JPH0377630A - 完全性試験方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は流体の濾過に使用されるフィルターおよびフィ
ルターカートリッジの完全性試験方法に関するものであ
る。更に詳しくは精密濾過膜あるいは限外濾過膜フィル
ターおよびフィルターカートリッジの完全性試験方法に
関する。

ここでいうフィルターおよびフィルターカートリッジは
流体中に存在する微粒子や微生物を濾過捕集するもので
、半導体製造工程、医薬製造工程、食品・飲料水・アル
コール飲料等の製造工程等で用いられるものである。

〈従来の技術〉 上記の如き分野で用いられるフィルターおよびフィルタ
ーカートリッジは、それぞれの分野の製造工程での目的
により種々なものが用いられているが、性能的に重要な
役割をもっているものはＩＯμｍ以下通常は１μｍない
しは０．　１μｍの単位の大きさの微粒子や微生物を捕
捉除去する精密濾過膜や生物反応生成物や蛋白質の如き
高分子物質の一定の分子量以上のものの通過を許さない
限外濾過膜を用いたフィルターないしはフィルターカー
トリッジである。これらフィルターあるいはフィルター
カートリッジは医薬製造工程や食品・飲料水・アルコー
ル製造工程では直接製品ないしは半製品の濾過や、製品
成分となる液体の濾過、工程洗浄水の濾過等に使用され
る。この濾過機能を担う濾過膜は微多孔性で、その内部
に微細な空孔を有したスポンジ構造ないしは膜の一面は
空孔を有する層で他面は緻密な層を有する構造であり、
その空隙率は最大９０％となるものもある。このような
フィルターないしはフィルターカートリッジσ用途にお
いては濾過原液の中に含まれる微生物や微粒子の透過液
側への漏洩は許されない。もし透過液側に微生物や微粒
子が存在するとそれらが繁殖し有害な医薬や食品製品を
製造することになる。またパイロジエン物質の如き発熱
性物質が透過液側に漏洩するとこれら医薬や食品製品を
投与ないしは食した場合に発熱するという重大な事故と
なる。このような事を防止するためにフィルターおよび
フィルターカートリッジの製造業者は綿密な製造工程管
理や品質管理を行っている。それに加えてフィルターお
よびフィルターカートリッジの使用者も使用の前と後に
使用しようとしているフィルターないしはフィルターカ
ートリッジが微生物や微粒子を捕捉防止する性能が目的
とする水準であることを確認する。この微生物や微粒子
を捕捉阻止する性能を試験する方法が完全性試験である
。

完全性試験の方法は大きく分類すると現在３種の方法が
行われており、それぞれは（１）バブルポイント法、（
２）拡散流量法、（３）プレッシャーホールド法である
。これらいずれの方法も原理は試験するフィルターある
いはフィルターカートリッジの濾過膜に液体（試験液）
を充填しこの試験液を含む膜の一次側よりも大きな圧力
の気体を負荷し、この気体の二次側への流れの挙動ない
しは流量を測定しフィルターないしはフィルターカート
リッジの重大な欠陥の存在を判定する。以下にさらに詳
しく各々の試験方法について説明する。

（１）　　バブルポイント法 試験する濾過膜の二次側に液体（通常は水やアルコール
）を満たし、−次側に気体を満たす。この圧力を漸次増
大し、二次側に気泡が発生する圧力でフィルターあるい
はフィルターカートリッジに存在する最大の孔ないしは
空隙の大きさを判断し、フィルターないしはフィルター
カートリッジとしての捕捉性の完全さを判定する方法で
ある。

−次側の圧力が小さい時は二次側の液体中には気泡が見
られないが、圧力が一定の値を越えると濾過膜に存在す
る最大の孔あるいは濾過膜、濾過膜とフィルターカート
リッジ部品との接着部分に存在する空隙、フィルターカ
ートリッジ部品等に存在する空隙等の内の最大の孔ない
しは空隙を通じて気泡が発生するのが観察される。この
圧力をバブルポイントという。バブルポイントは気体の
通過する孔ないしは空隙の大きさに比例している。

