非单向流生物洁净室洁净度不合格原因分析及改进措施

摘  要：

洁净室对于生命科学或电子行业至关重要，其洁净度能否达到设计要求是衡量洁净室能否竣工验收的重要因素之一，也是影响洁净室功能的重要因素之一。现首先对影响洁净室洁净度的因素进行分析，随后针对非单向流生物洁净室检测中发现的共性问题，从设计、施工、管理、物品等方面对导致洁净度不合格的原因进行梳理，并指出洁净度不达标的原因及纠正对策，可以为非单向流生物洁净室合格运行提供一定的借鉴。

0  引言

洁净室是尘埃粒子数量浓度受控和被分级的房间，用于保证空气和表面的污染被控制在合适的级别，以确保完成对污染敏感的活动[1]。洁净室按用途可分为工业洁净室和生物洁净室。工业洁净室主要控制惰性粉尘颗粒，并保持相邻房间的相对正压，适用于电子工业和精密工业等。生物洁净室则需要通过控制生物微粒和粉尘颗粒避免对工作对象的污染，常用于药品（含生物制品）、医疗器械、食品（含保健食品）、化妆品、医疗设施（医院洁净手术部）、药用包装材料及辅料、实验动物、生物安全等相关领域。

2015—2021年间，笔者共检测了46个设施1 063间洁净间，涉及实验动物、生物安全实验室、医疗器械洁净厂房、药品实验室等领域，在检测中发现洁净度存在一些共性问题，因此针对洁净室内空气污染源的产生和污染途径进行分析，并提出切实可行的控制方法，对保障洁净环境中从事活动的安全有着根本意义。

1  影响洁净度的因素

1.1

设计水平

1.1.1  适用标准的应用

笔者在前期洁净室检测过程中发现，新建或改建的生物洁净室，绝大多数业主会请专业设计公司进行工程设计，但也有部分生物洁净室的业主出于成本等因素会选择由施工公司进行设计。无论采取哪种方式，在设计生物洁净室时都应该选择适用的标准。个别标准如实验动物领域对屏障环境辅助用房的洁净度级别使用“或”[2]规定，需要设计（施工）方与业主对于验收标准进行准确约定，避免验收时发生不必要的纠纷，浪费财力、物力、人力，耽误工程验收进度。

我国洁净室领域部分现行国家标准如表1所示，从该表中可见，不同行业、不同需求的洁净室洁净度等级名称并不一致。

1.1.2  风口位置选择

风口常见布置方式为顶送侧排、顶送顶排、顶送底排、侧送侧排等，无论选择何种风口布置方式，均应避免产生涡流、湍流、气流短路。排风/回风格栅开孔面积、滤网阻力也应一并考虑，避免排风不畅或排风流速过大引发涡流[3-4]。除此之外，侧排的风口高度也会影响洁净度，还可能将地面附近沉降颗粒物卷扬至空中。

1.1.3  仪器设备的摆放布局

在非单向流洁净室中，设备、家具摆放位置不合理会干扰气流由上至下，由中心向四周的正常流动，使洁净气流无法充分覆盖工作区域，从而无法保护相关操作和样品的安全。不合理的仪器设备布局也会影响气流的正常流动，使得工作区域及其周边产生的尘埃无法及时被洁净空气稀释，污染物不能及时、有效排出洁净室。因此，在洁净室设计时，应结合风口位置合理规划室内设备摆放位置。

1.2

施工水平

房间围护结构装配、空调系统、供气系统、排污系统等保障设备的安装质量与洁净室的洁净度息息相关。

1.2.1  设施的密封性

窗户、夹层、管道、风口、墙壁等连接部位密封不完全都会影响洁净室内洁净度。当同一系统中某一房间或局部区域不合格时，有可能是送风管断面及其连接方式、封胶、安装框架密封工序不细致，没有严格按照风管漏光法进行严密性检查导致[5]。

1.2.2  超高效/高效过滤器的安装

作为过滤空气的核心部件，高效过滤器或超高效过滤器自身质量及安装质量将直接影响到洁净度能否满足要求，若送入洁净室的空气未经有效过滤，空气中悬浮粒子未得到有效稀释，在重度污染的天气下洁净室的洁净度将进一步恶化。笔者曾多次遇到高效过滤器与静压箱的紧固螺栓未拧紧、密封条老化失效等情况导致的洁净度不合格。

