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潔凈室和生物潔凈室。工業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，適用于電子工業和精密工業等領域。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）、醫療器械、食品（含保健食品）、化妝品、醫療設施（醫院潔凈手術部）、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、醫療器械潔凈廠房、藥品實驗室等領域。在檢測中發現潔凈度存在一些共性問題，因此針對潔凈室內空氣污染源的產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現，新建或改建的生物潔凈室，絕大多數業主會請專業設計公司進行工程設計，但也有部分生物潔凈室的業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對屏障環境輔助用房的潔凈度級別使用“或”規定，需要設計（施工）方與業主對驗收標準進行準確約定，避免驗收時發生不必要的糾紛，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行國家標準如表1所示，從該表中可見，不同行業、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排、頂送頂排、頂送底排、側送側排等，無論選擇何種風口布置方式，均應避免產生渦流、湍流、氣流短路。排風/回風格柵開孔面積、濾網阻力也應一并考慮，避免排風不暢或排風流速過大引發渦流。除此之外，側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，使潔凈氣流無法充分覆蓋工作區域，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，使得工作區域及其周邊產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，應結合風口位置合理規劃室內設備擺放位置。

1.2 施工水平

房間圍護結構裝配、空調系統、供氣系統、排污系統等保障設備的安裝質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潔凈度。當同一系統中某一房間或局部區域不合格時，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量及安裝質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象。

高效過濾器安裝前應對潔凈室、空調系統、風管等進行全面清掃，凈化空調連續運轉不少于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。安裝結束后，進行現場外觀檢查，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。

工程進行最后調試時，施工管理方應做好成品保護，多次打掃衛生。清掃人員應穿戴無塵衣服進入室內，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主使用后，不規范的管理方式也會導致潔凈度不合格。表2對潔凈室內粒子來源進行了分析，可知合格的潔凈室中發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，不適當的消毒方式都會影響房間潔凈度。

有些化學物質以及生產過程中的衍生物會具有一定的揮發性。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水質偏硬，水中的難溶性無機鹽附著在墻壁、地面等處會增加房間內粒子數量，對潔凈室的潔凈度也會產生影響。

因室內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

潔凈服材質實驗證明，尼龍潔凈服比棉質潔凈服發塵量低，連體式潔凈服較分體式潔凈服發塵量低。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或無紡布材質潔凈服。

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粒子發塵量約7.45×10粒/（min·人），走路時的發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域清除最外層包裝，再在低潔凈度區域進行仔細清潔、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數據。原則上不得使用粉質手套，一方面由于有粉手套會增加額外產塵源；另一方面，研究表明醫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，建議從減少室內發塵量、預防塵埃粒子侵入、排出室內塵埃粒子三個方面對潔凈室的潔凈度進行保障。

2.1 減少室內發塵量

2.1.1 建筑材料的選擇

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

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顆粒物總濃度的貢獻遠小于室內發塵量。

2.1.3 操作人員管理

操作人員是最主要的產塵源，人員更換潔凈服時應遵循從頭至腳的順序穿戴，避免頭發、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散顆粒物，在潔凈室內減少不必要的交談不僅可以提高工作效率，也能減少發塵量。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、生產設備運行中也會發塵，尤其是轉動設備會因轉動表面摩擦產生微粒，可將相關設備或工序置于封閉的局部凈化區域，如層流柜，并在發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，應及時清掃工作區域。清潔不徹底會導致室內積聚污染物，成為衛生死角。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過過濾，但會破壞房間內的氣流組織，建議使用中央吸塵系統進行清潔，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打開。

對于某些需要達到“無菌”要求的產品，例如液態培養基的生產，需要盡可能降低房間內懸浮粒子濃度，通過合理的壓差設置可以使房間內的空氣通過門縫等處向走廊流動。粉劑或片劑等干燥類產品，其由于低水分的特點容易產生更大的粉塵，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向潔凈區傳遞物品時，大氣中塵埃粒子也會進入傳遞窗，當使用者再打開潔凈區一側傳遞窗時，塵埃粒子也會進入潔凈區進而影響潔凈度。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和同一設備。對于一些高致敏的生產車間，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，防止不同產品粉塵交叉污染。

2.3 排出室內塵埃粒子

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，從而在節能的同時稀釋顆粒物。

2.3.1 保障排風系統通暢

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 增強排風系統的可調控性

在藥品生產（壓片、滅菌、粉碎、稱量等環節）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，這就會使潔凈室回風量及排風量上升，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，根據房間內設備啟停情況增大送風供應。

3 結語

生物潔凈室的潔凈度與其操作對象、產品的質量密切相關。人員是對潔凈度影響最大的因素，廠家質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，通過不斷培訓相關專業知識，強化操作員工潔凈環境操作習慣。

近年來，隨著國家有關部門對GMP企業、GLP實驗室、生物安全等的飛行檢查頻率和力度的不斷加大，各企業對潔凈度與潔凈環境標準的認識也在不斷提升。各機構只有在做好分析和排查工作的基礎上，總結經驗教訓，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行，才能為試驗結果、產品質量提供有力保障。