醫療器械行業潔凈室的壓差控制

張佳偉，李婧，劉麗星，馮群

1 北檢潤和（北京）技術服務有限公司 （北京 101111）；2 弘潤同創（北京）資產管理有限公司 （北京 100010）

潔凈室是指將一定空間范圍內空氣中的微粒子、有害空氣、細菌等污染物排除，并將室內溫度、濕度、潔凈度、壓差、風量、氣流速度與氣流分布、噪聲、振動、照度及靜電控制在相關標準需求范圍內而特別設計的房間[1]。自潔凈室被發明以來，潔凈室的壓差控制一直是潔凈室質量控制的重點內容之一。我們通過調研北京市30家無菌醫療器械生產企業的潔凈室，發現由于法規標準的迭代更新，加之企業自身對潔凈室壓差控制存在誤區，導致很多企業對潔凈室的壓差控制未形成清晰可行的方案，仍然存在很多問題。通過對存在的問題進行整理分析，結合對相關理論資料的匯總解讀，我們對潔凈室的壓差控制問題提出了相應的解決思路，希望能夠幫助企業完善潔凈室質量控制、優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量與回風量決定的，而壓差則是不同房間的壓力差。通常情況下，對于不同氣流系統的潔凈室，新風量=排風量±壓差風量。根據此公式基本可以判斷相鄰兩個房間的相對壓差，如相鄰兩個房間A 和B，房間A 的新風量為1 600 m3/h、排風量為1 400 m3/h，房間B 的新風量為2 000 m3/h、排風量為1 600 m3/h，根據上述公式，房間A 的壓差風量為200 m3/h，房間B 的壓差風量為400 m3/h，房間B 的壓差風量大于房間A 的壓差風量，因此房間B 相對于房間A 為正壓。

2 影響壓差的因素

2.1 空調系統

由于壓差的形成取決于新風量和排風量，因此空調系統的運行狀態成了影響潔凈室壓差的最主要原因。隨著空調系統使用時間的增加，過濾器（此處的過濾器不僅包括高效過濾器，還包括初、中效過濾器）阻力會逐漸增大，進而對潔凈室的新風量和排風量產生影響，從而影響壓差。對于空調機組的要求，不僅應滿足各個房間的送風量能夠達到相應級別的要求，還應為壓差調節留有余量，即壓差風量。

2.2 潔凈室的密封性

密封性是調節潔凈室壓差的前提條件，房間的密封性越高，越容易控制相對壓差。對于潔凈室的密封性，應符合潔凈室的設計和驗收規范，滿足相應的國家及行業標準；此外，我們亦應重視由于潔凈室的運行使用、人員的流動等造成的潔凈室密封性下降問題。

2.3 室外溫度

不同溫度下的氣體質量不同，室外溫度的變化會影響新風量的變化，從而影響潔凈室的壓差。

2.4 室外風壓

室外風壓會對潔凈室的壓差造成影響，因此，在不同地區、不同季節，均應進行室外風壓復核，使潔凈室對大氣至少保持≥10 Pa 的正壓。室外風壓的計算方法：P=CpV2·ρ/2（Cp 為風壓系數，平均取0.9；V 為迎風面計算風速，單位為m/s；ρ 為空氣密度，常溫下取1.2 kg/m3；P 為迎風面壓力，單位為kN/m2，即kPa）。

3壓差控制的目的

在無菌醫療器械的生產中，一般通過潔凈室間的壓差形成的壓差梯度來確定較為穩定的氣流流型，使潔凈室的氣流只能由潔凈區流向非潔凈區，由高級別潔凈區流向低級別潔凈區，由核心生產功能區流向輔助生產功能區，以達到保證潔凈區潔凈度及減少交叉污染的目的。

