北京2020无尘室净化

无菌药品生产车间的改造设计探讨
| 原车间存在的问题及改造思路
1.1 工艺改造1.1.1 原灌装间进入与退出共用一个缓冲间，存在交叉污染问题。改为增加单独的退出通道至D 级走廊，并设压差梯度保护。1.1.2 原配液由人工完成，存在效率低、污染风险的问题。改为增加独立配液间，并增加自动配液系统，设层流罩保护。1.1.3 原称量与配液在同一间房间完成，存在交叉污染风险。改为增加独立称量间，完成称量。1.1.4 原灌装间百级面积过大，存在能耗大、难控制的问题。改为B 级背景+灌装区A 级层流保护，灌装机设置围挡。1.1.5 原冻干后成品由人工手持托盘转运，存在效率低、污染风险的问题。改为增加小车进行转运。1.1.6 原轧盖后至包装采用人工转运的方式，效率低、且无直接转运通道。改为转盘转运，并将轧盖背景区域洁净级别提升为C 级。1.1.7 原轧盖机没有抽风装置，也没有自动剔除装置，*形成二次污染。改为替换轧盖机带抽风、自动剔除装置。1.1.8 原轧盖没有排风，*形成二次污染，改为增加排风。1.1.9 原两间洗衣间存在功能重复。改为将其合并，增加大功率洗衣烘干机。1.10 原车间缺少在线粒子检测间及设备，改为增加独立的在线粒子检测间及设备。1.11 原车间缺少可在灌装间外部观察灌装操作的观察窗，改为在灌装间与准备间之间增加观察窗。1.2 空调系统改造1.2.1 原车间时常出现温湿度**标现象。经调查，空调设备管路、盘管堵塞，并存在滴漏现象，空调箱面板锈蚀严重，夏季表面结露。综合考虑，将空调箱全部更换。
1.2.2 原车间时常出现压差过低、关键区域压差梯度不够的问题。经调查，送回风阀门有松动现象，定位机构生锈腐蚀严重，难以调整。部分风管内壁锈蚀，堵塞高效过滤器，造成压差不稳定。改造后将其全部更换。1.3 其他改造原车间工艺排水缺少放倒流措施。改为将工艺排水集中排放，增加空气隔段措施。
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| 设计需要遵循的规范
设计需符合《药品生产质量管理规范（2010 年修订）》、《洁净厂房设计规范》、《医药工业洁净厂房设计规范》、《建筑设计防火规范》。《药品生产质量管理规范（2010 年修订）》与98 版的《药品生产质量管理规范》对于无菌药品生产有着明显的不同，主要区别见表1。
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| 设计方案
3.1 空调系统的基本形式采用全空气系统，由室外取新风经粗效过滤器与室内回风在空调箱内混合，经表冷器降温除湿，再经风机增压送入加热段再热、加湿段加湿，经过中效过滤器二级过滤送至端高效过滤器进行三级过滤。室内洁净度由粗、中、高效过滤器保证。温湿度由表冷器、加热盘管、加湿器控制。送风机提供必要的送风量，保证房间换气次数。调节送风机、送回风阀调节房间压差。
3.2 空调系统划分按照洁净级别设置空调箱。即每个级别对应独立的空调箱。并将净化空调与非净化空调分别设置。3.3 过滤器的设置净化空调箱内粗效采用G4 袋式过滤器，中效采用F8袋式过滤器，末端高效采用A/B 区采用H14（过滤效率 99.995%@0.3μm），C/D 区采用H13（过滤效率99.99%@0.3μm）。非净化空调箱内粗效采用G4 袋式过滤器，中效采用F7 袋式过滤器。排风箱内采用F7 中效过滤器。3.4 压差梯度设计按照GMP 要求，洁净区与非洁净区之间、不同级别洁净区之间的压差应当不低于10 Pa。进入洁净区的个房间设为净化保护区，压力为0 Pa~5Pa，*二个房间压力为15 Pa。相同级别房间压力依次递增，使非净化区至走廊形成由小到大的阶梯式压差梯度。灌装间和走廊之间的缓冲间采用下沉式压差梯度（非阶梯式），主要考虑到灌装区为核心区域，既要保证其压力，免受外部污染，也要保证灌装时产生的雾滴扩散至C、D 区，所以采用下沉式压差梯度。洁具间、灭菌间轧盖间采用相对负压，防止热湿、铝屑等颗粒扩散。3.5 送风量、排风量、回风量、新风量设计送风量应满足以下三个要求，并取三者大值。（1）室内洁净度。（2）室内温湿度。（3）室内供给的新风量。为简化计算，送风量采用推荐值估算。根据《洁净厂房设计规范》、《药品生产质量管理规范（2010年修订）》，如表 2 所示。
