高效空气除菌过滤器在GMP洁净厂房中的安装与维护要点

一、引言

高效空气除菌过滤器（High-Efficiency Particulate Air, HEPA）和超高效空气过滤器（Ultra Low Penetration Air, ULPA）作为洁净室系统的核心组成部分，广泛应用于制药、生物技术、医疗设备、食品加工等对空气质量要求极高的领域。尤其是在符合《药品生产质量管理规范》（Good Manufacturing Practice, GMP）标准的洁净厂房中，空气过滤系统的性能直接影响产品的质量与安全性。

本文将从高效空气除菌过滤器的基本原理出发，详细阐述其在GMP洁净厂房中的安装要点与日常维护策略，并结合国内外权威文献及行业标准，提供实用的技术参数与操作指南。

二、高效空气除菌过滤器的基本原理与分类

2.1 工作原理

HEPA/ULPA过滤器通过物理拦截、惯性撞击、扩散沉降和静电吸附等多种机制捕集空气中悬浮颗粒物，从而实现高效净化。根据美国能源部（DOE）标准，HEPA过滤器对0.3 μm粒径颗粒的过滤效率应不低于99.97%，而ULPA过滤器则对0.12 μm颗粒的过滤效率达到99.999%以上。

2.2 主要分类

分类	过滤效率	粒径范围	应用场景
HEPA	≥99.97%	0.3 μm	洁净车间、医院手术室
ULPA	≥99.999%	0.12 μm	半导体制造、生物安全实验室

注：数据来源：ASHRAE Handbook – HVAC Systems and Equipment (2020)

三、GMP洁净厂房对空气过滤系统的要求

根据中国国家药监局发布的《药品生产质量管理规范》（GMP）2010年修订版，洁净区按空气洁净度分为A级、B级、C级、D级四个等级，不同等级对空气粒子数和微生物限度有明确限制。

洁净等级	ISO标准	空气粒子限值（≥0.5 μm）	微生物限度（CFU/m³）
A级	ISO 5	≤3520	悬浮菌≤1，沉降菌≤1
B级	ISO 7	≤35200	悬浮菌≤10，沉降菌≤5
C级	ISO 8	≤352000	悬浮菌≤100，沉降菌≤50
D级	ISO 9	≤3520000	按需设定

注：数据来源：《药品生产质量管理规范》（GMP）2010年修订版

为满足上述洁净等级要求，GMP厂房通常采用“初效+中效+高效”的三级过滤系统，其中高效过滤器位于末端送风口位置，是保障洁净环境的最后一道防线。

四、高效空气除菌过滤器的选型与产品参数

4.1 选型依据

选择高效过滤器时应考虑以下因素：

洁净等级要求
安装空间尺寸
风量需求
初始压降与容尘量
材质耐腐蚀性
是否具备灭菌功能（如高温灭菌）

4.2 常见产品参数对比

参数项	HEPA H13	HEPA H14	ULPA U15	ULPA U16
过滤效率	≥99.97%	≥99.995%	≥99.999%	≥99.9995%
粒径测试点	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
最大风量	1000 m³/h	1000-1200 m³/h	800-1000 m³/h	600-800 m³/h
容尘量	500-800 g	600-900 g	400-600 g	300-500 g
材质	玻璃纤维纸芯体	玻璃纤维纸芯体	超细玻璃纤维纸	超细玻璃纤维纸
灭菌方式	可选高温灭菌	可选高温灭菌	可选化学熏蒸或紫外	可选化学熏蒸或紫外

注：数据来源：Camfil Farr《高效空气过滤器手册》（2021）、中国建筑工业出版社《洁净厂房设计规范》GB50073-2013

五、高效空气除菌过滤器的安装要点

5.1 安装前准备

5.1.1 现场检查

确认送风口结构是否完好无损
测量风速与风量是否符合设计要求
检查密封条完整性，防止漏风
核实过滤器型号与图纸一致

5.1.2 安全防护

佩戴防尘口罩与手套
使用无尘工具进行安装
防止滤材受潮或破损

5.2 安装步骤

步骤	内容描述
1	关闭风机系统，确保无风状态下操作
2	清理送风口内部灰尘，检查密封槽
3	将过滤器缓慢插入框架，避免碰撞
4	检查四周边缘是否贴合紧密
5	安装完毕后进行检漏测试（PAO法或激光粒子计数器）

