SwellingRatioCalculator

Swelling Ratio Calculator

dermal fillers endotoxins hyaluronic acid injectables particles rheology sterility water quality
Открыть подборку

Swelling Ratio Calculator — Расчет коэффициента набухания ГК (Q value) (ISO 13485)

ℹ️ Утилита рассчитывает Q, водопоглощение, оценивает риск отеков и корреляцию со сшивкой.
ℹ️ Не использует машинное обучение — только физико-химические формулы.
⚠️ КРИТИЧНО! Q должен быть в спецификации. Q > 25 высокий риск отеков. Равновесие обязательно!

Использование:
SwellingRatioCalculator.exe → демо-режим
SwellingRatioCalculator.exe input.csv output.json → оценка данных

Формат input.csv:
BatchNumber,Dry_Weight_mg,Swollen_Weight_mg,Swelling_Time_Hours,Temperature_C,Buffer_pH,Ionic_Strength_M,Crosslinking_Degree_Percent,G_Prime_Pa,Mesh_Size_nm,Theoretical_Q_Min,Theoretical_Q_Max,SterilityTest,Endotoxin_EU_ml,Solvent_Type

Пример:
SWELL-HA-2026-001,100.0,1200.0,24.0,25.0,7.4,0.15,1.5,450.0,50.0,10.0,15.0,0,0.1,PBS

— ЗАЧЕМ ЭТО НУЖНО?
Коэффициент набухания (Q) — ключевой параметр структуры сшитого геля:
• Показывает, сколько грамм жидкости связывает 1 грамм сухого полимера
• Отражает плотность сшивки: чем выше сшивка, тем ниже Q (сеть туже)
• Прямо влияет на клинические свойства: высокий Q означает высокую гидрофильность и риск пост-инъекционных отеков
• Используется для расчета размера ячеек сети (Mesh Size)
⚠️ КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО:
• Q в пределах спецификации (обычно 10–20 для филлеров) — выход за пределы меняет реологию и срок действия
• Q > 25 — высокий риск отеков (gel binds too much water from tissues)
• Время набухания ≥ 12–24 ч — необходимо для достижения истинного равновесия
• Корреляция со степенью сшивки: высокий Q должен соответствовать низкому % сшивки (и наоборот)
• Обратная корреляция с G': высокий Q обычно означает более низкий модуль упругости
• Стерильность и эндотоксины — обязательны для любых инъекционных форм
⚠️ Особенность: Утилита не просто считает отношение масс, но и оценивает риск клинических осложнений (отеков). Если Q слишком высокий, препарат может "разбухать" в лице пациента, создавая неестественный объем. Проверка времени равновесия предотвращает ложные заниженные значения Q. Корреляция с данными по сшивке (NMR) позволяет выявить ошибки синтеза или измерения.

input.csv

BatchNumber,Dry_Weight_mg,Swollen_Weight_mg,Swelling_Time_Hours,Temperature_C,Buffer_pH,Ionic_Strength_M,Crosslinking_Degree_Percent,G_Prime_Pa,Mesh_Size_nm,Theoretical_Q_Min,Theoretical_Q_Max,SterilityTest,Endotoxin_EU_ml,Solvent_Type
SWELL-HA-2026-001,100.0,1200.0,24.0,25.0,7.4,0.15,1.5,450.0,50.0,10.0,15.0,0,0.1,PBS

URS & FS — пользовательские требования и функциональная спецификация

Этот документ описывает требования пользователя и функциональную спецификацию для утилиты контроля качества. Он предназначен для обсуждения внедрения, подготовки IQ/OQ и интеграции в контур ОКК/QC.

Утилита: SwellingRatioCalculatorAPI / объект: Swelling Ratio CalculatorКатегория: Dermal fillers

1. Область применения

Утилита Swelling Ratio Calculator применяется для объекта Swelling Ratio Calculator. Источником истины для структуры входных данных является фактический input.csv; критерии контроля задаются исполняемым модулем и предметным описанием.

Утилита не использует машинное обучение; решение формируется детерминированными правилами.

Категории: Dermal fillers

Теги: dermal fillers, endotoxins, hyaluronic acid, injectables, particles, rheology, sterility, water quality

2. Режимы запуска

SwellingRatioCalculator.exe                            → демо-режим
SwellingRatioCalculator.exe input.csv output.json      → оценка данных

3. Ключевые контролируемые области

  • остаточные растворители
  • микробиология и патогены
  • pH и физико-химические параметры

