Temperaturpuffer in der Umweltüberwachung: CDC-Richtlinien, bewährte Praktiken und Testergebnisse aus der Praxis

Einführung in Temperaturpuffer

Eine genaue Temperaturüberwachung ist unerlässlich, um die Integrität von Arzneimitteln, Impfstoffen und anderen temperaturempfindlichen Produkten zu gewährleisten. Die CDC gibt klare Empfehlungen zur Verwendung von Temperaturpuffern, um Fehlalarme zu vermeiden und die Überwachungsgenauigkeit zu verbessern. Die besten Praktiken der Industrie gehen jedoch noch einen Schritt weiter, indem sie die Reaktionszeit und die Stabilität optimieren.

Um besser zu verstehen, wie sich verschiedene Puffermaterialien unter realen Bedingungen verhalten, haben wir eine Reihe von Tests durchgeführt, in denen wir ihre Reaktionszeit und Stabilität in verschiedenen Szenarien bewertet haben. In diesem Blog werden die Empfehlungen der CDC, die bewährten Praktiken der Branche und die wichtigsten Ergebnisse unserer Tests zusammengefasst, darunter:

• Kühlschranktest: Bewertung der Pufferleistung in einer stabilen Kühlhausumgebung (2...8°C).
• Tests zum Öffnen der Tür: Bewertung der Reaktion von Puffern auf Temperaturschwankungen beim Öffnen einer Kühlschranktür.
• Test bei Stromausfall: Bewertung der Reaktion von Puffern auf einen progressiven Temperaturanstieg.
• Test der schnellen Temperaturänderung: Vergleich der Geschwindigkeit der Änderungen mit und ohne Puffer.

CDC-Empfehlungen für Temperaturpuffer

Das Center for Disease Control and Prevention (CDC) empfiehlt die Verwendung von Temperaturpuffern bei der Überwachung der Impfstofflagerung, um Fehlalarme durch kurzfristige Temperaturschwankungen zu vermeiden. Zu ihren wichtigsten Richtlinien gehören:

• Gepufferte Sonden: Die Sensoren sollten in einem Puffer platziert werden, um die tatsächliche Temperatur der gelagerten Impfstoffe wiederzugeben und nicht auf plötzliche Schwankungen der Umgebungsluft zu reagieren.
• Empfohlene Puffermaterialien: Die CDC empfiehlt die Verwendung von Glykol, Glasperlen oder Sand, da diese Materialien eine stabilere und repräsentativere Temperaturmessung ermöglichen.
• Vermeiden von Luftfühler-Sensoren: Direkte Luftexposition kann aufgrund schneller, kurzzeitiger Temperaturschwankungen unnötige Alarme auslösen.
• Kalibrierung und Genauigkeit: Die Sonden müssen regelmäßig kalibriert werden, um die Genauigkeitsanforderungen zu erfüllen und eine zuverlässige Überwachung zu gewährleisten.

Diese Richtlinien verbessern die Stabilität, aber sie geben keine Auskunft darüber, welches Puffermaterial unter verschiedenen Lagerungsbedingungen am besten geeignet ist. Hier kommen die bewährten Praktiken der Industrie und Tests in der Praxis ins Spiel.

Bewährte Praktiken für Temperaturpuffer

Neben den Empfehlungen der CDC betonen Regulierungsbehörden wie die WHO, USP, FDA und EMA zusätzliche Faktoren für die Auswahl des richtigen Temperaturpuffers:

• Glykol: Das am häufigsten verwendete Material, das eine hervorragende thermische Masse bietet und schnelle Temperaturschwankungen verhindert.
• Glasperlen und Sand: Langlebiger und stabiler, reagieren aber im Vergleich zu Glykol langsamer auf tatsächliche Temperaturänderungen.
• WHO- und USP-Erwägungen: Einige Richtlinien empfehlen die Verwendung von Materialien, die die thermischen Eigenschaften gelagerter Produkte nachahmen, um die Genauigkeit zu verbessern.

• Puffer sollten die Empfindlichkeit gegenüber kurzfristigen Schwankungen verringern, aber dennoch echte Temperaturschwankungen erkennen.
• Eine langsame, aber nicht übermäßige Reaktionszeit ist ideal: zu schnell und es werden Luftschwankungen nachgeahmt; zu langsam und kritische Temperaturveränderungen können übersehen werden.

• Durch die richtige Positionierung der Sensoren im Puffer wird sichergestellt, dass sie keinem direkten Luftstrom ausgesetzt sind.
• Die Größe des Puffers wirkt sich auf die Leistung aus - ein größerer Puffer verlangsamt die Reaktionszeit zu sehr, während ein kleinerer Puffer Schwankungen möglicherweise nicht wirksam dämpfen kann.

• In GxP-Umgebungen müssen die Temperaturpuffer unter realen Bedingungen validiert werden, um sicherzustellen, dass sie wie erwartet funktionieren.
• Regelmäßige Kalibrierung und Systemvalidierung werden von Aufsichtsbehörden wie der FDA und der EMA gefordert.

