高效空氣除菌過濾器在GMP潔淨廠房中的安裝與維護要點 一、引言 高效空氣除菌過濾器（High-Efficiency Particulate Air, HEPA）和超高效空氣過濾器（Ultra Low Penetration Air, ULPA）作為潔淨室係統的...
高效空氣除菌過濾器在GMP潔淨廠房中的安裝與維護要點
一、引言
高效空氣除菌過濾器（High-Efficiency Particulate Air, HEPA）和超高效空氣過濾器（Ultra Low Penetration Air, ULPA）作為潔淨室係統的核心組成部分，廣泛應用於製藥、生物技術、醫療設備、食品加工等對空氣質量要求極高的領域。尤其是在符合《藥品生產質量管理規範》（Good Manufacturing Practice, GMP）標準的潔淨廠房中，空氣過濾係統的性能直接影響產品的質量與安全性。
本文將從高效空氣除菌過濾器的基本原理出發，詳細闡述其在GMP潔淨廠房中的安裝要點與日常維護策略，並結合國內外權威文獻及行業標準，提供實用的技術參數與操作指南。
二、高效空氣除菌過濾器的基本原理與分類
2.1 工作原理
HEPA/ULPA過濾器通過物理攔截、慣性撞擊、擴散沉降和靜電吸附等多種機製捕集空氣中懸浮顆粒物，從而實現高效淨化。根據美國能源部（DOE）標準，HEPA過濾器對0.3 μm粒徑顆粒的過濾效率應不低於99.97%，而ULPA過濾器則對0.12 μm顆粒的過濾效率達到99.999%以上。
2.2 主要分類
| 分類 | 過濾效率 | 粒徑範圍 | 應用場景 |
|---|---|---|---|
| HEPA | ≥99.97% | 0.3 μm | 潔淨車間、醫院手術室 |
| ULPA | ≥99.999% | 0.12 μm | 半導體製造、生物安全實驗室 |
注：數據來源：ASHRAE Handbook – HVAC Systems and Equipment (2020)
三、GMP潔淨廠房對空氣過濾係統的要求
根據中國國家藥監局發布的《藥品生產質量管理規範》（GMP）2010年修訂版，潔淨區按空氣潔淨度分為A級、B級、C級、D級四個等級，不同等級對空氣粒子數和微生物限度有明確限製。
| 潔淨等級 | ISO標準 | 空氣粒子限值（≥0.5 μm） | 微生物限度（CFU/m³） |
|---|---|---|---|
| A級 | ISO 5 | ≤3520 | 懸浮菌≤1，沉降菌≤1 |
| B級 | ISO 7 | ≤35200 | 懸浮菌≤10，沉降菌≤5 |
| C級 | ISO 8 | ≤352000 | 懸浮菌≤100，沉降菌≤50 |
| D級 | ISO 9 | ≤3520000 | 按需設定 |
注：數據來源：《藥品生產質量管理規範》（GMP）2010年修訂版
為滿足上述潔淨等級要求，GMP廠房通常采用“初效+中效+高效”的三級過濾係統，其中高效過濾器位於末端送風口位置，是保障潔淨環境的後一道防線。
四、高效空氣除菌過濾器的選型與產品參數
4.1 選型依據
選擇高效過濾器時應考慮以下因素：
- 潔淨等級要求
- 安裝空間尺寸
- 風量需求
- 初始壓降與容塵量
- 材質耐腐蝕性
- 是否具備滅菌功能（如高溫滅菌）
4.2 常見產品參數對比
| 參數項 | HEPA H13 | HEPA H14 | ULPA U15 | ULPA U16 |
|---|---|---|---|---|
| 過濾效率 | ≥99.97% | ≥99.995% | ≥99.999% | ≥99.9995% |
| 粒徑測試點 | 0.3 μm | 0.3 μm | 0.12 μm | 0.12 μm |
| 初始阻力 | 200-250 Pa | 250-300 Pa | 300-350 Pa | 350-400 Pa |
| 大風量 | 1000 m³/h | 1000-1200 m³/h | 800-1000 m³/h | 600-800 m³/h |
| 容塵量 | 500-800 g | 600-900 g | 400-600 g | 300-500 g |
| 材質 | 玻璃纖維紙芯體 | 玻璃纖維紙芯體 | 超細玻璃纖維紙 | 超細玻璃纖維紙 |
| 滅菌方式 | 可選高溫滅菌 | 可選高溫滅菌 | 可選化學熏蒸或紫外 | 可選化學熏蒸或紫外 |
注：數據來源：Camfil Farr《高效空氣過濾器手冊》（2021）、中國建築工業出版社《潔淨廠房設計規範》GB50073-2013
五、高效空氣除菌過濾器的安裝要點
5.1 安裝前準備
5.1.1 現場檢查
- 確認送風口結構是否完好無損
- 測量風速與風量是否符合設計要求
- 檢查密封條完整性，防止漏風
- 核實過濾器型號與圖紙一致
5.1.2 安全防護
- 佩戴防塵口罩與手套
- 使用無塵工具進行安裝
- 防止濾材受潮或破損
5.2 安裝步驟
| 步驟 | 內容描述 |
|---|---|
| 1 | 關閉風機係統，確保無風狀態下操作 |
| 2 | 清理送風口內部灰塵，檢查密封槽 |
| 3 | 將過濾器緩慢插入框架，避免碰撞 |
| 4 | 檢查四周邊緣是否貼合緊密 |
| 5 | 安裝完畢後進行檢漏測試（PAO法或激光粒子計數器） |
注：參考文獻：ISO 14644-3:2019《潔淨室及相關受控環境 第3部分：檢測方法》
5.3 常見安裝問題及解決措施
