一、引言

随着生物医药行业的迅猛发展，对细胞培养过程的可追溯性、数据完整性和安全性的要求不断提高。美国食品药品监督管理局（FDA）发布的《21 CFR Part 11》法规针对电子记录和电子签名提出了严格标准，旨在确保电子数据在生命周期内的可靠性与合规性。Thermo Fisher Heracell™ 150i 二氧化碳培养箱作为常用的细胞培养设备，其软件系统与数据管理功能必须满足该法规要求，以为临床前研究、生物制药生产以及法定审计提供有力保障。

二、适用范围

本合规要求适用于所有部署在受监管环境中，使用 Heracell 150i 熟化、记录或输出相关实验数据的场所，包括但不限于：细胞培养、组织工程、药物筛选以及质量控制实验室。

三、系统说明

1. 硬件平台：Heracell 150i 采用耐腐蚀不锈钢内胆，配置温度、CO₂ 和湿度传感器；主控板集成实时操作系统（RTOS）和存储介质。

2. 软件模块：包括系统固件、用户界面（触屏或 PC 客户端）、数据存储模块和网络通信组件。

3. 数据流向：培养参数与运行日志在本地存储后，通过安全通道上报至 LIMS 或 ELN 系统，并可导出 Excel、CSV 等格式。

四、电子记录管理

1. 记录完整性：所有运行参数（温度、CO₂ 浓度、湿度、时间戳等）实时写入冗余日志文件，采用写前日志（Journal）文件系统保证写入原子性。

2. 唯一标识：每条记录包含设备 ID、用户 ID、操作时间及不可篡改的数字签名（基于 SHA-256 算法）。

3. 可检索性：软件提供高级搜索与筛选功能，可按时间段、批号、操作者等多条件定位并导出指定记录。

五、电子签名与权限控制

1. 用户身份验证：支持多级用户角色（管理员、操作员、审核员），通过用户名/安全口令和二次认证（如一次性动态口令）完成登录。

2. 签名应用：在关键操作（如程序编辑、参数确认、数据导出、系统配置变更）前，强制执行电子签名步骤，记录签名人、签名时间及签名原因。

3. 签名审计：所有电子签名事件均写入审计日志，不可删除或修改。

六、审计追踪（Audit Trail）

1. 事件捕获：系统自动记录包括登录登出、参数变更、故障报警、系统升级以及维护操作在内的所有活动。

2. 日志完整性：审计日志存储在只读分区，并定期自动备份到网络存储；访问日志采用循环写入模式，确保最低保留期限。

3. 审计报表：内置报表生成功能，可导出 HTML 或 PDF 格式，满足法规审计需求。

七、系统验证（Computer System Validation, CSV）

1. 验证规划：依据 GAMP5 指南制定验证计划（VMP），明确验证范围、职责、资源与风险等级。

2. 风险评估：对温度控制、数据存储以及网络通信等关键功能进行风险分析，并确定验证策略（IQ/OQ/PQ）。

3. 测试用例：设计详尽的功能测试、边界条件测试和安全测试用例，涵盖登录、签名、审计输出、异常处理等场景。

4. 验证报告：总结测试结果，列出缺陷项并跟踪整改，最终生成合格的验证报告供审计和审批。

八、数据备份与恢复

1. 本地备份：系统内置双通道存储，实时生成增量备份，并在本地固态模块保留最近 30 天的数据快照。

2. 异地备份：配置自动化任务，将备份文件安全上传至 NAS 或云存储，并采用 AES-256 加密保护数据机密性。

3. 恢复流程：提供用户可视化恢复向导，按时间点或文件名检索备份并执行回滚，确保系统可在故障后迅速恢复运行。

九、维护与培训

1. 定期检查：建议每半年进行设备固件升级和数据库完整性校验，记录维护日志并纳入质量管理体系。

2. 培训体系：为用户与维护人员提供专门的电子记录与签名合规培训，确保掌握登录口令管理、签名流程与审计查看等操作。

3. 文档档案：所有 SOP、验证文档、培训记录及维护报告应按档案管理规范存档，至少保存 5 年。

十、安全与合规监控

1. 网络安全：支持 TLS 1.3 通信协议和 X.509 证书认证，并与实验室网络安全系统对接，实现入侵检测与安全审计。

2. 合规审计：定期邀请第三方或内部 QA 进行合规性评估，依据 FDA 21 CFR Part 11 和 EU Annex 11 要求提供审计报告。

3. 持续改进：根据法规更新和用户反馈持续优化电子记录与签名功能，确保系统始终处于合规状态。

十一、结论

通过上述措施，Thermo Fisher Heracell™ 150i 二氧化碳培养箱在电子记录与签名方面可全面满足 CFR 21 Part 11 合规要求。确保数据的安全性、完整性、可追溯性与可审计性，为制药研发与质量控制提供坚实保障。