醫(yī)療器械行業(yè)潔凈室的壓差控制

張佳偉，李婧，劉麗星，馮群

1 北檢潤(rùn)和（北京）技術(shù)服務(wù)有限公司 （北京 101111）；2 弘潤(rùn)同創(chuàng)（北京）資產(chǎn)管理有限公司 （北京 100010）

潔凈室是指將一定空間范圍內(nèi)空氣中的微粒子、有害空氣、細(xì)菌等污染物排除，并將室內(nèi)溫度、濕度、潔凈度、壓差、風(fēng)量、氣流速度與氣流分布、噪聲、振動(dòng)、照度及靜電控制在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)需求范圍內(nèi)而特別設(shè)計(jì)的房間[1]。自潔凈室被發(fā)明以來(lái)，潔凈室的壓差控制一直是潔凈室質(zhì)量控制的重點(diǎn)內(nèi)容之一。我們通過(guò)調(diào)研北京市30家無(wú)菌醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)的潔凈室，發(fā)現(xiàn)由于法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的迭代更新，加之企業(yè)自身對(duì)潔凈室壓差控制存在誤區(qū)，導(dǎo)致很多企業(yè)對(duì)潔凈室的壓差控制未形成清晰可行的方案，仍然存在很多問(wèn)題。通過(guò)對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行整理分析，結(jié)合對(duì)相關(guān)理論資料的匯總解讀，我們對(duì)潔凈室的壓差控制問(wèn)題提出了相應(yīng)的解決思路，希望能夠幫助企業(yè)完善潔凈室質(zhì)量控制、優(yōu)化潔凈室壓差控制方法。

1 壓差形成的原因

潔凈室的壓力是由房間的送風(fēng)量與回風(fēng)量決定的，而壓差則是不同房間的壓力差。通常情況下，對(duì)于不同氣流系統(tǒng)的潔凈室，新風(fēng)量=排風(fēng)量±壓差風(fēng)量。根據(jù)此公式基本可以判斷相鄰兩個(gè)房間的相對(duì)壓差，如相鄰兩個(gè)房間A 和B，房間A 的新風(fēng)量為1 600 m3/h、排風(fēng)量為1 400 m3/h，房間B 的新風(fēng)量為2 000 m3/h、排風(fēng)量為1 600 m3/h，根據(jù)上述公式，房間A 的壓差風(fēng)量為200 m3/h，房間B 的壓差風(fēng)量為400 m3/h，房間B 的壓差風(fēng)量大于房間A 的壓差風(fēng)量，因此房間B 相對(duì)于房間A 為正壓。

2 影響壓差的因素

2.1 空調(diào)系統(tǒng)

由于壓差的形成取決于新風(fēng)量和排風(fēng)量，因此空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)成了影響潔凈室壓差的最主要原因。隨著空調(diào)系統(tǒng)使用時(shí)間的增加，過(guò)濾器（此處的過(guò)濾器不僅包括高效過(guò)濾器，還包括初、中效過(guò)濾器）阻力會(huì)逐漸增大，進(jìn)而對(duì)潔凈室的新風(fēng)量和排風(fēng)量產(chǎn)生影響，從而影響壓差。對(duì)于空調(diào)機(jī)組的要求，不僅應(yīng)滿足各個(gè)房間的送風(fēng)量能夠達(dá)到相應(yīng)級(jí)別的要求，還應(yīng)為壓差調(diào)節(jié)留有余量，即壓差風(fēng)量。

2.2 潔凈室的密封性

密封性是調(diào)節(jié)潔凈室壓差的前提條件，房間的密封性越高，越容易控制相對(duì)壓差。對(duì)于潔凈室的密封性，應(yīng)符合潔凈室的設(shè)計(jì)和驗(yàn)收規(guī)范，滿足相應(yīng)的國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；此外，我們亦應(yīng)重視由于潔凈室的運(yùn)行使用、人員的流動(dòng)等造成的潔凈室密封性下降問(wèn)題。

