(推薦)制藥行業(yè)容器密封性完整性測試的簡介及選擇

1、制藥行業(yè)容器密封性完整性測試的簡介及選擇1概述近年來，國外開發(fā)了真空衰減法等無損定量的測試方法，并且出臺了相應(yīng)的測試標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。美國藥典 USP 1207提出多種確定性的檢測方法：真空衰減法、高壓放電法和激光法 等，將傳統(tǒng)的微生物挑戰(zhàn)法、色水法等歸類為概率性的檢測方法。尤其是國外，對藥品質(zhì)量控制設(shè)定的技術(shù)門檻越來越高，部分FDA及歐盟審計官甚至明確推薦采用國際先進(jìn)的無損測 試技術(shù)替代傳統(tǒng)的破壞性測試技術(shù)。針對美國藥典 USP 1207常見的3大確定性的檢測方法：真空衰減法、高壓放電法和激 光法做詳細(xì)闡述，并且根據(jù)一些典型的應(yīng)用推薦了最佳的測試方法。2真空衰減法美國材料試驗學(xué)會（ASTM）T 2

2、009年推出了真空衰減法作為包裝無損檢漏的測試標(biāo)準(zhǔn)ASTM F2338-09,該測試標(biāo)準(zhǔn)后來又得到了美國FDA的批準(zhǔn)和認(rèn)可。國內(nèi)暫時還沒有相關(guān)的測試標(biāo)準(zhǔn)出臺。真空衰減法的原理是將包裝容器置于專門的測試腔體中，對測試腔體抽真空，容器內(nèi)外壓差使得容器內(nèi)部氣體通過漏孔泄漏進(jìn)入測試腔體，主機(jī)壓力傳感器監(jiān)測到壓力的變化，將壓力變化值和參考值做比較，以判定容器是否合格。 下圖是真空衰減法設(shè)備主機(jī)和西林瓶測試腔體。2。真空衰減法的測試步驟主要包括：抽真空、保壓和測試，見圖Test Cycle測試周期Time時間1）抽真空：在抽真空階段，如果在指定的抽真空時間內(nèi)，實際真空度無法達(dá)到參考真空度， 那么包裝有大漏

3、。2）保壓：在保壓階段，如果在指定的保壓時間內(nèi)，實際真空度無法達(dá)到參考真空度，那么包裝有中漏。3）測試：在測試階段，如果實際dp值大于參考dp值，那么包裝有小漏。通過上述3個步驟，可以將不同程度的泄漏分別識別出來。從而保證了該方法既能測大漏， 又能測微漏。真空衰減法分為只有絕壓傳感器的單傳感器和具有絕壓和差壓傳感器的雙傳感器技術(shù)，單傳感器的技術(shù)通常精度為 15-25um,雙傳感器技術(shù)的精度一般為 1.5-10um。絕壓傳感器和 差壓傳感器可以看做是兩把具有不同分辨率的標(biāo)尺，絕壓傳感器的分辨率低， 差壓傳感器的分辨率高，因而，單傳感器的精度要比雙傳感器的精度差。真空衰減法的適用范圍很廣。既適用于

4、常壓、微負(fù)壓和高真空的各類容器檢漏， 也適用 于粉體、液體填充容器的檢漏。 既可以測軟包裝容器，也可以測硬質(zhì)容器。 通過采用雙循環(huán) 的測試技術(shù)，真空衰減法可以避免小頂空容器出現(xiàn)大漏時的漏檢。測試腔體的選擇對于軟包裝的測試，可以采用專門的軟膜腔體，軟膜腔體在抽真空時會緊密貼合在一起， 如 果放入包裝，就會將包裝緊緊裹住，因而可以獲得較好的測試靈敏度和較低的本底噪聲。為了提高測試效率，通常采用更大尺寸的軟膜腔體，這樣一次可以放多個樣品。 當(dāng)然軟膜腔體30um不能做成太大，否則本底噪聲會相對高。如果對測試精度要求不高，比如只需要測到漏孔，那么甚至可以將軟袋堆疊在一起測試，這樣可以大大提高工作效率。對

