ASME BPE标准仪表连接件与传统Tri-Clamp卡箍连接，因其价格低廉、安装要求低等特点，目前被中国生物制药行业广泛使用，但其却存在着一定的安全隐患。而BioControl无菌级仪表连接件已经相当于一种标准化的产品在国际制药界得到了广泛认同，并已被许多知名厂商使用。本文将对在全球生物制药工艺管路系统上运用最多的仪表连接方式，即传统的Tri-clamp卡箍连接，及BioControl无菌级仪表连接进行全面的分析。

Tri-Clamp接口形式的仪表连接件

图1为ASME BPE标准带Tri-Clamp卡箍连接的仪表三通，其拥有价格低廉、安装要求低的特点，目前被中国生物制药行业广泛使用。但Tri-Clamp方式的连接存在十分严重的卫生隐患。只有在Tri-Clamp两端连接件完美安装的状态下，Tri-Clamp才可实现基本卫生的状态。但是Tri-Clamp在一般安装工况下，其连接很难做到完美。两端连接件和夹在其中的垫片在卡环的挤压下，有极大的可能呈现出以下两种状况：

一种是卡环锁紧时挤压力过大，导致两端平接头中间夹着的密封垫片被过度挤压，微微突出于管道内壁（如图2）。在这种情况下，密封垫片受到过度挤压后，密封垫片的使用寿命会大大降低。此外，管道内部温度、压力的变换、也会导致突出部分的密封垫片受损，部分脱落物有可能侵入管路中流动的介质，对其造成污染。例如物料、CIP液基于液体的表面张力，通常会在系统在线清洗后仍有部分残留在密封垫片周围，从而导致生产持续性的物料污染。

另一种情况是锁紧时挤压力过小，导致连接件中间的密封垫片与两端不锈钢平接头之间形成缝隙。在这种情况下，被输送的物料或CIP清洗液会进入到缝隙当中，不仅加大了清洗的难度，而且极大地提升了物料被污染的危险系数。当挤压力度十分小的情况下，甚至有可能使管路系统和外界连通。

绝大多数的药厂在生产工艺上都往往会有SIP在线灭菌这样一个重要的环节，而且SIP的温度一般会在121℃以上。基于材料学的基本常识，不同的材料其热膨胀系数是不同的。如图3所示，当高温清洗或灭菌的时候，Tri-Clamp连接件处于完美连接的状态。但是，众所周知，不锈钢的热胀冷缩效果十分明显，并且不锈钢平接头和密封垫片的降温速度也大有不同，这样往往会导致密封垫片和平接头间出现微小的缝隙。液体和污渍会流到缝隙里面。当整个系统再回到正常温度的时候，缝隙会减少甚至消失。这个时候，残留在缝隙里面的液体和污渍会由于热胀冷缩被挤压回到管路当中。从而使已经清洗灭菌完毕的管路系统在下一次生产前就已经被污染。

关于Tri-Clamp密封垫片的耐用度，各个终端用户以及工程公司都提过不少的问题。在生物制药行业普遍使用的密封垫片材质有3种：传统Tri-clamp密封垫片的耐用度不仅和生产工况息息相关，而且在很大程度上受到安装的影响。由于上述缺陷，寿命被大大降低。在承受过度挤压、温度和管内压力的变换下，密封垫片会一直处于超负荷运作状态。超负荷压力的垫片不仅厚度会降低，而且会产生龟裂、杂质进而脆化。密封垫片在受损的情况下仍继续使用，会导致微生物从外界通过缝隙进入物料。

无菌级仪表连接Bio Control

目前，全球的生物制药产业都开始慢慢朝着更加安全、更加洁净的方向前进。各国在研究方面都已经做出了巨大的努力，先后开发出了各种不同结构的无菌连接件，下文将介绍的是诺盟集团开发的无菌级仪表连接件Bio Control。

Bio Control无菌级仪表连接件是德国诺盟公司1990年开发出来的专利产品，相对于传统的Tri-Clamp而言，Bio Control无菌级仪表连接件更加洁净，同时也更加安全。

Bio Control无菌级仪表连接件不再使用传统的Tri-Clamp密封垫片，而改用了O型圈，这样不仅实现了金属与金属之间相互直接接触，排除了密封垫片被过度挤压或者产生缝隙的现象，而且大幅度地减小了密封件与物料之间接触的面积。

图4为Bio Control阴阳两面的接触图例，由于金属和金属之间的直接接触，从而十分有效地限定了两端的挤压力。而起到密封作用的O型圈受到一定的挤压后，会完全填充满密封槽，实现了仪表连接与管路间的无死角无菌连接。

另外，Bio Control采用了一体式加工，加工工艺优于Tri-Clamp的管路三通的连接件，无死角的设计得以完美体现。

如图5左所示，普通的三通仪表连接件中其结构为：三通支部高度接近管路直径一半（h~1/2D），介质流经此区，会有很多的物料或者CIP液体残留，即造成死角，严重的时候甚至会导致整批物料或者整个管路系统的污染。而Bio Control由于其整体的加工和精密开槽的设计，可做到与管路齐平（如图5右），消除了这个不必要存在的死角，实现了视镜、仪表等连接件和整个管路系统的无菌连接。这样的设计不仅在使用上更加安全、洁净，同时也使整个管路系统的GMP认证变得更加容易。

Bio Control和管道的连接有两种形式，一种为角座型U，另一种为直通型G，便于现场灵活地与管路连接。另外，对于直通型Bio Control来说，可以实现在同一个连接位置安装两个仪表，或者一个仪表、一个视镜，这样的组合对于先进的制药产生来说，不仅节省了空间而且还起到了美观的作用。

在中国制药GMP认证以及整个中国制药行业不断向世界领先技术靠近的时代，德国诺盟公司也在不断地为中国制药行业的发展做着贡献。Bio Control虽然只是刚刚开始进入中国，但是在欧洲北美洲，Bio Control无菌级仪表连接件已经相当于一种标准化的产品在制药界得到广泛的认同以及使用。如国际知名的仪表生产厂商如WIKA、E+H、Labom、Negele、 Siemens等，都已经把Bio Control作为一种标准仪表连接件收录在其目录册中。