(57)【要約】【課題】単層薄膜装置及び複層薄膜装置等のフィルター装置を含む多様な多孔性材料に対して適用することができ、多孔性材料の特性の評価に対して非相関的で普遍的な標準を与える保全性試験の方法及びその方法を実施する装置及びシステムを提供する。【解決手段】本発明は多孔性材料の保全性を評価する方法であって：ａ）多孔性材料を液体で浸すこと；ｂ）多孔性材料の第１面を２つまたはそれ以上のガスを含む混合物であって、前記ガスの少なくとも１つが前記液体に対して前記混合物の他のガスとは異なる浸透性を有する前記混合物と接触させること；ｃ）多孔性材料の第１面に圧力を適用すること；及び、ｄ）多孔性材料の第２面の付近の領域で前記ガスの少なくとも１つの濃度を評価することを含む方法を提供することによって上述の課題を解決する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔性材料の保全性を評価するための方法であって：
ａ）多孔性材料を液体で浸すこと；
ｂ）多孔性材料の第１面を２つまたはそれ以上のガスを含む混合物であって、前記ガスの少なくとも１つが前記液体に対して前記混合物の他のガスとは異なる浸透性を有する前記混合物と接触させること；
ｃ）多孔性材料の第１面に圧力を適用すること；及び、
ｄ）多孔性材料の第２面の付近の領域で前記ガスの少なくとも１つの濃度を評価することを含む方法。
【請求項２】
前記評価される濃度が、前記混合物の少なくとも１つの他のガスと比較したときに、前記液体に対して小さい浸透性を有するガスの濃度である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
最も浸透性の高いガスがキャリアーガスである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
キャリアーガスがＣＯ2である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記評価される濃度がヘキサフルオロエタンの濃度である、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記評価される濃度が六フッ化硫黄の濃度である、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記ガスの少なくとも１つが希ガスである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記多孔性材料が親水性材料から構成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記多孔性材料が疎水性材料から構成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記多孔性材料が薄膜から構成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記薄膜が濾過装置を構成する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記薄膜が非対称薄膜である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記薄膜が対称薄膜である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記薄膜がポリマーから構成されている、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記ポリマーがＰＶＤＦである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ポリマーがＰＥＳである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記薄膜がフラットプレート上のフラットシートまたは螺旋状に巻かれた形状である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
前記薄膜がひだ付きシート、中空の繊維、または管状の形状である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
前記液体が水から構成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記供給ガスが約９０％の容量で存在し、第２ガスが約１０％の容量で存在する、請求項３に記載の方法。
【請求項２１】
前記評価される濃度が質量分析計によって検出される、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記予め決められた濃度が各ガスの液体に対する浸透性に基づいている、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記予め決められた濃度が各ガスの液体に対する拡散速度に基づいている、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記多孔性材料が２つ以上の層から構成されている薄膜である、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記多孔性材料がポリエーテルスルホン、ポリアミド、ナイロン、セルロース、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリエステル、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリ（テトラフルオロエチレン−コ−過フルオロ（アルキル  ビニル  エーテル））、ポリカーボネート、ポリエチレン、グラスファイバー、ポリカーボネート、セラミック、及び金属から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
ｅ）ｄ）で評価された濃度を予め決められた濃度と比較することを含み、前記評価された濃度と予め決められた濃度の差が、多孔性材料が保全性を有さないことを示す、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
多孔性薄膜の保全性を評価するための方法であって：
ａ）多孔性薄膜を水で浸すこと；
ｂ）前記薄膜の第１面をＣＯ2及びヘキサフルオロエタンで同時に接触させること；
ｃ）多孔性薄膜の第１面に圧力を適用すること；
ｄ）多孔性薄膜の第２面の付近の領域でヘキサフルオロエタンの濃度を評価すること；及び、
ｅ）ｄ）で評価された濃度を予め決められたヘキサフルオロエタンの濃度と比較することを含み、前記予め決められた濃度を超えるヘキサフルオロエタンの濃度が、薄膜が保全性を有さないことを示す方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は２００５年１０月１１日に出願された米国特許出願No.60/725,238及び２００６年５月２２日に出願された米国特許出願No.60/802,457の優先権を主張し、それらの内容はその全体が本願に参照として組み込まれる。
【０００２】
本発明は概略的に妥当性確認試験に関する。特定の実施例において、本発明は多孔性材料の保全性試験に関する。
【背景技術】
【０００３】
多孔性材料は製造された製品または原料の濾過、包装、収容、移送等の処理を含む、多様な範囲の産業上の用途で重要な役割を果たしている。それらが使用される産業は、一例を挙げると、薬学及び生物工学産業、オイル及びガス産業、及び食品処理及び包装産業を含む。
【０００４】
薬学及び生物工学産業、及び食品処理及び包装産業のいくつかの産業において、例えば薄膜等の、多孔性材料は販売可能な最終製品から望まれない、有害な汚染物質を排除するために濾過装置として使用することができる。品質管理及び品質保証はこれらの濾過装置が所望の特性基準を満足することを必要とする。保全性試験は特定の装置がそれに対する所望の特性基準を満足することを確実にするための手段を提供する。通常、薄膜の場合、保全性試験は薄膜が、薄膜の機能を不能にし、最終製品が有害または望ましくない材料で汚染させることを許してしまう、所望の寸法制限を越える薄膜の裂け目等の欠陥を有さないことを確実にする。
【０００５】
例えば、濾過装置等の薄膜の特性基準を確実にするために適した多様な保全性試験が公知である。これらは粒子攻撃試験、液−液ポロメリック試験、泡立ち点試験、空気−水拡散試験、及び追跡子成分を測定する拡散試験を含む（例えば、特許文献１〜５及び非特許文献１〜４を参照）。また、薄膜の保全性を試験するために適した多様な装置も公知である（例えば、特許文献６〜８を参照）。
【０００６】
しかしながら、上述の保全性試験は重大な欠点を有する。例えば、粒子攻撃試験は破壊的であり、任意のサンプルに対して１回しか実施することができない。したがって、それは使用後の保全性試験のために使用することができるが、製品ロットの特性の確認を除いて、事前の妥当性確認のために対しては適していない。そして、ロットの確認は製品ロット内の個々の薄膜の保全性に関する保証をほとんど与えることができない。さらに、この試験処理及び分析は困難かつ複雑である。液−液ポロメリック試験及び泡立ち点試験等の、流れに基づいた試験は薄膜の保持特性の直接的で普遍的な測定値を与えず、代わりに、例えば、気体または液体の拡散と薄膜の保持特性等の、保全性試験のデータの間の相関を基にして特性を評価する。いくつかの流れに基づいた試験はまた、薄膜の欠陥の寸法検出の制限等の、それらの感度に対して制限がある。また、流れに基づいた試験は単一の層の薄膜装置の試験に制限され、これらの試験を使用して複数の層の装置の１つの層だけに存在する欠陥を検出することができない。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６９８３５０５号明細書
【特許文献２】米国特許第６５６８２８２号明細書
【特許文献３】米国特許第５４５７９８６号明細書
【特許文献４】米国特許第５２８２３８０号明細書
【特許文献５】米国特許第５５８１０１７号明細書
【特許文献６】米国特許第４７０１８６１号明細書
