隔离器的低浓度传感器 --- 1ppm
生产管理

在之前《隔离器需要催化剂单元吗?》一文中提到,由于考虑汽化过氧化氢对人员健康的影响,ACGIH、OSHA和美国国家职业安全与健康研究所(NIOSH)都将每日平均职业接触限值设定为1ppm,因此行业目前仍多以1ppm为默认汽化过氧化氢残留接受限度。因此应用汽化过氧化氢完成隔离器内部净化后,需要进行通风换气,以便将腔室内的VPHP残留浓度,降至接受限度。

有朋友留言,由于目前大多数隔离器所配置的低浓度探头是基于电化学传感器 Electrochemistry sensor,在其规范描述上所标注的测量限度,要比1ppm高,比如5ppm,那么是否将最低残留限度设定为1ppm还具有实践价值?

首先,电化学传感器的工作方式与电池类似。当目标气体存在时,两个电极之间会产生化学电荷,并显示在测量头上。信号强度与浓度成正比。这种类型传感器被广泛应用在测量气体、液体的浓度检测上。电化学传感器本身没有精度,就传感器而言,更多考虑的是分辨率,其也反映了探头是否灵敏。但一旦传感器做成了仪表之后,就会出现检测误差。而一些电化传感器仪表的检测极限 Detection limit 在 正常条件下会低于目标气体分析物浓度。由于汽化过氧化氢的特殊物理和化学性质,对于仪表测量限度Measuring limit 的默认值(Default)以下的浓度环境,比如1ppm,并不是电化学传感器检测不到,或者说探头的测量范围可以涵盖1ppm或更低的,但因为诸多影响因素(比如温湿度),相对而言,可能会更容易出现仪表的测量偏差。

个人理解这也是为何很多电化学传感器型仪表在校准时,为了更能反映校准曲线的斜率,不会选用很极限的浓度去做校准。如果基于电化学传感器的交叉敏感性,用二氧化硫SO2为目标气体进行换算,也就是在接近默认值的汽化过氧化氢浓度进行校验(5~10ppm)。

其次,由于上面提到的汽化过氧化氢具有特殊物理和化学性质,隔离器净化过程中VPHP是蒸汽形态,而非气体,因此环境中的浓度永远不会超过相应温度和压力下的蒸汽压力,如果在饱和点(露点)以上,就会开始凝结成气溶胶或在表面上。并且汽化过氧化氢会分解形成氧气和水。这都导致隔离器腔体内,通过固定位置检测过氧化氢浓度,无法”如实“反映内部空气和所有表面的浓度差异,这点在早前的《隔离器内的H2O2浓度是控制参数?》一文中也被提到。因此设备内的固定低浓度探头,更多提供的是数据上的“参考”价值。如果真正期望隔离器内的真实残留浓度能低于1ppm,个人认为考虑以下几种方法。
  • 多数采用“干法”VPHP净化的隔离器,净化逻辑由环境调节(除湿)、汽化过氧化氢充注、维持时间和通风换气4个步骤构成,因此在净化周期的开发和验证CDCV时,可以使用移动式低浓度探头,对多个区域的残留浓度进行检测,评估到其与固定点位测量的“联系“。如果必要的话,可以将通过固定探头反映的设定值留出一定的冗余量,增长通风换气时长。


  • 隔离器需要催化剂单元吗?》提到在隔离器的换气循环路径上增加催化剂,可以到达一个锦上添花的作用,有助于更快更有效率的分解汽化过氧化氢。


另外,行业默认的残留标准1ppm出于EHS要求,即使电化学传感器型仪表测量限度默认值高于1ppm,即使固定位置探头的数据只是参考,但也能反映环境浓度达到了风险的期望。因此将最低残留限度设定为1ppm,并用高质量的电化学传感器型仪表进行检测,在目前(给未来留一个空间,相信任何技术都会发展)还是经济且具有实践意义的。

但最后还是要提到,如果最终残留浓度的考量原因出于对产品影响,需要确保药物的功效、安全性及稳定性,残留量要低于 例如 0.1 ppm时,就应该评估是使用电化学传感器型还是其它类型检测仪器了,虽然有些传感器测量范围标注涵盖目标数值,但实际分辨率,精确度、精密度或稳定性都需要进行慎重的评估,应采用更为可靠的过氧化氢分析仪器来满足更低残留量测量的要求。

作者:Shengyi

来源:拾西

公众号日期:2022年12月20日