4. Предметные ограничения и критические параметры

  • ⚠️ КРИТИЧНО! Q должен быть в спецификации. Q > 25 высокий риск отеков. Равновесие обязательно!
  • ⚠️ КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО:
  • Q в пределах спецификации (обычно 10–20 для филлеров) — выход за пределы меняет реологию и срок действия
  • Q > 25 — высокий риск отеков (gel binds too much water from tissues)
  • Время набухания ≥ 12–24 ч — необходимо для достижения истинного равновесия
  • Корреляция со степенью сшивки: высокий Q должен соответствовать низкому % сшивки (и наоборот)
  • Обратная корреляция с G': высокий Q обычно означает более низкий модуль упругости
  • Стерильность и эндотоксины — обязательны для любых инъекционных форм
  • ⚠️ Особенность: Утилита не просто считает отношение масс, но и оценивает риск клинических осложнений (отеков). Если Q слишком высокий, препарат может "разбухать" в лице пациента, создавая неестественный объем. Проверка времени равновесия предотвращает ложные заниженные значения Q. Корреляция с данными по сшивке (NMR) позволяет выявить ошибки синтеза или измерения.
Пределы, указанные в описании, должны быть сверены с актуальной утверждённой спецификацией, фармакопейной монографией и регистрационным досье перед продуктивным применением.

5. URS — пользовательские требования

IDТребованиеКритичностьКритерий приемки
URS-001Система должна принимать файл input.csv для Swelling Ratio Calculator с точным набором колонок, перечисленным в разделе «Контракт входных данных».HighФайл с корректным заголовком читается без ручного редактирования; отсутствие обязательной колонки приводит к FAIL/ошибке импорта.
URS-002Система должна обрабатывать запуск без аргументов в демонстрационном режиме и запуск с аргументами input.csv output.json для пользовательских данных.MediumОба сценария запуска дают предсказуемый результат или понятное сообщение об ошибке.
URS-003Система должна выполнять rule-based контроль по областям: остаточные растворители, микробиология и патогены, pH и физико-химические параметры.HighКаждый контролируемый параметр получает статус и сообщение; результат не зависит от скрытых Excel-формул или ML.
URS-004Система должна сохранять трассируемость между серией/партией, исходными значениями, применёнными правилами и итоговым вердиктом.HighВ выходе присутствуют идентификатор серии, исходные значения, статусы параметров и критические находки.
URS-005Система должна формировать машинно-читаемый output.json для LIMS/ELN/MES, batch record и QA/QC review.HighJSON содержит общий статус, массив проверок, предупреждения, отказы и ссылку на исходный файл.
URS-006Система должна поддерживать применение в валидационном пакете клиента: URS/FS, IQ/OQ-подготовка, проверка установки и операционных сценариев.HighДокумент, тестовые сценарии и воспроизводимый CSV/JSON-поток пригодны для аудита и внутреннего согласования.
URS-007Система должна явно отделять технические ошибки данных от предметных несоответствий спецификации.MediumОшибки схемы/типов не смешиваются с фармакопейными отклонениями и отображаются отдельно.

6. Контракт входных данных input.csv

Источник истины для схемы входа — фактический заголовок input.csv. Имена колонок технические и не переводятся.

#КолонкаТипЕд.ОписаниеПримерПравило контроля
1BatchNumberидентификаторas specifiedBatch NumberSWELL-HA-2026-001обязательное поле; используется для трассируемости серии/партии
2Dry_Weight_mgдесятичное числоas specifiedDry Weight mg100.0обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
3Swollen_Weight_mgдесятичное числоas specifiedSwollen Weight mg1200.0обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
4Swelling_Time_Hoursдесятичное числоhSwelling Time Hours24.0обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
5Temperature_Cдесятичное число°CTemperature C25.0обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
6Buffer_pHдесятичное числоpHBuffer p H7.4обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
7Ionic_Strength_Mдесятичное числоas specifiedIonic Strength M0.15обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
8Crosslinking_Degree_Percentдесятичное число%Crosslinking Degree %1.5обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
9G_Prime_Paдесятичное числоas specifiedG Prime Pa450.0обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
10Mesh_Size_nmдесятичное числоas specifiedMesh Size nm50.0обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
11Theoretical_Q_Minдесятичное числоminTheoretical Q Min10.0обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
12Theoretical_Q_Maxдесятичное числоas specifiedTheoretical Q Max15.0обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита
13SterilityTestлогический флаг0/1Sterility Test0значение должно быть допустимым флагом; для запрещённых микроорганизмов и роста обычно ожидается 0 / отсутствие
14Endotoxin_EU_mlдесятичное числоas specifiedEndotoxin EU ml0.1число; критический показатель безопасности, сравнивается с лимитом эндотоксинов
15Solvent_Typeтекстas specifiedSolvent TypePBSчисло; проверяется как остаточный растворитель по установленному пределу

Пример CSV

BatchNumber,Dry_Weight_mg,Swollen_Weight_mg,Swelling_Time_Hours,Temperature_C,Buffer_pH,Ionic_Strength_M,Crosslinking_Degree_Percent,G_Prime_Pa,Mesh_Size_nm,Theoretical_Q_Min,Theoretical_Q_Max,SterilityTest,Endotoxin_EU_ml,Solvent_Type
SWELL-HA-2026-001,100.0,1200.0,24.0,25.0,7.4,0.15,1.5,450.0,50.0,10.0,15.0,0,0.1,PBS