注：参考文献：ISO 14644-3:2019《洁净室及相关受控环境第3部分：检测方法》

5.3 常见安装问题及解决措施

问题现象	原因分析	解决方案
风量不足	安装不到位、滤网堵塞	检查安装间隙，更换新滤网
泄露报警	密封不严	加强密封条、重新安装
异常噪音	滤材变形、固定松动	更换滤材、紧固支架

六、高效空气除菌过滤器的运行维护

6.1 日常监测与记录

定期检测风速：建议每季度一次，使用热球式风速仪测量。
压差监测：设置压差表实时监控初效、中效与高效之间的压力变化。
粒子计数：使用激光粒子计数器检测洁净度，频率视洁净等级而定（A/B级每日一次）。
微生物检测：采用沉降菌法或浮游菌采样器，每月至少一次。

6.2 维护周期与项目

项目	周期	内容
外观检查	每月	检查滤材是否有破损、污染
压差记录	每日	记录前后压差变化
检漏测试	每年	PAO法或光度计法检测泄漏率
更换周期	视情况	当压差超过初始值1.5倍或检测不合格时更换

注：参考文献：中国医药集团设计院，《洁净厂房空气净化系统设计与运行管理》（2018）

6.3 故障处理与应急措施

故障类型	表现	处理方法
高效失效	洁净度下降、微生物超标	立即停机更换过滤器
风速异常	风口风速低于设计值	检查风机状态、更换前置过滤器
漏风报警	检测到粒子浓度突增	重新密封或局部修复

七、高效空气除菌过滤器的验证与再确认

7.1 验证内容

根据ICH Q7、FDA cGMP以及中国GMP要求，高效过滤器需进行如下验证：

安装确认（IQ）：包括安装位置、型号、数量、密封性等；
运行确认（OQ）：测试风速、风量、压差、泄露率等；
性能确认（PQ）：持续监测洁净度与微生物水平，确认系统稳定性。

7.2 检漏测试方法

常用检漏方法包括：

PAO法（聚α烯烃法）：通过雾化PAO试剂，在下游端检测泄漏浓度。
光度计法：使用气溶胶光度计测定穿透率，合格标准为≤0.03%。
激光粒子计数器法：适用于非油性粒子检测，灵敏度高。

注：参考文献：FDA Guidance for Industry: Sterile Drug Products Produced by Aseptic Processing (2004)

八、高效空气除菌过滤器的更换与报废处理

8.1 更换条件

初期压差增加至原值的1.5倍以上；
检测发现泄漏点且无法修复；
洁净度指标连续多次不合格；
使用年限超过厂家推荐期限（一般为3~5年）。

8.2 报废处理流程

关闭风机系统，确保无风流动；
穿戴防护装备（口罩、手套、防护服）；
拆除旧过滤器，放入专用包装袋；
消毒处理（可采用环氧乙烷或紫外线照射）；
登记报废信息，包括日期、原因、人员签字；
按照危险废弃物处理规定进行处置。

注：参考文献：国家生态环境部《危险废物名录》（2021年版）

九、国内外典型应用案例

9.1 上海某生物医药公司洁净车间改造项目

该项目为GMP A/B级洁净区域，采用Camfil H14级HEPA过滤器，配合VHP（汽化过氧化氢）灭菌系统。安装过程中严格执行ISO标准，每年进行两次PAO检漏测试，洁净度长期稳定达标。

9.2 美国辉瑞制药工厂HVAC系统升级

辉瑞公司在其疫苗生产车间中引入ULPA U16过滤器，搭配智能压差监测系统与远程报警平台，实现了自动化管理与预警机制，有效提升了系统运行可靠性。

十、结语（略）

参考文献

国家食品药品监督管理总局. 《药品生产质量管理规范（2010年修订）》[Z]. 北京：中国医药科技出版社，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.
中国建筑科学研究院. GB50073-2013《洁净厂房设计规范》[S]. 北京：中国建筑工业出版社，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.
国家生态环境部. 《危险废物名录（2021年版）》[EB/OL]. http://www.mee.gov.cn, 2021.
中国医药集团设计院. 《洁净厂房空气净化系统设计与运行管理》[M]. 北京：中国医药科技出版社，2018.