非單向流生物潔凈室潔凈度不合格原因分析及改進措施

劉 巍 侯豐田 張心妍 馬麗穎 梁春南

（中國食品藥品檢定研究院，北京 102629）

0 引言

潔凈室是塵埃粒子數(shù)量濃度受控和被分級的房間，用于保證空氣和表面的污染被控制在合適的級別，以確保完成對污染敏感的活動。潔凈室按用途可分為工業(yè)潔凈室和生物潔凈室。工業(yè)潔凈室主要控制惰性粉塵顆粒，并保持相鄰房間的相對正壓，適用于電子工業(yè)和精密工業(yè)等領域。生物潔凈室則需要通過控制生物微粒和粉塵顆粒避免對工作對象的污染，常用于藥品（含生物制品）、醫(yī)療器械、食品（含保健食品）、化妝品、醫(yī)療設施（醫(yī)院潔凈手術部）、藥用包裝材料及輔料、實驗動物、生物安全等相關領域。

2015—2021年間，筆者共檢測了46個設施1 063間潔凈間，涉及實驗動物、生物安全實驗室、醫(yī)療器械潔凈廠房、藥品實驗室等領域。在檢測中發(fā)現(xiàn)潔凈度存在一些共性問題，因此針對潔凈室內(nèi)空氣污染源的產(chǎn)生和污染途徑進行分析，并提出切實可行的控制方法，對保障潔凈環(huán)境中從事活動的安全有著根本意義。

1 影響潔凈度的因素

1.1 設計水平

1.1.1 適用標準的應用

筆者在前期潔凈室檢測過程中發(fā)現(xiàn)，新建或改建的生物潔凈室，絕大多數(shù)業(yè)主會請專業(yè)設計公司進行工程設計，但也有部分生物潔凈室的業(yè)主出于成本等因素會選擇由施工公司進行設計。無論采取哪種方式，在設計生物潔凈室時都應該選擇適用的標準。個別標準如實驗動物領域?qū)ζ琳檄h(huán)境輔助用房的潔凈度級別使用“或”規(guī)定，需要設計（施工）方與業(yè)主對驗收標準進行準確約定，避免驗收時發(fā)生不必要的糾紛，浪費財力、物力、人力，耽誤工程驗收進度。

我國潔凈室領域部分現(xiàn)行國家標準如表1所示，從該表中可見，不同行業(yè)、不同需求的潔凈室潔凈度等級名稱并不一致。

1.1.2 風口位置選擇

風口常見布置方式為頂送側(cè)排、頂送頂排、頂送底排、側(cè)送側(cè)排等，無論選擇何種風口布置方式，均應避免產(chǎn)生渦流、湍流、氣流短路。排風/回風格柵開孔面積、濾網(wǎng)阻力也應一并考慮，避免排風不暢或排風流速過大引發(fā)渦流。除此之外，側(cè)排的風口高度也會影響潔凈度，還可能將地面附近沉降顆粒物卷揚至空中。

1.1.3 儀器設備的擺放布局

在非單向流潔凈室中，設備、家具擺放位置不合理會干擾氣流由上至下，由中心向四周的正常流動，使?jié)崈魵饬鳠o法充分覆蓋工作區(qū)域，從而無法保護相關操作和樣品的安全。不合理的儀器設備布局也會影響氣流的正常流動，使得工作區(qū)域及其周邊產(chǎn)生的塵埃無法及時被潔凈空氣稀釋，污染物不能及時、有效排出潔凈室。因此，在潔凈室設計時，應結(jié)合風口位置合理規(guī)劃室內(nèi)設備擺放位置。

1.2 施工水平

房間圍護結(jié)構(gòu)裝配、空調(diào)系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、排污系統(tǒng)等保障設備的安裝質(zhì)量與潔凈室的潔凈度息息相關。

1.2.1 設施的密封性

窗戶、夾層、管道、風口、墻壁等連接部位密封不完全都會影響潔凈室內(nèi)潔凈度。當同一系統(tǒng)中某一房間或局部區(qū)域不合格時，有可能是送風管斷面及其連接方式、封膠、安裝框架密封工序不細致，沒有嚴格按照風管漏光法進行嚴密性檢查導致。

