高スループットの非対称メンブレン
【課題】大量の流体の濾過および一定量の液体の高速濾過に適した、高スループットで高流速のメンブレンを提供する。
【解決手段】メンブレンの「目の詰んだ（ｔｉｇｈｔ）」側２が、「目の粗い（ｏｐｅｎ）」面８または高多孔性の網目状の表面を有する、１つまたは複数の層で形成される微孔性非対称メンブレンを記述する。その微孔性非対称メンブレンは、たとえ、血清または血漿などの粘性物質を濾過するために使用する場合でも、大きなスループットおよび高い流速を有する。メンブレン表面は、注型ドープ剤を適切に選択することにより、アブレーションまたは溶媒和によって、あるいは２層以上の層状構造として、形成することができる。
【解決手段】メンブレンの「目の詰んだ（ｔｉｇｈｔ）」側２が、「目の粗い（ｏｐｅｎ）」面８または高多孔性の網目状の表面を有する、１つまたは複数の層で形成される微孔性非対称メンブレンを記述する。その微孔性非対称メンブレンは、たとえ、血清または血漿などの粘性物質を濾過するために使用する場合でも、大きなスループットおよび高い流速を有する。メンブレン表面は、注型ドープ剤を適切に選択することにより、アブレーションまたは溶媒和によって、あるいは２層以上の層状構造として、形成することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、非対称メンブレンに関し、より詳しくは、実質的に網目状の表面微細構造を有する非対称メンブレンに関する。
【背景技術】
【０００２】
長年使用されている非対称メンブレンは、メンブレンの厚さの範囲内で、メンブレンの細孔径を位置の関数として変化させることを特徴とする。最も一般的な非対称メンブレンは、細孔径が、一方の面（しばしば、「目の詰んだ」側と呼ばれる）から他方の面（しばしば「目の粗い」側と呼ばれる）に向かって、徐々にかつ連続的に増加する、傾斜構造をしている。これらのメンブレンは、同様の対称メンブレンよりも大きな流速を有するので、価値がある。これらのメンブレンは、細孔径の大きい方の側を上流に向けた構成で使用するとき、同様の対称メンブレンと比較して、多くの場合、より大きなスループットを有する。１９８１年４月１４日付けのＤ．Ｍ ｄｅ Ｗｉｎｔｅｒの米国特許第４，２６１，８３４号を参照のこと。非対称メンブレンは、食物および飲料水の濾過、薬剤および生物薬剤の製造、実験室用の濾過、水の濾過などの様々な分野で使用されている。ポリエーテルスルホンなどの芳香族スルホンをベースとした非対称メンブレンは、高温、ならびに強い酸性および塩基性条件で使用できるので、好ましい。
【０００３】
非対称メンブレンはすべて、厚い密な表面領域、あるいは多くの場合、表面上に形成され、いくらか深さ方向に延びている皮を有する。１９８６年１２月１６日付けのＷ． Ｗｒａｓｉｄｌｏの米国特許第４，６２９，５６３号を参照のこと。密な表面および／または皮は、顕微鏡写真を用いて見ることができる。密な表面は、無数の細孔によって区切られた、連続した密なフィルム表面として示される。皮は、断面顕微鏡写真では、メンブレンの厚み中に延びる密な層として見ることができる。米国特許第４，６２９，５６３号を参照のこと。
【０００４】
もっと最近では、多層非対称メンブレンが生産されている。ＰＣＴ国際公開ＷＯ０１／８９６７３を参照のこと。このメンブレンは、メンブレン前駆体材料の２種以上の異なる溶液から、同時に注型される２つ以上の層から形成される。独特の非対称構造が、本発明のメンブレンを用いて形成される。
【０００５】
大抵の非対称メンブレンは、水または水ベースの溶液に対しては満足すべき働きをするが、粘性のあるまたは高負荷の流れに関しては、たとえ、目の粗い側を上流に向けた好ましい構成で使用した場合でも、早期に詰まる傾向があり、スループットが不十分である。そのような流れは、比較的ありふれたものであり、シロップおよび砂糖を含む製品などの様々な食物の流れ、生物製剤または実験室の環境あるいは血液、血漿およびその他の血液製品で使用される血清の流れが含まれ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４，２６１，８３４号明細書
【特許文献２】米国特許第４，６２９，５６３号明細書
【特許文献３】国際公開第０１／８９６７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のことに照らして、大量の流体の濾過および一定量の液体の高速濾過に適した、高スループットで高流速のメンブレンが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、メンブレンの「目の詰んだ」側が、「目の粗い」またはその他の形の高多孔性の網目状表面を有し、前記表面が高スループットを促進するように構成されている、１層または複数の層からできている、微孔性非対称メンブレンを対象とする。この微細孔非対称メンブレンは、血清や血漿などの粘性流体用に使用したときでさえも、高スループットおよび高流速を有する。
【０００９】
本発明は、その説明に用いられるどの理論にも限定されるものではないが、高多孔性の網目状表面は、流れに対して比較的より多くの開口を提供し、構造内の異なった細孔間により大きな相互接続性をもたらし、それによって細孔が完全に詰まる傾向を低下させると考えられている。
【００１０】
注型ドープを適切に選択することを含む、いわゆる「共注型（ｃｏ−ｃａｓｔ）」法を用いて、メンブレンの表面を、アブレーションまたは溶媒和によって、あるいは２つの層以上の構造として形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】「皮のない」非対称メンブレンの断面を示す顕微鏡写真である。
【図１Ｂ】図１Ａのメンブレンの、目の詰んだ表面を示す顕微鏡写真である。
【図２Ａ】本発明による２層非対称メンブレンの断面を示す顕微鏡写真である。
【図２Ｂ】図２Ａのメンブレンの、目の詰んだ表面を示す図である。
【図３】実施例１のメンブレンの滞留時間を示すグラフである。
【図４】実施例１のメンブレンの流速を示すグラフである。
【図５】実施例２のメンブレンの滞留時間を示すグラフである。
【図６】実施例２のメンブレンの流速を示すグラフである。
【図７】従来技術による低多孔性表面メンブレンの目の詰んだ表面を示す顕微鏡写真である。
【図８】本発明の技術によって表面が改変された後の、従来技術による低多孔性表面メンブレンの目の詰んだ表面を示す顕微鏡写真である。
【図９】最隣接細孔データを示すグラフである。
【図１０】従来技術によるメンブレンの目の詰んだ表面を示す顕微鏡写真である。
【図１１】本発明によるメンブレンの目の詰んだ表面を示す顕微鏡写真である。