5、于硬包裝的測試，通常需要定制測試腔體， 而且一般來說，一個特定的測試腔體只允許一次放置一個樣品。如果硬包裝的外徑相同高度不同，可以考慮采用同一個測試腔體， 只是可能會損失一些精度。如果硬包裝的外徑較小，如1mL預(yù)灌裝注射器，可以考慮在一個測試腔體內(nèi)放置多個注射器，但是相比一個腔體內(nèi)放置 1個預(yù)注射器，其精度會降低。檢測精度和檢測方式由于軟膜腔體的本底噪聲比硬腔體的大，所以軟膜腔體的精度要比硬腔體的差。軟包裝的最高測試精度一般是 10um,硬包裝的最高測試精度是 1.5um。真空衰減法的單次測試時間 一般需要幾十秒到一分鐘。因此，如果產(chǎn)線的生產(chǎn)速度高達(dá)100個產(chǎn)品/min ,那么采用真空衰減法進(jìn)

6、行100%金檢會有難度。所以，如果采用真空衰減法，一般是采用離線抽檢方式或 在線抽檢方式，在線抽檢固然無法實現(xiàn)100麻檢，但它可以替代部分人工，而且實現(xiàn)自動化。在線抽檢方式一般會生產(chǎn)線旁邊增加一個傳送帶，即該傳送帶和生產(chǎn)主傳送帶是并聯(lián)的，待測產(chǎn)品直接從主生產(chǎn)線上提取，進(jìn)入測試區(qū)域，測試完畢后，將合格品返回到主生產(chǎn)線， 不合格品被剔除。采用在線抽檢方式通常精度會比離線抽檢略低。比如，如果離線抽檢的精度為10um那么在線抽檢白精度可能是15um。產(chǎn)品一旦泄漏，那么空氣中的水分、氧氣、微生物會侵入包裝容器內(nèi)。有研究表明，水分和氧氣侵入的臨界漏孔尺寸大約是10-15um,微生物侵入的漏孔尺寸是 10u

7、m以下。制藥行業(yè)的一些無菌制劑往往對無菌要求高，這就意 味著所選用的測試方法精度必須至少達(dá)到10um,才能降低微生物侵入的風(fēng)險。制藥行業(yè)傳統(tǒng)的色水法在理想條件下，檢漏精度可以達(dá)到5um,如果要采用新的無損干法測試技術(shù)替代傳統(tǒng)的色水法，那么通常會要求新的方法的精度高于或等于傳統(tǒng)的方法。真空衰減法應(yīng)用于藥廠的預(yù)注射器、西林瓶和安甑瓶等硬質(zhì)容器的精度高達(dá)1.5um。因此，完全可以滿足藥廠無損干法測試的要求。3高壓放電法高壓放電法是在待測容器表面外加高壓電，根據(jù)泄漏容器和合格容器產(chǎn)生的電壓差異判斷是否泄漏及泄漏程度。高壓放電法一般適用于容器本身絕緣但容器內(nèi)填充物導(dǎo)電的容器， 其檢漏精度高達(dá)1.0um。

8、典型的應(yīng)用是水針西林瓶、液體安甑瓶、液體填充預(yù)注射器和卡式 瓶的完整性測試。測試時需要用夾具夾住待測容器，將待測容器按照一定速率旋轉(zhuǎn)，然后用2根探針對容器（比如預(yù)注射器）兩側(cè)進(jìn)行掃描，探測泄漏出來的電壓。圖3是測試夾具，圖4和圖5 是預(yù)注射器的測量結(jié)果。圖3高壓放電測漏的測試夾具Sample ID圖4合格品的測試電壓（樣品數(shù)量30個）T«t Vohage Max RefSample ID圖5缺陷樣品的測試電壓（樣品數(shù)量18個）4激光法激光法是通過監(jiān)測容器頂空壓力、水汽和頂空氧變化來判定容器的完整性，其測定原理（見圖6）是，發(fā)射的激光穿透容器頂空，容器頂空的水汽和氧對激光有吸收，激光吸

9、收量和對應(yīng)的物質(zhì)含量成正比。通常頂空水汽的測定波長是 IdOOnm,頂空氧的測定波長是 760nmo頂空水汽的吸收峰寬度和頂空壓力成正比（見圖7）,因而可以通過頂空水汽的吸收峰寬度來 獲得頂空壓力。因此，如果頂空水汽含量過低，可能會影響頂空壓力的測定。事實上，對于絕大多數(shù)負(fù)壓凍干粉西林瓶，其內(nèi)部都有一定含量的頂空水汽，因而，頂空壓力可以測定得到。激光二WN1圖6激光法原理圖檢測器o o o OI 2>一 B &s UOAe-osqb SSLL圖7激光法光譜圖，其中吸收峰的寬度和頂空壓力（真空度）成正比5制藥行業(yè)不同應(yīng)用的方法選擇5.1 負(fù)壓凍干粉針西林瓶完整性測試凍干粉針西林瓶通

