本技術(shù)論文概述了與潔凈室監(jiān)測(cè)相關(guān)的計(jì)數(shù)效率。它將涵蓋用于確定效率的數(shù)學(xué)公式，并幫助理解計(jì)數(shù)效率與當(dāng)今使用的最常見(jiàn)的潔凈室標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系。根據(jù)ISO 21501-4，“計(jì)數(shù)效率（CE）是指光散射顆粒計(jì)數(shù)器（LSAPC）對(duì)同一測(cè)試氣溶膠的數(shù)量濃度與參考儀器測(cè)量的數(shù)量濃度的比值”。在上下文中，這意味著計(jì)數(shù)效率是由兩個(gè)粒子檢測(cè)儀器測(cè)量的粒子比率。一個(gè)是顆粒計(jì)數(shù)器，另一個(gè)是參考儀器，可以是另一個(gè)分辨率更高的顆粒計(jì)數(shù)器或冷凝顆粒計(jì)數(shù)器（CPC）。CPC被廣泛用于校準(zhǔn)粒子計(jì)數(shù)器。ISO 21501要求，對(duì)于尺寸接近最小可檢測(cè)尺寸的校準(zhǔn)顆粒（我們稱之為顆粒計(jì)數(shù)器上的最小通道），計(jì)數(shù)效率應(yīng)在0.30至0.70之間[對(duì)應(yīng)于（50±20）%]。對(duì)于粒徑比最小可檢測(cè)粒徑大1.5至2倍的校準(zhǔn)顆粒，CE應(yīng)在0.90至1.10（100%+/-10%）范圍內(nèi)。在數(shù)學(xué)公式中，計(jì)數(shù)效率由以下方程式確定：
C0是由參考顆粒計(jì)數(shù)器測(cè)量的顆粒數(shù)濃度C1是由被測(cè)顆粒計(jì)數(shù)器測(cè)得的顆粒數(shù)密度在上下文中，這意味著與參考標(biāo)準(zhǔn)相比，比最小通道大1.5至2倍的通道的CE為100%，可接受的公差為+/-10%或90-110%。這句話的真正含義是，顆粒物計(jì)數(shù)器比參考標(biāo)準(zhǔn)少10%或多10%是可以接受的。這是顆粒計(jì)數(shù)行業(yè)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，比2007年ISO 21501-4引入世界時(shí)要長(zhǎng)得多。
計(jì)數(shù)效率對(duì)粒子數(shù)有何影響？
與被測(cè)顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)的理想100%CE相比，較低的CE有什么影響？實(shí)際上，CE低于預(yù)期的粒子計(jì)數(shù)器的影響取決于數(shù)據(jù)的使用方式以及數(shù)據(jù)在統(tǒng)計(jì)相關(guān)性方面的大小。您還需要了解，100%的CE幾乎是不可能的，因?yàn)樵诹Ｗ佑?jì)數(shù)器校準(zhǔn)中有許多因素需要考慮，從重合誤差到測(cè)量的概率和不確定性。粒子計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)也使用具有相同反射率的球形球體，因此用于校準(zhǔn)的參考不會(huì)模擬粒子計(jì)數(shù)器實(shí)際計(jì)數(shù)的真實(shí)粒子。因此，顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)的公差水平遠(yuǎn)大于微天平校準(zhǔn)公差，因?yàn)橘|(zhì)量校準(zhǔn)比顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)更簡(jiǎn)單，參考值也更好地基于質(zhì)量來(lái)定義。顆粒計(jì)數(shù)器本質(zhì)上是取一個(gè)物理樣本，并將該樣本光學(xué)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。