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医疗器械净化车间与洁净厂房的空气净化工程建设
资料来源:广州启绿空气净化设备有限公司   日期:2012-12-19   人气:   标签:净化车间 洁净厂房 空气净化工程
     医疗器械净化车间洁净厂房的空气净化工程建设要从多方面考滤,  无菌医疗器械的净化工程,生产首先要有一个满足《医疗器械生产企业质量管理规范》要求的基础设施和工作环境等硬件条件。随着《医疗器械生产企业质量管理规范》的实施,无菌医疗器械生产企业洁净厂房的老厂房的改扩建以及新厂房的设计与建设要求越来越得到了行业的关注。《医疗器械生产质量管理规范》从我国医疗器械产品生产总体水平和特殊要求出发,以严格坚持医疗器械产品安全性、有效性的基本原则为出发点,与国际标准相接轨,督促指导医疗器械生产企业进行规范化、标准化和规模化生产。   

参考文献:
1、《医药工业洁净厂房设计规范》(GB50457-2008)
2、《无菌医疗器械生产管理规范》(YY0033-2000)
3、《洁净厂房设计规范》(GB50073-2001)
4、《医药工业洁净室(区)悬浮粒子的测试方法》(GB/T16292-1996)
5、《医药工业洁净室(区)浮游菌的测试方法》(GB/T16293-1996)
6、《医药工业洁净室(区)沉降菌的测试方法》(GB/T16294-1996)
7、《药品生产企业洁净技术与卫生管理》南京出版社(1993)
8、《无菌医疗器械生产与质量管理讲义》国家药品监督管理局(2000)
9、《药厂洁净室设计、运行与GMP认证》同济大学出版社(2002)
10、《医疗器械生产企业质量管理规范》(2007试点修改稿)

洁净室的正压控制
    为防止外界污染物随空气从围护结构的门窗或其它缝隙渗入洁净室内,以及防止当门开启后空气从低洁净区倒流向高洁净区,必须使洁净室内的空气保持高于邻区的静压值,这是空气净化中的又一项重要措施。
    洁净室正压是通过使净化系统的送风量大于回风量和排风量的方法来达到。维持洁净室正压所需的风量,要根据洁净室密封性能的好坏来确定。当洁净室正压为5pa时,已经能满足洁净度对正压的要求,但这是最低限度的正压值。
洁 净 室 正 压 装 置                                      
名    称
特      点
备      注
 
回风口装空气阻尼过滤层
1.结构简单,经济适用。
2.室内正压有些变化,随着阻尼层阻力逐渐增加而有引起上升。
1.适用于走廊或套间回风方式。
2.阻尼层一般用厚5-8mm泡沫塑料或无纺布制作。一般1-2个月清洗一次,以维持室内正压不致过高
 
余压阀
1.灵敏度较高。
2。安装简单。
3.长期使用后,关闭不严。
1.当余压阀全关时,室内正压仍低于预定值,则无法控制。
2.位置一般设在洁净室下风侧的墙上
 
压差式电动风量调节器
1.灵敏度高,可靠性强。
2.设备较复杂。
3.主要用于控制回风阀和排风阀。
当正压低于或高于预定值时,可自动调节回风阀或排负阀,使室内正压保持稳定。
可开式单层百叶回风口(配带调节阀)
1.   结构简单、安装简单。
2.   调节方便可靠。
位置一般设在洁净室下风侧的墙上,使室内正压保持稳定。

无菌医疗器械生产洁净厂房的洁净级别:
    对于一般的工业洁净厂房的洁净度标准,各个国家都有相关的国家标准,例如美国联邦标准(209B),英国标准(BS5295)等。我国《医药工业洁净厂房设计规范》(GB50457-2008)中也对洁净度等级作出了相关的规定。
《无菌医疗器械生产管理规范》(YY0033-2000)标准中厂房洁净级别
洁净级别
尘粒数/立方米
活微生物数
/立方米
沉降菌
换 气 次 数
>0.5微米 >5微米
/皿
10,000级
<350,000    <2,000
<100
3
>25次/时
100,000级
<3,500,000  <20,000
<500
10
>15次/时
300,000级
<10,500,000 <60,000
 
15
>12次/时
                    
《医药工业洁净厂房设计规范》(GB50457-2008)标准中空气洁净度等级
等  级
每立方米(每升)空气中>0.5微米
每立方米(每升)空气中>5微米尘粒数
100级
<35´100(3.5)
 
