

實驗操作注意事項：有些儀器要求樣品測定前需用切割機進行切割，加工成儀器規定的形狀，并細工研磨使其光滑平整。若樣品切面不平整、不光滑，會影響樣品初始長度的測定，并影響最終測定結果。故樣品的切割影響最終線熱膨脹系數的測定結果。樣品加工對試驗人員的操作技能有較高要求，部分試驗人員操作不夠熟練，出現損壞切割片、樣品破碎、割傷劃傷試驗人員等現象。實驗室測試溫度等環境條件直接影響線熱膨脹系數實驗結果。實驗環境溫度差異直接影響測試起始溫度的準確性，對最終測量結果產生一定影響。

3.4 實驗室標準玻璃棒

本次試驗中，不同品牌的儀器測定結果存在差異，導致數據不精準。隨著2016年標準玻璃棒的推廣使用，可有效保障不同品牌儀器數據溯源的一致性。由2016年至2021年開展的線熱膨脹系數測定能力驗證評價結果可知，2016年、2019年、2021年的滿意率分別為95.00%，94.12%，96.43%，推廣使用標準玻璃棒后全國線熱膨脹系數測定項目的滿意率在逐步上升。

3.5 小結

本次能力驗證計劃預制了均勻玻璃輸液瓶，按國家藥包材標準《平均線熱膨脹系數測定法》YBB00202003-2015 方法進行了相關檢測工作。共有28 家實驗室參加，總體滿意。中檢院研制的標準玻璃棒適用于平均線熱膨脹系數方法儀器的校準溯源，有利于在安全、有效、可靠的統一檢驗條件下，最大限度地減少誤差，保證全國線熱膨脹系數測量數據的一致性。

個別實驗室存在操作誤差，個別實驗室結果數值偏離指定值。能力驗證參加者的業務能力或檢測技術水平的優劣不能僅以某一次檢測結果來判定，但結果可疑的實驗室人員應及時自查自糾，提出有針對性的整改措施，做好相關風險評估，提高項目檢測水平。