Porovnání testování v čisté místnosti a klimatického testování

Čisté místnosti a klimatické zkušební komory jsou oba řízené prostředí a nacházejí se v farmaceutických, elektronických a leteckých závodech. Přesto odpovídají na různé otázky: jedna udržuje částice mimo produkt během výroby, druhá prohání hotový výrobek skrze teplo, chlad a vlhkost, aby zjistila, jak se chová. Vědět, která je která, je nejdůležitější tam, kde musí tyto dva systémy spolupracovat.

Dvě řízená prostředí, dvě odlišné otázky

Čistá místnost a klimatická zkušební komora sdílejí slovní zásobu: nastavené hodnoty, monitoring, kvalifikace, alarmy. Překryv je skutečný, ale účel není. Čistá místnost chrání produkt před okolím během výroby. Klimatická zkušební komora záměrně vystavuje produkt definovanému environmentálnímu stresu, aby bylo možné měřit a dokumentovat jeho chování.

Rozdíl se ukazuje ve standardech, které řídí každou disciplínu, ve fázi životního cyklu produktu, kdy je každá používána, a v kompromisech v návrhu, které se objevují při kombinaci obou v jedné instalaci.

Co řídí čistá místnost

Odkazem pro klasifikaci čistých místností je ISO 14644-1, který definuje třídy čistoty vzduchu od ISO 1 do ISO 9 podle maximálního počtu částic ve vzduchu na krychlový metr pro dané velikosti částic. Například čistá místnost ISO 5 neumožňuje více než 3 520 částic o velikosti 0,5 µm nebo větších na krychlový metr vzduchu. ISO 14644-2 pokrývá monitoring, který poskytuje důkazy o tom, že místnost udržuje svou třídu v provozu, zatímco ISO 14698 se zabývá kontrolou biokontaminace. V německy mluvících zemích je série VDI 2083 široce používaným technickým odkazem vedle norem ISO.

Klíčovým provozním principem je tlakový kaskád: místnosti s vyšší úrovní čistoty jsou udržovány pod pozitivním tlakem vzhledem k méně čistým oblastem, takže vzduch proudí z čisté strany směrem k méně čisté. Diferenciální tlaky v rozmezí 5 až 15 Pa mezi sousedními třídami jsou typické. Tam, kde je třeba chránit operátory před produktem, například s vysoce účinným nebo patogenním materiálem, je kaskáda obrácena a manipulační oblast je udržována pod negativním tlakem.

Testování v čisté místnosti se tedy týká samotného prostředí: počtu částic, rozdílů v tlaku, rychlosti výměny vzduchu a kontroly kontaminace. Teplota a vlhkost jsou udržovány stabilní pro pohodlí a procesní důvody, ale nejsou proměnnou, kterou se zkoumá.

Co řídí klimatická zkušební komora

Klimatické testování funguje naopak. Komora je nástrojem k vytváření řízeného stresu a zkoumaným prvkem je vzorek. V elektronice a mnoha průmyslových odvětvích je odkazem série IEC 60068, „Environmental testing“, přijatá v Evropě jako EN 60068. Její část 2 popisuje jednotlivé testovací postupy, každý označený písmenem a číslem.

Mezi nejčastěji požadované klimatické testy patří IEC 60068-2-1 (test A, chlad), IEC 60068-2-2 (test B, suché teplo), IEC 60068-2-14 (test N, změna teploty) a IEC 60068-2-30 (test Db, vlhké teplo, cyklické). Změna teploty může být provedena rychlým přesunem vzorku mezi dvěma zónami s odlišnými teplotami (metoda Na) nebo postupným zvyšováním teploty v řízeném režimu uvnitř jedné komory (metoda Nb). Cyklické vlhké teplo střídá teplé a chladnější fáze při vysoké relativní vlhkosti, takže na vzorku vzniká kondenzace, která je následně vstřebávána, cyklus za cyklem.

Jiná odvětví používají své vlastní odkazy založené na stejných principech. Například v kvalifikaci polovodičů JEDEC JESD22-A101 popisuje zkoušku životnosti při stálém stavu teploty a vlhkosti při 85 °C a 85 % relativní vlhkosti, trvající stovky nebo tisíce hodin. V farmaceutickém testování stability definuje ICH Q1A(R2) podmínky skladování, například 25 °C/60 % RV (dlouhodobé), 30 °C/65 % RV (střední) a 40 °C/75 % RV (zrychlené).

