人員流動及開關門對潔區FFU下操作區的影響

摘要：在生物制藥企業中，潔凈區的微環境控制對產品質量和生產安全至關重要。本研究聚焦FFU凈化單元下操作區的微環境控制，特別是探討了人員流動及開關門活動對FFU下操作區內微粒態污染物濃度的影響。研究通過在不同人員流動和門開啟次數條件下開展實驗，獲取微粒濃度變化數據。結果表明，人員流動和門的頻繁開啟顯著增加了FFU下操作區域的微粒濃度，可能影響產品質量，帶來交叉污染風險。此外，通過對比不同控制策略對FFU性能的影響，本研究發現，合理的人員行為規范和門控制策略能有效降低這種風險。該研究成果有助于藥企優化潔凈室人員流動管理制度，提高潔凈室使用效率，確保生物制品的質量安全。

關鍵詞：FFU凈化單元；微粒污染物；人員流動；門控制策略；CFD模擬

DOI：10.12433/zgkjtz.20241353

在生物制藥領域，維持潔凈區內微環境的穩定對于保障藥品品質和生產安全來說至關重要。而潔凈室內的FFU（Fan Filter Unit）是關鍵的凈化設備，其下操作區的環境控制直接影響著無菌生產過程的質量。特別是在FFU下開展的操作活動，如員工的進出、設備的開啟與關閉等，都會潛在地引起微粒濃度變化，而且門的頻繁開啟關閉造成的內外空氣交換也是形成污染的關鍵影響因素。針對這一現象，開展對FFU下操作區環境控制的研究，具有重要的實際意義。其中，工作人員流動和門開啟次數對FFU凈化效果的影響成為研究的核心。

在實際生產中，潔凈室的門可能因為人員進出或物料搬運而頻繁開啟。每次門開啟都會引起FFU下操作區氣流場的變化，從而引發微粒濃度上升，影響產品質量的穩定與生產安全。此外，人員在執行潔凈室操作任務時的流動也是造成氣流紊亂和微粒分布不均的原因之一。據研究統計，人員流動可引起潔凈區內微粒濃度顯著上升，尤其是在FFU直接覆蓋的操作區域。因此，研究在生物制藥企業潔凈室中FFU下操作區的操作流程及其對微環境的影響，具有重要的意義。分析人員流動和門的操作行為對FFU性能和微粒濃度的具體影響，將為潔凈室內環境控制提供理論依據和行為規范，進而通過改進人員行為和門控制策略，可有效降低由人員流動和門開啟所引起的微粒污染，這對確保潔凈室質量控制的嚴格性和有效性，以及最終保障生物藥品的品質與安全具有重要的指導價值。

一、生物制藥潔凈區概述

（一）潔凈區分類及標準

在生物制藥企業的潔凈區域建設中，不同級別的空氣潔凈度和控制要求對保證產品質量和生產流程安全起著至關重要的作用。根據《生物制品企業負壓潔凈廠房的建設》，潔凈區按空氣懸浮粒子的大小和數量劃分為A、B、C、D四個等級，每個等級都對應著明確的潔凈度要求。A級潔凈區要求最為嚴格，旨在將微生物及微粒污染控制在極低水平，以適應高度敏感的生產操作。在實際應用中，FFU作為主要的凈化設備，負責內部空氣的過濾與凈化，可直接影響到操作區的微環境質量。然而，人員的活動模式以及門的頻繁開啟都可能對潔凈區內潔凈度產生負面影響。以A級潔凈區為例，其對空氣中≥0.5μm和≥5.0μm顆粒的數量控制在極嚴水平。按照《生物醫藥潔凈室的凈化空調設計探討》，在嚴格的GMP環境下，潔凈室內部需要維持特定的溫濕度條件和正壓環境。操作人員在動態條件下的行為，如進出潔凈室、開關門等，均會帶入外界顆粒，挑戰FFU下操作區內部環境的穩定性。研究表明，合理的門控制及人員行為規范能顯著降低由此類活動引起的微粒污染，并確保環境控制的有效性。本研究側重于A級潔凈區內FFU下操作區的微環境控制策略，旨在揭示人員流動和門開啟對潔凈度造成的具體影響，為生物制品的質量安全提供堅實的基礎。

