CFD仿真技术在无菌灌装阻隔器研制中的运用

  阻隔器内部气流的运动特性将直接影响洁净效果，然后添加药品质量危险和对患者的潜在损伤概率，所以，在无菌灌装阻隔器研制进程中，针对内部气流状况需求有更深入的了解和研讨，此外，阻隔器内部气流运动状况的承认已归入 GMP法规的强制要求，也阐明气流运动的重要程度。传统的验证办法是根据实践产品经烟雾测验进行可视化承认，但是，在烟雾测验承认环节若发现不行承受的气流形状，此刻再进行规划更改就有可能会呈现严重的项目危险，会耽搁项目交期，一起，也会带来极大的规划更改本钱。

  CFD（Computational Fluid Dynamics）仿真技术作为可视化研讨的一种手法，在产品规划进程中可以敏捷、精确、全面地取得产品内部气流速度散布、流型等信息，并对可能会发生的流态进行及修整，下降气流烟雾可视化承认时呈现不行承受成果的危险，然后带来很实际的经济好处。

  无菌灌装阻隔器在规划进程中，需侧重重视一些要害区域的空气动力学特性，例如：鼠洞口邻近、灌装区等，这些要害区域的流场散布状况对所出产药品的质量都有很重要的影响。

  因为鼠洞口两边阻隔腔室存在压差，气流将以较高速度经过鼠洞口进入灌装区，导致鼠洞口周围气流的动摇，气流动摇会影响周围高精密测验仪器（称重设备）的丈量精确性，还会损坏邻近的层流环境。所以，鼠洞口开口截面积及开口方式，称重设备距鼠洞口的间隔及方位，在产品规划开发进程中就需要点考虑和重视。

  以无菌灌装阻隔器为例，气流经均流膜进入灌装区，以均流膜截面作为进口平面，取以下四个方位作为CFD仿真模仿检测点：A距进口平面150mm，B距进口平面300mm，C距进口平面660mm（样品瓶开口上方190mm或坐落“停止”方位的针杆高度）和D距进口平面830mm（10R小瓶开口上方 20mm）。

  在图5中，给出了一组不同进口速度工况下的气流速度模仿云图和阻隔器内监测点的风速模仿成果。模仿仿真图显现模型的前视图（XZ 平面），风速刻度规模从 0 m/s（深蓝色）到 0.9 m/s（深红色）。由图可知，空气速度从洁净区域顶部均流膜到机器机台面呈逐步减小的趋势，阻隔器上部区域因为气流流转途径上无遮挡物，流速较均匀。接近机台面，因为各种组织对气流的搅扰效果，流速改变显着，且跟着进口速度的增大，突变趋势加重。

  欧盟委员会（EC）2020年起草的新附件1草案[1]中描绘的空速丈量的“作业高度”，及WHO发布的新攻略[2]附件2中提出的“作业水平”，均将灌装操作的高度水平（10R 小瓶开口上方 20 mm 的方位）作为要害方位来考虑。根据此高度对此阻隔器体系内部流场做多元化的剖析评论，本事例中，由监测点速度曲线可知，在最高进口风速0.9 m/s工况下，高度水平处（D点）的风速（0.32m/s）未抵达引荐风速（0.36~ 0.54m/s）的下限，而且当进口风速为0.2 m/s时，西林瓶开口处（D点）的风速（0.148m/s）降至叶轮风速计的下限（0.17m/s）以下，如相关法规针对要害方位的速度检测做出要求，将直接影响到风机及风速计的选型及规划。

  在灌装核心区，因为灌装支架的遮挡，其下方的流速最低。绕过灌装支架的气流抵达西林瓶上方，并从瓶身周围流过，不会吹入敞开的西林瓶和无菌产品上方（如图6）。相反，西林瓶会是一个“死区”，容器内归于“死空气”（速度为零），如图7速度散布云图的蓝域。

  无菌灌装阻隔器的规划研制，特别新项目的开发，当气流流型不知道时，引荐运用 CFD 模型来并表征气流，清晰开发方向及要害区域的规划参数，下降气流可视化承认时呈现不行承受成果的危险。未来，CFD仿真技术在无菌灌装阻隔器的开发中将发挥渐渐的变大的效果，融入到产品的规划流程中，辅佐整个产品生命周期的开发及问题解决，然后缩短产品的开发周期及下降规划本钱。