(57)【要約】本発明は、膜と細孔修飾剤とを接触させることを含む、多孔質膜の細孔を修飾させる方法であって、ここで前記細孔修飾剤は、膜の第二の表面の細孔開口部とは異なって膜の第一の表面上の細孔開口部を修飾させる、前記方法について記載する。また本発明は、第一の表面と第二の表面との間に伸張する多数の細孔を含む、第一の表面と第二の表面とをもつ多孔質膜であって、ここで前記細孔は、一つの膜表面上の細孔開口部がもう一方の膜表面の細孔開口部と異なっているか、または細孔の形状が前記第一と第二の表面との間の一つ以上の場所で異なっているように、細孔修飾剤によって修飾されている、前記多孔質膜について記載する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の表面と第二の表面とを橋架する細孔を含む多孔質膜の細孔を修飾する方法であって、この方法は、
膜の細孔と細孔修飾剤とを接触させることを含み；ここで細孔修飾剤は、膜の第二の表面の細孔とは異なる様に膜の第一の表面上の細孔を修飾する、前記方法。
【請求項２】
第一の表面と第二の表面とを橋架する細孔を含む多孔質膜の細孔を修飾する方法であって、この方法は、
膜の細孔と細孔修飾剤とを接触させることを含み；ここで細孔修飾剤は、膜の第二の表面の細孔とは異なる濃度で膜の第一の表面上の細孔と接触する、前記方法。
【請求項３】
細孔修飾剤が、膜の第二の表面の細孔と異なる濃度で、膜の第一の表面の細孔と接触する、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
膜の第一の表面はドラムと係合させることにより多孔質ドラム上またはその周囲に膜を配置する段階、次いで細孔修飾剤と膜の第二の表面とを接触させる段階、をさらに含む、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
ドラムから膜を剥がす段階、膜を一つ以上のさらなる多孔質ドラム上に配置する段階、及びその膜を一種以上のさらなる細孔修飾剤と接触させる段階、をさらに含む、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
ドラムが、ドラム外側からドラム内部に伸張する排水孔を含む概して筒状の中空ドラムを含み、細孔修飾剤が膜の第二の表面と接触した後に、細孔修飾剤がドラムの外部から内部へ移動する、請求項4に記載の方法。
【請求項７】
細孔修飾剤が、ドラムの内側へ移動した後、ドラムの排水孔を通ってドラム外部へ通過する、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
膜が真空によってドラムの適所に保持される、請求項4に記載の方法。
【請求項９】
多孔質ドラムと膜とを細孔修飾剤を含むタンクに浸漬する、請求項7に記載の方法。
【請求項１０】
同一の細孔修飾剤を含む複数のタンクにドラムを浸漬することをさらに含む、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
別の細孔修飾剤を含む複数のタンクにドラムを浸漬することをさらに含む、請求項9に記載の方法。
【請求項１２】
細孔修飾剤と接触している第二の膜表面の細孔開口部を、ドラムと接触している膜表面の細孔開口部と異なる程度で修飾する、請求項9に記載の方法。
【請求項１３】
第二の膜表面と細孔修飾剤との接触が、直接且つ連続的である、請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
膜と接触している細孔修飾剤の量が、真空圧力、ドラムの回転、曝露の長さ、または細孔修飾剤の粘度によって制御される、請求項12に記載の方法。
【請求項１５】
真空圧力が、約0.1 psi〜約25 psiの範囲である、請求項14に記載の方法。
【請求項１６】
曝露の長さが、約0.1分〜約30分の範囲である、請求項14に記載の方法。
【請求項１７】
曝露の長さが、約10分〜約12分の範囲である、請求項16に記載の方法。
【請求項１８】
細孔修飾剤の粘度が、約200センチポアズ〜約1200センチポアズの範囲である、請求項14に記載の方法。
【請求項１９】
ドラムを真空、駆動軸及び駆動系に接続する、請求項4に記載の方法。
【請求項２０】
細孔修飾剤が真空によって膜の細孔を通って、膜の第二の表面から膜の第一の表面に抜き出される、請求項19に記載の方法。
【請求項２１】
ドラムが駆動システムにより回転される、請求項19に記載の方法。
【請求項２２】
駆動系が速度制御により制御される、請求項19に記載の方法。
【請求項２３】
膜細孔形状を修飾する、請求項1に記載の方法。
【請求項２４】
膜が、筒状、漏斗形、葉形、鎖状の繊維状、楕円形、または織り合わされた細孔形状である細孔形状を含む、請求項23に記載の方法。
【請求項２５】
膜の第二の表面上の細孔開口部が、膜の第一の表面上の細孔開口部よりも広い、請求項24に記載の方法。
【請求項２６】
膜の第二の表面上の細孔開口部が、膜の第一の表面の細孔開口部よりも狭い、請求項24に記載の方法。
【請求項２７】
第二の表面上の細孔サイズが、約1.0μm〜約10.0μmの範囲である、請求項25に記載の方法。
【請求項２８】
第二の表面上の細孔サイズが、約1.0μm〜約3.0μmの範囲である、請求項27に記載の方法。
【請求項２９】
第一の表面上の細孔サイズが、約0.01μm〜約3.0μmの範囲である、請求項25に記載の方法。
【請求項３０】
第二の表面上の細孔サイズが、第一の表面の細孔の約10〜約1000倍の大きさである、請求項25に記載の方法。
【請求項３１】
第二の表面上の細孔サイズが、約0.01μm〜約3.0μmの範囲である、請求項26に記載の方法。
【請求項３２】
第二の表面上の細孔サイズが、約0.2μm〜約0.45μmの範囲である、請求項31に記載の方法。
【請求項３３】
第一の表面上の細孔サイズが、約1.0μm〜約10.0μmの範囲である、請求項26に記載の方法。
【請求項３４】
第二の表面の細孔サイズが、第一の表面の細孔の約1/10〜約1/1000の小ささである、請求項26に記載の方法。
【請求項３５】
第二の表面の細孔径が、膜の第一の表面と第二の表面との間の一つ以上の場所での細孔の直径よりも広い、請求項23に記載の方法。
【請求項３６】
膜の厚さが、約25μm〜約500μmの範囲である、請求項1に記載の方法。
【請求項３７】
膜の厚さが、約100μm〜約150μmの範囲である、請求項36に記載の方法。
【請求項３８】
細孔が、膜の表面積の約10％〜約85％を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３９】
細孔が、膜の表面積の約50％〜約70％を含む、請求項38に記載の方法。
【請求項４０】
膜が、以下のもの：ポリフッ化ビニリデン（PVDF）、ポリフッ化ビニル（PVF）、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、フッ素化エチレンプロピレン（FEP）、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリカーボネート（PC）、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、ポリエーテルイミド（PEI）、ポリメチルペンテン（PMP）、ポリフェニレンオキシド（PPO）、ポリフェニレンスルフィド（PPS）、ポリ塩化ビニル（PVC）、ポリスチレン-アクリロニトリル（SAN）、ポリオレフィン類（たとえば、ポリエチレンまたはポリプロピレン）、ポリエステル（たとえばポリエチレンテレフタレート（PET）、及びポリブチレンテレフタレート（PBT））、エチレンとテトラフルオロエチレンとのコポリマー（ETFE）、エチレンとクロロトリフルオロエチレンとのコポリマー（ECTFE）、PVDFとクロロトリフルオロエチレン（CTFE）とのコポリマー；並びにポリイミド、ニトロセルロース、ポリアクリロニトリル、ポリアミド-イミド、芳香族ポリアミド、ナイロン66または酢酸セルロース、から選択される、請求項1に記載の方法。
【請求項４１】
膜が、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）である、請求項40に記載の方法。
【請求項４２】
細孔修飾剤が、少なくとも一種の有機溶媒と、少なくとも一種の細孔修飾剤とを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項４３】
有機溶媒が、イソプロピルアルコール、エタノール、メタノール、ジメチルホルムアミド、ジエチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、アセトン、N-メチル-2-ピロリドン、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、ジメチルアセトアミド、テトラメチル尿素、ジメチルスルホキシド、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソブチルケトン、エチルアセトアセテート、トリエチルホスフェート、プロピレンカーボネート、グリコールエーテル、グリコールエーテルエステル、及びn-ブチルアセテート、から選択される、請求項42に記載の方法。
【請求項４４】
有機溶媒がイソプロピルアルコールである、請求項43に記載の方法。
【請求項４５】
細孔修飾化合物が、エトキシル化（30）ビスフェノールAジアクリレート（CD9038）、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン（Irgacure 184）、1-〔4-（2-ヒドロキシ）-フェニル〕-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン（Ciba Irgacure 2959）；ベンゾインメチルエーテル；1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン；Darocur 1173、テトラエチレンペンタミン（TEP）、tris-（ヒドロキシメチル）アミノメタン（TRIS）、硫酸（H2SO4）、ポリエチレングリコール（PEG）、炭酸カルシウム（CaCO3）、塩化カリウム、塩化カドミウム、塩化ニッケルまたはその混合物、からなる、請求項42に記載の方法。
【請求項４６】
細孔修飾剤が、CD9038とIrgacure 184との混合物である、請求項45に記載の方法。
【請求項４７】
細孔修飾剤が、CD9038である、請求項45に記載の方法。
【請求項４８】
細孔修飾剤が、Irgacure 184である請求項45に記載の方法。
【請求項４９】
細孔修飾剤が、さらに増粘剤を含む、請求項42に記載の方法。
【請求項５０】
細孔修飾剤が、約20℃〜約100℃の温度に保持される、請求項42に記載の方法。
【請求項５１】
細孔修飾剤が、約25℃〜約85℃の温度に保持される、請求項50に記載の方法。
【請求項５２】
修飾した膜を硬化させる段階；修飾した膜を洗浄する段階；及び修飾した膜を乾燥する段階；をさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項５３】
