HEPA-filterintegriteitstests op een nieuw niveau

Syntegon InfraSolution FFP Filterscan

Syntegon InfraSolution FFP Filterscan

Syntegon InfraSolution FFP Filterscan

Syntegon InfraSolution FFP Filterscan

De auteurs: Dr.-Ing. Dorfner en Dr. Kosian

In zaken steriliteit duldt de farmaceutische productie geen concessies. Ook de werking van HEPA-filters moet regelmatig worden gecontroleerd. Dit is bij sterilisatietunnels al geruime tijd geautomatiseerd mogelijk. Waarom dus niet de voordelen van deze oplossing ook toepassen op andere gebieden? Dat dachten InfraSolution en Syntegon – en ontwikkelden een op robotica gebaseerd Filterscan-systeem voor RABS en isolatoren. De voordelen: aanzienlijk snellere, reproduceerbare resultaten in realtime en een hogere procesveiligheid.

HEPA-filters zijn belangrijke garanties voor steriele productieomstandigheden. In de farmaceutische industrie worden ze gebruikt voor de verwerking of filtratie van de lucht in productieruimtes. Om de continue functionaliteit van de filters te waarborgen, zijn farmaceutische fabrikanten verplicht om hun prestaties periodiek te controleren met behulp van filterintegriteitstests binnen hun kwaliteitsmanagement. Het doel is om lekken te detecteren om ernstige gevolgen, zoals kwaliteitsverlies van het geproduceerde medicijn, te voorkomen.

De standaardprocedure voor filterintegriteitstests in sterilisatietunnels en barrièresystemen is in de loop van de afgelopen decennia niet wezenlijk veranderd: de meeste farmaceutische fabrikanten maken gebruik van handmatige methoden. Tijdens de controle beweegt een operator de hele binnenruimte handmatig met behulp van een meetsonde en scant de ingebouwde HEPA-filters. Op basis van de verhouding tussen de concentratie van het testaerosol vóór het filterelement en het aantal deeltjes dat na het filter wordt gemeten, kan de kwaliteit worden vastgesteld. Een laag deeltjesaantal stroomafwaarts van het filter duidt op een goede afdichting en lekvrijheid.

Handmatige processen met verbeterpotentieel

Een voorbeeld illustreert de uitdagingen: om bijvoorbeeld de volledige lengte van een sterilisatietunnel handmatig te scannen, moet de operator één module na de andere onderzoeken. Daarbij moeten zowel de snelheid van de beweging als de afstand van de sonde tot het filteroppervlak constant blijven. De DIN EN ISO-norm 14644-3 stelt bijvoorbeeld dat de meetsonde, afhankelijk van de geometrie van de sonde, niet sneller dan tien tot twaalf centimeter per seconde mag bewegen, waarbij de meanderende meetbanen minimaal tien procent van de breedte van de sonde overlappen. De afstand tot het filteroppervlak moet constant drie centimeter of minder zijn.

Afgezien van het feit dat deze strakke toleranties bij handmatige tests de kans op onbedoelde beschadiging van het filter vergroten, ontstaan door de handmatige werkwijze onvermijdelijke minimale afwijkingen in de baanvoering van de meetsonde. Rekening houdend met tunnels van meerdere meters lang, wordt snel duidelijk hoe tijdrovend en foutgevoelig handmatige filterintegriteitstests kunnen zijn. Ook de documentatie van de testresultaten gebeurt handmatig: een aangesloten deeltjeszähler registreert de deeltjes die worden opgevangen in elk tunnelsegment en drukt per minuut de cumulatieve meetresultaten af op thermopapier. Deze stroken papier moeten vervolgens afzonderlijk worden gelabeld, genoteerd en gekopieerd. Er is geen toewijzing van de opgevangen deeltjes aan de positie van de meetsonde; lekkages in het filtermedium moeten door de meettechnicus worden gekend en geverifieerd.

Automatisering wint terrein

Deze papierwerk lijkt uit de tijd, omdat het sterk contrasteert met de efficiënte productieprocessen waarin robots al belangrijke processtappen automatiseren. Deze ongelijkheid heeft ook de International Organization for Standardization (ISO) onderkend en vermeldt in de recent herziene DIN EN ISO-norm 14644-3 nu ook geautomatiseerde filterintegriteitstests – wat het onderwerp in de komende jaren nieuw elan zou kunnen geven. Deze ontwikkeling heeft InfraSolution voorzien en bracht al in 2017 RobotScanFlex (RSF) op de markt voor geautomatiseerde filterintegriteitstests van plafondfilters in cleanrooms. Concrete eisen leidden tot uitbreiding van de productfamilie en in 2019 tot de marktintroductie van LinearTwinScan (LTS) voor geautomatiseerde filterintegriteitstests in sterilisatietunnels.

