塵埃粒子在線監控系統設計建議

塵埃粒子(zi)在線監控政策解讀及系(xi)統設計建(jian)議(yi)　

1.背景介(jie)紹

　　法規背景：2010版GMP附錄1對(dui)在線(xian)監控(kong)系統(tong)的一些要求：

　　第十條(tiao) 應當按以下要求對潔凈區的懸浮粒子進行動(dong)態監(jian)測：

　　（一(yi)）根(gen)據潔凈室(shi)級(ji)別和空氣凈化系統確認的結(jie)果及風險評估，確定取樣點的位置并進行(xing)日常動(dong)態監控。

　　（二）在關(guan)鍵操作的全過程(cheng)中，包(bao)括設(she)備組(zu)裝操作，應當對A級潔凈區進行(xing)懸(xuan)浮粒子監測(ce)。生產過程中的污染（如活生物、放射(she)危害）可(ke)能損(sun)壞塵埃(ai)粒子計數器時(shi)，應當(dang)在(zai)設備調試(shi)操(cao)作和模(mo)擬操(cao)作期(qi)間進行(xing)測(ce)試(shi)。A級潔(jie)凈區監測的頻率(lv)及(ji)取樣量(liang)，應能及(ji)時發(fa)現所有人為(wei)干預(yu)、偶發(fa)事件及(ji)任何系統的損(sun)壞。灌裝(zhuang)或分(fen)裝(zhuang)時，由(you)于產品本(ben)身(shen)產生粒子或液滴，允許(xu)灌裝(zhuang)點(dian)≥5.0um的懸(xuan)浮粒子出現(xian)不(bu)符合標準的情況。

　　（三）在B級(ji)潔凈區客采用與A級潔凈區相似的監測系統。客根據(ju)B級潔凈區對相鄰(lin)A級潔凈(jing)區(qu)的影響(xiang)程度，調(diao)整采(cai)樣頻率和采(cai)樣量。

　　（四）懸浮粒子的(de)監(jian)測(ce)(ce)系統應當考(kao)慮采(cai)樣管(guan)的(de)長度和彎管(guan)的(de)半(ban)徑對測(ce)(ce)試結果的(de)影響。

　　（五）日常(chang)監測的(de)采樣量可與潔(jie)凈度級別和空(kong)氣凈化系統(tong)確(que)認時的(de)空(kong)氣采樣量不同。

　　（六(liu)）在A級潔(jie)凈區和B級潔凈區，連(lian)續或有規律地(di)出(chu)現少量(liang)≥ 5.0um的懸浮粒子時，應當(dang)進行調查。

　　（八）應(ying)當按照質量風險管理的原(yuan)則對C級潔凈區和D級潔凈區(qu)（必要(yao)時(shi)）進行(xing)動態監(jian)測。監(jian)控(kong)要(yao)求以及警戒(jie)限度(du)和糾偏限度(du)可根(gen)據操作的性質(zhi)確(que)定(ding)，但自凈時(shi)間應(ying)當達到規定(ding)要(yao)求。

　　以上條(tiao)款明確要求應(ying)對(dui)潔凈區的(de)懸浮(fu)粒子(zi)進行動態監測，并提出了一(yi)些(xie)(xie)具(ju)體的(de)要求。下面我們根據這些(xie)(xie)條(tiao)款要求和其他文獻資(zi)料及個人經驗對(dui)系統的(de)設計提出一(yi)些(xie)(xie)建議(yi)及優缺點(dian)分析供參考。這些(xie)(xie)建議(yi)包括：模式選(xuan)型、布(bu)點(dian)原則、采樣管、采樣頭、塵埃粒子(zi)計數器(qi)、擴充(chong)功(gong)能等。

2.系(xi)統模式基(ji)本類型介(jie)紹及設計策略(lve)建議

a)基本類型介紹

Manifold并聯集中模(mo)式

　　優點：是(shi)只需要一個采樣器可實(shi)現對多個點的(de)輪(lun)流監控，節省開支；

　　缺點(dian)(dian)：各點(dian)(dian)輪流監(jian)控，每個點(dian)(dian)的監(jian)控頻率為點(dian)(dian)數*（單(dan)點監控時(shi)間+切換時間），頻率(lv)低，點多時，對干擾的反應及時性差(cha)，采(cai)樣管長，沉降大，準確度差(cha)，計數器如果損(sun)壞，系(xi)統就(jiu)癱瘓。

　　適(shi)用(yong)范圍：次重要區(qu)域。

Remote/distributed遠(yuan)程分散模(mo)式

　　優點：單(dan)點獨立(li)采樣，互(hu)不干(gan)擾，采樣管短，結果(guo)準確，一個損壞，不影響其(qi)他點的(de)正常使(shi)用。

　　缺點：造(zao)價(jia)高，維護成本高。

　　適用(yong)范圍：重要區域。

b) 系(xi)統(tong)設(she)計策略

Manifold + Remote/Distributed并聯(lian)集中+遠程/分散(san)模式

A級區+對(dui)A級直接(jie)干擾(rao)的B級和(he)敞口容器轉移的B級，Remote/Distributed(中央泵/分散式)；

　　其他B級(ji)（走廊、更衣、一(yi)般操作間）+C+特殊D級（對終產品生物和(he)塵埃(ai)負荷有較大影(ying)響的工序），采用并聯集中模式即(ji)可（連接管(guan)道長30米）。