従ってこの圧力から気体が通過してきた孔あるいは空隙
の大きさを判断することができる。

（２）拡散流量法 フィルターないしはフィルターカートリッジの微多孔性
である濾過膜の中に試験液を充填させ液体の膜を形成す
る。−次側に気体を存在させ、圧力をかけて二次側に流
れてくる気体の量を測定することによりフィルターない
しはフィルターカートリッジ中に存在する最大の孔ない
しは空隙の大きさを推定するものである。−次側の濾過
膜中の液体の表面では圧力が大きくなるに従って一次側
の気体が液体に溶解する量は増大する。液体膜中に気体
の濃度勾配が発生し、溶解した気体は拡散により二次側
に移動していく。−次側の気体の圧力が小さいときには
濾過膜を通じて二次側へ移動する気体の量は拡散による
ものだけである。漸次圧力を大きくしていくと前述のバ
ブルポイントに達し、この孔ないしは空隙を通じて気体
は比較的小さな抵抗で粘性流となり二次側に流れること
が可能になる。すなわちこのバブルポイントに達すると
急激に二次側に流れる流量は増大する。この二次側に流
れる気体流量を測定することによりフィルターないしは
フィルターカートリッジに存在する最大の孔ないしは空
隙の大きさを推定することができる。微生物や微粒子を
漏洩しない圧力を予め求めておきこの圧力以下の圧力で
二次側に流れる気体流量が拡散流のみであることを確か
めてフィルターないしはフィルターカートリッジが目的
の微生物ないしは微粒子の捕捉性を有していることを確
認する。

（３）プレッシャーホールド法 この方法は拡散流量と同様４こ濾過膜に試験液を充満し
、−次側と二次側に気体を存在せしめ、−次側の気体体
積と圧力を一定にし試験を充満した濾過膜を通じて時間
の経過とともに流れる流体の量に従って減少する一次側
の気体の圧力を測定し、フィルターやフィルターカート
リッジに存在する最大の孔や大きさが目的の微生物や微
粒子の捕捉性を有していることを確認する。

以上の試験法のうち拡散流量法とプレッシャーホールド
法を行う時、あるいはバブルポイント法の一部の試験に
おいてフィルターないしはフィルターカートリッジを一
次側ないしは二次側空間を形成するためにフィルターハ
ウジングやフィルターホルダーに装着して試験を行う。

更にフィルターないしはフィルターカートリッジの濾過
膜に試験液乞充填する必要があるがこの作業はフィルタ
ーハウジングないしはフィルターホルダーにフィルター
ないしはフィルターカートリッジを装着する前に行う場
合とフィルターハウジングないしはフィルターホルダー
に装着した後に行う場合がある。前者の場合には試験す
るフィルターないしはフィルターカートリッジを容器に
満たした試験液中に浸漬し、一定時間を経過させて後に
試験に供する。後者の場合はフィルターハウジングない
しはフィターホルダーの一次側４から試験液を圧力をか
けて流し濾過膜の内部に試験液を充填する。これらいず
れの場合にもフィルターカートリッジの膜の形状が複雑
であれば濾過膜全面に隈なく試験液を充填するには時間
がかかる。もしこの試験液の充填が不十分であれば試験
液が充填されていない濾過膜の部分には空気が存在し拡
散流量試験やプレッシャーホールド試験においては一次
側に圧力をかけた気体の粘性流通路となり極めて小さな
圧力で二次側に大きな気体流量を測定することになる。

このため濾過膜への試験液の充填は長時間かけて慎重に
行われてきた。

〈発明が解決しようとする課題〉 一般的には濾過作業は短時間に行うことが求められる。

特に医薬製造工程で用いられる時は濾過液の細菌汚染を
防止するために短時間濾過を必要とする。このため単位
時間の濾過量を大きくするために濾過面積の大きなフィ
ルターないしはフィルターカートリッジが好まれて用い
られる。しかし濾過面積を大きくするとフィルターカー
トリッジの体積が必然的に大きくなるのでこれを大きく
しない方法が考えられて商品の形態になっている。

すなわち小さな体積に大きな濾過面積の濾過膜を収納す
るフィルターカートリッジが賞用される。

たとえばプリーツ型フィルターカートリッジや円盤上濾
過ユニットを上下に積層して成るいわゆる円盤積層型カ
ートリッジをその例にあげることができる。プリーツ型
フィルターカートリッジ及び円盤積層型カートリッジは
ハウジングへの装着も簡単な構造のものがあり多用され
ている。このような単位体積当たりの濾過膜充填が大き
いフィルターカートリッジは濾過膜表面同士の間や濾過
膜とフィルターカートリッジ構成部品との間に小さな空
間が多く存在し、その部分への流体の流れを困難にして
いる。このようなフィルターカートリッジの完全性試験
を行う場合にはその濾過膜への試験液の充填は長時間を
要するという問題がある。

