分析項目は、プロセス制御と規制遵守において重要な役割を果たします。世界各国の薬局方では、導電率、全有機炭素（TOC）、およびバイオバーデンについて明確な規定が設けられていますが、オゾンに関する規制要件はやや複雑です。
さらに、業界では長年にわたり広く採用されてきた熱サニタイズに精通している一方で、常温でのサニタイズへ移行する際には、水システムを適切に管理するために必要な分析項目について混乱が生じることがあります。
本記事では、システム制御とデータ収集を最大化するためのオゾン監視ポイントの推奨事項とともに、オゾン規制の複雑な状況を取り上げます。
精製水とWFIに関して、米国薬局方ではオゾンについて名称を挙げていません。しかし、これはオゾンによるサニタイズが完全に規制対象外であることを意味するわけではありません。USP<1231>では、精製水および注射用水は「添加された物質を含まない」とされています。オゾンはサニタイズ目的で水に添加されるため、使用前に除去しなければなりません。
USP<1231>はオゾンだけに関するものではありません。たとえば、水浄化システムの最初の工程の一つは、水を「軟水化」することです。これはイオン交換樹脂を用いて行われ、硬いイオンを水から除去し、ナトリウムやカリウムなどの軟らかいイオンに置き換えます。軟らかいイオンは水に添加されるため、使用前に除去しなければなりません。この関係は、後続の精製工程でそれらのイオンが除去されるため、ほとんど議論されることがありません。オゾンは使用前に純水へ直接添加されるため、USP <1231>に適合することが重要です。
オゾンが使用点に到達していないことを確認するため、オゾンは通常、UVオゾン分解装置を通されます。一般的には185 nmまたは254 nmのUV光を使用し、その直後にオゾンセンサーを設置します。「添加された物質を含まない」とは、十分に除去されていない添加物が存在しないことを意味すると解釈されるため、オゾンセンサーの測定値はゼロであることが求められます。センサーの検出限界未満のオゾン濃度は、十分に除去されていると見なされます。
サニタイズ時または通常運転時のオゾン濃度を直接規定する薬局方の条項はありません。一方で、オゾンによるサニタイズに間接的に影響する規制や制限は存在します。
規制遵守を維持することが最優先である一方、オゾン分析は医薬品用水システムにおいて、プロセス制御でも非常に重要な役割を果たします。水システム内部で何が起きているかを明確に把握することで、受け身ではなく、データに基づく判断と先手の対策が可能になります。水システム全体には、有用なデータを提供する重要な測定ポイントがある一方で、有用性の低い測定ポイントも存在します。そのため、適切な測定ポイントを選定することが重要です。
最初に確認すべき測定ポイントは、UVオゾン分解装置の直後です。
ここは、オゾン水システムにおいて技術的に唯一必須とされる測定ポイントです。UVオゾン分解装置と使用点の間でオゾン濃度を測定しなければ、使用前にオゾンが十分除去されていることを監査人や規制当局に証明することはできません。
規制対応が重要である一方、プロセス制御も同様に重要です。次に重要となる測定ポイントは、UVオゾン分解装置の上流側とループ戻り側です。
UVオゾン分解装置の上流側に設置されたセンサーは、多くの場合、オゾン発生器の制御に使用されます。PID制御により、このオゾンセンサーが通常運転時およびサニタイズ時のオゾン濃度を制御します。図に示す位置にセンサーを設置することで、貯蔵タンク内のオゾン濃度を最も適切に把握できます。
ループ戻り側のセンサーは、オゾンサニタイズ時に重要な役割を果たします。サニタイズ中はUVオゾン分解装置が停止され、使用点は閉鎖されます。これにより、オゾンを含む水がシステム全体を循環します。オゾンの半減期は短いため、ループ末端で必要なサニタイズ効果が維持されていることを確認するには、ループ戻り側のセンサーが必要です。
オゾン発生器の直後に4つ目のセンサーを設置した構成が見られることがあります。
このセンサーを追加しても、上記3つのセンサー以上の有用な情報は得られません。多くの場合、オゾン発生器から出る水は高濃度のオゾンを含み、十分に混合されていません。そのため、測定値が不安定になるほか、オゾンの強い作用によってセンサーの保守頻度が増加する可能性があります。
オゾン発生器の制御には、通常、UVオゾン分解装置の上流側に設置されたセンサーが使用されるため、この4つ目のセンサーがオゾンループの運用に果たす役割はほとんどありません。
オゾンセンサーは3台構成が理想ですが、オゾン処理水システムでは2台構成でも許容され、優れたプロセス制御と規制対応を実現できます。ただし、留意すべき点があります。
通常運転時には、2台のセンサーがUVオゾン分解装置の前後を監視します。上流側のセンサーはオゾン発生器の制御を担い、下流側のセンサーはオゾンが十分に分解されていることを確認するデータを提供します。
サニタイズ中は、下流側のUVオゾン分解装置センサーがループ戻り側を監視します。通常は使用点へのオゾン到達を監視するセンサーをループ戻り側へ切り替えることで、ループ末端で必要なサニタイズレベルが維持されていることを確認できます。
この構成は許容されており、オゾンシステムをこの方法で構築しても失われる機能はありません。留意すべき点は、センサーの監視対象を切り替える必要があることです。エンジニアリング制御による方法でも、担当者が手動で切り替える方法でも構いません。また、オゾンの半減期は非常に短いため、センサーと測定点の間に長いチューブを設けないようにすべきであることも考慮する必要があります。
常温の精製水（PW）および注射用水（WFI）の製造は、コスト効率と信頼性の両立を実現します。オゾン処理は医薬品用水分野で急速に普及しているサニタイズ手法であり、規制要件とプロセス分析の要点を理解することは、安定した 水システムの運用に不可欠です。
Jared Culbertson は、バイオテクノロジーおよび製薬向け水関連業界において深い技術的基盤を持つ、献身的なエンジニアです。METTLER TOLEDO Thornton での在籍期間中、純水測定に関する技術的なニュアンスを理解するための頼れる存在となってきました。 革新的なセンサーハードウェアと規制ガバナンスの間のギャップを埋めることで、Jared は、製造業者が正確なプロセス制御を維持するために必要なツールと知識を確実に提供しています。