【図１２】実施例７に記載のデータをプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ある種の微孔性非対称メンブレンは、目の詰んだ側に形成された「皮」を有する。米国特許第４，６２９，５３６号を参照のこと。この「皮」を持っていないものは、しばしば「皮の表面」またはその他の形で多孔度が減少した目の詰んだ表面を有する。図１Ａおよび１Ｂは、そのような従来技術を示し、それぞれ皮が表面にある非対称メンブレンの、断面および目の詰んだ表面の顕微鏡写真を示す。図１Ｂでは、メンブレンの目の詰んだ表面は、相対的に低い多孔度を有する。
【００１３】
対照的に、本発明は、高スループット濾過によく適した、微孔性非対称メンブレンを提供するものであり、そのメンブレンは、皮または皮タイプの表面よりもむしろ、またはその代わりに、メンブレン上に形成され、または設けられた、網目状の多孔性表面を特徴とする。この網目状の多孔性表面は、その他の構造上の特徴とあいまって、泡立ち点正規化血清滞留時間が２未満であるように構成され、したがってそれを提供する。
【００１４】
本発明の一実施形態を図２Ａおよび２Ｂに示す。この実施例では、構造は、ＰＣＴ国際公開ＷＯ０１／８９６７３に別のやり方で記載されている基本的な方法に従って、２つの層で形成されており、それぞれがメンブレン前駆体の異なる溶液から注型される。図２Ａに見られるように、この構造は、一方の側６から他方の側８へ、構造全体を通して非対称の多孔性度を有する２つの層２および４を示す。上の層２は下部の層より相対的に薄い。図２Ｂに見られるように、メンブレンの目の詰んだ側の表面は、目の粗い、網目状の高多孔性表面を有する。
【００１５】
本発明の第２の実施形態は、予め成形された単層または多層の非対称メンブレンから作製されており、予め定められた、所期の使用のための、許容されるスループットまたは流速をもたらすには目の詰んだ側の多孔度は低すぎる。本発明によれば、メンブレンの目の詰んだ側の表面は改変されて、高多孔度の表面（すなわち、表面が「目の粗い」）を作りだし、目の粗い網目状の表面をもたらす。
【００１６】
この成形後の改変は、ＷＯ０１／８９６７３に従って作製された（すなわち、目の詰んだ側の多孔度が、許容されるスループットまたは流速をもたらすには依然として低すぎる）、単層非対称メンブレンおよび２層メンブレンの両方に施すことができる。
【００１７】
成形後の表面改変は、様々な方法で、たとえば、機械的に、化学的に、または照射にさらすことにより達成できる。
【００１８】
機械的には、ある種のメンブレン表面を、目の粗い網目状の表面をもたらすのに十分な条件の下で、細かいサンドペーパーまたはエメリ材料（６００グリット以上）で研磨するか、あるいは砂、シリカ、粉砕したトウモロコシ殻、または堅果の殻によってサンドブラストすることができる。
【００１９】
化学的には、ある種のメンブレンの表面は、それを溶媒にさらして表面のポリマー材料を部分的に除去することができる。化学的改変には、いくつかの利点があり、その１つは、溶媒が除去に影響を及ぼす深さを制御できることである。たとえば、メンブレンの細孔を、表面改変溶媒とは不混和の非溶媒で満たして、露出された非溶媒に対する溶媒の相互作用を制限することができ、あるいは他の希釈剤が溶媒の濃度に、従って反応性に影響することになる。望ましい方法は、細孔を非混和性の非溶媒で満たすことと、溶媒の濃度を制御することの両方を組み合わせて用いることである。
【００２０】
ある種のメンブレン表面を、表面にあるポリマー材料の電磁波に暴露された部分を除去するために、または除去可能にするために十分な強度、波長の電磁波に、十分な時間、暴露することもできる。照射方法には、それだけに限らないが、コロナ放電、プラズマアブレーション、およびレーザアブレーションが含まれる。かかる方法の詳細は、特許および技術文献で入手できる。
【００２１】
多層構造を形成する際は、好ましい方法は、ＰＣＴ国際公開ＷＯ０１／８９６７３に規定された手順に厳密に従う。特に、２種の異なるメンブレン前駆体溶液を、担体上に同時に流し込んで、その上に２つ以上の層を形成する。次いで、溶液で被覆された担体を、凝析浴中で処理する。場合によっては、その溶媒または複数の溶媒を抽出する。次に、担体を、一時的にせよ、除去する。次いで、その結果得られた２層のメンブレンを乾燥し、基本的に何時でも使用できるようにする。
【００２２】
ポリマー、溶媒または非溶媒の濃度、および粘度、添加剤、または溶液の処理、またはこれらのいずれかによる組み合わせを変えることにより、異なる層に適した、異なる溶液を形成して、所望の多層構造を生み出すことができる。順次注型（ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｃａｓｔｉｎｇ）、空気注型（ａｉｒ ｃａｓｔｉｎｇ）、融液注型（ｍｅｌｔ ｃａｓｔｉｎｇ）、および他の転相型（ｐｈａｓｅ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ｔｙｐｅ）の方法を含む他の方法は、よく知られており、多層構造を作製するために用いることができる。
【００２３】
米国特許第４，６２９，５６３号、５，４４４，０９７号、５，８６９，１７４号、および５，８８６，０５９号のいずれかに従って、単層構造を作製することができる。これらの方法では、安定した、または準安定の溶液を形成し、次に、その溶液を担体上に流し込み、場合によってその材料を所定の時間、大気に曝し、次いで、メンブレンを凝析浴中に置く。場合によっては、一時的にせよ、溶媒および担体を除去し、次いで、その結果得られたメンブレンを乾燥する。
【００２４】
どちらの実施形態にとっても好ましいポリマーには、それだけに限らないが、ＰＶＤＦ、Ｎｙｌｏｎ６６などのナイロン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアリールスルホン、ＰＶＣ、ＰＥＴ、ポリカーボネート、セルロース、再生セルロース、酢酸セルロースや硝酸セルロースなどのセルロースエステル、ポリスチレン、ポリエーテルイミド、アクリルポリマー、メタクリルポリマー、アクリルポリマーまたはメタクリルポリマーのコポリマー、または上記のいずれかの混合物が含まれる。
【００２５】
通常、本発明のポリマー溶液は、少なくとも１種のポリマーと、１種または複数のポリマー用の少なくとも１種の溶媒とを含む。この溶液は、前記１種または複数のポリマーにとって、不十分な溶媒または非溶媒を含有することができる。かかる成分は、当業界では時々「ポロジェン（ｐｏｒｏｇｅｎ）」と呼ばれる。溶液は、好ましくは均質である。溶液は、場合によっては、ポリマーにとって非溶媒である、１種または複数の成分を含むことができる。ポリマー溶液は、時として安定であり（良好な溶媒品質）、時として準安定でありうる。溶液はまた、潜在的により低い臨界溶解温度またはより高い臨界溶解温度を有し得る。このような溶液の成分の例は、当業界ではよく知られている。有用な溶媒には、ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、テトラメチル尿素、アセトン、ジメチルスルホキシドが含まれる。有用なポロジェンには、ホルムアミド、種々のアルコールおよび多価ヒドロキシ化合物、水、種々のポリエチレングリコール、および塩化カルシウムおよび塩化リチウムなど種々の塩が含まれる。