【特許文献７】米国特許第６９０７７７０号明細書
【特許文献８】米国特許第４８８１１７６号明細書
【非特許文献１】Phillips and DiLeo １９９６年, Biologicals 24:243
【非特許文献２】Knight and Badenhop, １９９０年, 8th Annual Membrane Planning Conference, Newton, MA
【非特許文献３】Badenhop
【非特許文献４】Meltzer and Jorritz, １９９８年, Filtration in the Biopharmaceutical Industry, Marcel Dekkar, Inc., New York, N.Y.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、例えば、単一層装置、及び複数の薄膜を備える装置等の多層装置の両方を含む多様な多孔性材料に対して適用することができ、材料の特性の評価に対して非相関的で普遍的な標準を与える保全性試験に対する要求が存在する。また、保全性試験は迅速で、感度が高く、非破壊的で、安価、かつ実施が容易であることが望まれる。さらに、保全性試験は、欠陥を有することによって多孔性材料の所望の特性基準が満たされていないか、または欠陥が特性基準の観点から見て重要でないかを決定するために、寸法や密度等の欠陥の特性を表す能力を有することが望まれるであるだろう。そして、そのような試験を実施することができる装置及びシステムに対する要求が存在する。
【０００９】
本発明の特定の実施例は迅速で、感度が高く、非破壊的で、安価、かつ実施が容易であり、かつ、多孔性材料の特性の保全性を評価するための普遍的な基準を与える、多孔性材料の保全性を評価するための、例えば、混成ガス試験等の方法を提供する。多孔性材料は単一層または多層の薄膜装置であってもよい。本願において、普遍的な基準とは、試験の結果が多孔性材料特性の相関または外補に依存しない特性基準の直接的な測定値を与えることを意味する。すなわち、試験によって得られた結果としての値はこれらの特定に依存しない。したがって、いくつかの実施例において、本発明は多孔性材料の浸透における１つまたは複数のガスの濃度に基づいた多孔性材料の保全性試験の方法を提供する。特定の実施例において、試験はバイナリーガス試験（または、二種混合型ガス試験）、すなわち、２つのガスに依存する試験であるが、本発明の試験は３つ以上のガスによる試験も含む。試験はまた、多孔性材料を通る流れの特性に依存しないものであってもよい。本発明の他の実施例は、欠陥を有することによって多孔性材料の所望の特性基準が満たされていないか、または欠陥が特性基準の観点から見て重要でないかを決定するために、寸法や密度等の欠陥の特性を表すための方法を提供する。本発明の他の実施例はこれらの保全性試験を実施することが可能な装置及びシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
１つの実施例において、本発明は多孔性材料の保全性を評価する方法であって：ａ）多孔性材料を液体で浸すこと；ｂ）多孔性材料の第１面を２つまたはそれ以上のガスを含む混合物であって、前記ガスの少なくとも１つが前記液体に対して前記混合物の他のガスとは異なる浸透性を有する前記混合物と接触させること；ｃ）多孔性材料の第１面に圧力を適用すること；及び、ｄ）多孔性材料の第２面の付近の領域で前記ガスの少なくとも１つの濃度を評価することを含む方法を提供する。本発明の方法は選択的に、ｅ）ｄ）で評価された濃度を予め決められた濃度と比較することをさらに含んでもよく、そこにおいて、評価された濃度と予め決められた濃度の差は、多孔性材料が保全性を有していないことを示す。
【００１１】
予め決められた濃度は、例えば、任意の温度及び圧力において保全性を有する、浸された多孔性材料を通して拡散することが計算されたガスの濃度であってもよい。本願において、多孔性材料の保全性とは多孔性材料が欠陥を有していないことを意味する。任意の温度及び圧力は試験が実施される温度及び圧力であってもよい。
【００１２】
もう１つの実施例において、本発明は多孔性薄膜の保全性を評価する方法であって：ａ）多孔性薄膜を水で浸すこと；ｂ）前記薄膜の第１面をＣＯ2に接触させること；ｃ）前記薄膜の第１面をヘキサフルオロエタンに接触させること；ｄ）多孔性薄膜の第１面に圧力を適用すること；ｅ）多孔性薄膜の第２面の付近の領域でヘキサフルオロエタンの濃度を評価すること；及び、ｆ）ｅ）で評価された濃度を予め決められたヘキサフルオロエタンの濃度と比較することを含み、そこにおいて、予め決められた基準を超える、評価されたヘキサフルオロエタンの濃度が、薄膜が保全性を有していないことを示す方法を提供する。
【００１３】
もう１つの実施例において、本発明は少なくとも１つの欠陥を有する多孔性材料の保全性を評価する方法であって：ａ）多孔性材料を液体で浸すこと；ｂ）多孔性材料の第１面を２つまたはそれ以上のガスを含む混合物であって、前記ガスの少なくとも１つが前記液体に対して前記混合物の他のガスとは異なる浸透性を有する前記混合物と接触させること；ｃ）多孔性材料の第１面に圧力を適用すること；ｄ）ｃ）で適用された圧力の集中を時間とともに増大させること；ｅ）多孔性材料の第２面の付近の領域で前記ガスの少なくとも１つの濃度を評価すること；ｇ）欠陥の密度を計算すること；ｈ）欠陥の直径を計算すること；ｉ）欠陥の寸法分布を決定すること；及び、ｊ）前記欠陥の寸法分布を予め決められた多孔性材料に対する保持値と比較することを含み、そこにおいて、予め決められた保持値より大きな欠陥の寸法分布が、多孔性材料が保全性を有していないことを示す方法を提供する。保持値は、例えば、ログ保持値（ＬＲＶ）であってもよい。
【００１４】
もう１つの実施例において、本発明は多孔性材料の少なくとも１つの欠陥を見つける方法であって：ａ）多孔性材料を液体で浸すこと；ｂ）多孔性材料の第１面を２つまたはそれ以上のガスを含む混合物であって、前記ガスの少なくとも１つが前記液体に対して前記混合物の他のガスとは異なる浸透性を有する前記混合物と接触させること；ｃ）多孔性材料の第１面に圧力を適用すること；ｄ）多孔性材料の第２面の付近の領域で前記ガスの少なくとも１つの濃度を評価すること；及びｅ）ｄ）で評価された濃度を予め決められた濃度と比較することを含み、そこにおいて、評価された濃度と予め決められた濃度の差が、多孔性材料が少なくとも１つの欠陥を有することを示す方法を提供する。
【００１５】
もう１つの実施例において、本発明は多孔性材料の欠陥の特性を表す方法であって：ａ）多孔性材料を液体で浸すこと；ｂ）多孔性材料の第１層の第１面を２つまたはそれ以上のガスを含む混合物であって、前記ガスの少なくとも１つが前記混合物の他のガスとは異なる浸透性を有する前記混合物と接触させること；ｃ）多孔性材料の第１面に圧力を適用すること；ｄ）ｃ）で適用された圧力を時間とともに増大させること；ｅ）多孔性材料の第２面の付近の領域で前記ガスの少なくとも１つの濃度を評価すること；及び、ｆ）多孔性材料の欠陥の密度を計算し、それによって多孔性材料の欠陥の特性を表すことを含む方法を提供する。
【００１６】
もう１つの実施例において、本発明は多孔性材料の欠陥の特性を表す方法であって：ａ）多孔性材料を液体で浸すこと；ｂ）多孔性材料の第１層の第１面を２つまたはそれ以上のガスを含む混合物であって、前記ガスの少なくとも１つが前記混合物の他のガスとは異なる浸透性を有する前記混合物と接触させること；ｃ）多孔性材料の第１面に圧力を適用すること；ｄ）ｃ）で適用された圧力を時間とともに増大させること；ｅ）多孔性材料の第２面の付近の領域で前記ガスの少なくとも１つの濃度を評価すること；及び、ｆ）多孔性材料の直径の密度を計算し、それによって多孔性材料の欠陥の特性を表すことを含む方法を提供する。
【００１７】
もう１つの実施例において、本発明は多孔性材料の保全性を評価するための装置であって：ａ）ガス源；ｂ）ガス供給圧力調節器；ｃ）供給チャンバーに収容された多孔性材料サンプル；及び、ｄ）浸透サンプル収集ポートを備える装置を提供する。本発明の装置は選択的に：ｅ）供給サンプル収集ポート；ｆ）浸透圧力測定装置；ｇ）供給圧力測定装置；ｈ）供給ガスを飽和させるための気体−液体接触器；ｉ）供給チャンバーのパージ弁；ｊ）浸透ガス流メーター；ｋ）パージガス流量を測定するための装置；ｌ）供給ガス流量を測定するための装置；及び、ｍ）浸透ガス流の温度及び水の温度を測定するための温度計のうちの少なくとも１つを備えてもよい。
【００１８】
もう１つの実施例において、本発明は多孔性材料の保全性を評価するためのシステムであって：ａ）ガス源；ｂ）ガス供給圧力調節器；ｃ）供給チャンバーに収容された多孔性材料サンプル；ｄ）第１及び第２のガス；ｅ）液体；及びｆ）少なくとも１つのガスの濃度を測定するための装置を備えるシステムを提供する。本発明の装置は選択的に：ｇ）供給サンプル収集ポート；ｈ）浸透圧力測定装置；ｉ）供給圧力測定装置；ｊ）供給ガスを飽和させるための気体−液体接触器；ｋ）供給チャンバーのパージ弁；ｌ）浸透ガス流メーター；ｍ）パージガス流量を測定するための装置；ｎ）供給ガス流量を測定するための装置；及び、ｏ）浸透ガス流の温度を測定するための温度計のうちの少なくとも１つを備えてもよい。
【００１９】
もう１つの実施例において、本発明は２つ以上の多孔性材料の層を備える多層装置の保全性を評価するための方法であって：各層が第１面及び第２面を備え；前記装置に適用されるサンプルが多孔性材料の第１面から多孔性材料を通って第２面に流れ：さらに、ａ）多孔性材料を液体で浸すこと；ｂ）多孔性材料の第１層の第１面を２つまたはそれ以上のガスを含む混合物であって、前記ガスの少なくとも１つが前記混合物の他のガスとは異なる浸透性を有する前記混合物と接触させること；ｃ）多孔性材料の第１層の第１面に圧力を適用すること；及び、ｄ）多孔性材料の最後の層の第２面の付近の領域で前記ガスの少なくとも１つの濃度を評価すること；及びｅ）ｄ）で評価された濃度を予め決められた濃度と比較することを含み、そこにおいて、評価された濃度と予め決められた濃度の差が、多孔性材料が保全性を有していないことを示す方法を提供する。
