醫藥生產環境中B類高效過濾器的配置與維護策略 引言 在醫藥生產環境中，空氣潔淨度是保障藥品質量、防止微生物汙染和交叉汙染的關鍵因素之一。根據《中華人民共和國藥典》（2020年版）及《藥品生產質量...
醫藥生產環境中B類高效過濾器的配置與維護策略
引言
在醫藥生產環境中，空氣潔淨度是保障藥品質量、防止微生物汙染和交叉汙染的關鍵因素之一。根據《中華人民共和國藥典》（2020年版）及《藥品生產質量管理規範》（GMP，2010年修訂）的相關規定，不同潔淨級別區域對空氣中的微粒濃度有嚴格要求。其中，高效過濾器（High-Efficiency Particulate Air Filter, HEPA）作為潔淨室空氣淨化係統的核心組件，承擔著去除空氣中0.3μm以上微粒的重要任務。
在實際應用中，高效過濾器按性能分為A、B、C三類，其中B類高效過濾器因其較高的過濾效率與合理成本，在醫藥行業中被廣泛應用於D級至A級潔淨區的送風末端或關鍵工藝區域。本文將係統闡述B類高效過濾器的技術參數、選型原則、安裝配置方案以及科學維護策略，並結合國內外權威文獻與標準，為醫藥生產企業提供實用參考。
一、B類高效過濾器的基本定義與分類
（一）高效過濾器的分類依據
根據中國國家標準 GB/T 13554-2020《高效空氣過濾器》 的新規定，高效過濾器按照其在額定風量下的鈉焰法或計數法測試所得的過濾效率劃分為以下三類：
| 類別 | 過濾效率（≥0.3μm顆粒） | 測試方法 | 適用場景 |
|---|---|---|---|
| A類 | ≥99.9% | 鈉焰法 | 一般工業潔淨環境 |
| B類 | ≥99.99% | 計數法 | 醫藥、生物製藥潔淨區 |
| C類 | ≥99.999% | 計數法 | 高風險無菌操作區 |
注：測試條件為額定風量下，使用多分散相氣溶膠（如DOP或PSL）進行挑戰性試驗。
B類過濾器相較於A類具有更高的粒子捕集能力，尤其適用於對空氣質量要求較高的非終滅菌產品生產區（如無菌製劑灌裝線），其過濾效率達到H13等級（EN 1822:2019標準）。
（二）國際標準中的對應關係
國際上普遍采用歐洲標準 EN 1822:2019《High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA)》 對高效過濾器進行分級。B類過濾器在我國標準中大致對應於HEPA H13級別，具體參數如下表所示：
| 歐洲標準（EN 1822） | 過濾效率（MPPS粒徑） | 等效中國標準 | 應用領域 |
|---|---|---|---|
| H10 | ≥85% | — | 初效後置預過濾 |
| H11 | ≥95% | — | 中等潔淨區 |
| H12 | ≥99.5% | 接近A類 | 輔助潔淨區 |
| H13 | ≥99.9% | B類 | 醫藥核心區域 |
| H14 | ≥99.995% | C類 | 無菌隔離器、RABS |
參考文獻：European Committee for Standardization. EN 1822-1:2019 – High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA).
值得注意的是，美國FDA在《Guidance for Industry: Sterile Drug Products Produced by Aseptic Processing》中明確指出，無菌操作區的送風係統必須配備經完整性測試合格的HEPA過濾器（通常為H13及以上），以確保動態環境下懸浮粒子控製達標。
二、B類高效過濾器的關鍵技術參數
為實現穩定可靠的空氣淨化效果，B類高效過濾器的設計需滿足多項物理與性能指標。以下是典型B類HEPA過濾器的主要技術參數：
| 參數項 | 標準值/範圍 | 說明 |
|---|---|---|
| 過濾介質 | 超細玻璃纖維紙（Glass Fiber Media） | 直徑約0.5–2μm，隨機排列形成三維網絡結構 |
| 過濾效率 | ≥99.99% @ 0.3μm（計數法） | 符合GB/T 13554-2020 B類要求 |
| 額定風量 | 800–1200 m³/h（標準尺寸610×610×292mm） | 實際運行建議不超過額定值的80% |
| 初始阻力 | ≤200 Pa | 新裝狀態下通過額定風量時壓降 |
| 容塵量 | ≥500 g/m² | 表示可容納顆粒物總量，影響使用壽命 |
| 使用壽命 | 3–7年（視環境而定） | 受前端預過濾器保護程度影響顯著 |
| 框架材質 | 鋁合金或鍍鋅鋼板 | 防腐蝕、高強度，密封性好 |
| 密封方式 | 聚氨酯發泡膠或液槽密封 | 液槽密封更適用於高風險區域 |
| 泄漏率 | ≤0.01% | 經PAO/DOP掃描檢測，局部泄漏點不得超過標準限值 |
數據來源：中國建築科學研究院空調所，《潔淨室用高效過濾器性能實測報告》，2021年。
此外，現代B類過濾器常集成壓差監測接口，便於連接自動化監控係統，實現遠程數據采集與報警聯動。
三、B類高效過濾器在醫藥潔淨室中的配置原則
（一）潔淨等級匹配原則
根據GMP附錄1《無菌藥品》的規定，各潔淨級別的空氣處理要求如下：
| 潔淨級別 | 懸浮粒子標準（≥0.5μm） | 是否強製使用B類過濾器 | 典型應用場景 |
|---|---|---|---|
| A級 | ≤3,520/m³ | 是（末端安裝） | 灌裝線、無菌傳遞窗 |
| B級 | ≤3,520/m³（靜態） | 是（背景支持） | 無菌操作室背景環境 |
| C級 | ≤352,000/m³ | 否（可選用A類） | 非無菌製劑配製區 |
| D級 | ≤3,520,000/m³ | 否 | 原料暫存、外包裝區 |
來源：國家藥品監督管理局. 《藥品生產質量管理規範（2010年修訂）》附錄1.