高效过滤器安装前应对洁净室、空调系统、风管等进行全面清扫，净化空调连续运转不少于12 h，避免房间、机组、风道中的尘埃提前损耗过滤器寿命。高效过滤器的运输和安装应防止剧烈振动或碰撞，避免人为造成损害。在洁净室内安装过滤器时，建议双人配合操作，避免单人操作不慎触压滤芯，并采用对角线拧紧法装配螺栓。安装结束后，进行现场外观检查，确保安装的高效过滤器框架平整，密封胶条完整无明显缝隙且弹性适宜。

工程进行最后调试时，施工管理方应做好成品保护，多次打扫卫生。清扫人员应穿戴无尘衣服进入室内，服从管理人员指挥，减少二次污染。

1.3

管理水平

洁净室完成验收并交付业主使用后，不规范的管理方式也会导致洁净度不合格。表2对洁净室内粒子来源进行了分析[6]，可知合格的洁净室中发尘源与人员操作活动密切相关。

1.3.1  设施的清洁消毒

生物洁净室对生物粒子浓度的控制要求较工业洁净室更高，无论是设施启用前还是日常运行过程中，不适当的消毒方式都会影响房间洁净度。

有些化学物质以及生产过程中的衍生物会具有一定的挥发性。甲醛气体熏蒸是使用历史最悠久、应用范围最广泛的洁净室消毒方式，但消毒后的残渣粉尘易引发空气洁净度超标[7]。0.1%过氧乙酸消毒液是生物洁净室日常工作中的常用消毒液，其挥发后也会导致洁净度超标。房间清洁用水应避免使用自来水，特别是我国北方部分地区水质偏硬，水中的难溶性无机盐附着在墙壁、地面等处会增加房间内粒子数量，对洁净室的洁净度也会产生影响。

因室内消毒操作导致悬浮粒子浓度超过标准要求，虽不能准确反映净化系统的水平，但混淆了高效过滤器的真实效果。实际工作中，把洁净度指标超过正常范围的房间用消毒液或蒸馏水重新擦拭或静置一会儿，洁净度指标可恢复至正常范围。

1.3.2  日常防护材料

洁净服材质实验证明，尼龙洁净服比棉质洁净服发尘量低，连体式洁净服较分体式洁净服发尘量低[6]。在一些洁净度要求不高的洁净室，多采用一次性鞋套，在室内走动一段时间后鞋套破损，会将鞋底、鞋面等暴露在洁净室内从而带入灰尘。在一些BSL-1、BSL-2的实验室中若鞋套破损，还可能导致低风险的生物安全问题。因此，建议有条件的洁净室使用尼龙材质或无纺布材质洁净服。

1.3.3  人员进出

缺乏管理导致进出洁净室人员多而无序，也会影响洁净度。一名身着连体式洁净服的人员≥0.5 μm粒子发尘量约7.45×103粒/（min·人），走路时的发尘量大约是静坐时的10倍，因此应在工作手册中明确提出，避免在洁净室内做出大幅度动作，并严格限制人员进出。

1.3.4  物品管理

新设备、新家具、原材料需要在非洁净区域清除最外层包装，再在低洁净度区域进行仔细清洁、消毒后方可进入，避免外来尘埃污染洁净室。

日常使用物品过程中，应避免使用铅笔、粉笔等作为记录用笔，在高等级洁净室更应尽量使用电子文档或无尘室专用纸张记录实验或生产数据。原则上不得使用粉质手套，一方面由于有粉手套会增加额外产尘源；另一方面，研究表明医用手套上附带的粉末可能成为天然橡胶蛋白载体，造成呼吸道过敏反应，粉末本身则可能使肉芽肿和手术后组织粘连的风险增大[8]。

2  洁净度不合格的改进措施

在任何洁净室中，保持严格的洁净度都是一个严峻的问题。针对上一部分列出的引起洁净室洁净度不合格的原因，建议从减少室内发尘量、预防尘埃粒子侵入、排出室内尘埃粒子三个方面对洁净室的洁净度进行保障。

2.1

减少室内发尘量

2.1.1  建筑材料的选择

彩色钢夹芯板、PVC地板、环氧自流平、不锈钢家具、不锈钢材质设备、不锈钢管道等材料的应用，可以使得洁净室表面产生的粉尘很少。

2.1.2  高效过滤器的选择

对于非单向流洁净室（6～9级）一般采用过滤效率99.99%的HEPA即可，送风中的含尘浓度对于室内颗粒物总浓度的贡献远小于室内发尘量[9]。

2.1.3  操作人员管理

操作人员是最主要的产尘源，人员更换洁净服时应遵循从头至脚的顺序穿戴，避免头发、手腕、脚踝等处裸露，必要时还应对面部和手进行彻底清洗。人员说话时口罩会在鼻子附近上下移动，时间一长可能会造成鼻孔露出而发散颗粒物，在洁净室内减少不必要的交谈不仅可以提高工作效率，也能减少发尘量。同时，应建立工作人员健康档案，呼吸道不适、有鼻塞和咳嗽等症状的人员应主动报告，管理人员应及时记录，并在症状消失前避免其进入生物洁净室。