【００２６】
化合物の濃度、粘度、添加剤、および（形成の前、間、後の）処理を変えて、同じポリマーおよび溶媒から、多層構造の層を形成することができ、または異なる層に異なるポリマーを使用することができる。異なるポリマーを使用する場合は、相容性のポリマーを選択しなければならない。加えて、溶媒および相分離材料は、他の層に悪影響を及ぼさないように、できれば同一であり、少なくとも相溶性でなければならない。
【００２７】
本発明の微細構造は、約０．０１ミクロン〜約１０ミクロン、好ましくは約０．０１ミクロン〜約２ミクロンの平均細孔径を有することができる。
【００２８】
非対称メンブレンは、約２：１から約１０００：１、好ましくは約２：１から約１００：１の細孔径勾配を有することができる。この非対称性は、層の片側の主表面の平均細孔径と、この層の、もう一方の主表面の平均細孔径を比較することによって測定される。本発明に従って、それぞれが異なるまたは同一の非対称性を有する、２つ以上の非対称層を作製することができる。
【００２９】
加えて、メンブレンの厚さを変えることができ、２つ以上の層を使用するときは、それぞれの層の厚さを広範囲に変えることができ、自立性の一体化された多層構造を得ることができる。通常、メンブレンの厚さが、５０ミクロンと２００ミクロンの間にあると、濾過特性が良好で自立性があるので、これが望ましい。本発明によって、同じ全体厚さを達成することができると同時に、残りの層の厚さに対する、ある１つの層の相対的な厚さを制御することができて、独特の、望ましいメンブレン構造を作製することができる。一般的に、１つの層を１０ミクロンという薄さにすることができ、残りの構造が適切な厚さである限り、一体化した多層構造が得られることになる。したがって、たとえば、１５０ミクロンの厚さのメンブレンで、約１０から約１４０ミクロンの厚さの、最初の層を得ることができ、一方で残りの層は、それに対応して約１４０ミクロンから約１０ミクロンの厚さとなる。
【実施例１】
【００３０】
Ｆｅｔａｌ Ｂｏｖｉｎｅ Ｓｅｒｕｍ（牛胎児血清）（ＦＢＳ）（ＪＲＨ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ、Ｉｎｃ．レネクサ、カンサス州、から市販）１リットル、Ｄｕｂｅｌｃｏ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｅａｇｌｅ 培地（１３３．７ｇ）（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ／Ｇｉｂｃｏ、カールズバッド、カリフォルニア州、から市販）１瓶、重炭酸ナトリウム３７グラム、１００ｍｌのＨｅｐｅｓ緩衝液（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ ＵＳ、セントルイス、ミズリー州、から市販）、および脱イオン水１０リットルを含む、試験溶液を調製した。使用する前にこの溶液を攪拌した。
【００３１】
真空濾過器のホールダ中に４７ｍｍの円板を設置した。異なる３種類の非対称メンブレン、すなわち、ＵＳ Ｆｉｌｔｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（現在は、Ｐａｌｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｅａｓｔ Ｈｉｌｌｓ、ニューヨーク）からの非対称ポリスルホンメンブレン；Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ベッドフォード、マサチューセッツ州、から市販の０．２ミクロンのＥｘｐｒｅｓｓメンブレン；および本発明による４個のメンブレン（試料 １Ａ〜Ｄ）について、１６水銀柱インチの圧力を用いて、秒で表した滞留時間を、５００ｍｌの水および種々の容積の溶液について測定した。
【００３２】
水の流量は以下の通りである。
【００３３】
【表１】
【００３４】
溶液の一定量を濾過するのに必要な滞留時間をプロットすると、図３に示すグラフが得られる。本発明のメンブレンは、従来技術のメンブレンに対して、明らかな利点、滞留時間の短さを有することがそこから読み取れる。このようなメンブレンによって濾過できる全容積、およびこのようなメンブレンが、溶液の標準量（５００ｍｌ）を濾過する速度について、良好な結果が得られる。
【００３５】
驚くべきことに、試料メンブレンの流速は、従来技術のメンブレンより速く、速いまま留まっている。（図４を参照のこと）。
【００３６】
このデータに基づいて、これらのフィルタにより、十分大きい流速で濾過できる流体の全量を、外挿して推定することができる。
【００３７】
【表２】
【実施例２】
【００３８】
Ｎｅｗ Ｂｏｒｎ Ｃａｌｆ Ｓｅｒｕｍ（新生児牛血清）（Ｇｉｂｃｏ ＢＲＬ）２５０ｍｌ、Ｄｕｂｅｌｃｏ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｅａｇｌｅ培地（１３３．７ｇ）１瓶、重炭酸ナトリウム３７グラム、Ｈｅｐｅｓ緩衝液１００ｍｌ、および脱イオン水１０リットルから構成される試験溶液を調製した。使用する前に、この溶液を攪拌した。
【００３９】
真空濾過器のホールダ中、４７ｍｍの円板を設置した。１６水銀柱インチの圧力を用いて、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ベッドフォード、マサチューセッツ州、から市販の０．２ミクロンのＥｘｐｒｅｓｓメンブレンおよび本発明による４個のメンブレン（試料 ２Ａ〜Ｄ）上で、種々の容積の溶液の、秒で表した滞留時間を測定した。
【００４０】
この実施例のデータから作成した図５および６から、本発明の試料メンブレンが、従来技術のメンブレンを凌ぐ性能であることが分かる。
【００４１】
この溶液の一定容積を濾過することができる滞留時間をプロットすると、試料メンブレンが、濾過されうる流れおよび全容積の両方で、現在のメンブレンを上回る利点を有することが示される。この実験のデータに基づいて、４７ｍｍの直径の円板を通って濾過されうる容積を推定すると、以下のようになる。
【００４２】
【表３】
【実施例３】
【００４３】
ＰＣＴ国際公開ＷＯ０１／８９６７３に記載の手順により、共注型されたメンブレンを作製した（１８％＋１２％ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）−ＮＭＰ（Ｎメチルピロリドン）−ＴＥＧ（トリエチレングリコール））。得られたメンブレンの全厚さは、約１４０ミクロンであり、メンブレン内の、上の方の層は約１０ミクロンの厚さであった。このメンブレンは、０．４５定格Ｓｕｐｏｒメンブレン（Ｐａｌｌ−Ｇｅｌｍａｎ）と類似の泡立ち点を有していた。水および牛胎児血清（ｆｅｔａｌ ｂｏｖｉｎｅ ｓｅｒｕｍ）の両方について、流れを試験した。次の表は、このメンブレンが４７ｍｍの円板を通して血清５００ｍｌを濾過することができる時間の減少分を示す。参照として、０．２定格Ｅｘｐｒｅｓｓ（商標）メンブレンを使用した。
