醫療器械潔凈環境控制中塵埃數測試的調研分析

李婧，張佳偉，李軍，李臣

1 北檢潤和（北京）技術服務有限公司 （北京 101111）；2 北京弘海微創科技有限公司（北京 102308）

潔凈室（區）是對塵埃和微生物污染規定需進行環境控制的房間或區域，是無菌、植入醫療器械生產的必備條件[1]。針對不同的生產工藝要求，需要配備相應級別的潔凈室（區），這是保證無菌、植入醫療器械質量的重要前提。

為了深入了解醫療器械生產企業對潔凈室（區）質量控制的水平，本研究對27家醫療器械生產企業潔凈室（區）的日常檢測記錄進行了調研，重點對生產企業塵埃數日常檢測記錄中的問題進行了分析總結，并給出了塵埃數規范測試的方法。

1 潔凈室（區）潔凈度級別的劃分

1.1 空氣潔凈度的發展

世界上最早關于空氣潔凈度的標準是1963年美國發布的FS209[2]，此標準是第1次按照空氣中懸浮粒子量的不同對空氣級別進行了劃分，但標準中只涉及浮游粒子的污染量控制，不涉及微生物污染量的控制。1967年，美國國家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）標準中關于空氣級別出現了100、10 000、100 000級的概念，此概念至今仍是國際生物潔凈室級別劃分的基準。

在美國的影響下，世界各國相繼頒布了本國的空氣等級劃分標準，各國的級別名稱和控制限度雖有所不同，但劃分的依據均是基于空氣中的塵埃數。

1.2 我國空氣潔凈度的相關標準

我國最早的關于潔凈技術的標準是1979年3月由國家建委科教局批準實施的《空氣潔凈技術措施》，此標準按每升環境空氣中所含塵埃數不同將潔凈室分為5個級別，分別為3、30、300、3 000、30 000級。

我國醫藥領域最早關于潔凈技術的標準為《藥品質量管理規范》。現行有效的《藥品生產質量管理規范》是根據《中華人民共和國藥品管理法》《中華人民共和國藥品管理法實施條例》制定的，于2010年10月19日由原衛生部部務會議審議通過，以2011年1月17日原衛生部令第79號發布，自2011年3月1日起施行[3]。為加強對醫療器械的監管，提升醫療器械生產企業的質量管理水平，保障醫療器械的安全、有效，國家藥品監督管理局于2000年8月18日發布了YY/T 0033-2000《無菌醫療器具生產管理規范》[1]，并于2000年9月15日正式實施。

2 塵埃數的要求和測試方法

2.1 塵埃數的要求

YY/T 0033-2000是醫療器械生產企業潔凈室（區）必須執行的標準，標準中對不同級別潔凈室（區）粒子的要求見表1。

表1 標準YY/T 0033-2000中對潔凈室（區）塵埃數的要求（粒/m3）

2.2 塵埃數的判定要求

YY/T 0033-2000中引用的方法標準為GB/T 16292-2010《醫藥工業潔凈室（區）懸浮粒子的測試方法》[4]，該標準中的條款7結果判定中明確規定，判斷懸浮粒子的潔凈度級別應同時滿足以下兩個條件：a）每個采樣點的平均懸浮粒子濃度必須不大于規定的級別界限，即Ai≤級別界限；b）全部采樣點的懸浮粒子濃度平均值均值的95%置信上限必須不大于規定的級別界限，即UCL≤級別界限。

3 醫療器械生產企業塵埃數自檢記錄中存在的問題

本研究對27家醫療器械生產企業潔凈室（區）的日常檢測記錄進行了調研，在調研中發現，僅有4家生產企業塵埃數的測試記錄是正確的（正確率不足15%），其他23家生產企業的塵埃數自檢記錄均存在不同的問題，主要有以下幾種。

3.1 判定條件不完整

前述2.2中已經列出標準GB/T 16292-2010中判斷懸浮粒子（塵埃數）的潔凈度級別應同時滿足兩個條件，但有21 家生產企業的塵埃數自檢記錄中均未考慮標準中的條件a），僅對95% 置信上限進行了判定，此判定條件不完整，可能會出現誤判。

3.2 采樣時間不滿足標準要求

很多生產企業使用的粒子計數器的采樣流量為2.83 L/min，試驗規定的采樣時間為1 min，按照此種采樣方式，每個采樣點的采樣量為2.83 L，不滿足標準GB/T 16292-2010要求（最小采樣量為8.5 L）；而若缺少足夠的采樣量，則不能正確地反映被測房間的粒子濃度。

3.3 未對數據進行統計

在調研的27家生產企業中，有2家生產企業未對粒子的采樣數據進行數學統計，而僅羅列、判定了采樣的結果。懸浮粒子的測試是基于數學統計的結果進行判定的，我們測試時的采樣點存在隨機性，此隨機性符合正態分布，為了更客觀和全面地評估被測房間的懸浮粒子情況，將抽樣得到的數據按照95%置信區間進行計算，用得到的數據估計上限表達[3]，此結果可更準確地反映被測試房間的懸浮粒子情況，而直接用采樣結果進行判定是錯誤的。

4 塵埃數正確測試舉例

4.1 確定采樣點數量和位置

圖1為檢測區域平面示意圖，由圖可知，微生物室和無菌室的潔凈級別為萬級，房間面積分別為8 m2和2.7 m2，均小于10 m2，根據GB/T 16292-2010中的最小采樣點數目表（表2）可知，本檢測房間的采樣點數量均為2個；根據標準中給出的布點參考圖，對房間中對稱的兩個點進行取樣，采樣點位置見圖2。

