過濾器擴散流法、壓力保持法結構完整性檢測的原理

什么是擴散流測試、壓力保持法測試結構完整性。

測試法定義：也稱壓力衰減試驗，在測試過程中，用一個高精度的壓力表來監控上游因為泄漏或通過過濾器產生的氣體擴散導致的壓力變化。測試結果是氣體流量（擴散流試驗）或壓力單位（壓力保持試驗）。

應用范圍：醫藥、生命科學等行業有無菌要求的過濾器。

檢測要求：國內外相關行業規定對過濾器結構完整性的技術要求。

本文定義的結構完整性與通用的濾芯結構完整性適用范圍有區別，主要運用于醫藥與生命科學行業。因此為了適應醫用與制藥用的高精度濾芯與過濾器，具體試驗流程不同于通用濾芯與過濾器。

國家食品藥品監督局發布的《無菌藥品生產的無菌工藝指南》中推薦采用，擴散流測試、起泡點法測試。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：“過濾工藝要經過嚴格驗證……確認在生產過程替換同型濾芯能完成同樣的過濾任務……實現這一目標的途徑就是關聯濾芯完整性數據與過濾性能。 （摘自：FDA無菌制劑指南）。

試驗方法原理對比

泡點測試法

因各種濾材的材質不同，濾膜的加工工藝不同和濾膜的厚薄不同，所以K系數的大小也不同，由于國內各家過濾器制造商及濾材的制造單位無法獨立能測定自己所用或生產濾材的K系數，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，可以根據它的泡點壓力，參照“藥品生產質量管理規范實施指南”或“藥師手冊”可以查到相應的近似孔徑。

前進流（擴散流）測試法

在低于泡點的一定壓力下，一定時間內，壓縮空氣或氮氣在膜兩側的壓力差驅使下通過膜孔中液體的氣流量。

試驗原理：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。

具體擴散流測定，一般推薦使用泡點值的80%左右為擴散流測試定壓力起始值，在該區內的擴散流值的信號，是經過放大、校驗轉換的壓力衰減信號，能比較敏感的反映出濾膜毛細管兩側氣-液相的完整性情況。在測試壓力衰減不明顯或衰減早期，拐點不易被發現的情況下，使用擴散流指標比較可靠，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，在測試過程中，用一個高精度的壓力表來監控上游因為泄漏或通過過濾器產生的氣體擴散導致的壓力變化。同擴散流實驗，測試結果是壓力單位。

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

疏水性膜過濾器的水侵入保壓法

當所加水壓略低于水侵入壓力值（一般設定在侵入壓力值80%），并隔絕上游體積，保持一定時間，測量壓力的衰減值，將測定值與規定值相比較，就能判斷濾器的嚴密性，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，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散流法。這種方法至今還未得到FDA的認可。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果良好，濾器可以使用，如果通不過，則再用保壓法或擴散流法測試進一步進行驗證。