用TOC和HPLC进行清洁验证时的运营成本比较

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本应用文献比较了分别用HPLC和TOC分析法时的仪器购置成本、年维护成本、年操作成本，得出了用TOC分析法进行清洁验证时所能够节省的费用。用TOC和HPLC进行清洁验证 时的运营成本比较 简介 对工艺验证使用生命周期的方法，是行业的最佳实践，通过对工艺的理解来改善质量，是运营效率提升的基石。证明资本的合理支出，是实施高效技术的重要的第一步，通常取决于对投资回报率（ROI，Return on Investment）的确定。 投资回报率的定义是投资者从某些资源中获得的收益。投资回报率可以通过增加利润、降低成本、提高生产率、甚至降低企业风险来评估。如果企业考虑用总有机碳 TOC（Total Organic Carbon）分析法取代高效液相色 谱HPLC（High Performance Liquid Chromatography）分析法进行清洁验证CV（Cleaning Validation），上述 因素都是在确定投资回报率时必须考虑的。 虽然上述因素的分析结果都支持用 TOC分析法来进行 清洁验证，但它们也可能是主观的，难以量化。一种比 较容易量化投资回报率评估的方法就是比较仪器的运 营成本。本应用文献比较了分别用HPLC和 TOC分析 法时，相对的仪器购置成本、年维护成本、年操作成本，得出了用 TOC分析法进行清洁验证时所能够节省的费 用。 比较中的假设前提 在比较HPLC和 TOC分析法时，必须先确定几个参数 才能使比较具有等效性。首先，HPLC和 TOC仪器的 检测通量必须固定为每年 2500个样品，每个样品重复 检测3次，这就相当于每年2000小时的工作总量为 7500次检测。HPLC和 TOC仪器都需要操作员来运行 样品。在这方面HPLC和 TOC有一个明显的区别，就 是HPLC的操作和数据分析更为复杂，需要更高技能的 操作员来完成，因而HPLC的人工更贵。但为了便于比 较，本文献采用相同的人工成本。 仪器成本 表 1显示了 TOC和HPLC仪器的相对资本成本。 表 1：TOC和HPLC仪器的相对资本成本比较 Sievers* M9 TOC HPLC M9实验室仪器 集成HPLC仪器 自动进样器 HPLC软件 DataPro2软件 厂商建议零售价：99% 厂商建议零售价：100% 最经济可比的HPLC仪器具有集成配置，仪器的组成部 分包括一台 4通道脱气机、四通阀、泵、高容量自动进 样器、柱温箱、紫外检测器。该配置的HPLC仪器专用 于高通量质量控制实验室。TOC仪器的配置为Sievers M9实验室型 TOC分析仪和Sievers自动进样器。除硬 件外，成本还包括操作这两种仪器的必要软件。 维护成本 HPLC仪器的制造商在其网站上建议了年度预防性维 护部件1，及其价格2。建议的维护项目视HPLC的服 务年数而定，表 2中的项目按年计算，以便得出正确的 年度维护成本。 表 2：TOC和HPLC仪器的年度预防性维护部件和价格比较 2 本文仅比较 TOC和HPLC仪器的年度维护部件价格。当服务工程师进行维护时，还会产生人工费用，而此比 较中不包括人工。HPLC和 TOC在维护方面有一个明 显的区别，就是HPLC的预防性维护操作更加复杂和费 时，因此HPLC的总维护成本更高。 操作成本 分析仪器的年成本构成主要是操作成本，其中包括耗材、试剂、人工，而人工是其中最大的开支。对于 TOC分 析来说，在正常工作模式下，7500次检测的样品运行 时间为 500小时。对于HPLC分析来说，情况较为复 杂，因为方法的分析时间视分析物的化学性质、基质、色谱柱、试剂、压力不同而定，差别很大。按照保守估 计，HPLC的样品运行时间如下：每次样品重复检测时 间为 5分钟，7500次样品检测的运行时间共为 625小 时。假设仪器操作员的单位人工成本相同，仅人工支出 一项，TOC分析法每年就能节省 20%的人工成本，如 表 3所示。 表 3：TOC和HPLC每年 7500次检测的 操作员人工成本比较 Sievers M9 TOC HPLC 时间 500小时 时间 625小时 总计 80% 总计 100% 与人工成本相似，HPLC的耗材成本也更高、更复杂。本文在比较中采用标准 4.6mm×100mm C18色谱柱 3。所选方法将试剂设置为等比例的水和甲醇混合物。如前 所述，假如 5分钟方法的流动相流速为 1 ml/分钟，年 重复检测 7500次，则可以计算出每年的HPLC级甲醇 和水的消耗量。可以向行业领先的试剂供应商查询试剂 的价格，要求最大数量的报价以降低试剂的每升价格 4。表 4列出了 TOC和HPLC的年耗材成本。 表 4：TOC和HPLC仪器的年耗材成本比较 Sievers M9 TOC HPLC 样品瓶 样品瓶 2 色谱柱 3 HPLC级水 4 HPLC级甲醇 4 总计 81% 总计 100% 讨论 在综合考虑维护成本、人工成本、耗材成本之后，HPLC 和 TOC分析法的成本计算比较就突显了使用 TOC进 行清洁验证的优势（见图 1）。 图 1：用HPLC分析法和Sievers M9 TOC分析仪 进行清洁验证时的年运营成本比较 表 5列出了用单台 TOC分析仪和HPLC仪器进行清洁 验证时的可以量化的结果差别。图 2是运营成本的节省 比例和节省项目。 表 5：用 TOC代替HPLC进行清洁验证 的年运营成本节省比例 Sievers M9年运营成本节省量 仪器购置支出节省 1% 维护成本节省 25% 耗材成本节省 19% 人工成本节省 20% 总运营成本节省 12% 图 2：用 TOC法代替HPLC法进行清洁验证 的总运营成本节省量 上述数字并未直接显示仪器工作效率的提高以及实验 室和人员的合理利用所带来的生产效率的提高。生产效 率的提高幅度因不同企业而异，能够帮企业显著增加收 入。 结论 在对分别用HPLC仪器和 TOC分析仪进行清洁验证的 比较中，本应用文献对HPLC的操作成本做了保守和有 利的假设。即便本文在举例中对HPLC的成本做了有利 假设，比较结果还是显示出Sievers M9 TOC分析仪的 总运营成本更低廉。如果仅同HPLC的成本相比，运行 量为 7500次检测的Sievers M9实验室型 TOC分析仪 的成本回收期不到 3年。如果让Sievers M9 TOC分析 仪满负荷工作，仅按节省的成本计算，分析仪的成本回 收期在 1年以内。 TOC分析法能够节省运营成本，并且提高生产效率、降 低人工支出、以及通过理解工艺来改善风险管理，因而 成为监管机构和行业领先者首选的清洁验证方法。在同 HPLC的比较中显示，Sievers M9实验室型 TOC分析 仪在进行清洁验证时的仪器购置成本、维护成本、操作 成本都更加低廉。 1. Shimadzu Liquid Chromatography LC Consumables Catalog.2017 Catalog. Retrieved November 19, 2017, from https://www.ssi.shimadzu.com/products/literature/hplc/SSI-LC-10-2017.pdf 2. Shimadzu Scientific US Webstore. Retrieved November 19, 2017, from https://store.shimadzu.com/ 3. ShodexHPLC Webstore. Retrieved November 19, 2017, from https://www.shodexhplc.com/product/shodex-c18-4c/ 4. Sigma-Aldrich Webstore. Retrieved November 19, 2017, from http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigald/34860?lang=en®ion=US