10、常采用高真空 （絕壓約0mbar）工藝密閉或充氮微負(fù)壓（絕壓約800-900mbar）工藝密閉。在高真空下，如果存在漏孔，空氣將會迅速進(jìn)入西林瓶內(nèi)。此時，可以采用真空衰減法測試，因為在抽真空過程中，容器內(nèi)外仍然會形成壓差，氣體將會通過漏孔從 容器進(jìn)入到測試腔體。也可以采用激光法進(jìn)行測試，一方面西林瓶是透光的，另外，高真空下，空氣中的水汽、 氧氣會迅速進(jìn)入西林瓶頂空，進(jìn)而改變了西林瓶頂空條件，包括頂空壓力和頂空氧含量。采用激光法通過無損監(jiān)測頂空壓力或頂空氧變化，可以判定西林瓶是否泄漏。西林瓶從生產(chǎn)好到開始檢測的放置時間會影響檢測精度，放置時間短，檢測精度相對差；放置時間長，檢測精度高?？梢愿鶕?jù)建

11、立的泄漏數(shù)學(xué)模型按照精度要求選擇所需的放置時間。理論上來說，只要放置時間足夠長，激光法可達(dá)到極高的檢漏精度（如1um的漏孔）。對于微負(fù)壓（絕壓500mbar）的西林瓶，更適合采用監(jiān)測頂空氧的模式進(jìn)行完整性測試。如果采用監(jiān)測頂空壓力模式進(jìn)行完整性測試，可能會不夠靈敏。如果西林瓶在加膠塞后軋蓋前存在臨時泄漏，激光法也可以判定出。也就是說，激光法不僅可以檢出永久的泄漏，還可以檢出臨時的泄漏。5.2 常壓水針西林瓶完整性測試常壓水針西林瓶通常采用充氮工藝，是為了保護(hù)氧敏感產(chǎn)品不被氧化破壞。水針西林瓶有的液體裝量少，頂空大；有的液體裝量大，頂空??；有的西林瓶裝量接近滿瓶，頂空幾乎 沒有。一般來說，如果是

12、大頂空，或小頂空且外徑較大，可以采用激光法進(jìn)行完整性測試。此時，激光法通過監(jiān)測頂空氧含量的變化來判斷是否泄漏。如果是頂空極?。ń咏沩斂眨?，那么激光法將不適用，需要采用真空衰減法來測試。真空衰減法測試液漏的原理是在抽真空 時抽到極限真空（接近 0mbar）,在如此高的真空下，液態(tài)水將會被汽化為氣態(tài)水，氣態(tài)水 通過漏孔進(jìn)入到測試腔體，進(jìn)而被主機(jī)壓力傳感器監(jiān)測到。需要注意的是，液體本身的粘度不能過大，否則將無法汽化。另外，液體里如果有未溶解完全的小顆粒，也可能會堵塞漏孔，導(dǎo)致假陰性的結(jié)果。水針西林瓶也可以采用高壓放電法測試，但高壓放電法的設(shè)備成本較高。5.3 卡式瓶完整性測試卡式瓶里通常裝有類似蛋

13、白質(zhì)的乳狀液或懸濁液，這種溶液里面含有小的顆粒， 可能會堵塞漏孔。所以如果采用真空衰減法會出現(xiàn)假陰性的結(jié)果。激光法也不適用，因為里面幾乎沒有頂空。此時可以考慮采用高壓放電法。 高壓放電法要求容器本身必須是絕緣的，內(nèi)部填充的液體是導(dǎo)電的?？ㄊ狡糠细邏悍烹姺ǖ囊?。5.4 液體安甑瓶完整性測試液體安甑瓶根據(jù)頂空的大小可以選用不同的方法，如果是極小的頂空，那么可以用真空衰減法或高壓放電法；如果頂空大，可以采用激光法、真空衰減法、高壓放電法中的任意一種方法。5.5 預(yù)灌裝注射器完整性測試預(yù)灌裝注射器和液體安甑瓶類似，需要根據(jù)頂空的大小選用不同的方法，如果是極小的頂空，那么可以用真空衰減法或高壓放電法；如果頂空大，可以采用激光法、真空衰減法、 高壓放電法中的任意一種方法。5.6 泡罩完整性測試泡罩由于具有多個孔， 且里面裝的一般是片劑， 激光法和高壓放電法通常不適用。真空衰減法可以用于測泡罩，因為測試腔體可以根據(jù)泡罩的形狀和大小進(jìn)行定做