后，校核系统、房间的风量：系统送风量＝系统新风量＋系统回风量＝系统回风量＋系统排风量；房间送风量＝房间回风量＋房间排风量。3.6 负荷计算3.6.1 冷负荷（1）采用不稳态法逐一计算每一个系统每一时刻的冷负荷，确定综合值。（2）根据系统风量计算每一个空调系统的制冷量。（3）校核：系统风量计算的制冷量应大于或等于不稳态法算的综合值。3.6.2 热负荷（1）采用稳态法逐一计算每一个系统的热负荷。（2）根据系统风量计算每一个空调系统的制热量。（3）校核：系统风量计算的制热量应大于或等于稳态法计算的热负荷。3.6.3 加湿量根据系统风量计算每一个空调系统的加湿量。3.7 材料选择洁净室空调系统的材料应具有耐腐蚀、使用寿命长、性能稳定、不产尘屑的特点。故风管采用热镀锌钢板制作，阀门采用碳钢喷塑，风口采用冷轧钢板喷塑，空调箱外壁采用彩钢板，内壁采用不锈钢。

各种空气洁净度级别洁净室的空气净化处理均应采用初效、中效、高效空气过滤器三级过滤。对于A／B／C级洁净室的末端高效过滤器效率应采用大于或等于99．95％(MPPS／H13)～大于或等于99．995％(MPPS／H14)。根据国际制药工程协会(ISPE)基准指南-无菌药品生产设施及国外相关文献的描述，单向流系统内的HEPA过滤器效率应为99．99％(IEST／H13／DOP或PAO)，其完整性扫描检漏*必须在99．99％以上；对于B级区至少采用效率应为99．97％的HEPA过滤器，但其完整性扫描检漏*需在99．99％以上。
1.2.2 本条规定了净化空气调节系统中各级空气过滤器设置的几项原则。
1 中效空气过滤器宜集中设置在净化空气处理机组的正压段，因为考虑到负压段来自机组外空气的渗漏，会造成未经中效空气过滤器过滤的污染空气进入系统，增加了空气中的含尘浓度，加大下游高效空气过滤器的过滤负担，缩短其使用年限。
2 净化空气调节系统的HEPA过滤器安装位置通常布置在系统末端送风口处或集中设置于AHU末端。HEPA过滤器设置系统末端主要优点是可将送风受到再污染的危险降到，所以本条建议HEPA过滤器设置于净化空气调节系统末端。
服务于无菌药品的净化空气调节系统，根据国际制药工程协会(ISPE)基准指南-无菌药品生产设施的描述“所有无菌生产分级区A／B／C的送风均应经高效过滤器处理，由于系统中HEPA过滤器安装的关键在于避免空气再次受到污染，因此对于B级及以上的净化级别，送风末端必须设置HEPA过滤器”，末端HEPA过滤器装置对于保证无菌区域整体性来说是非常重要的。
3 在回风、排风系统中，由于空气中往往带有粉尘等有害物质，为防止未经过滤处理的空气泄漏，污染周围环境，因此应将过滤器设置在回风、排风机的负压吸入端，既起到保护环境的作用，又起到保护风机的作用。
4 空气过滤器的额定风量是在一定滤速下的风量，设计中为了降低净化空气调节系统的系统总阻力，在选择高效空气过滤器送风口时，一般按额定风量的70％～80％选用。
1.2.3 本条规定了医药洁净室在划分空气调节系统应遵照的各项要求。
1 净化空气调节系统不能与一般空气调节系统合并，因为净化空气调节系统末端风口上装有高效空气过滤器，而一般空气调节系统风口上无过滤器，高效空气过滤器风口在运行过程中阻力会增加，而一般空气调节系统的风口运行中的阻力不变，所以随着运行时间的增加，可能出现医药洁净室风量越来越小，并使医药洁净室的房间或区域的空气压力发生变化。同时还考虑到医药洁净室需要良好的密闭性，也不允许通过风道使医药洁净室与一般空调房间连通。
2 由于无菌生产区的洁净度级别，微生物控制，温度、湿度要求，消毒方式与消毒频率等方面较非无菌生产区均有较大差别，所以从工艺操作要求、空调系统的运行管理、维护与节能方面而言，服务于两个不同区域的净化空气调节系统应分开设置。
3 含有可燃、易爆或有害物质的生产区(如原料药生产中的提取、结晶等工序)所占面积较大时，从安全角度考虑，其空气调节系统应与其他空气调节系统分开。但在制剂生产中，遇有布置分散的小面积该类医药洁净室，当系统上采用足够的安全措施后，可合用一个空调送风系统。
