Klima- und Reinraumkonzept

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1 SwissCCS Frühjahrestagung April 2014 Interlaken Contamination Control for Medical Devices Saubere Produktion notwendige Infrastrukturen Klima- und Reinraumkonzept Werner Straub, Leiter Verkauf Reinraumtechnik Cofely AG Thurgauerstrasse 56 CH-8050 Zürich Tel Mobil Fax

2 Elemente der Reinraumtechnik Oberflächen Luftströme Messtechnik Prozesseinrichtung Personen Prozessmedien Raumausstattung 3 Bild aus Clean Room for Product development

3 Elemente der Reinraumtechnik Raumlufttechnik Luftreinheit, Temperatur, Luftfeuchte, Strömungsform Bauelemente Decken, Wände, Fussböden, Sicherheitseinrichtungen;Schleusen für Personal und Material Prozesseinrichtungen Maschinen, Mobiliar, Packmittel, Transporteinrichtungen Personal Schulung, Kleidung, Verhalten Betriebsstoffe Grund- und Hilfsstoffe, Prozessmedien, Wischmittel Organisation der Abläufe Qualifizierung, Arbeitsabläufe, Reinigung, Fertigungsfluss, Automatisierung, Wartung/Instandhaltung, Qualitätskontrolle Interdisziplinäres Vorgehen, verlangt ganzheitliches Denken 4

4 Reinraumtechnische Schutzziele der Med. Devices Industrie Produktschutz: Schutz von Zwischen- und Endprodukten vor Verunreinigung durch Mikroorganismen und ihre Stoffwechselprodukte ( Pyrogene) Produktfremde Wirkstoffe Schutz von biotechnologischen Arbeitsprozessen vor Kontamination durch Prozessfremde Mikroorganismen Gewährleistung der Sauberkeit und Partikelfreiheit 5

5 Partikelgrössen, Reinraumklassen ca Aussenluft Reinheitsklassen gem. ISO Dabei ist: C n Messung: der Höchstwert der Partikelkonzentration (in Partikel je Kubikmeter Luft) von luftgetragenen Partikeln, welche gleich der oder größer als die betrachtete Partikeigröße sind. C n ist gerundet auf die nächste ganze Zahl, As dabei Built werden nicht mehr als drei geltende Zahlen gebraucht. At Rest N die ISO Klassifizierungszahl, welche die Zahl neun nicht überschreiten darf. Dazwischenliegende ISO Klassifizierungszahlen dürfen festgelegt werden, mit 0,1 als kleinstes lnkrement von N. Operational D die betrachtete Parbkeigröße, angegeben in Mikrometer. 0,1 eine konstante Größe, angegeben in Mikrometer. 6

6 Normenreihe ISO (SN EN ISO 14644) Neu Neu Normenreihe ISO 14644: Reinräume und zugehörige Reinraumbereiche Nummer Titel englisch Titel deutsch Status ISO : 1999 ISO : 2000 ISO : 2005 ISO : 2001 ISO : 2004 ISO : 2007 ISO : 2004 ISO : 2006 ISO ISO (FDIS) 7 Classification of air cleanliness Klassifizierung der Luftreinheit International Standard seit 2008 under review & Überarbeitung Specifications for testing and monitoring to prove continued compliance with ISO Festlegungen zur Prüfung und Überwachung zum Nachweis der fortlaufenden Übereinstimmung mit ISO Review summary dispatched Test methods Prüfverfahren International Standard seit 2008 under review & Überarbeitung Design, construction and start-up Planung, Ausführung und Erst- Inbetriebnahme International Standard published Operations Betrieb International Standard published Vocabulary Begriffe International Standard published Separative devices (clean air hoods, gloveboxes, isolators and mini-environments) Classification of airborne molecular contamination Classification of surface cleanliness by particle concentration Classification of surface cleanliness by chemical concentration Einrichtungen zur Trennung von Reinraumbereichen (Reinlufthauben, Handschuhboxen, Isolatoren und Minienvironments) Klassifikation luftgetragener molekularer Kontaminationen Klassifizierung der Oberflächenreinheit mit Partikelkonzentration Klassifizierung der Oberflächenreinheit mit chemischer Konzentration International Standard published International Standard published Arbeitsdokument published Arbeitsdokument in Vernehmlassungs