【００４４】
【表４】
【実施例４】
【００４５】
異なる４種類のメンブレンについて牛胎児血清（ｆｅｔａｌ ｂｏｖｉｎｅ ｓｅｒｕｍ）試験を実施した。従来技術の単層非対称メンブレン（Ｅｘｐｒｅｓｓ（商標））、ＰＥＳ共注型メンブレン、Ｓａｒｔｏｐｏｒｅ２非対称メンブレン（両方の層は、両方の層が取り出されるカートリッジの方向に向いている）、およびＳａｒｔｏｐｏｒｅ２製品の０．２定格メンブレン層（Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ ＡＧ、ゲッチンゲン、ドイツ、から市販）。
【００４６】
この結果、ＦＢＳ５００ｍｌを濾過するための時間（秒表示）は、以下の通りであった。
【００４７】
【表５】
【実施例５】
【００４８】
２個の異なる泡立ち点を有する、単層微孔性非対称メンブレン（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ベッドフォード、マサチューセッツ州、から市販、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｅｘｐｒｅｓｓ ０．２ミクロンメンブレン）を得た。それぞれのメンブレンの、目の詰んだ側の低多孔度表面を、プラズマチャンバ内で、酸素を使用してアブレーションした。図７は、プラズマアブレーションを行う前の、メンブレンの中の、１つの目の詰んだ表面を示す。図８は、プラズマアブレーション後の、そのメンブレンの目の詰んだ表面を示す。
【００４９】
アブレーションしたメンブレンについて、流れと流量の試験をした。
【００５０】
観測されたように、低多孔度の層をプラズマアブレーションによって除去すると、処理していない試料より性能が向上した。特に、処理していないメンブレンと比較して、水の滞留時間はほぼ２５％減少した。牛胎児血清（ｆｅｔａｌ ｂｏｖｉｎｅ ｓｅｒｕｍ）（ＦＢＳ）については、滞留時間は、約１７％減少した。
【００５１】
データによれば、改善された性能は、単に泡立ち点の変化の関数ではないことが示唆される。この点については、水の泡立ち点および水の滞留時間およびＦＢＳの滞留時間の間には、直線関係が存在すると仮定することができる。経験的データから求めた前記関係は、水の滞留時間では４．８秒／ｐｓｉ、ＦＢＳでは２．８秒／ｐｓｉであった。この関係を用いて、性能改善を、泡立ち点の変化のみに帰すことはできない。泡立ち点のみの変化であれば、水の滞留時間でほんの約１０％、ＦＢＳで４％の予期された性能向上がもたらされるはずである。表面多孔度の増大により、メンブレン性能は、測定できる明白な効果を受ける。
【実施例６】
【００５２】
従来技術による、通常の目の詰んだ側の非対称メンブレンおよび本発明による高度に網目状化された構造との差を定量化するために、従来技術のメンブレン（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｅｘｐｒｅｓｓ０．２メンブレン）および本発明のメンブレン（０．２ミクロンの定格の細孔径を有する２層構造）の目の詰んだ側の細孔分布を分析した。それぞれの目の詰んだ表面の顕微鏡写真を使用して、２つの測定を行った：「分別化領域パーセント」、これは表面多孔度の尺度である；「最隣接距離」、これは細孔間の平均距離の尺度である。これらの測定に基づいて、以下のデータを集めた。
【００５３】
【表６】
【００５４】
図９は、２つのメンブレンの、最隣接データのグラフによる表示を示す。
【００５５】
図１０は、この実施例で使用した本発明の目の詰んだ表面の顕微鏡写真を示す。
【００５６】
図１１は、この実施例で使用した従来技術の目の詰んだ表面の顕微鏡写真を示す。
【００５７】
本発明のメンブレンの分別化領域パーセントは、従来技術のメンブレンの２倍より大きい。加えて、本発明のメンブレンの、目の詰んだ表面上の隣接細孔間の間隔は、従来技術のメンブレンの約半分である。
【実施例７】
【００５８】
共注型メンブレンを、ＰＣＴ国際公開ＷＯ０１／８９６７３に記載の手順に従って、作製した。得られた「低泡立ち点」表面改変共注型メンブレンについて、牛胎児血清（ｆｅｔａｌ ｂｏｖｉｎｅ ｓｅｒｕｍ）（ＦＢＳ）試験および水の滞留時間試験を実施した。４１秒の滞留時間（ＦＢＳの５００ｍｌ）および２１．５ｐｓｉで見える水の泡が観測され、１．９の比率（すなわち、ＦＢＳ滞留時間を、水の滞留時間で割る）をもたらした。
【００５９】
ＦＢＳの滞留時間試験は、実施例１に記載したように実施した。特に、試験溶液は、Ｆｅｔａｌ Ｂｏｖｉｎｅ Ｓｅｒｕｍ１リットル、Ｄｏｂｅｌｃｏ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｅａｇｌｅ ｍｅｄｉｕｍ１瓶、重炭酸ナトリウム塩３７ｇ、Ｈｅｐｅｓ溶液１００ｍｌおよび脱イオン水１０リットルから作製した。使用する前に、この溶液を攪拌した。４７ｍｍの円板を真空フィルタホールダに設置し、真空ホールダファンネルで密閉した。１６水銀柱インチの真空を使用して、血清を５００ｍｌ濾過するときの秒で表した滞留時間を測定し、４１秒を得た。円盤上で測定した水の泡立ち点は、２１．５ｐｓｉであった。
【００６０】
上のデータを使用し、次に、ＦＢＳ滞留時間（秒）を水泡立ち点（ｐｓｉ）で割り算した。この比率を図１２および以下の表に示した。
【００６１】
【表７】
発明したメンブレン（実施例３、４、および７）は、それぞれ、泡立ち点補正したＦＢＳ滞留時間が、２より小さかった。残りの市販メンブレンの値は、著しく高い。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、非対称メンブレンに関し、より詳しくは、実質的に網目状の表面微細構造を有する非対称メンブレンに関する。
【背景技術】
【０００２】
長年使用されている非対称メンブレンは、メンブレンの厚さの範囲内で、メンブレンの細孔径を位置の関数として変化させることを特徴とする。最も一般的な非対称メンブレンは、細孔径が、一方の面（しばしば、「目の詰んだ」側と呼ばれる）から他方の面（しばしば「目の粗い」側と呼ばれる）に向かって、徐々にかつ連続的に増加する、傾斜構造をしている。これらのメンブレンは、同様の対称メンブレンよりも大きな流速を有するので、価値がある。これらのメンブレンは、細孔径の大きい方の側を上流に向けた構成で使用するとき、同様の対称メンブレンと比較して、多くの場合、より大きなスループットを有する。１９８１年４月１４日付けのＤ．Ｍ ｄｅ Ｗｉｎｔｅｒの米国特許第４，２６１，８３４号を参照のこと。非対称メンブレンは、食物および飲料水の濾過、薬剤および生物薬剤の製造、実験室用の濾過、水の濾過などの様々な分野で使用されている。ポリエーテルスルホンなどの芳香族スルホンをベースとした非対称メンブレンは、高温、ならびに強い酸性および塩基性条件で使用できるので、好ましい。
