開放式限制進(jìn)出隔離系統(tǒng)氣流流型解析與新型測(cè)試裝置的應(yīng)用

摘 要：本文深度解讀開放式限制進(jìn)出隔離系統(tǒng)氣流流型測(cè)試方案的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，闡述了點(diǎn)陣式氣流流型測(cè)試裝置在開放式限制進(jìn)出隔離系統(tǒng)氣流流型測(cè)試過(guò)程中的應(yīng)用及其優(yōu)越性。并以開放式限制進(jìn)出隔離系統(tǒng)氣流的“真實(shí)”狀態(tài)為依據(jù)，證明開放式限制進(jìn)出隔離系統(tǒng)具備A級(jí)環(huán)境控制的能力。

關(guān)鍵詞：氣流流型，點(diǎn)陣式氣流流型測(cè)試裝置，環(huán)境控制

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2025.01.038

0 引 言

氣流流型測(cè)試方法是一種用于確定氣流流型的實(shí)驗(yàn)方法，這種方法通常用于研究流體力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)和流體流動(dòng)的特性。常用的方法有煙霧法、壓力分布法、激波法、粒子圖像測(cè)速法和熱線法。

氣流流型測(cè)試作為反應(yīng)無(wú)菌操作的關(guān)鍵測(cè)試，其測(cè)試方法和結(jié)果是否合理直接關(guān)系到無(wú)菌保障水平是否達(dá)到要求。一個(gè)科學(xué)的氣流流型設(shè)計(jì)，能夠正確反應(yīng)關(guān)鍵區(qū)域和關(guān)鍵操作下的氣流流動(dòng)是否符合要求，能否有效減少產(chǎn)品微生物污染風(fēng)險(xiǎn)。如今，隨著中國(guó)加入PIC/S的進(jìn)程加快，制藥企業(yè)開始深刻認(rèn)識(shí)到氣流流型測(cè)試的重要性。

1 氣流流型測(cè)試方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)及其意義

氣流流型測(cè)試結(jié)果為無(wú)菌操作關(guān)鍵區(qū)域的確認(rèn)、維持和監(jiān)測(cè)提供了重要證明，能夠確定氣流流向和氣流流型真實(shí)狀態(tài)，證明開放式限制進(jìn)出隔離系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱ORABS）的環(huán)境控制能力。

ORABS氣流流型測(cè)試已經(jīng)倍受關(guān)注，在無(wú)菌藥品生產(chǎn)過(guò)程中，氣流是控制污染的重要手段，也是維持和監(jiān)測(cè)無(wú)菌環(huán)境穩(wěn)定性的關(guān)鍵措施，具備充足、穩(wěn)定、潔凈的氣流，可以維持A級(jí)環(huán)境的空氣質(zhì)量，從而保證產(chǎn)品無(wú)菌性和安全性。

1.1 氣流流型檢查過(guò)程中常見(jiàn)的缺陷項(xiàng)

近年來(lái)關(guān)于ORABS氣流流型測(cè)試檢查出的缺陷主要有以下幾種：未在“靜態(tài)”和“動(dòng)態(tài)”兩種條件下分別進(jìn)行氣流流型測(cè)試；未進(jìn)行日常干預(yù)和糾正性干預(yù)操作下的氣流流型測(cè)試；氣流流型檢查未通過(guò)視頻記錄或記錄視頻無(wú)時(shí)間證明；氣流流型測(cè)試模擬物品與實(shí)際不符；氣流流型測(cè)試或評(píng)估未覆蓋全部生產(chǎn)操作；氣流流型測(cè)試結(jié)果判定不準(zhǔn)確。

通過(guò)上面的檢查缺陷并結(jié)合無(wú)菌藥品生產(chǎn)的法規(guī)要求，ORABS氣流流型測(cè)試需要包含：

（1）關(guān)鍵區(qū)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)測(cè)試；

（2）確定干預(yù)清單及模擬所有生產(chǎn)操作對(duì)氣流的影響[2]；

（3）模擬最大生產(chǎn)量所需全部生產(chǎn)物品（即最差條件）的氣流流型測(cè)試；

（4）氣流流型作為一種記錄需按照數(shù)據(jù)完整性的要求進(jìn)行管理[3]。

1.2 氣流流型測(cè)試方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.2.1 零動(dòng)力氣流流型測(cè)試

即ORABS停止運(yùn)行的情況下，對(duì)其內(nèi)部氣流流型的測(cè)試，零動(dòng)力時(shí)，氣流呈無(wú)規(guī)律狀態(tài)，用以證明ORABS是形成單向流的關(guān)鍵設(shè)備。

