Определение реального рейтинга стерилизующих фильтрующих элементов для сжатого воздуха и газов

Большинство организаций, регулирующих деятельность медицинской отрасли, а также эксперты рассматривают в качестве стерилизующих только элементы с размером пор 0.2 мкм, рейтинг которых подтвержден тестом на удержание бактерий. Валидация фильтрующего элемента на эффективность удержания микроорганизмов должна быть подтверждена протоколом испытаний по методике, изложенной в стандарте ASTM F838-05 "Стандартная методика определения эффективности удержания бактерий мембранными фильтрами, применяемыми для фильтрации жидких сред". Данная методика предусматривает тестовую нагрузку элемента жидкостью, содержащей тест-культуру Brevundimonas diminuta в концентрации, достаточной для создания бактериальной нагрузки в 107 КОЕ на см2 поверхности фильтрующего элемента. Считается, что элемент выдержал испытание при отсутствии в фильтрате клеток тестовой культуры.

При фильтрации на механические частицы воздействуют различные силы. Совокупность их воздействия и определяет эффективность их удержания фильтрующим материалом.

Прямой захват

Прямой или ситовой захват частиц является самым известным и самым простым. Частицы, размер которых больше размера поры фильтрующего материала, задерживаются на нем. Жидкость и частицы меньшего размера проходят в фильтрат. Эффективность зависит только от количества и размера частиц, присутствующих в фильтруемой среде и количества и размера пор фильтрующего материала. На реализации этого механизма основано задержание бактерий стерилизующими жидкостными картриджами.

Инерционный захват

В потоке механические частицы обладают массой и скоростью, что придает им момент инерции. Если поток газа или жидкости меняет направление, то он пойдет через фильтрующий материал по пути наименьшего сопротивления, а частицы, обладающие моментом инерции, стремятся двигаться по прямой. Разветвленная структура фильтрующего материала задержит частицы, поток фильтрата пройдет далее. При этом, вероятность удержания тем выше, чем больше масса и скорость частицы, поскольку момент инерции прямо пропорционален массе и имеет квадратичную зависимость от скорости движения частицы. Этот механизм применим к газам и жидкостям. Эффективность удержания снижается с увеличением вязкости среды, поэтому для газов этот механизм удержания имеет большее значение, чем для жидкостей.

Диффузионный захват

Частицы небольшого размера слабо подвержены захвату за счет действий инерционных сил ввиду их небольшой массы. В то же время они в большей степени подвержены Броуновскому движению и их путь к фильтрующей поверхности проходит через множественные столкновения с другими частицами. В результате таких столкновений эффективный диаметр частицы значительно увеличивается и это приводит к удержанию частицы фильтрующей поверхностью. Поскольку ускорение и отталкивание частиц уменьшается с увеличением вязкости среды, то данный захват практически не реализуется в жидкостях и применим, в основном, к газовым средам.На практике сочетание эффективности различных механизмов означает, что наиболее проникающий размер частиц соответствует не минимальному размеру частицы, а находится в диапазоне 0,2 - 0,3 мкм. В газовых средах эффективный диаметр частицы увеличивается в 10-20 раз, благодаря чему происходит эффективная фильтрация частиц размером 0,01 мкм и менее. Это подтверждено для фильтрующих элементов Amazon Filters серий TPB и THB, для которых помимо стандартной квалификации на бактериях размером 0,2 мкм были проведены дополнительные тестирования на вирусах MS-2, имеющих размер 0,02 мкм.

размер наиболее проникающих частиц - диаграмма

Таким образом, рейтинг 0,2 мкм для фильтрующих элементов Amazon Filters SupaPore TPB и THB, квалифицированных на фильтрацию жидких сред, соотносится с рейтингом 0,01 мкм для сухих газов. В газах, содержащих влагу, рейтинг фильтрации должен быть принят в соответствии рейтинга для жидких сред - 0,2 мкм - поскольку механизмы инерционного и диффузионного захвата уже не будут реализованы с той же эффективностью, что и в сухом газе.

Этот подход одобрен ассоциацией ''Parenteral Drug Associatons'' и опубликован в их техническом отчете №40.