摘要：

目的：研究壓力變化法測試無菌檢查用隔離系統(tǒng)艙體完整性的影響因素。方法：從溫度、大氣壓、測試時間和測試壓力等關鍵因素，探討其對測試結果的影響。結果：各影響因素中，溫度的變化對測試結果影響較大，大氣壓的變化對測試結果影響較小。結論：無菌隔離系統(tǒng)的完整性測試應妥善設計試驗條件，在現(xiàn)有儀表條件的基礎上，合理設置測試時間和壓力，并保持測試周期內溫度穩(wěn)定。

關鍵詞：隔離系統(tǒng)    壓力變化法    完整性測試    溫度    大氣壓    測試時間    測試壓力

近年來，隨著無菌隔離技術的發(fā)展，隔離系統(tǒng)在國內制藥領域的應用得到快速推廣，除了生產以外，越來越多的用戶開始使用無菌隔離系統(tǒng)替代傳統(tǒng)潔凈室進行藥品的無菌檢查。完整性作為隔離系統(tǒng)的關鍵性能之一，不僅能防止外界污染的侵入和滅菌劑的泄漏，還能提供穩(wěn)定的無菌檢查環(huán)境。隔離系統(tǒng)的完整性一般包括艙體完整性、高效空氣過濾器完整性和手套/袖套或半身服等介入工具的完整性。

1 測試方法的標準來源及各測試方法原理和特點

1.1 標準來源

隔離系統(tǒng)最早用于放射性物質的處理（負壓隔離系統(tǒng)），密封艙體的泄漏率測試方法可溯源至ISO 10648-2:1994《密封箱室密封性分級及其檢測方法》 [1]，此標準針對的主要是剛性壁負壓裝置。

衡量艙體完整性的指標是小時泄漏率（Rh），即正常工作條件（壓力和溫度）下隔離空間每小時的氣體泄漏量Q與該隔離空間的容積V之比[1]。無菌隔離系統(tǒng)的相關法規(guī)對艙體泄漏率均沒有明確的限度，美國注射劑協(xié)會技術報告第34號（PDA TR34）建議Rh的參考值為不超過0.5%，對應于ISO 10648-2:1994級別3的要求，但其來源是美國手套箱協(xié)會指南AGS-G001-1994，即應用于有毒物質使用的泄漏率要求[2-5]。ISO 10648-2:1994把Rh分為4個級別，并列舉了3種測試方法：含氧法，壓力變化法，恒壓法[1]。ISO 14644-7:2004《潔凈室及其相關受控環(huán)境》 [6]第7部分中增加了Parjo法，見表 1。

表 1 密封箱室按Rh的分級及測試方法[1, 6]

雖然這些測試方法最初都是為負壓隔離系統(tǒng)制定的，但除含氧法外，其他方法均可通過公式的變化用于正壓隔離系統(tǒng)。

1.2 各測試方法的原理和特點

Parjo法的原理是隔離系統(tǒng)中的壓力變化會造成檢測裝置中的皂液在Parjo管中偏移，通過記錄偏移距離計算體積變化進而算出泄漏率。該方法靈敏度過高、操作復雜，且只適用于檢測工作壓力接近環(huán)境大氣壓的隔離系統(tǒng)的泄漏率，故不適用于無菌檢查用隔離系統(tǒng)對應的級別3的正壓密封箱室[6-7]。

ISO 14644-7:2004中無菌檢查用隔離系統(tǒng)可用以下2種方法檢測泄漏率。

恒壓法：通過測量把密封箱室內部的負壓維持在某一恒定水平的排氣系統(tǒng)的流量來計算泄漏率。該流量除以密封箱室體積，就相當于在該特定負壓下的Rh。當在正壓條件下使用時，通過測量進氣系統(tǒng)的流量，可采用同樣的計算方法[5]。

壓力變化法：該方法用于測量處于負壓的密封箱室內單位時間的壓力增加，密封箱室處于正壓時，也可采用同樣的方法[5]。

恒壓法和壓力變化法使用的壓力傳感器和溫度計的精度要求一致，測試結果均受溫度波動的影響。但恒壓法還需要額外配置維持恒定壓力所需的、精度要求極高的控制閥（針閥）和流量計，而控制閥需手動控制，對操作要求高，重現(xiàn)性差，且艙體內壓力維持的穩(wěn)定區(qū)間沒有法規(guī)標準。而壓力變化法的整個測試過程可通過自動化控制的方法執(zhí)行，結果自動記錄，是操作簡便、可重復、可定量的測試，被廣泛應用于日常監(jiān)測。故本文重點對該方法進行研究[1, 5, 8-10]。

