過濾器擴(kuò)散流法、壓力保持法結(jié)構(gòu)完整性檢測的原理

什么是擴(kuò)散流測試、壓力保持法測試結(jié)構(gòu)完整性。

測試法定義：也稱壓力衰減試驗(yàn)，在測試過程中，用一個高精度的壓力表來監(jiān)控上游因?yàn)樾孤┗蛲ㄟ^過濾器產(chǎn)生的氣體擴(kuò)散導(dǎo)致的壓力變化。測試結(jié)果是氣體流量（擴(kuò)散流試驗(yàn)）或壓力單位（壓力保持試驗(yàn)）。

應(yīng)用范圍：醫(yī)藥、生命科學(xué)等行業(yè)有無菌要求的過濾器。

檢測要求：國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)規(guī)定對過濾器結(jié)構(gòu)完整性的技術(shù)要求。

本文定義的結(jié)構(gòu)完整性與通用的濾芯結(jié)構(gòu)完整性適用范圍有區(qū)別，主要運(yùn)用于醫(yī)藥與生命科學(xué)行業(yè)。因此為了適應(yīng)醫(yī)用與制藥用的高精度濾芯與過濾器，具體試驗(yàn)流程不同于通用濾芯與過濾器。

國家食品藥品監(jiān)督局發(fā)布的《無菌藥品生產(chǎn)的無菌工藝指南》中推薦采用，擴(kuò)散流測試、起泡點(diǎn)法測試。壓力保持法測試等完整性測試方法。

檢測要求來源于GMP 對完整性檢測的要求，如：“過濾工藝要經(jīng)過嚴(yán)格驗(yàn)證……確認(rèn)在生產(chǎn)過程替換同型濾芯能完成同樣的過濾任務(wù)……實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的途徑就是關(guān)聯(lián)濾芯完整性數(shù)據(jù)與過濾性能。 （摘自：FDA無菌制劑指南）。

試驗(yàn)方法原理對比

泡點(diǎn)測試法

因各種濾材的材質(zhì)不同，濾膜的加工工藝不同和濾膜的厚薄不同，所以K系數(shù)的大小也不同，由于國內(nèi)各家過濾器制造商及濾材的制造單位無法獨(dú)立能測定自己所用或生產(chǎn)濾材的K系數(shù)，所以完全要用此公式來正確計算濾材的孔徑有一定難度。但是假如測試用潤濕液能完全潤濕濾材的話，可以根據(jù)它的泡點(diǎn)壓力，參照“藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范實(shí)施指南”或“藥師手冊”可以查到相應(yīng)的近似孔徑。

前進(jìn)流（擴(kuò)散流）測試法

在低于泡點(diǎn)的一定壓力下，一定時間內(nèi)，壓縮空氣或氮?dú)庠谀蓚?cè)的壓力差驅(qū)使下通過膜孔中液體的氣流量。

試驗(yàn)原理：測量或觀察在一種氣體壓力梯度下，從已潤濕的濾膜一端透過到另一端的氣體體積。

具體擴(kuò)散流測定，一般推薦使用泡點(diǎn)值的80%左右為擴(kuò)散流測試定壓力起始值，在該區(qū)內(nèi)的擴(kuò)散流值的信號，是經(jīng)過放大、校驗(yàn)轉(zhuǎn)換的壓力衰減信號，能比較敏感的反映出濾膜毛細(xì)管兩側(cè)氣-液相的完整性情況。在測試壓力衰減不明顯或衰減早期，拐點(diǎn)不易被發(fā)現(xiàn)的情況下，使用擴(kuò)散流指標(biāo)比較可靠，尤其對于PES等非對稱性膜的測定，相對靈敏度和可靠性比較高。

壓力保持測試法

也稱壓力衰減試驗(yàn)，在測試過程中，用一個高精度的壓力表來監(jiān)控上游因?yàn)樾孤┗蛲ㄟ^過濾器產(chǎn)生的氣體擴(kuò)散導(dǎo)致的壓力變化。同擴(kuò)散流實(shí)驗(yàn)，測試結(jié)果是壓力單位。

濾材被潤濕后，在膜上游加氣壓，并成為一個密閉的氣壓腔，所加氣壓一般設(shè)定在氣泡點(diǎn)的80%，這時氣體不能直接在濾材的毛細(xì)孔中通過，只能以氣體分子形式向毛細(xì)孔中潤濕液擴(kuò)散至下游，這種由高壓向低壓下游擴(kuò)散的氣體流量，稱謂擴(kuò)散流（或前進(jìn)流）。由于有擴(kuò)散流的存在，所以在上游密閉的氣壓腔內(nèi)壓力將有所衰減，在一定時間內(nèi)其衰減量值的大小和過濾器的過濾性能有直接關(guān)系。 

疏水性膜過濾器的水侵入保壓法

當(dāng)所加水壓略低于水侵入壓力值（一般設(shè)定在侵入壓力值80%），并隔絕上游體積，保持一定時間，測量壓力的衰減值，將測定值與規(guī)定值相比較，就能判斷濾器的嚴(yán)密性，這種方法稱為水侵入保壓法。

水侵入壓力值與膜孔徑、疏水性、潔凈度、干燥度、孔形因子、孔的曲折因子及水的溫度、純潔度等有關(guān)，影響的因素較多，因此這種測試方法的可靠性不如保壓法或擴(kuò)散流法。這種方法至今還未得到FDA的認(rèn)可。但是這種方法可作濾器的粗檢，檢測濾膜有無破損和密封性是否可靠。則如果水侵入法測試結(jié)果良好，濾器可以使用，如果通不過，則再用保壓法或擴(kuò)散流法測試進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證。