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应用案例

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多种药品包装如何统一开展残氧检测?某制药企业充氮工艺顶空氧与溶解氧项目案例

多种药品包装如何统一开展残氧检测?某制药企业充氮工艺顶空氧与溶解氧项目案例
适用样品

预灌封、安瓿瓶、西林瓶、卡式瓶、输液瓶、输液袋、泡罩及BFS等

检测方法

光学荧光淬灭法(顶空残氧 O₂ + 溶解氧 DO)

项目挑战

在采用氮气保护的制剂灌装过程中,充氮流量、时间和设备设定值只能说明工艺执行条件,最终包装内还剩多少氧,需要通过成品检测获得直接数据。

当同一企业同时涉及预灌封、安瓿瓶、西林瓶、卡式瓶、输液瓶、输液袋以及 BFS 容器等多种包装时,残氧检测的难点会进一步增加:不同包装的顶空体积、密封结构、穿刺位置和取样阻力并不相同,单一固定操作很难直接适用于全部样品。

华南某大型制药企业在配置顶空氧/溶解氧分析系统时,不仅提出了宽量程、微量取样和快速响应要求,还将工艺限值判定、用户权限、电子签名、审计追踪、系统接口及 IQ/OQ/PQ 纳入整体项目。康济尔据此形成了一套面向多包装、多检测对象和制药数据管理场景的实施方案。

项目摘要

项目维度内容
客户类型华南某大型制药企业
应用场景制剂灌装氮气保护工艺与成品氧含量检测
包装形式预灌封、安瓿瓶、西林瓶、卡式瓶、输液瓶、输液袋、泡罩及 BFS 等
检测对象包装顶空氧 O₂ 与液相溶解氧 DO
核心需求用较小取样量覆盖多种包装,并建立可判定、可审核、可追溯的检测流程
采用技术光学荧光淬灭法
使用设备Oxy-Rx 180 Pharma 顶空氧/溶解氧分析系统 1 台
关键配置顶空氧检测组件、溶解氧检测组件、温度与压力补偿、医药版软件及辅助数据输入模块
实施内容需求确认、样品适配、安装调试、FAT/SAT、IQ/OQ/PQ 支持及人员培训
项目价值将氧含量检测从单次读数扩展为支持工艺判定和质量审核的数据链路

客户面临的检测问题

多种包装无法简单套用同一取样方式

不同包装的顶空体积和密封结构差异明显。预灌封和小规格安瓿的可用顶空较小,输液瓶和输液袋的包装结构又不同于西林瓶;BFS 容器、泡罩和铝箔封口聚乙烯瓶还会带来不同的定位、穿刺及密封恢复问题。

如果不区分包装类型,直接采用相同的进针位置、取样量和测试时间,结果差异可能同时包含产品氧含量与操作条件的影响。因此,项目首先要建立的不是一个通用按钮,而是按包装类别划分的受控检测方法。

取样本身不能成为主要干扰源

对于小顶空样品,抽取气体占顶空总体积的比例越高,越需要关注取样对原始状态的扰动。客户提出将单次顶空样气量控制在 0.05~1.0 mL,并采用密封式取样结构和约 1.1 mm 的穿刺针,在机械耐用性、穿刺可操作性与包装密封影响之间取得平衡。

顶空氧与溶解氧需要分别评价

顶空氧反映包装气相空间内的氧水平,溶解氧反映液相中的氧含量。二者处于不同介质,不能互相替代。对采用氮气保护的液体制剂而言,联合观察气相与液相数据,有助于更完整地评价灌装、置换、封口及储存环节的氧控制状态。

检测结果需要进入质量决策流程

企业需要的不只是屏幕显示数值,还希望系统按照经批准的产品或工艺限值给出 PASS/FAIL 判定,并让结果与产品、批次、操作员、复核人、测试时间和原始记录建立关联。这意味着硬件检测、方法管理和数据完整性必须在项目初期同步设计。

检测方案

康济尔如何拆解项目需求?