【０００３】
非対称メンブレンはすべて、厚い密な表面領域、あるいは多くの場合、表面上に形成され、いくらか深さ方向に延びている皮を有する。１９８６年１２月１６日付けのＷ． Ｗｒａｓｉｄｌｏの米国特許第４，６２９，５６３号を参照のこと。密な表面および／または皮は、顕微鏡写真を用いて見ることができる。密な表面は、無数の細孔によって区切られた、連続した密なフィルム表面として示される。皮は、断面顕微鏡写真では、メンブレンの厚み中に延びる密な層として見ることができる。米国特許第４，６２９，５６３号を参照のこと。
【０００４】
もっと最近では、多層非対称メンブレンが生産されている。ＰＣＴ国際公開ＷＯ０１／８９６７３を参照のこと。このメンブレンは、メンブレン前駆体材料の２種以上の異なる溶液から、同時に注型される２つ以上の層から形成される。独特の非対称構造が、本発明のメンブレンを用いて形成される。
【０００５】
大抵の非対称メンブレンは、水または水ベースの溶液に対しては満足すべき働きをするが、粘性のあるまたは高負荷の流れに関しては、たとえ、目の粗い側を上流に向けた好ましい構成で使用した場合でも、早期に詰まる傾向があり、スループットが不十分である。そのような流れは、比較的ありふれたものであり、シロップおよび砂糖を含む製品などの様々な食物の流れ、生物製剤または実験室の環境あるいは血液、血漿およびその他の血液製品で使用される血清の流れが含まれ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４，２６１，８３４号明細書
【特許文献２】米国特許第４，６２９，５６３号明細書
【特許文献３】国際公開第０１／８９６７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のことに照らして、大量の流体の濾過および一定量の液体の高速濾過に適した、高スループットで高流速のメンブレンが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、メンブレンの「目の詰んだ」側が、「目の粗い」またはその他の形の高多孔性の網目状表面を有し、前記表面が高スループットを促進するように構成されている、１層または複数の層からできている、微孔性非対称メンブレンを対象とする。この微細孔非対称メンブレンは、血清や血漿などの粘性流体用に使用したときでさえも、高スループットおよび高流速を有する。
【０００９】
本発明は、その説明に用いられるどの理論にも限定されるものではないが、高多孔性の網目状表面は、流れに対して比較的より多くの開口を提供し、構造内の異なった細孔間により大きな相互接続性をもたらし、それによって細孔が完全に詰まる傾向を低下させると考えられている。
【００１０】
注型ドープを適切に選択することを含む、いわゆる「共注型（ｃｏ−ｃａｓｔ）」法を用いて、メンブレンの表面を、アブレーションまたは溶媒和によって、あるいは２つの層以上の構造として形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】「皮のない」非対称メンブレンの断面を示す顕微鏡写真である。
【図１Ｂ】図１Ａのメンブレンの、目の詰んだ表面を示す顕微鏡写真である。
【図２Ａ】本発明による２層非対称メンブレンの断面を示す顕微鏡写真である。
【図２Ｂ】図２Ａのメンブレンの、目の詰んだ表面を示す図である。
【図３】実施例１のメンブレンの滞留時間を示すグラフである。
【図４】実施例１のメンブレンの流速を示すグラフである。
【図５】実施例２のメンブレンの滞留時間を示すグラフである。
【図６】実施例２のメンブレンの流速を示すグラフである。
【図７】従来技術による低多孔性表面メンブレンの目の詰んだ表面を示す顕微鏡写真である。
【図８】本発明の技術によって表面が改変された後の、従来技術による低多孔性表面メンブレンの目の詰んだ表面を示す顕微鏡写真である。
【図９】最隣接細孔データを示すグラフである。
【図１０】従来技術によるメンブレンの目の詰んだ表面を示す顕微鏡写真である。
【図１１】本発明によるメンブレンの目の詰んだ表面を示す顕微鏡写真である。
【図１２】実施例７に記載のデータをプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ある種の微孔性非対称メンブレンは、目の詰んだ側に形成された「皮」を有する。米国特許第４，６２９，５３６号を参照のこと。この「皮」を持っていないものは、しばしば「皮の表面」またはその他の形で多孔度が減少した目の詰んだ表面を有する。図１Ａおよび１Ｂは、そのような従来技術を示し、それぞれ皮が表面にある非対称メンブレンの、断面および目の詰んだ表面の顕微鏡写真を示す。図１Ｂでは、メンブレンの目の詰んだ表面は、相対的に低い多孔度を有する。
【００１３】
対照的に、本発明は、高スループット濾過によく適した、微孔性非対称メンブレンを提供するものであり、そのメンブレンは、皮または皮タイプの表面よりもむしろ、またはその代わりに、メンブレン上に形成され、または設けられた、網目状の多孔性表面を特徴とする。この網目状の多孔性表面は、その他の構造上の特徴とあいまって、泡立ち点正規化血清滞留時間が２未満であるように構成され、したがってそれを提供する。
【００１４】
本発明の一実施形態を図２Ａおよび２Ｂに示す。この実施例では、構造は、ＰＣＴ国際公開ＷＯ０１／８９６７３に別のやり方で記載されている基本的な方法に従って、２つの層で形成されており、それぞれがメンブレン前駆体の異なる溶液から注型される。図２Ａに見られるように、この構造は、一方の側６から他方の側８へ、構造全体を通して非対称の多孔性度を有する２つの層２および４を示す。上の層２は下部の層より相対的に薄い。図２Ｂに見られるように、メンブレンの目の詰んだ側の表面は、目の粗い、網目状の高多孔性表面を有する。
【００１５】
本発明の第２の実施形態は、予め成形された単層または多層の非対称メンブレンから作製されており、予め定められた、所期の使用のための、許容されるスループットまたは流速をもたらすには目の詰んだ側の多孔度は低すぎる。本発明によれば、メンブレンの目の詰んだ側の表面は改変されて、高多孔度の表面（すなわち、表面が「目の粗い」）を作りだし、目の粗い網目状の表面をもたらす。
【００１６】
この成形後の改変は、ＷＯ０１／８９６７３に従って作製された（すなわち、目の詰んだ側の多孔度が、許容されるスループットまたは流速をもたらすには依然として低すぎる）、単層非対称メンブレンおよび２層メンブレンの両方に施すことができる。
【００１７】
成形後の表面改変は、様々な方法で、たとえば、機械的に、化学的に、または照射にさらすことにより達成できる。
【００１８】
機械的には、ある種のメンブレン表面を、目の粗い網目状の表面をもたらすのに十分な条件の下で、細かいサンドペーパーまたはエメリ材料（６００グリット以上）で研磨するか、あるいは砂、シリカ、粉砕したトウモロコシ殻、または堅果の殻によってサンドブラストすることができる。