第一の表面と第二の表面との間に伸張する複数の細孔を含む、第一の表面と第二の表面とをもつ多孔質膜であって、ここで、一方または両方の膜表面の細孔直径が、第一の表面と第二の表面との間の一つ以上の場所の細孔直径と異なるように、この細孔が細孔修飾剤によって修飾された、前記多孔質膜。
【請求項５４】
細孔修飾剤が、膜の第二の表面での細孔との接触とは異なる時間、膜の第一の表面で細孔と接触する、請求項53に記載の多孔質膜。
【請求項５５】
前記細孔修飾剤が、膜の第二の表面での細孔と異なる濃度で、膜の第一の表面で細孔と接触する、請求項53に記載の多孔質膜。
【請求項５６】
細孔修飾剤が、少なくとも一種の有機溶媒と、少なくとも一種の細孔修飾剤とを含む、請求項53に記載の多孔質膜。
【請求項５７】
細孔修飾剤が、エトキシル化（30）ビスフェノールAジアクリレート（CD9038）、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン（Irgacure 184）、1-（4-（2-ヒドロキシ）-フェニル）-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン（Ciba Irgacure 2959）、ベンゾインメチルエーテル；1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン；Darocure 1173、テトラエチレンペンタミン（TEP）、tris-（ヒドロキシメチル）アミノメタン（TRIS）、硫酸（H2SO4）、ポリエチレングリコール（PEG）、炭酸カルシウム（CaCO3）、塩化カリウム、塩化カドミウム、塩化ニッケル、またはその混合物、からなる、請求項56に記載の多孔質膜。
【請求項５８】
有機溶媒が、イソプロピルアルコール、エタノール、メタノール、ジメチルホルムアミド、ジエチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、アセトン、N-メチル-2-ピロリドン、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、ジメチルアセトアミド、テトラメチル尿素、ジメチルスルホキシド、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソブチルケトン、エチルアセトアセテート、トリエチルホスフェート、プロピレンカーボネート、グリコールエーテル、グリコールエーテルエステル、及びn-ブチルアセテート、から選択される、請求項56に記載の多孔質膜。
【請求項５９】
膜の第二の表面での細孔開口部が、膜の第一の表面での細孔開口部よりも広い、請求項53に記載の多孔質膜。
【請求項６０】
膜の第二の表面での細孔開口部は、膜の第一の表面での細孔開口部よりも狭い、請求項53に記載の多孔質膜。
【請求項６１】
第二の表面での細孔サイズが、約1.0μm〜約10.0μmの範囲である、請求項59に記載の多孔質膜。
【請求項６２】
第二の表面での細孔のサイズが、約1.0μm〜約3.0μmの範囲である、請求項61に記載の多孔質膜。
【請求項６３】
第一の表面での細孔サイズが、約0.01μm〜約3.0μmの範囲である、請求項59に記載の多孔質膜。
【請求項６４】
第二の表面での細孔サイズが、第一の表面の細孔の約10〜約1000倍の大きさである、請求項59に記載の多孔質膜。
【請求項６５】
第二の表面での細孔サイズが、約0.01μm〜約3.0μmの範囲である、請求項60に記載の多孔質膜。
【請求項６６】
第二の表面での細孔サイズが、約0.2μm〜約0.45μmの範囲である、請求項65に記載の多孔質膜。
【請求項６７】
第一の表面での細孔サイズが、約1.0μm〜約10.0μmの範囲である、請求項60に記載の多孔質膜。
【請求項６８】
第二の表面での細孔サイズが、第一の表面の細孔の約1/10〜約1/1000の小ささである、請求項60に記載の多孔質膜。
【請求項６９】
第二の表面の細孔直径が、膜の第一の表面と第二の表面との間の一つ以上の場所の細孔直径よりも広い、請求項53に記載の多孔質膜。
【請求項７０】
膜の厚さが、約25μm〜約500μmの範囲である、請求項53に記載の多孔質膜。
【請求項７１】
膜の厚さが、約100μm〜約150μmの範囲である、請求項70に記載の多孔質膜。
【請求項７２】
細孔が、膜の面積の約10％〜約85％を含む、請求項53に記載の多孔質膜。
【請求項７３】
細孔が、膜の面積の約50％〜約70％を含む、請求項72に記載の多孔質膜。
【請求項７４】
膜が以下のもの：ポリフッ化ビニリデン（PVDF）、ポリフッ化ビニル（PVF）、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、フッ素化エチレンプロピレン（FEP）、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリカーボネート（PC）、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、ポリエーテルイミド（PEI）、ポリメチルペンテン（PMP）、ポリフェニレンオキシド（PPO）、ポリフェニレンスルフィド（PPS）、ポリ塩化ビニル（PVC）、ポリスチレン-アクリロニトリル（SAN）、ポリオレフィン類（たとえば、ポリエチレンまたはポリプロピレン）、ポリエステル（たとえばポリエチレンテレフタレート（PET）、及びポリブチレンテレフタレート（PBT））、エチレンとテトラフルオロエチレンとのコポリマー（ETFE）、エチレンとクロロトリフルオロエチレンとのコポリマー（ECTFE）、PVDFとクロロトリフルオロエチレン（CTFE）とのコポリマー；並びにポリイミド、ニトロセルロース、ポリアクリロニトリル、ポリアミド-イミド、芳香族ポリアミド、ナイロン66、または酢酸セルロース、から選択される、請求項53に記載の多孔質膜。
【請求項７５】
膜がポリフッ化ビニリデン（PVDF）である、請求項74に記載の多孔質膜。
【請求項７６】
濾過用途で膜を使用するための説明書と一緒に、請求項53に記載の多孔質膜を含むキット。
【請求項７７】
濾過用途が限外濾過及び精密濾過である、請求項76に記載のキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は2007年1月24日出願の米国仮特許出願第60/897,400号の利益を主張する。上記特許出願の開示は、その全体が本明細書中に含まれる。
技術分野
本発明は一般に修飾（modified）多孔質膜、膜の細孔の修飾方法、及びその使用法に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成膜は、脱塩、気体分離、濾過及び透析などの種々の用途に使用されている。膜の特性は、膜の形態、即ち、対称性、細孔形状及び細孔サイズなどの特性と、膜形成に使用するポリマー材料とに依存して変動する。
【０００３】
精密濾過、限外濾過及び逆浸透などの特定の分離プロセスに関して様々な膜を使用できる。精密濾過及び限外濾過は圧力駆動プロセスであり、膜が保持し得るか、通過し得る粒子または分子サイズによって識別する。精密濾過は、マイクロメートル及びサブマイクロメートル範囲の非常に微細なコロイド粒子を除去できる。一般的法則として、精密濾過では0.1μmまでの粒子を濾過できるのに対し、限外濾過では0.01μmほどの小粒子は通過できる。逆浸透はさらに小スケールで操作する。
【０００４】
分離すべき粒子サイズが大きくなりすぎると、分離に必要な圧力と膜密度も大きくなる。多孔質膜を形成するポリマーの多くは疎水性である。十分な圧力を使用することによって水は強制的に疎水性膜を通過できるが、必要な圧力は非常に高く（150〜300 psi）、そのような圧力では膜は損傷を受けることがあり、通常、均一に湿潤しない。
【０００５】
微孔質（microporous）膜は篩いまたはスクリーンとして機能し、流路の所定の幅（即ち細孔径）よりも大きな全ての粒子をその表面に保持する。おおよそ細孔径の粒子が膜表面に捉えられると、膜を急速に不可逆的に閉塞するので、流量が急激に低下してしまう。慣用の微孔質膜の流路は曲がりくねっているため、膜の一方からもう一方へ液体を強制的に押出すのにはかなり水圧が必要である。膜が閉塞するにつれて、この圧力も必然的に上昇する。
【０００６】
疎水性微孔質膜は、その優れた耐薬品性、生体適合性、機械的強度及び分離性能によって特徴付けられる。かくして水分離用途では、そのような疎水性膜は、水が膜を透過するように親水性に製造しなければならない。濾過技術の多くの用途において、機械的に強固で、熱安定性で、比較的化学的に不活性であり、且つ殆どの有機溶媒に不溶性である膜フィルターを使用するのが望ましい。膜は根本的に上記バルク特性とは異なり、そして上記バルク特性と非適合性のこともある表面特性をもつのが望ましいことが多い。望ましい表面特性としては、湿潤性、低タンパク質吸着傾向、トロンボレスチビティ（thromborestivity）、制御イオン交換能（controlled ion exchange capacity）及び制御表面化学反応性（controlled surface chemical reactivity）などが挙げられる。
【０００７】
ポリマーの表面修飾により、潜在的にポリマーの所望のバルク特性を保持できるが、新しい、異なった界面特性を提供できる。親水性ポリマーから構成される膜は通常、疎水性ポリマーよりも汚染される傾向が低い。場合によってはより耐薬品性ポリマーの表面修飾によって、汚染をもっと受けにくくしていた。ポリマーの表面修飾に関しては多くの技術がある。この化学についての最も一般的な例は、一種類の官能基または複数官能基の混合物を導入する反応である。
【０００８】
通常、ポリマー表面の親水性化方法では、表面上の極性基の量を増やすことが含まれる。微視的観点から、表面親水性化の基礎は、水和と水素結合相互作用を最大化することである。酸素、窒素または硫黄含有有機官能基は、一般的な炭素をベースとする繰り返し単位よりも効率的に水と相互作用できる。非永久的に膜を湿潤するための種々の方法がある。多孔質疎水性膜を親水性化する一つの方法では、膜の細孔にアルコールを通し、次いで水でアルコールを置換していた。界面活性剤とグリセロールコーティングによる後処理とが、同様に使用されていた。しかしながら、水が完全にまたは部分的に細孔から除去されて空気が充填されると、親水性化膜は再び疎水性になって、高圧をかけなければ水は細孔を通過できない。
【０００９】
疎水性膜を親水性化して、水溶液の濾過に使用可能にする別法としては、膜をキャストするのに使用するポリマー系に添加できる湿潤剤を使用することである。界面活性剤であるこの湿潤剤は、製造後処理段階で膜マトリックスに適用できる。湿潤剤に関連する浸出の問題を解決する一つの方法では、膜マトリックス上に後処理段階の間に架橋した、ポリマー性湿潤剤の使用を包含する（たとえば、米国特許第5,376,274号：特許文献1）。
【００１０】