Um zu beurteilen, wie gut diese bewährten Verfahren mit der realen Leistung übereinstimmen, haben wir mehrere Tests mit verschiedenen Puffermaterialien durchgeführt.

Testaufbau: Wie wir die Pufferleistung bewertet haben

Um verschiedene Puffermaterialien zu vergleichen, führten wir eine Reihe kontrollierter Tests durch, in denen wir maßen, wie schnell die einzelnen Puffer auf Temperaturänderungen reagieren und wie gut sie ihre Stabilität bewahren.

Testausrüstung & Bedingungen

• Zu prüfende Geräte: T10-0003 und T10-0009 NTC-Thermistoren
• Referenz: HCD-Digitalsonde

• Geprüfte Instrumente: RMS-MLOG-T10-868
• Referenz: RMS-LOG-868

• Kühlschrank Details:
• Hersteller: Samsung
• Modell: RR35H6165SS
• Sollwert: 5°C
• Geladen: Nein

• Türöffnungstests: Simulierte Türöffnungen zur Messung der Reaktionszeit verschiedener Puffer
• Prüfung der Verlustleistung

Geprüfte Puffermaterialien

• Kein Puffer ( freier Sensor in Luft)
• Glykolpuffer (von der CDC empfohlen)
• Feste Puffer (Alternative zu Glykol)
• Referenzsensor (HCD-Referenz)

Geräteübersicht

Alle Geräte wurden mit dem Referenzgerät kalibriert.

1. MPT-25055: T10-0003 gepaart mit dem RMS-MLOG-T10-868
2. MPT-25056: T10-0009 mit einem Glykolpuffer gepaart mit dem RMS-MLOG-T10-868
3. MPT-25058: T10-0009 mit festem Puffer gepaart mit dem RMS-MLOG-T10-868
4. MPT-25059: T10-0009 gepaart mit dem RMS-MLOG-T10-868
5. MPT-25157: HCD gepaart mit dem RMS-LOG-868

Testergebnisse: Vergleich von Temperaturpuffern unter realen Bedingungen

Test 1: Kühlschranktest - Stabilität in einer Lagerungsumgebung von 2...8°C

Bei diesem Test wurde die Leistung verschiedener Puffermaterialien in einem Kühlschrank gemessen, um die Temperaturstabilität im Laufe der Zeit zu bewerten.

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Statistischer Überblick

Wichtigste Erkenntnisse

• Glykol schnitt mit der geringsten Standardabweichung (0,69 °C) am besten ab und hielt einen stabilen Temperaturbereich ein.
• Feste Puffer waren eine gute Alternative, wiesen aber etwas mehr Schwankungen auf als Glykol.
• Bei der Verwendung von keinerlei Puffer kam es zu übermäßigen Temperaturschwankungen, so dass er für eine zuverlässige Überwachung ungeeignet war.

Test 2: Türtest 1 - Reaktion auf Temperaturschwankungen

Bei diesem Test wurde das Öffnen einer Kühlschranktür simuliert, um zu messen, wie schnell verschiedene Puffer auf plötzliche Temperaturänderungen reagieren. Dieser Test fand während der Abkühlung des Kühlschranks statt.

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Wichtigste Erkenntnisse

• Der Glykolpuffer reagierte am stabilsten auf Temperaturänderungen und minimierte die Schwankungen.
• Feste Puffer waren wirksam, reagierten aber etwas schneller als Glykol.
• Der Verzicht auf einen Puffer führte zu schnellen Temperaturschwankungen und erhöhte das Risiko von Fehlalarmen.

Test 3: Türtest 2 - Zusätzliche Validierung

Zur Bestätigung der Ergebnisse wurde ein zweiter Türöffnungstest durchgeführt. Dieser Test fand statt, während der Kühlschrank aufgewärmt wurde.

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Statistischer Überblick

Wichtigste Erkenntnisse

• Die Ergebnisse bestätigten, dass Glykol nach wie vor der beste Puffer ist und selbst bei plötzlichen Schwankungen stabile Temperaturwerte liefert.
• Der solide Puffer zeigte gute Leistungen, erlaubte aber etwas mehr Variation.
• Der Verzicht auf einen Puffer führte zu extremen Schwankungen, was für sensible Speicherumgebungen unzuverlässig war.

Test 4: Mehrere Türöffnungen innerhalb eines kurzen Zeitraums

Es wurden mehrere Türöffnungstests durchgeführt, um das Befüllen oder Entleeren eines Kühlschranks zu simulieren.

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Statistischer Überblick

Wichtigste Erkenntnisse

Die Höchsttemperaturen lagen alle über 8°C.

Test 5: Stromausfall des Kühlschranks

Es wurde ein Test durchgeführt, um zu sehen, wie sich die Messungen entwickeln, wenn die Stromversorgung des Kühlschranks ausfällt.