5 由于一个净化空气调节系统只有一个送风参数，对于温度、湿度控制要求差别大的医药洁净室，若合并使用同一个空气调节系统，送风参数需要按照温、湿度要求高的确定，才能同时满足参数要求低的区域(除非在送风支管上另设二次空气处理设备)，这样会造成不必要的能量耗费，所以对温度、湿度要求差别大的区域，宜设置不同的净化空气调节系统，以提供不同要求的送风参数。而有时系统区域较小，分开设置可能因空气调节系统过多而增加造价，在经过技术经济比较后也可合并设置。
另外，别与低级别的医药洁净室(如A／B级与C／D级)除了在洁净级别，温度、湿度要求不同外，分开设置将有利于医药洁净室净化空气调节系统的运行管理。再者，系统风量大时，由于总送风回风管、机组体积均占用空间较大，且对机组强度性能、安装及维护运行带来不利因素，建议宜分开设置。
其他因产品类别不同而需独立设置的净化空气调节系统，见本标准*9．6．1条。
1.2.4 本条为强制性条文。本条*2款关于病原体操作区的回风利用问题，我国药品GMP(2010年修订)附录3“生物制品”*二十二条规定：“……来自病原体操作区的空气不得循环使用”。按照此条款的要求，凡是涉及病原体操作的生产区域，无论其危害程度属于哪一类，均不能利用回风，由此造成净化空气调节系统能耗的增加，不利节能降耗的原则。
根据《*共和国药典》(2015版Ⅲ部)“生物制品生产检定用菌毒种管理规程”，生物制品生产检定用菌毒种的危害程度，按照《人间的病原微生物名录》为基础，根据病原微生物的性、感染后对个体或者群体的危害程度，分为四类：
类病原微生物：指能够引起人类或动物非常严病的微生物，以及我国尚未发现或已经宣布消灭的微生物。
第二类病原微生物：指能够引起人类或动物严病，比较*直接或间接在人与人、人与动物、动物与动物间传播的微生物。
第三类病原微生物：指能够引起人类或动物疾病，但一般情况下对人、动物或环境不构成严重危害，传播高风险有限，实验室感染后很少引起严病，并且具备有效的**和预防措施的微生物。
第四类病原微生物：指在通常情况下不会引起人类或动物疾病的微生物。
根据现行国家标准《实验室生物安全通用要求》GB 19489和《生物安全实验室建筑技术规范》GB 50346的有关规定，实验室生物安全防护等级(BSL，biosafety level)按所操作的生物因子的危害程度分为四级，其中一级防护程度，四级防护程度。以此类推，一类病原体操作的生物安全防护等级为BSL-4，二类病原体操作的生物安全防护等级为BSL-3，三类病原体操作的生物安全防护等级为BSL-2，四类病原体操作的生物安全防护的等级为BSL-1。
根据“生物制品生产检定用菌毒种管理规程”及其附录可知，生物制品生产检定用的菌毒种，均属于第二类、第三类、第四类病原体，其相对应的生物安全防护等级分别为BSL-3、BSL-2、BSL-1。
根据现行国家标准《实验室 生物安全通用要求》GB 19489-2008*6．3．3．3条的要求：“(BSL-3实验室)不得使用实验室防护区排出的空气”(BSL-4实验室按照BSL-3执行)。而对于BSL-1、BSL-2实验室，则无此要求。
根据世界卫生组织(WHO)2004年颁布的实验室生物安全手册(Laboratory Biosafety Manual，Third Edition，2004)，关于生物安全等级的要求见表7。

制药厂无菌车间装修案例报价
其他工艺操作环境设计标准按照附录1*十三条中药品生产操作环境标准执行：设计满足2010 版 GMP《计算机化系统》和《确认与验证》两个附录配套文件的要求。
合理的项目规划
建筑物内一层整体规划为两个生产车间（面积约3 500 m2），一期为一个抗药冻干制剂生产车间，二期为预留扩展车间，作为*二期市场扩张产能发展的预留。二层整体规划布置为公用工程，包括制药用水系统、空调系统、空压系统等。
生产工艺设计的关键要求
（1）工艺流程与洁净度级别
通过ISOLATOR无菌隔离器技术的应用，实现将灌装加塞、进出箱等区域洁净度级别由B级降至C级，在满足无菌/毒性产品各种等级无菌/安全要求的同时，降低项目前期的净化建造成本与后期的生产运行成本。