1000级
<35´1000(3.5)
<250(0.25)
10000级
<35´10000(3.5)
<2500(2.5)
100000级
<35´100000(3.5)
<25000(25)
300000级
<35´300000(3.5)
<75000(75)
    但作为无菌医疗器械的生产条件,原国家医药管理局从产品的安全性和有效性以及降低风险等方面进行综合考虑,早在1990年就制定了《无菌医疗器械生产管理规范》(YY0033-90)标准,并于2000年由原国家药品监督管理局对该标准进行了重新修订。标准中对洁净厂房的洁净度级别分为100级、10000级、100000级和300000级四个等级,与国际上《GMP》规范对洁净厂房的洁净级别划分基本相同。           

无菌医疗器械生产洁净厂房的总体要求:
     对于洁净厂房的总体布局应遵循以下的原则:厂房位置要尽量设在人流物流较少的地方。洁净室内布局人流方向要由低洁净度级别的洁净室向高一级别的洁净室过渡。在不影响生产工艺流程的情况下,要按照产品实现过程的顺向布置,并尽可能将洁净度要求相同的洁净室安排在一起。为了减少交叉污染和便于系统布置,在同一洁净室内,应尽量将洁净度要求高的工序布置在洁净气流首先到达的区域,容易产生污染的工序布置在靠近回、排风口的位置。在相关设备布局方面,洁净室内只布置必要的生产工艺设备,容易产生灰尘和有害气体的工艺设备或辅机应尽量布置在洁净室的外部。
    无菌医疗器械生产企业为了控制污染,或将这种污染的可能性降至最低,必须要有整洁的生产环境及与所生产的产品相适应的厂房设施,包括净化车间以及相配套的净化空气处理系统、电力照明、工艺用水、工艺用气、卫生清洗、安全设施等,这些都是无菌医疗器械产品生产所必需的环境保证条件。《无菌医疗器械生产管理规范》(YY0033-2000)标准对厂房与设施条件做了具体要求。目前生产企业为了防止来自各种渠道的污染,采取了多方面的降低污染的控制措施,并初步形成了综合性的洁净技术系统作为无菌医疗器械生产控制污染的重要组成部分。

   无菌医疗器械生产在条件可能的情况下,厂区应尽量的选择在空气清新、含尘含菌量低、无有害性气体等周围环境较为清洁和绿化较好的地区,不要选在多风沙的地区和有严重灰尘、烟气、腐蚀性气体污染的工业区。若条件不允许,必须位于工业污染或其它人为污染、灰尘较严重的地区时,要在其全年主导风向的上风侧。厂区内的主要路面、消防车道等应平整宽畅,尽量选用坚固、不易起尘的材料建造。洁净厂房应尽量远离铁路、公路、机场等交通干道,且与交通主干道之间的距离不宜小于50m。不论是新建或改建的洁净车间周围都要进行绿化,四周应无积水、无垃圾、无杂草等。
洁净室的空气净化处理措施:
    无菌医疗器械生产企业洁净室的头等重要任务就是要控制室内空气中浮游的微粒及细菌对生产的污染,使室内生产环境的空气洁净度符合工艺要求。
    一般采取的空气净化措施主要有三个:首先,是空气过滤,利用过滤器有效地控制从室外引入室内全部空气的洁净度,由于细菌都依附在悬浮颗粒上,在微粒过滤掉的同时也过滤掉了细菌;其次,是组织气流排污,在室内组织特定形式和强度的气流,利用洁净空气把生产环境中产生的污染物排除出去;再次,是提高室内空气静压,防止外界污染空气从门及各种缝隙部位侵入室内。
    进入洁净室的洁净空气不仅要有洁净度的要求,还要有温湿度的要求。洁净室温度一般控制在18~28℃,相对湿度为45%~65%之间。为了保证人员的生理要求,洁净室的新风比不应小于15%,但针对不同地区的独特气候特点或排风要求较高的净化空调系统中可适当提高新风比。在空气净化系统中从吸入新风开始,一般分为三级过滤。第一级使用初效过滤器,第二级使用中效或亚高效过滤器,第三级使用高效过滤器。特殊情况下也可能分为四级,即在第三级之后再增加一级高效过滤器。通常情况下是把不同效率的过滤器配合使用。洁净度为100000级或高于100000级的空气处理应采取初效、中效、高效空气过滤器三级过滤。等于或低于100000级(300000级)空气净化处理,也可采用亚高效空气过滤器代替高效空气过滤器。一般设计初、中效两级过滤器于中央空调机组中,高效过滤器位于洁净室内,送风口把进行高效过滤后的洁净风送入洁净室内。
    下面对过滤器做一简要介绍:
1)初效过滤器:主要是滤除大于10微米的尘粒,用于新风过滤和对空调机组作保护,滤料为WY-CP-200涤沦无纺布,初效过滤器用过的滤材可以水洗再生重复使用。
2)中效过滤器:主要是滤除1-10微米的尘埃颗粒,一般置于高效滤器前,风机之后,用于保护高效滤器。一般为袋式中效滤器,滤材为WZ-CP-2涤纶无纺布。
3)亚高效过滤器:可滤除小于5微米的尘埃颗粒,滤材一般为玻璃纤维制品。(一般不选用)
4)高效过滤器:主要用于滤除小于1微米的尘埃颗粒,一般装于净化空调通风系统末端,即高效送风口上,滤材为超细玻璃纤维纸,滤尘效率为99.97%以上,高效滤器的特点是效力高、阻力大。高效滤器一般能用2年左右。
 