由此可見，A/B級區域必須采用B類或更高性能的過濾器作為末端送風裝置。
（二）係統層級配置模型
一個完整的空氣淨化係統應包含三級過濾結構：
- 初級過濾器（G4/F5級）：攔截大顆粒粉塵（>5μm），保護中效過濾器；
- 中效過濾器（F7/F8級）：捕獲中等粒徑顆粒（1–5μm），延長高效過濾器壽命；
- 高效過濾器（B類/H13）：安裝於送風末端，實現終淨化。
該“三級屏障”體係可有效降低B類過濾器的負荷，提升整體係統經濟性與可靠性。
圖：典型醫藥潔淨空調係統流程圖（簡略示意）
新風 → 初效過濾 → 回風混合 → 中效過濾 → 表冷/加熱 → 加濕 → 風機 → 高效過濾（B類）→ 潔淨室
↑
PAO測試口 / 壓差表（三）安裝位置與密封方式選擇
B類高效過濾器常見安裝形式包括：
| 安裝方式 | 特點 | 適用場合 | 維護難度 |
|---|---|---|---|
| 薄型箱體安裝（幹式） | 結構緊湊，更換方便 | 一般潔淨區 | 中等 |
| 液槽密封安裝 | 密封性極佳，防泄漏能力強 | A/B級高風險區 | 較高（需專業工具） |
| U型槽+密封墊 | 成本低，適用於改造項目 | C級輔助區 | 低 |
參考：ASHRAE Handbook—HVAC Applications (2020), Chapter 62: Clean Spaces.
液槽密封係統通過在過濾器邊框浸入特製矽油或氟化液中形成動態密封，即使框架輕微變形也能保持氣密性，特別適合用於生物安全實驗室與無菌製劑車間。
四、B類高效過濾器的運行監測與維護策略
（一）日常監測項目
為確保B類過濾器持續有效工作，企業應建立定期監測機製，主要內容包括：
| 監測項目 | 監測頻率 | 方法/設備 | 判定標準 |
|---|---|---|---|
| 靜態壓差 | 每日 | 數字壓差計 | 新增壓差 > 初始值1.5倍時預警 |
| 風速均勻性 | 每季度 | 熱球風速儀 | 各點風速偏差 ≤±15%平均值 |
| 懸浮粒子數 | 每月 | 在線/便攜式粒子計數器 | 符合ISO 14644-1 Class 5要求 |
| 微生物沉降菌 | 每周 | 平皿暴露法（TSA培養） | A級≤1 CFU/4h，B級≤5 CFU/4h |
引用：ISO 14644-1:2015 Cleanrooms and associated controlled environments — Part 1: Classification of air cleanliness by particle concentration.