【００２０】
本発明の他の目的及び長所は以下の詳細な説明に記載される。本発明の目的及び長所は付随する請求の範囲に記載されている手段及びそれらの組合せから実現されるだろう。本発明の上述の説明及び以下の詳細な説明は例としてのものであり、付随する請求の範囲によって規定される本発明を制限するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の方法
本発明の特定の実施例は多孔性材料の保全性を評価するための、例えば、バイナリーガス試験等の混成ガス試験の方法を提供する。試験は多孔性材料の浸透における少なくとも１つのガスの濃度に測定を利用する。バイナリーガス試験（または、二種混合型ガス試験）は多孔性材料を浸すために使用される液体に対して異なる浸透性を有する２つのガスを使用する。本発明の他の実施例は、少なくとも２つのガスが多孔性材料を浸すために使用される液体に対して異なる浸透性を有する、複数のガスを使用する試験を可能にする。例えば、２つのガスが多孔性材料の保全性を直接的に決定するために使用され、第３のガスが内標準として使用されてもよい。本発明の他の実施例は上述の方法を実施するためのシステム及び装置を提供する。
【００２２】
本発明の方法が実施される条件は当業者によって選択されてもよい。例えば、本発明の方法は約０℃〜約１００℃の温度範囲で実施されてもよい。１つの実施例において、本発明は約２０℃の温度で実施される。もう１つの実施例において、本発明は約４℃の温度で実施される。本発明の方法は約１ＰＳＩ〜約１００ＰＳＩの範囲の供給圧力等の圧力で実施されてもよい。もう１つの実施例において、本発明の方法は約３０ＰＳＩ〜約５０ＰＳＩの範囲の圧力で実施されてもよい。もう１つの実施例において、本発明の方法は約５０ＰＳＩの圧力で実施されてもよい。もう１つの実施例において、本発明の方法は約３０ＰＳＩの圧力で実施されてもよい。もう１つの実施例において、本発明の方法は約１５ＰＳＩの圧力で実施されてもよい。もう１つの実施例において、本発明の方法は、多孔性材料の泡立ち点より僅かに小さい圧力で実施されてもよい。もう１つの実施例において、圧力は、例えば、流量及び濃度を測定しながら、少量の増分量ずつ緩やかに増大する等の様式で、一定の比率で増大されてもよい。もう１つの実施例において、圧力は、例えば、流量及び濃度を測定しながら、少量の減少量ずつ緩やかに減少する等の様式で、一定の比率で減少されてもよい。圧力は段階的な増分または減分ずつ、増大または減少されてもよい。段階的な増分または減分は０.５ｐｓｉ〜１００ｐｓｉ；１ｐｓｉ〜２５ｐｓｉ；または、５ｐｓｉ〜１０ｐｓｉの範囲であってもよい。
【００２３】
複数のガスが使用される場合、混合物の各ガスの割合は当業者によって選択されてもよい。例えば、２つのガスが使用される場合、第１のガスは約０.００１％〜約９９.９９９％の範囲の割合の体積で使用され、第２のガスは約０.００１％〜約９９.９９９％の範囲の割合の体積で存在してもよい。
【００２４】
１．本発明の特定の実施例によって与えられる改善
特定の実施例において、本発明は多孔性材料の保全性を評価する方法であって、多孔性材料を液体で飽和させる等の様式で充填すること、及び浸透の定常状態のガスの組成を測定しながら、多成分ガスの供給の圧力を増大させることによって多孔性材料を攻撃する（または、多孔性材料の能力を試す）ことを含む方法を提供する。多孔性材料の装置が多層の装置である他の実施例において、（完全な）定常状態が達成されずに、擬似の（または、ある程度の）定常状態が達成されてもよい。擬似の定常状態において、濃度は時間に対して緩やかに変化するので、ガスの組成の濃度の測定が可能になる。データ点は定常状態が達成された後に単一の圧力点で得られてもよいし、または後で説明されるように、複数の（一定の割合で）増大する圧力点で得られてもよい。当業者にとって明白であるように、本発明の実施において、動作圧力、溶媒、ガスの種類、及びガスの成分等の試験の変数は材料の要求、感度の制限、及びオペレーターの利便性等を満足するために変化させられてもよい。また、ウイルス等の目的とする物質の種類の保持率等の、機能上の特性が本発明の方法に従って実施される保全性試験によって測定された値に相関付けられてもよいことは当業者にとって明白であるだろう。
【００２５】
本発明のいくつかの実施例において、浸された多孔性材料は、多孔性材料を浸すために使用される液体に対して異なった浸透性を有する第１及び第２のガスと接触される。第１及び第２のガス及び液体の組成（または、配合）を知ることにより、当業者は、多孔性材料が保全性を有していると仮定した場合に浸された多孔性材料を通して浸透するガス混合物の組成（または、配合）を容易に予想することができるだろう。そして、多孔性材料に圧力が適用され、それにより、多孔性材料の潜在的な欠点は液体によって占有されることができなくなり、急速なガス混合物の流入、及びガス混合物の組成の予想される値に対する浸透ガス混合物の組成の変化を起こさせる。いくつかの実施例において、浸透性の低いガスの定常状態の濃度はそれの予想値より大きい値として測定されるだろう。すなわち、本発明の方法はガスが多孔性材料内で費やす内在時間に依存せず、また、多孔性材料の流れの特性に依存しない。いくつかの実施例において、多孔性材料の保全性を評価するために浸透（または、浸透した物質）で見つかるガス混合物の組成（または、配合）が使用されてもよい。結果的に、試験は以下の項目：動作圧力の小さいな変動；多孔性材料の物理的特性；薄膜または試験筐体の容積の変化のいずれからも影響を受けない。特定の実施例において、本発明は多孔性、曲がり、及び浸漬用の流体の厚さ等の、薄膜の特定の特徴に独立な、薄膜等の多孔性材料の保全性を評価するための方法を与える。すなわち、本発明は、いくつかの実施例において、多孔性材料の保全性を評価するための普遍的なアプリオリ標準を与える。
【００２６】
特定の実施例において、本発明は容易で、迅速で、繰り返し可能な非破壊的な、薄膜等の多孔性材料の保全性を評価するための方法を与える。本発明の方法は多孔性材料の本来の目的の使用の前または後に実施されてもよく、また、必要であれば、２回以上繰り返し実施されてもよい。本発明の方法は個々の必要性に応じて、当業者が液体、ガス、及び多孔性材料の組合せを選択することを可能にする。さらに、本発明の方法は従来技術の方法に比べて、保全性の評価の感度を向上させる。すなわち、本発明の特定の実施例は空気−水拡散試験によって検出される欠陥より１−１００、２−５０、１０−５０倍小さい欠陥を検出する方法を提供する。
【００２７】
例えば、薄膜、濾過装置等の多くの多孔性材料に対し、材料の保持特性に対する欠陥の影響を評価することが望まれる場合が多い。欠陥の寸法及び（または）欠陥の密度を数量化することが望まれる場合、本発明の方法は、圧力の増大とともに、例えば浸透流量等を含む、複数のデータ点が測定されるように、圧力ランピングモード（すなわち、圧力を徐々に増大または減少させるモード）で実施されてもよい。本発明の付加的な実施例は欠陥を欠陥の寸法の関数として数量化するための方法を提供する。すなわち、本発明の特定の実施例は２００ｎｍ−２,０００ｎｍ、２００ｎｍ−１０,０００ｎｍ、１０ｎｍ−１０,０００ｎｍの範囲の欠陥を識別及び数量化する方法を提供する。ここで、検出範囲がフィルター領域、ガスの選択、浸漬用の液体、試験圧力、及び使用される検出器の種類によって影響を受けてもよいことは当業者にとって明白であるだろう。
【００２８】
２．普遍的な標準
上述したように、混成ガス試験等の、本発明の方法の従来技術の空気−水拡散試験に対する１つの長所は多くの試験及び材料特性に対するそれの不変性である。すなわち、本発明の方法は薄膜の保全性を評価するための普遍的な標準を与える。飽和した材料に対し、ガスの組成は高圧力供給側から液体で充填された細孔を通って低圧力浸透側に拡散する。成分ｉに対する拡散性モル流動（diffusive molar flux）ｎiはフィックの法則によって与えられ、それは対称形な薄膜に対して以下の式で表される。
【数１】
2007108178.tif 000003
ここで、εは多孔性であり；Ｄi及びＳiはそれぞれ、材料の細孔を充填している液体に対するガスの組成ｉの拡散係数及び溶解度係数であり；ｙiはガスの組成ｉのモル分率であり；下付き文字ｆ及びｐはそれぞれ、供給流及び浸透流を参照しており；τは細孔のくねり係数であり；そして、ｔはガスの組成が拡散しなければならない流体層の厚さである。ここで、流体層の厚さは必ずしも、材料の厚さに等しいとは限らない。例えば、ひだ付きの薄膜はひだの間に液体メニスカスを有し、薄膜の厚さより厚い流体層の厚さを生成してもよい。
【００２９】
モル流動に対する上述の式を使用することにより、欠陥を有さない薄膜に対する浸透ガスの組成（すなわち、流動の比率）が多孔性、曲がり、及び水の層の厚さに対して独立であることを示すことは容易である。また、モル流量（すなわち、モル流動と面積の積）がこれらの変数の各々に依存することは当業者にとって明白であるだろう。空気−水拡散試験の基礎となっているモル流動はひだの変形及び移動、薄膜の細孔からの水の排水、及びモル流動に影響する他の要因の結果として時間とともに変動を示すが、フィルターの本質的な保全性に対しては独立である。空気−水拡散試験の結果はまた、多孔性及び曲がり等の薄膜の特性の変化とともに変化するだろう。これに対し、ここで説明される本発明の混成ガス試験等の方法はガスの組成（または、配合）に基づいて結果を与える。それゆえ、その結果は保全性を有する薄膜に対する変数に対して不変である。したがって、本発明の方法の１つの長所は、それらが全ての材料に対して普遍的であり、流体の排水に関する事項に対して不変である多孔性材料の保全性を評価するための一点測定を与えることである。この特徴は材料の保全性の試験及び検定を非常に単純にする。
【００３０】
３．欠陥の寸法及び密度分布の数量化
上述したように、特定の状況において、多孔性材料の欠陥の存在を確かめるだけではなく、それら欠陥の特性を表すことができることが望まれる場合がある。本発明の特定の実施例は材料の保全性、特に、保持（または、保持率）に関する特性を評価するために便利な欠陥の直径及び密度分布を計算する方法を与える。
