Kierownik zakładu farmaceutycznego i inżynier z fabryki półprzewodników mogą zamówić filtr o tej samej nominalnej skuteczności, a mimo to mieć na myśli dwie zupełnie różne rzeczy. Najważniejsze pytanie, jakie należy sobie zadać przed sporządzeniem zapytania ofertowego, nie dotyczy tego, jaką klasę filtra należy wskazać, ale jakie ryzyko procesowe ma ten filtr kontrolować — ponieważ od odpowiedzi na to pytanie zależy, jakie dane dotyczące dowodów, interfejsów i kwalifikacji należy zawrzeć w specyfikacji, zanim dostawca będzie mógł przedstawić miarodajną ofertę.

Ryzyka procesowe, które określają parametry filtrów dla poszczególnych sektorów

Specyfikacja filtra ma sens dopiero wtedy, gdy czytelnik wie, przed czym ma on chronić, a te dwa sektory rzadko chronią przed tym samym zagrożeniem. W produkcji farmaceutycznej arkusz specyfikacji filtra opiera się na samym procesie: co jest narażone, na jakim etapie oraz jakie wymagania stawia strategia kontroli zanieczyszczeń na danym etapie. Filtr stanowi jeden z punktów kontroli w kontekście klasy pomieszczenia, który już sam w sobie ma własny cykl kwalifikacyjny. W produkcji półprzewodników arkusz danych wejściowych filtra wychodzi od innego pytania: jaka jest klasyfikacja cząstek zawieszonych w powietrzu wymagana przez urządzenie procesowe oraz, osobno, czy istnieje ryzyko zanieczyszczenia chemicznego, którego filtr cząstek stałych nie jest w stanie w ogóle wyeliminować.

Ta różnica wpływa na znaczenie pojęcia “wymagania” w każdym z tych przypadków. Gdy proces farmaceutyczny opiera się na zapewnieniu sterylności lub kontroli obciążenia mikrobiologicznego, odpowiednie dowody są powiązane z klasą pomieszczenia oraz etapem kwalifikacji, na którym znajduje się obiekt — integralność zainstalowanych filtrów, przepływ powietrza, różnica ciśnień, wizualizacja przepływu powietrza oraz testy odzysku należą do tego cyklu życia, a to, które z nich mają zastosowanie, zależy od klasy, funkcji sprzętu oraz ryzyka, którym się zarządza. W przypadku gdy proces półprzewodnikowy zależy od wrażliwości urządzenia na osadzanie się cząstek, na to samo pytanie dotyczące filtrów należy odpowiedzieć w oparciu o klasyfikację cząstek zawieszonych w powietrzu, a jeśli urządzenie lub proces wiąże się również z ryzykiem zanieczyszczenia molekularnego przenoszonego przez powietrze, ryzyko to opiera się na zupełnie odrębnych podstawach, których filtr o określonej klasie cząstkowej nie jest w stanie wyeliminować.

Dla nabywcy oznacza to, że określenie klasy filtra na początku, przed ustaleniem, która z tych podstaw ryzyka ma zastosowanie, prowadzi do powstania specyfikacji, która wygląda na kompletną, ale nie jest oparta na żadnych konkretnych danych. Filtr wybrany wyłącznie na podstawie współczynnika skuteczności może spełniać wymagania dotyczące liczby cząstek, a mimo to nie uwzględniać narażenia na zanieczyszczenia chemiczne, które faktycznie występuje w procesie, lub może zostać zakupiony bez danych kwalifikacyjnych wymaganych przy przekazaniu obiektu w przypadku pomieszczeń farmaceutycznych. Najpierw należy potwierdzić ryzyko procesowe — narażenie produktu i klasę pomieszczeń w przypadku projektów farmaceutycznych, a także oddzielić klasyfikację cząstek od ryzyka chemicznego w przypadku projektów półprzewodnikowych — co pozwala na prawidłowe wypełnienie pozostałej części arkusza danych, zamiast dokonywania późniejszych poprawek.

