Когда система барьеров работает в режиме отрицательного давления для защиты операторов от опасных веществ, обеспечивает ли такое же давление защиту продукта, находящегося внутри системы, от воздействия окружающего пространства? Эти два вопроса кажутся связанными, но они основываются на разных физических принципах и разных данных, и проект, в котором дан ответ только на один из них, не завершил определение своей стратегии защиты.
Две цели защиты и ситуации, в которых они могут вступать в противоречие
| Цель защиты | Что подлежит защите | Условия поддерживаемого давления или расхода воздуха | Граница принятия решения |
|---|---|---|---|
| Изолирующая камера с отрицательным давлением | Операторы и окружающая среда | Внутренний контур циркуляции воздуха и заданное направление утечки опасных веществ | Различие, характерное для одной комнаты, не определяет полную иерархию, охватывающую комнату, барьер, соединительный интерфейс и вытяжной канал |
| Асептическая защита продукции | Продукт без упаковки | Контролируемая стерильная среда вокруг открытого изделия | Одно лишь отрицательное давление не обеспечивает асептическую защиту |
A барьер отрицательного давления определяет направление утечки: воздух движется из окружающего пространства в контролируемый объём, благодаря чему опасные вещества, находящиеся внутри, не попадают к операторам или в окружающую среду снаружи. Это и есть цель локализации, которая достигается при поддержании потока воздуха внутрь и сохранении постоянного направления утечки в условиях, определённых проектом. Защита асептического продукта ставит другой вопрос: остается ли среда непосредственно вокруг открытого продукта достаточно чистой, независимо от того, в каком направлении происходит утечка воздуха относительно помещения. Эти две цели могут использовать один и тот же барьер и при этом вести к разным результатам. Состояние давления, которое надежно втягивает воздух внутрь для защиты операторов, само по себе ничего не говорит о том, является ли этот входящий воздух чистым, или защищает ли схема внутреннего воздушного потока барьера зону продукта от втягиваемого воздуха.
Если в процессе используется материал, который представляет опасность для оператора и при этом должен оставаться стерильным, в рамках проекта необходимо определить, как один барьер или сочетание барьера и помещения позволяют одновременно достичь обеих целей, а не исходить из того, что решение проблемы локализации автоматически решает проблему защиты продукта как побочный эффект. Это не вопрос степени; это вопрос того, какую функцию фактически выполняет каждое соотношение давлений. Помещение, в котором поддерживается отрицательное давление по отношению к окружающей среде, дает читателю представление о взаимосвязи помещения с внешней средой. Однако это ничего не говорит о взаимосвязи между внутренней частью барьера и зоной контакта с продуктом внутри него — именно там, где должна обеспечиваться асептическая защита.
Практическим следствием этого является то, что техническое задание, составленное исключительно с точки зрения локализации рисков или исключительно с точки зрения асептики, оставляет другую цель неопределенной. Заказчик, рассматривающий систему барьерной защиты для технологического процесса, который характеризуется как профилем опасности, так и требованиями к стерильности, должен ожидать, что в проектной документации будут явно сформулированы обе цели и будет показано, как конструкция оборудования, обеспечивающая давление и воздушный поток, решает каждую из них, а не рассматривать одну цель как замену другой.
Определите зоны давления вокруг помещения, барьера, переходного интерфейса и вытяжного отверстия
| Зона или интерфейс | Отношения, которые необходимо наладить | Вопрос, касающийся конкретного проекта |
|---|---|---|
| Комната | Зависимость давления в помещении от предполагаемого направления воздушного потока на границе защитной оболочки | Какие перепады давления в отсеках и направление утечки определяют заданное состояние локализации? |
| Барьер | Взаимосвязь между давлением в барьерной зоне и давлением в помещении, а также в контролируемой чистой среде вокруг открытого изделия | Как состояние давления в барьере обеспечивает одновременно герметичность и асептическую защиту? |
| Интерфейс передачи данных | Предполагаемое направление утечки при использовании перепускного отверстия | В каком направлении должна происходить утечка на границе раздела для выбранного технологического процесса и вида опасности? |
| Траектория выхлопных газов | Зависимость давления в вытяжном канале HEPA | Каким образом траектория выхлопа обеспечивает соблюдение заданной иерархии и предусмотренного направления утечки? |
Дифференциал давления в отдельном помещении не может полностью охарактеризовать систему, которая должна обеспечивать как локализацию, так и асептические требования, поскольку помещение является лишь одним из нескольких мест, где необходимо целенаправленно установить соотношение давлений. Помещение определяет соотношение между границей локализации и окружающим объектом. Барьер устанавливает второе соотношение: как пространство, непосредственно окружающее продукт, соотносится с помещением, в котором оно находится, и обеспечивает ли это соотношение как чистую среду, необходимую для продукта, так и направление локализации, требуемое для опасного вещества. Интерфейс передачи представляет собой третью зону и, пожалуй, наиболее часто недостаточно проработанную, поскольку его поведение в отношении давления имеет значение только в момент открытия, что отличается от поведения барьера в закрытом состоянии. Вытяжной канал является четвертой зоной: тракт вытяжки с фильтрами HEPA имеет собственное соотношение давлений и должен усиливать то же направление утечки, которое устанавливают помещение и барьер, а не противодействовать ему.