【００３１】
欠陥を通るガスの流れは拡散的な移送ではなく、対流によるものである。いくつかの研究はハーゲン−ポアズイユの法則を仮定して、欠陥内のガスの流れをモデル化している。しかしながら、この式が薄膜の両側に非常に小さい圧力差しか存在しないときのみに有効である（R.Prud'homme, T.Chapman, and J.Bowen 1986 Applied Scientific Research, 43:67,1986）ことは当業者にとって明白であるだろう。（例えば、概略２０ｐｓｉを超える）典型的な保全性試験条件において、特に、欠陥の直径が薄膜の保持領域の厚さに比べて大きいときに、欠陥を通る流れは閉塞流に従う。一般に、ハーゲン−ポアズイユの法則の流れから乱流及び閉塞流への遷移は供給圧力に対する浸透圧力の比率の関数となる。摩擦損失が無視できる場合、閉塞流への遷移はパラメーターｋ、比熱の比率、及びガスの組成の特性に依存する臨界圧力比に達したときに起こる。
【数２】
2007108178.tif 000004
【００３２】
多孔性材料の保全性試験で使用される一般的なガスに対し、閉塞流への遷移は供給圧力が約１５ｐｓｉｇを超え、下流の圧力が大気圧のときに起こる。したがって、保全性試験を記述している先の文献によって説明されている欠陥の流れは閉塞流の範疇に入る可能性が高い。
【００３３】
ガス圧力が液体を細孔に保持している毛管力を超えたときに、液体で充填された多孔性材料中の欠陥が開くだろうことは当業者にとって明白であるだろう。欠陥の直径と材料の両側の圧力差の間の関係は通常、ラプラス方程式によってモデル化される。
【数３】
2007108178.tif 000005
ここで、ｄは欠陥の直径、γはガス及び薄膜の細孔を充填している液体の界面張力、及びθは接触角である。したがって、試験の動作圧力を変化させることによって異なった寸法の欠陥を開かせることができる。目的とする物質の種類の保持は欠陥の寸法に対するそれの寸法に依存するので、この特徴は便利である。上述の方法を保持する物質の種類より大きな、全ての欠陥を開かせるために適当な固定圧力で実施することができ、それによって、保持に対する欠陥の影響を評価することができる。あるいは、試験を複数の圧力で実施し、異なった寸法の欠陥を開くことを可能にすることもできる。
【００３４】
定常状態、均質な上流及び下流の流体の特性、理想気体、及びヘンリーの法則を仮定すると、排出口でのガスの成分は動作変数、及び薄膜装置の欠陥を通るガスの流量の関数となる。式を簡略化するために、以下の比率を規定することが便利である。
ｆｒ＝流量比＝欠陥を通るガス流量／全ガス流量
Ｐｒ＝圧力比＝浸透圧力／供給圧力
Φ＝ガスの組成ｉの浸透性／ガスの組成ｊの浸透性
【数４】
2007108178.tif 000006
【００３５】
バイナリーガス（または、二種混合型ガス）の混合物に対し、これらの試験変数は以下の二次方程式によって関連付けられる。
【数５】
2007108178.tif 000007
【００３６】
入口及び出口のガスの組成（または、配合）を測定することにより、流量比を決定するために方程式（５）を解くことが可能である。定義により、ゼロの流量比を有する薄膜は保全性を有する。上述したように、保全性を有する薄膜（すなわち、ｆｒ＝０）に対する出口のガスの組成は薄膜の特性に対し不変であり、動作圧力及びガスの組成の選択に依存する。欠陥の存在（すなわち、ｆｒがゼロより大きい）が出口での濃度を、保全性を有する薄膜に対する値から変化させるだろうことは当業者にとって明白であるだろう。したがって、組成（または、配合）の測定だけでも、薄膜が保全性を有するかどうかを決定することができる。
【００３７】
欠陥の密度を決定するためには流量比に対して式（５）を解く必要がある。欠陥の流量＝ｆｒ＊浸透流量。欠陥の密度を決定するためには、欠陥内の流れに対するモデルを使用する必要がある。上述したように、欠陥の流れは薄膜の多くの場合において、閉塞流として記述することができる。閉塞流を仮定し、欠陥の流れに対する式を圧力で微分することにより、式（６）に従って欠陥の密度が算出される。
【数６】
2007108178.tif 000008
【００３８】
ここで、Ｎj／Ａは、供給圧力がＰjからＰj＋ΔＰまで徐々に増大するときに開く、領域当たりの寸法ｊ細孔の数であり；Ｒは気体定数であり；Ｔは温度であり；ＭＷは分子量であり；そして、他の記号は上述した通りである。式（３）は欠陥の直径を計算するために使用することができる。
【００３９】
圧力比（Ｐｒ）もまた、重要な変数である。図１は、圧力比が減少すると、出口での濃度が流量比とともにより急速に変化することを示している。結果として、（試験圧力で全ての欠陥が開いていると仮定すると）試験は、圧力比が減少されたときに、より小さな流量比を検出することができる。試験の圧力比はガスに対する臨界圧力より大きくてもよいし、または圧力比を臨界圧力より大きくしながら、薄膜の両側の圧力差が薄膜の泡立ち点より僅かに小さくなるように設定されてもよい。
【００４０】
薄膜等の多孔性材料は、サイズ排除が薄膜の主要な分離機構である場合、それの保持特性に影響を与えない「欠陥」を含んでもよい。「欠陥」が保持に影響を与えないことに対するいくつかの理由が存在する。例えば、欠陥は保持される物質の種類より小さいかも知れない。したがって、欠陥は物質の種類の通過を許さない。もう１つの例として、欠陥が保持される物質の種類より大きくても、欠陥の密度が保全性に影響を与えるためには小さ過ぎるかも知れない。薄膜を備える薄膜等の、多孔性材料は多くの場合、ターゲットの種類を特定の程度だけ除去するように設計される。薄膜を備える薄膜及びフィルターに一般的に適用される１つの標準はログ除去値（ＬＲＶ）である。
【数７】
2007108178.tif 000009
ここで、Ｃは薄膜によって保持されるターゲットの種類の濃度である。欠陥はＬＲＶを減少させるかも知れないが、それでも、ＬＲＶが薄膜に対して規定された範囲内におさまることを可能にするかも知れない。例えば、ウイルスフィルターは４ＬＲＶのウイルス排除保証を有してもよい。混成ガス試験等の、本発明の方法は２００−４００ｎｍの範囲の欠陥の存在を示してもよい。しかしながら、保全性を有するフィルターの本質的な保持率が５ＬＲＶである場合、これらの欠陥は実際の保持率を４.５ＬＲＶまで減少させるかも知れないが、それは容認可能な値であるだろう。上述の方法の従来技術の保全性試験に対するもう１つの長所は欠陥の濃度を寸法の関数として数量化する能力であり、それによって、欠陥の保持に対する影響を独立に評価することができる。この特徴は欠陥を有する多孔性材料間のより詳細な区別を可能にし、使用可能な材料が保全性試験によって間違って排除させることを防止する。
【００４１】
多孔性材料
本発明の方法、装置、及びシステムを使用して全ての多孔性材料の保全性を評価することができる。（制限ではないが）例えば、多孔性材料は容器、ボトル、カップ、円筒形、管状、ホース、カセット、円柱、チップ、ビーズ、プレート、シート、またはモノリスの形状であってもよい。
【００４２】
多孔性材料は有機または無機分子、または有機及び無機分子の組合せから構成されてもよい。多孔性材料は親水性組成物、疎水性組成物、親油性組成物、疎油性組成物、または、それらの組合せから構成されてもよい。多孔性材料はポリマーまたはコポリマーから構成されてもよい。また、ポリマーは架橋されていてもよい。
【００４３】
多孔性材料は（制限ではないが）ポリエーテルスルホン、ナイロン等のポリアミド、セルロース、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリエステル、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリ（テトラフルオロエチレン−コ−過フルオロ（アルキル  ビニル  エーテル））等のフルオロカーボン、ポリカーボネート、ポリエチレン、グラスファイバー、ポリカーボネート、セラミック、及び金属を含む適当な材料から構成されてもよい。多孔性材料は単層または多層の薄膜であってもよい。多孔性材料は、例えば、中空の繊維、管状形状、フラットプレート（または、平らな板）、または螺旋状に巻かれたものであってもよい。
【００４４】
特定の実施例において、多孔性材料は薄膜を備えるフィルターまたは濾過装置等の、薄膜であってもよい。多孔性材料は溶質の寸法等の、溶質の１つまたは複数の特性に基づいて溶質を排除する能力を有するものであってもよい。例えば、材料の細孔は直径または特定の分子量等の特定の寸法の粒子の通過を許すためには小さ過ぎるものであってもよい。
【００４５】
材料はシリンダーまたはカセット等の筐体に収容されていてもよい。薄膜は単層薄膜または多層薄膜であってもよい。薄膜は単一のフラットシート（または、平らなシート）、多層シート、ひだ付きシート、またはそれらの組合せであってもよい。薄膜の細孔構造は対称または非対称であってもよい。薄膜は伝染性の有機物及びウイルス、並びに環境上の毒物及び汚染物等の汚染物質を含む、望まれない材料の濾過のために使用されてもよい。いくつかの実施例において、多孔性材料は２つ以上の層を備え、隙間の空間からサンプルを得るための排出口またはポートを備えていてもよい。
【００４６】
多層薄膜装置
本発明はまた、多層装置の保全性試験を実施するための方法、装置、及びシステムを提供する。多層装置は、いくつかの実施例において筐体またはカートリッジ内に配置または収容されてもよい、２つ以上の薄膜等の多孔性材料の層を備える。多層装置は２、３、４、５、またはそれ以上の多孔性材料を備えてもよい。多層装置の第１層は装置に入るサンプルによって最初に接触される層であってもよい。多層装置の第１層は、そこを通ってサンプルが装置を出ていく層であってもよい。
【００４７】
多孔性材料の各層は第１及び第２の面を備えてもよい。第１面はサンプルが多孔性材料に入ることによって最初に接触される面であり、第２面は、そこを通ってサンプルが多孔性材料を出ていく面であってもよい。いくつかの実施例において、多層装置は多孔性材料の層に隣接して、または積み重ねられて配置されたスペーサーを備えてもよい。スペーサーは多層装置の保全性試験を容易にするものであってもよい。スペーサーは、例えば、多孔性の不繊の支持であってもよい。
