제약 및 의료 산업에서, “시설(facility)”이란 청정실과 같은 작업 공간을 말한다. 그리고 시설을 유지시키는 핵심적인 관리요소는 공조 시스템과 같은 주요 설비들에게서 온다. 시설 관리에 대한 평가 시, 대부분의 기업들은 facility monitoring system(FMS)를 통해 제조 작업장을 지속적으로 모니터링 한다. 이와 같은 시스템들은 시설에서 작업이 진행되는 상태 중에는 계속해서 작동하도록 설계되어 있기 때문에, 중요 파라미터가 설정된 범위에 부합하고 있다는 것을 보장할 수 있다. 미생물 관리에 있어서 중요한 요소는 바로 입자 계수(particle counting)이며, 이를 통해 청정실의 등급을 검증하고, 관리 상태가 얼마나 잘 유지되는 지를 나타낼 수 있다. 서로 간 연결된 장비들은 무균 및 환경 관리 구역과 같은 시스템에 대하여 지속적으로 모니터링 하며, 온도, 습도, 유량, 및 차압과 같은 기타 환경 데이터들 역시 오염관리전략(Contamination Control Strategy)에 있어서 중요한 요소로 작용할 수 있다. 이러한 자동 환경 모니터링 시스템은 품질 위해 관리 원칙에 기반하여 설계되어야 한다.

FMS의 설계 시 다음을 고려하여야 한다.

해당 시스템은 미생물 및 부유입자 측정용 고정 및 휴대용 장비들과 기타 환경 센서들을 사용하여 시설의 상태를 모니터링한다. 장비 및 계측기들은 하나의 산업용 건축 디자인으로 통합되어, IT 하드웨어와 프로세서들을 데이터의 수집, 분석, 보안 그리고 가용성에 대한 다양한 소프트웨어 옵션들로 결합하였다.

Facility Monitoring Systems

FMS는 가끔씩 환경 모니터링 시스템(EMS)이라는 subsystem으로 분류되는 경우(입자에 대한 평가가 전체 시스템의 일부분일 경우)도 있는데, 그 대신 FMS는 보통 Building management system(BMS)와 연결되어 있으면서도 독립되어 있다. 이러한 점이 바로 cGMP 시스템의 일부인 FMS와 GxP 혹은 비 GxP 요소들을 포함한 BMS의 다른 점이다.

FMS는 환경 파라미터를 모니터링, 기록, 및 표시하고 측정된 값을 설정된 알람 기준과 비교하도록 설계되어있다. 이는 보통 단순화된 평면도 모식도에 표시된 알람 상태를 표시할 수 있는 사용자 인터페이스를 통해 이루어 질 수 있다.

시스템을 통해 실시간, 멀티태스킹 소프트웨어 환경을 구성하여 작업들을 동시에 수행할 수 있도록 해야 한다. 이와 관련하여 각 아날로그 값 및 알람 프로그램이 유지된 측정 파라미터를 보관하는 실시간 데이터베이스가 포함된다. 데이터 수집을 지원하려면 입출력(I/O) 서브시스템 드라이버, 데이터 로거, 경보 로거 및 감사 로거(후자는 데이터 완전성 기대를 충족시키는 중요한 기능 부분)를 포함하여 필요한 작업을 수행하도록 구성된 다수의 표준 소프트웨어 모듈이 있어야 한다. 운영 시스템 역시 사용자가 유저 인터페이스를 통해 조작하여 시스템에 연결할 수 있도록 사용자 친화적이어야 한다.

총 입자 계수

모든 FMS에는 입자 계수 기능이 포함되며, 이는 보통 각 별개의 입자 계수기(Particle Counter)가 계속해서 데이터를 수집하는 형식으로 이루어진다. 각 계수기들은 총 입자의 계수 기능을 제공하며, 일부 시스템의 경우 더욱 정교한 계수기를 사용하여 분광분석법을 기반으로 총 입자와 미생물이 포함된 입자를 계수할 수 있다.

