生物疫苗工程的设计特点

刘照生
信息产业部电子第十一设计研究院

文 摘

    本文针对生物疫苗工程具有较强生物活性微粒的这一特性，集中阐述了疫苗工程的设计特点，再针对各特点依次进行分析论述，强调疫苗工程防止交叉污染的重要性和提出了防止交叉污染的具体措施，并强调了房间压力的严格控制、消毒系统设计及活毒废水处理的必要性。

关键词

生物洁净室 疫苗工程 活毒 消毒 房间压力 活毒废水 交叉污染

阅读目录：

1 引言
2 合理布置工艺平面，正确划分净化空调系统
3 严格控制房间压力
4 必须设计消毒系统
5 必须处理活毒废水
6 进入活毒区的管道应装止回阀
7 活毒区的排风应装高效或亚高效过滤器
8 结束语
9 参考资料
10相关阅读

1 引言

    随着生物技术的发展，疫苗制品从单一的人体疫苗发展到动物疫苗，甚至检疫苗，并逐渐形成批量生产。许多疫苗制品的生产制备过程中产生的活毒性较强，因此疫苗工程防止交叉污染及消毒系统设计尤为重要，其主要特点如下：

(1)合理布置工艺平面，正确划分净化空调系统；
(2)严格控制房间压力；
(3)必须设计消毒系统；
(4)必须处理活毒废水；
(5)进入活毒区的管道应装止回阀；
(6)活毒区的排风应装高效或亚高效过滤器。

上述六条主要特点均是防止交叉污染的最有效措施，下文将针对上述特点依次进行分析论述。

2 合理布置工艺平面，正确划分净化空调系统

    无论是细胞苗、细菌苗或病毒苗等的生产制备前工序，分装、包装等后工序都必须符合GMP要求。活疫苗与非活疫苗、活疫苗与灭活疫苗，强毒与弱毒疫苗的生产制备应分开布置，才能有效防止交叉污染。活毒区应尽量减少与周围区域的开口面，防止活毒选出活毒区。进入活毒区的人，物流入口分设，便于消毒灭菌处理。

    净化空调系统的主要目的是确保疫苗制品的环境空气品质和防止交叉污染，因此其系统划分尤为重要，划分原则如下：

(1)根据室内的温湿度及洁净度进行系统划分；
(2)生产不同品种疫苗制品的生产制备工序不宜台到一套系统内；
(3)活疫苗与灭活疫苗的生产制备工序不应台到一套系统内；
(4)强毒与弱毒疫卣制品的生产制备工序不宜台到一套系统内；
(5)活疫苗与非活疫苗制品的生产制备工序不应台到一套系统内。

3 严格控制房间压力

    由于疫苗制品具有较强生物活性，为防止活毒通过围护结构的缝隙等处选出活毒区，因此在生产制备有活毒制品的房间应维持负压，并根据其工艺流程形成压差等级，室内压差等级从低到高依次是：

    培养、接种等工序←气闸室或缓冲闯←清洁走道，每级的级差最好10Pa。

室内压差控制可采用如下几种方式：

    (1)室内有排风时，可通过调节排风量的大小来控制室内压力，如图1，可通过改变风机转速或调节电动风阀的开启大小来改变排风量。

    (2)将相同压力的洁净室的回风用一道母管连接，并在该母管上设一电动阀；在相同压力的房间中取一代表性房间，并在该房间内设压力传感器，根据该房间的压力变化来调节母管上的电动风阀大小，从而维持房间的压力，如图1。

图1 室内压差控制原理图

    上图中，为了节能和维持恒定送风量，空调器送风机最好配变频器，根据管路动压来调节风机转速，并维持恒定送风量。刚更换过滤器时，系统阻力P₁最小，此时风机转速n₁最低；随着系统运行，过滤器阻力增大，系统阻力增大为P₂，此时风机转速n₂最高，如图2。

图2  系统阻力特征图

    (3)通过调节新风量来控制房间压力，净化系统新、回风阀最好联动，保持送风量不变。

    (4)通过余压阀控制房间压力，余压阀不得装在活毒区与非活毒区之间、强毒区与弱毒区之间。

4 必须设计消毒系统

    为保证药品质量，防止交叉污染，从事疫苗制品操作的人员须进行更衣、手消毒，甚至淋浴后方可进入洁净室；从事有较强活毒性疫苗制品操作的人员，必须经过淋浴后方可退出洁净室，以防将活毒带出洁净室。