Каждая из этих четырёх зон требует определения собственных взаимосвязей и индивидуального решения в рамках конкретного проекта, поскольку даже правильная на уровне помещения конструкция может оставить неопределёнными интерфейс передачи или путь отвода. Если барьер представляет собой закрытую систему с минимальным объемом ручной перегрузки, вопрос о переходном интерфейсе может быть решен проще; если же процесс требует частого перемещения материалов в контролируемую зону и из нее, переходный интерфейс становится точкой, в которой необходимо проверить предполагаемое направление утечки независимо от того, как ведут себя помещение и барьер в герметичном состоянии. Покупатель, оценивающий оборудование, должен ожидать, что иерархия давления будет задокументирована по каждой зоне отдельно, а не выражена в виде единого числа, которое, как предполагается, описывает всю систему.
Отслеживание направления утечки в режиме нормальной работы и при вероятных сбоях
| Рабочее состояние | Путь утечки к трассе | Граница принятия решения |
|---|---|---|
| Работа в нормально замкнутом состоянии | Помещение, барьер, зона контролируемых продуктов, переходный интерфейс и вытяжной канал | Поведение в закрытом состоянии само по себе не определяет поведение во время вмешательств, открытий или нарушений воздушного потока |
| Использование перчаток | Точка вмешательства перчатки в зависимости от состояния давления в барьере и траектории выхода | Подтвердите предполагаемое направление утечки с учетом фактических условий проведения работ |
| Окно трансферов | Открытый интерфейс перехода в отношении помещения, барьера и пути отвода | Данные о закрытом переносе не позволяют определить направление утечки во время эксплуатации отверстия |
| Нарушение давления или воздушного потока | Зоны давления и тракт выхлопа, подверженные воздействию | Прежде чем определять меры реагирования, необходимо установить, что подвергается риску: защита продукта, локализация утечки или и то, и другое |
Знание предполагаемого направления утечки, когда все закрыто и система находится в состоянии покоя, является необходимой отправной точкой, но это не то же самое, что понимание того, что происходит при фактической эксплуатации системы. Вмешательства через перчаточный интерфейс изменяют соотношение давлений в точке вмешательства, и это локальное изменение может иметь значение даже тогда, когда общее давление в барьере не изменилось. Переходной интерфейс, который при герметичном состоянии правильно показывает отрицательное давление, ничего не говорит читателю о направлении утечки во время фактического использования отверстия, поскольку открытие интерфейса изменяет сам путь потока воздуха, а не просто показание на манометре.
Та же логика применима к нарушениям, не входящим в рутинный режим эксплуатации: изменение воздушного баланса в помещении, открытие двери в другой части помещения или нарушение проходимости вытяжного тракта — каждое из этих явлений может изменить соотношение давлений таким образом, что это не будет обнаружено при испытаниях в закрытом состоянии. Отслеживание пути утечки в каждом из этих условий по отдельности, а не предположение о том, что одно проверенное состояние охватывает все из них, — вот что связывает замысел проектирования, описанный в предыдущем разделе, с реальными условиями эксплуатации, с которыми столкнется система. Если процесс предполагает редкие вмешательства и стратегию перехода в закрытое состояние, количество условий, требующих отдельного отслеживания, меньше; если же вмешательства и переходы являются рутинной частью рабочего процесса, в рамках проекта необходимо отслеживать направление утечки в каждом из этих условий индивидуально, поскольку каждое из них представляет собой отдельную возможность для изменения направления утечки на противоположное или ослабления ее интенсивности.