湿潤剤を添加して疎水性膜を親水性とすることに関連した浸出の問題を解決しようとする試みでは、マトリックス添加剤としてブロックコポリマーの使用を包含し、このコポリマーは疎水性と親水性部分との組み合わせを含む。疎水性マトリックスポリマーとより適合性である、コポリマー添加剤の疎水性部分は膜マトリックスポリマーと絡まる傾向があり、これにしっかりと固定されて、膜表面にコポリマーの親水性部分が残る。主疎水性マトリックス膜、ブロックコポリマー添加剤と製造に使用した溶媒系との間の相互作用は複雑である。全体としての系の種々の成分の種類及び量が変動すると、ブロックコポリマーと膜マトリックスとの絡み合いに多かれ少なかれ影響して、膜の親水性に影響するかもしれない。ブロックコポリマー湿潤剤を添加すると上記のような他の従来法を改善するものの、少量でも膜表面に実際に保持された薬剤の量に関連する問題に悩まされている。
【００１１】
通常、実質的に均一な厚さの薄いシートとして製造されたポリフッ化ビニリデン微孔質膜は、数百万ものチャネルを含むスポンジ様内部構造をもつ。これらのチャネルは、膜シートの一側から他方の端側へ液体に曲がりくねった流路を画定する。これらのポリフッ化ビニリデン（以後、PVDFという）膜を製造する慣用法では、内部連通するチャネルのマトリックスをもつ膜が得られ、チャネルは狭い範囲の実質的に均一幅をもつ。
【００１２】
慣用法で製造されるPVDF膜は市販されており、約0.10μm〜約5.0μmの範囲の平均孔径（即ち、細孔の直径）をもつ。約0.10μm未満の孔径をもつ微孔質膜フィルターを製造する試みでは、小さな孔径のため非常にゆっくりとした流れになってしまうこと、及び急速に閉塞してしまうという問題が生じていた。
【００１３】
そのような慣用法により製造されるPVDF膜は、Mahoneyの米国特許第5,0133,339号（特許文献2）に開示されている。この参考文献では、微孔質PVDFポリマー膜の製造に使用される組成物について記載されている。この文献に記載されている微孔質膜の平均孔径は約0.05μm〜約10.0μmである。この文献はさらに、製造された膜を精密濾過、限外濾過、透析及び膜ストリッピング（membrane stripping）などの液体分離プロセスに使用することを記載している。限外濾過及び精密濾過は、粒子または溶質を溶液から分離する多孔質膜を使用する圧力駆動プロセスである。膜はその透水率及びふるい係数により特徴付けることができる。透水率は、所定の圧力におけるガロン/ft（フィート）2/日（GFD）などの流量（flow rate）として定義される。より具体的には、透水率は、圧力勾配の影響下、膜を通過した溶媒の体積として定義される。
【００１４】
かくして、濾過する目的のために膜細孔特性の修飾を含む、膜細孔の修飾に利用可能な現行法には欠陥がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第5,376,274号
【特許文献２】米国特許第5,0133,339号
【００１６】
本発明は、多孔質支持体の細孔を化学的及び／または物理的に修飾する（modify）方法に関する。特定の態様では、本発明は多孔質支持体/膜の細孔形状の修飾に関する。特定の態様では、支持体は膜、フィルター、フィルム、ウェブ、メッシュ、布帛（fabric）、マトリックス、スワブ（swab）、カラム充填材料または勾配フィルターの形状である。本明細書中で記載するように、支持体は多孔質膜の形状である。しかしながら、特定の支持体の形状または使用は本発明の態様を限定することを意図するものではなく、任意の種類の支持体が本発明の範囲内に含まれる。
【００１７】
一側面において、本発明は多孔質膜の細孔を修飾する方法を提供し、前記細孔は第一の表面と第二の表面とを橋架する（bridging）細孔を含み、前記方法は、前記膜の細孔と細孔修飾剤とを接触させる段階を含み、ここで前記細孔修飾剤は、前記膜の第二の表面の細孔とは異なって膜の第一の表面の細孔を修飾する。
【００１８】
別の側面において、本発明は多孔質膜の細孔を修飾する方法を提供し、前記細孔は第一の表面と第二の表面とを橋架する細孔を含み、前記方法は、前記膜の細孔と細孔修飾剤とを接触させる段階を含み、ここで前記細孔修飾剤は、前記膜の第二の表面の細孔と異なる濃度で前記膜の第一の表面の細孔と接触する。
【００１９】
一つの側面において、本発明は第一の表面と第二の表面との間に伸張する（extending）複数の細孔を含む、第一の表面と第二の表面とをもつ多孔質膜であって、ここで前記細孔は、一方または両方の膜表面の細孔径が前記第一及び第二の表面の間の一つ以上の場所の細孔径と異なっているように細孔修飾剤により修飾された、前記多孔質膜を提供する。
【００２０】
本発明は、多孔質膜の細孔を修飾する新規方法であって、前記膜のそれぞれの面を細孔修飾剤に曝露することにより、細孔の二つの端部を異なる程度まで修飾させる、前記方法を提供する。
【００２１】
本発明の他の側面及び有利な点は、例示のみの目的で本発明の原理を説明する、付記図面を併用した、以下の記載から明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図1Aは、排水孔を備えたドラムと接触した多孔質膜の略図である。図1Bは、膜がドラムの排水孔を完全に覆っているドラムの断面図を示す。図1Cは、膜がドラムの排水孔を部分的に覆っているドラムの断面図を示す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
膜の修飾
一つの態様において、本発明は多孔質膜の細孔を修飾する方法であって、前記多孔質膜は第一の表面と第二の表面を橋架する細孔を含み、前記方法は、膜の細孔と細孔修飾剤とを接触させる段階を含み、ここで前記細孔修飾剤は、膜の第二の表面の細孔とは異なる様に膜の第一の表面の細孔を修飾する、前記方法を提供する。
【００２４】
別の側面において、本発明は多孔質膜の細孔を修飾する方法であって、前記多孔質膜は第一の表面と第二の表面とを橋架する細孔を含み、前記方法は、前記膜の細孔と細孔修飾剤とを接触させる段階を含み、ここで前記細孔修飾剤は、前記膜の第二の表面の細孔と異なる濃度で前記膜の第一の表面の細孔と接触する前記方法を提供する。
【００２５】
一態様において、本発明は、細孔修飾剤が膜の第二の表面の細孔と異なる濃度で膜の第一の表面の細孔と接触する方法を提供する。
特定の態様において、本発明は、多孔質ドラム上またはその周りに膜を配置し、第一の表面はドラムと係合しており（engaging）、次いで細孔修飾剤と膜の第二の表面とを接触させる段階をさらに含む方法を提供する。
【００２６】
別の態様において、ドラムから膜を剥がし、この膜を一つ以上のさらなる多孔質ドラム上に配置し、及び前記膜を一種以上のさらなる細孔修飾剤と接触させる段階をさらに含む方法を提供する。
【００２７】
さらなる態様において、本発明は、ドラムが、ドラムの外側からドラム内部に伸張する排水孔を含む一般的に筒状の中空ドラムを含み、前記細孔修飾剤が膜の第二の表面と接触した後に、細孔修飾剤をドラムの外部から内部へ移動させる方法を提供する。さらなる態様において、細孔修飾剤はドラムの内側へ移動し、ドラムの排水孔を通ってドラム外部へ通過する。
【００２８】
別の態様では、本発明は膜が真空によってドラムの適所に保持される方法を提供する。
特定の態様において、本発明は多孔質ドラムと膜とを、細孔修飾剤を含むタンクに浸漬する方法を提供する。さらなる態様において、本方法はさらに、同一の細孔修飾剤を含む複数のタンクに浸漬することをさらに含む。別の態様において、本方法はさらに、異なる細孔修飾剤を含む複数のタンクに浸漬することをさらに含む。
【００２９】
さらに別の態様において、細孔修飾剤と接触している第二の膜表面の細孔開口部は、ドラムと接触している膜表面の細孔開口部と異なる程度まで修飾される。さらなる態様において、第二の膜表面と前記細孔修飾剤との接触は直接的且つ連続的である。
【００３０】
別の態様において、本発明は、膜と接触している細孔修飾剤の量が、真空圧力、ドラムの回転、曝露の長さ、または細孔修飾剤の粘度によって制御される前記方法を提供する。特定の態様において、前記真空圧力は約0.1 psi〜約25 psiの範囲である。別の態様において、曝露の長さは約0.1分〜約30分の範囲である。さらなる態様において、曝露の長さは約10分〜約12分の範囲である。
【００３１】
別の態様において、前記細孔修飾剤の粘度は約200センチポアズ〜約1200センチポアズの範囲である。
さらに別の態様では、ドラムを真空、駆動軸及び駆動系に接続する。さらなる態様では、細孔修飾剤は膜の第二の表面から膜の第一の表面へ、真空によって膜の細孔を通して抜き出される。別の態様では、ドラムは駆動システムにより回転される。他の態様では、前記駆動系は速度制御により制御される。
【００３２】
特定の態様では、本発明は、貯蔵タンクに浸漬された丸い多孔質ドラムを提供し、このドラム中心軸は真空供給源と、速度調節を備えた駆動系とに接続されている。処理すべき膜はドラムに付けられ、ドラムが速度設定に応じて回転するにつれて、真空によって適所に保持される。浸漬されたドラムの貯蔵タンク領域は、膜が（単数または複数種類の）細孔修飾剤と接触するように細孔修飾剤または複数の細孔修飾剤で充填され、ここで前記膜の外部表面は（単数または複数種類の）細孔修飾剤と最も接触し、（ドラムと接触している）膜の内部表面はそれよりも少ない程度で（単数または複数種類の）細孔修飾剤と接触する。（単数または複数種類の）細孔修飾剤の流れは、（単数または複数種類の）細孔修飾剤の残った分が蓄積しないように一定の出入りを伴って直接的且つ連続的である。このようにして膜の外部表面の細孔は、膜の内部表面の細孔よりもより影響を受ける。
【００３３】
一態様において、本発明は、膜の細孔形状を修飾する方法を提供する。特定の態様では、膜の細孔は、筒状、漏斗形、葉形、鎖状の繊維状、楕円形または織り合わされた細孔形状に修飾される。
【００３４】
さらに別の態様では、膜の第二の表面上の細孔開口部は、膜の第一の表面上の細孔開口部よりも広い。別の態様では、膜の第二の表面上の細孔開口部は、膜の第一の表面の細孔開口部よりも狭い。
【００３５】
一態様において、第二の表面上の細孔サイズは約1.0μm〜約10.0μmの範囲である。さらなる態様において、第二の表面上の細孔サイズは約1.0μm〜約3.0μmの範囲である。別の態様において、第一の表面上の細孔サイズは約0.01μm〜約3.0μmの範囲である。別の態様において、第二の表面上の細孔サイズは第一の表面の細孔の約10〜約1000倍の大きさである。
【００３６】
別の態様において、第二の表面上の細孔サイズは約0.01μm〜約3.0μmの範囲である。さらなる態様において、第二の表面上の細孔サイズは約0.2μm〜約0.45μmの範囲である。別の態様において、第一の表面上の細孔サイズは約1.0μm〜約10.0μmの範囲である。特定の態様において、第二の表面の細孔サイズは第一の表面の細孔の約1/10〜約1/1000の小ささである。
【００３７】
別の態様において、本発明は、第二の表面の細孔径が、膜の第一と第二の表面の間の一つ以上の場所の細孔の直径よりも広い、前記方法を提供する。
別の態様では、本発明は、膜厚が約25μm〜約500μmの範囲である、多孔質膜の修飾方法を提供する。特定の態様において、膜厚は約100μm〜約150μmの範囲である。
【００３８】