　　二者合在一個控制系統中。

并聯集中式圖(tu)例 遠程+中央泵(beng)式圖(tu) 遠(yuan)程+獨立(li)計數器式

 

 

 

3. 布點建議

a) 凍(dong)干粉針(zhen)/水(shui)針/粉針舉例

　　分裝/灌裝點；

　　理瓶(ping)盤；

　　壓(ya)塞點；

　　軋蓋點；

　　蓋/塞料斗(dou)；

　　部件(jian)滅菌后卸載(zai)區（或層流小(xiao)車(che)）；

　　出瓶盤（或(huo)出無菌區隧道開口(kou)處）；

　　凍(dong)(dong)干機裝卸口（凍(dong)(dong)干粉針）；

ISOLATOR:檢查口/操(cao)作(zuo)者干預處/傳輸裝置(zhi)/設備同(tong)背景(jing)環(huan)境的交界區；

B級背景區（裝(zhuang)到離A級區有(you)干擾的交界區（可與(yu)A級交界(jie)區(qu)的(de)點取一）和無(wu)干擾的(de)B級(ji)背(bei)景區）；

C級(ji)背景區（可降低采樣頻率(lv)，如10min/次(ci)）；

D級區（一般不需要，特殊需要時經(jing)風險評估(gu)可(ke)布置，采用較低的(de)采樣頻率）。

b) 產(chan)品暴露(lu)區采樣點的策略(lve)

　　采樣(yang)頭垂直(zhi)對著過(guo)濾(lv)器送(song)風面，距(ju)離(li)產品暴露點不得超過(guo)30cm。采樣(yang)(yang)(yang)頭盡量(liang)遠(yuan)離送風(feng)面，避(bi)開產品正上方。應依據氣(qi)流流型或塵埃(ai)粒子分布趨勢圖為基(ji)礎確定采樣(yang)(yang)(yang)點(dian)位置，如(ru)差點(dian)不便于安(an)裝采樣(yang)(yang)(yang)頭，可(ke)選擇次差點(dian)。

c) 液滴、粉塵(chen)污染布置策略

　　對于生產過程中(zhong)可能產生液滴，粉塵(chen)污染采樣(yang)(yang)頭的，可采用雙采樣(yang)(yang)頭策略，即一個在30.5cm范圍(wei)內，一個超(chao)過30.5cm范圍，生(sheng)產前使用(yong)30.5cm以內(nei)的點采樣，生產(chan)開始時切(qie)換到30.5cm以外的那個點采樣(yang)，同時(shi)蓋上此采樣(yang)頭的蓋子。對于凍干(gan)機(ji)裝(zhuang)卸和滅菌柜卸載區可采用同樣(yang)策略。

4. 采(cai)樣(yang)管要(yao)求

　　對于采(cai)樣管的材質(zhi)，粗細，長短，耐受性(xing)，彎曲度等方面均應考慮。

　　以下是一(yi)些文獻資料對采樣管的(de)一(yi)些建議：

　　關于塵埃粒(li)子(zi)計數器采(cai)樣管長度的探討(tao)（許鐘(zhong)麟）：2個(ge)90度彎曲，彎曲半徑2-3cm，28.3L/min水平(ping)采樣管(guan)長度對于5um粒子不(bu)得超過3米，擴(kuo)散(san)、碰撞(zhuang)、沉(chen)積和沉(chen)降小于5%，2.83L/min水(shui)平采樣管長度對于(yu)5um粒子不得超過(guo)0.5米；

PIC/S PI 032-2附錄(lu)1主要(yao)變更說明 section11: 1個S彎，長度不超(chao)過1.5米(mi)（作為(wei)例子出現）（可(ke)見并(bing)未針對2.83L/min？）；

FS209E: 采樣管長度不超過3米；

　　本文建議(yi)：1.5米，1個S彎，28.3L/min不超過1.5米(mi)，采樣量一(yi)定(ding)的(de)情況下管徑一(yi)定(ding)，無須(xu)規定(ding)。

材質：不銹鋼316L或(huo)304、其他(ta)工程材料(liao)，要(yao)求不對潔(jie)凈區造成污染，不脫落(luo)塵埃。

光(guang)潔(jie)度：表面光(guang)滑(hua)，減少沉降，易于清潔(jie)。

耐(nai)受性(xing)：能(neng)耐(nai)受VHP或其他消毒劑（包括塵埃粒子計數器）

5. 采樣頭要求

A級區應使用等(deng)動力采(cai)樣(yang)頭，其(qi)他區域(yu)未必須使用等(deng)動力采(cai)樣(yang)頭，可(ke)使用非等(deng)動力采(cai)樣(yang)頭。