濾過膜への試験液の充填時間を短くするために試験法の
温度を上げたり、超音波発振機を設けた容器中で試験液
を充填したりする作業を余儀なくされる。時には完全に
濾過膜全面に試験液を充填することか出来ないという問
題がある。この様なフィルターカートリッジは完全性試
験に供することが出来ない。また完全に濾過膜に試験液
を充填していないにも関わらず完全性試験を行った時に
はきわめて小さな圧力で大きな気体流量や圧力減少があ
り、たとえば微生物や微粒子を漏洩する様な欠陥がなく
ても不良品の如く判定してしまうという問題がある。

本発明はこの様な問題を解決する方法を提供するもので
ある。すなわち本発明はフィルターカートリッジの完全
性試験において濾過膜全面に試験液を短時間に充填する
ことにより完全性試験を合理的に実施すること、完全性
試験の誤判定をなくすことを目的とするものである。

く課題を解決するための手段〉 前記課題を鋭意検討した結果、濾過膜の充填度の高いフ
ィルターカートリッジには濾過膜同士が形成する小さな
空間、たとえばプリーツ型フィルターカートリッジの場
合には濾過膜の折れ曲がり部分のごとき濾過膜とフィル
ターカートリッジ構造部品との微小な隙間、あるいは円
盤積層型フィルターカートリッジの場合にはユニットと
ユニットの間の流路となる隙間が存在し、この様な空間
に存在する空気が試験液を一次側から通常の濾過試験に
用いる１ｃｍ”の有効膜面積当たり５０〜２００ｄ／ｈ
（ｈは時間を表す）の流量で充填してもこの場所に固着
し、二次側に流出することなく試験液の流入を拒んでし
まうことが原因であることを明確にした。この原因を取
り除くために１ｃｍ”の有効膜面積当たり４００１ｄ／
ｈ以上の流速でフラッシング（高速での通液）すること
により容易に濾過膜全面に試験液を充填るすことが可能
で有ることを発見した。

この改良した完全性試験法に適用できるフィルターカー
トリッジの種類は問わないがこの効果が顕著なのは濾過
膜充填度の高いものである。たとえばダブルオープンエ
ンドやシングルオープンエンドタイプのプリーツ型フィ
ルターカートリッジや円盤積層型フィルターカートリッ
ジをあげることができる。フィルターカートリッジに組
み込まれている濾過膜の材質はいずれのものでも本改良
完全性試験を行うことができるが本発明の効果が顕著な
のは試験液とのぬれ性の良くない濾過膜である。またこ
の発明のフラッシングに適用する試験液の種類は問わな
い。−殻内には水ないしはイソプロピルアルコール、メ
タノール等のアルコールが使われる。

〈実施例〉 実施例１ 平均孔径が０．２μｍのポリスルフォン精密濾過膜を０
．７−組み込んだシングルオープンエンドフィルターカ
ートリッジの完全性試験を拡散流量法で実施した。試験
圧力は１　、　５　ｋｇ　ｆ　／　ａｎ　”試験液は水
である。このフィルターカートリッジの濾過膜への試験
液の充填は、フィルターカートリッジをフィルターハウ
ジングに装着し２５℃の超純水を一定流速で５分間送液
することによって行った。その結果を第１表のＩ欄に示
す。

第１表 上記の結果流速が４００ｄ／ｈ未満ではフィルターカー
トリッジは極めて大きな拡散流量を示したが、濾過膜に
充分試験液が充填されていない可能性があるので、拡散
流量試験の後エタノールにフィルターカートリッジを浸
漬し水と置換した後再び完全性試験を行った結果を第１
表の■欄に示す。最初に行った完全性試験で大きな拡散
流量を示したフィルターカートリッジは試験液の漏れが
悪く、試験液が充分に濾過膜に充填していなかったこと
を示す。流速４００ｄ／ｈ以上でフラッシングした時の
拡散流量はエタノールに浸漬する処理を行っても変化は
なかった。

実施例２ 平均孔径が０．２μｍのポリスルフォン精密濾過膜を０
．　２ｎｒ組み込んだ円盤積層型フィルターカートリッ
ジの完全性試験をプレッシャーホールド法で実施した。

試験圧力は４ｋｇｆ／ａｍ”、試験液は水、フィルター
カッリッジを装着した状態での一次側の体積は１８０−
である。このフィルターカートリッジの濾過膜への試験
液の充填は、フィルターカートリッジをフィルターハウ
ジングに装着し２５℃の超純水を一定流速で５分間送液
することによって行った。その結果を第２表のＩ欄に示
す。

第 ２ 表 に浸漬する処理を行っても変化はなかった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　有効膜面積１ｃｍ＾２当たり４００ｍｌ／ｈ以上の流
   量でフラッシングを行った後完全性試験を行うことを特
   徴とするフィルターまたはフィルターカートリッジの完
   全性試験方法。