隔离器的低浓度传感器 --- 1ppm
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2023-02-06 16:07 作者:   王胜怿
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在之前《隔离器需要催化剂单元吗？》一文中提到，由于考虑汽化过氧化氢对人员健康的影响，ACGIH、OSHA和美国国家职业安全与健康研究所（NIOSH）都将每日平均职业接触限值设定为1ppm，因此行业目前仍多以1ppm为默认汽化过氧化氢残留接受限度。因此应用汽化过氧化氢完成隔离器内部净化后，需要进行通风换气，以便将腔室内的VPHP残留浓度，降至接受限度。

有朋友留言，由于目前大多数隔离器所配置的低浓度探头是基于电化学传感器 Electrochemistry sensor，在其规范描述上所标注的测量限度，要比1ppm高，比如5ppm，那么是否将最低残留限度设定为1ppm还具有实践价值？

首先，电化学传感器的工作方式与电池类似。当目标气体存在时，两个电极之间会产生化学电荷，并显示在测量头上。信号强度与浓度成正比。这种类型传感器被广泛应用在测量气体、液体的浓度检测上。电化学传感器本身没有精度，就传感器而言，更多考虑的是分辨率，其也反映了探头是否灵敏。但一旦传感器做成了仪表之后，就会出现检测误差。而一些电化传感器仪表的检测极限 Detection limit 在 正常条件下会低于目标气体分析物浓度。由于汽化过氧化氢的特殊物理和化学性质，对于仪表测量限度Measuring limit 的默认值（Default）以下的浓度环境，比如1ppm，并不是电化学传感器检测不到，或者说探头的测量范围可以涵盖1ppm或更低的，但因为诸多影响因素（比如温湿度），相对而言，可能会更容易出现仪表的测量偏差。

个人理解这也是为何很多电化学传感器型仪表在校准时，为了更能反映校准曲线的斜率，不会选用很极限的浓度去做校准。如果基于电化学传感器的交叉敏感性，用二氧化硫SO2为目标气体进行换算，也就是在接近默认值的汽化过氧化氢浓度进行校验（5~10ppm）。

其次，由于上面提到的汽化过氧化氢具有特殊物理和化学性质，隔离器净化过程中VPHP是蒸汽形态，而非气体，因此环境中的浓度永远不会超过相应温度和压力下的蒸汽压力，如果在饱和点（露点）以上，就会开始凝结成气溶胶或在表面上。并且汽化过氧化氢会分解形成氧气和水。这都导致隔离器腔体内，通过固定位置检测过氧化氢浓度，无法”如实“反映内部空气和所有表面的浓度差异，这点在早前的《隔离器内的H2O2浓度是控制参数？》一文中也被提到。因此设备内的固定低浓度探头，更多提供的是数据上的“参考”价值。如果真正期望隔离器内的真实残留浓度能低于1ppm，个人认为考虑以下几种方法。

  • 多数采用“干法”VPHP净化的隔离器，净化逻辑由环境调节（除湿）、汽化过氧化氢充注、维持时间和通风换气4个步骤构成，因此在净化周期的开发和验证CDCV时，可以使用移动式低浓度探头，对多个区域的残留浓度进行检测，评估到其与固定点位测量的“联系“。如果必要的话，可以将通过固定探头反映的设定值留出一定的冗余量，增长通风换气时长。


  • 《隔离器需要催化剂单元吗？》提到在隔离器的换气循环路径上增加催化剂，可以到达一个锦上添花的作用，有助于更快更有效率的分解汽化过氧化氢。


另外，行业默认的残留标准1ppm出于EHS要求，即使电化学传感器型仪表测量限度默认值高于1ppm，即使固定位置探头的数据只是参考，但也能反映环境浓度达到了低风险的期望。因此将最低残留限度设定为1ppm，并用高质量的电化学传感器型仪表进行检测，在目前（给未来留一个空间，相信任何技术都会发展）还是经济且具有实践意义的。

但最后还是要提到，如果最终残留浓度的考量原因出于对产品影响，需要确保药物的功效、安全性及稳定性，残留量要低于 例如 0.1 ppm时，就应该评估是使用电化学传感器型还是其它类型检测仪器了，虽然有些传感器测量范围标注涵盖目标数值，但实际分辨率，精确度、精密度或稳定性都需要进行慎重的评估，应采用更为可靠的过氧化氢分析仪器来满足更低残留量测量的要求。

作者：Shengyi

来源：拾西

公众号日期：2022年12月20日