JP6030751B2 - 乾燥蒸気処理後の試験容易性が向上したフィルタエレメント - Google Patents

Description

本発明は、乾燥蒸気処理後、または代替的に照射による除菌後の試験容易性が向上した、例えば、フィルタカートリッジの形態の、溶融接合されたフィルタエレメント、本発明によるフィルタエレメントを製造する方法、および溶液をフィルタリングするためのフィルタエレメントの使用に関する。

例えば、薬品製造に使用される、フィルタエレメントは、一般に、プラスチックハウジングまたはプラスチックインサートの中に入れられており、フィルタリングのために流体媒体がそれを通過して流れる、メンブレンである（例えば、ＥＰ００９６３０６Ａ２を参照）。典型的な構造形態は、平坦なプラスチックホルダであり、それに平坦なポリマーメンブレンが、「熱接合」によって、すなわちポリマー材料を溶融させて溶融ゾーンを接合することによって、脱着不能に結合されている。しかしながら、この構造形態に対する達成可能なメンブレン面積は小さく、一般的に、実験室規模または比較的小規模なプロセスに対してのみ適している。

大規模プロセスにおける使用に対しては、ストリップにされたメンブレンの形態の構造形態がさらに確立されており、これらはプリーツ加工され、すなわち折り畳まれて、メンブレンストリップの両端において互いに接合されて、円筒形リングを形成している。このプリーツ加工されたメンブレンの円筒形リングは、両端面において開放されている。メンブレンストリップの２つの端部を互いに結合することと、プリーツ加工されたメンブレンストリップの結果として得られる２つの端面をシールするか、またはそれらをハウジングに結合すること、の両方が必要である。その目的で、メンブレン材料および／またはハウジング材料は、一般に、加熱によって、片側または両側の所望の接合領域においてポリマー融液に直接変換される。ポリマー融液は、少なくとも半液体であり、その結果として、接合しようとする結合部の両側は、圧力を加えることによって接合することができる。ポリマー融液が冷却された後、次いで、安定な結合部が形成される（例えば、米国特許第３４５７３３９号を参照）。

特殊な場合には、接合しようとする結合部の両側を、溶融状態に変換することは不可能である。このことは、溶融状態におけるメンブレンの構造および形態が大きく変化するために、接合プロセスの後に所望の機能が存在しなくなる場合に、特に当てはまる可能性がある。そのような場合には、ハウジング構成要素は、接合領域において、片側でポリマー融液に変換することができる。接合時に、この場合には、低温のメンブレンが、ハウジング構成要素の高温のポリマー融液中に導入される。このような接合は、接合が、構築において正しく設計されているとともに、十分な量のポリマー融液がハウジング構成要素上で生成されれば、同様に十分に安定である。

構造形態にかかわらず、溶融接合プロセスによって、フィルタエレメントに結合されたメンブレンは、溶融接合個所の領域において熱負荷を受ける。この熱負荷は、構造因子に依存するが、特には、メンブレンがそれに対して接合される、プラスチック材料の融点に依存する。それ自体が親水性であるか、または親水化されているメンブレンは、接合時に、この熱負荷によって損傷を受ける可能性があり、この結果として、メンブレン特性の変化を生じ、この変化は、場合によっては接合箇所の領域における湿潤性における障害、したがってフィルタエレメントの試験容易性における障害につながることが示されている。このことは、例えば、蒸気処理によるか、またはさらに顕著には乾燥蒸気処理によるなど、フィルタエレメントがさらなる熱負荷に晒されるときに、特にあてはまる。

本発明の意味の範囲におけるフィルタエレメントは、サイズ排除（Groessenausschluss）に基づいて物質の分離を達成する機能を有する。この機能には、酵母細胞またはバクテリアの除去（除菌フィルタリング）、ウィルスの除去（ウィルス除去）、タンパク質凝集物またはその他の粒子状汚染物質の除去も含まれる。フィルタエレメントは、圧力勾配に基づいて溶液がそれを通過させられる、メンブレンを使用することによって、この機能を実行する。

前述のプロセスにおいて、フィルタエレメントは、一般に、フィルタリングの前および／または後にその完全性が試験される。完全性試験の補助によって、好適な測定方法を使用して、メンブレンの必要とされる孔径を超えていないかどうか、またメンブレン内に、フィルタハウジングに対するそのシーリング内に、または気密性のフィルタハウジング内に、何らかの機械的欠陥があるかどうかの測定が行われる。完全性試験に合格することは、フィルタエレメントが、良好な作動状態にあることを意味する。完全性試験の一般的な方法は、水で湿潤されたフィルタエレメントに対する、バブルポイント（Bubblepoint）試験および／またはガス拡散試験である（ＤＩＮ５８３５６−２：０８／２０００、ＤＩＮ５８３５５−２）。

確実な試験結果を得るためには、メンブレンは、その全表面および厚さにわたって、確実に、水で湿潤されなくてはならない。湿潤されていないメンブレンの表面は、対流空気流を生じ、これは、結果として、バブルポイントの低下またはガス拡散の増大を生じる。この結果として、フィルタエレメントが、完全または十分に湿潤されていたならば、メンブレンおよびフィルタエレメント中へのメンブレンの結合が、その他の点では無欠陥である限り、すなわち、所望の、サイズ排除による物質の分離を実行しない孔／疵（Fehstellen）を示さない限り、完全性試験に合格して、期待された物質の分離を示すことになったにもかかわらず、この場合には完全性試験に合格しないということになる。