本研究覆蓋了國內外隔離系統(tǒng)的主流類型和品牌，在參考國內外法規(guī)的基礎上，調研了6家國內藥檢所，探討了溫度、大氣壓、測試時間和測試壓力對壓力變化法測試結果的影響。

2 方法與結果

2.1 儀器與材料

PI-4PM-S單向流無菌檢查用隔離系統(tǒng)（上海東富龍愛瑞思科技有限公司）；HX93B內置溫濕度傳感器（OMEGA）；616C-3B壓力傳感器（Dwyer）。

2.2 公式分析

原始公式：

(1)

其中，t為檢測時間（min）；Ps為測試開始時密封箱室內的絕對壓力（環(huán)境大氣壓加表壓，Pa）；Pf為測試結束時密封箱室內的絕對壓力（環(huán)境大氣壓加表壓，Pa）；Ts為測試開始時的溫度（K）；Tf為測試結束時的溫度（K）。該公式針對的是負壓密封箱室，通過單位時間內壓力的增加來計算泄漏率[1]。

而無菌檢查用隔離系統(tǒng)對應的正壓密封箱室應測量單位時間內壓力的降低來計算泄漏率，故原始公式應修正為：

(2)

2.3 起始壓力和測試時間設定

國際制藥工程協(xié)會（ISPE）指南第3卷中提到每2分鐘記錄一次壓差和溫度，連續(xù)記錄30分鐘，測試壓力需大于無菌操作模式下的工作壓力[5]。ISO14608-2:1994測試時間為1小時，當驗收測試時則更為嚴格，壓力比無菌操作模式下的工作壓力大4倍左右[1]。

本研究調研了6家使用不同品牌隔離系統(tǒng)的國內藥檢所，在進行壓力變化法測試艙體完整性時，各家藥檢所的起始表壓各不相同，從60 Pa到220 Pa不等，測試時間從1分鐘到3分鐘不等。

考慮到工作效率，每次滅菌前隔離系統(tǒng)完整性檢查的時間過長并無必要，且由于艙體內為正壓，在其他條件穩(wěn)定的情況下，隨著測試時間的增加泄漏率會越來越低。再結合調研情況，本研究選擇接近2020年版《中華人民共和國藥典》9206征求意見稿建議的工作壓力的2倍，即100 Pa作為測試起始壓力，測試時間為3分鐘[2, 5]。

2.4 溫度和大氣壓力

2.4.1 溫度因素分析

PDA TR34規(guī)定在1小時的測試期間，艙體內部溫度波動應控制在±0.5 ℃內[2]，而ISO14608- 2:1994要求控制在±0.3 ℃內[1]。

本研究調研的6家國內藥檢所，有的對溫度控制無要求，有的要求極為嚴格（＜0.05 ℃）。經過對市售隔離系統(tǒng)的調研得知，幾乎所有隔離系統(tǒng)的溫度顯示精度均為0.1 ℃。

本研究對隔離系統(tǒng)進行20次獨立的小時泄漏率測試，測試開始和結束時隔離系統(tǒng)的溫度計示值變化范圍在（-0.2~+0.3）℃之間，見圖 1。

圖 1 小時泄露率測試前后溫度計示值變化

假設環(huán)境大氣壓在測試前后沒有變化，Ps=101000+100.0=101100.0（Pa），Pf=101000+81.2=101081.2（Pa），Ts=273+25.5=298.5 K；當Tf升高0.1 ℃、不變、降低0.1℃時的泄漏率測試結果如表 2。可以看到，溫度波動在±0.1℃時，小時泄漏率的波動達到±0.67%，僅因溫度波動0.1℃所造成的小時泄漏率值的波動就已經超過PDA TR34建議的0.5%的限度標準。

表 2 溫度變化對測試結果的影響

20次小時泄漏率的實測結果也顯示，若不考慮溫度變化的影響，所有結果均通過0.5%的限度標準，若考慮溫度變化，則有40%的結果不通過。見圖 2。

圖 2 小時泄漏率測試結果

ISO 14644-7:2004[6]提到容積不變的前提下，溫度每變化1K，相當于壓力變化334 Pa。John Neiger等[8]的研究結果表明，1級隔離系統(tǒng)計算時，溫度每升高0.01 ℃，相當于結束壓力結果減去3.5 Pa；反之，溫度每減少0.01 ℃，相當于結束壓力結果加上3.5 Pa。以上結果均表明，在測試過程中溫度的變化需要被精確測量，而實際上，隔離系統(tǒng)常用的溫濕度傳感器對溫度的實際測量精度最高為±0.2 ℃，均明顯差于顯示精度，見表 3。