2.3 室外溫度

不同溫度下的氣體質(zhì)量不同，室外溫度的變化會(huì)影響新風(fēng)量的變化，從而影響潔凈室的壓差。

2.4 室外風(fēng)壓

室外風(fēng)壓會(huì)對(duì)潔凈室的壓差造成影響，因此，在不同地區(qū)、不同季節(jié)，均應(yīng)進(jìn)行室外風(fēng)壓復(fù)核，使?jié)崈羰覍?duì)大氣至少保持≥10 Pa 的正壓。室外風(fēng)壓的計(jì)算方法：P=CpV2·ρ/2（Cp 為風(fēng)壓系數(shù)，平均取0.9；V 為迎風(fēng)面計(jì)算風(fēng)速，單位為m/s；ρ 為空氣密度，常溫下取1.2 kg/m3；P 為迎風(fēng)面壓力，單位為kN/m2，即kPa）。

3壓差控制的目的

在無(wú)菌醫(yī)療器械的生產(chǎn)中，一般通過(guò)潔凈室間的壓差形成的壓差梯度來(lái)確定較為穩(wěn)定的氣流流型，使?jié)崈羰业臍饬髦荒苡蓾崈魠^(qū)流向非潔凈區(qū)，由高級(jí)別潔凈區(qū)流向低級(jí)別潔凈區(qū)，由核心生產(chǎn)功能區(qū)流向輔助生產(chǎn)功能區(qū)，以達(dá)到保證潔凈區(qū)潔凈度及減少交叉污染的目的。

4 壓差控制的法規(guī)要求

本研究中所提到的壓差均為潔凈室系統(tǒng)中的靜壓差。關(guān)于潔凈室靜壓差的要求，國(guó)內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范不盡相同，醫(yī)藥行業(yè)采用的主要是以下幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的要求作為控制參考。在國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中，以GB 50457-2019《醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、GB 50073-2013《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 50591-2010《潔凈室施工及驗(yàn)收規(guī)范》和《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》（2010年修訂）為例，其中的壓差要求為潔凈室（區(qū)）與非潔凈室（區(qū)）、不同級(jí)別潔凈室（區(qū)）之間的壓差應(yīng)＞5 Pa，個(gè)別規(guī)定壓差應(yīng)＞10 Pa[2]；對(duì)于醫(yī)療器械行業(yè)，YY 0033-2000《無(wú)菌醫(yī)療器具生產(chǎn)管理規(guī)范》中規(guī)定不同級(jí)別潔凈室（區(qū)）及潔凈室（區(qū)）與非潔凈室（區(qū)）之間的壓差應(yīng)≥5 Pa，潔凈室（區(qū)）與室外大氣之間的壓差應(yīng)≥10 Pa[3]。歐盟藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范推薦醫(yī)藥工業(yè)潔凈室不同級(jí)別的相鄰房間之間需保持10～15 Pa的壓差。世界衛(wèi)生組織在《非無(wú)菌空調(diào)系統(tǒng)指南》-2018中指出，為防止?jié)崈羰蚁噜弲^(qū)域之間發(fā)生交叉污染，建議壓差最小值為5～15 Pa，這一推薦值符合中國(guó)2010年修訂版藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范、歐盟藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范等的要求，已經(jīng)越來(lái)越廣泛地被采用[4]。

除了上述法規(guī)要求的壓差外，針對(duì)一些產(chǎn)品環(huán)境的要求，也涉及負(fù)壓控制相關(guān)要求，如《體外診斷試劑生產(chǎn)實(shí)施細(xì)則》規(guī)定陰、陽(yáng)性血清、質(zhì)?；蜓褐破返奶幚聿僮鲄^(qū)域應(yīng)與相鄰區(qū)域（房間）保持相對(duì)負(fù)壓。對(duì)于無(wú)菌醫(yī)療器械，同級(jí)別潔凈室（區(qū)）內(nèi)，針對(duì)不同生產(chǎn)工序也應(yīng)區(qū)別對(duì)待，如注塑間與相鄰?fù)?jí)別功能間應(yīng)有壓差梯度，以防止污染。