【００４８】
他の実施例において、多層装置は薄膜等の、多孔性材料の複数の層の間にスペーサーを備えていなくてもよい。いくつかの実施例において、多孔性材料は、各層が隣接する総に近接して配置されるように、層状に積み重ねられてもよい。いくつかの実施例において、積み重ねられた層は隣接する層と接触していてもよい。特定の実施例において、層の間に空気ポケットまたはガスポケットが自発的に形成されてもよい。装置の少なくとも１つの層が非対称の薄膜を備える他の実施例において、空気またはガスポケットは多層装置の少なくとも１つの層内に形成されてもよい。空気またはガスポケットは微細濾過薄膜等の、高い多孔性を有する薄膜に形成されてもよい。特定の実施例において、隣接する層と接触して積み重ねられた複数の層は装置の保持能力を維持するために有利に利用されてもよい。例えば、材料の層が近接して配置されている装置の１つの層の裂け目または欠陥は装置の保持能力にほとんど影響を与えないだろう。
【００４９】
いくつかの実施例において、本発明は多孔性材料を備える多層装置の各層を別個に保全性試験する方法を与える。本発明の方法はバイナリーガス試験等の、ここで説明されている混成ガス試験の実施を含んでもよい。個々の層の保全性試験を可能にする、複数の薄膜等を備える多層装置は本願と同日に出願された本出願人の出願「Integrity Testable Multi-layered Filter Device」に説明されている。以下に、多層装置の個々の層の保全性試験を簡単に説明する。
【００５０】
多層装置の例は、装置を通る通常の流れとともに装置を図示している図２ａに示されている。流体は吸入口６から第１層の開口１８に入り、そしてコア２０内に入り込む。次に、流体はフィルター要素１４を通り、サイズ排除、吸着、親和性／恐怖性、または反発性等のこの分野で周知の処理によってフィルターが除去することを目的としている汚染物質が除去される。そして、流体は第１要素から出て、筐体の中空部３０に入る。次に、流体は第２濾過層１４Ｂを通過して、コア２０Ｂに入り、開口１８Ｂを通って排出口８に入り、筐体４を出る。ここで、５０は不浸透性の仕切りを示している。第１層の場合と同様に、流体がフィルター要素１４Ｂを通過するとき、サイズ排除、吸着、親和性／恐怖性、または反発性等のこの分野で周知の処理によってフィルターが除去することを目的としている汚染物質が除去される。第２フィルターは第１フィルターと同一のものであってもよいし、必要であれば、サイズ排除、吸着能力、及び同様の特性において異なったものであってもよい。
【００５１】
図２Ｂには、第１層１４の保全性試験を実施する場合の設定が示されている。ここで、第１フィルター層１４は使用される（１種類または複数の種類の）気体に対して適当な液体で浸されている。そして、排出口８が（図に示されているようなキャップ７Ｂ、または弁等の他の適当な手段（図示せず）によって）閉じられる。そして、排気口１０が開けられ、適当な検出装置（図示せず）に接続される。予め決められた圧力または連続的な圧力で吸入口６を通して１つまたは複数の選択された気体が流され、排気口１０に接続されている検出装置によって流れの変化または気体の濃度の変化が測定される。
【００５２】
図２Ｃには、第２層１４Ｂの保全性試験を実施する場合の設定が示されている。ここで、第２フィルター層１４Ｂは使用される（１種類または複数の種類の）気体に対して適当な液体で浸されている。そして、吸入口６が（図に示されているようなキャップ７、または弁等の他の適当な手段（図示せず）によって）閉じられ、排気口１０が開けられ、適当な検出装置（図示せず）に接続される。予め決められた圧力または連続的な圧力で排出口８を通して１つまたは複数の選択された気体が流され、排気口１０に接続されている検出装置によって流れの変化または気体の濃度の変化が測定される。
【００５３】
図２に図示されている装置が１つまたは複数のポート及び（または）配管の追加により、掃引ガスを与えるように構成されてもよいことは当業者にとって明白であるだろう。
【００５４】
本発明はまた、２つ以上の多孔性材料等の層を備える多層装置を、装置を構成している多孔性材料の各層を個々に試験することを必要とせずに、装置全体として試験する方法を提供する。各層を個々に試験するのではなく、多層装置を装置全体として試験することにより、多層装置を構成している各層を個々に試験するために必要な特殊な技術を必要としないので、多層装置の単純なデザインが可能になる。
【００５５】
驚くべきことに、多層装置が装置全体として試験される場合、（以下の、図１２及び実施例８で説明されるように）より少ない量のより小さい浸透性のガスがより緩やかに多層装置の全ての層に浸透することができるので、単一の層の薄膜が同一の条件で試験される場合よりも、混成ガス試験の感度が増大することが判明した。例えば、９０／１０の比率のＣＯ2／Ｃ2Ｆ6を含むガスの混合物、または同等の混合物を本発明に従って多層装置を試験するために使用することができる。Ｃ2Ｆ6の量は少ないので、小さいまたは少ない欠陥を示すＣ2Ｆ6の濃度の小さな変化は検出が比較的困難であるが、上述の理由により、多層装置の欠陥は単層の装置に比べ、より容易に検出することができるだろう。すなわち、混成ガス試験の感度が増大し、欠陥の影響がより容易に識別可能となる。バイナリーガス試験の場合、供給ガスの一部が欠陥を通って浸透ガスに流れ込み、実質的に浸透ガスを汚染し、濃度の変化を生じさせるので、欠陥を検出することができる。試験の感度は薄膜が保全性を有するときの供給ガスと浸透ガスの間の濃度の差に関係する。この差は薄膜が多層形式でバイナリーガス試験されたときに強調されるので、欠陥を検出する試験の感度が増大する。
【００５６】
ここで、保全性を有する単層薄膜を通る１０／９０の比率のヘキサフルオロエタン／ＣＯ2ガス混合物の浸透流量が１００ｃｃ／分であり、浸透ヘキサフルオロエタンの濃度が２００ｐｐｍｖ（parts per million by volume）である仮想上の例を仮定する。供給ガスから浸透ガスへの０.０１ｃｃ／分等の漏れが発生した場合、浸透の濃度は２１０ｐｐｍｖに増大し、保全性の値に対する５％の増大を意味する。フレオン濃度が（おそらく、層間のガス層によるステージング効果のために単層の場合より低い）５０ｐｐｍｖであることが測定され、約５０ｃｃ／分の浸透流量（単層の場合の半分）を有することが予想される保全性を有する複層の薄膜の場合、浸透ガスへの０.０１ｃｃ／分の同量の漏れは７０ｐｐｍｖの浸透の濃度の結果となり、保全性の値に対する４０％の増大を示すだろう。この結果は、浸透成分が薄膜の材料の厚さに対して独立であることを考慮すると、驚くべきことである。（特定の理論に束縛されることなく）ガスの分離、すなわち、保全性試験で使用される混成ガスの分離は多段分離処理となり、試験混合物のガスの分離の程度を増大させるので、層を分離している空気またはガス状組成物は多層の薄膜装置の浸透におけるヘキサフルオロエタンの低いレベルに寄与していると考えられる。
【００５７】
液体
本発明の方法は浸透性の浸漬剤として多様な適当な液体の使用を可能にする。浸漬剤の選択は当業者によって、浸透性の化学的及び物理的特性に基づいて決定されてもよい。多孔性材料は接触角θによって表されることが多いそれらの湿潤性の点で異なるものであってもよい。混成ガス試験等の、本発明の方法は、例えば、非水溶性溶剤を選択することによって、または（３０％のイソプロピルアルコールと７０％の水の混合物等の）低い表面張力の流体で事前に浸し、低い表面張力の流体を水で置き換えることによって疎水性の薄膜に対しても適用することができる。動作圧力は、水に対して約７４ダイン／ｃｍから過フッ化溶剤に対して約１０ダイン／ｃｍの範囲の適当な表面張力γを有する流体を選択することによって調節することができる。したがって、液体は試験される多孔性材料の化学的特性を考慮することによって選択されてもよいことは当業者にとって明白であるだろう。例えば、多孔性材料が親水性材料から構成されている場合、適当な液体は水または水を含む溶液を含む。例えば、溶液は塩及びアルデヒドまたはアルコール、またはイソプロピルアルコール等のニートアルコール等の酸素を含む炭化水素を含む。多孔性材料が疎水性材料から構成される場合、適当な液体はドデカン、過フッ化組成物、四フッ化炭素、ヘキサン、アセトン、ベンゼン、及びトルエン等の多様な有機溶剤を含む。
【００５８】
ガス
本発明は液体及びガスの成分及び組成物に対して融通性を与える。特定の実施例において、試験される多孔性材料を浸すために選択される液体に対して異なる浸透性を有するガスを選択することが望ましい。いくつかの実施例において、多数のガスが使用されてもよい。通常、液体に対して最も大きい浸透性を有するガスがキャリアーガスとして見なされる。トレーサーガスは欠陥の存在を検出するために使用されてもよい。トレーサーガスは液体に対してキャリアーガスよりも小さい浸透性を有するいかなるガスであってもよい。供給成分中に適当なΦを有する（いくつかの実施例における）ガスの組及び液体を選択することによって試験の感度を最適にすることができる。希釈したトレーサーガスの使用に制限される場合、ガス測定の感度は供給成分及びΦの関数となる。
【数８】
2007108178.tif 000010
【００５９】
一般に、浸透性に大きな差を有するガスの組、及びトレース濃度に１つの種を有し、他の種類が大容積種として存在するガスの組成を選択することが便利である。例えば、Φは細孔充填液体として水を使用し、窒素、酸素、二酸化炭素、ヘリウム、水素、及びヘキサフルオロエタン等の一般的な種類をバイナリーガス混合物として使用する場合、約０.００１〜１の間で変化してもよい。ドデカン等の疎水性液体を使用した試験の場合、ガスの組はＨｅ、Ｈ2、及びＮ2等の低浸透性ガスと組にされたエタン、プロパン、及びブタン等の高浸透性ガスであってもよい。いくつかの実施例において、ガスの少なくとも１つはヘキサフルオロエタン等のフレオンであってもよい。他の実施例において、ガスの少なくとも１つは希ガスであってもよい。他の実施例において、ガスの少なくとも１つはＣＯ2であってもよい。他の実施例において、ガスの少なくとも１つはガスの混合物であってもよい。ガスが２つ以上のガスの混合物として与えられる場合、その混合物は多孔性材料に接触させられる前に混合されてもよい。多様な範囲のガスの組成が利用可能であり、例えば、ＣＯ2中のヘキサフルオロエタンの供給ガス混合物は０.１％未満から９９.９％以上まで変化してもよい。当業者は浸透性（図１５ａ及び１５ｂ）等の周知の特性に基づいて適当なガス及びガス混合物を選択することができるだろう。
