洁净室的质量控制

洁净室的质量控制CleanroomQualityControl中国建筑科学研究院空调所许钟麟XuZhonglinAir-conditioningdepartment,ChinaResearchofConstructionScience文摘：主要论述当前洁净室质量控制的重要性、紧迫性，现代质量控制原则、质量保证的条件和基本步骤，以及当前洁净室所面临的质量问题和应该采取的措施。关键词：洁净室质量控制微环境生物学危险验证二次污染突发事故Abstract：Theimportance,urgency,andprincipleofcurrentqualitycontrolincleanroom,conditionsandbasicproceduresofqualityassurance,andcurrentqualityproblemsandnecessarymeasuresforcorrectionarediscussed.KeyWords：CleanroomQualitycontrolMinienviromentBioriskValidationSecondaryContaminationSuddentrouble.洁净室是为了产品质量控制而兴起的。现在，在我国的各类洁净室建设呈异常迅猛之势的时候，洁净室本身的质量控制必然成为一个重要问题，摆在我们每一个净化工作者的面前。下面就洁净室所面临的任务，存在的质量问题以及应该采取的措施作一综合发言。1新世界向洁净的挑战1.1在谈论洁净室质量控制的重要性的时候，我们不能不注意到新世纪高新技术向洁净的挑战。根据杨振宁在2001年中国科协学术年会上的判断，认为今后三四十年中：①芯片的广泛应用；②医学与药物的广泛发展；③生物工程这三方面将成为科技发展的火车头，也就是说，这是今后三四十年科技发展的三大战略方向。在上述三种领域的产品中，如果有污染进入，就可以构成障碍、短路、杂质源和潜在缺陷。然而，就今天人类发展的水平来看，技术进步了，设备进步了，人的知识水平提高了，但是，唯独环境退步了，空气质量退步了，污染加重了。所以，为了向三大科技战略方向进军，除了工艺本身以外，最重要的是要向洁净挑战，创造一个洁净度更高的室内微环境。三大战略方向中的芯片生产，需要的微环境正是洁净技术特别是空气洁净技术中的工业洁净室。医学与药物还有生物工程需要的是空气洁净技术中的生物洁净室，其中医学与药物主要需要一般生物洁净室，生物工程主要需要生物安全洁净室。可见，洁净技术和三大战略方向有着何等密切的关系了。[1]1.2半导体集成电路芯片的发展速度恐怕是任何一项技术无法比拟的，差不多每三年集成度增加4倍，从1970年的1K到1986年的1M，再到2001年的1KM。今天，每个元件上的线距，已从二十几年前的1～2μm，缩小到0.1～0.2μm。据最新消息，我国第一款0.18μm通用芯片已调试成功即将商品化生产，其运算速度达到每秒2亿次。中科院将于2003年研制出1KM（G）水平的CPU。由于可能有多个微粒同时落在一处或在一处逐渐凝聚，所以控制不致使芯片上的线路短路的微粒粒径常取线距的1/3～1/10，即几天已达到的0.18～0.018μm。1.3医学与药物与人民人身安全的关系最密切。医学方面应用这种洁净环境最广泛的洁净手术室，是用空气洁净技术取代传统的紫外线等消毒方面而能对全过程实行污染控制的现代手术室。因为在洁净手术室内感染率可降低10倍以上，从而可以很少或不用会伤害患者免疫系统的抗生素。既要无尘又要无菌则是洁净手术室的特点。不仅是洁净手术室，还有各种洁净护理单元（如重症监护病房ICU，心脏病监护病房CCU，早产儿监护病房NCU，呼吸道监护病房RCU等），还有治疗烧伤、白血病等的洁净病房，都离不开空气洁净，现在洁净病房已成为治疗白血病的不可缺少的保证条件这一点已经无可置疑了。截止1998年，我国有16468所医院，100张床以上的7498所，500张床以上的788所。