Wymagania farmaceutyczne od etapu CCS aż po kwalifikację

A krótki opis filtra farmaceutycznego opiera się na strategii kontroli zanieczyszczeń, a nie na danych technicznych filtra. Strategia kontroli zanieczyszczeń określa, w jaki sposób identyfikuje się ryzyko zanieczyszczenia i zarządza nim w całym obiekcie, a rola filtra jest definiowana przez jego miejsce w tej strategii — jako element nawiewu powietrza do pomieszczenia, jako element lokalnego urządzenia ochronnego lub jako element systemu barierowego. Dopóki ta rola nie zostanie zdefiniowana, sama klasa filtra nie określa, co filtr faktycznie musi osiągnąć w odniesieniu do produktu lub procesu, który chroni.

Klasa pomieszczenia wynika ze strategii kontroli zanieczyszczeń i określa, jakie działania kwalifikacyjne mają zastosowanie. Filtr przeznaczony do klasy o wyższym ryzyku wiąże się z innym zakresem wymagań kwalifikacyjnych niż filtr przeznaczony do środowiska o niższym ryzyku, a odpowiednie dowody — testy integralności zainstalowanego filtra, weryfikacja przepływu powietrza i różnicy ciśnień, wizualizacja przepływu powietrza oraz testy odzysku — nie stanowią stałej listy kontrolnej stosowanej jednolicie. Zależy to od klasy, od funkcji konkretnego urządzenia, od ryzyka zanieczyszczenia w danym punkcie procesu oraz od norm przyjętych przez zakład. Nabywca, który zakłada, że każda klasa wymaga tego samego pakietu kwalifikacyjnego, albo określi zbyt szczegółowo dowody, które nie są istotne, albo – co ma większe konsekwencje – pominie dowody wymagane przez strategię samego zakładu.

W całym tym procesie należy zachować jedno rozróżnienie: klasa GMP UE nie jest tym samym wskaźnikiem co klasa cząstek zawieszonych w powietrzu według normy ISO i nie można ich ze sobą przeliczać. Załącznik 1 do wytycznych GMP UE opisuje strategię kontroli zanieczyszczeń obejmującą cały obiekt oraz związane z nią działania kwalifikacyjne w kontekście produkcji sterylnej w UE; nie ustanawia on jednak równoważności liczby cząstek z normą ISO 14644-1. Dostawca lub nabywca, który traktuje klasę GMP pomieszczenia tak, jakby automatycznie oznaczała ona określoną klasę ISO, zastępuje jedną podstawę dowodową inną. W przypadku gdy projekt funkcjonuje w ramach obu systemów — klasy GMP w kontekście farmaceutycznym oraz klasy ISO w odniesieniu do klasyfikacji cząstek w pomieszczeniu — obie muszą być podane i zakwalifikowane zgodnie z własnymi kryteriami, a nie połączone w jedną liczbę.

Ta kolejność ma znaczenie, ponieważ sam filtr stanowi ostatni, a nie pierwszy element w tym łańcuchu. Po ustaleniu strategii kontroli zanieczyszczeń, klasy pomieszczenia oraz odpowiedniego cyklu kwalifikacyjnego można określić klasę filtra, jego konstrukcję i interfejs obudowy w oparciu o już zdefiniowane wymagania — zamiast najpierw wybierać klasę filtra, a dopiero potem gromadzić dowody kwalifikacyjne, aby ją dopasować.

Wejścia półprzewodnikowe do pomiaru parametrów cząstek, parametrów chemicznych i stanu narzędzi

Krótki opis filtra półprzewodnikowego rozdziela dane wejściowe, które nie mają wspólnej podstawy pomiarowej, a traktowanie ich jako jednego zestawu wymagań prowadzi do błędów w specyfikacjach. Klasyfikacja cząstek zawieszonych w powietrzu opisuje stopień czystości powietrza pod względem stężenia cząstek w danym pomieszczeniu czystym, strefie czystej lub urządzeniu separacyjnym. Zanieczyszczenie chemiczne w powietrzu stanowi zupełnie inne zagrożenie — niektóre urządzenia procesowe są wrażliwe na zanieczyszczenia molekularne w powietrzu, których filtry HEPA lub ULPA przeznaczone do zatrzymywania cząstek stałych nie są w stanie usunąć, niezależnie od tego, jak wysoka jest ich skuteczność w zatrzymywaniu cząstek. Nabywca, który określa jedynie klasę cząstek dla urządzenia wrażliwego na substancje chemiczne, pomija znane ryzyko w arkuszu danych wejściowych.