7 Normen und Richtlinien Status der VDI 2083 Reinraumtechnik * ( ) *) seit SwissCCS Swiss Contamination Control Society, Schweizerische Gesellschaft für Reinraumtechnik

8 Reinraum-Standards Spezifische Contamination Control Aufgaben für Pharma, Medizin & Food: GMP/FDA, MDD & IFS Sicherheitsanforderungen Minimierung/Verhinderung der Kontamination allgemein Schutz vor Infektions- und Bio-Kontaminationsgefahr Schutz des Personals Schutz der Umwelt Schutz gegen biologische Risiken 9

9 Standards Medical Devices Medical Devices Directive 93/42/EWG ( ) Klasse I, IIa, IIb und III Medical Devices Directive 90/985/EWG (1990) für aktive implantierbare Produkte 10

10 Reinraum-Standards die EU-Guideline 11

11 Standards Pharma und Medical Devices 12

14 Gestaltungsprinzipien / Schutzkonzepte Klimatechnik 15

15 Reinraumtechnische Basis-Spezifikation Fig 4.15 Eckparameter Zuordnung der Luftreinheits- bzw. Raumklassen zu den einzelnen Arbeitsräumen Gruppierung der Arbeitsräume, abgestimmt auf ihre Luftreinheitsklassifizierung Erarbeitung des Druckzonenkonzepts Festlegung von Raumtemperaturen Luftfeuchten Beleuchtungsstärken zulässigen Schallpegeln Schleusen für Personal und Material Einbindung des Reinraumbereichs in seine Umgebung 16

16 Reinraumsysteme Zonen Schalenförmiges Personalfluss Personalfluss (Zwiebel) Konzept zur Kontaminations- Materieltransport Kernbereich Fertigprodukt kontrolle Medien Abfall Bild: VDI 2083 Bl. 4.1

17 Reinheitszonenkonzepte GMP-Anforderungen an Reine Arbeitsbereiche (gemäss Anhang 1 des GMP-Leitfadens der Europäischen Union) Fig 4.20 Schleusen Umkleideräume als Schleusen konzipieren Räumliche Trennung der verschiedenen Umkleidevorgänge Wirksame Durchspülung mit gefilterter Luft Im Austrittsbereich ist im Ruhezustand dieselbe Raumklasse einzuhalten wie im angrenzenden Arbeitsbereich Handwaschbecken sind im weniger reinen Teil des Umkleideraums anzuordnen Gegenseitige Verriegelung der Türen Druckmanagement von einer Reinheits-Stufe zur nächsten 12,7 Pa ( FDA: 0,05 Watergauge = 0,05 x 25,4 mm Wassersäule) 18

18 Reinraumsysteme Material Personal Bild: Cofely 19 19

19 Reinheitszonenkonzepte 20

20 Personalschleuse Reinheitszonenkonzepte 21

21 Reinheitszonenkonzepte Reinraum Kabinensysteme Fig 4.34b 22

22 Reinraum Kabinensysteme Reinraum Raster Deckensysteme Raster-Decke begehbar Hinweis: Spezifikations-Beispiele Decken in VDI 2083, Blatt 4.1, Anhang E Bild 23 23

23 Reinraumsysteme Schutzkonzepte Reinraumlösungen mit turbulenter Mischströmung 24

24 Systeme für die Montage von Filtern Filter-Auslass mit Dichtsitz-Prüfsystem (Dichtrille) 1 Filterzelle 2 Füllstandsanzeige 3 Anschlusstutzen am Prüfgerät 4 Dichtsitzprüfgerät 5 Druckzylinder 6 Durchflussmesser 7 Prüfrille 8 Handpumpe 25 25

