Niezawodne zasilanie próżniowe podczas izokinetycznego pobierania próbek w czystych pomieszczeniach

Fig. 1: Dwie redundantne pompy próżniowe Mink MV typu claw firmy Busch w pomieszczeniu technicznym centrum laboratoryjnego. / Fig. 1: Dwie redundantne pompy próżniowe Mink MV typu claw firmy Busch w pomieszczeniu technicznym centrum laboratoryjnego.

Fig. 2: Zasada działania pompy próżniowej typu Mink z pazurami. / Fig. 2: Zasada działania pompy próżniowej typu Mink z pazurami.

Stała i niezawodna pomiar cząstek w powietrzu pomieszczeń czystych Centrum José-Carreras dla Terapii Komórkowej Somatycznej na Uniwersyteckim Szpitalu w Ratyzbonie jest nieodzowny. Izokinetyczne pobieranie próbek w pięciu sterylizatorach odbywa się przez określony przepływ powietrza, w którym mierzona jest liczba cząstek. Przepływ powietrza jest generowany przez pompy próżniowe Mink MV typu klamrowego firmy Busch Vakuumpumpen und Systeme, których inteligentny napęd pozwala na precyzyjne przepuszczanie dokładnie wymaganej ilości powietrza obok sondy pomiarowej, bez żadnych nieprawidłowości, zakłóceń czy awarii po rocznym użytkowaniu [stan na maj 2015].

Centrum José-Carreras dla Terapii Komórkowej Somatycznej (JCC) jest wyspecjalizowanym ośrodkiem do rozwoju i produkcji terapii komórkowych, które zostało wybudowane w latach 2008 i 2009. Jest to jednostka Uniwersyteckiego Szpitala w Ratyzbonie, zlokalizowana w Klinice i Poliklinice Medycyny Wewnętrznej III. Budowa centrum została sfinansowana przez Fundację Leukemii José-Carreras e.V., Unię Europejską w ramach wsparcia regionalnego oraz Uniwersytecki Szpital w Ratyzbonie. Centrum oferuje wszystkie techniczne możliwości rozwoju nowoczesnych terapii opartych na komórkach do zastosowań w ramach badań klinicznych, stanowiąc tym samym ważne zaplecze infrastrukturalne dla licznych projektów badawczych translacyjnych, nie tylko samego uniwersyteckiego szpitala.

W celu aseptycznej produkcji leków – w tym także produkowanych w JCC terapii komórkowych – wytyczne UE dotyczące Dobrej Praktyki Produkcyjnej (EU-GMP) nakładają obowiązek ciągłego monitorowania liczby cząstek w najwyższej klasie czystości A. Pomiar cząstek w klasie czystości A odbywa się w JCC bezpośrednio w pięciu zainstalowanych sterylizatorach poprzez stałe izokinetyczne pobieranie próbek. Przy tym za pomocą licznika cząstek odciągany jest od części strumień powietrza, który musi mieć dokładnie przepływ objętościowy 1 stóp sześciennych na minutę (1 cfm), co odpowiada 28,3 litrom na minutę. Licznik cząstek laserowo mierzy liczbę cząstek na określoną ilość powietrza i przekazuje wyniki do niezależnego systemu monitorowania, w którym zapisane są dopuszczalne graniczne wartości. W przypadku przekroczenia granicy system uruchamia alarm optyczny i akustyczny. Jednak nie tylko liczba cząstek jest monitorowana, lecz także dokładne przestrzeganie wymaganego przepływu objętościowego na poszczególnych licznikach cząstek, ponieważ tylko w ten sposób można poprawnie ocenić wyniki pomiarów względem granicznych wartości zapisanych w wytycznych EU-GMP na metr sześcienny powietrza. Gdy zostanie przekroczony lub niedotrzymany wymagalny przepływ objętościowy, system również uruchamia alarm (Flow-Alarm).

Początkowo dla każdego licznika cząstek stosowano suchą pompkę rotacyjną, która generowała przepływ objętościowy. Jednak system ten miał dwie poważne wady: po pierwsze, nie zapewniał redundancji. Jeśli jedna pompa zawiodła, licznik cząstek i cały stanowisko pracy nie mogły być używane. Po drugie, stare pompy nie miały możliwości regulacji, co uniemożliwiało kompensację wahań przepływów objętościowych i często dochodziło do alarmów Flow-Alarm. Pompy te wykazywały również już po kilku latach wyraźne oznaki zużycia i musiały być stopniowo wymieniane.

Operacyjna kierowniczka laboratorium, dr Andrea Hauser, uznała to za stan nie do przyjęcia, szczególnie że zakłócenia w ciągłym monitorowaniu cząstek podczas produkcji leków są ekstremalnie krytyczne. Po każdym alarmie Flow konieczne było przeprowadzenie kosztownej i czasochłonnej diagnostyki i analizy, a liczniki cząstek musiały być wysyłane do sprawdzenia i ponownej kalibracji. Stanowiło to zarówno duży nakład czasowy, jak i finansowy, przekraczający koszt nowej pompy próżniowej. Technik operacyjny Erich Six skontaktował się z firmą Busch Vakuumpumpen und Systeme, która wspólnie z nim opracowała nową koncepcję: centralne zasilanie próżnią dla wszystkich liczników cząstek z dwoma pompami próżniowymi, które pracują na zasadzie Mink klamrowej i wyposażone są w inteligentny napęd z falownikiem, umożliwiający regulację pomp tak, aby zapewniały stałą wydajność, nawet przy zmieniających się warunkach procesu. W maju 2014 roku w centrali technicznej JCC zainstalowano dwie pompy Mink MV 0040 D typu klamrowego, pracujące redundantnie. Oznacza to, że tylko jedna z nich jest włączona w danym momencie, podczas gdy druga pełni funkcję rezerwową. Obie pompy są tak zaprogramowane, aby dokładnie utrzymywały normatywny przepływ 28,3 litrów na minutę na licznik cząstek. Całkowitą kontrolę nad pompami zapewnił wewnętrznie technik operacyjny Bernhard Horn, który zaprogramował i zrealizował system.

Mink pompy klamrowe pracują w trybie suchym, czyli bez użycia środków operacyjnych w przestrzeni sprężania, i są bezkontaktowe. Dzięki bezkontaktowej pracy nie dochodzi do zużycia, w przeciwieństwie do suchych pomp rotacyjnych. Jest to jeden z powodów, dla których tego typu pompy próżniowe nieustannie zapewniają wymaganą siłę ssania. Praca bez środków operacyjnych i części zużywalnych sprawia, że pompy Mink są praktycznie bezobsługowe. Obie pompy są podłączone do systemu zarządzania budynkiem, co umożliwia ich ciągłe monitorowanie i natychmiastowe wykrywanie ewentualnych usterek. System próżniowy działa 24 godziny na dobę, a sterowanie pompami zostało zaprojektowane przez Techniczną Centrala Uniwersyteckiego Szpitala tak, aby pompy pracowały na zmianę, zapewniając równą eksploatację. W przypadku awarii jednej z pomp system natychmiast przełącza się na drugą, zapewniając ciągłość zasilania próżnią.

Nowa technologia próżniowa jest w Centrum José-Carreras od maja 2014 roku i jak dotąd nie wystąpiły żadne alarmy Flow, zakłócenia ani przerwy w zasilaniu próżnią. Do lutego 2017 roku nie były konieczne żadne prace konserwacyjne pomp próżniowych. Dlatego dr Andrea Hauser i technik operacyjny Erich Six są pewni, że decyzja o zastosowaniu technologii Mink była optymalnym rozwiązaniem dla zapewnienia próżni w centrum.