【００６０】
装置及びシステム
本発明の方法での使用に適した装置の例は図３に示されている。装置はガス源１及び供給ガス圧力調節器２を備えてもよい。細孔充填溶液の揮発性にも依るが、薄膜サンプル４からの溶液の時期尚早な蒸発を防止するためにガス−液体容器３で供給ガスが選択的に飽和させられてもよい。供給圧力測定装置５及び浸透圧力測定装置６が選択的に備えられ、浸透圧力が大気圧でない場合に浸透圧力測定装置６が使用されてもよい。供給ガス７及び浸透ガス８の成分は対応するサンプリング位置で測定される。試験時間、試験装置の表面対容積の比率、及びガスの浸透性にも依るが、供給濃度が試験中に一定に保たれることを確実にするために供給チャンバーにパージ弁９を含むことが望まれる。パージ弁が使用される場合、供給ガスのサンプリング位置はパージ流内に配置されてもよい。細孔の密度を計算することが望まれる場合、浸透ガス流量計１０が使用されてもよい。選択的に、パージガス流量１１及び供給ガス流量１２の両方が測定されてもよいし、または、浸透ガス流量は供給ガス、パージガス、及び浸透ガスの成分、並びに供給ガスまたはパージガスの流量のいずれか１つを測定することによって計算されてもよい。濾過装置の温度は温度計を使用して浸透ガス流１２等で測定されることが望まれる。
【００６１】
本発明はまた、浸透性の保全性を評価するためのシステムを提供する。システムは上述の装置、並びに多数のガス及び浸透流をサンプリング及び（または）分析するための装置等のセンサー装置を備えてもよい。センサー装置の種類等は当業者によって選択されてもよい。適当なセンサー装置は質量分析計、ガスクロマトグラフィー柱、赤外線検出器、紫外線検出器、フーリエ変換赤外線検出器、及び容積測定噴水装置／滴定装置を含む。ガスの組成は４桁の範囲で変化してもよいので、広範囲の動作範囲を有する検出器を使用することが望ましい。システムは選択的に、パソコン等のコンピューターを含んでもよい。コンピューターは試験の自動化の制御、及びデータの格納及び（または）分析をするために使用されてもよい。
【００６２】
システムは選択的に、多孔性材料を収容するために使用される筐体の保全性を評価するために適した装置を含んでもよい。筐体の欠陥は必ずしも、フィルター等の多孔性材料の保持特性に影響を与えるとは限らない。しかしながら、それらは処理流体の漏れを生じ、外来的な汚染に対する進入ルートを与えることによって、処理全体の無菌性を低下させる可能性がある。多孔性材料の筐体の外面へのガス検出器の結合は保全性及び筐体の漏れに対する同時的なガス検出を容易にし、時間及び装備を節約することができる。筐体の保全性試験の実施のための処理の例は以下のステップを含んでもよい。
１．薄膜を細孔充填流体で飽和させ、その後に余分な流体を排水する。
２．システムを供給ガスにより最小試験圧力で加圧する。ここで、試験が単一の圧力のみで実施される場合、供給圧力は保持に影響を与えるために十分大きい細孔の全てを開くために設定されることが望ましい。
３．一定の供給成分を確実にするために、必要に応じてパージ率を設定する。
４．定常状態の供給ガスの組成及び圧力を測定する。
５．定常状態の浸透ガスの組成、圧力、温度、及び流量を必要に応じて測定する。
６．圧力を増大させ、ステップ３−５を繰り返す。
７．流れを停止し、ガスで飽和された供給を除去するためにシステムを洗浄する。
【実施例】
【００６３】
実施例１：保全性の普遍的なアプリオリ標準としてのバイナリーガス試験
ＣＯ2中に１０+/-３％のヘキサフルオロエタンを含む供給ガスを使用して複数の薄膜を試験した。試験は３０+/-５ｐｓｉｇの供給圧力、及び０+/-０.５ｐｓｉｇの浸透圧力とともに常温で実施された。Cirrus質量分析計（ＭＫＳ）によって供給ガス及び排出ガスの成分を測定した。表１に薄膜に対する浸透ガス中のヘキサフルオロエタン濃度を示す。サンプルの保全性は他の独立な試験によって確証された。
【００６４】
薄膜は全てミリポアによって作製されたものであり、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）から作製され、１５個のひだを有する１０インチカートリッジ（ＣＶＧＬ）内で試験された対称薄膜、０.２２ミクロンDurapore（登録商標）；ＰＶＤＦから作製され、２つのフラットシートサンプルで試験された非対称限外濾過薄膜、Viresolve（登録商標）：及び、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）から作製され、５つのフラットシートサンプルで試験された非対称限外濾過薄膜を含む。
【００６５】
これらの薄膜は非対称性の程度、細孔の寸法分布、厚さ、及び多孔性；浸透性；及び構造上の材料等の大幅に異なる構造上の特徴を有する。理論的に予想されるように、保全性を有する、異なった薄膜に対する浸透ヘキサフルオロエタン濃度は全て非常に狭い範囲内に入っており、調節可能なパラメーターを伴わずに、ヘキサフルオロエタン及びＣＯ2の拡散性及び可溶性に対する文献上の値に基づいて予想される理論上の値に近い値が得られた。
【表１】
2007108178.tif 000011
【００６６】
混成ガス試験等の、本発明の方法は薄膜の保全性に対する普遍的なアプリオリ基準を確立することができる。従来技術の空気−水試験、CorrTest（登録商標）試験、及びBetjlichの過渡測定等の他の保全性試験は試験の保全性の基準を確立するために試験の測定値と他の独立な保持試験の相関に依存している。この相関の精度は試験及び薄膜材料の本質的な可変性に依存しており、薄膜、または試験方法、材料、ハードウェア等に実質的な変更が加わったときには、常に再確証されなければならない。本発明の混成ガス試験は、薄膜の構造、保持試験の方法等に関する特性に依存しない保全性に対する絶対的な基準を確立することを可能にする。薄膜の保全性の基準を決定する要因はガスの組成、液体の選択、及び圧力比である。
【００６７】
実施例２：欠陥の寸法分布の決定及び保持への影響
保全性を有する薄膜に対する予想値と異なる浸透濃度を生ずる欠陥の存在は薄膜の特性に悪影響を与えない場合もある。本発明の混成ガス試験は欠陥をそれらの寸法及び密度（単位領域当たりの数）に関して数量化することを可能にする。本発明の混成ガス試験を圧力ランピングモード（すなわち、圧力を徐々に増大または減少させるモード）で動作する実施例とともに、以下に説明する。
【００６８】
液−液ポロメリック試験によって測定されたときに同一の細孔の寸法分布を生ずる条件で、ＰＥＳから製造された２つの非対称限外濾過薄膜が成型された。しかしながら、成型条件は、一方の薄膜２０１が欠陥を有し、他方の薄膜２０５が保全性を有するように変化させられた。結果として、２つの薄膜は欠陥の影響を除くと、同一のウイルス保持特性を有することが予想される。
【００６９】
細孔充填流体として水を使用し、供給ガスとしてＣＯ2中の１０％のヘキサフルオロエタンを使用して混成ガス試験を実施した。試験中、約２０ｐｓｉから約９０ｐｓｉまで圧力を増大させた。質量分析計によって浸透ガスの濃度を測定し、水置換によって浸透流量を測定した。この結果に基づき、式（５）に従ってｆｒを計算し、式（６）から欠陥の流量を計算した。
【００７０】
欠陥を有する薄膜に対する試験結果を以下の表２に示す。
【表２】
2007108178.tif 000012
図４に欠陥を有する薄膜に対する欠陥の流量を圧力の関数として示す。他方の保全性を有する薄膜の欠陥流量は１０-2ｃｃ／分未満であった。この種類の非対称薄膜に対して予想されるように、欠陥は約６０ｐｓｉより大きい圧力で現れており、欠陥が薄い限外濾過層に存在し、下側の微細濾過支持構造で終端していることを示唆している。欠陥流は圧力に対し指数的に増大しており、圧力が増大するときに付加的な欠陥が開き続けることを示唆している。
【００７１】
欠陥の密度または領域当たりの数は式（６）から圧力の関数として計算された。また、欠陥の直径を圧力の関数として計算するために式（３）を使用した。図５に、式（３）と式（６）の結果を組合せることによって得られた欠陥の寸法分布（欠陥の密度vs.欠陥の直径）を示す。
【００７２】
バクテリアファージウイルスΦＸ-１７４（通常、２８ｎｍの直径を有する）及びΦ-６（通常、９０ｎｍの直径を有する）を含む緩衝液で２つの薄膜を攻撃した（または、薄膜の能力を試した）。以下の表３にその結果を示す。この結果は、薄膜２０１に存在する欠陥が薄膜の効果を減少させるが、それでも、Φ-６に対する目的とする除去が４ＬＲＶである場合に、薄膜が目的の使用に対して適合していることを示している。したがって、本発明の混成ガス試験が単なる合格／不合格の結果を与えるだけではなく、欠陥の寸法分布を与えることができるという事実はフィルターを欠陥によってより詳細に差別化することを可能にする。
【表３】
2007108178.tif 000013
【００７３】
欠陥の保持に対する影響は測定された欠陥の寸法分布を使用してアプリオリ的に計算することができる。保持（または、濾過）が主に、サイズ排除であるウイルス濾過の場合、ＬＲＶは以下の式に従って欠陥の寸法分布に関係する。
【数９】
2007108178.tif 000014
ここでＬＲＶ*は保全性を有する薄膜の本来の保持率であり、ｒは薄膜の水力学的抵抗であり、ｄは欠陥の直径であり、そして、他の記号は上で説明した通りである。
【００７４】
式（９）は、欠陥の寸法分布さえ判れば、それの保持に対する影響が溶液の粘性、濃度、温度等に依存しないことを示しているので便利である。したがって、混成ガス試験からの結果は、サイズ排除が主要な分離モードである多様な薄膜の保全性に対して適用することができる。
【００７５】