上述のプロセスに使用されるフィルタエレメントのさらなる要件は、蒸気によって除菌される能力である。その目的で、フィルタエレメントは従来から、１５から９０分の期間、蒸気処理されるか、すなわち最高１４０℃の温度の蒸気がそれらに通されるか、またはオートクレーブ処理されており、言い換えると、フィルタエレメントは、ユニットが使用される前に完全に除菌されることを確実にするために、使用前に別個のステップにおいて、最高１４０℃の温度で蒸気に晒される。このようなフィルタリングエレメントの蒸気処理は、フィルタエレメントにたいする高い熱負荷を表わす。

選択される蒸気温度が高いほど、このステップによってフィルタエレメントが受ける負荷が高くなる。同時に、蒸気処理は、選択される蒸気処理温度が高いほど、はるかに効率的にフィルタエレメントを除菌する。したがって、これらのフィルタエレメントのユーザの関心事は、できる限り短い時間にできる限り広範に除菌を達成するために、フィルタエレメントをできる限り高い温度で蒸気処理することである。例えば、Ｗａｌｌｈaｕｓｓｅｒ，Ｋ．Ｈ．、「Praxis der Sterilisation, Desinfektion, Konservierung, Keimidentifizierung, Betriebshygiene」、Georg Thieme Verlag、 Stuttgart 1984には、代表例として１３４℃から１４０℃で３０分間の蒸気処理またはオートクレーブ処理が記載されている。

さらなる要件は、このような、除菌を目的とするフィルタエレメントの蒸気処理を、フィルタエレメントを先に湿潤／洗浄を行うことなしに、実施することが可能であること、すなわち、フィルタエレメントを「乾燥蒸気処理」して、次いで、最小限の洗浄の後、完全性試験を実行することができることである。乾燥蒸気処理が可能であることによって、フィルタエレメントの先行する洗浄ステップが不要になる。洗浄ステップに必要な、時間と材料についての経費を節約することができるので、乾燥蒸気処理を行うことのできるフィルタエレメントを提供することは関心事である。

蒸気処理による除菌に、洗浄ステップが先行する場合には、この全体プロセスも、「湿潤蒸気処理（nasses Bedampfen）」と呼ばれる。フィルタ要素に収納されるメンブレンは、水で湿潤される。乾燥蒸気処理は、湿潤蒸気処理よりも、フィルタエレメントに対する、より高い熱負荷を表わすことが示されている。湿潤ステップにおいて導入される水の蒸発冷却および熱容量のために、「湿潤蒸気処理」は、代替的な「乾燥蒸気処理」よりも、フィルタエレメントをより低い熱負荷に晒すステップである。

さらなる要件は、フィルタエレメントが、乾燥蒸気処理の結果として、その特性およびその試験容易性において変化しないことである。蒸気を用いてフィルタエレメントを除菌した後に、フィルタエレメントは、完全性試験を受ける準備のために、洗浄される。時間と湿潤液体を節約するために、完全性試験の成功に必要なフィルタエレメントの完全な湿潤は、最小量の湿潤液体（＜水１リットル／ｍ^２）、最小差圧（＜０．１バール）、および最小時間（＜１２０秒）で可能であることが望ましい。
従来技術から知られている多くのフィルタエレメントにおいて、乾燥蒸気処理後の溶融接合されたフィルタエレメントの試験容易性は、洗浄にかなりの経費をかけるときだけ、確実になる。

乾燥蒸気処理後の洗浄において最小の経費で完全性を問題なく試験できる、従来技術から知られているフィルタエレメントは、以下の特徴の１つまたは２つ以上を有する：
（１）乾燥蒸気処理によるメンブレンの変色（酸化）、
（２）メンブレン自体が、例えば、メンブレンの溶融、充填または圧縮によって気密性を有するように、接合領域において修飾されている、
（３）メンブレンに気密性を与えるとともに、フィルタエレメントとメンブレンの間の結合を改善し、同時に、溶融接合個所の領域におけるメンブレンへの熱負荷を最小にするために、例えば、プラスチックフィルムのストリップのような補助材料が接合領域に導入される、
（４）メンブレン表面が、溶融接合プロセスの後に、水との十分な湿潤性を有するように、接合領域において修飾されている。

したがって、従来技術に記載されている、すべてのそのようなフィルタエレメントには、メンブレンが乾燥蒸気処理の間に変色する（酸化される）こと、および／または接合領域を、製造中に追加のプロセスステップにおいて修飾しなくてはならないという短所がある。

例えば、欧州特許ＥＰ００９６３０６Ａ２、米国特許第４３９２９５８号、同第４５１２８９２号、および同第４９０６３７１号は、接合領域／縁端領域において多孔質メンブレンに気密性を与えるために、プラスチック材料のストリップを適用するプロセスについて記載している。独国特許ＤＥ３８０３３４１Ａ１は、多孔質メンブレンの縁端領域を、溶媒、溶媒蒸気または熱の作用によってフィルムに加工し、その結果として、そのように処理されたメンブレンが、フィルムに加工された領域において気密性になることについて記載している。米国特許第５８４６４２１号は、気密性を達成するために、溶融接合個所の領域において高分子量化合物によって充填される、多孔質メンブレンについて記載している。これらすべての方法においては、接合プロセスに誘発されて、縁端領域における材料特性においてメンブレンが変化（例えば、湿潤性の変化）を起こしたときでも、後続の完全性試験に合格することを確実にする目的で、気密性を確実にするため、接合領域において追加のプロセスステップによってメンブレンが修飾されることが、一般的な特徴である。

