Eine Größe – oder sollten wir sagen: ein Filtermaterial – passt nicht für alle

Mikronangaben werden oft als harte Zahlen behandelt. Ingenieurinnen und Ingenieure sehen „0,2 Mikron“ oder „5 Mikron“ auf einem Datenblatt und gehen davon aus, dass sie Äpfel mit Äpfeln vergleichen. Tun sie nicht. Diese Zahl allein sagt nicht aus, wie ein Filter arbeitet oder ob er den Anforderungen Ihres Geräts entspricht.

Das Problem ist, dass Mikronangaben je nach Filtermaterialtyp und je nach Hersteller Unterschiedliches bedeuten. Membranen, Vliesmedien und Siebe nutzen jeweils unterschiedliche Filtrationsmechanismen und Messmethoden. Selbst wenn sie mit derselben Mikronzahl gekennzeichnet sind, verhalten sie sich in der Praxis unterschiedlich.

Bei Membranen bezieht sich die Angabe auf eine streng kontrollierte Oberflächenporenstruktur. Diese Filter werden häufig mit Prüfpartikeln oder Mikroorganismen getestet, um die Rückhalteleistung zu verifizieren, unter Verwendung definierter Standards wie Keimreduktion in Log-Stufen oder Retentionskurven mit Prüfkügelchen. Wenn eine Membran mit 0,2 Mikron gekennzeichnet ist, handelt es sich häufig um einen absoluten Abscheidegrad, und die Porengröße steht für eine vorhersehbare und wiederholbare Rückhaltung (in der Regel 99,9 %) von Partikeln dieser Größe oder größer. Es ist eine Leistungszusage, nicht nur ein physikalisches Maß.

Vliesmedien sind eine andere Geschichte. Diese Materialien bestehen aus verfilzten, zufällig orientierten Fasern. Die Porenstruktur ist über die Fläche nicht einheitlich, und die Partikelabscheidung erfolgt über die Tiefe des Mediums, nicht nur an der Oberfläche. Wenn ein Vliesfilter als 5‑Mikron ausgewiesen ist, handelt es sich um einen nominalen Abscheidegrad und nicht um einen absoluten. Ein nominal bewerteter Filter kann je nach Durchflussrate, Partikelform und anderen Bedingungen zwischen 50 und 90 Prozent der Partikel in diesem Größenbereich zurückhalten. Das ist eine nützliche Annäherung für die Systemauslegung, aber keine Garantie, dass alle Partikel dieser Größe oder größer abgeschieden werden.

Siebe sind von den drei Filtermaterialtypen am unkompliziertesten. Die Mikronangabe eines Siebes basiert auf der Maschengeometrie. Wenn der Abstand zwischen den Fasern 100 Mikron beträgt, ist das die Partikelgröße, die es physisch blockieren kann. Es gibt keine Materialtiefe, keine Wegvariabilität und keine zusätzlichen Challenge-Tests. Was man sieht, ist, was man bekommt. Anders als Membranen oder Medien halten Siebe jedoch nichts zurück, was kleiner als ihre Öffnungen ist, und bieten unterhalb dieser Schwelle keine echte Filtration.

Angenommen, Sie vergleichen drei Filter, die alle mit „5 Mikron“ angegeben sind. So könnte das aussehen:

• Eine 5‑Mikron-Membran blockiert praktisch alle Partikel dieser Größe und möglicherweise sogar noch feinere. Sie kann sich jedoch bei hoher Partikelbelastung schnell zusetzen.
• Ein 5‑Mikron‑Vliesmedium lässt einige 5‑Mikron‑Partikel passieren, ermöglicht aber weiterhin Durchfluss, selbst wenn sich der Filter mit Partikeln zusetzt.
• Ein 5‑Mikron‑Sieb blockiert nur Partikel, die größer als die Maschenöffnungen sind, und lässt alles andere durch.

Deshalb reicht die Mikronangabe allein nicht aus. Wichtig sind der Filtertyp, wie die Angabe ermittelt wurde und ob der Filter Ihre Leistungsziele unter realen Betriebsbedingungen erreichen kann.

Wenn Sie ein System mit präziser Rückhaltung entwickeln, etwa zur Entfernung von Bakterien aus einem Luft- oder Flüssigkeitsstrom, ist eine Membran mit verifiziertem Rückhalteprofil die richtige Wahl.

Wenn Ihr Ziel darin besteht, zu verhindern, dass Schmutz einen nachgeschalteten Sterilfilter oder Sensor verstopft, ist ein Vliesmedium möglicherweise besser geeignet.

Und wenn Sie lediglich grobe Partikel fernhalten müssen und dabei den normalen Durchfluss beibehalten wollen, reicht ein einfaches Sieb.

Fazit: Eine Mikronangabe ist keine universelle Wahrheit. Sie ist eine Kurzformel, die nur dann Bedeutung hat, wenn Sie wissen, mit welcher Art Filter Sie es zu tun haben.

Filtration in medizinischen Geräten bedeutet nicht nur, das beste Material auszuwählen. Es geht darum, die richtige Kombination von Filtertypen zu wählen, die zum Strömungsweg, zur Funktion und zu den Leistungsanforderungen Ihres Geräts passt.

Die wirkungsvollsten Filter tun mehr, als Partikel zu entfernen. Sie helfen, den Druckabfall zu steuern, schützen empfindliche Komponenten und erhalten eine gleichbleibende Leistung über die Zeit – und erfüllen dabei die regulatorischen Anforderungen Ihrer Anwendung. Membranen, Vliesstoffmedien und Siebgewebe übernehmen jeweils eine bestimmte Aufgabe. In der richtigen Konfiguration zusammen eingesetzt bilden sie ein System, das zuverlässiger und effizienter ist als jedes einzelne Element für sich.

Wenn Sie ein neues Gerät entwickeln oder bei einem Filter Fehlersuche betreiben, der die Erwartungen nicht erfüllt, sehen Sie sich genauer an, wie Ihre Filtration aufgebaut ist. Die stärksten Systeme basieren nicht auf einem einzigen Filtertyp. Sie basieren darauf, wie unterschiedliche Filter in einer konkreten Anwendung zusammenwirken.

Wenn Sie Unterstützung bei der Auswahl des besten Ansatzes für Ihre Anwendung benötigen, sind wir hier, um Sie zu unterstützen. Lassen Sie uns etwas entwickeln, das so funktioniert, wie es soll – vom Konzept bis zur klinischen Anwendung.