（2）主要工艺设备选型
清洗灭菌系统配置：一台卧式胶塞清洗机、一台立式铝盖清洗机、一台灭菌柜及配套的隔离器。
配液系统配置：主要由投料隔离器、浓配罐、稀配罐、储罐、CIP站及自控系统组成。
生产线配置：一条L型洗烘灌轧联动线+两台冻干机及固定式自动进出料系统+一台外壁清洗机+配套的ISOLATOR无菌隔离器。
后续检测、包装设备配置：一台自动灯检机+一台贴标机+一台全自动装盒机+一台三维裹包机+一台全自动开箱、装箱、封箱、捆扎及码垛一体机。
自动物流系统：智能机器人上瓶系统、自动快速升降物流门、AGV、RGV及配套的输送装置。
仓库：全自动高架立体库
（3）、物流流向
人员和物料的进出采用定向流动，并物流设置为相对独立的通道，配置RGV、AGV小车及全自动物流输送系统，实现了物料从库房至生产区域的自动输送及衔接；有效的避免了人、物流的交叉，减少人员、产品暴露到不适当洁净环境中带来的污染风险；
不同洁净级别洁净区域之间，使用带洁净空气控制气流方向的梯度式气锁室或自动传递柜，进行、物流控制并对不同洁净/无菌区域进行连接和有效隔离。
隔离器与灌装机、自动进出料系统及轧盖机的配套应用
（4）物料的传送方式
物料输送采用自动化无人操作方式进入，以排除人工操作潜在的质量风险。
西林瓶、胶塞、铝盖、原辅料及外包装材料的输送方式:来自库房的物料，首先采用RGV小车转运至生产区域的物流通道，然后移交至AGV小车上，AGV小车将物料自动转运至对应的物流入口，再利用自动物流输送系统将物流输送至对应的功能间。实现了生产前物料的自动配送。
西林瓶的脱包及上料:配置西林瓶智能机器人自动脱包及上料系统，利用机器人技术实现内包材西林瓶的自动上瓶、去塑料包装膜与纸托，并通过输送系统自动输送至洗瓶机的进瓶工位，解决了现阶段国内所有制药企业此工位需由人工操作来完成的现状。
胶塞(铝盖)处理与输送方式: 铝盖采用真空脉动、气液双相流可控悬浮清洗技术，相比传统卧式胶塞（铝盖）清洗机，其清洗一次合格率提高16%~30%，能耗节约50%，效率提高约30%~50%。满载总周期缩短1~2个小时；清洗后含水量监测数据达到万分之五以下；清洗时不会对胶塞产生搅拌摩擦，清洗后胶塞无变形、掉屑、粘接、老化现象；铝盖清洗后无碰撞变形，达到国际水平。铝盖的转运采用先进的RTP无菌阀门技术的全密闭无菌转运系统，完全解决了人为操作带来对产品污染的可能，大大提高了产品的无菌保证水平。
药液的输送方式：药液灌装时，由密闭的不锈钢管道压力输送至灌装机，经 0.22 μm除菌过滤器终端二次过滤后，注入西林瓶内。配液间设计尽可能的靠近灌装间，实现药液管路距离短，药液残余少。
成品的输送方式：产品装箱、码垛完成后，采用自动物流输送统输送至RGV小车上，RCV小车将产品转运至全自动立体高架库，实现成品的自动入库。
清洗与灭菌：ISOLATOR无菌隔离器系统内部配置清洗水及VHP发生器，实现对隔离器内部的清洁及灭菌。灌装加塞及的灌装系统配置在线清洗(CIP)和在线灭菌(SIP) 功能，具体包括与药液直接接触的灌装泵、管路、灌针等。工、器具灭菌后的转移方式通过 RTP 接口连接将器具转移至隔离器内，以保证隔离器内使用器具的无菌性。
（5）可参观性
生产区域周围设置有足够宽度、良好采光的环形参观走廊，既能够满足生产工艺流程布置顺畅与日常管理，又能**宣传性和可参观性的要求。
（6）可扩展性
预留扩展车间，满足*二期市场扩张产能发展的需求；整个车间采用模块化可复制试设计，实现二期车间可快速的完成建设及投产，缩短产品上市时间。物流通道及物流输送系统充分考虑到资源的共用，实现同时满足一期、二期车间物料输送的要求，限度的提高设备利用率与生产效率，使成本处于合理而较低的状态。

现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016-2014*8．5．4条提出了“地下或半地下建筑(室)、地上建筑内的无窗房间，当总建筑面积大于200m2或一个房间建筑面积大于50m2，且经常有人停留或较多时，应设置排烟设施”的规定。由于医药洁净室的特点和药品质量监管要求，如在医药工业洁净厂房设计中执行此条规定，可能会增大药品生产环境的风险，进而影响药品生产质量安全，理由如下：