以下の文書は、接合領域においてメンブレン表面を修飾する方法について記載するものであり、上記の方法と対照的に、これらの方法は、メンブレンが、接合領域において透過性を有したままとなることが特徴である：欧州特許ＥＰ０５７１８７１Ｂ１は、架橋ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）コーティングを有する、ポリ（エーテル）スルフォンメンブレンを開示しており：ポリ（エーテル）スルフォンベースメンブレンが、乾燥される前または後に、ＰＶＰ、ビニルピロリドンモノマーおよびさらに疎水性モノマーを含む、含浸浴を通過させられる。無機ペルオキソ硫酸塩が、ＰＶＰ架橋用のラジカル開始剤として使用される。

乾燥後に、メンブレンは、完全かつ自発的な水との湿潤性があり、その自発的な水との湿潤性を失うことなく、例えば、１３４℃、２バールで１．５から２．５時間の蒸気処理に耐える。そのような自発的湿潤性は、製造中の含浸浴における疎水性モノマーの存在と必然的に結びついている。しかしながら、欧州特許ＥＰ０５７１８７１Ｂ１に記載されているようなメンブレンを含む、乾燥蒸気処理されたフィルタカートリッジが、最小限の湿潤の後に試験が可能であることは開示されていない。メンブレン自体だけが蒸気に晒される。さらに、溶融接合の結果としての先の熱負荷を経験していない、従来技術から知られているメンブレンだけが、親水性であり続けることができることが知られている。

国際出願ＷＯ２００４／００９２０１Ａ２は、ポリエーテルスルフォンベースメンブレンを有するフィルタカートリッジを開示しており、このフィルタカートリッジは、水の中での完全性を試験することが可能であり、この場合に、ポリプロピレン端部キャップに埋め込まれた領域には、メンブレンの孔を損なわない、疎水性コーティングが施されている。親水性コーティングは、ポリエチレンイミン、ポリビニルアルコール、ＢＵＤＧＥ（１，４‐ブタンジオールジグリシジルエーテル）またはアミン基を有するポリエピクロロヒドリンレジンからなる。そのようなカートリッジは、問題なく完全性を試験することができる（前方流試験（forward-flow test）または逆バブルポイント試験）。しかしながら、国際出願ＷＯ２００４／００９２０１Ａ２に開示されているようなメンブレンを含む、乾燥蒸気処理されたフィルタカートリッジを、最小限の湿潤の後に試験することができることは開示されていない。国際出願ＷＯ２００４／００９２０１Ａ２によれば、カートリッジは、空気拡散測定の前に乾燥蒸気処理はされずに、単に洗浄されて試験される。これらの試験においては、乾燥蒸気処理が発揮する高い熱負荷が存在しない。さらに、選択的なメンブレンの縁端領域の含浸は、追加のプロセスステップを表わし、それには費用がかかる。

独国特許ＤＥ４３３９８１０Ｃ１は、接合領域において多孔質メンブレンを部分的に修飾する方法を記載している。ポリビニルピロリドンで修飾された、ポリ（エーテル）スルフォンのメンブレンは、縁端領域において、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）と、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）と酢酸ビニル（ＶＡ）のコポリマーとの混合物を用いて、それらの縁端領域に濃度の高い架橋ＰＶＰまたはＰＶＰ−ＶＡコポリマーが存在するように、修飾されている。メンブレンの縁端領域の選択的な含浸は、それから製造することのできるフィルタカートリッジにおいて、空気拡散測定（圧力保持試験または完全性試験）によって、それらのフィルタカートリッジの完全性を試験することができるという結果をもたらす。

しかしながら、独国特許ＤＥ４３３９８１０Ｃ１に記載されているようなメンブレンを含む、乾燥蒸気処理されたカートリッジは、特に、縁端領域のコーティングも、熱的に不安定なＰＶＰ−ＶＡコポリマーで構成されていることから、最小限の湿潤の後に試験可能となる可能性は少ない。さらに、独国特許ＤＥ４３３９８１０Ｃ１からは、コーティングされた縁端領域において、メンブレンが、特にメンブレンの透過性に関して、どうような性質を有するかは明白ではない。記載されている１０から３０分という湿潤時間、および記載の湿潤量は、１回使用フィルタエレメントを用いるフィルタリング方法に要求されるような、１２０秒未満の湿潤時間、およびメンブレン面積当たり１（ｌ／ｍ^２）の湿潤流体量の要件を満たすにはほど遠い。さらに、追加の不利な含浸、洗浄および乾燥のステップが記載されており、それらは望ましくない。

したがって、要約すると、すべての知られている方法は、接合領域においてメンブレンを追加的に修飾するために、追加の作業ステップが必要であるという、共通の特徴を有する。しかしながら、乾燥蒸気処理される能力については開示されていない。

上述のフィルタエレメントの乾燥蒸気処理に代わる除菌方法は、照射による除菌であり、この場合にはフィルタエレメントは、ベータ線、ガンマ線または電子ビーム線などの、高エネルギー放射線に晒され、それによって汚染微生物が破壊される。好ましくは、この方法は、１回使用フィルタリングシステムに使用され、このようなシステムにおいては、フィルタエレメントが事前組立されて、ホースのような、さらに別の１回使用構成要素を有する、１回使用ハウジング内部の閉鎖系として、完全に使用準備ができており、そのようなシステムは、使用前に照射によって除菌され、一度除菌が行われると、使用されるまで保管することができる。このようなシステムの閉鎖的性質、一般的に寸法が小さいこと、およびシステムを使用するときに流体を外に開放して取り扱うことが認められないことのために、フィルタエレメントの試験容易性は、最小量の流体で達成されなければならない。