Именно здесь становится очевидным различие между риском для системы сдерживания и риском для защиты продукта. Нарушение, угрожающее системе сдерживания, и нарушение, угрожающее чистой среде хранения продукта, не всегда являются одним и тем же событием, и в рамках проекта должно быть возможно определить для каждого вероятного нарушения, какая именно цель защиты фактически находится под угрозой.
Выберите средства управления изолятором или cRABS в зависимости от технологического процесса и опасности
Платформы «Изолятор» и «cRABS» Оба варианта используют барьерное разделение, однако в них по-разному организованы контроль утечек, управление воздушными потоками и доступ для вмешательства, и выбор между ними должен определяться особенностями технологического процесса и профилем опасности, а не общим предпочтением одного типа барьера перед другим. Изолятор Как правило, такая система обеспечивает более герметичную границу с собственной внутренней циркуляцией воздуха и стратегией деконтаминации, что позволяет решать задачи, когда технологический процесс требует высокой степени разделения рабочей зоны оператора и контролируемой зоны с точки зрения как локализации рисков, так и защиты продукции. Система cRABS теснее связана с системой вентиляции окружающего помещения, что может упростить интеграцию в тех случаях, когда фоновые условия объекта уже контролируются на уровне, обеспечивающем задачу защиты продукции; однако это также означает, что эффективность барьера в большей степени зависит от давления в помещении и характера воздушных потоков.
Использование перчаток в обоих случаях является одной из конструктивных переменных, а не просто операционной деталью: если процесс требует частых или длительных вмешательств, при выборе необходимо учитывать, как отверстия для перчаток влияют как на пути утечки из контейнера, так и на чистоту окружающей среды вокруг продукта во время и после каждого вмешательства. Параллельный вопрос возникает в отношении проемов для переноса, поскольку каждый тип барьера по-разному обрабатывает перенос материала, и выбранная стратегия переноса должна обеспечивать направление утечки, требуемое с учетом характера опасности, при этом по-прежнему защищая продукт от всего, что проникает через этот проем. Стратегия дезактивации связывает все эти аспекты воедино: подход к внутренней дезактивации барьера должен охватывать поверхности, имеющие значение для обеих целей, а не только те, которые относятся к одной из них.
Решение о выборе также зависит от того, как в барьере организованы приточный и вытяжной воздух с фильтрами HEPA, поскольку качество приточного воздуха и его взаимодействие с траекторией вытяжки из изолятора совместно определяют, сможет ли барьер обеспечить как защиту от утечек, так и работоспособность чистой зоны в условиях, фактически создаваемых технологическим процессом. Проектной группе, занимающейся принятием этого решения, целесообразно рассматривать изолятор и систему cRABS не как взаимозаменяемые варианты барьера, а как различные комбинации одних и тех же переменных, подобранные с учетом конкретного технологического процесса и опасности, а не выбранные по умолчанию.
Определите сигналы тревоги, безопасные состояния и действия оператора для каждого сбоя
| Элемент реагирования на сигнал тревоги | Вопрос, на который должен дать ответ данный материал | Последствия решения |
|---|---|---|
| Состояние защиты находится под угрозой | Находится ли под угрозой защита продукта, локализация утечки или и то, и другое? | Перед выбором безопасного действия определите состояние, в котором возникла проблема |
| Операции, которые необходимо прекратить | Какая операция приостанавливается, когда это состояние находится под угрозой? | Связать сигнал тревоги с конкретным безопасным состоянием, характерным для данного проекта |
| Данные перед перезапуском | Какие факты свидетельствуют о восстановлении состояния защиты, подвергшегося нарушению? | Перезапускать только после появления заданных признаков восстановления |
Сигнал тревоги, указывающий лишь на отклонение давления, не предоставляет оператору информации, необходимой для принятия правильных мер, поскольку одно и то же отклонение может представлять угрозу для герметичности, сохранности продукта или для обоих этих аспектов, а правильные меры зависят от того, что именно находится под угрозой. Определение реакции на сигнал тревоги начинается с выяснения, какому именно состоянию защиты фактически угрожает конкретное состояние, вызвавшее сигнал тревоги: отклонение на интерфейсе перекачки во время открытой перекачки может угрожать направлению утечки из герметичной системы, не затрагивая зону продукта, в то время как нарушение воздушного потока в барьерной зоне во время вмешательства может угрожать чистой среде продукта, не приводя к нарушению герметичности системы. Рассмотрение каждой тревоги как общего “отклонения давления” стирает это различие и может привести к реагированию, направленному на устранение не того риска, либо на устранение обоих рисков, когда необходимо было уделить внимание только одному из них.