총 입자 계수 용으로 설계된 기존 형식의 레이저 입자 계수기의 경우, 카운터 챔버를 통해 인입되는 공기를 통과하도록 집속되고 정렬되는 좁은 빔을 생성하는 레이저 다이오드가 장비 내부에 포함되어 있다. 광센서는 빔의 각도와 비스듬히 설치되어 있으며, 입자가 해당 beam을 지나갈 경우 빛이 산란되어 센서에 반사된다. 센서는 이렇게 측정한 빛을 수집하여 현재 값으로 표시한다.

그 다음 전자회로에서 전달받은 현재 값으로부터 전압을 생성한다. 더 크기가 큰 입자는 더 많은 빛을 산란 시키고, 그에 따라 더 높은 전압이 생성된다. 센서의 전압수준은 각 채널 사이즈에 설정된 기존 임계값과 비교가 될 것이고, 계수기 내 전자 장치는 각 비교기에서 전압 pulse를 계산하여 사전에 지정된 입자 크기에 대한 수로 산출한다.

그 후 시스템 소프트웨어에서 해당 결과를 정규화 하여(미국 및 유럽 규제 기관에서 요구하는 사항에 따라) 세제곱미터 당 단위로 이를 표시한다. 이때, 단순히 세제곱피트 단위를 곱하여 세제곱미터로 표시하는 방식의 경우 이로 인해 일반적으로 분산되지 않는 데이터를 왜곡시키기 때문에 사용해서는 안 된다. 대부분의 시스템에서 사용하는 방법은 단순히 총 세제곱미터를 추산하기 위해 설정된 각각의 36 X 1 minute 샘플 내 입자 개수를 세거나 각각 새로 추가된 1 minute 샘플이 초기에 산출된 1 minute 샘플의 입자 값을 교체하는 “rolling window” 방식으로 샘플을 수집하는 것이다.

입자 계수기의 모델과 상관없이, 요구되는 최소사항은 다음과 같다:

     ● 입자 계수기 형식

○ 선택된 입자 계수기는 해당 장비의 service(정비) 및 교정 주기(6개월 ~ 1년)보다 더 긴 기간동안 지속적으로 모니터링이 가능해야 한다.

○ 입자 계수기는 원격 조종, 데이터 수집, 그리고 FMS와 호환되어야 한다. 해당 장비는 컴퓨터 네트워크에 연결이 가능하거나 무선으로 기능할 수 있어야 한다. 무선의 경우에는 Wi-Fi 신호가 유지된다는 전제하에 휴대성 면에서 더욱 이점을 가지고 있다.​

     ● Counting mode 

○ cGMP에서는 계수된 입자 수를 누적 count mode로 보고할 것을 요구하며, 즉, ≥0.5 micron으로 보고된 경우 ≥5.0 micron을 포함한 모든 ≥0.5 micron의 입자를 포함하여야 한다. 

    ● 입자 계수기 위치 

○ 입자 계수기는 모니터링 대상이 되는 공정과 관련된 대표 지점과 “최악 조건”(청정실 등급 분류 데이터, 기류 및 기류 패턴과 같은 청정실 설계 데이터, 작업자 및 공정 흐름을 고려한 위험 평가를 기반으로 함)으로 평가된 지점에 위치해야 한다. 

○ 위치 선정 시 입자 계수기의 튜브가 1 미터 이하이며, 구부러진 부분은 최소화되고, 구부러진 부분의 반지름이 15cm를 초과하는지 확인하는 것이 중요하다(이를 통해 큰 입자가 빠져 입자 수가 실제보다 낮게 나오는 것을 최소화하는데 도움이 된다). 

○ 입자 계수기에 진공 기능을 제공하기 위한 vacuum control panel이 필요하다. 각 입자 계수기에 별도의 vacuum control 밸브를 설치하여 오류가 발생한 입자계수기 하나가 다른 장비들까지 영향을 미치지 않도록 해야 한다. 대부분의 FMS에 존재하는 약점은 바로 펌프 성능의 감소 혹은 펌프에 발생한 오류이다. Backup 펌프 시스템을 마련하여 이러한 일이 발생하는 것에 대한 보험이 될 수 있다. 