したがって、本発明の根本的な目的は、製造が簡単であるフィルタエレメントであって、乾燥蒸気処理後、または代替的に照射による除菌および後続の最小限の湿潤の後、すなわち、限定された時間内で、限定された洗浄量で限定された洗浄圧力で実施される洗浄ステップの後に、その完全性を問題なく試験することができるとともに、乾燥蒸気処理の結果として、または代替的に照射による除菌の結果として材料特性において変化を起こさないフィルタエレメントを提供することである。

この目的は、特許請求の範囲に特徴づけられている、本発明の実施態様によって達成される。
本発明によれば、特に、乾燥蒸気処理後、または代替的に照射による除菌後の試験容易性が向上した、溶融接合されたフィルタエレメントであって、プラスチック材料またはプラスチック材料混合物を含むハウジングと、多孔質の、永久的に親水化されたポリマーメンブレンとを含み、該ポリマーメンブレンは、溶融接合法による溶融接合によって、前記ハウジングに結合されており、前記ポリマーメンブレンは、接合領域において、追加的に修飾されておらず、前記ポリマーメンブレンに溶融接合されている前記ハウジング構成要素の前記プラスチック材料または前記プラスチック材料混合物の融点は、前記ポリマーメンブレンがそれによって永久的に親水化される、親水化剤の劣化温度よりも少なくとも１２５℃だけ低い、フィルタエレメントが提供される。

本発明によれば、「フィルタエレメント」という表現は、サイズ排除または異なる親和性に基づいて物質を分離する目的を有する、すべてのフィルタリング装置を含む。すなわち、本発明によるフィルタエレメントは、例えば、酵母細胞またはバクテリアの除去（除菌フィルタリング）、ウィルスの除去（ウィルス除去）、タンパク質凝集物またはその他の粒子状汚染物質の除去に適している。本発明の好ましい実施態様によれば、フィルタエレメントはフィルタカートリッジである。
本発明の意味の範囲内での「照射」は、ベータ線、ガンマ線または電子ビームの放射であると理解される。

本発明によれば、「乾燥蒸気処理の後の向上した試験容易性」とは、乾燥蒸気処理の後に、本発明によるフィルタエレメントは、乾燥蒸気処理の結果としてフィルタエレメントにおけるポリマーメンブレンの劣化を発生することなく、洗浄の点において最小費用（最小限の湿潤）で、問題なく完全性を試験することができることを意味すると理解される。「劣化」とは、本発明によれば、何らかの熱的に誘発される酸化性の材料変化、特に、変色を意味すると理解される。本発明によれば、「問題なく完全性を試験する」とは、バブルポイント試験および／または拡散試験からなる完全性試験が確実な結果を収めることを意味すると理解される。このことは、メンブレン、およびそのフィルタエレメントへの結合には、欠陥がない、すなわちサイズ排除／親和性による物質の所望の分離を行わない、孔／疵がなく、かつフィルタエレメントが、全体として完全に湿潤されているときにあてはまる。

本発明によれば、「最小限の湿潤」という表現は、フィルタエレメント、またはパイプ接続を備えるハウジングの内部のメンブレンを、最小量の湿潤液体、および最小限の湿潤圧力で、完全に湿潤させることができることを意味すると理解される。この目的で、例えば、製薬工程に典型的に使用されるような、１回使用のフィルタエレメントを備え、０．１バールを超えない圧力による、蠕動ポンプ（ホースポンプ）を、フィルタエレメントの上流で使用することができる。湿潤時間は、１２０秒以下であり、水の量は名目フィルタ面積について１リットル／ｍ^２以下である。名目フィルタ面積は、それを通過して流れが実際に生じる、フィルタエレメントのフィルタ面積を意味すると理解される。さらに、複数の層のフィルタメンブレンを、フィルタエレメント内に互いに前後して配設することもできるが、その場合には、それを通過する流れのある、第１の層だけを数える。

本発明によれば、「完全な湿潤」という表現は、フィルタエレメントの非フィルタリング側をフィルタエレメントのフィルタリング側から分離する全境界面が、液体に対して不透過性であるか、それでなければ試験液体で充填されていることを意味すると理解される。液体に不透過性の境界面としては、例えば、固体プラスチック材料で製造された、フィルタエレメントの端部キャップがある。試験液体で充填される境界表面の領域には、主として、埋め込まれたメンブレン構造のほとんどすべての孔が含まれるが、メンブレンをフィルタエレメントに接合するときに残留する可能性のある、空隙も含まれる。完全に湿潤である時には、バブルポイント試験および／または拡散試験は、フィルタエレメントの非フィルタリング側とフィルタエレメントのフィルタリング側を分離する境界面に残留するガスによって、誤って反対方向の影響を受けることはない。これは、より高いバブルポイント圧力またはより低い拡散流は、例えば、熱の付加（例えば、オートクレーブ処理）のような先行ステップによる、より集中的な湿潤、またはより低い表面張力を有する液体（例えば、アルコール）による湿潤の後、およびその後の完全性試験の後には、測定されないことを意味している。