到目前只约有2000间洁净手术室投入使用。2000年，我国国家标准《医院洁净手术部建设标准》才颁布施行，仅洁净手术室一项，今后将有2～3万间的改建新任务，费用将达100～150亿元之巨，更不用说其他医学用房了。药品生产对洁净的挑战也是前所未有的，这主要来自GMP实施以后。我国现有6000~7000家人药厂，两千家兽药厂，目前已通过认证的只是很小的一部分。即使2003～2005年改造大限过后，以后的新品种生产，新厂新车间建设，也必须按GMP要求进行，也就是说，洁净厂房将是今后的基本需要。若有半数约5000家药厂新建改造，也将要投入数百亿元。1.4基因工程、生命科学、育种工程、生物制品、生物安全等都是生物工程的范畴。保持生物活性是生物工程的目标，因此过程中要保持无菌，最后也不能灭菌是其重要特点之一，特点之二是生物工程中有相当一部分存在潜在的危险性，这种危险性不仅在于操作过程中各种病源微生物的逃逸，特别是存在可能具有未知毒性的微生物新种的散播这种生物学危险。美国炭疽事件就是这种严重的生物学危险事件。它警示人们，这一危险可能涉及所有人，进入21世纪，炭疽等微生物灾害对于每个人来说已不是“事不关己”可以“高高挂起”了，或者说，洁净离我们更近了。1.5更加严重的是，除了三大战略方向之外，如食品、化妆品、汽车、仪表、建筑、文物保存等一般工业和民用事业的发展都提出了洁净要求，对室内环境空气洁净程度的控制对象也由过去的单一对象——微粒，发展到包括分子态污染物质的两个对象。所谓分子态污染包括各种化学污染（所谓VOC）和分子态金属污染，一间建筑物（不论是居住还是实验室、车间）带来的化学污染可以达到数百种。尘粒是靠空气流动分布的，而分子即使在静止气流中也能极快扩散到整个空间。因此，为了对付一个局部的污染源，而不得不去控制一整个空间。所以将它控制到洁净的程度更非易事，于是分子态污染又成为洁净环境质量的新的挑战。1.6因此，正象江泽民同志早在1983年7月为《洁净技术》杂志撰写的创刊词预见到的“我们必须充分认识洁净技术的重要性，必须努力把它抓上去……”。2洁净室与现代质量控制原则2.1以往的生产质量控制原则是起点控制，例如手术前的手术室紫外线消毒，还有终点控制，例如对成品的抽检，这些都应称为静态控制，一旦手术室消毒后通风进入，则无菌状态“荡然无存”。至于抽检和全检的差距更是显而易见的。现代的质量控制原则应是着眼于全过程控制，变静态控制为动态控制，变管结果为管因素，如果影响生产质量的每一个因素极其变化过程都在控制之中，则最终的质量也应在理想之中。美国70年代大输液的污染造成的药难事件迫使FDA进行详细的调查，从而加速了GMP向过程控制转移的进程，实行了过程控制甚至都可以省去最后的检验和抽检。例如在1997年版欧盟GMP指南和欧洲药典中对最终灭菌产品实施的“参数放行法”即是典型，这就是指最终灭菌产品可以根据工艺运行的参数，生产中获得的监控数据资料以及表明整批产品在灭菌过程中均符合要求的以生物学及其自动记录等为依据的各种证据，而不是样品无菌检查的结果来决定一批产品是否达到无菌要求，是否准予放行。现在在药品生产中按过程控制原则的参数放行这一具体措施正在做技术指南等准备，将扩大到其他剂型上去。这也充分说明对于指令控制来说，全过程控制是发展的必然。洁净室就是对影响产品质量的环境实行全过程动态控制——在生产全过程中维持各项环境参数在一个必需的稳定水平上——的现代化手段。2.2在影响生产质量的诸多因素中，环境既然是一大因素，或者说洁净室是一大因素，则洁净室的每一具体因素及其变化过程都应得到控制。通过图1可以看出洁净市控制的各参数对产品质量的影响[２]洁净度（含菌浓）：主要影响产品纯度、性能、交叉感染和无菌程度；照度：主要影响产品的工艺条件；人的舒适性决定的操作状况：主要影响产品的工艺水平和尘菌。此外，各参数分别通过影响洁净度与人的舒适性又最终影响到产品质量。这些参数（除尘菌之外）之间的变化的相互影响见图2。