薄膜２０５に対して測定された保持率が本来のＬＲＶ*であると仮定すると、薄膜２０１に対するＬＲＶは式（９）を介して計算される。表３の結果は、欠陥の分布がΦＸ-１７４の保持にほとんど影響を与えないが、より多く保持されるΦ-６のＬＲＶに影響を与えることを示している。計算による結果は測定された結果に対し良好な、量的な一致を示しており、混成ガス試験が欠陥の保持に対する影響の量的な評価を与えることを示している。
【００７６】
実施例３：バイナリーガス試験vs.空気−水拡散試験
この実施例の結果は、混成ガス試験が空気−水拡散試験に比べより大きな感度を有し、本質的でない試験変数による影響が少ないことを示す。薄膜の単一の巻きから、３つのひだ付き単層３インチ非対称ＰＥＳ限外濾過フィルターを作製した。フィルター繊維技術によってフィルターに欠陥が導入されてもよい。結果的に、フィルターはモジュールの作製中にランダムに導入された欠陥による差を除いて、同一のＬＲＶを有することが予想される。これら３つのフィルターは水で浸され、空気−水拡散試験に従って３つの圧力で試験された。この結果は図６に示されており、３つのフィルター全てが同一の空気流量を有することを示している。
【００７７】
３つのフィルターは次に、供給ガスとしてＣＯ2中の１０％のヘキサフルオロエタンを使用して混成ガス試験を実施された。図７は流量比を供給圧力の関数として示している。２つのフィルター、110-PI-1及び110-PI-2は４０ｐｓｉｇ以上で流量比ｆｒの増大を示しており、限外濾過層の欠陥を示唆している。特に、フィルター110-PI-1は最も欠陥を有しており、逆に、フィルター110-PI-3は最小の欠陥を有している。結果として、空気−水拡散試験がフィルターの差別化をすることができなかったのに対し、混成ガス試験はフィルター間の差別をすることができることが判る（図６及び７参照）。
【００７８】
実施例２の方法に従って、これら３つのフィルターに対する欠陥の寸法分布を決定した。この結果は図８に示されており、フィルター110-PI-2が110-PI-3より約５０％多い欠陥を有し、さらに、フィルター110-PI-1が110-PI-2より約５０％多い欠陥を有することを示している。
【００７９】
ＩｇＧ及びΦＸ-１７４を含む緩衝液でこれら３つのフィルター、及びフィルターを作製するために使用された薄膜の複製のフラットシートサンプルを攻撃した（または、能力を試した）。これの保持データを以下の表４に示す。この結果は、３つのフィルターの全ての保持率が欠陥によって推定上保全性を有するフラットシートサンプルの保持率に比べて減少していることを示している。
【表４】
2007108178.tif 000015
【００８０】
この実施例はバイナリーガス試験の感度を例証している。すなわち、本発明のバイナリーガス試験は空気−水拡散試験（図６）によって識別不可能な３つのフラットシートを差別化することができる。さらに、バイナリーガス試験は欠陥の分布を数量化することができ、フィルター110-PI-3が他の２つのフィルターに比べてＬＲＶに対して大幅に小さい影響を与えることを示している（図８）。
【００８１】
実施例４：ガスの混合の比較
混成ガス試験の融通性は異なるガスの混合を使用した試験の感度を評価することによって示すことができる。上述の式を使用し、かつ欠陥が１つだけ存在すると仮定して、２つの異なったウイルスに対する本質的なＬＲＶを有する対称薄膜をモデル化した。９０ｐｓｉｇの供給圧力及び０ｐｓｉｇの排出圧力における、１０％ヘキサフルオロエタン／９０％ＣＯ2、及び１０％ＳＦ6／９０％ＣＯ2に対する欠陥の寸法の浸透濃度への影響を図９に示す。この結果は、どちらのトレース種も欠陥の寸法の増大とともに濃度の上昇を呈するが、ヘキサフルオロエタンの方が最小の欠陥に対してより感度が大きいことを示している。
【００８２】
実施例５：ウイルス保持と浸透成分の間の相関
試験結果（濃度または流量比）と保持の間の相関の確立に対する混成ガス試験の有用性はウイルスフィルターに対する計算によって示すことができる（図１０）。単一の欠陥の保持への影響は（全体として）同じ容量の流量で漏れる欠陥の影響より悪いので、フィルターに対して想定される最悪の状況は任意の寸法の単一の欠陥である。したがって、単一の欠陥を仮定した混成ガス試験のモデル化は保持への影響の最も保守的な推定を与える。計算上、実施例５のフィルターは８０、４０、及び３０ｎｍの直径を有するウイルスに対して、それぞれ、６、４、及び２.５の、本来の（すなわち、欠陥のない場合の）ＬＲＶ*を有する。浸透（または、浸透した物質）の組成は１００ｎｍ〜２０００ｎｍの寸法範囲の単一の欠陥の開放の結果として変化する。９０ｐｓｉｇの供給において、保全性を有する薄膜に対するヘキサフルオロエタンの濃度は約１３５ｐｐｍである。ヘキサフルオロエタン濃度が３００ｐｐｍまで増大すると、８０ｎｍのウイルス種のＬＲＶは急速に減少しはじめる。ヘキサフルオロエタン濃度が約１２００ｐｐｍまで増大すると、４０ｎｍのウイルス種のＬＲＶは減少しはじめる。３０ｎｍのウイルス種のＬＲＶはヘキサフルオロエタン濃度が３０００ｐｐｍを超えるまでは影響を受けない。これらの結果を使用して、ヘキサフルオロエタン濃度とフィルターに対するウイルスの保持との間の「最悪のケース」の相関を構築することが可能である。当業者には、異なった液体（例えば、疎水性薄膜）；異なったガス；及び、異なった適用（例えば、ウイルス保持、滅菌濾過）を使用して、システムに対して同様な計算を実施することができることは明白であるだろう。
【００８３】
実施例６：Viresolve（登録商標）薄膜に対する欠陥の寸法分布及び保持への影響の決定
実施例２の方法に従って一連のViresolve（登録商標）１８０ＰＶＤＦ薄膜に対してバイナリーガス試験方法及びウイルス攻撃試験（または、能力試験）を実施した。液−液ポロメリック試験によって測定されたときに同一の細孔の寸法分布を生ずる条件で、異なる薄膜内の欠陥の数とともに複数の薄膜を成型した。薄膜はウイルス除去を達成する５マイクロメートル未満の薄い限外濾過層を支持する約１１０マイクロメートルの微細濾過薄膜の層を備える合成薄膜であった。（以下の）表５は増大する欠陥の数を有する複数の薄膜に対する測定結果を示している。全てのサンプルは圧力の増加とともにヘキサフルオロエタン濃度の増大の傾向を示しており、圧力が増大すると欠陥が開くことを示唆している。欠陥の第２の徴候は流量比の増大であり、浸透ガスの大部分が薄膜の保全性を有する部分を通ってガス拡散するのではなく、欠陥を通って流れていることを示している。この結果は、欠陥を開くために十分高い圧力（すなわち、約６０ｐｓｉｇ以上）において、ヘキサフルオロエタンの濃度、流量比、及び、欠陥の流量がウイルスの保持率に対して相関を有することを示している。一般に、欠陥の流量は約５０ｐｓｉ未満の圧力で非常に小さく、高い圧力において増大する。この結果は薄い限外濾過層の欠陥と一致する。微細濾過及び限外濾過層に欠陥が存在する場合、ヘキサフルオロエタンの濃度、流量比、及び欠陥の流量はより低い圧力で増大するだろう。したがって、即席の技術によって構造上の欠陥の場所に関する診断情報を与えることができる。
【００８４】
【表５】
2007108178.tif 000016
【００８５】
図１１に薄膜に対する欠陥の密度を寸法の関数として示す。欠陥の密度の変化はΦＸ-１７４及びΦ-６ウイルスの保持の損失に相関する。この結果は、混成ガス技術が薄膜の質的な等級付け、及び欠陥の寸法及び表面密度の量的な測定の両方を与えることができることを示している。さらに、欠陥の分布を規定する能力は薄膜間の差別化を可能にする。例えば、サンプル１は欠陥の存在にもかかわらずΦ-６に対して５より大きいＬＲＶを有するが、より多いまたはより大きい欠陥を有する他のサンプルはより低い保持を有する。サンプル１、２、及び３はΦＸ-１７４に対して２より大きいＬＲＶを有するが、高い欠陥の密度を有するサンプル４及び５のＬＲＶは２未満に減少している。
【００８６】
実施例７：中空の繊維モジュールに対する保全性試験
本発明の保全性試験は中空の繊維（または、ファイバー）を含む、多様な薄膜モジュール構成で実施することができる。１１.５、２４.５、及び３０.５ｐｓｉｇの圧力で、１０％ヘキサフルオロエタン及び９０％ＣＯ2の供給ガスとともに、定格上０.２マイクロメートルの細孔寸法及び１００ｃｍ2の全領域を有する９個の１.５ｍｍＩＤ繊維を備える中空の繊維装置（または、中空のファイバー装置）に試験を実施した。全ての条件において、流量比は０.５より大きく、装置が保全性を有していないことを示している。
【００８７】
次に、１０−２３ｐｓｉｇの圧力で、第２の中空の繊維装置（Amersham Bioscienceによって製造されているモデル番号CFP-2-E-3MA）に試験を実施した。この装置は製造者によって保全性を有することが確証されており、５０：５０のエタノール−水混合物を使用したときに１８−３０ｐｓｉの泡立ち点を有する。各圧力における流量比は０.００５未満であり、薄膜が実欠陥を有さないことが確認された。次に、このモジュールは欠陥を導入するために故意に損傷を与えられ、１０ｐｓｉｇで再試験された。浸透濃度及び流量比が両方とも急激に増大し、装置が保全性を有さないことが確認された。
【００８８】
実施例８：単層装置と多層装置を比較するバイナリーガス試験
ここで説明されている本発明のバイナリーガス試験を使用して、単層及び複層のポリエーテルスルホン薄膜（２９３ｍｍ径のディスク）に試験を実施した。複層の薄膜は層の間にスペーサーを有していない。両方の薄膜は水で事前に浸され、その後、５０ｐｓｉｇで９０／１０モルパーセントのＣＯ2／Ｃ2Ｆ6を含むガス混合物と接触させられた。薄膜の供給側のガスの組成を一定に維持するために、浸透流量に対して約４倍の保持流量とともに接線流濾過モードで保全性試験を実施した。測定された動作条件、並びに水に対する試験ガスの可溶性及び拡散性に基づいて計算されたヘキサフルオロエタン等のフレオンの理論的な浸透濃度は約１７５ｐｐｍｖであった。単層装置に対し、測定された濃度は理論的な値と一致したが、複層薄膜に対しては、理論値より低いフレオンの濃度が観測された（図１２）。
【００８９】