Ve všech těchto případech jsou důležité přesnost teploty a vlhkosti, uniformita napříč pracovním objemem, rychlost změny a dlouhodobá stabilita, nikoliv počet částic ve vzduchu uvnitř komory.

Fáze výroby versus fáze kvalifikace

Obě disciplíny se také nacházejí v různých bodech životního cyklu produktu. Podmínky čisté místnosti jsou požadovány během výroby: sterilní plnění léků, výroba mikroprocesorů, montáž optických nebo leteckých komponent. Klimatické testy obvykle přicházejí později, když jsou prototypy nebo výrobní vzorky kvalifikovány podle podmínek, které je čekají při skladování, přepravě a používání.

V praxi to znamená, že stejná společnost může provozovat čistou místnost ve výrobě a sadu klimatických komor ve své laboratoři kvality nebo spolehlivosti, s oddělenými dokumenty kvalifikace, oddělenými systémy monitorování a oddělenými týmy.

Kde se setkávají

Rozdělení se rozpadá v řadě aplikací, kde musí být produkt vystaven stresu bez kontaminace.

V farmaceutickém průmyslu jsou stabilizační komory s provozem podle podmínek ICH instalovány uvnitř klasifikovaných prostor, když jsou studovány sterilní formulace nebo produkty na bázi buněk, a komory jsou kvalifikovány (IQ/OQ/PQ) jako součást stejného GMP rámce jako okolní místnosti. V testování spolehlivosti polovodičů mohou být teplotní cykly a vlhkostní testy prováděny v čistém prostředí, aby částice nedosáhly zařízení při otevírání dveří komory. V letectví jsou komponenty, například satelitní díly, termálně cyklovány v podmínkách vakua v čistém prostředí, protože kontaminace získaná během kvalifikace může ohrozit letové hardwarové systémy.

Návrhové výzvy kombinovaných instalací

Když musí klimatická zkouška koexistovat s požadavky na čisté místnosti, je třeba věnovat pozornost několika návrhovým bodům:

– Materiály: vnitřní povrchy nesmí uvolňovat částice při opakovaném tepelném cyklu. Často se používá elektropolished nerezová ocel AISI 316L; plasty a nátěry, které se olupují nebo uvolňují plyny, jsou vyhýbány.
– Větrání: filtrace HEPA nebo ULPA musí pokračovat i při teplotních rampách komory a řízení klimatu nesmí narušovat vzduchový tok, na kterém závisí třída čisté místnosti.
– Průchodky: kabely a senzory vstupující do komory musí mít utěsněné průchody, aby se chránily klimatické podmínky a zabránilo se vzniku kontaminační cesty.
– Čištění: po každé zkušební kampani jsou nutné ověřené čisticí postupy, aby se instalace vrátila do své klasifikované stavu před dalším použitím.

Každý z těchto bodů přidává na inženýrském úsilí a nákladech ve srovnání se dvěma samostatnými instalacemi. Rozhodnutí je oprávněné pouze tehdy, když produkt skutečně nemůže opustit čisté prostředí mezi výrobou a testováním.

Závěr

Testování v čisté místnosti se ptá, zda je prostředí dostatečně čisté pro produkt. Klimatické testování se ptá, zda je produkt dostatečně odolný vůči svému prostředí. Rozlišování těchto dvou otázek pomáhá laboratořím vybírat správné standardy, správné vybavení a správný přístup k kvalifikaci, a usnadňuje rozpoznání, kdy je skutečně nutné kombinované řešení.

Infobox: zmíněné normy

– ISO 14644-1 – Čisté místnosti a související řízená prostředí: klasifikace čistoty vzduchu podle koncentrace částic
– ISO 14644-2 – Monitoring pro důkazy o výkonu čisté místnosti související s čistotou vzduchu
– ISO 14698 – Čisté místnosti a související řízená prostředí: kontrola biokontaminace
– VDI 2083 – Technologie čistých místností
– IEC 60068 série (EN 60068) – Environmentální testování
– JEDEC JESD22-A101 – Zkouška životnosti při stálém stavu teploty a vlhkosti
– ICH Q1A(R2) – Testování stability nových léčivých látek a produktů