[２]这些相互影响是指在运行中有较大变化时，在非自控条件下可能产生的。例如过滤器严重堵塞，使换气次数减少很大，因而新风量也锐减，虽然新风比可能没有较大变化；又如静压差突然升高，可能引发哨音；新风量降下来了，静压也将随之变化；单向流截面风速降得较多，则单向流的气流组织特性将大受影响。只有照度和这种影响没有明显的关系，主要是对自检工序的影响。当然，如果把灯关掉一半，对温湿度特别是有恒温要求的会有影响，但这种情况可能属于事故，运行中的照度变化一些，可以不计这种影响。又如气流组织，已设计好，运行中一般是不会自行变化的。如果有了人为改变，例如撤去层流罩围帘使其成为上送上回，就要影响罩下的截面风速。2.3作者通过检验上千例洁净室，注意到了属于设计上的滥竽充数者、安装上的弄虚作假者，装饰上的金玉其外者、验收上走走过场者的洁净室不在少数。因此，洁净室本身质量也适用全过程控制的现代质量控制原则。3两阶段验收是洁净室质量保证的条件由于在洁净室验收中存在施工方和设计方或和建设方扯皮现象，JGJ71-90《洁净室施工及验收规范》特别对洁净室验收做了特殊规定，就是包括竣工验收和综合性能全面评定验收两个阶段。前者主要考察施工方的水平和质量，后者主要考察设计方。现在很多建设方不了解这两阶段，不了解后者必须由有资质的第三方质检机构进行。施工方不是不了解就是告之甲方自己也有仪器，甚至还是进口的，所有数据都能测，或迎合甲方省事省钱甚至不了解的心理，强调只要测了洁净度就万事大吉了。在多例工程中施工方自检检验都不漏，可是当第三方再去检验时，大都漏而且还漏得很严重。在施工方照图施工的工程中，经检查风口内没有高效过滤器，而是被安在风机出口段加湿挡水板之后，滤纸面上已有多处被水打湿，一旦穿透，后果可知，据说设计方是仿外国公司在国内搞的工程的例子。也许有人说，对于低级别为什么不可以这样设计？要知道，净化系统之所以区别于一般空调系统，风口以前的线路对控制粒径以上的微粒均是或基本是封闭型的而不是开放型的，是主要特点，也就是说风口上要有满足一定要求的过滤器，就是对于以0.5μm为控制对象的洁净室来说，放一个粗效、中效是不行的。1999年第一版ISO关于洁净室的标准规定“单向流都依靠最终过滤的送风……”，非单向流则是“空气流过入口平面上多个位置的过滤器出口”。最终过滤和入口平面就都是末端。上面事实说明，高效这样“娇嫩”的东西放在空调箱中，有意无意的损伤都几乎在所难免。更严重的是自风口至空调箱至其他风口，成为开口的开放型系统，不仅污染可以倒入管路，而且会发生交叉污染，这是净化原则所不允许的。当然也不能否认，高效完全在风口末端也有固定的严重缺点，但这不是放在空调箱中的理由，而是从机理上改进末端使之既保持管路的封闭性又避免上述固有缺点（这里不详述）。可以告诉大家这方面的理论和实际的成果已经产生。当然像高效放在空调箱中这样的质量隐患即使有第二阶段验收，也可能不被发现，这里有这样的例子，就是得到ISO认可的一些外国检测机构，声称对国内某些工业企业按209E检测，却连洁净度表示方法都不对，以平均值为合格依据，10万级工业厂房却要告诉你风口有多大风速不知是哪个标准要求？国际明明规定乱流洁净室的噪声上限室60分贝，该检测对超过60分贝的结论仍是合格，又不知用了哪国标准？所以，应强调洁净室质量自身的全过程控制，要每一个环节加以验证或确认，要有中间验收（例如安装高效要有验收）压迫严格按规范实行监理，以上结果均应有文字记录，甲乙方签字，则其质量才能做到有效的控制。、4验证是洁净室质量保证的基本步骤验证是一个现代的概念，是能证明任何程序、生产过程、设备、原材料、活动或系统确实能导致预期结果的有文件证明的活动。洁净室的质量要从基本环节的验证做起。这是保证质量使之一步一个脚印的基本步骤。主要应包括：[２]１）满足设计要求的确认，特别是规范的强制条文必须遵守；２）净化空调系统暗转确认，首先要有齐全的安装文件，包括开、竣工报告和竣工验收单。以及一套施工安装记录，要有材料设备证明，要