別の態様において、細孔は、膜の表面積の約10％〜約85％を構成する。さらなる態様において、細孔は、膜の表面積の約50％〜約70％を構成する。
一態様において、本発明は多孔質膜の修飾方法であって、前記膜が以下のもの：ポリフッ化ビニリデン（PVDF）、ポリフッ化ビニル（PVF）、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、フッ素化エチレンプロピレン（FEP）、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリカーボネート（PC）、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、ポリエーテルイミド（PEI）、ポリメチルペンテン（PMP）、ポリフェニレンオキシド（PPO）、ポリフェニレンスルフィド（PPS）、ポリ塩化ビニル（PVC）、ポリスチレン-アクリロニトリル（SAN）、ポリオレフィン類（たとえば、ポリエチレンまたはポリプロピレン）、ポリエステル（たとえばポリエチレンテレフタレート（PET）、及びポリブチレンテレフタレート（PBT））、エチレンとテトラフルオロエチレンとのコポリマー（ETFE）、エチレンとクロロトリフルオロエチレン（ECTFE）とのコポリマー、PVDFとクロロトリフルオロエチレン（CTFE）とのコポリマー；並びにポリイミド、ニトロセルロース、ポリアクリロニトリル、ポリアミド-イミド、芳香族ポリアミド、ナイロン66または酢酸セルロースから選択される、前記方法を提供する。好ましくは、膜は、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）である。
【００３９】
他の態様において、本発明は、前記細孔修飾剤が、少なくとも一種の有機溶媒と、少なくとも一種の細孔修飾剤（pore modifying chemical）とを含む、前記方法を提供する。特定の態様において、前記有機溶媒は、イソプロピルアルコール、エタノール、メタノール、ジメチルホルムアミド、ジエチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、アセトン、N-メチル-2-ピロリドン、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、ジメチルアセトアミド、テトラメチル尿素、ジメチルスルホキシド、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソブチルケトン、エチルアセトアセテート、トリエチルホスフェート、プロピレンカーボネート、グリコールエーテル、グリコールエーテルエステル、及びn-ブチルアセテートから選択される。特定の態様において、前記有機溶媒はイソプロピルアルコールである。
【００４０】
他の態様において、前記細孔修飾剤は、エトキシル化（30）ビスフェノールAジアクリレート（CD9038）、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン（Irgacure 184）、1-（4-（2-ヒドロキシ）-フェニル）-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン（Ciba Irgacure 2959）、ベンゾインメチルエーテル；1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン；Darocure 1173、テトラエチレンペンタミン（TEP）、tris-（ヒドロキシメチル）アミノメタン（TRIS）、硫酸（H2SO4）、ポリエチレングリコール（PEG）、炭酸カルシウム（CaCO3）、塩化カリウム、塩化カドミウム、塩化ニッケルまたはその混合物からなる。特定の態様において、前記細孔修飾剤はCD9038とIrgacure 184との混合物である。特定の場合において、前記細孔修飾剤はCD9038である。別の場合において、前記細孔修飾剤はIrgacure 184である。
【００４１】
他の態様において、前記細孔修飾剤はさらに増粘剤を含む。
別の態様において、本発明は、前記細孔修飾剤が約20℃〜約100℃の温度に保持される、多孔質膜の修飾方法を提供する。特定の態様において、前記細孔修飾剤は約25℃〜約85℃の温度に保持される。
【００４２】
別の態様において、本発明は、修飾した膜を硬化させる段階；修飾した膜を洗浄する段階；及び修飾した膜を乾燥する段階；をさらに含む、多孔質膜の修飾方法を提供する。
本発明の修飾膜は、似たような粒径をもつ異なった物質を分離するのに有効であり、溶媒及び油の精製、使用済み溶媒から有効な物質の回収、廃液若しくは廃水の処理、液糖の精製、タンパク質の処理及びプレート液（plating liquid）の精製などの種々の工業用途；血液濾過及び血漿の分離などの医薬用途などの用途に使用することができる。
【００４３】
本発明は、高速で膜の細孔を修飾する方法を提供し、細孔修飾剤の使用量を減らし、製造過程のフィルム張力を減少し、フィルムのトラッキングや破壊の問題を軽減し、フィルムの皺の頻度を軽減する。
【００４４】
特定の側面において、本発明は、多孔質の丸ドラムまたは複数の多孔質の丸ドラムを、その外周に沿って膜で巻く方法を提供する。特定の態様において、膜はドラムの周りにシールを形成し、それにより細孔が修飾するにつれて膜の表面を通って細孔修飾剤の流れを方向付ける。このドラムは多くの孔を含む中心軸を備えており、ここでその孔はドラムの内面に入るように設計されており、ドラム内側から全ての空気または液体を外へ輸送するための手段を提供する。一態様において、中心軸は、ドラムの内部表面に真空を提供する真空供給源に接続される。
【００４５】
他の態様において、ドラムまたは複数のドラムは、それぞれのドラムを回転させ得る速度制御を含む駆動系に接続されている。特定の態様において、それぞれのドラムは追加の支持装置を含み、細孔修飾剤を含むタンクまたは複数のタンクに浸漬される。
【００４６】
幾つかの態様では、それぞれのドラムの真空は細孔修飾剤の排出物の貯蔵用の中心タンクと、前記細孔修飾剤を再使用するためにタンクに戻す前に、中心タンクの内容物を複数のフィルターに引き寄せる循環ポンプに接続される。
【００４７】
別の態様では、多孔質ドラムは膜用の支持体を提供し、ドラムと膜は真空に接続される。特定の態様では、膜は十分に支持され、動かないように制限されている。回転している間、膜はトルクの歪み（strain）及び張力が実質的にないので、膜の皺が軽減され、膜の破損が減り、端部誘導の依存性が減り、ロール貯蔵品質が改善する。特定の態様において、ドラム及び真空により提供された支持によって、薄膜由来の大きな細孔をもつ膜を製造することができ、これは当該技術分野で公知の他の方法での細孔サイズの限界を超える。さらに、本方法により製造過程での膜の破損が減少する。
【００４８】
本発明の別の有利な点は、細孔の膜修飾に要する時間が減るということである。さらに、本発明によってプロセスの間に必要なローラーとドライブ数を減らすことができる。
膜
任意の多孔質膜を本発明に従って修飾することができる。さらに任意の非多孔質膜を最初に修飾して細孔を提供し、続いて本発明に従って修飾することができる。任意の慣用の細孔形成プロセスを使用することができる。
【００４９】
一側面において、本発明は、第一と第二の表面の間に伸張する複数の細孔を含む、第一の表面と第二の表面とをもつ多孔質膜を提供し、ここで前記細孔を細孔修飾剤によって修飾し、それにより一方または両方の膜表面の細孔直径が、前記第一の表面と第二の表面との間の一つ以上の場所の細孔と異なるようにする。
【００５０】
一態様において、本発明は、膜の細孔が筒状、漏斗形、葉形、鎖状の繊維状、楕円形または織り合わされた細孔形状に修飾されている、前記多孔質膜を提供する。
一態様において、本発明は多孔質膜であって、前記細孔修飾剤が、膜の第二の表面の細孔との接触とは異なる時間、膜の第一の表面の細孔と接触する、前記多孔質膜を提供する。
【００５１】
別の態様では、本発明は多孔質膜であって、前記細孔修飾剤が、膜の第二の表面の細孔と異なる濃度で膜の第一の表面の細孔と接触する、前記多孔質膜を提供する。
特定の態様において、細孔修飾剤は、少なくとも一種の有機溶媒と、少なくとも一種の細孔修飾剤とを含む。さらなる態様において、細孔修飾化学物質は、エトキシル化（30）ビスフェノールAジアクリレート（CD9038）、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン（Irgacure 184）、1-（4-（2-ヒドロキシ）-フェニル）-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン（Ciba Irgacure 2959）、ベンゾインメチルエーテル；1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン；Darocure 1173、テトラエチレンペンタミン（TEP）、tris-（ヒドロキシメチル）アミノメタン（TRIS）、硫酸（H2SO4）、ポリエチレングリコール（PEG）、炭酸カルシウム（CaCO3）、塩化カリウム、塩化カドミウム、塩化ニッケルまたはその混合物からなる。別の態様において、前記有機溶媒は、イソプロピルアルコール、エタノール、メタノール、ジメチルホルムアミド、ジエチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、アセトン、N-メチル-2-ピロリドン、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、ジメチルアセトアミド、テトラメチル尿素、ジメチルスルホキシド、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソブチルケトン、エチルアセトアセテート、トリエチルホスフェート、プロピレンカーボネート、グリコールエーテル、グリコールエーテルエステル、及びn-ブチルアセテートから選択される。
【００５２】
他の態様において、膜の第二の表面の細孔開口部は、膜の第一の表面の細孔開口部よりも広い。別の態様において、膜の第二の表面の細孔開口部は、膜の第一の表面の細孔開口部よりも狭い。
【００５３】
一態様において、本発明は、第二の表面の細孔サイズが約1.0μm〜約10.0μmの範囲である、多孔質膜を提供する。さらなる態様において、第二の表面の細孔サイズは約1.0μm〜約3.0μmの範囲である。別の態様において、本発明は、第一の表面の細孔サイズが約0.01μm〜約3.0μmの範囲である、多孔質膜を提供する。別の態様において、第二の表面の細孔サイズは、第一の表面の細孔の約10〜約1000倍である。
【００５４】
別の態様において、本発明は、第二の表面の細孔サイズが約0.01μm〜約3.0μmの範囲である多孔質膜を提供する。さらなる態様において、第二の表面の細孔サイズは、約0.2μm〜約0.45μmの範囲である多孔質膜を提供する。別の態様において、第一の表面の細孔サイズは約1.0μm〜約10.0μmの範囲である多孔質膜を提供する。特定の態様において、第二の表面の細孔サイズは、第一の表面の細孔の約1/10〜約1/1000である。