浸透成分は理論上、液体の厚さに依存せず、薄膜層は互いに隣接していたので、この結果は連続的な液体の経路を通る浸透とは一致しなかった。すなわち、薄膜層の間にガスポケットが形成され、そして、ガス分離は２つの段階の処理に分割され、結果的にガス分離の増大が生じた可能性がある。ここで、層の間には保持流またはガスの除去が存在しないので、浸透で達成される非常に低い濃度が過渡的なものであることに注意しなければならない。しかしながら、ヘキサフルオロエタンの緩慢な浸透速度のために、それの層間の濃度の蓄積は測定の時間尺度（５−２０分）に比べて非常に遅い。それゆえ、実際には、第２層の浸透のヘキサフルオロエタンの測定された濃度は単層の装置で得られる値よりも数倍以上低く、したがって、層間の間に中隔またはポートの構成を必要とせずに、多層装置の保全性試験の手段を与える。
【００９０】
実施例９：単層装置及び多層装置の保全性及び保持試験
ウイルス保持特性と欠陥を有するまたは有さない複層及び単層の装置のバイナリーガス試験の値とを比較するために薄膜構造のパネルに一連の試験を実施した。試験された薄膜はウイルス保持用途に適したものであった。９０ｍｍディスク（４７ｃｍ2の有効表面領域）を使用して、図１３に示されているように、保全性を有する装置と欠陥を有する装置の組を準備した。多層薄膜は互いに上下に積み重ねられた。層を分離するために物理的スペーサーを使用しなかったが、層内または層の間には自発的な小さな空気の空間が形成されたと考えられる。図１３（ａ）は欠陥を有さない、２つの層の保全性を有する薄膜を示している。図１３（ｂ）は上部の層に欠陥（ハッチング領域）を有する薄膜を示している。図１３（ｃ）は下部の層に欠陥（ハッチング領域）を有する薄膜を示している。図１３（ｄ）は上部及び下部の層の同じ部分に欠陥（ハッチング領域）を有する薄膜を示している。図１３（ｅ）は上部及び下部の層の異なった部分に欠陥（ハッチング領域）を有する薄膜を示している。図１３（ｆ）は欠陥を有する単層薄膜を示している。図１３（ｇ）は保全性を有する単層薄膜を示している。
【００９１】
これらの欠陥は、（ｅ）の例（異なった場所の欠陥）を除いて、（ウイルス保持の実質的に完全な損失を生じさせるために十分に大きい）１０００μｍの針を使用してディスクの中央に作製された。互いに異なった場所の欠陥に対して、欠陥はディスクの外周から約１０ｍｍの位置に１８０°離れた状態で配置された。全てのディスクは同一のＰＥＳ限外濾過薄膜多層から、それらの複製とともに切り取られた。これらの装置の組に対し、２つの薄膜層は互いに上下になるように注意深く組立てられた。
【００９２】
これらの試験で使用された薄膜は以下の２つの部分：（通常、膜側と呼ばれる）薄い限外濾過部分；及び、厚めの微細濾過部分から構成されている。これら２つの部分は連続的な勾配を形成する。薄膜に対するバイナリーガス試験は膜側上部方向（限外濾過部分が上流）及び膜側下部方向の両方で実施された。薄膜に対する保持試験は最適な濾過効率のために好まれることが多い方向である、膜側下部方向に方向付けられた。
【００９３】
保持試験の前に、試験ガスとして１０／９０のフレオン／ＣＯ2のガス混合物を使用して、各装置にバイナリーガス試験が実施された。ＭＫＳのモデルCirrus LM99質量分析計（ＭＫＳ）を使用してガスの組成を測定した。装置は４：１の掃引／浸透流量とともに、５０ｐｓｉｇの圧力で試験された。各試験条件に対し、供給圧力、浸透ガス流量、保持ガス流量、及び浸透ガスの組成が記録された。装置の保持試験は約３０ｐｓｉｇの一定の圧力で薄膜を通して約１×１０6〜１×１０8ｐｆｕ／ｍｌの濃度でバクテリオファージΦＸ-１７４（直径約２８ｎｍ）を含む２５０ｍｌの緩衝液を浸透させることを含んでいた。ウイルスのログ保持値（ＬＲＶ）を決定するために攻撃（または、能力試験）及び流出流の分析を実施した。
【００９４】
この結果は図１４に示されている。図１４の文字は図１３に対して使用されている記述に対応する。図１４から判るように、バイナリーガス試験を使用することにより、保全性を有する複層装置を、保全性を有する単層装置及び一方の層にのみ欠陥を有する複層装置から区別することができる。さらに、欠陥が一方の層にのみに存在する場合、または、両方の層の欠陥が存在するが、それらが重なっていない（または、一致していない）場合、単層の薄膜に対する欠陥のウイルス保持への影響は複層の薄膜に比べて大幅に大きい。これは、複層薄膜が試験される場合、隣接する層が欠陥を通る流れの少なくとも部分的な障壁として作用するためである。
【００９５】
実施例１０：多層装置に対するバイナリーガス試験の空気−水拡散試験との比較
この実施例の結果は、混成ガス試験が空気−水拡散試験に比べ大きな感度を有し、本質的でない試験変数による影響が少ないことを示す。薄膜の単一の巻きから、９００または１８００ｃｍ2の薄膜領域を含む３つの複層非対称ＰＥＳフラットシート限外濾過フィルターを作製した。次に、フィルター製造技術によってフィルターに欠陥を導入した。結果的に、フィルターはモジュールの作製中にランダムに導入された欠陥による差を除いて、同一のＬＲＶを有することが予想される。
【００９６】
これら３つのフィルターの各々は水で浸され、空気−水拡散試験を使用して３０ｐｓｉｇの圧力で試験された。次に、４：１のガス流量比で浸透させるためにパージとともに供給ガスとして３０ｐｓｉｇの圧力でＣＯ2中の１０％のヘキサフルオロエタンを使用して３つのフィルターに対して混成ガス試験を実施した。これら３つのフィルターは、装置を作製するために使用された薄膜の３つの９０ｍｍ径のディスクサンプル（４６ｃｍ2薄膜領域）とともに、ＩｇＧ及びΦＸ-１７４を含む緩衝液で攻撃された（または、能力を試された）。薄膜の流動が初期の詰まっていないときの値から７５％減少する程度に薄膜が詰まった後、保持値を測定した。
【００９７】
以下の表６に空気散試、バイナリーガス、及び保持データを示す。装置番号２のＬＲＶは対照標準の９０ｍｍディスクサンプルの平均値から大きく離れていないので、保全性を有すると見なされる。装置番号３は対照標準のディスクより０.９低いＬＲＶを呈し、装置番号４は対照標準のディスクより０.３低いＬＲＶを呈した。表６に示されているように、３つの薄膜は全て互いに接近した空気−水拡散値を有することが測定されたので、空気−水拡散試験は３つの装置を区別することができない。表６に示されているバイナリーガス試験値はｐｐｍ（parts per million）で測定されたヘキサフルオロエタンの浸透ガス濃度である。空気−水拡散試験とは対照的に、バイナリーガス試験は対照標準のディスクより低いＬＲＶを有する２つの装置を明確に識別することができた。さらに、表６のデータで示されているように、バイナリーガス試験値はバイナリーガス試験値と装置の本来の薄膜のＬＲＶからの偏差の間の明確な相関を示している。
【表６】
2007108178.tif 000017
【００９８】
本発明の意図及び範囲から外れることなく本発明の改良及び変更を行うことができることは当業者にとって明白であるだろう。上述の特定の実施例は例として説明されたものであり、本発明を限定するためのものではない。すなわち、上述の発明の詳細な説明及び実施例は例として意図されたものであり、本発明の本来の範囲は付随する請求の範囲によって規定される。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】ヘキサフルオロエタンガスの排出濃度vs.流量比を示しているグラフである。
【図２】濾過及び保全性試験のために使用される多層薄膜の例を示している。
【図３】多孔性材料の保全性試験を実施するために適当な装置の概略図である。
【図４】欠陥流量vs.圧力を示しているグラフである。
【図５】欠陥の寸法分布を示しているグラフである。
【図６】空気−水拡散試験の結果を示しているグラフである。
【図７】流量比vs.圧力を示しているグラフである。
【図８】３インチＰＥＳカートリッジの推定される、欠落の寸法分布を示しているグラフである。
【図９】異なった供給成分を使用したバイナリーガスの浸透濃度vs.欠陥の寸法を比較しているグラフである。
【図１０】１０インチ単層カートリッジに対するログ保持値（ＬＲＶ）vs.浸透成分を示しているグラフである。
【図１１】Ｖ１８０サンプルに対する欠陥の寸法分布を示しているグラフである。
【図１２】単層薄膜装置及び多層薄膜装置に対して、時間の関数としてのヘキサフルオロエタン浸透濃度を比較しているグラフである。
【図１３】保全性を有する単層及び多層薄膜装置、及び欠陥を有する単層及び多層薄膜装置を示している。図において、ハッチング領域は細孔の欠点を示している。
【図１４】保全性を有する、または１つまたは複数の欠陥を有する、多様な単層及び多層薄膜装置の保持率vs.浸透濃度を示しているグラフである。
【図１５】多様なガスの浸透性を示している。
【符号の説明】
【０１００】
１      供給ガス源
２      供給ガス圧力調節器
３      ガス−液体容器
４      薄膜サンプル
５      供給圧力測定装置
６      浸透圧力測定装置
７      供給ガス
８      浸透ガス
９      パージ弁
１０    排気口
１１    パージガス流量
１４    第１フィルター要素
１８    開口
２０    中央のコア
３０    中空部
【図１】
2007108178.tif 000018
【図２】
2007108178.tif 000019
【図３】
2007108178.tif 000020
【図４】
2007108178.tif 000021
【図５】
2007108178.tif 000022
【図６】
2007108178.tif 000023
【図７】
2007108178.tif 000024
【図８】
2007108178.tif 000025
【図９】
2007108178.tif 000026
【図１０】
2007108178.tif 000027
【図１１】
2007108178.tif 000028
【図１２】
2007108178.tif 000029
【図１３】
2007108178.tif 000030
【図１４】
2007108178.tif 000031
【図１５】
2007108178.tif 000032