Obciążenie cieplne narzędzi oraz strategia recyrkulacji stanowią dodatkowy aspekt, który jest specyficzny dla sposobu, w jaki pomieszczenia czyste dla przemysłu półprzewodnikowego są zazwyczaj projektowane z uwzględnieniem układów urządzeń procesowych o dużej gęstości. Tam, gdzie urządzenia generują znaczne ilości ciepła, system przepływu powietrza i filtracji musi być dobrany i rozmieszczony z uwzględnieniem tego obciążenia cieplnego, a strategia recyrkulacji — czyli sposób, w jaki powietrze jest odprowadzane, filtrowane i ponownie wprowadzane do pomieszczenia — ma bezpośredni wpływ na dobór filtrów, rozmieszczenie obudów oraz integrację przepływu powietrza. Filtr wybrany bez uwzględnienia strategii recyrkulacji może samodzielnie spełniać wymagania dotyczące klasyfikacji cząstek, ale po zainstalowaniu w rzeczywistej konfiguracji pomieszczenia może powodować problemy z przepływem powietrza lub interakcje termiczne.

Dostęp serwisowy to warunek łączący specyfikację techniczną z faktycznym sposobem eksploatacji systemu w obiekcie w miarę upływu czasu. Jeśli konfiguracja filtra wymaga wymiany z wnętrza pomieszczenia czystego, ma to wpływ na klasyfikację cząstek, jaką pomieszczenie ma utrzymywać podczas samej czynności serwisowej. Jeśli konfiguracja pozwala na dostęp spoza przestrzeni sklasyfikowanej, sposób serwisowania i interfejs obudowy muszą to uwzględniać od samego początku, a nie być dostosowywane po instalacji. W tym miejscu istotna jest również rola filtra w szerszej, modułowej strukturze pomieszczenia czystego — ten sam arkusz danych, który określa klasyfikację cząstek i ryzyko chemiczne, musi również określać, w jaki sposób filtr i obudowa integrują się z przepływem powietrza w pomieszczeniu oraz projektem dostępu, ponieważ modułów do pomieszczeń czystych dla przemysłu półprzewodnikowego Wydajność zależy od współdziałania tych elementów, a nie od ich niezależnego określenia.

Żadna z tych czterech parametrów nie zastępuje innej. Kompletna specyfikacja dotycząca półprzewodników zawiera klasyfikację cząstek, oddzielne informacje o tym, czy istnieje ryzyko zanieczyszczenia chemicznego i na jakiej podstawie, określa obciążenie cieplne urządzeń oraz strategię recyrkulacji, które system filtracji musi uwzględniać, a także określa dostęp serwisowy zapewniony przez konfigurację projektu — każda z tych informacji stanowi osobny wiersz, a nie jest ujęta w ramach jednej klasy filtrów.

W obu zapytaniach ofertowych wymagane są wspólne dane dotyczące filtrów i obudów

Niezależnie od tego, jakie kryteria ryzyka danej branży mają zastosowanie, praktyczne zapytanie ofertowe dotyczące urządzeń filtrujących typu HEPA lub ULPA wymaga tej samej kategorii danych bazowych — choć uzasadnienie poszczególnych pozycji nadal zależy od procesu, który za nimi stoi. Klasa filtra określa wymaganą wydajność filtracji, ale samo wskazanie klasy nie gwarantuje, że jest ona odpowiednia dla danego zastosowania; ocena ta nadal zależy od ryzyka procesowego opisanego we wcześniejszych sekcjach. Dwa zapytania ofertowe mogą określać tę samą klasę filtrów z zupełnie różnych powodów, a dostawca analizujący zapytanie musi wiedzieć, który z tych powodów ma zastosowanie, aby ocenić, czy dana klasa jest rzeczywiście wystarczająca.