25 Systeme für die dichte Montage von Schwebstofffiltern 26 26

26 Systeme für die Montage von Filtern Filtermodule 27

27 Elemente Reinraum Quelle /1/ 28

28 Systeme für die Montage von Filtern Filter-Ventilator-Modul (Filter-Fan-Unit, FFU)

29 Elemente Reinraum Rasterdecke 30 30

30 Reiraumtechnische Schutzkonzepte Reine Werkbank Fig 5.01 Klasse: ISO 5 Klasse: ISO 5 Vertikale oder horizontale Verdrängungsströmung mit Vorfilter, Kompaktventilator, HEPA oder ULPA Filter und Arbeitsplatzbeleuchtung Spezialausführung als Sicherheitswerkbank mit geschützter oder geschlossener Luftführung und Abluftfiltrierung 31

31 Reiraumtechnische Schutzkonzepte Sicherheitswerkbank Fig 5.02 Klasse: ISO 5 Klasse: ISO 5 32

32 Reiraumtechnische Schutzkonzepte Reinraumlösungen mit turbulenter Mischströmung Klasse: ISO 6-8 Schematische Darstellung der Luftbewegung in einem Raum nach dem Prinzip der turbulenten Mischströmung Faustformel: (abhängig von Produkt, etc) ISO 8: Lw/h ISO 7: Lw/h 33

33 Reiraumtechnische Schutzkonzepte Gestaltungsprinzipien für Schutzkonzepte mit Verdrängungsströmung Fig 5.06 Punktschutz Linearschutz Flächenschutz Ziele Minimierung der Luftvolumenströme Beschränkung auf das Notwendige Punktschutz wo immer möglich 34

34 Reiraumtechnische Schutzkonzepte Reinraumlösungen mit turbulenter Mischströmung Fig 5.07 Klasse: ISO

35 Reiraumtechnische Schutzkonzepte Reinraumlösungen mit turbulenter Mischströmung Fig 5.08 mit mehreren Zonen Klasse: ISO

36 Reinraumsysteme Schutzkonzepte Mit turbulenter Mischströmung Klasse: ISO 5-8 Reinraum FFU Konzept Ersatzluft RCU Kühlung F 9 H 13 t = 10 K Ersatzluft H ISO - 5 (- 8 ) Schleuse Kernbereich ISO ca LW/h Schleuse Stw 37 37

37 Reiraumtechnische Schutzkonzepte Mit turbulenzarmer Verdrängungsströmung ( LF ) Fig 5.10 Punktschutz Klasse: ISO 5 1. Make-up / Exhaust Air Unit 2. Aussenluftansaug + 3 Regulierklappe 4. Vorwärmer 5. Vorfilter F6-F7 6,7,8. Kühlen,Nachwärmen Befeuchten 9,10. Ventilator, Schalldämpfer 11. Feinfilter F6 - F9 12. Zuluft 13. HEPA Filter H13, H14, H Turbulenzarme Verdrängungsströmung Kl. ISO 5 (100) ( A ) Turbulente Mischströmung cl. ISO 7 / ISO 8 ( B, C, D ) 17. Membran Auslass 18. Isolator Rück-/ Abluft Rückluft 38

38 Reiraumtechnische Schutzkonzepte Luftrichtung Filtermedium Rahmen Dichtung Achtung: Induktion am HEPA / ULPA Filter Abstand- Halter Faltung konvex Faltung konkav Filter Medium Geschwindigkeitsverteilung hinter dem Filter Typische Faltenstruktur Turbulenzen hinter dem Filter 39

39 Reiraumtechnische Schutzkonzepte Perforiertes Blech vs. Membran-Diffusion 40

40 Reiraumtechnische Schutzkonzepte GMP-Anforderungen an Reine Arbeitsbereiche Fig 5.12 (gemäss Anhang 1 des GMP-Leitfadens der Europäischen Union) Raumklimaanlage Gefilterte Zuluft Aufrechterhaltung eines Überdrucks (Richtwert: 15 Pa) gegenüber benachbarten Räumen niedrigerer Raumklasse Gewährleistung eines sicheren Schutzes in Zonen höchsten Risikos Spezielle Vorkehrungen für die Dekontamination und die Abluftfiltrierung falls erforderlich (hochaktive Substanzen, Hormone, Antibiotika) Nachweis der Schutzfunktion der Luftströmung Alarmauslösung bei Havarien der raumlufttechnischen Anlage 41