    ● Calibration of particle counters 

​○ 입자 계수기는 ISO21501과 같은 공식적 기준에 따라 교정되어야 한다. 

    ● Ensuring suitable particle counter flow rate 

​○ 해당 기능은 비교적 덜 대표적인 검체가 채취되는 것을 피하기위해 필요하다. 

    ● Communication between particle counters and the software 

○ 해당 기능은 데이터 손실을 막기위해 필요한 기능이다
○ 데이터 수집의 지원하려면, 데이터 수집을 검증하여야 한다. 

    ● Data analysis 

○ ​경향 분석은 특히 중요하며, 특정 영역의 performance를 평가하기위해 필요하다. 

​○ 측정된 파라미터를 기반으로 한 경향 그래프, 표별 보고서, 그리고 알람 보고서는 기본적으로 비밀번호 관리를 통해 접근되어야 한다. 

일부 FMS에는 air sampler의 관리 및 데이터 수집이 가능한 것도 있다. 이는 보통 알루미늄 혹은 스테인리스 강의 head가 barrier system 내에 설치되고 몸체는 외부에 설치되어 입자 생성 등을 최소화하는 방식으로 구성된다. 유량, 샘플 volume, 그리고 채취 시간은 FMS 소프트웨어를 통해 관리할 수 있다.

Other Functionality

입자 계수기에 더해, 각 구역 최적의 위치에 센서를 설치하여 온도 및 습도 등을 측정해야 한다. 차압의 경우 다른 형태의 센서와 gauge가 필요하다. 일반적으로 쓰이는 타입 중 하나는 압력 트랜스듀서로, 가해지는 힘을 통해 압력을 산출하며, 이로 인한 형태의 변형을 전자 신호로 변환시킨다.

Alarm Setpoints And Real-Time Assessments

입자 계수 및 기타 환경 파라미터에 대하여 알맞은 알람 설정 기준을 사용하고 관련 데이터가 실시간으로 다루어지도록 하는 것이 중요하다. 신규 시설의 경우 초기 데이터를 평가하여 적절한 알람 요구사항을 설정하고, 규정에서 요구하는 설정 기준을 조치한계 수준으로 설정해야 한다. 알람 수준에 대한 검토는 해당 시설에서 점점 더 경험을 쌓아가면서 수행할 수 있다.

Data Controls

데이터 보안 및 데이터 완전성을 유지하려면, 해당 시스템은 사용자 이름 및 비밀번호의 입력을 요구하는 방식을 통해 허용되지 않은 인원의 접근으로부터 보호되어야 한다.

여기에 더해 시스템에서 네트워크 오류가 발생하는 사건에 대하여 로그와 데이터를 계속해서 기록하는 능력을 가지는 것으로 데이터를 보호할 수 있다.

Safeguards

FMS가 청정실 관리를 검증하고 제품의 조제가 이루어지는 환경과 관련하여 데이터를 수집하는데 있어서 중요한 요소인 만큼, 데이터 손실을 막기위한 보호수단(safeguard)를 두는 것은 매우 중요한 추가 기능이다. 보호수단 중 하나는 ‘hot standby architecture’로 이는 1차 서버의 상태를 지속적으로 모니터링하는 대기 서버의 형식으로 기능하는 2차 서버이다. 대기 서버는 1차 서버에 오류가 발생하는 경우 그 즉시 자동으로 FMS의 기능(데이터 모니터링 및 데이터 logging)을 이어받아야 한다.

다른 형태의 보호수단은 바로 별도의 전원 공급 유닛을 통해 메인 서버에 전력을 공급하고 FMS 서버 컴퓨터, vacuum control panel, 그리고 vacuum pump에 백업 기능을 하는 것이다. 

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