完全性試験は、例えば、フィルタエレメントの完全性が、バブルポイント、またはバブルポイントより低い所与の試験圧力（ＤＩＮ５８３５６−２：０８／２０００、およびＤＩＮ５８３５５−２）における、ガス拡散のレベルを特定すること（圧力保持試験）によって、試験されることを意味すると理解される。バブルポインとは、所与の圧力におけるバブルポイントまたはガス拡散である（ＤＩＮ５８３５６−２：０８／２０００、およびＤＩＮ５８３５５−２）。バブルポイント試験および拡散試験からなる完全性試験は、例えば、実施例において記述するように、実行することができる。

本発明によれば、「多孔質ポリマーメンブレン」という表現は、０．００１から１０μｍ、好ましくは０．０１から５μｍ、最も好ましくは０．１から１μｍの範囲の平均孔径（平均流孔径）を有する、多孔質構造を意味するものと理解される。平均流孔径（”mean-flow” Porengroesse）は、それ未満では、ガス流の５０％が、平均流孔径未満の孔を介して発生する、メンブレンの孔径である。平均流孔径は、例えば、ＡＳＴＭＦ３１６０３（２０１１）（「Standard Test Methods for Pore Size Characteristics of Membrane Filters by Bubble Point and Mean Flow Pore Test」）に従って測定することができる。

本発明によるフィルタエレメントにおける、ポリマーメンブレンの材料に関しての制限はない。好ましい実施態様によれば、ポリマーメンブレンは、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、酢酸セルロース、硝酸セルロース、フッ化ポリビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド、およびそれらのコポリマー、ならびにそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１種のプラスチック材料を含む。対応するメンブレンは、従来技術において知られている。特に好ましい実施態様によれば、メンブレンはポリエーテルスルフォンを含む。

本発明によるフィルタエレメントにおけるポリマーメンブレンの厚さに関しての制限はない。好ましい実施態様によれば、ポリマーメンブレンの厚さは、５から５００μｍの範囲、より好ましくは５０から３００μｍの範囲、最も好ましくは８０から２００μｍの範囲である。

本発明によるフィルタエレメントにおけるポリマーメンブレンは、永久的に親水化されたポリマーメンブレンである。本発明の意味の範囲において、「親水性」とは、２０℃における表面張力が７２ｍＮ／ｍより大きいか、または水に対する接触角度が１０°未満である、ポリマーメンブレンを意味すると理解される。本発明の文脈において定義される接触角度は、「°」で表した、超純水に対する静的接触角度である。接触角度θは、ＡＳＴＭ−Ｄ５９４６−０９と類似の方法で、市販のゴニオメータを用いて、１滴の超純水（１〜２μｌ）を、分析しようとする表面にかけることによって、求めることが可能であり、ここでθは接触角度を表わし、Ｂは滴の半幅を表わし、Ｈは滴の高さを表わす。この評価は、ソフトウェア（例えば、ＦＩＢＲＯシステムＡＢ製のＰＧ Ｓｏｆｔｗａｒｅ）の補助で実施することができる。
θ ＝ ２ａｒｃｔａｎ（Ｈ／Ｂ） （式１）

ポリマーメンブレンの実際的な応用に対して、通常、メンブレンが、機械的に安定で、熱的および化学的に抵抗性があって、共通（有機）溶媒に不溶性であるのことが望ましい。このような基礎知識に反して、例えば、親水性、水との湿潤性、または（例えば、蛋白質の）非特異結合のような表面特性が、後の使用に対する要件に適合せず、それらをフィルタリングに使用する前にそれらの表面を化学的または物理的に修飾しなければならないポリマーが、メンブレン材料として頻繁に使用される。

したがって、本発明によるフィルタエレメント中に一体化されたポリマーメンブレンは、永久的に親水化されたポリマーメンブレンである。本発明によれば、「永久的に親水化された」という表現は、ポリマーメンブレンが、永久的に親水性になるように、すなわち機械的、熱的および化学的な作用に抵抗性を有するように修飾されていることを意味すると理解される。本発明によれば、ポリマーメンブレンの永久的親水化の種類および方法についての制限はない。本発明の一実施態様によれば、ポリマーメンブレンの永久的親水化は、非修飾のポリマーメンブレンを、親水化剤で化学的または物理的に修飾することによって実現される。そのような親水化剤は、従来技術において知られている。

すなわち、例えば、米国特許第４６１８５３３号には、特定のフィルタリングプロセスには本質的に不適当である疎水性表面を有する、ポリマーのメンブレンの永久的親水化に対して、ポリ（エーテル）スルフォンまたはフッ化ポリビニリデンをベースとする多孔質の疎水性メンブレンに、モノマー（ヒドロキシアルキルまたはアミノアルキルアクリレート）と開始剤との溶液を含浸させて、次いで、エネルギーを供給すること、例えば、加熱（熱開始）または（光開始剤を使用する）ＵＶ照射によって、モノマーの重合を開始させることが提案されている。この重合化によって、多孔質マトリックス内部に、メンブレンから洗い流すことができない、場合によっては、メンブレン上にグラフト化される、長鎖、架橋ポリマー鎖が形成され、結果として永久的な修飾を生じる。