各 种 过 滤 器 性 能
类 别
过滤对象
滤    材
滤除率
阻力㎜H2O
滤速M/S和安装位置
初 效
>10
涤纶无纺布
<20%
<3
0.4-1.2新风过滤
中 效
1-10
涤纶无纺布
20-50%
<10
0.2-0.4风机后
亚高效
<5
玻璃纤维、短纤维滤纸
90-99.9%
<15
0.01-0.03洁净室送风口
高 效
<1
玻璃纤维、合成纤维
>99.91%
<25
0.01-0.03洁净室送风口
 
    因空气过滤器是当前空气净化中最重要的手段,正确选用初/中/高效过滤器是洁净度达标的重要因素。据国外最新研究资料显示,高效滤器对细菌(1微米以上的生物体)的穿透率为0.0001%,对病毒(0.3微米以上的生物体)的穿透率为0.0036%,因此对细菌的滤除率基本上是100%,即通过合格高效过滤器的空气可视为无菌。
    空气过滤器的性能主要有风量、过滤效率、空气阻力和容尘量,它们是评价空气过滤器的四项主要指标:                                  
1)风量:通过过滤器的风量m3/h=过滤器截面风速(m/s)×过滤器截面积(m2)×3600
2)过滤效率:在额定风量下,过滤器前后空气含尘浓度N1、N2之差与过滤器前空气含尘浓度的百分比称为过滤功率A。
    用公式表示为:
                       N1-N2                            N2
   α=­­­­­­­­´100%=(1- ­­­­­­)´100%
          N1                               N1
    用穿透率来评价过滤器的最终效果往往更为直观。穿透率K是指过滤器后与过滤器前空气含尘浓度的百分比。
    用公式表示为:
                                  N2
 K=1-α=  ------´100%
            N1
    K值比较明确地反映了过滤后的空气含尘量,又同时表达了过滤的效果。例如:两台高效过滤器(HEPA)的过滤效率分别是99.99%和99.98%,看起来性能很接近,实则其穿透率相差一倍。
    3)阻力:空气流经过滤器所遇的阻力是HVAC系统总阻力的组成部分。阻力随滤速的增高而增大。评价过滤器的阻力须以额定风量为前提,过滤器的阻力又随容尘的增加而升高;新过滤器使用时的阻力叫初阻力,容尘量达到规定最大值时的阻力叫终阻力。一般中效与高效过滤器的终阻力大约为初阻力的2倍。
    4)容尘量:是在额定风量下达到终阻力时过滤器内部的积尘量。
    因为尘埃粒常作为细菌的载体,就这个意义来说,空气中尘粒愈多,细菌与之接触的机会也愈多,附着于其上的机会当然也就多了,所以洁净室中除菌的措施主要靠空气过滤。控制减少洁净区的微生物,提高洁净度,应尽量减少涡流,避免将工作区以外的污染带入工作区,防止灰尘的二次飞扬,以减少灰尘对工作环境的污染机会。为了稀释空气中的含尘浓度,要有足够的通风换气量;工作区的气流要尽量均匀,风速必须满足工艺和卫生要求,当气流向回风口流动时,要使空气中的灰尘能被有效地带走。总的来说,洁净室的灰尘主要来源于人员,约占80%~90%,来源于建筑物是次要的,仅占10%~15%,来源于净化送风系统的就更少了。    