1.2.2 超高效/高效過濾器的安裝

作為過濾空氣的核心部件，高效過濾器或超高效過濾器自身質(zhì)量及安裝質(zhì)量將直接影響到潔凈度能否滿足要求，若送入潔凈室的空氣未經(jīng)有效過濾，空氣中懸浮粒子未得到有效稀釋，在重度污染的天氣下潔凈室的潔凈度將進一步惡化。筆者曾多次遇到高效過濾器與靜壓箱的緊固螺栓未擰緊、密封條老化失效等情況導致的潔凈度不合格現(xiàn)象。

高效過濾器安裝前應對潔凈室、空調(diào)系統(tǒng)、風管等進行全面清掃，凈化空調(diào)連續(xù)運轉(zhuǎn)不少于12 h，避免房間、機組、風道中的塵埃提前損耗過濾器壽命。高效過濾器的運輸和安裝應防止劇烈振動或碰撞，避免人為造成損害。在潔凈室內(nèi)安裝過濾器時，建議雙人配合操作，避免單人操作不慎觸壓濾芯，并采用對角線擰緊法裝配螺栓。安裝結(jié)束后，進行現(xiàn)場外觀檢查，確保安裝的高效過濾器框架平整，密封膠條完整無明顯縫隙且彈性適宜。

工程進行最后調(diào)試時，施工管理方應做好成品保護，多次打掃衛(wèi)生。清掃人員應穿戴無塵衣服進入室內(nèi)，服從管理人員指揮，減少二次污染。

1.3 管理水平

潔凈室完成驗收并交付業(yè)主使用后，不規(guī)范的管理方式也會導致潔凈度不合格。表2對潔凈室內(nèi)粒子來源進行了分析，可知合格的潔凈室中發(fā)塵源與人員操作活動密切相關。

1.3.1 設施的清潔消毒

生物潔凈室對生物粒子濃度的控制要求較工業(yè)潔凈室更高，無論是設施啟用前還是日常運行過程中，不適當?shù)南痉绞蕉紩绊懛块g潔凈度。

有些化學物質(zhì)以及生產(chǎn)過程中的衍生物會具有一定的揮發(fā)性。甲醛氣體熏蒸是使用歷史最悠久、應用范圍最廣泛的潔凈室消毒方式，但消毒后的殘渣粉塵易引發(fā)空氣潔凈度超標。0.1%過氧乙酸消毒液是生物潔凈室日常工作中的常用消毒液，其揮發(fā)后也會導致潔凈度超標。房間清潔用水應避免使用自來水，特別是我國北方部分地區(qū)水質(zhì)偏硬，水中的難溶性無機鹽附著在墻壁、地面等處會增加房間內(nèi)粒子數(shù)量，對潔凈室的潔凈度也會產(chǎn)生影響。

因室內(nèi)消毒操作導致懸浮粒子濃度超過標準要求，雖不能準確反映凈化系統(tǒng)的水平，但混淆了高效過濾器的真實效果。實際工作中，把潔凈度指標超過正常范圍的房間用消毒液或蒸餾水重新擦拭或靜置一會兒，潔凈度指標可恢復至正常范圍。

1.3.2 日常防護材料

潔凈服材質(zhì)實驗證明，尼龍潔凈服比棉質(zhì)潔凈服發(fā)塵量低，連體式潔凈服較分體式潔凈服發(fā)塵量低。在一些潔凈度要求不高的潔凈室，多采用一次性鞋套，但在室內(nèi)走動一段時間后鞋套破損，會將鞋底、鞋面等暴露在潔凈室內(nèi)從而帶入灰塵。在一些BSL-1、BSL-2的實驗室中，若鞋套破損，還可能導致低風險的生物安全問題。因此，建議有條件的潔凈室使用尼龍材質(zhì)或無紡布材質(zhì)潔凈服。