5 調(diào)研中發(fā)現(xiàn)的壓差控制的問(wèn)題及注意事項(xiàng)

在針對(duì)北京市30家無(wú)菌醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)的調(diào)研中，發(fā)現(xiàn)許多潔凈室的壓差控制出現(xiàn)了混亂甚至是偏差。調(diào)研結(jié)果顯示，所有的企業(yè)對(duì)潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)、不同級(jí)別潔凈區(qū)之間的壓差控制均滿足了YY 0033-2000《無(wú)菌醫(yī)療器具生產(chǎn)管理規(guī)范》要求，但是針對(duì)內(nèi)部質(zhì)控的壓差梯度，只有70%的企業(yè)能夠滿足要求。針對(duì)這一現(xiàn)象，現(xiàn)對(duì)一些潔凈室壓差控制的注意事項(xiàng)作出討論分析。

5.1 壓差表的選擇

針對(duì)潔凈室壓差的監(jiān)測(cè)，絕大多數(shù)無(wú)菌醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)選用的是機(jī)械指針式壓差表和電子壓差監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，且以前者居多。以機(jī)械指針式壓差表為例，其量程應(yīng)能包含潔凈室房間的壓差范圍，對(duì)于有不同壓差范圍要求的潔凈室應(yīng)安裝不同量程的壓差表，負(fù)壓潔凈室應(yīng)安裝相應(yīng)負(fù)壓量程的壓差表，且壓差表量程不宜過(guò)大。

5.2 壓差表的計(jì)量

所有壓差表均應(yīng)經(jīng)過(guò)第三方計(jì)量機(jī)構(gòu)計(jì)量校準(zhǔn)，否則不能將其作為潔凈室壓差監(jiān)測(cè)設(shè)備使用；計(jì)量周期應(yīng)根據(jù)壓差表的產(chǎn)品說(shuō)明和企業(yè)的內(nèi)部管理制度確定。

5.3 數(shù)字壓力計(jì)與預(yù)留采樣口

數(shù)字壓力計(jì)作為壓差監(jiān)測(cè)的輔助設(shè)備使用，方便調(diào)節(jié)壓差。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，由于部分企業(yè)未預(yù)留壓差采樣口，導(dǎo)致部分房間的壓差監(jiān)測(cè)困難，因此，應(yīng)為壓差監(jiān)測(cè)預(yù)留采樣口，并將數(shù)字壓力計(jì)作為壓差監(jiān)測(cè)的備用比對(duì)設(shè)備。

5.4 壓差表的安裝

調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，部分企業(yè)壓差表示數(shù)為正值，而使用數(shù)字壓力計(jì)監(jiān)測(cè)到的實(shí)際數(shù)值為負(fù)值，出現(xiàn)此種狀況的原因可能是由于壓差表反接，應(yīng)重新安裝并與數(shù)字壓力計(jì)進(jìn)行對(duì)比。

5.5 壓差表的調(diào)零

調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，部分企業(yè)未對(duì)安裝后的壓差表進(jìn)行調(diào)零并使用未調(diào)零的壓差表進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。正確的做法為，在安裝壓差表后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行調(diào)零處理，該調(diào)零為相對(duì)調(diào)零，必須在潔凈室各房間都關(guān)閉的狀態(tài)下對(duì)壓差表進(jìn)行調(diào)零。以機(jī)械指針式壓差表為例，可通過(guò)調(diào)節(jié)壓差表下方的調(diào)零螺釘進(jìn)行調(diào)零，調(diào)零螺釘位置見(jiàn)圖1。

圖1 壓差表調(diào)零螺釘示意圖

6 壓差控制的基本方法

探討壓差控制方法的前提是潔凈室正常運(yùn)行且密封性良好，本研究只討論壓差控制的基本方法，并以定風(fēng)量控制法作為主要討論對(duì)象（實(shí)際調(diào)節(jié)中可能涉及多個(gè)步驟重復(fù)疊加）。