    进入活毒区的货物在人口气闸室进行熏蒸消毒，因此净化空调系统必须设计消毒系统．将电动风阀和消毒排风机相互联锁，见图1；退出活毒区的废弃物须在出口气闸室进行消毒灭菌，其消毒系统设计同入口气闸室。由于气闸室消毒是不定期性的，为便于系统设计和运行操作，该房间的气流形式为直流式。消毒时，关闭该室的送、排风阀及排风机。室内放入消毒剂进行消毒；消毒结束后，开启送、排风阀及排风机，排除室内的消毒剂；

    因为在房间、风管、空调器等的角落处，以及过滤器上容易积存细菌或病毒，所以当更换药品生产、间断性生产以及连续性生产到一定时间后，整个净化空调系统(包括房间)需要消毒。

    整个系统的消毒灭菌有紫外线灯灭菌和气体灭菌消毒两种方式。紫外线灯灭菌仪为表面灭菌，对被照射物体的背阴面没有灭菌作用；气体灭菌消毒可深入到整个空间的各个角落。

    气体灭菌消毒可通过熏蒸或通过管路系统两种方式来实现，两种方式都应单设消毒排风系统，比较方便彻底的气体灭菌方式是在主回风管下设消毒风机，见围1。消毒时，关闭消毒风机及新风阀，让空气循环，使整个系统和房间充满消毒剂：消毒完后，开启排风机及新风阀，关闭系统回风阀，让空气直流，排除室内残存的消毒剂。

5 必须处理活毒废水

    为防止活毒随废水逸出活毒区，因此活毒废水应单独排放，并经灭菌处理后方可同其他废水合流，排至城市官网。活毒废水的灭菌方式可采用次氯酸钠灭活处理或高压蒸汽灭菌处理，灭菌处理的流程可参照图3。

图3  灭菌处理流程

6 进入活毒区的管道应装止回阀

    进人活毒区的管道，如工业蒸汽、纯蒸汽、压缩空气、给水管等，当系统放空后，形成空气通路，话毒容易通过管路逸出活毒区，因此应在进人活毒区的管道上装止回阀。止回阀的材质应与管材相同，如纯蒸汽管道采用316L不锈钢管，则止回阀的材质也应为316L不锈钢。

7 活毒区的排风应装高效或亚高效过滤器

    为防止活毒通过排风管逸至室外、因此必须在排风管上装高效过滤器或亚高效过滤器、如图1。细菌或病毒一般附着在尘埃上，其等价粒径一般为1-5μm^[2] ，因此用高效或亚高效过滤器可以把细菌或病毒挡在过滤器上；在系统消毒时，可将细菌或病毒彻底消灭。另外，排风管上装上过滤器能防止室外尘埃倒灌人室内，从而有效维持室内洁净度。

活毒区排风机的风量、风压选择应注意如下几点：

(1)风量选择：

a．直流式负压房间(如气闸室)应根据房间压力要求计算后确定；

b．系统消毒风机的风量一般大于或等于系统新风量，应通过风量平衡的计算后确定；

C．工艺设备的排风按局部排风量计算。

(2)风压选择：

    P=a[ΣR₁L₁+Σ(△P_i+2△P₀)] ^[3]

式中：

a-附加系致，一般取10%～15%；
P-风机全压，Pa；
R₁-第i段风管比摩阻，Pa/m；
△P-第i段风管长度，m；
△P₁-第i个管件的局部阻力，Pa；
△P₀-过滤器初阻力，Pa。

    B级高效过滤器的初阻力一般为220Pa ^[1] ，目此排风机的全压约为500Pa。

    (3)某些房间的排风量比较小，而风机风压比较高，凡风量低于500m³/h，而风压要求500Pa的风机最好采用直流电机。

8 结束语

    疫苗工程设计同其他生物洁净室的设计相比，其生物话性较强，某些洁净室甚至具有高生物活性，因此在疫苗工程设计中，无论是围护结构、工艺布局或其他相关专业的设计都必须有防止交叉污染和防止活毒逸至活毒区外的措施。净化空调系统及房间均需定期作消毒灭菌处理。另外，疫苗工程同样具有生物洁净室的特性，因此疫苗工程设计仍应作好值班系统设计，可参见“生物洁净室的设计特点” ^[4] 。

参考资料

1 许钟麟，编著。空气洁净技术原理。上海： 同济大学出版社 1998。
2 许钟麟，编著。洁净室设计。北京：地震出版社，1994
3 黄素逸，等编者。采暖空调制冷手册。北京：机械工业出版社，1995。
4 刘照生，生物洁净室的设计特点，暖通空调，2000、1，P46-47。

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