1.3.3 人員進出

缺乏管理導致進出潔凈室人員多而無序，也會影響潔凈度。一名身著連體式潔凈服的人員≥0.5 μm粒子發(fā)塵量約7.45×10粒/（min·人），走路時的發(fā)塵量大約是靜坐時的10倍，因此應在工作手冊中明確提出，避免在潔凈室內(nèi)做出大幅度動作，并嚴格限制人員進出。

1.3.4 物品管理

新設備、新家具、原材料需要在非潔凈區(qū)域清除最外層包裝，再在低潔凈度區(qū)域進行仔細清潔、消毒后方可進入，避免外來塵埃污染潔凈室。

日常使用物品過程中，應避免使用鉛筆、粉筆等作為記錄用筆，在高等級潔凈室更應盡量使用電子文檔或無塵室專用紙張記錄實驗或生產(chǎn)數(shù)據(jù)。原則上不得使用粉質(zhì)手套，一方面由于有粉手套會增加額外產(chǎn)塵源；另一方面，研究表明醫(yī)用手套上附帶的粉末可能成為天然橡膠蛋白載體，造成呼吸道過敏反應，粉末本身則可能使肉芽腫和手術后組織粘連的風險增大。

2 潔凈度不合格的改進措施

在任何潔凈室中，保持嚴格的潔凈度都是一個嚴峻的問題。針對上一部分列出的引起潔凈室潔凈度不合格的原因，建議從減少室內(nèi)發(fā)塵量、預防塵埃粒子侵入、排出室內(nèi)塵埃粒子三個方面對潔凈室的潔凈度進行保障。

2.1 減少室內(nèi)發(fā)塵量

2.1.1 建筑材料的選擇

彩色鋼夾芯板、PVC地板、環(huán)氧自流平、不銹鋼家具、不銹鋼材質(zhì)設備、不銹鋼管道等材料的應用，可以使得潔凈室表面產(chǎn)生的粉塵很少。

2.1.2 高效過濾器的選擇

對于非單向流潔凈室（6～9級）一般采用過濾效率99.99%的HEPA即可，送風中的含塵濃度對于室內(nèi)顆粒物總濃度的貢獻遠小于室內(nèi)發(fā)塵量。

2.1.3 操作人員管理

操作人員是最主要的產(chǎn)塵源，人員更換潔凈服時應遵循從頭至腳的順序穿戴，避免頭發(fā)、手腕、腳踝等處裸露，必要時還應對面部和手進行徹底清洗。人員說話時口罩會在鼻子附近上下移動，時間一長可能會造成鼻孔露出而發(fā)散顆粒物，在潔凈室內(nèi)減少不必要的交談不僅可以提高工作效率，也能減少發(fā)塵量。同時，應建立工作人員健康檔案，呼吸道不適、有鼻塞和咳嗽等癥狀的人員應主動報告，管理人員應及時記錄，并在癥狀消失前避免其進入生物潔凈室。

2.1.4 儀器設備管理

實驗儀器、生產(chǎn)設備運行中也會發(fā)塵，尤其是轉(zhuǎn)動設備會因轉(zhuǎn)動表面摩擦產(chǎn)生微粒，可將相關設備或工序置于封閉的局部凈化區(qū)域，如層流柜，并在發(fā)塵部件設置排風口將顆粒物迅速過濾后排除。同時，設備材質(zhì)和密封等處應耐受常見滅菌劑、消毒劑不銹蝕。

2.1.5 日常清潔維護

完成工作后，應及時清掃工作區(qū)域。清潔不徹底會導致室內(nèi)積聚污染物，成為衛(wèi)生死角。在部分低等級潔凈室中常用的塑料掃帚、簸箕之類的清掃工具，在清掃過程中無法有效抑制、清除揚塵，污垢只是從一處轉(zhuǎn)移至另一處，建議使用帶HEPA的真空吸塵器。在高等級潔凈室中，真空吸塵器的排氣雖然經(jīng)過過濾，但會破壞房間內(nèi)的氣流組織，建議使用中央吸塵系統(tǒng)進行清潔，避免灰塵帶來的二次污染。

