医药生产环境中B类高效过滤器的配置与维护策略 引言 在医药生产环境中，空气洁净度是保障药品质量、防止微生物污染和交叉污染的关键因素之一。根据《中华人民共和国药典》（2020年版）及《药品生产质量...
医药生产环境中B类高效过滤器的配置与维护策略
引言
在医药生产环境中，空气洁净度是保障药品质量、防止微生物污染和交叉污染的关键因素之一。根据《中华人民共和国药典》（2020年版）及《药品生产质量管理规范》（GMP，2010年修订）的相关规定，不同洁净级别区域对空气中的微粒浓度有严格要求。其中，高效过滤器（High-Efficiency Particulate Air Filter, HEPA）作为洁净室空气净化系统的核心组件，承担着去除空气中0.3μm以上微粒的重要任务。
在实际应用中，高效过滤器按性能分为A、B、C三类，其中B类高效过滤器因其较高的过滤效率与合理成本，在医药行业中被广泛应用于D级至A级洁净区的送风末端或关键工艺区域。本文将系统阐述B类高效过滤器的技术参数、选型原则、安装配置方案以及科学维护策略，并结合国内外权威文献与标准，为医药生产企业提供实用参考。
一、B类高效过滤器的基本定义与分类
（一）高效过滤器的分类依据
根据中国国家标准 GB/T 13554-2020《高效空气过滤器》 的新规定，高效过滤器按照其在额定风量下的钠焰法或计数法测试所得的过滤效率划分为以下三类：
| 类别 | 过滤效率（≥0.3μm颗粒） | 测试方法 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| A类 | ≥99.9% | 钠焰法 | 一般工业洁净环境 |
| B类 | ≥99.99% | 计数法 | 医药、生物制药洁净区 |
| C类 | ≥99.999% | 计数法 | 高风险无菌操作区 |
注：测试条件为额定风量下，使用多分散相气溶胶（如DOP或PSL）进行挑战性试验。
B类过滤器相较于A类具有更高的粒子捕集能力，尤其适用于对空气质量要求较高的非终灭菌产品生产区（如无菌制剂灌装线），其过滤效率达到H13等级（EN 1822:2019标准）。
（二）国际标准中的对应关系
国际上普遍采用欧洲标准 EN 1822:2019《High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA)》 对高效过滤器进行分级。B类过滤器在我国标准中大致对应于HEPA H13级别，具体参数如下表所示：
| 欧洲标准（EN 1822） | 过滤效率（MPPS粒径） | 等效中国标准 | 应用领域 |
|---|---|---|---|
| H10 | ≥85% | — | 初效后置预过滤 |
| H11 | ≥95% | — | 中等洁净区 |
| H12 | ≥99.5% | 接近A类 | 辅助洁净区 |
| H13 | ≥99.9% | B类 | 医药核心区域 |
| H14 | ≥99.995% | C类 | 无菌隔离器、RABS |
参考文献：European Committee for Standardization. EN 1822-1:2019 – High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA).
值得注意的是，美国FDA在《Guidance for Industry: Sterile Drug Products Produced by Aseptic Processing》中明确指出，无菌操作区的送风系统必须配备经完整性测试合格的HEPA过滤器（通常为H13及以上），以确保动态环境下悬浮粒子控制达标。
二、B类高效过滤器的关键技术参数
为实现稳定可靠的空气净化效果，B类高效过滤器的设计需满足多项物理与性能指标。以下是典型B类HEPA过滤器的主要技术参数：
| 参数项 | 标准值/范围 | 说明 |
|---|---|---|
| 过滤介质 | 超细玻璃纤维纸（Glass Fiber Media） | 直径约0.5–2μm，随机排列形成三维网络结构 |
| 过滤效率 | ≥99.99% @ 0.3μm（计数法） | 符合GB/T 13554-2020 B类要求 |