无菌医疗器械生产洁净室的尘粒、微生物控制:
   《无菌医疗器械生产管理规范》(YY0033-2000)标准规定了无菌医疗器械的生产和与产品接触的包装材料的生产均应在相应的洁净区域内进行。为了对尘粒及微生物的污染进行控制,要求其洁净厂房的建筑结构、设备及其使用的工位器具应有减少对该区域污染源的介入、产生和滞留的功能。这主要是因为尘粒的存在可以导致热原反应、动脉炎、微血栓或异物肉芽肿等,严重的会致人死命,直接危及患者的生命安全。因此在无菌医疗器械生产过程中控制环境中的微尘颗粒,对产品的实现过程是至关重要的。在设计无菌医疗器械生产洁净厂房时,必须对可能产生微粒、尘埃的环节,如室内装修、环境空气、设备、设施、容器、工具等做出必要的规定,此外还必须对进入洁净厂房的人员和物料分为人流通道和物流通道并进行净化处理。
对尘粒、微生物污染的控制,从洁净技术要求的角度而言,有四个原则:
1)对进入洁净室的空气必须进行充分地除菌或灭菌;
2)使室内微生物颗粒迅速而有效地吸收并被排出室外;
3)不让室内的微生物粒子积聚和衍生;
4)防止进入室内的人员或物品散发细菌,如不能防止,则应尽量限制其扩散。
  洁净室操作人员不同状态时的产尘量
粒  径
(μm)
微粒数量
(粒/人·min)
工作服
活动程度
说  明
≥0.5
≥0.3
2×106~3×107
0.63×106
0.85×106
2.7×106
2.8×106
(0.25~0.5)×106
0.27×106
2.6×106
(0.7~3) ×106
 
 
 
洁净工作服
 
 
布工作服
洁净工作服
做广播体操
头部上下左右活动
上体运动
身体弯曲
踏 步
步行,速度约0.8m/s
步行,110步/min
步行, 110步/min
身体蹲立或旋转
 
 
    对于洁净室微生物污染的控制效果,与严格的科学管理和限制人员并采取有效的除尘、除菌技术有着密切关系。良好的除尘、除菌措施,控制人流、物流及生产过程中带来的各种交叉污染等均是洁净技术中十分重要的内容。

    然而,无菌医疗器械生产企业对生产环境洁净度的控制还不仅限于微粒,鉴于产品的特殊作用,在生产环境中除了对微粒要加以限制外,还必须对活性微生物做出必要的控制规定。因为它们对产品的污染要比微粒更甚,不加以控制则对人体造成的危害更为严重。由于微生物在温度、湿度等条件适宜的情况下会不断的生长和繁殖,所以不同环境中微生物数量也不相同。因此,它是“活的粒子”。因而对这些“活的粒子”微生物的控制尤为重要,也更为棘手。正是这些问题和原因的存在,无菌医疗器械生产洁净室必须要同时对生产环境中的尘粒和微生物加以控制。