【００５５】
別の態様において、第二の表面の細孔直径は、膜の第一の表面と第二の表面の間の一つ以上の場所の細孔直径よりも広い。
特定の態様において、本発明は、膜厚が約25μm〜約500μmの範囲である多孔質膜を提供する。さらなる側面において、膜厚は約100μm〜約150μmの範囲である。
【００５６】
他の態様において、細孔は膜表面積の約10％〜約85％を構成する。好ましくは、細孔は膜表面積の約50％〜約70％を構成する。
特定の態様において、修飾すべき膜は、以下のもの：ポリフッ化ビニリデン（PVDF）、ポリフッ化ビニル（PVF）、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、フッ素化エチレンプロピレン（FEP）、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリカーボネート（PC）、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、ポリエーテルイミド（PEI）、ポリメチルペンテン（PMP）、ポリフェニレンオキシド（PPO）、ポリフェニレンスルフィド（PPS）、ポリ塩化ビニル（PVC）、ポリスチレン-アクリロニトリル（SAN）、ポリオレフィン類（たとえば、ポリエチレンまたはポリプロピレン）、ポリエステル（たとえばポリエチレンテレフタレート（PET）、及びポリブチレンテレフタレート（PBT））、エチレンとテトラフルオロエチレンとのコポリマー（ETFE）、エチレンとクロロトリフルオロエチレン（ECTFE）とのコポリマー、PVDFとクロロトリフルオロエチレン（CTFE）とのコポリマー；並びにポリイミド、ニトロセルロース、ポリアクリロニトリル、ポリアミド-イミド、芳香族ポリアミド、ナイロン66または酢酸セルロースから選択される。さらなる態様において、膜はポリフッ化ビニリデン（PVDF）である。
【００５７】
別の態様において、本発明は、濾過用途で膜を使用するための説明書と一緒に、本発明の多孔質膜を含むキットを提供する。一態様において、濾過用途は限外濾過及び精密濾過である。
【００５８】
通常、膜は、修飾前（pre-modification）は疎水性である。本発明で使用される殆どの膜は十分な強度と耐薬品性とを示し、本質的に疎水性である。疎水性膜とは、通常の親水性試験条件下で、水中でその重量の0.5％未満を吸収する膜として定義される。ポリマーの疎水性の一般的な尺度は、ASTM D570（ポリマーによる水吸収を測定する標準方法）に設定されている24時間以内または平衡時にバルクポリマーによる水吸収である。本発明の目的に関して、疎水性ポリマーは、24時間以内に水をその重量の0.5％未満、平衡時に4％以下吸収するものである。そのようなポリマーの固体片の表面は通常、濡れておらず、傾斜面においた水滴はテーリング（tailing）することなく転がり落ちる。
【００５９】
ポリ（テトラフルオロエチレン）ワイプ（Wipe）、ポリエチレン（PE）、ポリプロピレン（PP）及びポリフッ化ビニリデン（PVDF）は市販の疎水性膜材料である。ポリフッ化ビニリデン（PVDF）は結晶相とアモルファス相とを含む半結晶質ポリマーである。この結晶相は、優れた熱安定性を提供するのに対し、アモルファス相は膜に対する柔軟性を有する。PVDFは、耐熱性、（塩素などの広範な腐食性薬品に対する）耐薬品性、及び耐候（UV）性などの膜用途に対して多くの望ましい特性を示す。
【００６０】
他の場合では、ポリエーテルイミド、ポリスルホン及びポリエーテルスルホンは疎水性であるが、ナイロン、芳香族ポリアミドは親水性である。上記の疎水性であるポリマーに加えて、上記基準により疎水性でもある他の好適なバルクマトリックスポリマーとしては、ポリビニルジフルオリド（PVDF）及びポリイミドが挙げられる。特定の態様において、特定のポリマー膜形成材料は、疎水性PVDFなどのPVDFである。
【００６１】
別の態様では、ポリマー膜形成材料はポリスルホンである。ポリスルホンなる用語は、当業者に理解される広い意味で本明細書中で使用され、それ自体ポリスルホン、並びにポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン（特にポリフェニルスルホン）、ポリアルキルスルホン、ポリアラルキルスルホンなどを包含するものである。
【００６２】
幾つかの態様において、多孔質膜の表面は疎水性である。膜の表面に疎水性を付与する表面コーティング材料を使用して、幾つかの態様において膜をコーティングすることができる。「疎水性」なる用語は、約60°を超え、好ましくは約70°を超える水接触角を表面がもつことを意味する。70°を超える水接触角を有する表面をもつ好適なポリマーまたは生体材料（biomaterial）としては、ポリスチレン（PS）、ポリメチルメタクリレート（PMMA）、ポリオレフィン（たとえばポリエチレン（PE）、ポリプロピレン（PP））、ポリ塩化ビニル（PVC）、シリコーン、ポリアクリロニトリル（PAN）、ポリアクリロニトリル/ポリ塩化ビニルのコポリマー、ポリスルホン、ポリ（エーテルスルホン）（PES）、特定のポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネート、熱分解（pyrolized）材料、及びこれらの構成成分を含むブロックコポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。
【００６３】
PVACなどのより疎水性の低いポリマー表面（60°〜70°の間の水接触角）も使用できる。これらのポリマーへの吸着は、PS及びPMMAなどのより疎水性ポリマーと比較して低いと予想される。ある場合には経時的にポリマー表面からブロックコポリマー界面活性剤を分離することが予想されることもある。特定の態様では、これら及び非疎水性表面を処理して、これらを疎水性にしてからコポリマー界面活性剤を吸着させる。たとえば、シリカをジメチル-ジクロロシランで処理して、疎水性表面を提供することができる。
【００６４】
特定の態様において、ポリマーを使用して膜をコーティングする。膜コーティングに使用するポリマーは多孔質若しくは無孔質、または平坦な表面（たとえばマイクロリットルプレート）の形状であっても、クロマトグラフィー用途で使用されるミクロビーズなどの任意の好適な形状であってもよい。適切なな疎水性ポリマーのコロイドまたはラテックス粒子上にポリマー界面活性剤を吸着させてもよい。
【００６５】
膜の表面では、水分子を引き寄せる基を存在させることによって親水性特性となる。適切な基としては、-OH、-NH、-F、-Hまたはカルボニル、スルホニル若しくはホスホニルなどの二重結合した酸素をもつ基が挙げられる。陽性（electropositive characteristics）は、正に帯電した原子の存在によって得られる。適切な正に帯電した原子としては、Si、BまたはAlが挙げられる。本発明に従って、親水性特性が適切な親水性基の導入によって達成され、陽性は適切な正に帯電した原子の導入によって達成される、修飾多孔質膜が調製される。特定の場合において、本発明の多孔質膜は、単独または組み合わせてトリフルオロ酢酸（TFA）、BCl3、SiCl4、NaOH、F-、AlCl3との処理、さらに水との処理を使用して、または使用しないで修飾した。
【００６６】
一つの側面において、PVDF膜などの疎水性膜を、細孔修飾化合物（pore modifying chemical）を含む試薬浴中で修飾する。試薬浴と細孔修飾薬との組み合わせは、細孔修飾剤（pore modifying agent）として理解される。本明細書中において使用するように、「処理された（treated）」なる用語は、細孔修飾化合物、場合により光開始剤で膜をコーティングするのに十分な時間、膜に溶液を押し通すことを意味する。浴は、湿潤を促進するように、且つ細孔修飾化合物を溶解させるために溶媒をさらに含んでもよい。たとえば水とアルコールとの混合物などの適切な溶媒の混合物も浴に含めることができる。
【００６７】
細孔修飾剤とは、多孔質膜の細孔に影響を与える溶液の組成物全体を含むものと理解されるが、これらに限定されない。さらに膜は、他の特性に関しても修飾することができる。たとえば、修飾すべき特に好ましい反応性は、膜の親水性/疎水性及び／または表面電荷である。細孔修飾剤については既に記載した。
【００６８】
反応性修飾剤（reactivity modifying agent）は反応形（reacted form）または未反応形で膜に取り込むことができる。ポリマー多孔質膜に取り込まれた反応性修飾剤は、膜に取り込んだ後で化学的修飾に曝露できる。一つの好ましい化学的修飾は、膜を親水性にするための加水分解である。
【００６９】
適切な光開始剤は、膜のラジカル架橋を開始する及び／またはUV架橋を開始することができる薬剤である。そのような薬剤は当該技術分野で公知であり、それには1-[4-（2-ヒドロキシ）-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン（Ciba Irgacure 2959）及び他の関連するIrgacure、たとえば1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン（Irgacure 184）；ベンゾインメチルエーテル；1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン；及びDarocur関連分子、たとえばDarocur 1173が含まれるが、これらに限定されない。次いで膜は反応性を修飾する架橋または追加の処理、たとえばテトラエチレンペンタミン（TEP）、トリス-（ヒドロキシメチル）アミノメタン（TRIS）、硫酸（H2SO4）、ポリエチレングリコール（PEG）、炭酸カルシウム（CaCO3）、塩化カリウム、塩化カドミウム、塩化ニッケルまたはその混合物の一種以上との処理にかける。好ましくは、細孔修飾剤及び光開始剤を含む試薬浴への曝露は、約0〜10分である。より長いコーティング時間を使用することができるが、必要ではない。架橋及び／または硬化は、UV光などの化学線、またはガンマ線若しくはX-線などの電離放射線（イオン化放射線）によって誘発させることができる。化学線への曝露は、通常約1〜120秒、好ましくは約5〜60秒間、室温で実施することができる。架橋完了時、存在する場合には光開始剤と過剰量のモノマーを好適な溶媒中で濯ぎ、続いて乾燥することによって複合（composite）多孔質膜から除去する。
【００７０】
細孔修飾剤は、薬剤の疎水性部分を介して基質膜と疎水性相互作用を形成し、細孔と実質的に非共有結合を形成することができる（たとえば膜上の分子の約1％未満、好ましくは約0.1％未満または約0.01％未満が細孔と共有結合する）。通常、細孔修飾剤は、表面とのイオン結合を実質的に全く形成しない。
【００７１】
細孔修飾化合物は、膜の細孔とつながり（association）を形成する分子内に、一体化した（integral）疎水性領域をもち、細孔上の細孔修飾分子が優先的に吸着しやすくする。この細孔修飾化合物の親水性部分は細孔から離れるように伸張して、膜の下部の多孔質構造を保持しつつ、膜上に親水性表面を提供する。