表 3 溫濕度傳感器溫度測量精度

隔離系統(tǒng)常用的鉑熱電阻溫度傳感器Pt 100的允差等級為A級或B級，即使是最高精度的AA級溫度傳感器也只能達到±0.1℃的允差值。

綜上所述，考慮到非1級的隔離系統(tǒng)沒有必要追求0.1 ℃的溫度變化，且系統(tǒng)自帶的溫度傳感器實際也無法達到此精度，故在實際應用時可以在環(huán)境溫度相對穩(wěn)定的情況下不考慮溫度變化[8, 10]。

2.4.2 大氣壓力因素分析

調研的6家藥檢所均使用標準大氣壓替代實際的環(huán)境大氣壓，再加上表壓進行計算。公式2中的絕對壓力P為環(huán)境大氣壓+表壓，而環(huán)境大氣壓會隨著地勢高低、地理緯度等因素變化。

由于隔離系統(tǒng)的安裝地點固定，故一般只需考慮大氣壓的日變化。一天當中，由于溫濕度的變化和大氣運動，大氣壓在上午9~10時最高，下午15~16時最低，間隔約6小時，我國氣壓全日分波振幅平均86 Pa[11-12]。若以6小時環(huán)境大氣壓變化100 Pa計算，在本研究3分鐘的測試時間內，環(huán)境大氣壓的平均變化也僅約為0.83 Pa。因此，可以認為環(huán)境大氣壓的變化對泄漏率測試結果的影響可以忽略不計。壓力變化法計算公式中可直接采用標準大氣壓進行計算[10]。在一些特殊地區(qū)（例如高海拔地區(qū)）安裝的隔離系統(tǒng)，可根據當地的平均大氣壓設置計算公式中的環(huán)境大氣壓值。

3 討論

壓力變化法作為一種常用的隔離系統(tǒng)完整性測試方法，已經被廣泛用于滅菌開始前的常規(guī)測試，然而溫度、大氣壓力、測試時間、測試壓力等因素都會影響測試的結果。

3.1 起始壓力和時間

合理的起始測試壓力和測試時間的設定有利于測試的科學性。測試壓力過高可能會對隔離系統(tǒng)內部的儀表造成損傷，一般建議的范圍為操作壓力的1.5~5倍；測試時間過短無法看出壓力衰減趨勢，過長則容易受到外部環(huán)境的影響且影響工作效率，一般建議測試時間在1~30分鐘。對于限度標準，根據法規(guī)內容不作每小時0.5%的硬性規(guī)定，只要符合設計要求即可[7]。

3.2 溫度的影響

所有泄漏測試方法都受到隔離系統(tǒng)內部溫度變化和測試期間大氣壓力變化的影響。溫度的變化對測試結果的影響較大，0.1 ℃的溫度波動即可對測試結果產生影響。如果測試過程維持時間過長，在此期間溫度可能有較大變化，作為非1級密封箱室的檢查用無菌隔離系統(tǒng)在實際應用時可選擇較短時間的壓力變化法作測試。在短時間測試過程中，應盡量保證房間溫度、氣壓狀態(tài)穩(wěn)定，不要有劇烈的變化，比如空調啟動、陽光直射、開關房間門等。一般在系統(tǒng)無高熱源的情況下，艙體內部溫度不會有明顯變化。在做好以上保證措施的前提下，計算公式中可不考慮溫度變化，以防止傳感器示數跳動導致的錯誤泄漏測試結果[8, 10]。

3.3 大氣壓力的影響

大氣壓力的變化對測試結果的影響較小，安裝在固定地點的隔離系統(tǒng)可根據當地的平均大氣壓設置計算公式中的環(huán)境大氣壓值，在測試時間段內環(huán)境大氣壓的變化可以忽略不計[7-8]。

3.4 其他注意事項

隔離系統(tǒng)的手套/袖套是柔性材質，在測試時可能會對艙體內的壓力有一定的補償作用。因此，在測試開始前，應使用專用支架將其固定在一個穩(wěn)定的位置，并在測試時避免觸碰[7]。

艙體完整性對于維持無菌隔離系統(tǒng)的無菌屏障和降低滅菌劑泄漏風險具有重要意義，是日常應用中必須測試的項目。用戶在選擇方法和限度時應綜合考慮其合理性、可操作性以及風險的可控性。

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