使用过程分析设备实现PAT目标

制药商需要注重质量与成本效益。药厂通常是在实验室内对样品的质量进行检验评估。FDA 已经鼓励制药业使用PAT行动计划中所述的在线工具，目的是更好地理解与控制制造过程。

本白皮书将重点讨论用于协助生物反应器以及产品提纯与下游加工过程中 pH 与溶解氧测量的新技术。pH 与溶解氧的测量仍然是传统的工具。智能传感器管理 (ISM) 是对这些测量参数的突破性改进，可提供有助于优化过程分析设备使用寿命、性能与可靠性的诊断工具。在问题出现之前提前预测比在传感器出现故障时快速应对好得多。智能传感器管理意味着过程安全性与生产效率提高，中断时间减少。

由于多种原因，制药业不情愿在自己的制造过程中采用新技术，其中一种原因是它们认为当前法规对于推行新系统不利。这种不情愿态度终究会得到转变，这是因为使用新技术可缩短制药周期、加快产品上市速度以及提高药品质量，从而使行业受益非浅。

在认识到有必要转变制药业的观念之后，FDA 于 2002年推出了一项名为“21 世纪药品生产质量管理规范：基于风险的举措”新行动计划。该计划使得 FDA 积极呼吁采用过程分析技术 (PAT) 工具，目标为使制药公司更好地“理解与控制制造过程”(http://www.fda.gov/Cder/OPS/PAT.htm)。这些 PAT 技术包括持续改进与知识管理工具以及数据采集与分析工具。

制药业早期在讨论 PAT 时，经常将在过程当中实施更多的分析测量视为向实现 PAT 合规目标迈出的一步。然而，PAT 既不用来改进过程的细微环节，也不用来更好地控制不良过程。其目标直指更大愿景，那就是以一种整体方式设计、监测与控制整个制造过程，以确保将原材料高效并且可靠地转变为最高质量产品。这并不意味着 FDA 期望制药商投资购置昂贵的分析设备。

“PAT 重点强调的是理解与控制过程，而不是为此试图寻找外来技术。”（Ajaz Hussain，FDA 前副总监 —制药技术（2004 年 10 月））。

如同本白皮书将要阐述的那样，用于测量 pH、溶解氧等物质的过程分析工具在帮助制药商实现 PAT 目标方面发挥着重要作用。

智能传感器管理作为一种 PAT 工具

在制药过程当中，下游加工阶段通常需要支出的费用最多，鉴于此，采用 PAT 工具与技术对于缩短这一阶段的生产周期进而降低成本非常有利。

为了帮助实现这一目标，分析测量点必须提供准确并且实时信息，确保尽可能早检测到目标工艺参数漂移。此外，传感器应当易于维护、具有较长的使用寿命并且高度可靠，这是因为因传感器故障引起的意外停产会造成巨大的经济损失。

新增的一个模拟-数字信号转换器与内置的存储器是对数字 pH 与溶解氧测量的一次革命性的创新。市面上已有感应式的非接触即插即用型连接器的传感器，用于避免出现受潮与腐蚀等问题。此外，低阻抗数字信号不会受到湿气影响。梅特勒-托利多数字 ISM 传感器具有非常先进的诊断功能，是用于耗时的校准与维护操作的理想解决方案。

具备 ISM 功能的传感器将其特有的数据连同校准数据以及有关当前过程的数据存储在内置的芯片里，并将其自动传递至所连接的变送器。

ISM 技术能够提供针对各个测量点量身定制的专业信息。ISM 系统采用“高级诊断”测量功能，可保存与传感器与过程相关的所有数据，并将其详细清晰地显示在变送器的图形界面上。这可确保测量点不断得到优化，这是因为可对所有的重要情况进行预测，在生产中断之前及早采取纠正措施。例如：对于 pH 测量而言，监测参比系统至关重要。ISM 提供在线玻璃阻抗与参比监测功能。这些数据以图形方式在传感器网格图上汇总，并在变送器上显示（图 1）。万一阻抗读数两者或者其中一个向网络示意图的中心点偏离过大，则表示即将出现故障，这样可在传感器出现故障之前将其更换掉。