【００７２】
本発明に従った細孔修飾剤は、以下の特性：生物学的溶液などの水溶液に曝露される際の耐劣化性；溶媒による耐劣化性；生体適合性（たとえば膜表面は、顕著な血小板接着、正常な血液凝固機構の干渉を誘発せず；または血液の細胞成分または可溶性成分へ大きなダメージを生じさせるべきではない）；及び最小細孔閉塞；の一つ以上を提供する。好ましくは、本発明に従った細孔修飾化合物を含む膜は化学的に不活性である。
【００７３】
一態様において、本発明の多孔質膜は、一種以上の表面修飾剤の存在下でドラム上で修飾する。特に、膜は、膜の「上部」面がたとえば図1に示されているようにドラムと係合しないままで、「底部」面がドラムと係合するように、ドラムに巻き付ける。本明細書中で使用するように、「上面」とは、ドラムと係合していない微孔質膜の表面をいう。逆に本明細書中で使用する「底部面」とは、ドラムと係合している微孔質膜の表面をいう。
【００７４】
このようにして修飾した膜は、その孔径、メタノール泡立ち点、流量、及び他と比較して膜の一方の表面積において慣用のPVDF膜と実質的に異なる一群の微孔質PVDF膜を包含する。これらの特徴的な微孔質PVDF膜の製造プロセスでは、広範に変動する可能性があり、且つ種々の構造的及び機能的特徴をもつ膜が形成できるように選択された細孔修飾剤、たとえば薬品、溶媒及び温度の使用が挙げられる。
【００７５】
膜は、透水率及びふるい係数によって特徴付けることができる。一側面において、疎水性支持体は、25℃において少なくとも約10.0 ml/m2/時間/cmHgの透水率を有する。「透水率（hydraulic permeability）」とは、圧力勾配の影響下で、膜を通過する溶媒の体積として定義される。一側面において、本発明に従った疎水性基質は、約0.01μm〜約10μmの平均孔径を有する。即ち、精密濾過に適している。限外濾過に適した膜も提供することができる。好ましくは、そのような膜は、10 kDa以下、30 kDa、50 kDa、100 kDa以上の分子量カットオフ値（cutoff value）をもつ。修飾された細孔は、平均して均一サイズであっていてもよいし、種々のサイズを含んでいてもよい。
【００７６】
本発明の膜の機能的特徴は、慣用のPVDF膜のものとかなり異なっている。具体的には、本発明の膜は、同一孔径及び厚さの慣用法により製造したPVDF膜と比較して、均等な粒子を保持し、単位面積当たり程度の差はあっても液体流速を有する。このことは、粒子を含む溶液のあるサンプルを本発明の膜に通し、同一溶液の同体積のサンプルを慣用の膜に通したとしたら、いずれの膜も同量の物質を保持するが、本発明の膜はより早い流速（flow rate）で、短時間で液体体積を通すが、他方の膜は遅い流速で、より長い時間で液体体積を通すであろうことを意味する。本発明の膜は、分子と膜の表面との間の接触点で利用可能な面積が広い。
【００７７】
慣用法の膜と比較して本発明の膜は、修飾された流速を示す。本発明の膜と慣用のPVDF膜のメタノール泡立ち点と水流量との比較を予測する。本発明により完成したPVDF膜（広範囲の公称孔径をもつ）の、ミリリットル/分/平方センチメートルでの水流量を8 psiの圧力下で測定する。
【００７８】
本発明のPVDF膜の（上記周囲大気圧でポンド/平方インチで測定した）メタノール泡立ち点は、慣用法によるPVDF膜のメタノール泡立ち点とかなり異なっていても異なっていなくてもよい。「メタノール泡立ち点（methanol bubble point）」なる用語は、膜の性能における周知の照合基準（check）である。泡立ち点試験は、表面張力によって微孔質膜の内部連通している流路に液体が保持されることと、チャネルから液体を押し出すのに必要な最小圧力がチャネル径の尺度であることとに基づく。手短に言えば、泡立ち点試験は、膜の一方の側をメタノールで予め濡らし、膜の他方の側に空気圧を適用し、メタノールで濡れた側から出てくる空気の泡を観察して、膜チャネルの中の空気の通り道を示すことによって実施する。泡が安定して連続して流れる場合の圧力が泡立ち点圧力である。メタノール泡立ち点と細孔径との間には反比例関係があるかもしれないことは理解されよう。かくして所定の膜厚に関しては、メタノール泡立ち点が高ければ高いほど、有効孔径は小さい。メタノール泡立ち点が本発明の膜と慣用法による膜との間で同様であることは、本発明の膜が慣用法の膜と同様の細孔径でより多数の流路をもつためか、慣用法の膜よりもそれほど曲がりくねっていない形状（またはその両方）の流路をもつため、本発明の膜の流量が高いのかもしれないことを示唆している。
【００７９】
PVDF膜を含む、本発明の多孔質膜は、
（i）現在入手可能な膜と比較して広範囲の孔径を包含する；
（ii）同一の厚さ及び孔径をもつ慣用法により製造した膜の流速よりも実質的に多い流速を有する；及び
（iii）8 psiの圧力下、公称2.0ミクロン孔径膜に関して、最小流速（190 ml/分/cm2）をもち、これは二倍を超える孔径をもつ慣用の多孔質PVDF膜でも達成されていない。
【００８０】
本発明のマクロ構造の特徴的な側面は、表面積の増加である。これは、膜の表面及び膜自体にある分子間の接触点における膜の表面積が非常に高いため、一種以上の分子を膜に転送することが必要な用途にとっては非常に好都合である。これは従来の膜よりも本発明の膜では表面PVDF量が多いためと考えられている。ポリマーの表面積は分子と膜表面との間の接触点では高いため、ターゲット表面または別の支持体から本発明の膜表面への分子の収着（sorption）は上昇すると考えられる。
【００８１】
細孔修飾剤を配合することによって得られた酸または無水物基などの反応性表面基（reactive surface group）を含む膜は、架橋性アミンと架橋してアミド結合を形成することができる。配合の程度及び架橋の程度を使用して、逆浸透操作に適した膜を構築することができる。
【００８２】
別の側面では、膜形成性ポリマーのブレンド物を相溶性の第二のポリマーに添加し、ここで前記第二のポリマーは、膜を形成後に化学修飾することができる。好ましくは、相溶性の第二のポリマーは、PVDF、若しくはポリスルホン、またはより好ましくはこの両方と相溶性である。
【００８３】
膜の特性を改善するために小分子添加剤を使用して非対称性膜を製造する幾つかの研究がなされてきた。そのような特徴としては、高い浸透性、優れた巨視的完全性（macroscopic integrity）、たとえば環状内腔（circular lumen）、均一な壁厚、及び機械的強度が挙げられる。PVDFは小さな臨界表面張力（約25ダイン/cm）をもち、凝集剤（水または溶媒）とポリマーとの間の弱い相互作用により、凝集速度及び繊維固化（fiber solidification）が遅いことは文献公知である。結果として、添加剤を使用せずに多孔質PVDF膜を製造するには困難なことがある。
【００８４】
受動浸漬（passive immersion）（即ち浸漬、噴霧など）を使用して、支持体をコーティングし、多孔質複合膜を製造することができる。
好ましくは、膜は流通装置（ドラム）に設置し、浸漬浴中に設置する。二官能性細孔修飾化合物、溶媒及び光開始剤を含む多孔質修飾剤を疎水性支持体に押し通す。溶液は、真空を適用し、溶液をリサイクルチャンバまたは廃液容器に抜き取ることなどによって圧力差を使用して支持体内を押し通すことができる。通常、流速は、十分なコーティングレベル（たとえば、最小量の細孔修飾化合物に対して膜表面での最大量の親水性など）を達成するために最適化する。次いで膜をUV光に曝露して、細孔修飾化合物を重合し、架橋または硬化させる。次いで膜を乾燥し、使用直前まで貯蔵することができる。
【００８５】
細孔
特定の態様において、本発明の方法は任意の数の孔径をもつ膜に影響し、本発明の方法はそのような任意の孔径に限定されない。本発明の一態様は、多孔質膜を特徴とする。特定の態様では、本発明は微孔質膜を特徴とする。膜は、圧力勾配下で液体を受けて、膜を通る流体の流れを画定する。かくして、細孔修飾剤は様々な程度及び／または様々な濃度でそれぞれの膜表面で細孔と接触するので、それぞれの表面の膜の細孔は様々な程度に修飾される。本発明の態様は、特徴的な様々な細孔サイズと細孔形状をもつ。第一及び第二の表面のそのような孔径は既に記載しており、通常約0.01μm〜約10.0μmの範囲である公称孔径をもつ。
【００８６】
一態様において、本発明は、膜の細孔が筒状、漏斗形状、葉状、鎖状の繊維状、楕円形または織り合わされた（interwoven）細孔形状であるように修飾される多孔質膜を提供する。細孔径状としては、筒状、円錐形、結合した連続鎖の葉状、織り合わされたまたは漏斗状、及び細孔の長さに沿った任意の点で伸張、拡張若しくは収縮した形状が挙げられる。そのような細孔形状は、膜のどちらの表面の細孔も包含する。
【００８７】
「公称孔径（nominal pore size）」なる用語は、膜上に保持されるであろう粒子の最小サイズを指す。かくして、約0.45μmの公称孔径の膜とは、約0.45μmよりも大きな粒子が膜上に保持され、約0.45μm未満のものは通り抜け、保持されないことを意味する。
【００８８】
膜表面上の表面修飾分子の優先的な吸着、並びに膜表面上の光開始剤の優先的な吸着のため、重合した分子間の架橋は、従来技術の膜に関して示されたり見られた相互接続する網状構造をあまり形成しそうにないので、細孔の閉塞はより少ない。
【００８９】
溶媒
幾つかの態様では、本発明は様々な溶媒濃度及び温度を使用して、種々の孔径、ポリマー対称比、メタノール泡立ち点、及び水流量の多孔質膜を修飾する。
【００９０】
本発明の方法は、一種類または複数種類の溶媒を使用する。温度及び溶媒濃度などの操作パラメーターを変動させることによって、孔径、ポリマー対称比（polymer symmetry ratio）、流速、及び細孔の表面モルフォロジーを細かく制御できる。
【００９１】
混合溶液及び形成浴のどちらか、または両方の温度を選択し、細孔修飾剤の補助溶媒及び非溶媒の濃度も選択することにより、膜の多種多様の構造的特性及び機能的特性を本プロセスで達成することができる。
【００９２】
具体的には、多孔質膜を修飾する浸漬浴の温度、及び／または溶媒の相対濃度は、実行できる温度及び溶媒濃度の範囲から選択して、多孔質膜の細孔の様々な構造的変化及び機能的変化を達成できる。形成浴の温度は、初期混合溶液の温度と実質的に異なっていてもよい。実際、形成浴は約0℃〜約200℃の範囲の温度で効果的に使用できる。特定の態様では、温度は約20℃〜約100℃の範囲である。さらなる態様では、温度は約25℃〜約85℃の範囲である。
【００９３】
「溶媒」なる用語は、殆どの温度で細孔修飾化合物を溶解する有機化合物を指す。溶媒としては、イソプロピルアルコール、エタノール、メタノール、ジメチルホルムアミド、ジエチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、アセトン、N-メチル-2-ピロリドン、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、ジメチルアセトアミド、テトラメチル尿素、ジメチルスルホキシド、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソブチルケトン、エチルアセトアセテート、トリエチルホスフェート、プロピレンカーボネート、グリコールエーテル、グリコールエーテルエステル、及びn-ブチルアセテートが挙げられるが、これらに限定されない。
