SwellingRatioCalculator
Swelling Ratio Calculator
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.
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.
5. URS — пользовательские требования
| ID | Требование | Критичность | Критерий приемки |
|---|---|---|---|
| URS-001 | Система должна принимать файл input.csv для Swelling Ratio Calculator с точным набором колонок, перечисленным в разделе «Контракт входных данных». | High | Файл с корректным заголовком читается без ручного редактирования; отсутствие обязательной колонки приводит к FAIL/ошибке импорта. |
| URS-002 | Система должна обрабатывать запуск без аргументов в демонстрационном режиме и запуск с аргументами input.csv output.json для пользовательских данных. | Medium | Оба сценария запуска дают предсказуемый результат или понятное сообщение об ошибке. |
| URS-003 | Система должна выполнять rule-based контроль по областям: остаточные растворители, микробиология и патогены, pH и физико-химические параметры. | High | Каждый контролируемый параметр получает статус и сообщение; результат не зависит от скрытых Excel-формул или ML. |
| URS-004 | Система должна сохранять трассируемость между серией/партией, исходными значениями, применёнными правилами и итоговым вердиктом. | High | В выходе присутствуют идентификатор серии, исходные значения, статусы параметров и критические находки. |
| URS-005 | Система должна формировать машинно-читаемый output.json для LIMS/ELN/MES, batch record и QA/QC review. | High | JSON содержит общий статус, массив проверок, предупреждения, отказы и ссылку на исходный файл. |
| URS-006 | Система должна поддерживать применение в валидационном пакете клиента: URS/FS, IQ/OQ-подготовка, проверка установки и операционных сценариев. | High | Документ, тестовые сценарии и воспроизводимый CSV/JSON-поток пригодны для аудита и внутреннего согласования. |
| URS-007 | Система должна явно отделять технические ошибки данных от предметных несоответствий спецификации. | Medium | Ошибки 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.
| # | Колонка | Тип | Ед. | Описание | Пример | Правило контроля |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | BatchNumber | идентификатор | as specified | Batch Number | SWELL-HA-2026-001 | обязательное поле; используется для трассируемости серии/партии |
| 2 | Dry_Weight_mg | десятичное число | as specified | Dry Weight mg | 100.0 | обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита |
| 3 | Swollen_Weight_mg | десятичное число | as specified | Swollen Weight mg | 1200.0 | обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита |
| 4 | Swelling_Time_Hours | десятичное число | h | Swelling Time Hours | 24.0 | обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита |
| 5 | Temperature_C | десятичное число | °C | Temperature C | 25.0 | обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита |
| 6 | Buffer_pH | десятичное число | pH | Buffer p H | 7.4 | обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита |
| 7 | Ionic_Strength_M | десятичное число | as specified | Ionic Strength M | 0.15 | обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита |
| 8 | Crosslinking_Degree_Percent | десятичное число | % | Crosslinking Degree % | 1.5 | обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита |
| 9 | G_Prime_Pa | десятичное число | as specified | G Prime Pa | 450.0 | обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита |
| 10 | Mesh_Size_nm | десятичное число | as specified | Mesh Size nm | 50.0 | обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита |
| 11 | Theoretical_Q_Min | десятичное число | min | Theoretical Q Min | 10.0 | обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита |
| 12 | Theoretical_Q_Max | десятичное число | as specified | Theoretical Q Max | 15.0 | обязательное числовое значение; сравнение с правилом выполняет утилита |
| 13 | SterilityTest | логический флаг | 0/1 | Sterility Test | 0 | значение должно быть допустимым флагом; для запрещённых микроорганизмов и роста обычно ожидается 0 / отсутствие |
| 14 | Endotoxin_EU_ml | десятичное число | as specified | Endotoxin EU ml | 0.1 | число; критический показатель безопасности, сравнивается с лимитом эндотоксинов |
| 15 | Solvent_Type | текст | as specified | Solvent Type | PBS | число; 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
| ID | Функция | Описание реализации |
|---|---|---|
| FS-001 | CLI entry point | Исполняемый файл SwellingRatioCalculator.exe принимает режим демонстрации и режим обработки input.csv output.json. |
| FS-002 | CSV parser | Модуль импорта читает CSV, проверяет заголовок, порядок/наличие колонок, количество значений и кодировку. Для десятичных значений ожидается точка. |
| FS-003 | Field conversion | Для каждой колонки выполняется преобразование к ожидаемому типу: идентификатор, текст, десятичное число, дата/время или логический флаг. |
| FS-004 | Domain rule engine | Для объекта Swelling Ratio Calculator применяются явные правила: диапазон, минимум, максимум, отсутствие запрещённого признака, полнота данных или расчётная проверка. |
| FS-005 | Criticality handling | Критичные нарушения формируют FAIL; некритичные отклонения и неполные данные формируют WARNING; соответствие всем правилам формирует PASS. |
| FS-006 | JSON writer | output.json сохраняет общий статус, результаты по каждому параметру, исходные значения, предупреждения, отказы и диагностические сообщения. |
| FS-007 | Integration contract | Формат CSV → JSON стабилен для вызова из LIMS/ELN/MES, планировщика задач или wrapper-сервиса. |
| FS-008 | Error handling | При 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
| ID | Сценарий | Ожидаемый результат |
|---|---|---|
| TC-001 | Валидный CSV с заголовком и строкой из примера | Все строки обработаны; результат содержит PASS/WARNING/FAIL и детализацию по параметрам. |
| TC-002 | Отсутствует обязательная колонка из input.csv | Импорт отклоняется или строка получает FAIL со ссылкой на схему. |
| TC-003 | Числовое поле содержит текст или пустое значение | Фиксируется ошибка преобразования типа; результат не маскируется как PASS. |
| TC-004 | Параметр выходит за предел спецификации / критического лимита | Для критического параметра формируется FAIL; для некритического — WARNING согласно правилу. |
| TC-005 | Положительный патогенный/микробиологический флаг или превышение микробиологического лимита | Формируется критический FAIL с указанием параметра. |
| TC-007 | Остаточный растворитель выше установленного предела | Формируется 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