　　那么何謂等動力采樣呢(ni)？

　　等動力定義(yi)：當采樣(yang)管進口正對氣(qi)流(liu)方向，并于氣(qi)流(liu)平行(同(tong)軸)時，并且進入采(cai)樣進口的平(ping)均(jun)速度(du)與(yu)該點氣流平(ping)均(jun)流速相同時，即(ji)實現了等(deng)動力采(cai)樣。

　　等動(dong)力采樣(yang)必(bi)須滿(man)足以(yi)下三點：

1、采樣管與氣流同(tong)軸；

2、采樣頭入口氣(qi)流方向(xiang)與主氣(qi)流方向(xiang)相同(tong)；

3、采(cai)樣管進(jin)口的(de)氣流(liu)速度與該點氣流(liu)速度相(xiang)等。

　　以(yi)上三點(dian)缺一(yi)不可(ke)。

　　這里應該明確要實現等動力采(cai)樣(yang)必須知(zhi)道主氣(qi)流的(de)主向(xiang)，要給出潔凈(jing)室的(de)氣(qi)流流型(xing)，氣(qi)流的(de)流線(跡線)，采(cai)樣(yang)頭應位于采(cai)樣(yang)點流(liu)(liu)(liu)線的切(qie)線方向(xiang)(xiang)(xiang)。對單(dan)向(xiang)(xiang)(xiang)流(liu)(liu)(liu)潔凈(jing)室氣流(liu)(liu)(liu)流(liu)(liu)(liu)向(xiang)(xiang)(xiang)單(dan)一，這問題很好解決，或垂直或水平。所謂等動力(li)采(cai)樣(yang)只適于單(dan)向(xiang)(xiang)(xiang)流(liu)(liu)(liu)。因為非(fei)單(dan)向(xiang)(xiang)(xiang)流(liu)(liu)(liu)潔凈(jing)室要(yao)描繪(hui)出流(liu)(liu)(liu)線比較困難。FS209E同時指出："對于非(fei)單向(xiang)(xiang)流，應在(zai)水平方向(xiang)(xiang)上均勻布置(zhi)采(cai)樣點，并在(zai)整個潔(jie)凈區內按的(de)垂直方向(xiang)(xiang)布置(zhi)采(cai)樣點。"這表明非單(dan)向(xiang)流并(bing)不需等動力采樣。應(ying)了解等動力采樣頭(tou)是(shi)一定的，不可(ke)能滿足(zu)所有風速，等動力是(shi)一個范圍，而不是(shi)一個確切(qie)值，建議取0.45m/s,±20%。

 

單向流與非(fei)單向流采樣頭(tou)圖例

 

6. 塵埃粒子(zi)計數(shu)器

　　塵(chen)埃粒(li)子計數器(qi)的精度應(ying)滿足使用要(yao)求，并考慮是否耐受所(suo)在區域的滅菌或消(xiao)毒(du)劑，其(qi)損壞應(ying)該按要(yao)求處理。

　　計數器的校準應連帶采樣(yang)(yang)頭(tou)，采樣(yang)(yang)管一起(qi)校準，并在(zai)校準證書中注明所使用的采樣(yang)(yang)管的材(cai)質，長度(du)，形(xing)式和配套的采樣(yang)(yang)頭(tou)，而(er)不是塵(chen)埃(ai)粒(li)子計數器單獨的主機部(bu)位。固定的探頭(tou)如果損壞，在(zai)更換(huan)完成之前不可進(jin)行生(sheng)產操作(zuo)。

　　可采(cai)用(yong)一個移動的塵埃(ai)粒子計數器安放在盡量接近此損壞(huai)點的位(wei)置來臨時替代，直到修好為(wei)止（建議用(yong)無線(xian)傳輸連(lian)到系統上）。此計數器必須是在校驗有效期內。

7. 擴充功(gong)能-其(qi)他參(can)數(shu)的監控

　　另(ling)外(wai)，可以對(dui)塵埃(ai)粒子在線監控系統(tong)的功能進行擴充，形成(cheng)一個EMS系統(tong)，具(ju)體建議如(ru)下(xia)：

　　浮游菌(jun)-采(cai)用點應(ying)通(tong)過風(feng)險評估布置(zhi)在關鍵區域，應(ying)監(jian)控流(liu)量確認、真(zhen)空度等參數。

　　風速(su)-風速探頭布置(zhi)在(zai)A級區過濾(lv)器(qi)出風(feng)面15-30cm，平行于出(chu)風面。

　　溫濕度-溫(wen)濕度探頭，主要操作間距地1.2米(mi)位置(zhi)布置(zhi)，具體位置(zhi)應(ying)通過風(feng)險評估(gu)。

　　壓差-壓差探頭布置(zhi)在(zai)關鍵操(cao)作間(jian)，跨級別房間(jian)，代表性過濾(lv)器兩端(duan)等，具體(ti)位置(zhi)應通過風險評估。

8. 結論

　　本文只是對塵(chen)埃(ai)粒子在線(xian)監(jian)控系統的一些要求做了初步(bu)的探討(tao)，這(zhe)些建(jian)議(yi)未必適應每(mei)個具體(ti)(ti)案例，設計時應根據工藝要求具體(ti)(ti)案例具體(ti)(ti)分析(xi)。