过程分析技术（PAT）

       自动化化学可以加速化合物的研发过程，过程分析技术（PAT）正在改变化学工艺开发、放大生产与制造。

过程分析技术（PAT）定义为“通过在生产过程中及时测量起始物料与过程物料以及工艺的关键质量与性能特性，并以确保成品质量为目标设计、分析与控制制造的系统。”过程分析技术（PAT）可以测量原材料、中间体与产品，测量可提供重要的数据，以便于了解工艺变量对于基于化学、生物过程或颗粒系统的影响方式。 PAT为测量之前未知的中间体、机理与终点提供了机会，可在研发、放大生产与制造过程中采用。

1、过程分析技术在实验室研发过程中的应用

每次实验

在研发过程中采用PAT可提供及时的测量结果，可展现之前未知的工艺组分及其关系。 研究人员通过采集数据充足的实验结果，可深入了解每次制剂、发酵、反应或结晶的机理。 贯穿整个实验的连续数据流为工艺参数与产品质量或下游工艺性能之间提供了衔接。 通过实时数据，研究人员可快速掌握每次实验的情况，然后做出快速和合理的决定，以改进随后进行的每次实验。

提高生产效率

研究人员绘制实验条件产生的影响，并采集实证数据验证预测模型，然后工艺将会安全地放大生产。 为了使每一名科研人员更快速了解和增强信心，全天24小时不间断采集数据。 过程分析技术（PAT）还可用于提供证明了解工艺的法规申报文件。

提高实验室安全性

原位测量通常比离线测量更加精确，原因是它们可避免取样与样品制备过程产生的误差。 在研发过程中使用PAT可较大限度降低工作人员进行在线检测时，提取有害材料样品所产生的危险，尤其可降低使用有毒或腐蚀性材料操作，或者在高压条件下进行实验的风险。

2、在从实验室放大生产时使用PAT

中试工厂故障检测与优化

在将工艺从实验室放大生产至中试工厂时，PAT可确保按部就班地进行每一步。 研究人员利用PAT开发“签名”或“指纹”，从而在技术转移过程中监控工艺的可重现性。 在放大生产过程中，工程师经常利用PAT验证在间歇工艺中终点的一致性，或者在连续加工时是否保持稳态运行。 在线监控可提供连续数据流，无需采集、制备和分析样品。 这可使研究人员无需等待离线数据即可快速作出决定。 因此，利用PAT获取的包含丰富知识的工艺信息有助于快速排除故障、优化与检测错误。 当发生意外工艺偏差时，通常可使用PAT确定根本原因，例如：上游工艺条件出现偏差、存在杂质或原材料问题等。 对于取样有可能对操作人员构成危害的操作，可通过PAT了解放热反应的进展情况，从而提高安全性。

生产过程中的故障排除与控制

较理想的结果是，工艺足够可靠，即使是达到生产规模也无需监控。 然而，许多工艺需要严密监控，以确保一致性或改进下游操作（尤其是首次达到生产规模时）。 PAT在生产领域的应用通常分为两个方面：a）收集信息提高工艺的总体可靠性，包括：通过故障排除确定发生工艺偏差的根本原因；b）对间歇或连续工艺进行工艺控制，尤其在离线测量不稳定、不频繁、耗时或危险的情况下。

达到生产规模时，PAT的投资回报通常显而易见，这是因为PAT可消除错误、提高产率和缩短批次时间，因此可节省大量成本。 在生产过程采用PAT的优点包括：爆炸性分类环境安全性，具有化学兼容性，符合cGMP要求，可与生产控制系统通信以及可与生产设备集成安装。

PAT的应用：连续流动化学、结晶和沉淀、制剂与产品开发、发酵与生物加工、在化学反应时使用PAT