6.1 定風(fēng)量控制法

基于定風(fēng)量控制法調(diào)節(jié)壓差的流程見(jiàn)圖2，應(yīng)先確定整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的基準(zhǔn)運(yùn)行頻率[先利用風(fēng)速儀測(cè)量總送風(fēng)管中的平均截面風(fēng)速，然后通過(guò)公式（總送風(fēng)量=平均截面風(fēng)速×截面面積）算得總送風(fēng)量，并反復(fù)測(cè)試調(diào)節(jié)，直至總送風(fēng)量與設(shè)計(jì)風(fēng)量一致，可將此時(shí)的空調(diào)風(fēng)機(jī)頻率作為基準(zhǔn)頻率]，并維持這一基準(zhǔn)頻率進(jìn)行壓差調(diào)節(jié)；待基準(zhǔn)頻率確定后，應(yīng)確定新風(fēng)比例，同樣可以通過(guò)利用風(fēng)速儀測(cè)量新風(fēng)管中的平均截面風(fēng)速來(lái)確定，除了新風(fēng)調(diào)節(jié)依靠新風(fēng)電動(dòng)閥外，其他基本與送風(fēng)量的測(cè)量一致，可參考送風(fēng)量的測(cè)試方法，調(diào)節(jié)至新風(fēng)量與設(shè)計(jì)的新風(fēng)量一致時(shí)即可；在上述狀態(tài)下，對(duì)潔凈走廊的壓差進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)過(guò)程主要為調(diào)整潔凈走廊的回風(fēng)閥，并使回風(fēng)閥角度為40°～ 80°，如不在此范圍內(nèi)，應(yīng)重新調(diào)整新風(fēng)電動(dòng)閥至合適并記錄此時(shí)新風(fēng)電動(dòng)閥的位置，然后進(jìn)行后續(xù)壓差調(diào)節(jié)。優(yōu)先調(diào)節(jié)潔凈走廊的原因是無(wú)菌醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)的潔凈走廊一般相鄰房間較多，且潔凈走廊是一個(gè)相對(duì)較大的區(qū)域，只有先將走廊的壓差調(diào)整至合適狀態(tài)，其他房間的壓差調(diào)節(jié)才有比較的基準(zhǔn)（其他房間的調(diào)節(jié)方法與潔凈走廊一致）。

圖2 基于定風(fēng)量控制法調(diào)節(jié)壓差的流程圖

需要注意的是，壓差調(diào)節(jié)時(shí)各房間的門均應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，確保密封措施到位，防止從縫隙中損失或灌入大量的空氣而影響調(diào)節(jié)；壓差調(diào)節(jié)后的數(shù)值建議高出設(shè)計(jì)值3～5 Pa，壓差不宜過(guò)大，以免資源浪費(fèi)；走廊、各房間的壓差調(diào)節(jié)是一個(gè)反復(fù)的過(guò)程，需要多次調(diào)節(jié)，且每次調(diào)節(jié)完成均應(yīng)與壓差梯度圖進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)不合理的壓差進(jìn)行調(diào)整；對(duì)于有直排風(fēng)機(jī)的房間，應(yīng)先確定直排風(fēng)機(jī)的種類，如直排風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量一定，則需要在直排風(fēng)機(jī)排風(fēng)量滿足設(shè)計(jì)要求的情況下，通過(guò)調(diào)整房間的送風(fēng)閥、回風(fēng)閥來(lái)調(diào)節(jié)壓差，使壓差達(dá)到設(shè)計(jì)要求，如排風(fēng)是根據(jù)工藝變化的，則需要送風(fēng)量恒定，排風(fēng)與回風(fēng)以等風(fēng)量相互切換，即需要啟動(dòng)直排風(fēng)機(jī)時(shí)，直排風(fēng)機(jī)與排風(fēng)閥自動(dòng)打開，回風(fēng)閥自動(dòng)關(guān)閉，需要停止直排風(fēng)機(jī)時(shí)，直排風(fēng)機(jī)與排風(fēng)閥自動(dòng)關(guān)閉，回風(fēng)閥自動(dòng)打開，而對(duì)于排風(fēng)量不一定的系統(tǒng)，在進(jìn)行壓差調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)先在不排風(fēng)的狀態(tài)下將房間的送風(fēng)閥、回風(fēng)閥調(diào)節(jié)至合適位置，維持房間壓差穩(wěn)定，然后再調(diào)節(jié)直排風(fēng)機(jī)，利用新風(fēng)電動(dòng)閥的開度調(diào)整，使排風(fēng)量等于回風(fēng)量[5]。