1. 先按包装结构建立方法组

康济尔根据包装材质、封口形式、顶空体积和预期氧含量,将样品划分为不同方法组。每一组分别确认样品定位、进针位置、取样体积、平衡时间、重复次数和清洁要求。

这样既能在同一平台上覆盖多种包装,又避免把“设备可以检测”误解为“所有包装可以直接使用完全相同的方法”。最终用于放行或工艺判断的方法,仍需结合真实样品完成适用性确认和批准。

2. 用受控微量取样降低小顶空扰动

系统支持 0.05~1.0 mL 的顶空样气控制范围。对于小规格包装,可在满足响应和重复性要求的前提下采用较小取样量;对于顶空较大的包装,则可根据样品结构和目标浓度调整方法参数。

微量取样只是降低干扰的基础。要获得稳定结果,还需要固定取样深度、包装放置方式、针头状态、环境温度及操作顺序,并通过培训减少人员差异。

3. 将气相和液相检测纳入同一平台

项目分别配置顶空氧和溶解氧检测组件,由同一套主机和软件完成结果显示、存储与报告输出。方法建立时,气相检测重点关注顶空体积、压力与取样路径;液相检测则还要考虑样品温度、测量位置、液体性质、气泡干扰和组件清洁状态。

统一平台有利于形成一致的数据管理方式,但气相和液相仍应作为两套独立方法进行确认,不能仅凭同一台设备就默认两类结果具有相同的方法学条件。

4. 把环境补偿纳入测量链路

气体浓度和溶解氧读数会受到温度、压力等条件影响。项目配置温度与压力平衡及自动补偿功能,实时记录氧含量、温度和压力曲线,使检测结果能够与当时的环境条件对应。

自动补偿能够减少部分环境变化带来的影响,但不能替代样品平衡、环境控制和方法规定。正式检测仍需在经确认的温湿度与操作条件下执行。

5. 将检测限值转化为系统判定

医药版软件可按照产品或工艺预设阈值,对检测结果自动给出 PASS/FAIL 提示。这一功能有助于减少人工抄录和二次判断错误,也便于批次结果的快速筛查。

需要强调的是,系统负责执行已经批准的限值,限值本身应来自产品质量标准、工艺研究、风险评估或经批准的检测方法,不能由仪器自动替企业确定。

为什么选择光学荧光淬灭法?

光学荧光淬灭法通过氧分子对敏感材料发光特性的影响计算氧含量。结合本项目,其适用性主要体现在:

  • 同一平台可分别配置顶空氧与溶解氧检测能力;
  • 顶空氧量程覆盖低氧区间至常氧及更高浓度范围;
  • 检测过程不消耗样品中的氧,适合微量样气场景;
  • 可结合温度和压力测量进行自动补偿;
  • 响应时间能够满足多样品方法建立和日常检测需要;
  • 无需消耗性电解液,有利于简化部分日常维护工作;
  • 可与权限、审计追踪、电子签名、报告及系统接口共同配置。

技术原理只是选型的一部分。对于制药包装,真正决定方案能否落地的,还包括取样量、针路密封、包装适配、清洁方式、数据管理和验证支持。

项目配置

配置数量项目作用
Oxy-Rx 180 Pharma 顶空氧/溶解氧分析主机1 台集成检测、触屏操作、数据存储与结果输出
顶空氧检测组件1 套用于不同包装内气相氧含量测量
溶解氧检测组件1 套用于液体样品溶解氧测量
温度与压力补偿模块1 套记录并补偿测量环境变化
医药版软件1 套支持权限、审计追踪、电子签名、阈值判定和报告管理
辅助数据输入模块1 套用于辅助录入样品与检测信息
3Q 验证服务1 项提供 IQ/OQ/PQ 文件并协助现场执行

项目配置中未将检测主机、取样部件和软件割裂开来,而是按照“样品进入—受控检测—结果判定—审核签名—数据保存”的完整流程统一确认。

项目确认的关键技术指标

以下为项目确认的系统技术指标,用于展示方案评价与验收逻辑;客户产品参数、内部限值及样品检测数据不在本文公开范围。

指标项目要求
顶空氧 O₂ 测量范围0.03%~100%
溶解氧 DO 测量范围0.015~45 mg/L
顶空氧检测精度按适用量程分别执行 ±0.1% O₂、±0.05% O₂ 或读数 ±3% 的要求
溶解氧检测精度全量程 ±25 ppb;低量程 ±3 ppb 或读数的 ±3%,取较大值
顶空样气控制范围0.05~1.0 mL
顶空氧响应时间t90 < 15 秒
溶解氧响应时间t90 < 60 秒
温度测量范围0~50℃
温度测量精度±0.1℃
开机准备时间≤10 分钟
原始数据备份能力不少于 10,000 条

项目文件对部分量程和精度列出了分区间要求。实际验收时,应以双方批准的技术协议、验证文件和对应量程的判定规则为准,避免只引用某一低量程指标而将其误解为全量程性能。

数据完整性如何落地?