| 問題現象 | 原因分析 | 解決方案 |
|---|---|---|
| 風量不足 | 安裝不到位、濾網堵塞 | 檢查安裝間隙，更換新濾網 |
| 泄露報警 | 密封不嚴 | 加強密封條、重新安裝 |
| 異常噪音 | 濾材變形、固定鬆動 | 更換濾材、緊固支架 |
六、高效空氣除菌過濾器的運行維護
6.1 日常監測與記錄
- 定期檢測風速：建議每季度一次，使用熱球式風速儀測量。
- 壓差監測：設置壓差表實時監控初效、中效與高效之間的壓力變化。
- 粒子計數：使用激光粒子計數器檢測潔淨度，頻率視潔淨等級而定（A/B級每日一次）。
- 微生物檢測：采用沉降菌法或浮遊菌采樣器，每月至少一次。
6.2 維護周期與項目
| 項目 | 周期 | 內容 |
|---|---|---|
| 外觀檢查 | 每月 | 檢查濾材是否有破損、汙染 |
| 壓差記錄 | 每日 | 記錄前後壓差變化 |
| 檢漏測試 | 每年 | PAO法或光度計法檢測泄漏率 |
| 更換周期 | 視情況 | 當壓差超過初始值1.5倍或檢測不合格時更換 |
注：參考文獻：中國醫藥集團設計院，《潔淨廠房空氣淨化係統設計與運行管理》（2018）
6.3 故障處理與應急措施
| 故障類型 | 表現 | 處理方法 |
|---|---|---|
| 高效失效 | 潔淨度下降、微生物超標 | 立即停機更換過濾器 |
| 風速異常 | 風口風速低於設計值 | 檢查風機狀態、更換前置過濾器 |
| 漏風報警 | 檢測到粒子濃度突增 | 重新密封或局部修複 |
七、高效空氣除菌過濾器的驗證與再確認
7.1 驗證內容
根據ICH Q7、FDA cGMP以及中國GMP要求，高效過濾器需進行如下驗證：
- 安裝確認（IQ）：包括安裝位置、型號、數量、密封性等；
- 運行確認（OQ）：測試風速、風量、壓差、泄露率等；
- 性能確認（PQ）：持續監測潔淨度與微生物水平，確認係統穩定性。
7.2 檢漏測試方法
常用檢漏方法包括：
- PAO法（聚α烯烴法）：通過霧化PAO試劑，在下遊端檢測泄漏濃度。
- 光度計法：使用氣溶膠光度計測定穿透率，合格標準為≤0.03%。
- 激光粒子計數器法：適用於非油性粒子檢測，靈敏度高。
注：參考文獻：FDA Guidance for Industry: Sterile Drug Products Produced by Aseptic Processing (2004)
八、高效空氣除菌過濾器的更換與報廢處理
8.1 更換條件
- 初期壓差增加至原值的1.5倍以上；
- 檢測發現泄漏點且無法修複；
- 潔淨度指標連續多次不合格；
- 使用年限超過廠家推薦期限（一般為3~5年）。
8.2 報廢處理流程
- 關閉風機係統，確保無風流動；
- 穿戴防護裝備（口罩、手套、防護服）；
- 拆除舊過濾器，放入專用包裝袋；
- 消毒處理（可采用環氧乙烷或紫外線照射）；
- 登記報廢信息，包括日期、原因、人員簽字；
- 按照危險廢棄物處理規定進行處置。
注：參考文獻：國家生態環境部《危險廢物名錄》（2021年版）
九、國內外典型應用案例
9.1 上海某生物醫藥公司潔淨車間改造項目
該項目為GMP A/B級潔淨區域，采用Camfil H14級HEPA過濾器，配合VHP（汽化過氧化氫）滅菌係統。安裝過程中嚴格執行ISO標準，每年進行兩次PAO檢漏測試，潔淨度長期穩定達標。
9.2 美國輝瑞製藥工廠HVAC係統升級
輝瑞公司在其疫苗生產車間中引入ULPA U16過濾器，搭配智能壓差監測係統與遠程報警平台，實現了自動化管理與預警機製，有效提升了係統運行可靠性。
十、結語（略）
參考文獻
- 國家食品藥品監督管理總局. 《藥品生產質量管理規範（2010年修訂）》[Z]. 北京：中國醫藥科技出版社，2011.
- Camfil Farr. High Efficiency Air Filters Technical Manual [M]. Sweden: Camfil Group, 2021.
- ASHRAE. ASHRAE Handbook – HVAC Systems and Equipment [M]. Atlanta: ASHRAE Inc., 2020.
- 中國建築科學研究院. GB50073-2013《潔淨廠房設計規範》[S]. 北京：中國建築工業出版社，2013.
- ISO. ISO 14644-3:2019 Cleanrooms and associated controlled environments — Part 3: Test methods [S].
- FDA. Guidance for Industry: Sterile Drug Products Produced by Aseptic Processing — Current Good Manufacturing Practice [R]. U.S. Department of Health and Human Services, 2004.
- 國家生態環境部. 《危險廢物名錄（2021年版）》[EB/OL]. http://www.mee.gov.cn, 2021.
- 中國醫藥集團設計院. 《潔淨廠房空氣淨化係統設計與運行管理》[M]. 北京：中國醫藥科技出版社，2018.
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