7. FS — функциональная спецификация

IDФункцияОписание реализации
FS-001CLI entry pointИсполняемый файл SwellingRatioCalculator.exe принимает режим демонстрации и режим обработки input.csv output.json.
FS-002CSV parserМодуль импорта читает CSV, проверяет заголовок, порядок/наличие колонок, количество значений и кодировку. Для десятичных значений ожидается точка.
FS-003Field conversionДля каждой колонки выполняется преобразование к ожидаемому типу: идентификатор, текст, десятичное число, дата/время или логический флаг.
FS-004Domain rule engineДля объекта Swelling Ratio Calculator применяются явные правила: диапазон, минимум, максимум, отсутствие запрещённого признака, полнота данных или расчётная проверка.
FS-005Criticality handlingКритичные нарушения формируют FAIL; некритичные отклонения и неполные данные формируют WARNING; соответствие всем правилам формирует PASS.
FS-006JSON writeroutput.json сохраняет общий статус, результаты по каждому параметру, исходные значения, предупреждения, отказы и диагностические сообщения.
FS-007Integration contractФормат CSV → JSON стабилен для вызова из LIMS/ELN/MES, планировщика задач или wrapper-сервиса.
FS-008Error handlingПри ошибке схемы, отсутствующем файле, нечисловом значении или невозможности записи JSON возвращается диагностируемая ошибка без тихого PASS.

8. Выходной контракт output.json

Выходной файл должен быть пригоден для автоматической обработки, аудита и сопоставления с исходной строкой input.csv.

{
  "utility": "SwellingRatioCalculator",
  "api": "Swelling Ratio Calculator",
  "batchNumber": "SWELL-HA-2026-001",
  "overallStatus": "PASS|WARNING|FAIL",
  "checkedAtUtc": "2026-05-18T00:00:00Z",
  "checks": [
    {
      "parameter": "BatchNumber",
      "value": "SWELL-HA-2026-001",
      "unit": "as specified",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Результат проверки по правилу"
    },
    {
      "parameter": "Dry_Weight_mg",
      "value": "100.0",
      "unit": "as specified",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Результат проверки по правилу"
    },
    {
      "parameter": "Swollen_Weight_mg",
      "value": "1200.0",
      "unit": "as specified",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Результат проверки по правилу"
    },
    {
      "parameter": "Swelling_Time_Hours",
      "value": "24.0",
      "unit": "h",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Результат проверки по правилу"
    },
    {
      "parameter": "Temperature_C",
      "value": "25.0",
      "unit": "°C",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Результат проверки по правилу"
    },
    {
      "parameter": "Buffer_pH",
      "value": "7.4",
      "unit": "pH",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Результат проверки по правилу"
    },
    {
      "parameter": "Ionic_Strength_M",
      "value": "0.15",
      "unit": "as specified",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Результат проверки по правилу"
    },
    {
      "parameter": "Crosslinking_Degree_Percent",
      "value": "1.5",
      "unit": "%",
      "status": "PASS|WARNING|FAIL",
      "message": "Результат проверки по правилу"
    }
  ],
  "criticalFindings": [],
  "sourceFile": "input.csv"
}

9. Тестовые сценарии OQ/PQ

IDСценарийОжидаемый результат
TC-001Валидный CSV с заголовком и строкой из примераВсе строки обработаны; результат содержит PASS/WARNING/FAIL и детализацию по параметрам.
TC-002Отсутствует обязательная колонка из input.csvИмпорт отклоняется или строка получает FAIL со ссылкой на схему.
TC-003Числовое поле содержит текст или пустое значениеФиксируется ошибка преобразования типа; результат не маскируется как PASS.
TC-004Параметр выходит за предел спецификации / критического лимитаДля критического параметра формируется FAIL; для некритического — WARNING согласно правилу.
TC-005Положительный патогенный/микробиологический флаг или превышение микробиологического лимитаФормируется критический FAIL с указанием параметра.
TC-007Остаточный растворитель выше установленного пределаФормируется FAIL с указанием растворителя и измеренного значения.

10. QA/QC, CSV и управление изменениями

  • Перед применением на производстве клиент фиксирует версию исполняемого файла, контрольную сумму, версию спецификации/монографии, тестовый CSV, ожидаемый JSON и результаты IQ/OQ.
  • Нельзя менять имена колонок без обновления валидатора и тестовых сценариев.
  • Исходный CSV, output.json и версия утилиты должны храниться вместе как пакет доказательств.
  • Любое изменение правил контроля должно проходить change control и повторную проверку OQ-сценариев.

Входит в пакеты

Dermal Fillers QC Suite

Пакет для контроля качества инъекционных имплантатов и дермальных филлеров: гиалуроновая кислота, CaHA, PLLA, PMMA, коллаген и смежные испытания.

Открыть