總之，由于醫(yī)療器械行業(yè)的潔凈室相對(duì)面積較小，風(fēng)量的細(xì)小變化即會(huì)引起壓差波動(dòng)，而壓差調(diào)節(jié)又是一個(gè)多次、逐漸接近設(shè)定值的過(guò)程，因此，我們需要不斷地摸索，反復(fù)試驗(yàn)才能將壓差調(diào)節(jié)到設(shè)計(jì)值。

6.2 變風(fēng)量控制法

此種方法的前提與定風(fēng)量控制法一致。壓差調(diào)節(jié)流程為：在確保潔凈室空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)頻率下運(yùn)行的前提下，直接調(diào)節(jié)潔凈室的送風(fēng)、回風(fēng)和排風(fēng)管道的風(fēng)閥，將潔凈室的壓差調(diào)節(jié)至設(shè)計(jì)值附近，然后對(duì)各個(gè)房間的風(fēng)量進(jìn)行校核，整理分析風(fēng)量不符合設(shè)計(jì)值的房間并對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)微調(diào)，使風(fēng)量和壓差均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。相較于定風(fēng)量控制法，變風(fēng)量控制法更為復(fù)雜煩瑣，需要多次調(diào)節(jié)校核才能逐步滿足要求，一般對(duì)于較少房間的壓差調(diào)節(jié)可以采用此種方法，對(duì)于較多房間的壓差調(diào)節(jié)不建議采用此種方法。

6.3 死循環(huán)控制法

此種方法同樣是優(yōu)先將各個(gè)房間的壓差調(diào)節(jié)至設(shè)計(jì)值附近，然后通過(guò)余壓閥控制、余風(fēng)量控制、混合控制等方式進(jìn)行房間風(fēng)量的修正校核。需要注意的是，此種方法對(duì)空調(diào)機(jī)組的設(shè)備要求較高，需要能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)到余風(fēng)量的變化，從而方便調(diào)節(jié)，維持壓差恒定，自動(dòng)化程度及控制系統(tǒng)精度高的空調(diào)機(jī)組較為適用。

7 小結(jié)

潔凈室作為醫(yī)療器械行業(yè)生產(chǎn)的必要生產(chǎn)環(huán)境及設(shè)施，承擔(dān)著保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要責(zé)任。潔凈室壓差調(diào)節(jié)是廠房質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)之一，但調(diào)節(jié)過(guò)程相對(duì)復(fù)雜煩瑣，不建議頻繁進(jìn)行，對(duì)于已經(jīng)確定符合要求的房間，應(yīng)遵循可不調(diào)節(jié)就不輕易調(diào)節(jié)的原則，對(duì)于需要調(diào)節(jié)的潔凈室，要求調(diào)節(jié)人員具有一定的經(jīng)驗(yàn)，并能夠在反復(fù)調(diào)節(jié)過(guò)程中獲得適用于本廠房的調(diào)節(jié)思路，以便提升日后的調(diào)節(jié)維護(hù)工作效率；同時(shí)，每次進(jìn)行壓差調(diào)節(jié)時(shí)均應(yīng)做好相應(yīng)的文件記錄，且記錄應(yīng)盡量細(xì)致精確，并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以便為日后的壓差控制工作提供參考；此外，在進(jìn)行壓差調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)根據(jù)潔凈室空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況選擇壓差控制法，其中，定風(fēng)量控制法相對(duì)簡(jiǎn)單、高效，但并非對(duì)所有的潔凈室均適用。