Chart

Statistischer Überblick

Wichtigste Erkenntnisse

Da der Kühlschrank isoliert ist, ist die Temperaturentwicklung für alle Messgeräte gleich.

Test 6: Wiederherstellung bei Stromausfällen

Es wurde ein Test durchgeführt, um zu sehen, wie sich die Messungen entwickeln, wenn die Stromversorgung des Kühlschranks wiederhergestellt ist.

Chart

Statistischer Überblick

Wichtigste Erkenntnisse

Die Messstellen mit Puffer benötigen aufgrund der zusätzlichen thermischen Masse eine längere Zeit, um wieder in die Spezifikation zu gelangen.

Test 7: 23...15°C Test

Dieser Test wurde im HG2-Generator für Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit durchgeführt. Mit diesem Test sollte die Zeit ermittelt werden, die erforderlich ist, um bei einer Temperatursenkung stabile Temperaturwerte zu erreichen.

Chart

Statistischer Überblick

TZeitpunkt, an dem 15°C ±0,5°C erreicht wurden, wobei bekannt ist, dass der Sollwert um 09:30 Uhr geändert wurde:

• MPT-25055: 09:45 (15 Minuten)
• MPT-25056 (Glykolpuffer): 10:12 (42 Minuten)
• MPT-25058 (fester Puffer): 10:01 (31 Minuten)
• MPT-25059: 09:43 (13 Minuten)
• MPT-25157 (Referenz): 09:43 (13 Minuten)

Wichtigste Erkenntnisse

• Die Reaktionszeit der Messstelle mit dem Glykolpuffer ist etwa 3,1-mal so lang wie die der Messstellen ohne Puffer.
• Die Reaktionszeit der Messstelle mit dem festen Puffer ist etwa 2,3-mal so lang wie die der Messstellen ohne Puffer.

Test 8: 15…23°C Test

Dieser Test wurde mit dem HG2-Generator für Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit durchgeführt. Dieser Test wurde durchgeführt, um die Zeit zu ermitteln, die erforderlich ist, um bei einem Temperaturanstieg stabile Temperaturwerte zu erreichen.

Chart

Statistischer Überblick

Zeitpunkt, an dem 23°C ±0,5°C erreicht wurden, wobei bekannt ist, dass der Sollwert um 10:54 Uhr geändert wurde:

• MPT-25055: 11:00 (6 Minuten)
• MPT-25056 (Glykolpuffer): 11:28 (34 Minuten)
• MPT-25058 (fester Puffer): 11:16 (22 Minuten)
• MPT-25059: 10:58 (4 Minuten)
• MPT-25157 (Referenz): 10:58 (4 Minuten)

Wichtigste Erkenntnisse

• Die Reaktionszeit der Messstelle mit dem Glykolpuffer ist etwa 7,3-mal so lang wie die der Messstellen ohne Puffer.
• Die Reaktionszeit der Messstelle mit dem festen Puffer ist etwa 4,7 mal so lang wie die der Messstellen ohne Puffer.

Endgültige Schlussfolgerung

• Glykol ist die beste Wahl, wenn es um Stabilität und die Einhaltung der CDC-Empfehlungen geht, insbesondere bei der Lagerung von Impfstoffen und Arzneimitteln, wo die Minimierung von Schwankungen entscheidend ist.
• Feste Puffer sind eine vernünftige Alternative, die eine etwas schnellere Reaktionszeit bieten, aber weniger stabil sind als Glykol.
• Ungepufferte Sonden führen zu übermäßigen Schwankungen, was zu unzuverlässigen Messwerten und einem erhöhten Risiko von Fehlalarmen führt.

Risikobasierte Entscheidung über die Verwendung von Puffern

Obwohl die CDC und die bewährten Praktiken der Industrie die Verwendung von Puffern empfehlen, ist es wichtig, dass jeder Anwender die Notwendigkeit eines Puffers auf der Grundlage einer Risikobewertung des überwachten Produkts beurteilt. Zu den wichtigsten Überlegungen gehören:

• Sehr temperaturempfindliche Produkte (z. B. Impfstoffe, Biologika, Arzneimittel): Diese verwenden einen Puffer, um eine stabile Überwachung zu gewährleisten und Fehlalarme zu reduzieren.
• Produkte, die schnell auf Umgebungsänderungen reagieren müssen (z. B. bestimmte Anwendungen zur Lagerung von Lebensmitteln): Diese benötigen möglicherweise keinen Puffer, da die schnelle Erkennung von Temperaturänderungen wichtiger ist.
• Regulatorische und Compliance-Anforderungen: Einige Richtlinien schreiben die Verwendung von Puffern für bestimmte Branchen vor, während andere auf der Grundlage der Produktempfindlichkeit Flexibilität zulassen.

Letztendlich sollte die Entscheidung, ob ein Puffer verwendet werden soll, von einem risikobasierten Ansatz geleitet werden, der sicherstellt, dass die am besten geeignete Überwachungsmethode für das jeweilige Produkt und die jeweilige Anwendung gewählt wird.