设计和安装环境监测系统 (489.4 KB)
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概论
现行法规对无菌制药厂的粒子监测要求有所改变。传统上，制药厂对洁净室采用流行的可移动式粒子监测。新法规要求制药厂采用自动远程监测方案。本文总结了建立无机粒子自动监测系统的各个步骤，这些步骤还适用于未来扩展无机粒子监测系统，使其增加有机粒子监测或其它环境指标监测的功能。
用户按照以下几个步骤建立系统，系统的认证以GAMP 3规则要求作为核心。一个标准项目包含以下阶段：设计、建造、安装、测试、认证。每个阶段都有自己的时间表。
建立时间表
项目成功的关键所在是要确保每个阶段都按照时间表来完成。每个主要步骤的说明可以用甘特图（GANT chart）的形式显示出来，还应标明何时解决诸如停机等障碍。图一为完整项目的典型时间甘特图。
图一：项目计划概况的甘特图
每一项总结性任务可以细分为多个单独任务，以便更好地利用材料和人力等资源。系统安装时，几个小组时常会争抢同一工作空间。系统认证时，人们会因时间紧张而赶工。总之，当项目的多项工作相互交叉时，任务划分变得尤为重要。
系统设计
有多种文件论述如何设计最佳的粒子监测系统。需要考虑的因素包括：选择采样点，哪些硬件适用于不同的应用，风险和仪器之间的关系等。图二显示了用于监测洁净室环境状况的典型系统。
图二：设施监测系统示意图
“用户要求规格（URS）”定义了设计监测净室的驱动因素，其内容和形式都在GAMP规则指导文件中有完整的论述。任何能够使系统变得更加易于使用的改变都应当尽早完成，以免以后花更大的代价去大面积修改系统。如果建造系统所要求的速度不足以保证能有充裕的时间来完成符合URS的完善的系统，则可事先将准备工作分包给设计公司。很重要的一点是，必须保证最终用户或系统拥有人审阅有关文件，因为他们要对系统的使用担当责任。
系统安装
可以从图二中看到，监测系统的安装包括以下几个部分：
- 线路：基本线路包括电源线（24VDC，120-240VAC，三相）、4-20mA模拟信号线路、以太网和RS485数据通信线路，以及制程控制、真空泵开关和硬件开关组合的I/O连接等。选择线材所要考虑的因素有电压负载、防火、长度、信号速度等。电缆通常集中在电缆盒中，或特定位置的管道中，以便于维修保养，减少安装时的重复工作。
- 管路：主要有两类管路，其一是将样本吸进传感器的管路（样本管路），其二是使传感器正常工作的管路（真空泵管路）。考虑到大尺寸粒子在管道中的损失，粒子监测仪的管路不应超过2米长。另一个重要点是，必须尽量将管道弯曲半径变大，以减少粒子在传输过程中的损失。
如果传感器没有自带真空泵，而是需要外接真空源，则真空泵应安装在离传感器特定距离的技术空间内（夹层形式），管路应通过集管头行走，应从上方下垂至传感器。管路组合的设计视现场而定，最好设计成环形组合，以便减少整个系统中的气压差别。真空系统的距离限制和安装指标不同于样本管路，因其中的气流是经过测量的。图三显示了环形组合设计，不同管路下垂至不同的传感器。
图三：真空系统组合示意图
- 传感器：测量传感器可安装在充填设备之内，或充填设备之上，以便样本管路向其抽送样本，或安装在背景室的墙上或墙内，或安装在供气/排气管之上。线路和管路通过管道连接传感器，通过管道向传感器供气，气体然后被送到真空系统和文件柜所在的中央地点。
- 文件柜和真空泵：监测系统的中心是控制文件柜和真空系统泵，通常安装在便于日常维修保养的技术空间之内。文件柜和真空泵的尺寸和类型视监测系统的大小、传感器的数量、电压要求等因素而定。图四显示了两例安装在技术空间之内的文件柜。
图四：文件柜
- 计算和网络：所有的传感器都向中央监测系统传送报告，控制和报告工作也在此时进行。系统的具体位置是灵活的，所有的传感器都由乙太网相连接，因此中央计算机只需一个接头即可。只需设计一个普通的网络，就可以远程传送显示和报告数据。可以通过系统路由器、网关或其它衔接手段来建立现场网络。中央计算机可放在办公室的桌子上，远程终端则可采用适当的兼容计算机或HMI安装在洁净室内。
系统认证
安装后的系统认证必须符合“良好自动操作规范指南”的要求，是最初URS和设计文件所规定的工作延续。URS规定了一些关键性的工作组成，即能够证明系统耐用性的各种测试，其中包括错误报告和数据建档。这就使人们在规范要求和最终系统之间建立了有关系统风险的可追溯的联系。测试必须证明系统的全部组成部分都符合设计文件所规定的具体标准（IQ），系统的操作也符合设计文件所规定的具体要求（OQ），也就是说，当突破某项预先设置的参数限制时，系统会激活警报。
根据系统设计的大小和复杂程度不同，系统认证通常需要几周的时间来完成。认证测试完成后，便可向最终用户移交系统，以便启动整合程序，这时需要完成另一项认证工作，以证明系统能够达到设计文件所要求的目的。也就是说，通过证明系统对生产环境的控制，来认证系统的最终完成（PQ）。
系统实施
由于系统会产生比移动式监测方案多得多的数据，因而系统的实施阶段会给新用户带来最多的难题。数据已经不再是一页纸了，每台粒子监测仪器每天能产生5至10页纸的数据。带有10个传感器的系统每天能产生50至100页纸的数据，您将如何处理这么大数量的数据？
系统培训使用户具备必要的技能。培训分为两部分，第一部分向用户演示如何使用系统、更改报警参数、创建新报告、增加和禁用用户帐户、更改配置变量（更改控制权限）等。培训的第二部分于系统使用几个月之后进行，是系统实施成功与否的关键。第二部分培训指导用户正确解读有关环境控制方面的数据信息，以使生产设施达到最新标准的要求。
总结
按照GAMP规则的指导，做好充分的计划，并进行适当的培训以掌握正确解读系统数据的能力，这些都是粒子监测方案成功的基础。成功的系统实施要求计划、实施、测试、以及数据解读培训。粒子监测系统公司提供上述所有步骤的服务。
作者
Mark Hallworth，制药业务经理
Edward Applen，项目服务经理
- 良好操作规范的EC指南，附录1修改版，欧洲委员会，企业总署，2003年9月
- 良好操作规范的EC指南，附录1修改版，欧洲委员会，企业总署，2003年9月
- 自动系统认证的GAMP指南，2001年12月，ISPE出版
- 选择无机粒子样本点的最佳位置，技术注解79，M Hallworth，粒子监测系统公司，2007年
- 制药洁净室粒子监测要求，应用注解41，M Hallworth，粒子监测系统公司，2005年
- 管路中可接受的粒子损失分析，应用注解81，M Hallworth，粒子监测系统公司，2007年
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