| 额定风量 | 800–1200 m³/h（标准尺寸610×610×292mm） | 实际运行建议不超过额定值的80% |
| 初始阻力 | ≤200 Pa | 新装状态下通过额定风量时压降 |
| 容尘量 | ≥500 g/m² | 表示可容纳颗粒物总量，影响使用寿命 |
| 使用寿命 | 3–7年（视环境而定） | 受前端预过滤器保护程度影响显著 |
| 框架材质 | 铝合金或镀锌钢板 | 防腐蚀、高强度，密封性好 |
| 密封方式 | 聚氨酯发泡胶或液槽密封 | 液槽密封更适用于高风险区域 |
| 泄漏率 | ≤0.01% | 经PAO/DOP扫描检测，局部泄漏点不得超过标准限值 |
数据来源：中国建筑科学研究院空调所，《洁净室用高效过滤器性能实测报告》，2021年。
此外，现代B类过滤器常集成压差监测接口，便于连接自动化监控系统，实现远程数据采集与报警联动。
三、B类高效过滤器在医药洁净室中的配置原则
（一）洁净等级匹配原则
根据GMP附录1《无菌药品》的规定，各洁净级别的空气处理要求如下：
| 洁净级别 | 悬浮粒子标准（≥0.5μm） | 是否强制使用B类过滤器 | 典型应用场景 |
|---|---|---|---|
| A级 | ≤3,520/m³ | 是（末端安装） | 灌装线、无菌传递窗 |
| B级 | ≤3,520/m³（静态） | 是（背景支持） | 无菌操作室背景环境 |
| C级 | ≤352,000/m³ | 否（可选用A类） | 非无菌制剂配制区 |
| D级 | ≤3,520,000/m³ | 否 | 原料暂存、外包装区 |
来源：国家药品监督管理局. 《药品生产质量管理规范（2010年修订）》附录1.
由此可见，A/B级区域必须采用B类或更高性能的过滤器作为末端送风装置。
（二）系统层级配置模型
一个完整的空气净化系统应包含三级过滤结构：
- 初级过滤器（G4/F5级）：拦截大颗粒粉尘（>5μm），保护中效过滤器；
- 中效过滤器（F7/F8级）：捕获中等粒径颗粒（1–5μm），延长高效过滤器寿命；
- 高效过滤器（B类/H13）：安装于送风末端，实现终净化。
该“三级屏障”体系可有效降低B类过滤器的负荷，提升整体系统经济性与可靠性。
图：典型医药洁净空调系统流程图（简略示意）
新风 → 初效过滤 → 回风混合 → 中效过滤 → 表冷/加热 → 加湿 → 风机 → 高效过滤（B类）→ 洁净室
↑
PAO测试口 / 压差表（三）安装位置与密封方式选择
B类高效过滤器常见安装形式包括：
| 安装方式 | 特点 | 适用场合 | 维护难度 |
|---|---|---|---|
| 薄型箱体安装（干式） | 结构紧凑，更换方便 | 一般洁净区 | 中等 |
| 液槽密封安装 | 密封性极佳，防泄漏能力强 | A/B级高风险区 | 较高（需专业工具） |
| U型槽+密封垫 | 成本低，适用于改造项目 | C级辅助区 | 低 |
参考：ASHRAE Handbook—HVAC Applications (2020), Chapter 62: Clean Spaces.
液槽密封系统通过在过滤器边框浸入特制硅油或氟化液中形成动态密封，即使框架轻微变形也能保持气密性，特别适合用于生物安全实验室与无菌制剂车间。
四、B类高效过滤器的运行监测与维护策略
（一）日常监测项目
为确保B类过滤器持续有效工作，企业应建立定期监测机制，主要内容包括：
| 监测项目 | 监测频率 | 方法/设备 | 判定标准 |
|---|---|---|---|
| 静态压差 | 每日 | 数字压差计 | 新增压差 > 初始值1.5倍时预警 |
| 风速均匀性 | 每季度 | 热球风速仪 | 各点风速偏差 ≤±15%平均值 |
| 悬浮粒子数 | 每月 | 在线/便携式粒子计数器 | 符合ISO 14644-1 Class 5要求 |
| 微生物沉降菌 | 每周 | 平皿暴露法（TSA培养） | A级≤1 CFU/4h，B级≤5 CFU/4h |
引用：ISO 14644-1:2015 Cleanrooms and associated controlled environments — Part 1: Classification of air cleanliness by particle concentration.