41 Reiraumtechnische Schutzkonzepte Fig 5.12 Ermittlung der Luftvolumenströme Ausgangspunkt: Kühllastberechnung: Wärmeeintragung durch die Gebäudehülle bei Extrembedingungen Sommer/Winter Wärmeabgabe der Prozessapparaturen Personenzahl Beleuchtungsstärken 42

42 Reiraumtechnische Schutzkonzepte Ermittlung der Luftvolumenströme Fig 5.12 Sonstige Einflussgrössen Ausdehnung der Arbeitsbereiche mit turbulenzarmer Verdrängungsströmung (GMP-Forderung: 0,45 m/s ± 20 %) FDA-Forderung eines 20-fachen stündlichen Luftwechsels in den kontrollierten Bereichen, die einem aseptischen Kernbereich zugeordnet sind allfällige Intensiv-Streuquellen von Partikeln Keimausstreuung durch den Menschen und allfällige sonstige Quellen Erstellen der Luftbilanzen der Räume im Raumbuch 43

43 Reiraumtechnische Schutzkonzepte Ermittlung der Luftvolumenströme Fig

44 Reiraumtechnische Schutzkonzepte Was beeinflusst das Reinraumkonzept 1. Definition des Produktes Geometrie Oberfläche Material 2. Reinraum Spezifikation Reinraumklasse nach ISO Richtlinien/Normen (GMP, FDA,MDD, etc. ) Limiten für Partikel, Limiten für Keime/Patogene Qualitätssicherung 3. Der Prozess Planung von innen nach aussen d.h. vom Prozess zur Infrastruktur Die Gebäudehülle, (im Idealfall), ist Teil der Infrastruktur 45

45 Reiraumtechnische Schutzkonzepte 4. Planung unter Berücksichtigung der Prozesseinflüsse Personal Verantwortung Schulung, Selektion Kleider Disziplin, Firmenkultur Hygiene Reinraumausrüstung Decke, Wände, Boden Personal- u. Materialschleuse Beleuchtung Der Reinraum kontrollierte Zone für reines PRODUKT Prozess Kapazität, zuk Ausbau Spritzgiessmaschine, Typ, Werkzeug & Hilfseinrichtung Möblierung, Verpackungsmaterial Transporte, Logistik, Containers Handling, Rohmat. Lieferung Organisation Materialfluss Personalfluss Automation Reinigung, Service, Instandhaltung, FM Qualitäts Kontrolle Reinlufttechnik Temperatur, Feuchte Luftströmung Filterqualität Druckhaltung Material Grundstoffe, Granulate Zusätze Prozessmedien, (Gase, Flüssigkeiten, Chemikalien 46

46 Reinraumsysteme Schutzkonzepte Für Raumkonditionen zu beachten Temperatur angepasst an das Produkt oder an die Mitarbeiter. (Achtung: Energieverbrauch!) Rel. Feuchtigkeit angepasst an das Produkt oder an die Mitarbeiter (Energieverbrauch!) Achtung: bei tiefer Rel Feuchte ( < 55% ) nimmt die Gefahr von statischer Ladung zu Druckkonzept Berücksichtigen des Schalenkonzeptes sowie Luftmengenbilanz und Aussen- Umgebungs-Winddruckverhältnisse Unterhalt Zugang zu Maschinen und Zutritt zum Reinraum (auch z.b. Wachpersonal) Reinraumklassifizierung nach ISO , ISO 13485, VDI 2083 Pharma GMP, GxP/ FDA Food IFS, BRC und Med. Devices Directive 93/42/EWG, Logistik Materialfluss Personalfluss Reinigungskonzept Zyklus, Hygieneplan, Geruch, Dämpfe, etc. Dokumentation für Qualifizierung Validierung

47 Nun weiter mit Personal und Reinraumkleidung 48