Wymiary należy podać wyraźnie, a nie zakładać na podstawie klasy filtra, ponieważ klasa filtra opisuje parametry eksploatacyjne, a nie rozmiar, a dana klasa jest produkowana w konfiguracjach o różnych wymiarach. Pozostawienie wymiarów do wywnioskowania stwarza ryzyko niedopasowania w miejscu, gdzie filtr musi fizycznie stykać się z obudową lub konstrukcją pomieszczenia, na przykład z filtr powietrza HEPA/ULPA z mini plisami dopasowane do konkretnej siatki sufitowej lub ramy obudowy.

Wartości przepływu powietrza i oporu mają znaczenie tylko wtedy, gdy podaje się wraz z nimi podstawę obliczeniową — warunki, w jakich określono daną wartość przepływu lub oporu, muszą być podane wraz z samą liczbą, ponieważ porównanie dwóch wartości bez wiedzy o tym, czy mają one wspólną podstawę obliczeniową, prowadzi do błędnego porównania. Połączenie uszczelnienia z obudową stanowi powiązany, ale odrębny element: określa ono sposób fizycznego połączenia filtra z obudową i musi być określone dla konkretnej oferowanej konfiguracji, a nie traktowane jako standardowe, ponieważ niedopasowanie połączeń stanowi problem fizycznej koordynacji niezależny od wydajności filtra.

Dowody z badań stanowią punkt, w którym ponownie pojawia się rozróżnienie sektorowe, nawet w ramach wspólnego zbioru danych: dowody odpowiednie dla cyklu kwalifikacji farmaceutycznej nie są tymi samymi dowodami, które są odpowiednie dla cząstek półprzewodnikowych lub opisu ryzyka chemicznego, dlatego tę pozycję należy wypełnić zgodnie z ustalonym wcześniej ryzykiem procesowym, a nie traktować jako ogólny wniosek o “certyfikat”. Dostęp w celu wymiany zamyka ten zestaw, łącząc specyfikację filtra z tym, w jaki sposób fizyczna konfiguracja projektu faktycznie umożliwia serwisowanie filtra, co zależy raczej od układu pomieszczeń i obudowy przyjętego w projekcie niż od samego filtra.

Ścieżki dowodowe, które muszą pozostać specyficzne dla danego sektora

Każdy z trzech systemów odniesienia istotnych dla tego porównania odpowiada na inne pytanie, a wykorzystanie jednego z nich do udzielenia odpowiedzi na pytanie dotyczące innego sektora stanowi najpoważniejszy błąd, jaki arkusz danych wejściowych może wprowadzić do procesu weryfikacji oferty. Załącznik 1 do GMP UE wspiera strategię kontroli zanieczyszczeń obejmującą cały obiekt oraz związane z nią działania kwalifikacyjne — kwalifikację zainstalowanych filtrów, przepływu powietrza, ciśnienia, wizualizacji przepływu powietrza oraz odzysku — w kontekście sterylnej produkcji w UE. Sam w sobie nie zapewnia bezpośredniego przekładu klasy GMP na klasę cząstek zawieszonych w powietrzu według normy ISO, a stosowane testy i kryteria akceptacji nadal zależą od klasy, funkcji sprzętu, związanego z nim ryzyka oraz wszelkich dodatkowych norm przyjętych w ramach projektu.

ISO 14644-1 wspiera klasyfikację pomieszczeń czystych, stref czystych oraz urządzeń oddzielających na podstawie stężenia cząstek zawieszonych w powietrzu. Jest to właściwy dokument odniesienia w odniesieniu do wymagań dotyczących klasyfikacji cząstek w przemyśle półprzewodnikowym, a także ma znaczenie wszędzie tam, gdzie czystość cząsteczkowa pomieszczenia farmaceutycznego jest klasyfikowana oddzielnie od jego klasy zgodności z GMP — nie utożsamia jednak jednak własnego oznaczenia klasy z klasą zgodności z GMP i nie zawiera żadnych informacji na temat zanieczyszczeń chemicznych.