【００９４】
「補助溶媒」なる用語は、殆どの温度でゆっくりと細孔修飾化合物を溶解する溶媒を指す。補助溶媒は当業者には公知である。代表的なリストとしては、ホルムアミド、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール、ジイソブチルケトン、エチルアセトアセテート、トリエチルホスフェート、プロピレンカーボネート、グリコールエーテル、n-ブチルアセテート、水及びグリコールエーテルエステルが挙げられる。特に好ましい補助溶媒は水である。
【００９５】
本発明の多孔質膜の細孔を修飾する一側面は、溶媒と、好ましくは一種以上の補助溶媒とを含む溶液（即ち、「溶媒：補助溶媒系」）の使用である。これにより、それ自体多くの補助溶媒が本発明の方法に関しては通常、適していない。これらの補助溶媒はポリマーをゆっくりであっても、膜が再形成したり凝集できない程度までポリマーを分解する傾向があるというさらなる理由があるため適していないことが多い。
【００９６】
補助溶媒のこの特性は意外にも、本発明の方法で利用できる。溶媒に添加した補助溶媒の量により、溶媒：補助溶媒混合物を膜ポリマーと組み合わせることができる。溶媒：補助溶媒中のポリマーの混合物を様々な温度で適用する。
【００９７】
本発明のさらなる態様では、溶媒：補助溶媒混合物または補助溶媒混合物：非溶媒を特徴とする。本方法は補助溶媒：非溶媒混合物を含む。非溶媒は補助溶媒の一つ以上と混合可能であり、非溶媒の群から選択される。
【００９８】
幾つかの態様では、溶媒はメタノールまたはイソプロパノールである。好ましくは、補助溶媒：溶媒混合物は水とメタノールまたは水とイソプロパノールである。好ましくは補助溶媒は水であり、約10〜約70％の補助溶媒：溶媒混合物を含む。好ましい態様では、水は約25〜60％の補助溶媒：溶媒混合物を構成する。好ましくは、水は約52％の補助溶媒：溶媒混合物を含む。溶媒は好ましくはイソプロパノールであり、約30〜約90％の補助溶媒：溶媒混合物を含む。好ましくは、イソプロパノールは約40〜約70％、好ましくは約46％を含む。
【００９９】
補助溶媒：溶媒混合物の除去は、多孔質膜を水で洗浄することによって実施する。好ましくは、多孔質膜を乾燥して水を除去する。
好ましくは、細孔修飾試薬は約0〜200℃の温度に保持する。好ましくは、温度は特定の望ましい孔径と、溶媒：補助溶媒系について選択される。これらの方法は当業者に公知であり、「日常的な実験」とみなされている。かくして、ポリマー、溶媒及び固体を変えることなく、表面修飾試薬（surface modifying reagent）の温度を調節することによって、種々の孔径の膜を容易に製造することができる。
【０１００】
ポリマー：補助溶媒溶液の温度は、孔径に影響を与える。意外にも、形成浴の温度は、孔径に影響を与えることなく室温以下に保持することができる。任意の所定の浴組成に関しては、初期混合溶液の温度を上昇させることによって泡立ち点を低下させる。
【０１０１】
好ましくは、膜は90℃で少なくとも2時間乾燥した後であっても湿潤できるのが好ましい。膜湿潤時間は約0〜1分未満の範囲であり、好ましくは30秒未満、より好ましくは約15秒未満である。
【０１０２】
分析
本発明の修飾多孔質膜の細孔、表面及び透過率をキャラクタリゼーションするのに種々の方法が利用可能である。表面上の吸着またはファウリング（汚染）を調べる一つの方法は、好適な分子にタグ付けした放射性標識を使用することであるが、この方法は煩雑すぎることが判明した。修飾した膜のキャラクタリゼーションは極めて重要である。というのも、膜の製造パラメータの一つの小さな変化でも表面構造を変えてしまい、結果として膜の性能に大きく影響してしまうことがあるからである。孔径及び孔径分布などの構造的な膜の特性は、どの粒子または分子が保持され、どれが膜を通過するかを決定できる。
【０１０３】
振動スペクトルを観察するのに主に使用される二つの方法は、赤外線（IR）とラマン分光法である。IRスペクトルは放射線の吸収から生じ、種々の振動量子レベルの中の遷移に由来する。赤外線実験は、主にバルク修飾ポリマー膜で実施する。IR測定は、ポリマー表面に取り込まれた細孔修飾が起きたものと起きていないポリマー膜で実施し、これらの二つの結果を比較する。
【０１０４】
内部反射分光法（Internal Reflection Spectroscopy）としても公知の減衰全反射は、表面層のキャラクタリゼーションには非常に貴重である。この方法は、高い屈折率、IR-透過性プリズムの表面をもつサンプルの密接（intimate）接触角に依存する。この方法の原理は、赤外線が臨界角よりも大きな角度でプリズムに入り、そしてプリズム表面で内部反射するが、サンプル接触層による吸収で減衰すること、である。
【０１０５】
主にSEMは、表面を調べるための装置であり、膜の多孔質構造をキャラクタリゼーションし、調査するのに非常に簡便で、簡単な手法である。簡単な電子顕微鏡の解像限界は0.01μm範囲であり、もっと最新型の電子顕微鏡写真は0.05μm（5 nm）の解像度で操作する。多孔質膜の鮮明且つ簡明な画像は表面と断面で得られ、多孔度と孔径分布の予想も得ることができる。
【０１０６】
多くのポリマーは不良電導体なので、電子ビームを走査するにつれてサンプル上に電荷が急速に蓄積する。得られた場は付随的な電子ビームと相互作用して、画像を歪曲させてしまう。この問題は、通常、金の導電層でサンプルをコーティングすることによって克服できる。金はスパッタリングによって適用し、典型的なフィルム厚は20 nmである。スパッタリングには、イオンを作り、イオンをターゲットへ加速し、原子またはクラスターを形成し、次いでこれらを膜表面に付着させることを含む。
【０１０７】
泡立ち点法は、最大孔径に対応する。これは孔内を液体が通るのに必要な力である。この場合に使用される液体は水であり、気泡が出る時点でのガス圧を測定する。最大孔径は、泡立ち点から計算できる。
【０１０８】
透過率は、膜を通る流れまたは流量（flux）などの水濾過用途に関して多孔質膜の性能または効率に影響を与える主要な因子である。流量または透過速度は、単位面積及び時間当たりに膜を通る体積として定義される。流量について記載する等式は、J=Q/AΔtであり、ここでQは透過量であり、Aは膜の面積であり、Δtはサンプリング時間である。透過率は、細孔修飾剤が膜性能に与える影響を考慮する際に重要なパラメーターである。
【０１０９】
商業的応用
本発明に従って製造した本発明の微孔質膜は、多くの産業で有用である。この複合膜は、液体分離プロセス、たとえば精密濾過、限外濾過、透析、捕捉及び／または生体分子（たとえば核酸、タンパク質、ポリペプチド、ペプチド、ウイルス、細胞など）の固定；体内に移植するための表面として（たとえば移植可能な医薬装置の部品として）、または様々な装置に組み込む表面として、などの多くの用途で使用することができるが、これらに限定されない。さらに、膜は、平坦なシート、中空繊維またはチューブなどの種々の形状に形作ることができるが、これらには限定されず、これは任意の形状であってもよい。
【０１１０】
本発明の膜の有用な工業的な用途は、濾過系、特に接線方向（tangential）または直交流（cross-flow）濾過系である。接線方向または直交方向濾過系では、全ての液体体積が膜を通るとは限らない。濾液体積の画分によっては除去されたりリサイクルしたりすることがある。接線方向フローシステムは特徴的に、チューブ状のフィルタまたはカートリッジを使用し、ここで流れはチューブ内を軸方向に動き、物質はチューブの壁を横切って放出される。接線方向の流れは通常の濾過よりも低圧で使用することができ、フィルターの寿命はこのようにして改善される。本発明の膜の流速は同じ厚さの慣用の膜の流速よりもかなり早いので、本発明の膜を使用する接線方向の流れは、特に好都合である。なぜなら、所定の粒子濃度のサンプルの所定の体積を処理する時間は慣用の膜を使用する処理よりもずっと早いからである。
【０１１１】
微孔質膜は、化学産業、食品産業及び医薬産業でも有用である。たとえば、約0.1μm以下のオーダーの孔径のフィルターにおける使用では、膜を通って処理される流体からウイルスと大きな高分子を除去する。PVDFは化学的に不活性であるので、膜は繰り返し蒸気滅菌処理することができる。
【０１１２】
本発明の膜は、精密濾過から限外濾過まで広く適用可能である。90％排除粒子サイズが0.1μm未満になるとき、透水性は低下する傾向にあるが、このサイズが1μmを超える場合、中空繊維膜の機械的強度はしばしば低下することが多い。従って、90％排除粒子のサイズは0.01〜1ミクロンの範囲であるのが望ましい。
【実施例】
【０１１３】
本発明を以下の非限定的な実施例により詳細に説明する。
実施例1
多孔質ドラムを通る処理溶液の流れを、多孔質フィルターホルダー上に支持した膜ディスクで測定した。0.45μmのPVDF膜を、以下の溶液及び手順を使用して親水性にした。
【０１１４】
【表１】
2010516457.tif 000002
【０１１５】
膜は、フィルターホルダー上に置き、シールボルトを使用して止めた。表1の表面修飾剤を計量した体積でホルダー入口に分配した。12 Hgの真空圧を保持して、フィルターホルダーに接続した。表1の表面修飾剤を膜ディスクを通して抜き出した。真空を切断し、除去して、膜をUVロータリーフレームにつけた。膜はUVに2分間、曝露した。膜をDI水で洗浄し、オーブンに入れ、90℃で一晩乾燥した。結果を表2に示す。
【０１１６】
【表２】
2010516457.tif 000003
【０１１７】
実施例2
実施例1の方法により、0.45ミクロンのPVDF膜を親水性にした。表面の親水性度は、水漏出圧（water breakthrough pressure）により評価した。0.45ミクロンの標準PVDF膜は、親水性膜に関しては1.5 lbの耐水漏出性（water breakthrough resistance）を有し、疎水性膜に関しては28 lbの耐水漏出性であった。本発明の新規方法により親水性にした0.45ミクロンの標準PVDF膜は、上面では1.5 lbの耐水漏出性を、底部面では4〜6 lbの水漏出表面耐性（water breakthrough surface resistance）を有している。この二つの処理面の間の表面の差は顕著であり、本発明の新規方法により処理した膜に特徴的である。
【０１１８】
参照文献
本出願で引用した（文献、特許、発行された特許出願、及び同時継続出願を含む）全ての参照文献の内容は、その全体を参照として含む。
【０１１９】
等価物
当業者は、単なる日常的な実験を使用して本明細書に記載した具体的な態様の多くの等価物を確認できるだろう。そのような等価物は以下の請求の範囲に包含されるものである。
【図１】