1)医药洁净厂房多数为丙类厂房，且洁净区多数在建筑物内区，没有直接的对外开启窗户，这是为了洁净区免受污染，保证药品生产质量。同时根据医药生产工艺操作需要，医药洁净室的隔墙或门上都设有固定的观察窗。
2)医药洁净厂房内，人员密度低且操作人员熟悉疏散路线，设备及管道材质基本为不锈钢，原料为液体或药粉(多数情况药粉在密闭的不锈钢容器中，不暴露在空气中)，墙和吊顶均为不燃材料并有一定的耐火极限要求，因此发生火灾的可能性比一般丙类厂房低。
3)排烟与补风系统的风口通过风管直通大气，即使非火灾时常用的防排烟阀门处于关闭状态，其漏风率也较高，这样势必破坏洁净区的密闭性，导致洁净区被污染的可能性增加。因此排烟与补风系统会给洁净区带来诸多漏点，*破坏洁净房间的洁净度和正压维持量，从而给药品生产质量安全带来较大的风险。
综上所述，为了提供可控的药品生产环境，降低药品生产质量风险，在建筑防排烟设计时，医药洁净室不按地上无窗房间的定义来执行现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016-2014*8．5．4条的规定。
医药洁净厂房中不列入洁净级别的外走道，如有可开启外窗，可作为自然排烟出口或自然补风进风口，但可开启外窗的面积、窗户形式、位置以及对外窗开启装置的要求应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016和《建筑防烟排烟系统技术标准》GB 51251中有关自然通风的规定。
1.2.19 医药洁净厂房中的空调、通风、冷冻等机电用房，一般无人员停留，且其门为防火门，故可不设置排烟设施。
1.2.20 为了对医药洁净室进行噪声控制，需对医药洁净室通风和空气调节系统进行噪声控制计算和降噪设计。在设置消声器时，应采用不易产尘的消声器，如微穿孔板消声器等。
为减小通风及空气调节系统噪声，设计中需注意：
(1)选用高效率、低噪声设备；
(2)风管内风速宜按下列规定选用：总风管为6m／s～10m／s，无送风、回风口的支风管为4m／s～6m／s，有送风、回风口的支风管为2m／s～5m／s；
(3)通风及空调设备应带有减振、隔振装置，必要时需设隔振器和减振基础，设备与风管和配管的连接应设有柔性接管；
(4)风道及阀门等通风构件要有足够的强度，以避免或减低所引起的气流噪声和振动；
(5)风机和设备进出风口处的风管不宜急剧转弯、变径，必要时弯头等处应设导流叶片；
(6)尽可能降低系统总阻力。
1.2.21 为保证医药洁净室的空气洁净度级别，不同空气洁净度级别洁净室之间、洁净室与一般区、洁净室与室外均应保持一定的压差，本标准*3．2．5条规定了小压差值。
由于房间的压差取决于房间的送风与回风、排风量之差，要使房间的压差保持稳定，首先要使送入和排出房间的风量保持恒定，具体做法较多，如在总风管上设微差压传感器，当风量发生变化时，即可通过变频器改变风机转速，使总风量保持不变；又如在进出房间的风管上设定风量阀(CAV阀)，使进出房间的风量恒定不变，也可采用在洁净室内设差压传感器，当房间差压值偏离时，自动调节设在排风管上的变风量阀(VAV阀)，以使室内压力保持稳定；再如可引入分区控制的概念，在保证系统核心区域稳定的情况下尽量节省投资。先在总管上采用风量平衡系统进行宏观控制，再将系统进一步细分为核心区、非核心区、走廊等子环路，各区域风管相对独立，分别设置远程测控阀。当空气调节系统运行时，各子环路首先自动进行区域风量平衡，减少本区域风量波动对其他区域及整个大系统的影响。提高了系统的稳定性和可控性，也便于各区域的系统风量调试和维护。
同时，应在工程中避免影响或改变房间压差的做法：如在同一净化空气调节系统中，对个别房间进行排风、回风的切换或间歇性使用医药洁净室排风系统(如隧道烘箱、干热灭菌柜等工艺设备的排风)，而不采用任何措施进间压力保护等，这些做法都会破坏房间的空气平衡而使房间压力发生变化。因此上述情况均应采取防止洁净室压差变化的措施。