開始剤の使用に対する代替案は、電子ビームを用いて重合を開始させることである。それによって、修飾しようとするメンブレンは、アクリル酸誘導体から誘導されたモノマーを含む溶液で含浸され、次いで、モノマーの反応を開始させる電子ビーム線に晒される。記載された含浸溶液は、架橋剤、すなわち二官能モノマーまたは一般的には多官能モノマー（米国特許ＵＳ４９４４８７９、欧州特許ＥＰ１３９００８７Ｂ１、欧州特許ＥＰ１３８１４４７Ｂ１、および国際出願ＷＯ２００５／０７７５００Ａ１を参照）、あるいは複数のモノマーと架橋剤の混合物（欧州特許ＥＰ１３９００８７Ｂ１，欧州特許ＥＰ１３８１４４７Ｂ１、および米国特許ＵＳ７０６７０５８Ｂ２）を追加的に含むことが多い。さらに、ホモポリマーと架橋剤による（国際出願ＷＯ２００５／０７７５００Ａ１）、またはオリゴマーによる、モノマーによる、および任意選択で架橋剤による、熱的に誘発された修飾の変形形態が記載されており、この場合に米国特許ＵＳ６０３９８７２は、疎水性ポリ（エーテル）スルフォンメンブレンと、架橋性ポリアルキレングリコールジアクリレートおよび親水性モノアクリレートとから製造することのできる、親水性メンブレンを開示している。

独国特許ＤＥ１０２００９００４８４８Ｂ３は、微孔質メンブレンを開示しており、その外表面および内表面には、電子ビームの作用によって架橋された親水性ポリマーが固定されている。日本国特許出願公開ＪＰ２０１１−１５６５３３Ａは、例えば、ポリエチレングリコールまたはポリビニルピロリドンを用いた、ポリスルフォンベースの中空糸（Hohlfaser）メンブレンの親水化処理を開示している。製造中の意図的温度管理によるとともに、ポリスルフォンポリマーと、親水化のために選択されたポリマーの間の平均分子量の好適な比を選択することによって、高い酸化抵抗と疎水性蛋白質に対する低い結合能とを兼ね備える、メンブレンが得られる。

本発明によるフィルタエレメントのハウジングは、プラスチック材料またはプラスチック材料混合物を含み、ポリマーメンブレンに溶融接合される、ハウジング構成要素のプラスチック材料またはプラスチック材料混合物の融点は、ポリマーメンブレンがそれによって永久的に親水化される、親水化剤の劣化温度よりも少なくとも１２５℃だけ低い。好ましい実施態様によれば、ポリマーメンブレンに溶融接合される、ハウジング構成要素のプラスチック材料またはプラスチック材料混合物の融点は、少なくとも１４０℃だけ、より好ましくは少なくとも１５５℃だけ、親水化剤の劣化温度よりも低い。

好ましい実施態様によれば、ハウジングは、ポリオレフィン、ポリスルフォン、フッ素化ポリマーまたは部分フッ素化ポリマー、ポリアミド、ポリエステルおよびセルロース誘導体、ならびにそれらの混合物からなる群から選択される、少なくとも１種のプラスチック材料を含む。特に好ましい実施態様によれば、ハウジングは、ポリプロピレンを含む。

本発明のフィルタエレメントにおいては、ポリマーメンブレンは、溶融接合プロセスを用いて溶融接合によってハウジングに結合されている。本発明によれば、「溶融接合個所（Schmelzfuge）」という表現は、それによってハウジングがポリマーメンブレンに結合される接合個所を意味すると理解される。そのような溶融接合プロセスは、従来技術において知られている。
有利には、本発明によるフィルタエレメントは乾燥蒸気処理を行うことが可能であり、乾燥蒸気処理の結果として、または代替的に照射による除菌の結果として、その材料特性において変化を起こすことがなく、最小限の湿潤の後に完全性の試験を行うことができる。

この要件は、メンブレンが、溶融接合中の熱負荷、またはその後の乾燥蒸気処理に対して安定であることで満たされる。メンブレンの材料特性を決定する、すべてのメンブレン構成要素が、それらの熱負荷に対して安定であるとき、そのメンブレンは、それらの熱負荷に対して安定である。メンブレン特性は、メンブレンがそれから製造されるポリマー材料によって、または永久的に親水化されたメンブレンの表面特性を決める親水化剤によって、有意に決まる。さらに、溶融接合中のメンブレンに対する熱負荷は、フィルタエレメントハウジング材料の融点が低いほど、ずっと低くなる。

本発明によれば、「プラスチック材料またはプラスチック材料混合物の融点」とは、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ１１３５７−１：２００９による動的な差動走査熱量法（ＤＳＣ：differential scanning calorimetry）を用いて、プラスチック材料またはプラスチック材料混合物について特定された融点であると理解される。差動走査熱量法は、例えば、実施例において記述するように、実施される。

表１に示されるように、実証の目的で、典型的なフィルタエレメントハウジング材料は、異なる、例示的な融点範囲を有する：

しかしながら、工業的な溶融接合プロセスにおいては、溶融物は、フィルタエレメントハウジング材料の融点よりもはるかに高い温度に達する。表１において分かるように、プラスチック基礎材料としてのポリプロピレンは、この材料に接合するときにメンブレンが最も低い熱負荷を受けるので、１４０から１７０℃までという、本発明による最も好適な融点範囲を有する。さらに、ポリプロピレンは、１０５から１４０℃における短い蒸気処理に対しても好適である。

工業的な溶融接合プロセスにおいては、ポリプロピレンは、実際には、接合時に約２２０から３００℃の溶融温度に達する。このような融点と、工業的プロセスにおいて接合時に実際に達する溶融温度との差異は、その他のフィルタエレメントハウジング材料にも同様にあてはまるとともに、これらのプロセスの工業的な性質によって支配される。ハウジング構成要素を、経済的に許容される時間内に、数ミリメートルの深さまで溶融させて接合するために、ハウジング構成要素は、フィルタエレメントハウジング材料の融点よりも著しく高い温度まで、少なくとも表面において加熱される。

