在线粒子监测

2023-08-17

环境监测是污染控制策略的重要组成部分，它可以用来评估在无菌制剂生产中污染控制策略的有效性。悬浮粒子的监测是环境监测程序的一个必要组成部分，该监测可指示在生产过程中高风险受控环境可能污染的情况，尤其是产品暴露的区域。本文主要是对在线粒子监测做一个总体介绍，具体的细节，在分主题的介绍中进行详细的介绍。

法规要求

根据中国GMP附录1无菌药品第十条及第十一条，EU GMP附录1第9章节的要求：对于A级区而言，在关键操作的全过程中，包括设备组装等操作时，应当对A级洁净区进行连续的尘埃粒子监测。A级洁净区监测的频率及取样量，应能及时发现所有人为干预，偶发事件及任何系统的损坏。建议在B级区采用相似的监测系统，采样频率可以降低。尘埃粒子监测系统的重要性取决于A级区和相邻B级区之间隔离的有效性。B级区监测的频率及取样量，应能及时发现所有人为干预，偶发事件及任何系统的损坏且能在尘粒浓度超过警戒限时报警。

GMP 2010版对微生物动态监测包括：沉降菌、浮游菌、表面取样等。对于无菌生产线，粒子与浮游菌都需要做动态监测，这两种都是主动空气取样方式，沉降菌是被动取样方式，存在较大的随机性，不能以沉降菌代替浮游菌。

基本结构

A/B级的环境监测系统常用的在线粒子监测系统，它是将多个远程粒子监测（采样头、粒子计数器、管道等）分散安装在各个关键的采样点，实时对监测区域进行采样监测，并将监测结果传送到上位机。

在线粒子监测系统通常包括：

（1）粒子监测系统

（2）浮游菌采样系统（沉降菌的培养皿支架，通常也在附近）

（3）真空系统

（4）现场操作屏及报警系统

（5）上位机（监测软件系统）

（6）其他：如温湿度，压差，风速等根据实际情况是否集成到该系统中

监测设备和监测方法应当考虑到对高风险区域可能带来的额外风险，应当采用合适的方式，最大限度地降低对产品造成的风险。通常高风险区域设计的比较紧凑，把监测系统的其他部件一同放到高风险区域，势必会对其造成很大的负担，同时也可能会影响正常的生产操作，因此通常只把采样头放进关键区域，而粒子计数器，管道等其他部件放到关键区域外。

粒子计数器

在线粒子监测系统是通过采样头对所在环境的空气进行采样，空气中粒子的粒径与数量通过粒子计数器进行测量。空气中的粒子在光的照射下会发生散射现象，粒子计数器依据这一原理，通过光源照射粒子产生散射光，粒子计数器内部的光检测器接收散射光，通过光电转换器，把光脉冲信号转换为电脉冲信号，经过电子线路的放大与甄别，完成电脉冲的技术工作，从而识别不同的粒径和粒子数。根据光的散射原理，散射光的强度随粒子表面积增大而增大，那么不同大小粒径的粒子经激光照射后产生不同强度的散射光，经光电转换器转换成不同强度的电脉冲信号，经过甄别之后粒子计数器输出对应的粒径与粒子数。

图1 粒子计数器基本结构图^[1]

以上是粒子计数器工作的基本原理，原理上看似简单，但实际工作过程要复杂的多，因为粒子计数器必须能够准确的测量出空气中粒子的粒径和数量，反映真实的环境情况。

等动力采样

在线粒子监测系统，以真空泵提供驱动力，通过采样头抽取空气，并将空气通过管道送到粒子计数器的内部。通过采样头进行采样时有三种情况，如下图：

图2 采样头采样时的流速情况

第一种情况：采样口进气气流速度与该为位置上单向流的平均风速相当，这种方式通常也称等动力采样，进入采样头的空气中粒子浓度与环境中空气粒子浓度一直，反映了真实的情况。第二种时采样口进气气流的平均速度大于该位置上单向流的平均风速，第三种是采样口进气气流的平均速度小于该位置上单向流的平均风速。从图上可以看出，无论是第二种还是第三种情况，都不能反映真实的环境情况。

在单向流区域，所选择的采样探头应接近等动力采样，如果使用未经过验证的非等动力采样的采样头（粒子和浮游菌），易造成单向流环境的破坏和产品污染的可能。

关于采样头的布置等内容，在后续的分主题中详细介绍。