2010516457.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月25日(2009.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の表面と第二の表面とを橋架する細孔を含む多孔質膜の細孔を修飾する方法であって、この方法は、
膜の細孔と細孔修飾剤とを接触させることを含み；ここで細孔修飾剤は、膜の第二の表面の細孔とは異なる様に膜の第一の表面上の細孔を修飾する、前記方法。
【請求項２】
細孔修飾剤が、膜の第二の表面の細孔と異なる濃度で、膜の第一の表面の細孔と接触する、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
膜の第一の表面はドラムと係合させることにより多孔質ドラム上またはその周囲に膜を配置する段階、次いで細孔修飾剤と膜の第二の表面とを接触させる段階、をさらに含む、請求項1または2に記載の方法。
【請求項４】
ドラムから膜を剥がす段階、膜を一つ以上のさらなる多孔質ドラム上に配置する段階、及びその膜を一種以上のさらなる細孔修飾剤と接触させる段階、をさらに含む、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
ドラムが、ドラム外側からドラム内部に伸張する排水孔を含む概して筒状の中空ドラムを含み、細孔修飾剤が膜の第二の表面と接触した後に、細孔修飾剤がドラムの外部から内部へ移動する、請求項3に記載の方法。
【請求項６】
細孔修飾剤が、ドラムの内側へ移動した後、ドラムの排水孔を通ってドラム外部へ通過する、請求項5に記載の方法。
【請求項７】
膜が真空によってドラムの適所に保持される、請求項3〜6のいずれか1項に記載の方法。
【請求項８】
多孔質ドラムと膜とを細孔修飾剤を含むタンクに浸漬する、請求項3〜7のいずれか1項に記載の方法。
【請求項９】
同一の細孔修飾剤を含む複数のタンクにドラムを浸漬することをさらに含む、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
別の細孔修飾剤を含む複数のタンクにドラムを浸漬することをさらに含む、請求項8に記載の方法。
【請求項１１】
細孔修飾剤と接触している第二の膜表面の細孔開口部を、ドラムと接触している膜表面の細孔開口部と異なる程度で修飾する、請求項3〜10のいずれか1項に記載の方法。
【請求項１２】
第二の膜表面と細孔修飾剤との接触が、直接且つ連続的である、請求項3〜11のいずれか1項に記載の方法。
【請求項１３】
膜と接触している細孔修飾剤の量が、真空圧力、ドラムの回転、曝露の長さ、または細孔修飾剤の粘度によって制御される、請求項3〜11のいずれか1項に記載の方法。
【請求項１４】
真空圧力が、約0.1 psi〜約25 psiの範囲である、請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
曝露の長さが、約0.1分〜約30分の範囲である、請求項13または14に記載の方法。
【請求項１６】
曝露の長さが、約10分〜約12分の範囲である、請求項15に記載の方法。
【請求項１７】
細孔修飾剤の粘度が、約200センチポアズ〜約1200センチポアズの範囲である、請求項13〜16のいずれか1項に記載の方法。
【請求項１８】
ドラムを真空、駆動軸及び駆動系に接続する、請求項3〜17のいずれか1項に記載の方法。
【請求項１９】
細孔修飾剤が真空によって膜の細孔を通って、膜の第二の表面から膜の第一の表面に抜き出される、請求項18に記載の方法。
【請求項２０】
ドラムが駆動システムにより回転される、請求項18または19に記載の方法。
【請求項２１】
駆動系が速度制御により制御される、請求項18〜20のいずれか1項に記載の方法。
【請求項２２】
膜細孔形状を修飾する、請求項1〜21のいずれか1項に記載の方法。
【請求項２３】
膜が、筒状、漏斗形、葉形、鎖状の繊維状、楕円形、または織り合わされた細孔形状である細孔形状を含む、請求項22に記載の方法。
【請求項２４】
膜の第二の表面上の細孔開口部が、膜の第一の表面上の細孔開口部よりも広い、請求項22または23に記載の方法。
【請求項２５】
第二の表面上の細孔サイズが、約1.0μm〜約10.0μmの範囲である、請求項24に記載の方法。
【請求項２６】
第二の表面上の細孔サイズが、約1.0μm〜約3.0μmの範囲である、請求項25に記載の方法。
【請求項２７】
第一の表面上の細孔サイズが、約0.01μm〜約3.0μmの範囲である、請求項24〜26のいずれか1項に記載の方法。
【請求項２８】
第二の表面上の細孔サイズが、第一の表面の細孔の約10〜約1000倍の大きさである、請求項24〜27のいずれか1項に記載の方法。
【請求項２９】
膜の第二の表面上の細孔開口部が、膜の第一の表面の細孔開口部よりも狭い、請求項22または23に記載の方法。
【請求項３０】
第二の表面上の細孔サイズが、約0.01μm〜約3.0μmの範囲である、請求項29に記載の方法。
【請求項３１】
第二の表面上の細孔サイズが、約0.2μm〜約0.45μmの範囲である、請求項30に記載の方法。
【請求項３２】
第一の表面上の細孔サイズが、約1.0μm〜約10.0μmの範囲である、請求項29〜31のいずれか1項に記載の方法。
【請求項３３】
第二の表面の細孔サイズが、第一の表面の細孔の約1/10〜約1/1000の小ささである、請求項29〜32のいずれか1項に記載の方法。
【請求項３４】
第二の表面の細孔径が、膜の第一の表面と第二の表面との間の一つ以上の場所での細孔の直径よりも広い、請求項22〜33のいずれか1項に記載の方法。
【請求項３５】
膜の厚さが、約25μm〜約500μmの範囲である、請求項1〜34のいずれか1項に記載の方法。
【請求項３６】
膜の厚さが、約100μm〜約150μmの範囲である、請求項35に記載の方法。
【請求項３７】
細孔が、膜の表面積の約10％〜約85％を含む、請求項1〜36のいずれか1項に記載の方法。
【請求項３８】
細孔が、膜の表面積の約50％〜約70％を含む、請求項37に記載の方法。
【請求項３９】
膜が、以下のもの：ポリフッ化ビニリデン（PVDF）、ポリフッ化ビニル（PVF）、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、フッ素化エチレンプロピレン（FEP）、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリカーボネート（PC）、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、ポリエーテルイミド（PEI）、ポリメチルペンテン（PMP）、ポリフェニレンオキシド（PPO）、ポリフェニレンスルフィド（PPS）、ポリ塩化ビニル（PVC）、ポリスチレン-アクリロニトリル（SAN）、ポリオレフィン類（たとえば、ポリエチレンまたはポリプロピレン）、ポリエステル（たとえばポリエチレンテレフタレート（PET）、及びポリブチレンテレフタレート（PBT））、エチレンとテトラフルオロエチレンとのコポリマー（ETFE）、エチレンとクロロトリフルオロエチレンとのコポリマー（ECTFE）、PVDFとクロロトリフルオロエチレン（CTFE）とのコポリマー；並びにポリイミド、ニトロセルロース、ポリアクリロニトリル、ポリアミド-イミド、芳香族ポリアミド、ナイロン66または酢酸セルロース、から選択される、請求項1〜38のいずれか1項に記載の方法。
【請求項４０】
膜が、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）である、請求項39に記載の方法。
【請求項４１】
細孔修飾剤が、少なくとも一種の有機溶媒と、少なくとも一種の細孔修飾剤とを含む、請求項1〜40のいずれか1項に記載の方法。
【請求項４２】
有機溶媒が、イソプロピルアルコール、エタノール、メタノール、ジメチルホルムアミド、ジエチルエーテル、メチル-tert-ブチルエーテル、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、アセトン、N-メチル-2-ピロリドン、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、ジメチルアセトアミド、テトラメチル尿素、ジメチルスルホキシド、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソブチルケトン、エチルアセトアセテート、トリエチルホスフェート、プロピレンカーボネート、グリコールエーテル、グリコールエーテルエステル、及びn-ブチルアセテート、から選択される、請求項41に記載の方法。
【請求項４３】
有機溶媒がイソプロピルアルコールである、請求項42に記載の方法。
【請求項４４】
細孔修飾化合物が、エトキシル化（30）ビスフェノールAジアクリレート（CD9038）、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン（Irgacure 184）、1-〔4-（2-ヒドロキシ）-フェニル〕-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン（Ciba Irgacure 2959）；ベンゾインメチルエーテル；1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン；Darocur 1173、テトラエチレンペンタミン（TEP）、tris-（ヒドロキシメチル）アミノメタン（TRIS）、硫酸（H2SO4）、ポリエチレングリコール（PEG）、炭酸カルシウム（CaCO3）、塩化カリウム、塩化カドミウム、塩化ニッケルまたはその混合物、からなる、請求項41〜43のいずれか1項に記載の方法。
【請求項４５】
細孔修飾剤が、CD9038とIrgacure 184との混合物である、請求項44に記載の方法。
【請求項４６】
細孔修飾剤が、さらに増粘剤を含む、請求項41〜45のいずれか1項に記載の方法。
【請求項４７】
細孔修飾剤が、約20℃〜約100℃の温度に保持される、請求項41〜46のいずれか1項に記載の方法。
【請求項４８】
細孔修飾剤が、約25℃〜約85℃の温度に保持される、請求項47に記載の方法。
【請求項４９】
修飾した膜を硬化させる段階；修飾した膜を洗浄する段階；及び修飾した膜を乾燥する段階；をさらに含む、請求項1〜48のいずれか1項に記載の方法。
【請求項５０】
第一の表面と第二の表面との間に伸張する複数の細孔を含む、第一の表面と第二の表面とをもつ多孔質膜であって、ここで、一方または両方の膜表面の細孔直径が、第一の表面と第二の表面との間の一つ以上の場所の細孔直径と異なるように、この細孔が細孔修飾剤によって修飾された、前記多孔質膜。
【請求項５１】
第一の表面と第二の表面との間に伸張する複数の細孔を含む、第一の表面と第二の表面とをもつ多孔質膜であって、ここで請求項1〜49のいずれか1項に記載の方法により、この細孔が修飾された、前記多孔質膜。
【請求項５２】
濾過用途で膜を使用するための説明書と一緒に、請求項50または51に記載の多孔質膜を含むキット。
【請求項５３】
濾過用途が限外濾過及び精密濾過である、請求項52に記載のキット。
【国際調査報告】
2010516457.tif 000005