結果的に、特に、放熱器に面する、接合しようとするハウジング構成要素の表面は、フィルタエレメントハウジング材料の融点よりも著しく高い温度に達することになる。その溶融物中に埋め込まれたメンブレンは、このような、融点と比較して高い温度に晒される。さらに、ポリマー溶融物は、比較的高い比熱容量を有し、これによって、溶融物の冷却が比較的緩やかに行われ、したがってメンブレンは、より低い比熱容量を有する溶融物の場合よりも、より高い熱負荷を受ける結果となることが知られている。

材料の熱安定性の尺度としては、材料の劣化温度がある。これは、例えば、空気雰囲気内で実行される、動的な熱重量分析（ＴＧＡ：thermogravimetric analysis）によって特定され、この分析では、サンプル温度が上昇するときに、サンプルの重量が測定される。熱分解が始まると、サンプルの重量は低下する。このようにして、材料を、その熱安定性について試験することが可能であり、劣化温度を特定することができる。本発明によれば、「劣化温度」という表現は、質量損失（ＴＧ％）が２％となり、したがってサンプルの重量が元の重量の９８％まで低下する、ＴＧＡ測定における温度を意味するものと理解される。それによって、サンプルは、１０Ｋ／分の加熱速度で加熱される。

構築材料のプラスチック材料またはプラスチック材料混合物の融点と、親水化剤の劣化温度との差が、少なくとも１２５℃、好ましくは少なくとも１４０℃、最も好ましくは少なくとも１５５℃であれば、それによって工業プロセスにおける親水化剤に対する熱負荷が大幅に低減されることによって、有利な試験容易性の結果が得られることが示されている。それによって、融点は、指示された差だけ、劣化温度よりも低くなる。より高い融点を有する、ハウジング構成要素のプラスチック材料またはプラスチック材料混合物を使用する場合には、上述の温度差が維持されるように、同様により高い劣化温度を有する親水化剤を使用しなくてはならない。このようにして、親水化剤への熱負荷が低減される。

従来技術によれば、親水化剤は、メンブレン表面にポリマーの形態で直接的に付加されるか、またはモノマー剤が、メンブレンの存在下で重合されてそれに付加される。
好ましい実施態様によれば、熱的に安定な、すなわち少なくとも２７０℃、好ましくは少なくとも２９５℃、最も好ましくは少なくとも３１５℃の劣化温度を有する、親水化剤が使用される。それによって、永久的に親水化されたポリマーメンブレンが好適な熱安定性を有することが確実になる。

ポリマー親水化剤が使用されるときには、指示された劣化温度は、そのポリマーに関係する。モノマー親水化剤が使用されるときには、それはメンブレンの親水化のプロセスまでは重合化はされず、指示された劣化温度は、形成されるポリマーに関係する。そのポリマーは、メンブレンの親水化と類似のプロセスによって製造されるが、プロセスからメンブレンが除かれて、含浸溶液だけが使用される点が異なる。

好ましい実施態様によれば、親水化剤は、ポリマー、より好ましくは水溶性ポリマーを含む。特に好ましい実施態様によれば、親水化剤は、ヒドロキシアルキルセルロース、ポリビニルピロリドン、およびポリ‐２‐エチルオキサゾリンからなる群から選択される。親水化剤は、最も好ましくは、ポリ‐２‐エチルオキサゾリンである。

本発明による、フィルタエレメント内に含まれる永久的に親水化されたメンブレンは、上述の親水化とは別に、接合領域において追加的に修飾されることはない。本発明によれば、「追加的に修飾されることがない」という表現は、永久的に親水化されたメンブレンが、接合領域において化学的にも物理的にも追加的に修飾されることがなく、また例えば、接合領域に導入される、プラスチックフィルムのストリップなどの補助材料によって追加的に修飾されることもないことを意味するものと理解される。

本発明によるフィルタエレメントは、従来技術において知られているフィルタエレメントと異なり、メンブレンに接合されるハウジング材料の融点と比較して親水化剤の劣化温度が高いことによって、接合領域においてメンブレンの追加の修飾を必要としないので、知られているフィルタエレメントと比較して、本発明によるフィルタエレメントの製造方法においては、時間がかかり、費用のかかる作業ステップが有利に節約される。

本発明は、本発明によるフィルタエレメントを製造する方法であって、
多孔質の、永久的に親水化されたポリマーメンブレンを準備するステップ、
ハウジングを準備するステップ、および
前記ポリマーメンブレンを溶融接合によってハウジングの構成要素に結合するために、前記ポリマーメンブレンと前記ハウジングを溶融接合するステップを含み、
前記ポリマーメンブレンは、接合領域において追加的に修飾されておらず、前記ポリマーメンブレンに溶融接合されている前記ハウジング構成要素の前記プラスチック材料または前記プラスチック材料混合物の融点が、前記ポリマーメンブレンがそれによって永久的に親水化される親水化剤の劣化温度よりも、少なくとも１２５℃だけ低い、前記方法をさらに提供する。

本発明による方法の最初の２つのステップにおいて、多孔質の、永久的に親水化されたポリマーメンブレン、および上記ですでに特徴づけがされているハウジングが準備される。
次のステップにおいて、ポリマーメンブレンとハウジングとは、ポリマーメンブレンをハウジングの構成要素に溶融接合により結合するために、溶融接合される。そのような溶融接合ステップは、従来技術において知られている方法によって実施される。