4 壓差控制的法規要求

本研究中所提到的壓差均為潔凈室系統中的靜壓差。關于潔凈室靜壓差的要求，國內外的標準、規范不盡相同，醫藥行業采用的主要是以下幾個標準的要求作為控制參考。在國內標準中，以GB 50457-2019《醫藥工業潔凈廠房設計標準》、GB 50073-2013《潔凈廠房設計規范》、GB 50591-2010《潔凈室施工及驗收規范》和《藥品生產質量管理規范》（2010年修訂）為例，其中的壓差要求為潔凈室（區）與非潔凈室（區）、不同級別潔凈室（區）之間的壓差應＞5 Pa，個別規定壓差應＞10 Pa[2]；對于醫療器械行業，YY 0033-2000《無菌醫療器具生產管理規范》中規定不同級別潔凈室（區）及潔凈室（區）與非潔凈室（區）之間的壓差應≥5 Pa，潔凈室（區）與室外大氣之間的壓差應≥10 Pa[3]。歐盟藥品生產質量管理規范推薦醫藥工業潔凈室不同級別的相鄰房間之間需保持10～15 Pa的壓差。世界衛生組織在《非無菌空調系統指南》-2018中指出，為防止潔凈室相鄰區域之間發生交叉污染，建議壓差最小值為5～15 Pa，這一推薦值符合中國2010年修訂版藥品生產質量管理規范、歐盟藥品生產質量管理規范等的要求，已經越來越廣泛地被采用[4]。

除了上述法規要求的壓差外，針對一些產品環境的要求，也涉及負壓控制相關要求，如《體外診斷試劑生產實施細則》規定陰、陽性血清、質粒或血液制品的處理操作區域應與相鄰區域（房間）保持相對負壓。對于無菌醫療器械，同級別潔凈室（區）內，針對不同生產工序也應區別對待，如注塑間與相鄰同級別功能間應有壓差梯度，以防止污染。

5 調研中發現的壓差控制的問題及注意事項

在針對北京市30家無菌醫療器械生產企業的調研中，發現許多潔凈室的壓差控制出現了混亂甚至是偏差。調研結果顯示，所有的企業對潔凈區與非潔凈區、不同級別潔凈區之間的壓差控制均滿足了YY 0033-2000《無菌醫療器具生產管理規范》要求，但是針對內部質控的壓差梯度，只有70%的企業能夠滿足要求。針對這一現象，現對一些潔凈室壓差控制的注意事項作出討論分析。

5.1 壓差表的選擇

針對潔凈室壓差的監測，絕大多數無菌醫療器械生產企業選用的是機械指針式壓差表和電子壓差監測系統，且以前者居多。以機械指針式壓差表為例，其量程應能包含潔凈室房間的壓差范圍，對于有不同壓差范圍要求的潔凈室應安裝不同量程的壓差表，負壓潔凈室應安裝相應負壓量程的壓差表，且壓差表量程不宜過大。

5.2 壓差表的計量

所有壓差表均應經過第三方計量機構計量校準，否則不能將其作為潔凈室壓差監測設備使用；計量周期應根據壓差表的產品說明和企業的內部管理制度確定。

5.3 數字壓力計與預留采樣口

數字壓力計作為壓差監測的輔助設備使用，方便調節壓差。調研中發現，由于部分企業未預留壓差采樣口，導致部分房間的壓差監測困難，因此，應為壓差監測預留采樣口，并將數字壓力計作為壓差監測的備用比對設備。

5.4 壓差表的安裝

調研中發現，部分企業壓差表示數為正值，而使用數字壓力計監測到的實際數值為負值，出現此種狀況的原因可能是由于壓差表反接，應重新安裝并與數字壓力計進行對比。

5.5 壓差表的調零

調研中發現，部分企業未對安裝后的壓差表進行調零并使用未調零的壓差表進行了監測。正確的做法為，在安裝壓差表后，應對其進行調零處理，該調零為相對調零，必須在潔凈室各房間都關閉的狀態下對壓差表進行調零。以機械指針式壓差表為例，可通過調節壓差表下方的調零螺釘進行調零，調零螺釘位置見圖1。

圖1 壓差表調零螺釘示意圖

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，并以定風量控制法作為主要討論對象（實際調節中可能涉及多個步驟重復疊加）。