2.2 預防塵埃粒子侵入

2.2.1 房間之間的壓差控制

正常情況下，不同功能、不同等級的潔凈室之間應保證不小于5 Pa的壓力梯度，以此避免低等級房間污染高等級房間。因此，當工作人員開門時，可通過閉門器和互鎖甚至聲光報警來確保潔凈室的門關閉，保證潔凈室內(nèi)有正常的壓力梯度分布，同時潔凈室的房門應向壓力更高的一側(cè)打開。

對于某些需要達到“無菌”要求的產(chǎn)品，例如液態(tài)培養(yǎng)基的生產(chǎn)，需要盡可能降低房間內(nèi)懸浮粒子濃度，通過合理的壓差設置可以使房間內(nèi)的空氣通過門縫等處向走廊流動。粉劑或片劑等干燥類產(chǎn)品，其由于低水分的特點容易產(chǎn)生更大的粉塵，為了避免交叉污染，相應的潔凈間向走廊時應保持負壓。

2.2.2 傳遞窗和傳遞艙的使用

傳遞窗、傳遞艙是在生物潔凈室中最常見的物流通道，通過紫外線照射能消滅物品表面的微生物，但需注意有些傳遞窗不具備自凈功能，這意味著當使用者從非潔凈區(qū)向潔凈區(qū)傳遞物品時，大氣中塵埃粒子也會進入傳遞窗，當使用者再打開潔凈區(qū)一側(cè)傳遞窗時，塵埃粒子也會進入潔凈區(qū)進而影響潔凈度。近年來，市面上已有相關廠家推出具備空氣自凈功能的傳遞窗，可以有效避免外來污染。

2.2.3 預防交叉污染

當同一棟生產(chǎn)設施中分布有不同種類藥品時，應盡量避免不同種類藥品共用同一個空氣凈化系統(tǒng)和同一設備。對于一些高致敏的生產(chǎn)車間，應獨立設置，并在送風口、回風口使用高效過濾器，凈化回風和排風，防止不同產(chǎn)品粉塵交叉污染。

2.3 排出室內(nèi)塵埃粒子

潔凈室潔凈度越高，所需使用的空氣也越多，通過潔凈的空氣不斷稀釋、帶走顆粒物，在從事非感染性操作的潔凈室中，從房間排出的空氣會通過回風管道與部分新風混合后再過濾，從而在節(jié)能的同時稀釋顆粒物。

2.3.1 保障排風系統(tǒng)通暢

在非單向流潔凈室中，通過合理的氣流組織可以迅速將顆粒物帶出操作區(qū)和房間。工作時，應保證需要被保護的對象處于上風向，同時日常應注意檢查排風口，避免被粉塵堵塞，干擾氣流組織。

2.3.2 增強排風系統(tǒng)的可調(diào)控性

在藥品生產(chǎn)（壓片、滅菌、粉碎、稱量等環(huán)節(jié)）和使用B2型Ⅱ級生物安全柜的實驗室中，由于工藝設備或操作順序的需要，設備排風是間歇性開啟的，這就會使?jié)崈羰一仫L量及排風量上升，房間壓力下降，甚至可能造成壓差紊亂使鄰近房間空氣滲入，可通過額外設置閥門、傳感器等形式，根據(jù)房間內(nèi)設備啟停情況增大送風供應。

3 結(jié)語

生物潔凈室的潔凈度與其操作對象、產(chǎn)品的質(zhì)量密切相關。人員是對潔凈度影響最大的因素，廠家質(zhì)控部門不僅要加強自身對潔凈度的認識，還需要提高操作員工綜合素質(zhì)，通過不斷培訓相關專業(yè)知識，強化操作員工潔凈環(huán)境操作習慣。

近年來，隨著國家有關部門對GMP企業(yè)、GLP實驗室、生物安全等的飛行檢查頻率和力度的不斷加大，各企業(yè)對潔凈度與潔凈環(huán)境標準的認識也在不斷提升。各機構(gòu)只有在做好分析和排查工作的基礎上，總結(jié)經(jīng)驗教訓，增強潔凈室潔凈度控制水平，建立有效的人員、設備、物料管理制度且嚴格執(zhí)行，才能為試驗結(jié)果、產(chǎn)品質(zhì)量提供有力保障。