После определения состояния защиты, подвергшегося сбою, в реакции на аварийную ситуацию необходимо указать, какая именно операция должна быть остановлена. Это решение принимается индивидуально для каждого проекта и зависит от конкретного рабочего процесса: процесс с непрерывным потоком материала через интерфейс передачи требует определённой точки остановки, которая не оставляет материал в процессе передачи в неопределённом состоянии давления, в то время как процесс с закрытым барьером, в котором не происходит активной передачи, может иметь более простое условие остановки. Безопасное состояние не является универсальным; оно должно определяться исходя из того, что оборудование и технологический процесс фактически выполняют в момент срабатывания сигнализации.
Последним элементом являются подтверждающие данные для возобновления работы: то, что необходимо подтвердить перед возобновлением работы. Эти данные должны соответствовать состоянию защиты, которое подвергалось риску, а не условию срабатывания сигнализации в целом. Сигнализация, связанная с защитой контейнера, требует подтверждения того, что направление утечки восстановлено; сигнализация, связанная с защитой продукта, требует подтверждения того, что чистая среда вокруг продукта восстановлена. Если риску подвергались оба состояния, перед возобновлением работы необходимы оба вида подтверждающих данных, и ни один из них не заменяет другой. Заказчик, определяющий с поставщиком принципы работы с аварийными сигналами, должен ожидать, что эта цепочка — от состояния, подвергшегося риску, до остановки работы и подтверждения готовности к перезапуску — будет проработана для каждого конкретного условия, а не оставлена в виде единой общей процедуры срабатывания и сброса сигнала тревоги.
Перед выпуском на рынок необходимо продемонстрировать как защиту продукта, так и герметичность упаковки
| Зона сбора доказательств | Что он поддерживает | Что это само по себе не доказывает |
|---|---|---|
| Контроль критического давления, ведение записей и сигнализация | Доказательства того, что за установленными перепадами давления велся мониторинг и что возникшие сбои устранялись | Полная эффективность в отношении путей утечки, проходных отверстий и вмешательств |
| Проверка герметичности барьерных элементов | Данные, подтверждающие наличие протечки в барьере в условиях испытания | Асептическая защита и локализация продукта в любых условиях эксплуатации |
| Герметичность приточного и вытяжного воздуховодов с фильтрами HEPA | Данные, подтверждающие исправность тракт фильтрации на впуске и выпуске | Предполагаемое направление утечки во всех зонах давления и на всех границах раздела |
| Данные о цикле дезактивации | Обоснование стратегии и цикла дезактивации, разработанных специально для данного проекта | Регулирование давления, определение направления утечки или защита оператора |
| Доказательства защиты продукции | Данные, касающиеся контролируемой чистой среды вокруг открытого продукта | Изоляция опасных веществ |
| Доказательства защиты оператора | Данные, касающиеся мер по локализации рисков для операторов и окружающей среды | Асептическая защита открытого продукта |
Доказательства, подтверждающие выброс, должны быть собраны из различных источников, каждый из которых подтверждает конкретное утверждение, и ни один из которых не заменяет другие. Данные мониторинга критического давления, записи и сигналы тревоги — именно такие доказательства упоминаются в Приложение 1 к GMP ЕС в случае стерильного производства необходимо продемонстрировать, что зафиксированные перепады давления отслеживались и что сбои устранялись по мере их возникновения; эти данные сами по себе не подтверждают работоспособность системы в отношении всех возможных путей утечки, переходных отверстий и вмешательств, с которыми она может столкнуться, поскольку записи мониторинга отражают то, что происходило в условиях, подвергавшихся мониторингу, а не все возможные условия, которые могут возникнуть в ходе технологического процесса. Данные Подход BMBL к обеспечению постоянного притока воздуха и контролю доступа при проведении работ уровня BSL-3 отражает аналогичную логику в отношении мер по сдерживанию: имеющиеся данные носят рекомендательный характер и относятся конкретно к оцениваемым условиям; они не устанавливают универсального числового стандарта давления, применимого независимо от обстоятельств конкретного проекта.