ISO 14644-8 wspiera ocenę i klasyfikację czystości chemicznej powietrza pod kątem określonych substancji i ma zastosowanie wyłącznie w przypadkach, gdy substancje chemiczne zawarte w powietrzu stanowią rzeczywiste zagrożenie dla procesu — dotyczy to sytuacji w branży półprzewodników, w której urządzenie jest wrażliwe na zanieczyszczenia molekularne w powietrzu, których nie eliminuje filtr cząstek stałych. Norma ta nie określa czystości powierzchni ani nie zastępuje klasyfikacji cząstek zawartych w powietrzu.

W przypadku gdy w ramach projektu farmaceutycznego konieczna jest ocena zarówno zgodności z normami GMP, jak i czystości cząsteczkowej pomieszczeń, istotne znaczenie mogą mieć zarówno załącznik 1 do unijnych wytycznych GMP, jak i norma ISO 14644-1, jednak każdą z tych norm należy oceniać na podstawie jej własnych kryteriów, a nie traktować jako potwierdzenie drugiej. W przypadku gdy w ramach projektu z branży półprzewodników konieczna jest ocena zarówno klasyfikacji cząstek, jak i ryzyka zanieczyszczenia chemicznego, ISO 14644-1 i ISO 14644-8 służą temu celowi, ale żadne z nich nie zastępuje drugiego, mimo że oba mogą figurować w pakiecie dokumentacji odbiorczej tego samego projektu. Zadaniem zamawiającego jest ustalenie, które z tych ram faktycznie wynikają z wymogów regulacyjnych lub wymagań klienta dotyczących projektu, oraz upewnienie się, że dokumentacja wymagana w zapytaniu ofertowym pochodzi z właściwego dokumentu, a nie opiera się na założeniu, że są one wymienne, ponieważ przedmiot – jakość powietrza w pomieszczeniach czystych – brzmi tak samo we wszystkich trzech przypadkach.

Pakiety wdrożeniowe opracowane w oparciu o planowany proces

Połączenie wspólnych danych z zapytania ofertowego (RFQ) z dowodami specyficznymi dla danego sektora oznacza, że pakiet akceptacyjny musi być skomponowany w oparciu o to, co faktycznie chroni dany sprzęt, a nie w oparciu o ogólną listę kontrolną dotyczącą filtracji, stosowaną w ten sam sposób niezależnie od procesu. W przypadku procesu farmaceutycznego dokumentacja odbiorcza jest zorganizowana wokół strategii kontroli zanieczyszczeń oraz cyklu kwalifikacji pomieszczeń, a wspólne dane dotyczące filtrów i obudów — klasa, wymiary, parametry przepływu powietrza, interfejs, dane potwierdzające oraz dostęp — są uzupełniane zgodnie z wymaganiami danej klasy i ryzyka procesowego. W przypadku procesu półprzewodnikowego ten sam wspólny zestaw danych jest uzupełniany w oparciu o klasyfikację cząstek, ryzyko zanieczyszczenia chemicznego (jeśli ma to zastosowanie), obciążenie cieplne urządzeń oraz strategię recyrkulacji, przy czym dostęp serwisowy odzwierciedla warunki eksploatacyjne fabryki, a nie cykl kwalifikacji farmaceutycznej.

Jest to etap, na którym informacje o projekcie dostarczone przez nabywcę stają się podstawą do dalszego przebiegu procesu konfiguracji i weryfikacji oferty przez Youth Filter, ponieważ zapytanie zawierające informacje o ryzyku procesowym, obowiązującej klasie pomieszczenia lub podstawie klasyfikacji oraz wspólne dane dotyczące filtrów i obudów pozwala na dopasowanie tej weryfikacji do właściwej rodziny urządzeń i ścieżki dokumentacji, a nie do przypuszczeń. Zapytanie, w którym pominięto ryzyko procesowe i podano jedynie klasę filtra, pozostawia uzasadnienie akceptacji nieokreślone, niezależnie od tego, jak precyzyjnie określono samą klasę.