2.1.4  仪器设备管理

实验仪器、生产设备运行中也会发尘，尤其是转动设备会因转动表面摩擦产生微粒，可将相关设备或工序置于封闭的局部净化区域，如层流柜，并在发尘部件设置排风口将颗粒物迅速过滤后排除。同时，设备材质和密封等处应耐受常见灭菌剂、消毒剂不锈蚀。

2.1.5  日常清洁维护

完成工作后，应及时清扫工作区域。清洁不彻底会导致室内积聚污染物，成为卫生死角。在部分低等级洁净室中常用的塑料扫帚、簸箕之类的清扫工具，在清扫过程中无法有效抑制、清除扬尘，污垢只是从一处转移至另一处，建议使用带HEPA的真空吸尘器。在高等级洁净室中，真空吸尘器的排气虽然经过过滤，但会破坏房间内的气流组织，建议使用中央吸尘系统进行清洁，避免灰尘带来的二次污染。

2.2

预防尘埃粒子侵入

2.2.1  房间之间的压差控制

正常情况下，不同功能、不同等级的洁净室之间应保证不小于5 Pa的压力梯度，以此避免低等级房间污染高等级房间。因此，当工作人员开门时，可通过闭门器和互锁甚至声光报警来确保洁净室的门关闭，保证洁净室内有正常的压力梯度分布，同时洁净室的房门应向压力更高的一侧打开。

对于某些需要达到“无菌”要求的产品，例如液态培养基的生产，需要尽可能降低房间内悬浮粒子浓度，通过合理的压差设置可以使房间内的空气通过门缝等处向走廊流动。粉剂或片剂等干燥类产品，其由于低水分的特点容易产生更大的粉尘，为了避免交叉污染，相应的洁净间向走廊时应保持负压。

2.2.2  传递窗和传递舱的使用

传递窗、传递舱是在生物洁净室中最常见的物流通道，通过紫外线照射能消灭物品表面的微生物，但需注意有些传递窗不具备自净功能，这意味着当使用者从非洁净区向洁净区传递物品时，大气中尘埃粒子也会进入传递窗，当使用者再打开洁净区一侧传递窗时，尘埃粒子也会进入洁净区进而影响洁净度。近年来，市面上已有相关厂家推出具备空气自净功能的传递窗，可以有效避免外来污染。

2.2.3  预防交叉污染

当同一栋生产设施中分布有不同种类药品时，应尽量避免不同种类药品共用同一个空气净化系统和同一设备。对于一些高致敏的生产车间，应独立设置，并在送风口、回风口使用高效过滤器，净化回风和排风，防止不同产品粉尘交叉污染。

2.3

排出室内尘埃粒子

洁净室洁净度越高，所需使用的空气也越多，通过洁净的空气不断稀释、带走颗粒物，在从事非感染性操作的洁净室中，从房间排出的空气会通过回风管道与部分新风混合后再过滤，从而在节能的同时稀释颗粒物。

2.3.1  保障排风系统通畅

在非单向流洁净室中，通过合理的气流组织可以迅速将颗粒物带出操作区和房间。工作时，应保证需要被保护的对象处于上风向，同时日常应注意检查排风口，避免被粉尘堵塞，干扰气流组织。

2.3.2  增强排风系统的可调控性

在药品生产（压片、灭菌、粉碎、称量等环节）和使用B2型Ⅱ级生物安全柜的实验室中，由于工艺设备或操作顺序的需要，设备排风是间歇性开启，这会导致洁净室回风量及排风量上升，房间压力下降，甚至可能导致压差紊乱使邻近房间空气渗入，可通过额外设置阀门、传感器等形式，根据房间内设备启停情况增大送风供应。

3  结语

生物洁净室的洁净度与其操作对象、产品的质量密切相关。人员是对洁净度影响最大的因素，厂家质控部门不仅要加强自身对洁净度的认识，还需要提高操作员工综合素质，通过不断培训相关专业知识，强化操作员工洁净环境操作习惯。

随着近年来国家有关部门对GMP企业、GLP实验室、生物安全等的飞行检查频率和力度加大，各企业对洁净度与洁净环境标准的认识也在不断提升。各机构只有在做好分析和排查工作的基础上，总结经验教训，增强洁净室洁净度控制水平，建立有效的人员、设备、物料管理制度且严格执行，才能为试验结果、产品质量提供有力保障。

审核编辑 ：李倩