本项目把数据管理细化到用户、权限、记录、审核和接口五个层面。

用户与权限

系统支持超过 100 个用户,并按照管理员、主管、QA、批准人、复核人、操作员和查看者等不少于七类角色分配权限。权限控制可细化到具体功能,避免普通用户修改或删除原始检测数据。

登录与安全控制

系统配置密码复杂度、错误登录锁定、登录超时和账号管理功能。用户创建、权限变更和关键操作均进入审计记录,为后续调查和审核提供依据。

审核与电子签名

检测结果可关联操作人员和复核人员的电子签名,并保留产品、年月、批次和测试时间等信息。历史数据可按时间筛选并逐级查询,减少纸质记录与电子原始数据脱节的风险。

报告与原始记录

结果可输出为 PDF 或打印报告,数据库自动保存原始数据及相关过程信息。报告是便于审核和归档的输出形式,数据库中的受控原始记录仍应按照企业程序进行备份、恢复和生命周期管理。

系统连接

设备预留网络及工业通讯接口,可根据现场条件采用 Modbus TCP/IP、Profinet 或 OPC 等方式,与 SCADA、MES 或 LIMS 进行数据交互。正式连接前仍需完成接口定义、字段映射、权限控制、异常处理和验证。

这些功能能够支持企业建立与 21 CFR Part 11 相关的电子记录控制,但设备功能本身并不等同于自动实现合规。企业仍需结合自身 SOP、计算机化系统验证、账号管理、审计复核和备份恢复制度,确认系统在实际使用中的受控状态。

清洁、环境与现场适配

设备计划用于洁净区或实验室环境,项目对外表面清洁、材料耐受性和现场安全提出了要求。仪器表面应光滑、便于擦拭,不易积尘,并考虑臭氧、75% 乙醇、过氧化氢、过氧乙酸及季铵盐等常见消毒条件的影响。

对于无法长期耐受某类消毒剂的部件,需要通过隔离、替代清洁方法或计划性更换进行控制。与样品接触或靠近取样区域的部件还应建立明确的清洁、检查和更换周期,降低交叉污染及密封状态变化带来的风险。

康济尔项目实施路径

第一步:URS 与配置逐项映射

将检测原理、包装范围、样气量、量程、精度、响应时间、温压补偿、数据权限、通讯接口、清洁和文件要求,逐项转化为设备配置及验收条目。

第二步:按包装类别开展样品适配

针对预灌封、安瓿、西林瓶、输液容器及 BFS 等不同包装,分别确认固定方式、穿刺位置、样气量和测试节拍。必要时通过代表性样品试验确定方法边界。

第三步:开展 FAT、到货检查与 SAT

交付前后核对设备型号、配置、附件、外观和随机文件,并在现场安装调试后按照批准方案执行 SAT。测试过程形成记录,由双方确认。

第四步:提供 IQ/OQ/PQ 支持

项目提供 IQ/OQ/PQ 文件及现场协助,用于确认设备安装状态、关键功能和规定条件下的运行表现。PQ 应结合企业认可的标准物质、代表性包装及预定用途执行。

第五步:建立权限、方法和数据流程

根据企业组织职责配置用户角色、审核路径、产品及批次信息、工艺限值、报告模板和数据备份策略;如需连接上位系统,再完成接口确认与验证。

第六步:培训与持续服务

在 SAT 期间或完成后,对操作、设备维护、技术管理和质量管理人员开展原理、性能、操作、维护及常见问题培训,并通过记录和签字确认培训完成情况。项目同时配置约定期限的质保、校准支持和易损件供应方案。

项目成果

项目价值

本项目把多包装适配、微量取样、气液两相检测、自动判定、数据完整性和验证服务纳入同一技术框架。建立受控方法后,检测数据可以支持以下工作链路:

包装适配 → 方法建立 → 工艺条件比较 → 限值确认 → 方法验证 → 批次检测与趋势分析

对企业而言,项目价值不只是将多种样品放在同一台设备上检测,而是让每一种包装都有清晰的方法条件,让每一个结果都能够对应样品、人员、环境和审核记录,并在需要时进入生产与质量信息系统。

项目结论

多包装残氧检测的关键,不是追求一种操作覆盖所有样品,而是在统一平台下为不同包装建立可执行、可验证的方法。通过受控微量取样,可降低小顶空样品的检测扰动;通过顶空氧与溶解氧联合配置,可分别观察气相和液相状态;通过阈值判定、分级权限、电子签名和审计追踪,可使检测结果进一步服务于质量审核与工艺管理。

当硬件、方法、数据和验证被放在同一项目中规划时,企业获得的就不再是一台单独的残氧仪,而是一套面向充氮工艺与多包装制剂的氧含量分析方案。

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