Испытание барьера на герметичность показывает состояние герметичности барьера на момент испытания и представляет собой доказательство, имеющее отношение к требованиям к разделительным устройствам, описанным в ISO 14644-7, однако результаты испытаний на герметичность не означают автоматического обеспечения асептической защиты или эффективности локализации утечек при любых эксплуатационных условиях, с которыми барьер может столкнуться в процессе эксплуатации. Проверка герметичности приточных и вытяжных систем с фильтрами HEPA подтверждает исправность данных конкретных путей фильтрации; однако само по себе это не подтверждает предполагаемое направление утечки во всех зонах давления и на всех соединительных поверхностях, входящих в состав системы. Данные о цикле дезактивации касаются конкретной стратегии и цикла дезактивации, которые были использованы; они не отражают вопросы регулирования давления, направления утечки или защиты оператора, которые регулируются совершенно другими механизмами.
Доказательства защиты продукта и доказательства защиты операторов также отличаются друг от друга: доказательства, касающиеся контролируемой чистой среды вокруг открытого продукта, не подтверждают локализацию опасного материала, а доказательства, касающиеся локализации в интересах операторов и окружающей среды, не подтверждают асептическую защиту продукта. Если проект требует достижения обеих целей с помощью одного и того же оборудования, в документации по вводу в эксплуатацию эти типы доказательств следует разделять и четко указывать, а не допускать, чтобы один из них заменял другой. Именно такая информация о проекте учитывается при рассмотрении конфигурации или коммерческого предложения в Qualia: указание обеих целей, лежащих в их основе условий технологического процесса, а также уже имеющихся доказательств позволяет в ходе обсуждения конфигурации сосредоточиться на том, что еще предстоит подтвердить, а не исходить из предположения, что один результат испытания охватывает оба требования к защите. Если открытые вопросы касаются конкретно выбора барьерных элементов и проектирования интерфейсов передачи, эти решения напрямую связаны с выбранным изолятором или платформой cRABS, а также с тем, как его перчаточные порты, отверстия для передачи и вытяжной канал сконфигурированы для поставки и последующего технического обслуживания.
Часто задаваемые вопросы
Q: Может ли система отрицательного давления также обеспечить защиту открытого асептического продукта?
A: Да, если конструкция обеспечивает поддержание контролируемой чистой среды вокруг открытого изделия и одновременно направляет утечки внутрь к границе защитного барьера. Необходимо определить соотношения давлений в помещении, в барьере, на границе перехода и в вытяжном канале, а не рассматривать разницу давлений в одном помещении как доказательство достижения обеих целей.
Q: Что необходимо определить перед сравнением изолятора с cRABS?
A: Определите технологический процесс и источник опасности, условия воздействия на продукт, предполагаемые операции с перчатками и отверстия для передачи, требуемое направление утечки в каждом случае, пути подачи и отвода воздуха через фильтры HEPA, а также стратегию деконтаминации. Эти проектные данные показывают, какие барьерные меры должны обеспечивать защиту продукта, а какие — локализацию опасного материала.
Q: Включает ли проверка давления в закрытом состоянии этап перекачки в открытом состоянии?
A: Нет. Данные, полученные в режиме закрытой работы, не позволяют определить направление утечки во время использования перепускного отверстия. Для каждого этапа перепуска необходимо проследить предполагаемый путь между помещением, барьером, открытым интерфейсом и вытяжкой, а затем определить, какая цель защиты окажется под угрозой в случае изменения этого пути.
Q: Что необходимо знать операторам при срабатывании сигнализации давления или расхода воздуха?
A: В ответе следует указать, что именно находится под угрозой — защита продукта, локализация утечки или и то, и другое, — какую операцию необходимо приостановить, а также какое безопасное состояние, характерное для данного проекта, необходимо достичь. Кроме того, в ответе должны быть указаны доказательства, необходимые для подтверждения того, что нарушенное состояние защиты восстановлено, прежде чем возобновить работу.
Q: Может ли один результат испытаний подтвердить одновременно асептическую защиту и герметичность?
A: Ни одну отдельную проверку не следует рассматривать как доказательство достижения обеих целей. Проанализируйте записи о давлении и сигналах тревоги, результаты испытаний герметичности барьерных систем, данные о целостности приточных и вытяжных систем с фильтрами HEPA, доказательства прохождения циклов дезактивации, доказательства обеспечения защиты продукции и доказательства обеспечения защиты операторов в соответствии с тем утверждением, которое фактически подтверждает каждая конкретная проверка.