W przypadku, gdy dokumentacja projektu określa już strategię kontroli zanieczyszczeń oraz klasę czystości pomieszczenia, ścieżka akceptacji farmaceutycznej wynika z tych danych — pozostaje jedynie, aby nabywca potwierdził, które działania kwalifikacyjne mają zastosowanie do konkretnego sprzętu i związanego z nim ryzyka, zgodnie z wcześniejszym opisem. W przypadku, gdy dokumentacja projektu określa już klasyfikację cząstek oraz ocenę ryzyka chemicznego dla odpowiednich narzędzi, ścieżka akceptacji dla branży półprzewodnikowej wynika z tych danych — pozostaje jedynie, aby nabywca potwierdził, w jaki sposób strategia recyrkulacji i dostęp serwisowy współdziałają z systemem filtracji przed sfinalizowaniem obudowy i interfejsu. W obu przypadkach pakiet odbiorczy nie jest sztywnym szablonem; jest on tworzony, wychodząc od ryzyka procesowego, przy czym specyfikacja filtra i obudowy stanowi wynik tego procesu, a nie jego punkt wyjścia.

Często zadawane pytania

Q: Czy jeden arkusz filtrujący danych wejściowych może być wykorzystywany zarówno w projektach farmaceutycznych, jak i półprzewodnikowych?
A: Tak, o ile zawiera wspólną część oraz oddzielne sekcje poświęcone konkretnym sektorom. We wspólnej sekcji należy uwzględnić klasę filtra, wymiary, parametry przepływu powietrza i oporu, połączenie z uszczelnieniem lub obudową, wyniki badań oraz dostęp w celu wymiany; następnie należy oddzielnie odnotować kontekst kontroli zanieczyszczeń farmaceutycznych i kwalifikacji lub warunki dotyczące cząstek półprzewodnikowych, substancji chemicznych, obciążenia narzędziami oraz recyrkulacji.

Q: Czy w projekcie farmaceutycznym należy automatycznie określać filtr HEPA, podczas gdy w projekcie półprzewodnikowym określa się filtr ULPA?
A: Nie. Należy wybrać odpowiednią klasę filtrów na podstawie przewidywanego ryzyka procesowego i kryteriów akceptacji, a nie wyłącznie na podstawie nazwy sektora. W opisie projektu należy również określić wymagane wymiary, warunki eksploatacji, interfejs, dokumentację oraz dostęp do usług, tak aby proponowaną konfigurację można było ocenić jako kompletny element systemu.

Q: Czy spełnienie wymagań klasy czystości cząstek zawieszonych w powietrzu zgodnie z normą ISO obejmuje również zanieczyszczenia chemiczne w powietrzu?
A: Nie. Klasyfikacja cząstek zgodnie z normą ISO 14644-1 oraz czystość chemiczna określona w normie ISO 14644-8 dotyczą różnych warunków. Jeśli określone substancje zawarte w powietrzu stanowią zagrożenie dla procesu, należy je odnotować wraz z wymaganą podstawą oceny chemicznej oddzielnie od wymogu dotyczącego klasy cząstek.

Q: W jaki sposób nabywcy powinni porównywać oferty, w których podano różne wartości przepływu powietrza lub oporu?
A: Najpierw należy ujednolicić wartości, przyjmując te same określone warunki eksploatacyjne. Następnie należy sprawdzić, czy w ofertach zastosowano tę samą klasę filtrów, wymiary oraz połączenie filtra z obudową; w przeciwnym razie pozorna różnica w wydajności może wynikać raczej z odmiennych założeń projektowych niż z faktu, że oferty nie są bezpośrednio porównywalne.

Q: Co należy ustalić przed określeniem zakresu dokumentacji kwalifikacyjnej lub przekazowej?
A: Należy uzgodnić planowany proces, związane z nim ryzyko zanieczyszczenia, odpowiednie warunki dotyczące pomieszczenia lub czystości oraz proponowaną konfigurację filtra i obudowy. Na podstawie tych ustaleń należy określić odpowiednią dokumentację z badań, zachowując odrębne ścieżki dokumentacji dla kwalifikacji farmaceutycznej, klasyfikacji cząstek zawieszonych w powietrzu oraz oceny czystości chemicznej.