6.1 定風量控制法

基于定風量控制法調節壓差的流程見圖2，應先確定整個空調系統風機的基準運行頻率[先利用風速儀測量總送風管中的平均截面風速，然后通過公式（總送風量=平均截面風速×截面面積）算得總送風量，并反復測試調節，直至總送風量與設計風量一致，可將此時的空調風機頻率作為基準頻率]，并維持這一基準頻率進行壓差調節；待基準頻率確定后，應確定新風比例，同樣可以通過利用風速儀測量新風管中的平均截面風速來確定，除了新風調節依靠新風電動閥外，其他基本與送風量的測量一致，可參考送風量的測試方法，調節至新風量與設計的新風量一致時即可；在上述狀態下，對潔凈走廊的壓差進行調節，調節過程主要為調整潔凈走廊的回風閥，并使回風閥角度為40°～ 80°，如不在此范圍內，應重新調整新風電動閥至合適并記錄此時新風電動閥的位置，然后進行后續壓差調節。優先調節潔凈走廊的原因是無菌醫療器械生產企業的潔凈走廊一般相鄰房間較多，且潔凈走廊是一個相對較大的區域，只有先將走廊的壓差調整至合適狀態，其他房間的壓差調節才有比較的基準（其他房間的調節方法與潔凈走廊一致）。

圖2 基于定風量控制法調節壓差的流程圖

需要注意的是，壓差調節時各房間的門均應處于關閉狀態，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節；壓差調節后的數值建議高出設計值3～5 Pa，壓差不宜過大，以免資源浪費；走廊、各房間的壓差調節是一個反復的過程，需要多次調節，且每次調節完成均應與壓差梯度圖進行對比，并對不合理的壓差進行調整；對于有直排風機的房間，應先確定直排風機的種類，如直排風機的排風量一定，則需要在直排風機排風量滿足設計要求的情況下，通過調整房間的送風閥、回風閥來調節壓差，使壓差達到設計要求，如排風是根據工藝變化的，則需要送風量恒定，排風與回風以等風量相互切換，即需要啟動直排風機時，直排風機與排風閥自動打開，回風閥自動關閉，需要停止直排風機時，直排風機與排風閥自動關閉，回風閥自動打開，而對于排風量不一定的系統，在進行壓差調節時，應先在不排風的狀態下將房間的送風閥、回風閥調節至合適位置，維持房間壓差穩定，然后再調節直排風機，利用新風電動閥的開度調整，使排風量等于回風量[5]。

總之，由于醫療器械行業的潔凈室相對面積較小，風量的細小變化即會引起壓差波動，而壓差調節又是一個多次、逐漸接近設定值的過程，因此，我們需要不斷地摸索，反復試驗才能將壓差調節到設計值。

6.2 變風量控制法

此種方法的前提與定風量控制法一致。壓差調節流程為：在確保潔凈室空調系統在設計頻率下運行的前提下，直接調節潔凈室的送風、回風和排風管道的風閥，將潔凈室的壓差調節至設計值附近，然后對各個房間的風量進行校核，整理分析風量不符合設計值的房間并對其進行系統微調，使風量和壓差均能達到設計要求。相較于定風量控制法，變風量控制法更為復雜煩瑣，需要多次調節校核才能逐步滿足要求，一般對于較少房間的壓差調節可以采用此種方法，對于較多房間的壓差調節不建議采用此種方法。

6.3 死循環控制法

此種方法同樣是優先將各個房間的壓差調節至設計值附近，然后通過余壓閥控制、余風量控制、混合控制等方式進行房間風量的修正校核。需要注意的是，此種方法對空調機組的設備要求較高，需要能夠實時監測到余風量的變化，從而方便調節，維持壓差恒定，自動化程度及控制系統精度高的空調機組較為適用。

7 小結

潔凈室作為醫療器械行業生產的必要生產環境及設施，承擔著保證產品質量的重要責任。潔凈室壓差調節是廠房質量控制的重要環節之一，但調節過程相對復雜煩瑣，不建議頻繁進行，對于已經確定符合要求的房間，應遵循可不調節就不輕易調節的原則，對于需要調節的潔凈室，要求調節人員具有一定的經驗，并能夠在反復調節過程中獲得適用于本廠房的調節思路，以便提升日后的調節維護工作效率；同時，每次進行壓差調節時均應做好相應的文件記錄，且記錄應盡量細致精確，并總結經驗，以便為日后的壓差控制工作提供參考；此外，在進行壓差調節時，應根據潔凈室空調系統的實際運行狀況選擇壓差控制法，其中，定風量控制法相對簡單、高效，但并非對所有的潔凈室均適用。