Voor de installatie zijn maximaal tien minuten en enkele handelingen nodig. De operator sluit het systeem aan op de aansluitingen van het te scannen tunnelsegment om de aerosoldoorvoer tijdens de test te regelen, en plaatst de lineaire rail op de transportband in de juiste lengte. Met behulp van twee deeltjeszilters en twee meetsondes wordt het aantal deeltjes per tunnelsegment automatisch gemeten. De ingebouwde evaluatiesoftware visualiseert de resultaten in realtime, inclusief gemeten lekkages, via een heatmap op de aangesloten tablet. Zo kan automatisch per segment de volledige lengte van de sterilisatietunnel worden gescand.

Inzet in barrièresystemen dankzij robotica

Wie kiest voor geautomatiseerde alternatieven, verhoogt de procesveiligheid en bereikt betrouwbaardere metingen in aanzienlijk minder tijd. Bij sterilisatietunnels is bijvoorbeeld de evaluatietijd voor de integriteitstests gehalveerd – en dat bij 100-procent filtercontrole. Bovendien levert het LTS-systeem reproduceerbare resultaten met hoge dataintegriteit: na de filtertesten maakt de evaluatiesoftware een digitaal meetrapport in PDF-formaat met elektronische handtekening, waarin de gegevens van alle geteste filters worden samengevoegd en dat voldoet aan FDA- en GMP-voorschriften. Dit vermindert niet alleen de documentatie-inspanningen voor de operator, maar vereenvoudigt ook het gegevensbeheer en de kwaliteitsborging.

Maar HEPA-filters worden niet alleen in sterilisatietunnels gebruikt. Vooral bij barrièresystemen zoals RABS, cRABS of isolatoren is handmatige filterintegriteitstest niet alleen arbeidsintensief, maar vaak ook verbonden met het ongewilde gebruik van operators in de veiligheidskritische gebieden. Dit wordt nu door InfraSolution en Syntegon aangepakt met de verdere ontwikkeling van het LTS-systeem. Kern van de nieuwe oplossing is een robotarm met de naam “integrated RobotScanFlex” (iRSF), die de integriteitscontrole van het filter automatisch overneemt. Het bijzondere voor bedrijven die het LTS-systeem al gebruiken voor hun sterilisatietunnels: de robotarm is ook los verkrijgbaar, omdat de basisuitrusting – de tablet en de twee controleboxen – ongewijzigd blijft.

Focus op veiligheid

Voor barrièresystemen die het contact tussen mens en product tot een minimum willen beperken of volledig willen elimineren, is de minder personele inzet een belangrijk criterium: één operator is voldoende om de robotarm in de behuizing van de te controleren isolator of RABS te hangen. Daarna verloopt de filterscan volledig automatisch. Een kinematisch simulatieprogramma bepaalt op basis van de afmetingen van het barrièresysteem de ideale bevestigingsposities voor de robot en simuleert vooraf de volledige bewegingsprocedure van de robotarm.

Zo kunnen mogelijk niet in overweging genomen plekken bij handmatige filterintegriteitstests worden afgedekt; blinde vlekken behoren tot het verleden. De afstand tot de filters en de bewegingssnelheid van de robotarm blijven constant. Als het systeem een lekkage detecteert, wordt de betreffende filterpositie opnieuw gepasseerd om de benodigde hercontrole met stilstaande meetsonde uit te voeren en te bewaren. Dit verhoogt de procesveiligheid en zorgt voor betrouwbare, reproduceerbare resultaten in realtime. Zoals bij sterilisatietunnels wordt de documentatie ook bij gebruik in barrièresystemen aanzienlijk vereenvoudigd, wat weer leidt tot een aanzienlijke tijdwinst.

Eerste toepassing: Versynta FFP

Als wereldprimeur werd de Versynta Flexible Filling Platform (FFP) van Syntegon geselecteerd. De nieuwe, modulaire Small Batch-oplossing is een op maat te configureren machine met geïntegreerde isolator voor het vullen van aseptische en hoogpotente vloeibare werkstoffen. Ze verwerkt verschillende houders zoals vials, spuiten en karnullen met een capaciteit tot 3.600 houders per uur en 100-procent in-procescontrole. Voor de RSF-piloot waren de eenvoudige geometrie van de installatie, het toekomstgerichte totaalconcept en de steeds hogere eisen aan productie- en proceskwaliteit doorslaggevend.

Het filterscan-systeem is speciaal aangepast aan de eisen van de gesloten isolator van de Versynta FFP. Door de samenwerking van twee experts met jarenlange ervaring in barrièresystemen en procestechniek (Syntegon) en technische installatie, softwaretoepassingen en robotica (InfraSolution) is een oplossing ontstaan die nieuwe maatstaven zet in de integriteitscontrole van HEPA-filters. Het systeem wordt continu verder ontwikkeld en zal in de toekomst beschikbaar zijn voor toepassing in alle isolatoren, RABS en cRABS.

Auteurs
Dr. Thomas Kosian
Senior Expert Barriersystemen
Syntegon Technology
Thomas.Kosian@syntegon.com

Dr.-Ing. Christian Dorfner
Leiter R&D
InfraSolution AG
c.dorfner@infrasolution.ag