【００１９】
化学的には、ある種のメンブレンの表面は、それを溶媒にさらして表面のポリマー材料を部分的に除去することができる。化学的改変には、いくつかの利点があり、その１つは、溶媒が除去に影響を及ぼす深さを制御できることである。たとえば、メンブレンの細孔を、表面改変溶媒とは不混和の非溶媒で満たして、露出された非溶媒に対する溶媒の相互作用を制限することができ、あるいは他の希釈剤が溶媒の濃度に、従って反応性に影響することになる。望ましい方法は、細孔を非混和性の非溶媒で満たすことと、溶媒の濃度を制御することの両方を組み合わせて用いることである。
【００２０】
ある種のメンブレン表面を、表面にあるポリマー材料の電磁波に暴露された部分を除去するために、または除去可能にするために十分な強度、波長の電磁波に、十分な時間、暴露することもできる。照射方法には、それだけに限らないが、コロナ放電、プラズマアブレーション、およびレーザアブレーションが含まれる。かかる方法の詳細は、特許および技術文献で入手できる。
【００２１】
多層構造を形成する際は、好ましい方法は、ＰＣＴ国際公開ＷＯ０１／８９６７３に規定された手順に厳密に従う。特に、２種の異なるメンブレン前駆体溶液を、担体上に同時に流し込んで、その上に２つ以上の層を形成する。次いで、溶液で被覆された担体を、凝析浴中で処理する。場合によっては、その溶媒または複数の溶媒を抽出する。次に、担体を、一時的にせよ、除去する。次いで、その結果得られた２層のメンブレンを乾燥し、基本的に何時でも使用できるようにする。
【００２２】
ポリマー、溶媒または非溶媒の濃度、および粘度、添加剤、または溶液の処理、またはこれらのいずれかによる組み合わせを変えることにより、異なる層に適した、異なる溶液を形成して、所望の多層構造を生み出すことができる。順次注型（ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｃａｓｔｉｎｇ）、空気注型（ａｉｒ ｃａｓｔｉｎｇ）、融液注型（ｍｅｌｔ ｃａｓｔｉｎｇ）、および他の転相型（ｐｈａｓｅ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ｔｙｐｅ）の方法を含む他の方法は、よく知られており、多層構造を作製するために用いることができる。
【００２３】
米国特許第４，６２９，５６３号、５，４４４，０９７号、５，８６９，１７４号、および５，８８６，０５９号のいずれかに従って、単層構造を作製することができる。これらの方法では、安定した、または準安定の溶液を形成し、次に、その溶液を担体上に流し込み、場合によってその材料を所定の時間、大気に曝し、次いで、メンブレンを凝析浴中に置く。場合によっては、一時的にせよ、溶媒および担体を除去し、次いで、その結果得られたメンブレンを乾燥する。
【００２４】
どちらの実施形態にとっても好ましいポリマーには、それだけに限らないが、ＰＶＤＦ、Ｎｙｌｏｎ６６などのナイロン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアリールスルホン、ＰＶＣ、ＰＥＴ、ポリカーボネート、セルロース、再生セルロース、酢酸セルロースや硝酸セルロースなどのセルロースエステル、ポリスチレン、ポリエーテルイミド、アクリルポリマー、メタクリルポリマー、アクリルポリマーまたはメタクリルポリマーのコポリマー、または上記のいずれかの混合物が含まれる。
【００２５】
通常、本発明のポリマー溶液は、少なくとも１種のポリマーと、１種または複数のポリマー用の少なくとも１種の溶媒とを含む。この溶液は、前記１種または複数のポリマーにとって、不十分な溶媒または非溶媒を含有することができる。かかる成分は、当業界では時々「ポロジェン（ｐｏｒｏｇｅｎ）」と呼ばれる。溶液は、好ましくは均質である。溶液は、場合によっては、ポリマーにとって非溶媒である、１種または複数の成分を含むことができる。ポリマー溶液は、時として安定であり（良好な溶媒品質）、時として準安定でありうる。溶液はまた、潜在的により低い臨界溶解温度またはより高い臨界溶解温度を有し得る。このような溶液の成分の例は、当業界ではよく知られている。有用な溶媒には、ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、テトラメチル尿素、アセトン、ジメチルスルホキシドが含まれる。有用なポロジェンには、ホルムアミド、種々のアルコールおよび多価ヒドロキシ化合物、水、種々のポリエチレングリコール、および塩化カルシウムおよび塩化リチウムなど種々の塩が含まれる。
【００２６】
化合物の濃度、粘度、添加剤、および（形成の前、間、後の）処理を変えて、同じポリマーおよび溶媒から、多層構造の層を形成することができ、または異なる層に異なるポリマーを使用することができる。異なるポリマーを使用する場合は、相容性のポリマーを選択しなければならない。加えて、溶媒および相分離材料は、他の層に悪影響を及ぼさないように、できれば同一であり、少なくとも相溶性でなければならない。
【００２７】
本発明の微細構造は、約０．０１ミクロン〜約１０ミクロン、好ましくは約０．０１ミクロン〜約２ミクロンの平均細孔径を有することができる。
【００２８】
非対称メンブレンは、約２：１から約１０００：１、好ましくは約２：１から約１００：１の細孔径勾配を有することができる。この非対称性は、層の片側の主表面の平均細孔径と、この層の、もう一方の主表面の平均細孔径を比較することによって測定される。本発明に従って、それぞれが異なるまたは同一の非対称性を有する、２つ以上の非対称層を作製することができる。
【００２９】
加えて、メンブレンの厚さを変えることができ、２つ以上の層を使用するときは、それぞれの層の厚さを広範囲に変えることができ、自立性の一体化された多層構造を得ることができる。通常、メンブレンの厚さが、５０ミクロンと２００ミクロンの間にあると、濾過特性が良好で自立性があるので、これが望ましい。本発明によって、同じ全体厚さを達成することができると同時に、残りの層の厚さに対する、ある１つの層の相対的な厚さを制御することができて、独特の、望ましいメンブレン構造を作製することができる。一般的に、１つの層を１０ミクロンという薄さにすることができ、残りの構造が適切な厚さである限り、一体化した多層構造が得られることになる。したがって、たとえば、１５０ミクロンの厚さのメンブレンで、約１０から約１４０ミクロンの厚さの、最初の層を得ることができ、一方で残りの層は、それに対応して約１４０ミクロンから約１０ミクロンの厚さとなる。
【実施例１】
【００３０】