微天平采集質(zhì)量樣本，并基于模擬應(yīng)變儀技術(shù)將質(zhì)量轉(zhuǎn)換為數(shù)字讀數(shù)，因此有一種使用模數(shù)轉(zhuǎn)換的更簡(jiǎn)單的測(cè)量方法，而粒子計(jì)數(shù)器則使用基于光能的模數(shù)轉(zhuǎn)換。讓我們從實(shí)際的角度來(lái)看看CE的低影響。當(dāng)粒子計(jì)數(shù)器的CE為95%，100個(gè)粒子通過(guò)傳感器并根據(jù)散射的光能大小轉(zhuǎn)換為計(jì)數(shù)和大小時(shí)，我們預(yù)計(jì)會(huì)看到100個(gè)粒子中的95個(gè)。即使ISO 21501-4的閾值下限為90%，100個(gè)顆粒中有10個(gè)顆粒的損失也是可以接受的。那么，這對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)有何影響呢？同樣，影響實(shí)際上取決于數(shù)據(jù)的使用方式。
在制藥GMP和控制潔凈室環(huán)境以防止產(chǎn)品污染的世界中，使用顆粒計(jì)數(shù)器監(jiān)測(cè)潔凈室環(huán)境是遵循一定標(biāo)準(zhǔn)的，以根據(jù)在給定體積的空氣采樣中發(fā)現(xiàn)的物品數(shù)量，驗(yàn)證特定分類的環(huán)境。ISO 14644-1:2015是使用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)，有一個(gè)查找表，可以根據(jù)采樣的顆粒濃度確定潔凈室的清潔度。例如，ISO 9至ISO 1表示潔凈室的清潔度從較低清潔度到超清潔度。與ISO 9潔凈室相比，ISO 1潔凈室的空氣顆粒濃度極低。因此，某些潔凈室工藝和操作是根據(jù)所制造的產(chǎn)品和潔凈室的清潔度水平進(jìn)行的。即使在今天的醫(yī)院手術(shù)室中，手術(shù)室也必須保持清潔水平，以降低患者在手術(shù)過(guò)程中接觸到可能致命的微生物污染的風(fēng)險(xiǎn)。
（ISO 14644-1:2015表格）
上表表示每立方米采樣空氣的顆粒濃度。例如，當(dāng)考慮0.5μm顆粒時(shí)，ISO 5級(jí)潔凈室在確定的樣品位置必須有低于3520個(gè)顆粒，才能將該潔凈室歸類為ISO 5級(jí)潔凈室。事實(shí)上，大多數(shù)潔凈室都是按多種粒徑分類的。讓我們看看低于公認(rèn)的CE對(duì)ISO 5潔凈室在0.5μm下分類或測(cè)試結(jié)果的影響。如果顆粒計(jì)數(shù)器具有100%的計(jì)數(shù)效率，那么如果3520個(gè)0.5μm的顆粒通過(guò)傳感器，則將計(jì)數(shù)3520個(gè)顆粒。正如在現(xiàn)實(shí)中所解釋的那樣，基于所應(yīng)用的測(cè)量不確定性或校準(zhǔn)期間在采樣顆粒濃度上應(yīng)用的重合誤差因子，100%的CE永遠(yuǎn)不會(huì)存在。因此，取90%的可接受公差的較低閾值，那么CE為90%的顆粒計(jì)數(shù)器將看到3168個(gè)0.5μm的顆粒，并漏掉352個(gè)，根據(jù)空氣顆粒計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，10%的顆粒損失是可以接受的。如果我們使用的是微量天平，其讀數(shù)比預(yù)期質(zhì)量低352μg，這將是一個(gè)重大偏差。然而，在粒子計(jì)數(shù)器的模擬到數(shù)字世界中，10%的損失是可以接受的。如果CE低于90%怎么辦？如果CE低于90%，也就是說(shuō)在85%時(shí)降低了5%，在3520個(gè)顆粒中看不到528個(gè)。使用粒子計(jì)數(shù)器的現(xiàn)實(shí)