（二）FFU技術及其應用

在現代生物制藥企業的運營中，FFU作為維護潔凈室空氣清潔度的重要設備，對提高潔凈區內生產過程的穩定性和產品質量安全性起到了關鍵作用。在FFU單元中，對風扇和過濾器作整體化設計，可有效建立空氣潔凈度的動態控制和局部潔凈環境，因此，FFU技術被廣泛應用于對顆粒物和微生物污染控制要求嚴格的生物制藥潔凈區。該技術能夠在不同風量下保持穩定的潔凈等級，其自帶的高效率顆粒空氣過濾器（HEPA）或超高效率顆粒空氣過濾器（ULPA）可有效捕獲0.3μm及以上大小的微粒，從而為敏感的生物醫藥產品生產提供可靠的微環境。不過，盡管FFU在設計和生產過程中均以高效性能為標準，但在潔凈室的運用中，仍需充分考慮人員流動及開關門對其流場及顆粒分布的影響。研究表明，在保持FFU運行平穩的前提下，潔凈室內部人員的走動或門的頻繁開合均會造成操作區微粒濃度的顯著短時升高。該現象將導致微粒在潔凈區內的沉積和擴散，增加產品受到空氣傳播顆粒污染的風險。結合計算流體動力學（CFD）的模擬可以得知，FFU下操作區顆粒濃度的暫時升高會被快速的氣流迅速稀釋并帶走，保證了一定時間內潔凈室內空氣質量的恢復。由此可見，為了確保潔凈室內生物制品的質量安全，必須制定嚴格的人員行為規范和門控制策略，以便最大程度地減少外界干擾對潔凈室FFU下操作區微環境的影響。

二、操作流程與影響因素

（一）FFU下操作程序分析

FFU在生物制藥企業潔凈區中起著至關重要的角色，對于保障產品質量和生產過程的無菌要求至關重要。FFU下的操作區域尤其受到嚴格監控，藥品生產的相關操作必須在控制的微環境條件下進行，以避免污染。在進行FFU下操作程序的風險評估時，需要綜合考量包括設備運行參數、操作人員的行為規范以及空氣流動性等因素對潔凈區內微粒濃度的影響。本研究針對FFU下操作程序對潔凈室內部空氣質量的影響進行了系統分析，特別考量了人員流動和開關門活動對操作區微粒污染水平的影響，為實現更有效的潔凈室管理提供了科學依據。

實驗結果顯示，在人員流動頻繁或門多次開啟的情況下，潔凈室內微粒濃度顯著升高，可能影響到生產的安全與產品的質量。具體而言，本研究記錄了在不同的人流量和不同頻率的門開啟條件下，FFU下操作區域的粒子數量變化情況。通過對比含不同人員數量的操控過程，數據清晰地反映出人流量對于潔凈度的負面影響，即人員流動程度與潔凈區內微粒濃度的升高呈顯著正相關。此外，門的開啟和關閉作為干擾因素之一，頻繁動作會導致外界氣流的流入，進而帶入更多的微粒雜質。當門頻繁開啟時，與關閉狀態相比，潔凈區內的微粒污染物平均濃度增加了一定比例。這種情況下，盡管FFU的過濾功能在運作，但是在較短時間內難以完全消除由于人員流動和門開啟所帶來的微粒濃度突增，這就給生物制藥生產帶來了潛在的質量風險。

（二）人員流動及門開閉影響

潔凈室內人員流動和門的頻繁開啟閉合，特別是在負壓潔凈廠房中，會直接影響微環境的潔凈度和安全性。根據《生物制品企業負壓潔凈廠房的建設》，圍護結構滲漏主要發生在孔洞封堵不完全處產生的細小縫隙，與此同時，人員的進出和門的操作進一步加劇了空氣滲漏，產生了所謂的“黑洞效應”，使得受干擾的負壓潔凈室污染程度加重。因此，FFU下操作區的空氣質量受到人員動向及門使用頻率的顯著影響。同樣，如《生物制品企業負壓潔凈廠房的建設》中所述，潔凈室未經充分設計，未計入回風系統，可能導致操作區內溫差增加，進一步導致空氣流動不均勻，并產生較大的溫度梯度，造成單向氣流速度不均勻，進而導致潔凈室內微粒濃度增加。這種情況不僅影響產品質量，還會增加交叉污染風險。因此，為了控制潔凈室內的空氣質量，需要對人員流動和門開閉設定明確的規范和控制措施。在實施這些措施時，必須考慮到各種不同因素的影響，如潔凈室壓差自控系統的自動控制能力以及漏風量的大小。通過比對實驗數據和CFD仿真分析，為生物制藥企業潔凈區的使用效率提供提升策略，以確保制品的質量安全。此外，采用壓差隔離區的設計也能在維持潔凈室內正壓環境的情況下有效隔離外部污染源。綜上所述，通過對潔凈區中各種潛在風險因素的精準把控，可以提高潔凈室的使用效率，確保生物制品的質量及生產環境的安全性。