（二）完整性测试（Integrity Test）
完整性测试是验证高效过滤器是否存在泄漏的核心手段。常用方法为气溶胶光度计扫描法（PAO/DOP法），其操作流程如下：
- 在过滤器上游发生稳定浓度的PAO气溶胶（浓度≥20 μg/L）；
- 使用光度计探头以5 cm/s速度沿下游侧扫描整个过滤面及边框；
- 若局部穿透率超过0.01%，则判定存在泄漏。
| 测试标准 | 穿透率限值 | 使用仪器 | 执行周期 |
|---|---|---|---|
| GB/T 13554-2020 | ≤0.01% | ATI 2H光度计 | 安装后首次测试，之后每年一次 |
| EN 1822:2019 | MPPS穿透≤0.01% | TSI PortaCount | 关键变更或维修后追加测试 |
文献支持：王海燕等. “HEPA过滤器PAO检漏技术在制药企业中的应用”.《中国医药工业杂志》，2019年第50卷第6期。
对于液槽密封系统，还需检查液槽液位是否正常，避免因液体挥发导致密封失效。
（三）更换与报废标准
尽管B类过滤器设计寿命较长，但实际更换时机应基于综合评估，而非固定年限。推荐更换条件如下：
- 压差达到初阻力的2倍且清洗无效；
- 完整性测试发现不可修复泄漏；
- 外观破损、受潮或被化学物质腐蚀；
- 连续三个月风量下降超过15%（排除风机故障）；
- 所属洁净区环境监测频繁超标，排除其他污染源后怀疑过滤器失效。
更换过程须遵循SOP程序，佩戴PPE防护装备，并对旧滤芯进行危险废物处理（可能吸附有害微生物或药物粉尘）。
五、常见问题分析与优化建议
（一）压差异常升高的原因及对策
| 可能原因 | 影响 | 解决措施 |
|---|---|---|
| 前端预过滤器堵塞 | 增加系统阻力，缩短高效寿命 | 定期更换初/中效过滤器（建议每月检查） |
| 环境尘埃浓度过高 | 加速容尘饱和 | 改善外围空气质量，增设新风过滤 |
| 过滤器受潮霉变 | 引起二次污染与阻力上升 | 检查空调除湿功能，避免冷凝水接触滤材 |
（二）泄漏点定位与修复
若扫描发现局部泄漏，可根据位置采取不同补救措施：
- 边框泄漏：重新紧固压件或补充密封胶；
- 滤纸破损：局部贴覆专用修补膜（仅限小面积）；
- 大面积损坏：立即停用并更换整块过滤器。
注意：任何修补行为均需重新进行完整性测试确认有效性。
（三）智能化运维发展趋势
随着工业4.0推进，越来越多药企引入智能高效过滤管理系统，其特点包括：
- 实时采集压差、温湿度、风量数据；
- AI算法预测滤器剩余寿命；
- 自动生成维护工单并推送至移动端；
- 与MES/QMS系统集成，实现合规追溯。
例如，某跨国制药企业在苏州工厂部署了基于LoRa无线传感网络的过滤器监控平台，使非计划停机时间减少40%，年维护成本降低28%（数据来自公司年报，2022）。
六、国内外典型案例比较分析
| 项目 | 中国某生物制药公司（北京） | 美国辉瑞（Puerto Rico生产基地） |
|---|---|---|
| 洁净等级 | A/B级无菌灌装区 | ISO Class 5（等效A级） |
| 过滤器类型 | 国产B类HEPA（H13） | Camfil Nanostat® H13进口滤芯 |
| 安装方式 | 液槽密封 | Dry-seal with silicone gasket |
| 测试频率 | PAO每年1次 + 在线粒子监控 | PAO每半年1次 + 实时光度监测 |
| 平均更换周期 | 5.2年 | 6.8年 |
| 故障率（五年累计） | 1.7% | 0.4% |
数据整理自：《中国制药工程》2023年第4期；Pfizer Global Facilities Report 2022.
可见，进口高端滤材在长期稳定性方面表现更优，但国产B类产品凭借性价比优势在国内市场占据主导地位。未来发展方向应聚焦材料创新与智能制造，缩小差距。
参考文献
- 国家药品监督管理局. 《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.
- GB/T 13554-2020. 《高效空气过滤器》[S]. 北京: 中国标准出版社, 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, 李伟. “HEPA过滤器PAO检漏技术在制药企业中的应用”[J]. 中国医药工业杂志, 2019, 50(6): 873–877.
- 中国建筑科学研究院. 《洁净室用高效过滤器性能实测报告》[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.
（全文约3,680字）
==========================