Ｆｅｔａｌ Ｂｏｖｉｎｅ Ｓｅｒｕｍ（牛胎児血清）（ＦＢＳ）（ＪＲＨ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ、Ｉｎｃ．レネクサ、カンサス州、から市販）１リットル、Ｄｕｂｅｌｃｏ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｅａｇｌｅ 培地（１３３．７ｇ）（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ／Ｇｉｂｃｏ、カールズバッド、カリフォルニア州、から市販）１瓶、重炭酸ナトリウム３７グラム、１００ｍｌのＨｅｐｅｓ緩衝液（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ ＵＳ、セントルイス、ミズリー州、から市販）、および脱イオン水１０リットルを含む、試験溶液を調製した。使用する前にこの溶液を攪拌した。
【００３１】
真空濾過器のホールダ中に４７ｍｍの円板を設置した。異なる３種類の非対称メンブレン、すなわち、ＵＳ Ｆｉｌｔｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（現在は、Ｐａｌｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｅａｓｔ Ｈｉｌｌｓ、ニューヨーク）からの非対称ポリスルホンメンブレン；Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ベッドフォード、マサチューセッツ州、から市販の０．２ミクロンのＥｘｐｒｅｓｓメンブレン；および本発明による４個のメンブレン（試料 １Ａ〜Ｄ）について、１６水銀柱インチの圧力を用いて、秒で表した滞留時間を、５００ｍｌの水および種々の容積の溶液について測定した。
【００３２】
水の流量は以下の通りである。
【００３３】
【表１】
【００３４】
溶液の一定量を濾過するのに必要な滞留時間をプロットすると、図３に示すグラフが得られる。本発明のメンブレンは、従来技術のメンブレンに対して、明らかな利点、滞留時間の短さを有することがそこから読み取れる。このようなメンブレンによって濾過できる全容積、およびこのようなメンブレンが、溶液の標準量（５００ｍｌ）を濾過する速度について、良好な結果が得られる。
【００３５】
驚くべきことに、試料メンブレンの流速は、従来技術のメンブレンより速く、速いまま留まっている。（図４を参照のこと）。
【００３６】
このデータに基づいて、これらのフィルタにより、十分大きい流速で濾過できる流体の全量を、外挿して推定することができる。
【００３７】
【表２】
【実施例２】
【００３８】
Ｎｅｗ Ｂｏｒｎ Ｃａｌｆ Ｓｅｒｕｍ（新生児牛血清）（Ｇｉｂｃｏ ＢＲＬ）２５０ｍｌ、Ｄｕｂｅｌｃｏ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｅａｇｌｅ培地（１３３．７ｇ）１瓶、重炭酸ナトリウム３７グラム、Ｈｅｐｅｓ緩衝液１００ｍｌ、および脱イオン水１０リットルから構成される試験溶液を調製した。使用する前に、この溶液を攪拌した。
【００３９】
真空濾過器のホールダ中、４７ｍｍの円板を設置した。１６水銀柱インチの圧力を用いて、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ベッドフォード、マサチューセッツ州、から市販の０．２ミクロンのＥｘｐｒｅｓｓメンブレンおよび本発明による４個のメンブレン（試料 ２Ａ〜Ｄ）上で、種々の容積の溶液の、秒で表した滞留時間を測定した。
【００４０】
この実施例のデータから作成した図５および６から、本発明の試料メンブレンが、従来技術のメンブレンを凌ぐ性能であることが分かる。
【００４１】
この溶液の一定容積を濾過することができる滞留時間をプロットすると、試料メンブレンが、濾過されうる流れおよび全容積の両方で、現在のメンブレンを上回る利点を有することが示される。この実験のデータに基づいて、４７ｍｍの直径の円板を通って濾過されうる容積を推定すると、以下のようになる。
【００４２】
【表３】
【実施例３】
【００４３】
ＰＣＴ国際公開ＷＯ０１／８９６７３に記載の手順により、共注型されたメンブレンを作製した（１８％＋１２％ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）−ＮＭＰ（Ｎメチルピロリドン）−ＴＥＧ（トリエチレングリコール））。得られたメンブレンの全厚さは、約１４０ミクロンであり、メンブレン内の、上の方の層は約１０ミクロンの厚さであった。このメンブレンは、０．４５定格Ｓｕｐｏｒメンブレン（Ｐａｌｌ−Ｇｅｌｍａｎ）と類似の泡立ち点を有していた。水および牛胎児血清（ｆｅｔａｌ ｂｏｖｉｎｅ ｓｅｒｕｍ）の両方について、流れを試験した。次の表は、このメンブレンが４７ｍｍの円板を通して血清５００ｍｌを濾過することができる時間の減少分を示す。参照として、０．２定格Ｅｘｐｒｅｓｓ（商標）メンブレンを使用した。
【００４４】
【表４】
【実施例４】
【００４５】
異なる４種類のメンブレンについて牛胎児血清（ｆｅｔａｌ ｂｏｖｉｎｅ ｓｅｒｕｍ）試験を実施した。従来技術の単層非対称メンブレン（Ｅｘｐｒｅｓｓ（商標））、ＰＥＳ共注型メンブレン、Ｓａｒｔｏｐｏｒｅ２非対称メンブレン（両方の層は、両方の層が取り出されるカートリッジの方向に向いている）、およびＳａｒｔｏｐｏｒｅ２製品の０．２定格メンブレン層（Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ ＡＧ、ゲッチンゲン、ドイツ、から市販）。
【００４６】
この結果、ＦＢＳ５００ｍｌを濾過するための時間（秒表示）は、以下の通りであった。
【００４７】
【表５】
【実施例５】
【００４８】
２個の異なる泡立ち点を有する、単層微孔性非対称メンブレン（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ベッドフォード、マサチューセッツ州、から市販、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｅｘｐｒｅｓｓ ０．２ミクロンメンブレン）を得た。それぞれのメンブレンの、目の詰んだ側の低多孔度表面を、プラズマチャンバ内で、酸素を使用してアブレーションした。図７は、プラズマアブレーションを行う前の、メンブレンの中の、１つの目の詰んだ表面を示す。図８は、プラズマアブレーション後の、そのメンブレンの目の詰んだ表面を示す。
【００４９】
アブレーションしたメンブレンについて、流れと流量の試験をした。
【００５０】
観測されたように、低多孔度の層をプラズマアブレーションによって除去すると、処理していない試料より性能が向上した。特に、処理していないメンブレンと比較して、水の滞留時間はほぼ２５％減少した。牛胎児血清（ｆｅｔａｌ ｂｏｖｉｎｅ ｓｅｒｕｍ）（ＦＢＳ）については、滞留時間は、約１７％減少した。
【００５１】