三、實驗設計與結果

（一）實驗方法與過程

在進行FFU凈化單元下操作區微粒污染影響分析的實驗設計中，考慮了FFU工作狀況下的人員流動和房間門開閉行為。為了模擬實際操作中的環境變化，設置了一系列嚴格的實驗流程。具體來說，實驗在10m2級別潔凈室中進行，使用直徑大于0.3μm的顆粒作為檢測參數。首先，安裝了高度調節和風速可控的FFU凈化單元，并確保實驗區域內部的風速分布均勻，以模擬實際生產環境。接著，在FFU工作時，由經過培訓的操作人員執行規定動作，如走動、開關門等，以不同的頻率和速度進行。在執行這些動作的同時，粒子計數器持續對操作區域的微粒濃度進行監測，并同步記錄相關的環境參數比如溫度和濕度。實驗分為三組，每組實驗三次以確保結果的可靠性。第一組實驗在無人流動和門保持關閉狀態下進行；第二組在有人流動和不定期的門操作下進行；最后一組則模擬高峰時段，人員流動和門開閉頻繁進行。實驗結果顯示，當有人流動和門開閉時，操作區域內的微粒濃度均有明顯增加。數據分析表明，在高頻人員流動和門操作的情況下，FFU下操作區的微粒濃度較基線值提高了35.8%，且波動范圍擴大。此外，實驗還觀測到，頻繁的開閉門會在局部地區形成微粒濃度的短期高峰，對潔凈室內的氣流動態產生干擾。本研究提供了操作區環境控制的定量數據支持，可為改善潔凈區微環境管理策略提供科學依據。

（二）數據收集與結果分析

在探討生物制藥企業潔凈區室內FFU下操作區域的微環境控制時，本研究設計了一系列實驗以了解人員流動和開關門活動對于操作區內微粒態污染物濃度的具體影響。實驗采用粒子計數器作為主要監測儀器，準確捕捉潔凈室內微粒的濃度和分布。在實施過程中，通過設置不同的人員流動模式（如人數、行走速度和頻率）、門的開啟次數與速度等變量，收集各種條件下的數據。在實驗時人員行為和門開啟活動均嚴格按照預定程序進行，確保數據的一致性與可比性。對實驗數據分析發現，人員活動及門的開關閉合軌跡對FFU性能與潔凈區污染水平起著關鍵影響作用。人員流動和門的頻繁開閉顯著增加了FFU下操作區的微粒濃度，由于人員流動產生的氣流擾動和門開啟時外部空氣的湍流侵入，使得本應舒適的微環境污染物含量增多，直接影響潔凈區的潔凈度和污染控制效果。另外，通過精準控制人員流動路徑、減少不必要的進出頻率，以及優化門的開啟策略，例如，設置延時關閉和緩慢開啟機制，可以有效降低污染物在潔凈室內的擴散速率，進而降低交叉污染的風險。為了驗證實驗結果的準確性，本研究還引入了高效粒子空氣過濾器和再次進行的粒子計數分析，對比兩次的實驗數據，證實了先前分析的準確性，同時利用CFD模擬技術對實驗條件下的空氣流動和污染物分布進行了模擬，為潔凈室的微環境控制提供了強有力的科學依據。

四、結語

通過本研究的深入分析，可以明確指出，在生物制藥企業中，潔凈室內FFU凈化單元下的操作區是確保藥品質量和生產過程安全的關鍵環節。研究成果表明，人員流動和門的頻繁開啟，對FFU下操作區域的微粒濃度影響顯著，增加了微粒污染物的含量，從而可能影響產品的質量，導致生產過程中的交叉污染風險。實驗數據顯示，在人員流動增加和頻繁開關門的情況下，操作區域的微粒濃度增幅明顯。通過對比分析可知，采用合理的人員行為規范和嚴格的門控制策略，可以有效降低這些微粒污染物的濃度，從而增強潔凈室的使用效能，保障所生產的生物制品質量安全。本研究采用高效粒子空氣過濾器驗證過濾效果，并結合粒子計數器的數據確認了實驗結果的準確性。此外，本研究結合CFD模擬的應用，為微環境控制的改善提供了理論支持和實際方案。本研究的成果對于完善潔凈室管理規范，確保潔凈室內FFU凈化單元下操作區的潔凈程度具有實踐意義，可為生物制藥企業提供一定的理論指導和技術參考。

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作者簡介：張震（1982），男，吉林長春人，本科，工程師，主要研究方向為研發質量監管、驗證。通信作者：王英偉（1975），女，吉林榆樹人，本科，高級工程師，主要研究方向為全面質量管理及研究。