1.2.2 靜態(tài)運(yùn)行氣流流型測(cè)試

靜態(tài)運(yùn)行氣流流型測(cè)試是確認(rèn)設(shè)備能夠維持潔凈度的一種手段，其氣流流型必須為向下的單向流，無(wú)氣流交叉、無(wú)渦流和紊流，無(wú)氣流保護(hù)不到的區(qū)域，以保證生產(chǎn)前潔凈度符合要求。

1.2.3 動(dòng)態(tài)生產(chǎn)運(yùn)行氣流流型測(cè)試

1.2.3.1 無(wú)干擾動(dòng)態(tài)運(yùn)行測(cè)試

無(wú)干擾動(dòng)態(tài)運(yùn)行測(cè)試過(guò)程中，其氣流流型必須為向下的單向流，無(wú)氣流交叉、無(wú)渦流和紊流，無(wú)氣流保護(hù)不到的區(qū)域，以保證生產(chǎn)過(guò)程中潔凈度符合要求。

1.2.3.2 有干擾動(dòng)態(tài)運(yùn)行測(cè)試

測(cè)試在日常操作和干擾操作下，氣流流型是否滿足既定要求，是否仍對(duì)操作區(qū)域處于保護(hù)作用。

需要保證：氣流流型測(cè)試覆蓋全部的日常操作和干擾操作；關(guān)鍵容器具、設(shè)備及物料為日常生產(chǎn)使用的最大量，滿足最差條件；操作人數(shù)為最大生產(chǎn)操作人數(shù)；產(chǎn)品要模擬最差的暴露程度；人員操作過(guò)程中要模擬最遠(yuǎn)端的操作位置（要考慮操作人員身高及手臂長(zhǎng)短等），這些因素會(huì)影響人員進(jìn)入氣流保護(hù)區(qū)域的范圍及時(shí)長(zhǎng)；進(jìn)行開門操作及干擾的測(cè)試；有產(chǎn)生氣流的設(shè)備在氣流保護(hù)區(qū)域內(nèi)工作時(shí)，需要在測(cè)試的過(guò)程中開啟設(shè)備，如浮游菌采樣器。

在有干擾動(dòng)態(tài)運(yùn)行測(cè)試的過(guò)程中，操作過(guò)程不得產(chǎn)生逆流或亂流，不得破壞產(chǎn)品或直接接觸產(chǎn)品物料的First air；開門干擾不得產(chǎn)生從低級(jí)別到高級(jí)別的氣流，不可因氣流從高級(jí)別快速流向低級(jí)別，而導(dǎo)致ORABS下部出現(xiàn)無(wú)氣流保護(hù)區(qū)域；產(chǎn)生氣流的設(shè)備需采用等動(dòng)力裝置或有其他措施減小氣流的影響，從而保證設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中不影響ORABS的正常氣流流型。

2 氣流流型測(cè)試實(shí)施過(guò)程中的要求

2.1 時(shí)間要求

氣流流型測(cè)試拍攝視頻要有時(shí)間水印，視頻錄制開始時(shí)應(yīng)錄制某個(gè)裝置的時(shí)間顯示，此裝置的時(shí)間需要與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間一致且不可更改，用以證明氣流流型拍攝的真實(shí)時(shí)間。

2.2 設(shè)備位置及狀態(tài)要求

視頻開始時(shí)需錄制設(shè)備所在房間的編號(hào)、壓差以及設(shè)備名稱、編號(hào)、運(yùn)行頻率，錄制展示板，展示板上至少標(biāo)明設(shè)備名稱、編號(hào)、拍攝內(nèi)容、拍攝人、復(fù)核人、拍攝狀態(tài)、拍攝時(shí)間等信息，用以明確現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備處于的環(huán)境及運(yùn)行狀態(tài)。

2.3 拍攝要求

應(yīng)拍攝煙霧氣流從發(fā)出到消失的全過(guò)程，測(cè)試高度為最大生產(chǎn)操作高度，拍攝位置和測(cè)試高度應(yīng)相近。拍攝視頻應(yīng)清晰，無(wú)遮擋。拍攝設(shè)備分辨率要能夠保證視頻清晰度。采用雙機(jī)位或多機(jī)位拍攝，多角度展現(xiàn)氣流流型狀態(tài)，便于更好地分析設(shè)備氣流流型的真實(shí)狀態(tài)。拍攝視頻可以導(dǎo)出并作為重要的數(shù)據(jù)保存，并符合數(shù)據(jù)完整性的原則。

3 點(diǎn)陣式氣流流型測(cè)試裝置在氣流流型測(cè)試中的應(yīng)用

為解決以往測(cè)試方法的缺陷以及現(xiàn)有測(cè)試要求，筆者發(fā)明了點(diǎn)陣式氣流流型測(cè)試裝置[4]。解決了氣流流型測(cè)試的一系列難題，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及使用優(yōu)越性如圖1所示。

