在线粒子监测

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。

(资料图)

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。

风险评估

在线粒子监测系统设计应基于风险评估，只有通过风险评估，确定所有的潜在风险对产品质量和数据完整性的影响，采取必要的控制措施，并对其进行验证，才能对药品生产的关键工艺控制点环境进行监测，以确保在线粒子与浮游菌监测系统的正常运行及数据采集的真实性、完整性。

风险评估的范围：

1、悬浮粒子、浮游菌监测选点的风险评估；

2、悬浮粒子、浮游菌监测系统（包括监测、采样功能、设备报警、系统故障与报警、数据备份与恢复等）的风险评估。

风险评估应考虑（包括但不限于以下几点）：

1、所有有可能进行人工干预的地点；

2、在生产过程中，无菌部件/产品长时间暴露区域，比如理瓶盘，胶塞震荡斗（锅）等，虽然很少有人工干预，但也是一个潜在的风险点。随着暴露时间的增加会增加粒子污染的风险，因此这样的区域应在风险评估中进行考虑。

3、任何系统的损坏

隔离器（RABS）生产线中在线监测方法与洁净环境的监测方法还是有所不同的，隔离器内采用连续的在线粒子监测，必须确保不能影响隔离器的气流流形，压差等。采样位置必须能够监测到关键的区域，人工干预的位置也必须要考虑到。

在执行烟雾测试时，应通过烟雾测试流形来证明，在线粒子监测过程不会对关键区的单向流气流流形造成干扰。

管道损失

对于在线粒子监测系统，我们要求其能够及时并准确的反映环境的实际情况，不仅仅考虑采样头采用等动力采样，还要考虑采集到粒子在通过管道运输到粒子计数器内的过程中是否有损失。

等动力采样头与粒子计数器之前存在着一定的距离，当样品在管道中从采样点运输任何距离到测量点，运输过程中将损失一定的粒子，损失取决于管道的长度、直径、材质以及弯头的数量等等。

图2采样管道中粒子的损失^[2]

从图中可以看出不同大小的粒子在管道中均会有损失，即使距离很短，较大的粒子也表现出显著的损失水平。

关于管道中粒子的损失可以参考。

小结

在线粒子监测系统对关键区域的环境监测至关重要，本文简单介绍了在线粒子监测系统，在线粒子监测系统的使用，使用过程中可能出现的问题，报警的处理等等其他的细节内容会在分主题中介绍。

参考文献

1、CLEANROOMTECHNOLOGY -"Making sense of particle counters"7-Jun-2018

2、PMS-“管道中可接受粒子损失分析”

3、GMP附录1 无菌药品

4、EU GMP 附录1

5、GMP 指南 第二版

6、ISO14644

7、GB/T 25915.3-2010《洁净室及相关受控环境 第3部：检测方法》

8、Best Practice for Particle Monitoring in Pharmaceutical Facilities

撰稿人 | 制剂车间

责任编辑 | 胡静

审核人 | 何发

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