[发明专利]在不接近透过侧的情况下对多孔材料的混合气体完整性测试

说明书

本发明涉及对多孔材料进行完整性测试的方法，其对所测试的材料是非破坏性的。入口气体流包括至少两种气体，其中所述气体中的一种具有与另一种相比不同的在液体中的透过率，例如氧气和氮气在水中。测量在渗余物流中气体的相对透过率，由此避免接近透过物流及潜在地向所测试的材料引入污染物。所述完整性测试能够检测会损害多孔材料的截留能力的过大尺寸的孔或缺陷的存在情况。

本申请请求享受于2017年2月22日提交的序号为62/461,920的美国临时申请的优先权，在此将其公开的全部内容引入本申请作为参考。

技术领域

一般而言，在此所公开的实施方案涉及对多孔介质进行完整性测试的方法。

背景技术

例如在生物技术、化学、电子学、药物和食品饮料业领域中，含水介质的高纯度过滤需要使用复杂的过滤器模块，其不仅能够实现高的分离度，而且还趋向于防止污染环境、待过滤的介质和所得的滤出液。其设计用来防止非期望的、经常是危险的生物体，例如细菌或病毒，以及环境污染物，例如灰尘、污垢等，进入工艺流和最终产物。为了确保负责进行过滤的多孔材料的无菌性和/或截留能力不被损害，完整性测试是关键性工艺过滤应用的一个基本要求。

例如，FDA指南建议在使用之前及在过滤之后对过滤器模块进行完整性测试。这一测试典型地最初在蒸汽灭菌之后实施，以确保不会损坏过滤器；相应地，必须小心确保过滤器及因此滤出液的无菌性不受损害。后期处理，过滤器完整性测试于原位重新实施，以检测在使用期间过滤器是否被损害。这一信息可用于警告操作人员在处理之后立即存在潜在的问题，并且迅速采取修正措施。此外，FDA指南要求完整性测试文档包含有批次产品记录。

存在各种不同的完整性测试方法以检测会损害多孔材料的截留能力的过大尺寸的孔或缺陷的存在情况，包括颗粒挑战测试、液-液孔隙(porometry)测试、扩散测试、泡点测试、气-液扩散测试和测量示踪物组分的扩散测试。这些测试中的某一些，例如颗粒挑战测试，是破坏性的，因此无法用作使用前测试。气-液扩散测试由于在这些测试中固有的背景噪声，因而对于检测小的缺陷经常缺乏灵敏度。液-液孔隙和泡点测试可用于确保安装了具有合适的名义孔尺寸的膜，但是对于鉴别少量小的缺陷缺乏灵敏度。

在现有技术中还已知二元气体测试，其中驱使两种具有不同透过率的气体穿过润湿的过滤器的液体层。这一测试与单气体扩散测试及其他完整性测试相比允许改善的缺陷检测灵敏度。在膜的上游侧使用二元气体对的扫流，从而在过滤器的上游(入口)侧保持恒定的组成。通过升高入口气体的压力而在过滤器的上游和下游侧之间建立压力差。然后测量在过滤器的下游(透过)侧的气体的浓度(较快透过的气体富集化的)，并将这一测量值与来自完整的过滤器的已知的期望值进行比较。与期望值的偏差指示在所测试的过滤器中的缺陷。

在现有技术中已经描述了二元气体测试。如上所述，在现有技术中所述的测试依赖于在过滤器下游侧的气体浓度测量。然而，因为过滤器本身会捕获任何潜在的污染物以防止其进入滤出液侧，所以经常期望限制从外部接近过滤器的下游侧以消除引入污染的可能性。基于扩散流或泡点法的自动化的完整性测试仪典型地仅接近过滤器的上游侧，采用压力衰减法，以评估过滤器完整性。

不同于下游侧，测量上游侧气体的性质的另一个优点在于，气体在用于润湿过滤器的流体中是不饱和的。在用润湿流体(通常是水)饱和的气体中的蒸汽会干扰流量或组成测量，特别是若发生任何冷凝。在二元气体测试中上游气体经常处于升高的压力，但是出于测量目的，可以将采样的气体减小至较低的压力，由此消除使采样的气体冷凝的风险。

现有技术的另一个缺点是，样品尺寸或透过的气体的采样率受到穿过过滤器的气体的扩散流速的限制。可以通过对工艺增加设备和复杂性而在一定程度上克服这一限制。

根据传统实践，评估多孔材料的完整性包括：

a)用液体润湿多孔材料；