如圖1所示，這種點(diǎn)陣式氣流流型測(cè)試裝置配有四個(gè)可升降支架。兩個(gè)主管道a被多個(gè)發(fā)煙管道e固定連接，主管道a有三個(gè)開口用封閉堵頭封死，每個(gè)發(fā)煙管道e裝有多個(gè)細(xì)小的發(fā)煙口c，所有發(fā)煙口c行列整齊。主管道a和發(fā)煙管道e可根據(jù)需要設(shè)計(jì)長(zhǎng)短，由組裝套筒f連接固定。

使用時(shí)，根據(jù)需要調(diào)整支架高度，并旋緊套竿固定螺絲j，將點(diǎn)陣式氣流流型測(cè)試裝置放在四個(gè)支撐架h上，由發(fā)煙管道固定卡環(huán)g卡緊，進(jìn)煙口d連接純水煙霧發(fā)生器，開機(jī)即可進(jìn)行氣流流型測(cè)試，每個(gè)測(cè)試口發(fā)煙方向均與氣流方向垂直，避免管路對(duì)氣流的影響。

本點(diǎn)陣式氣流流型測(cè)試裝置每個(gè)出煙口都經(jīng)過(guò)出煙量測(cè)試，保證測(cè)試結(jié)果的有效性。

3.1 實(shí)測(cè)效果

從側(cè)向角度觀看，每一排出煙口氣流重合，表示這一排無(wú)橫向氣流，無(wú)亂流，無(wú)逆流。拍攝從左到右，每一排氣流均可拍攝到，見(jiàn)圖2（本圖僅展示某一特定角度）。

3.2 優(yōu)越性

（1）安全：動(dòng)態(tài)氣流流型要求生產(chǎn)設(shè)備處于生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)，工位如無(wú)ORABS手套，人員只能進(jìn)入ORABS內(nèi)部測(cè)試，容易損壞設(shè)備，影響內(nèi)部氣流，同時(shí)也存在安全隱患。有開門干擾的狀態(tài)下，如由人員手持平行度管在開門位置發(fā)煙會(huì)影響操作人員的正常操作，從而不能真實(shí)地反應(yīng)操作過(guò)程對(duì)氣流流形的影響。點(diǎn)陣式氣流流型測(cè)試裝置完美解決這一問(wèn)題，只需操作員將設(shè)備安放到ORABS內(nèi)部即可。

（2）準(zhǔn)確：普通平行度管監(jiān)測(cè)有較多弊端。首先，OR ABS手套操作只能掃扇形面積，測(cè)試區(qū)域受限；其次，平行度管自身較重，測(cè)試人員佩戴ORABS手套的情況下無(wú)法穩(wěn)定掃描，易發(fā)生手抖、速度不均一的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致氣流流型測(cè)試結(jié)果不是設(shè)備的真實(shí)狀態(tài)，誤判為氣流流型紊亂。點(diǎn)陣式氣流流型測(cè)試裝置完美解決這一問(wèn)題，只需操作員將設(shè)備安放到ORABS內(nèi)部即可。

（3）人員：節(jié)省人力成本，無(wú)需人員操作，架好測(cè)試裝置后，只需人員拍攝即可。

4 結(jié) 語(yǔ)

當(dāng)下氣流流型測(cè)試方法的改進(jìn)已刻不容緩，其包括內(nèi)容不僅限于此，隨著行業(yè)的發(fā)展，從業(yè)人員認(rèn)知的不斷進(jìn)步，將逐步設(shè)計(jì)出更全面的解析和更優(yōu)越的測(cè)試方法。

參考文獻(xiàn)

[1]韓源.對(duì)隔離裝置進(jìn)行氣流方向與顯形檢查的要點(diǎn)[J].化工與醫(yī)藥工程，2022，43（4）：21-25.

[2]楊惠毛，田治文，楊文竹，等.在無(wú)菌隔離器內(nèi)進(jìn)行凍干制劑生產(chǎn)操作的規(guī)范性研究[J].中國(guó)醫(yī)藥工業(yè)雜志，2021，52（12）：1663-1669.

[3]SANDL E T. Impor tance of Air-Flow studies （ FDA）[ EB/OL] .（2 010 -11-3 0） [2 0 2 4 - 0 5-10] .ht t ps： //www.pharmaceuticalonline.com/doc/importance-of-air-flowstudiesfda-0001.

[4]董帥，劉瑩，何偉，等.氣流流型測(cè)試系統(tǒng)及其點(diǎn)陣式氣流流型測(cè)試：ZL 2021 2 1366868.5[P].2021-11-30.

作者簡(jiǎn)介

董帥，本科，工程師，研究方向?yàn)樯锘瘜W(xué)制藥。

王英偉，通信作者，本科，副高級(jí)工程師，研究方向?yàn)樯锘瘜W(xué)制藥、質(zhì)量管理。

（責(zé)任編輯：張瑞洋）