洁净室的气流组织形式与换气要求
    为了特定目的而在室内造成一定的空气流动状态与分布,通常叫做气流组织。一般来说,空气自送风口进入房间后首先形成射入气流,流向房间回风口的是回流气流,在房间内局部空间回旋的则是涡流气流。为了使工作区获得低而均匀的含尘浓度,洁净室内组织气流的基本原则是:要最大限度地减少涡流;使射入气流经过最短流程尽快覆盖工作区,希望气流方向能与尘埃的沉降方向一致;使回流气流有效地将室内灰尘排出室外。可见洁净车间与一般的空调车间相比是完全不同的。洁净室的气流组织形式和换气次数的确定,应根据热平衡、风量平衡以及净化要求计算而得到,并取最大值。
    洁净室的气流组织形式是实现净化环境的重要保证措施。一般气流组织形式有非层流方式或层流方式两种。用高度净化的空气把车间内产生的粉尘稀释,叫做非层流方式(乱流方式)。用高度净化的气流作为载体,把粉尘排出,叫做层流方式。层流方式有垂直层流和水平层流两种。从房顶方向吹入清洁空气通过地平面排出叫垂直层流式,从侧壁方向刮入清洁空气,从对面侧壁排出叫水平层流式。乱流方式由于换气次数的变化洁净度也随之变化,但通常洁净度要求10000级时,换气次数在25~35次/小时范围内;洁净度要求100000级时,换气次数在15~25次/小时范围内;洁净度要求300000级时,换气次数在12~18次/小时范围内。层流方式通常规定了气体流速为0.25~0.5M/S。
1.乱流方式的优点:
1)过滤器以及空气处理简便;
2)设备投资费用较低;
3)扩大生产规模比较容易;
4)与净化工作台联合使用时,可以保持较高的洁净度。
2. 乱流方式的缺点:
1) 室内洁净度易受作业人员的影响;
2)易产生涡流有污染微粒在室内循环的可能;
3)换气次数低,因而进入正常运转的时间长、动力费用增加;
3.垂直层流式的优点:
1)不受室内作业人数作业状态的影响,能保持较高的洁净度;
2)换气次数高,几乎在运转的同时就能达到稳定状态;
3)尘埃堆积或再飘浮非常少,室内产生的尘埃随气流运行被除去,迅速从污染状态恢复到洁净状态。
4.垂直层流式的缺点:
1)安装终滤器以及交换板麻烦,易导致过滤器密封胶垫破损;
2)设备投资费用较高;
3)扩大生产规模困难。
5.水平层流方式的优点:
1)因涡流、死角等原因使尘埃堆积或再飘浮的机会相对减少;
2)换气次数高,因而自身净化时间短;
3)室内洁净度不大受作业人数和作业状态的干扰。
4)需要完善的衣帽间、工作服清洗间、更衣室、风淋室等缓冲系统。
6.水平层流方式的缺点:
1)受风面近能保持高洁净度,但接近吸风面,洁净度则随之降低;
2)扩大生产规模困难;
3)设备投资费用较高;
4)需要完善的衣帽间、工作服清洗间、更衣室、风淋室等缓冲系统。
    从上述分析可以看出:若把操作室全部净化系统设计成上述层流的方式,则设备和附加工程投入费用较高,因此,在这种情况下可以考虑采用局部层流净化方式。这样对洁净车间大面积的环境洁净级别就可以不需要那么高,而且实际上要使一个洁净车间的全部洁净度均都达到100级是很困难的。
  气 流 组 织 形 式
空气洁净度
100级
10000级
100000级
300000级
 
 
 
 
 
 
 
 
 
气流
流型
垂直单向流
水平单向流
非单向流
非单向流
非单向流
 
 
1.顶送(高效过滤器占顶棚面积>60%)
2.侧布高效过滤器.顶棚设阻尼层送风
1.侧送(送风墙满布高效过滤器)
 
2.侧送(高效过滤器占送风墙面积>40%)
1.顶送
 
 
 
2.上侧墙送风
1.顶送
 
 
 
2.上侧墙送风
1.顶送
 
 
 
2.上侧墙送风
 
1.格棚地面回风
2.相对两侧墙下部均布回风口
1.回风墙满布回风口
2.回风墙局部布置回风口
1.单侧墙下部布置回风口
2.走廊回风(走廊内均布回风口或端部集中回风)
1.单侧墙下部布置回风口
2.走廊回风(走廊内均布回风口或端部集中回风)
3.顶部布置回风(室内粉尘量大或有害物质时除外)
1.单侧墙下部布置回风口走廊回风(走廊内均布回风口或端部集中回风)
2.顶部布置回风(室内粉尘量大或有有害物质时除外)
    在洁净室内一般采用上送下回的送回风方式。上送上回的送回风方式虽然在某些空态测定中可能达到设计的洁净度级别的要求,但是在动态时很不利于排除污染,所以是不宜推荐的方式,这是因为:
1)上送上回容易形成某一高度上某一区域气流趋向停滞,当使微粒的上升力和重力相抵时,易使大微粒(主要是5μm微粒)停留在某一空间区域,所以对于局部百级情况下不利于排除尘粒和保证工作区的工作风速;
2)容易造成气流短路,使部分洁净气流和新风不能参与室内的全部循环,因而降低了洁净效果和卫生效果;
3)容易使污染微粒在上升排出过程中污染其经过的操作点。导致给产品带来交叉污染。            
但是在洁净区走廊中由于没有操作点,如用上送上回则一般不存在这种危险。另外在洁净区其两边房间之间没有特别的交叉污染的条件下,或在30万级的低要求洁净室采用上送上回方式也是可以允许的。

    针对洁净室内不同洁净级别的房间而言,YY0033-2000标准规定其静压差应≥5Pa(0.5mmH2O),以及洁净区与非洁净区之间应≥10Pa(1.0mmH2O)。
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