（二）完整性測試（Integrity Test）
完整性測試是驗證高效過濾器是否存在泄漏的核心手段。常用方法為氣溶膠光度計掃描法（PAO/DOP法），其操作流程如下：
- 在過濾器上遊發生穩定濃度的PAO氣溶膠（濃度≥20 μg/L）；
- 使用光度計探頭以5 cm/s速度沿下遊側掃描整個過濾麵及邊框；
- 若局部穿透率超過0.01%，則判定存在泄漏。
| 測試標準 | 穿透率限值 | 使用儀器 | 執行周期 |
|---|---|---|---|
| GB/T 13554-2020 | ≤0.01% | ATI 2H光度計 | 安裝後首次測試，之後每年一次 |
| EN 1822:2019 | MPPS穿透≤0.01% | TSI PortaCount | 關鍵變更或維修後追加測試 |
文獻支持：王海燕等. “HEPA過濾器PAO檢漏技術在製藥企業中的應用”.《中國醫藥工業雜誌》，2019年第50卷第6期。
對於液槽密封係統，還需檢查液槽液位是否正常，避免因液體揮發導致密封失效。
（三）更換與報廢標準
盡管B類過濾器設計壽命較長，但實際更換時機應基於綜合評估，而非固定年限。推薦更換條件如下：
- 壓差達到初阻力的2倍且清洗無效；
- 完整性測試發現不可修複泄漏；
- 外觀破損、受潮或被化學物質腐蝕；
- 連續三個月風量下降超過15%（排除風機故障）；
- 所屬潔淨區環境監測頻繁超標，排除其他汙染源後懷疑過濾器失效。
更換過程須遵循SOP程序，佩戴PPE防護裝備，並對舊濾芯進行危險廢物處理（可能吸附有害微生物或藥物粉塵）。
五、常見問題分析與優化建議
（一）壓差異常升高的原因及對策
| 可能原因 | 影響 | 解決措施 |
|---|---|---|
| 前端預過濾器堵塞 | 增加係統阻力，縮短高效壽命 | 定期更換初/中效過濾器（建議每月檢查） |
| 環境塵埃濃度過高 | 加速容塵飽和 | 改善外圍空氣質量，增設新風過濾 |
| 過濾器受潮黴變 | 引起二次汙染與阻力上升 | 檢查空調除濕功能，避免冷凝水接觸濾材 |
（二）泄漏點定位與修複
若掃描發現局部泄漏，可根據位置采取不同補救措施：
- 邊框泄漏：重新緊固壓件或補充密封膠；
- 濾紙破損：局部貼覆專用修補膜（僅限小麵積）；
- 大麵積損壞：立即停用並更換整塊過濾器。
注意：任何修補行為均需重新進行完整性測試確認有效性。
（三）智能化運維發展趨勢
隨著工業4.0推進，越來越多藥企引入智能高效過濾管理係統，其特點包括：
- 實時采集壓差、溫濕度、風量數據；
- AI算法預測濾器剩餘壽命；
- 自動生成維護工單並推送至移動端；
- 與MES/QMS係統集成，實現合規追溯。
例如，某跨國製藥企業在蘇州工廠部署了基於LoRa無線傳感網絡的過濾器監控平台，使非計劃停機時間減少40%，年維護成本降低28%（數據來自公司年報，2022）。
六、國內外典型案例比較分析
| 項目 | 中國某生物製藥公司（北京） | 美國輝瑞（Puerto Rico生產基地） |
|---|---|---|
| 潔淨等級 | A/B級無菌灌裝區 | ISO Class 5（等效A級） |
| 過濾器類型 | 國產B類HEPA（H13） | Camfil Nanostat® H13進口濾芯 |
| 安裝方式 | 液槽密封 | Dry-seal with silicone gasket |
| 測試頻率 | PAO每年1次 + 在線粒子監控 | PAO每半年1次 + 實時光度監測 |
| 平均更換周期 | 5.2年 | 6.8年 |
| 故障率（五年累計） | 1.7% | 0.4% |
數據整理自：《中國製藥工程》2023年第4期；Pfizer Global Facilities Report 2022.
可見，進口高端濾材在長期穩定性方麵表現更優，但國產B類產品憑借性價比優勢在國內市場占據主導地位。未來發展方向應聚焦材料創新與智能製造，縮小差距。
參考文獻
- 國家藥品監督管理局. 《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.
- GB/T 13554-2020. 《高效空氣過濾器》[S]. 北京: 中國標準出版社, 2020.
- ISO 14644-1:2015. Cleanrooms and associated controlled environments — Part 1: Classification of air cleanliness by particle concentration [S]. Geneva: ISO, 2015.
- EN 1822-1:2019. High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA) [S]. Brussels: CEN, 2019.
- ASHRAE. ASHRAE Handbook—HVAC Applications [M]. Atlanta: ASHRAE, 2020.
- FDA. Guidance for Industry: Sterile Drug Products Produced by Aseptic Processing [R]. Rockville: U.S. Food and Drug Administration, 2004.
- 王海燕, 李偉. “HEPA過濾器PAO檢漏技術在製藥企業中的應用”[J]. 中國醫藥工業雜誌, 2019, 50(6): 873–877.
- 中國建築科學研究院. 《潔淨室用高效過濾器性能實測報告》[R]. 北京: CABR, 2021.
- Camfil. Nanostat® HEPA Filter Technical Brochure [Z]. Stockholm: Camfil Group, 2022.
- Pfizer Inc. Global Facilities Sustainability Report 2022 [R]. New York: Pfizer, 2023.
（全文約3,680字）
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