圖2 塵埃數采樣點布點示意圖

表2 塵埃數最小采樣點數目（個）

4.2 測試并進行數據分析

根據GB/T 16292-2010中采樣次數的要求，使用塵埃粒子計數器對選定的兩個采樣點進行測試（市場上常見的塵埃粒子計數器的采樣量分別為2.83 L/min 和28.3 L/min）。

4.2.1 采樣要求

標準GB/T 16292-2010中對采樣次數的要求包含兩個要點：（1）對于任何被測試的凈化區域，采樣點數目最少為2個；（2）總采樣次數最少為5次，即可在選定的兩個采樣點上的其中一個采樣點上測試2次，另一個采樣點上測試3次，或者可選擇5個采樣點，在每個采樣點上測試1次，或者可在一個采樣點上測試3次，另一個采樣點上也測試3次，總之，只要符合總采樣次數不少于5次即可。

4.2.2 確定采樣量

標準GB/T 16292-2010中對萬級潔凈區域最小采樣量的要求包含兩個要點：（1）粒徑≥0.5 μm 的粒子，最小采樣量為2.83 L/次；（2）粒徑≥5 μm 的粒子，最小采樣量為8.5 L/次。為了測試中便于操作，將兩個粒徑的采樣量均定為8.5 L/次，因為標準中的要求為最小采樣量，對于粒徑≥0.5 μm 的粒子，8.5 L/次的采樣量大于2.83 L/次的最小采樣量，滿足標準要求。

4.2.3 確定采樣時間

（1）選用流量為2.83 L/min 的粒子計數器：為了滿足8.5 L/次的采樣量，在對房間進行塵埃數測試時，每次測試的采樣時間最少為3.0 min（8.5 L/次÷2.83 L/min=3.0 min/次）。（2）選用流量為28.3 L/min 的粒子計數器：為了滿足8.5 L/次的采樣量，在對房間進行塵埃數測試時，每次測試的采樣時間最少為0.3 min（8.5 L/次÷28.3 L/min=0.3 min/次），即18 s。

4.2.4 數據統計

使用流量為2.83 L/min 的粒子計數器，根據確定好的采樣數量、采樣次數、采樣量和采樣時間，對圖1中示意的微生物室和無菌室進行采樣，得到以下數據，見表3。

表3 采樣數據（粒/8.5 L）

表3中的數據為8.5 L 采樣量中含有的粒子數，單位為粒/8.5 L，在對數據進行數學統計前，需要將表3中的數據換算為每立方米中的粒子數，換算步驟如下：（1）1 m3=1 000 L；（2）1 000 L÷8.5 L=118，此為粒/8.5 L 和粒/m3之間的換算系數；（3）1粒/8.5 L×118=1粒/m3；（4）將所有測試得到的數據進行換算，見表4～5。

根據公式（1），計算采樣點的平均粒子數，計算結果見表4～5。

式中，M為平均值的均值，即被測區域的平均粒子濃度，單位為粒/m3；Ai為某一采樣點的平均粒子數（i=1，2，…，L），單位為粒/m3；L為被測區域內的總采樣點，單位為個（本次測試中的L=2）。

根據公式（3），計算標準差，計算結果見表4～5。

式中，SE為平均值均值的標準誤差，單位為粒/m3；M為平均值的均值，即被測區域的平均粒子濃度，單位為粒/m3；Ai為某一采樣點的平均粒子數（i=1，2，…，L），單位為粒/m3；L為被測區域內的總采樣點，單位為個（本次測試中的L=2）。

根據公式（4），計算95%置信上限，計算結果見表4～5。

表4 微生物室塵埃數數據統計（粒/m3）

式中，UCL為平均值均值的95%置信上限，單位為粒/m3；M為平均值的均值，即被測區域的平均粒子濃度，單位為粒/m3；SE為平均值均值的標準誤差，單位為粒/m3；t為95%置信上限的t分布系數，通過查表6可得，本次測試中的t=6.31。

表5 無菌室塵埃數數據統計（粒/m3）

表6 95%置信上限的t 分布系數

4.3 結果評定

根據表4～5中給出的數據，對被測房間微生物室和無菌室的塵埃數進行判定，結果見表7。

表7 結果判定

5 小結

由表4～5可知，塵埃粒子計數器測量得到的數據與檢測項目最終判定時使用的數據相差較大，且兩個測試房間不同的測試值經過統計后有可能得到相同的UCL 結果；若不能正確地對測試值進行數學統計，則無法正確判定潔凈室（區）的潔凈度等級是否滿足標準要求。ISO 14644-1:2015《按粒子濃度劃分的空氣潔凈度等級》是世界各國劃分空氣潔凈度等級的依據，我國目前現行有效的潔凈室（區）相關受控環境的各項國家標準或行業標準也是直接或間接以此標準為依據進行劃分的[5]。由此可見，粒子濃度是劃分空氣潔凈度等級的關鍵指標，正確對粒子進行檢測和報告是醫療器械生產企業對受控環境進行有效控制的重要前提。本研究為生產企業對于塵埃數質量控制提供參考，幫助相關人員正確操作檢測設備并進行計算，保證檢測結果的準確性，切實保障質量控制工作的可行性、延續性、有效性。