當(dāng)使用顆粒計(jì)數(shù)器作為上述情況中概述的絕對(duì)測(cè)量設(shè)備時(shí)，最終用戶必須意識(shí)到顆粒計(jì)數(shù)技術(shù)精度的局限性。與微天平相比，在微天平中，質(zhì)量是絕對(duì)的，基于較小的不確定性，質(zhì)量是使用模擬到模擬技術(shù)轉(zhuǎn)換為測(cè)量值的，你永遠(yuǎn)無(wú)法期望粒子計(jì)數(shù)器具有相同的精度。因此，了解粒子計(jì)數(shù)器的局限性是一個(gè)良好的開(kāi)端，將測(cè)量不確定性應(yīng)用于任何數(shù)據(jù)和良好的科學(xué)將有助于更好的數(shù)據(jù)管理。在上述示例中，CE閾值下限（90%）低5%（85%）的CE在電勢(shì)3168上產(chǎn)生176個(gè)粒子的差異，與90%（3168）的電勢(shì)相比，遺漏計(jì)數(shù)的差異為5.5%。現(xiàn)在將測(cè)量的不確定度應(yīng)用于這5.5%，測(cè)量的不確定性將消除這5.5%的誤差，85%對(duì)90%的較低閾值水平的影響并不大。在現(xiàn)實(shí)世界中，當(dāng)使用顆粒計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)遵循認(rèn)證表時(shí)，如果您的計(jì)數(shù)結(jié)果接近可接受的既定分類限值的上限，那么應(yīng)用測(cè)量不確定度分析是一種很好的做法，但由于缺乏對(duì)顆粒計(jì)數(shù)器技術(shù)準(zhǔn)確性的了解，這種做法并沒(méi)有被廣泛使用。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的粒子計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)
以上述示例為例，在ISO 5處理應(yīng)用中，當(dāng)顆粒計(jì)數(shù)器在處理過(guò)程中連續(xù)監(jiān)測(cè)并查看5μm數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)考慮傳感器的更新率和流速，并且具有1.ocfm流速的遠(yuǎn)程顆粒計(jì)數(shù)器廣泛用于此應(yīng)用。取5μm的ISO 5顆粒濃度，我們看到極限為每立方米20個(gè)顆粒。如果取樣體積比所需立方米小35.3倍（用于認(rèn)證，記住我們不是在認(rèn)證，而是在監(jiān)測(cè)趨勢(shì)），如果你使用這個(gè)20個(gè)顆粒的限制，除以35.3的系數(shù)，每立方英尺樣品的限制為0.56個(gè)顆粒，但顆粒計(jì)數(shù)決不小于1，它們要么是1或大于零，所以我們把限制定為每立方英尺1個(gè)顆粒，但是在36個(gè)1.5μm顆粒的計(jì)數(shù)中，必須有20個(gè)連續(xù)計(jì)數(shù)，才能表明環(huán)境不符合ISO 14644-1表中20/m3的限制。2015年，5μm尺寸從ISO 5和更高的ISO等級(jí)中刪除，因?yàn)檫@種低計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性存在局限性，無(wú)法建立任何健全的數(shù)學(xué)趨勢(shì)。既然1立方英尺的顆粒極限從0.56四舍五入到1，那么較低的CE真的會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生很大影響嗎？實(shí)際的四舍五入使這一論點(diǎn)偏向一邊，僅四舍五進(jìn)因素就足以彌補(bǔ)低于90%下限的5%的CE。當(dāng)我們考慮到在“連續(xù)”設(shè)置（關(guān)鍵過(guò)程運(yùn)行期間的連續(xù)含義）中用于關(guān)鍵過(guò)程應(yīng)用的顆粒計(jì)數(shù)實(shí)時(shí)系統(tǒng)是基于尋求趨勢(shì)，這將提醒管理層該趨勢(shì)可能對(duì)產(chǎn)品安全、質(zhì)量或產(chǎn)量產(chǎn)生負(fù)面影響時(shí)，這一切聽(tīng)起來(lái)都是合理的。