ULPAフィルターとHEPAフィルター：その違いと重要性とは？

HEPAとULPAのどちらを選ぶべきか、そのタイミングと理由を理解しましょう。

HEPAフィルターがこのブログで頻繁に取り上げられるのは、病院やその他の危険な環境の患者をほこりや病原体から守るというクーカスの使命の中心にある効果的な技術だからだ。

すべてのHEPA（高効率微粒子空気）フィルターはASMEとDOEの基準99.97 %を満たしていますが、より効率的なものもあります。例えば、当社のHEPAフィルター機能は99.99 %の効率を持っています。私たちはこれを「医療グレード」のHEPAろ過と呼んでいます。

ヘパ	ウルパ
粒径0.3マイクロメートルまでの99.97 %	0.12マイクロメートルまでの粒子を99.999 %

さらに小さな粒子を除去するフィルター、ULPAフィルター（Ultra-Low Particulate Air）があることはご存知でしょう。ULPA規格では、0.12ミクロンまでのすべての粒子を99.999 %除去することが義務付けられています。ULPAとHEPAフィルターを比較した場合、なぜHEPAにこだわるのか？

リッキー・リカルドの言葉を借りよう：我々は説明しなければならないことがある。

濾過の仕組みは？

まず、エアフィルター内を移動する粒子の挙動を理解するために、ちょっと話をそらしてみよう。HEPAフィルターもULPAフィルターも、ホウケイ酸ガラスのマイクロファイバーがランダムに並んだ無数の小さな繊維で構成されている。

この巨大な繊維の迷路を粒子が流れるとき、さまざまな物理的メカニズムによって粒子はせき止められる。最も重要なのは、インターセプション、慣性分離、拡散の3つである。

単純なふるいのような機能とは程遠く、ファイバー・エアフィルターは、中程度の粒子よりも小さな粒子や大きな粒子をより効果的に捕捉することで、実際には常識を覆している。最悪の粒子サイズは0.3マイクロメートルで、この事実はHEPAフィルターの設計パラメーターにとって決定的なものだった。

ULPAフィルターシステムとHEPAフィルターシステムの比較

しかし、もしULPAがHEPAよりも優れていて、より多くの、より小さな粒子（小さなウイルスなど）を捕らえるのであれば、なぜ私たちはまだHEPAを使っているのでしょうか？

というのも、この場合の「より良い」は、狭義の意味においてのみ適用されるからだ。ULPAフィルターは、0.12～0.4というとらえどころのない範囲の粒子をより多く捕捉する一方で、マイクロエレクトロニクス製造や医療研究室、クリーンルームからの粒子除去、電気外科手術中に発生する有毒な手術用ガスのフィルターなど、特殊な用途にのみ必要とされる。

一方、HEPAフィルターは、医療を含むほとんどの生物学的用途に最適と考えられているため、より一般的に使用されている。HEPAフィルターが病院で非常に有効な理由の一例として、理論上HEPAフィルターを通過できる0.3ミクロン以下のウイルスは、通常、唾液や汗などの大きな粒子に付着して運ばれるため、捕捉されるという事実がある。

要するに、ULPAフィルターを使うことのデメリットをいくつか挙げてみよう。

空気の流れが制限されている： ULPAフィルターをHEPAフィルターに単純に交換できない主な理由は、ULPAフィルターの方が制限が多いからです。数年前にこのブログで説明したように、風量はHEPAとULPAの重要な違いです。ULPAフィルターの高密度のメディアは、同じ寸法のフィルターで20～50 %のエアフローを減少させます。この圧力損失が大きいと、重要な指標である1時間当たりの換気量が許容できないほど低くなり、部屋の空気の質が悪くなります。

より高いコスト： ULPAフィルターは、HEPAフィルターよりも濾材の密度が高く、製造が難しいため、HEPAフィルターよりも約35％高い。そして、フィルターのコストは物語の一部に過ぎない。HEPAシステムと同じACH性能を実現するULPAシステムを開発するには、より制限された流量を補うためにより大きなフィルターが必要となり、場合によってはより強力なブロワーが必要となるため、ろ過システム全体がより大きく、より高価になる。

耐用年数が短い： ULPAフィルターが高価になるもう一つの理由は、寿命が短いことで、同様の用途のHEPAフィルターが約10年であるのに対し、平均5～8年である。さらに、下流の微細フィルターを保護するためにプレフィルターが使用されることが多いため、ULPAフィルターを保護するために追加のプレフィルターが必要になることもある。

結論

単純にHEPAフィルターをULPAフィルターに交換するのは良いアイデアのように思われるかもしれませんが、なぜそれがうまくいかないのかご理解いただけたと思います。特定の気流用に設計された濾過システムは、フィルターエレメントの流路抵抗を考慮して設計する必要があり、HEPA用に設計されたシステムではULPAフィルターは制限が多すぎます。さらに重要なことは、HEPAの代わりにULPAフィルターを使用した場合、ほとんどの用途で高価なオーバーキルになってしまうということだ。

正しい器具を使用しても、手順が失敗することはよくある。そのため、ICRAのマトリックスに記載されている感染予防策、例えば、仮設バリアの適切な設置、HEPA濾過機による陰圧環境の構築、HEPAフィルター付き掃除機による清掃などに従うことが極めて重要である。

医療建設作業において、空気中の粉塵や病原菌を最小限に抑えることを任務とする人々にとって、HEPAフィルターは依然として推奨される標準である。