データによれば、改善された性能は、単に泡立ち点の変化の関数ではないことが示唆される。この点については、水の泡立ち点および水の滞留時間およびＦＢＳの滞留時間の間には、直線関係が存在すると仮定することができる。経験的データから求めた前記関係は、水の滞留時間では４．８秒／ｐｓｉ、ＦＢＳでは２．８秒／ｐｓｉであった。この関係を用いて、性能改善を、泡立ち点の変化のみに帰すことはできない。泡立ち点のみの変化であれば、水の滞留時間でほんの約１０％、ＦＢＳで４％の予期された性能向上がもたらされるはずである。表面多孔度の増大により、メンブレン性能は、測定できる明白な効果を受ける。
【実施例６】
【００５２】
従来技術による、通常の目の詰んだ側の非対称メンブレンおよび本発明による高度に網目状化された構造との差を定量化するために、従来技術のメンブレン（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｅｘｐｒｅｓｓ０．２メンブレン）および本発明のメンブレン（０．２ミクロンの定格の細孔径を有する２層構造）の目の詰んだ側の細孔分布を分析した。それぞれの目の詰んだ表面の顕微鏡写真を使用して、２つの測定を行った：「分別化領域パーセント」、これは表面多孔度の尺度である；「最隣接距離」、これは細孔間の平均距離の尺度である。これらの測定に基づいて、以下のデータを集めた。
【００５３】
【表６】
【００５４】
図９は、２つのメンブレンの、最隣接データのグラフによる表示を示す。
【００５５】
図１０は、この実施例で使用した本発明の目の詰んだ表面の顕微鏡写真を示す。
【００５６】
図１１は、この実施例で使用した従来技術の目の詰んだ表面の顕微鏡写真を示す。
【００５７】
本発明のメンブレンの分別化領域パーセントは、従来技術のメンブレンの２倍より大きい。加えて、本発明のメンブレンの、目の詰んだ表面上の隣接細孔間の間隔は、従来技術のメンブレンの約半分である。
【実施例７】
【００５８】
共注型メンブレンを、ＰＣＴ国際公開ＷＯ０１／８９６７３に記載の手順に従って、作製した。得られた「低泡立ち点」表面改変共注型メンブレンについて、牛胎児血清（ｆｅｔａｌ ｂｏｖｉｎｅ ｓｅｒｕｍ）（ＦＢＳ）試験および水の滞留時間試験を実施した。４１秒の滞留時間（ＦＢＳの５００ｍｌ）および２１．５ｐｓｉで見える水の泡が観測され、１．９の比率（すなわち、ＦＢＳ滞留時間を、水の滞留時間で割る）をもたらした。
【００５９】
ＦＢＳの滞留時間試験は、実施例１に記載したように実施した。特に、試験溶液は、Ｆｅｔａｌ Ｂｏｖｉｎｅ Ｓｅｒｕｍ１リットル、Ｄｏｂｅｌｃｏ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｅａｇｌｅ ｍｅｄｉｕｍ１瓶、重炭酸ナトリウム塩３７ｇ、Ｈｅｐｅｓ溶液１００ｍｌおよび脱イオン水１０リットルから作製した。使用する前に、この溶液を攪拌した。４７ｍｍの円板を真空フィルタホールダに設置し、真空ホールダファンネルで密閉した。１６水銀柱インチの真空を使用して、血清を５００ｍｌ濾過するときの秒で表した滞留時間を測定し、４１秒を得た。円盤上で測定した水の泡立ち点は、２１．５ｐｓｉであった。
【００６０】
上のデータを使用し、次に、ＦＢＳ滞留時間（秒）を水泡立ち点（ｐｓｉ）で割り算した。この比率を図１２および以下の表に示した。
【００６１】
【表７】
発明したメンブレン（実施例３、４、および７）は、それぞれ、泡立ち点補正したＦＢＳ滞留時間が、２より小さかった。残りの市販メンブレンの値は、著しく高い。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
網目状の多孔性表面を有し、約２未満の泡立ち点正規化血清滞留時間を有するポリマー材料を含む、高スループットの応用例に適した非対称微孔性メンブレン。
【請求項２】
前記メンブレンが単一の多孔層を含み、前記層が目の詰んだ側および目の粗い側を有し、前記網目状の多孔性表面が前記目の詰んだ側に設置されている請求項１に記載の非対称微孔性メンブレン。
【請求項３】
前記メンブレンが複数の多孔性層を含み、目の詰んだ側および目の粗い側を有し、前記網目状の多孔性表面が前記目の詰んだ側に設置されている請求項１に記載の非対称微孔性メンブレン。
【請求項４】
前記網目状の多孔性表面が、機械的手段によって前記ポリマー材料を部分的に除去することにより形成される請求項１に記載の非対称微孔性メンブレン。
【請求項５】
前記網目状の多孔性表面が、化学薬品によって前記ポリマー材料を部分的に除去することにより形成される請求項１に記載の非対称微孔性メンブレン。
【請求項６】
前記網目状の多孔性表面が、電磁放射に曝すことによって前記ポリマー材料を部分的に除去することにより形成される請求項１に記載の非対称微孔性メンブレン。
【請求項１】
網目状の多孔性表面を有し、約２未満の泡立ち点正規化血清滞留時間を有するポリマー材料を含む、高スループットの応用例に適した非対称微孔性メンブレン。
【請求項２】
前記メンブレンが単一の多孔層を含み、前記層が目の詰んだ側および目の粗い側を有し、前記網目状の多孔性表面が前記目の詰んだ側に設置されている請求項１に記載の非対称微孔性メンブレン。
【請求項３】
前記メンブレンが複数の多孔性層を含み、目の詰んだ側および目の粗い側を有し、前記網目状の多孔性表面が前記目の詰んだ側に設置されている請求項１に記載の非対称微孔性メンブレン。
【請求項４】
前記網目状の多孔性表面が、機械的手段によって前記ポリマー材料を部分的に除去することにより形成される請求項１に記載の非対称微孔性メンブレン。
【請求項５】
前記網目状の多孔性表面が、化学薬品によって前記ポリマー材料を部分的に除去することにより形成される請求項１に記載の非対称微孔性メンブレン。
【請求項６】
前記網目状の多孔性表面が、電磁放射に曝すことによって前記ポリマー材料を部分的に除去することにより形成される請求項１に記載の非対称微孔性メンブレン。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１３０９１６（Ｐ２０１２−１３０９１６Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−４１９０（Ｐ２０１２−４１９０）
【出願日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【分割の表示】特願２００９−２９６８５７（Ｐ２００９−２９６８５７）の分割
【原出願日】平成１５年５月１５日（２００３．５．１５）
【出願人】（５０４１１５０１３）イー・エム・デイー・ミリポア・コーポレイシヨン (33)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【分割の表示】特願２００９−２９６８５７（Ｐ２００９−２９６８５７）の分割
【原出願日】平成１５年５月１５日（２００３．５．１５）
【出願人】（５０４１１５０１３）イー・エム・デイー・ミリポア・コーポレイシヨン (33)
【Ｆターム（参考）】
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