本発明による方法においては、ポリマーメンブレンは、接合領域において追加的に修飾されることがない。したがって、フィルタエレメントの完全性を確実にするために従来技術においては常に必要とされる、接合領域における追加の修飾ステップが必要でないのが有利である。
本発明は、溶液をフィルタリングするための、例えば、除菌フィルタリングまたはウィルス除去のための、本発明によるフィルタエレメントの使用をさらに提供する。

低融点フィルタエレメントハウジング材料と、熱安定親水化剤で永久的に親水化された熱安定ポリマーメンブレンとの、本発明による組み合わせによって、有利には、その材料特性における変化なしに、乾燥蒸気処理が可能であるとともに、最小限の湿潤の後に完全性の試験を行うことができるフィルタエレメントを、例えば、フィルタカートリッジの形態で、提供することができる。これらの有利な特徴のために、本発明によるフィルタエレメントは、フィルタ材料の安定性と無菌性について高度な要求を課する、薬学および生物工学分野でのフィルタリングでの使用に特に好適である。さらに、有利には、本発明によるフィルタエレメントの製造方法において、後の完全性試験を問題なく実施するために、接合領域においてポリマーメンブレンを修飾する、追加のステップは必要ではなく、その結果として、フィルタエレメントは、従来技術においてこれまで知られているフィルタエレメントよりも、費用がかからない。
本発明を、以下の非限定の実施例を用いて、より詳細に説明する。

実施例
全般的方法
ＤＳＣを用いる、本発明の意味の範囲における、熱可塑性プラスチック材料またはプラスチック材料混合物の融点の特定：
動的差動走査熱量法（ＤＳＣ）を使用して、熱可塑性プラスチック材料の融点を特定する。この特定は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ１１３５７−１：２００９に基づいて実施される。

結晶性プラスチック材料または部分結晶性プラスチック材料の場合には、融点は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ１１３５７−３：２０１１（Ｅ）のポイント１０に記載されているように、ピーク溶融温度Ｔ_ｐｍとして定義される。Ｔ_ｐｍの特定は、そのＤＩＮ標準に従って、同様に実施される。プラスチック材料のＤＳＣ曲線が２つ以上のＴ_ｐｍを有する場合には、最高の値を有するＴ_ｐｍが、そのプラスチック材料の融点の尺度として選ばれる。

アモルファスプラスチック材料または半結晶性プラスチック材料の場合には、融点は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ１１３５７−２：１９９９（Ｅ）のポイント３に記載されているように、中央点温度Ｔ_ｍｇとして定義される。Ｔ_ｍｇの特定は、そのＤＩＮ標準に従って、同様に実施される。プラスチック材料のＤＳＣ曲線が、２つ以上のＴ_ｍｇを有する場合には、最高の値を有するＴ_ｍｇが、そのプラスチック材料の融点の尺度として選ばれる。

親水化に使用されるモノマーからのＴＧＡ分析用ポリマーの製造：
モノマーは、メンブレンの親水化の場合と同一の濃度で、かつ同一の溶媒内で使用される（実現例１を参照）。次いで、メンブレンを親水化するプロセスにおけるのと同一の条件下であるが、メンブレンが存在しない状態で、重合化が実施される。特に、温度、酸素濃度、層厚、任意選択で照射強度または照射線量、および／または開始剤の濃度および種類は、メンブレンの製造プロセスに類似して設定または使用される。

重合化の後に、結果として得られるポリマー親水化剤は、含浸溶液の溶媒で洗われて、一定重量に達するまで１１０℃の温度で乾燥される。結果として得られるポリマーは微粉化されて、ＴＧＡ用にサンプルが取り出される。

ＴＧＡによる、本発明の意味の範囲での親水化剤の劣化温度の特定：
動的な熱重量分析（ＴＧＡ）を使用して、親水化剤の劣化温度を特定する。特定は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ１１３５８：１９９７に従って実施される。一定速度１０Ｋ／分で上昇する温度に応じた、流動空気雰囲気の下での親水化剤のサンプルの質量の変化が記録される。ＴＧＡ測定の前に、親水化剤は、一定質量に達するまで、１１０℃で事前乾燥される。ＤＩＮ標準に記載されているように、ｍ_ｓは、加熱前のサンプルの質量として定義されている。本発明によって定義される劣化温度は、サンプル質量がその重量の２％を失ったとき、すなわち、加熱前の９８％の質量だけがまだ存在しているとき、すなわち、サンプル質量＝０．９８×ｍ_ｓであるときの温度である。

乾燥蒸気処理：
フィルタエレメント、例えば１０ｉｎフィルタカートリッジが、ステンレス鋼ハウジング中に挿入されて、そのハウジングが、蒸気源に接続される。蒸気送給装置が開かれて、蒸気がハウジング内のフィルタエレメントを通過して流れ、蒸気温度１３４℃に対応する２バールの蒸気圧が、ハウジングの下流に配設された制御弁によって設定される。フィルタハウジングの入口と出口の間の差圧として０．０５から０．１バールが、蒸気送給装置の制御システムの補助によって設定される。３０分後、蒸気送給装置は閉じられて、ハウジングは、温度＜３０℃に達するまで、室温において大気で冷却される。

湿潤蒸気処理：
湿潤蒸気処理は、乾燥蒸気処理の蒸気処理手順と一致するが、出発時に、１０ｉｎフィルタエレメントが、フィルタハウジングに挿入される前に、９０秒間、水で湿潤されて、湿潤状態で使用される。蒸気は、蒸気源が開かれるときには、水湿潤されたメンブレンを通過することができないので、蒸気送給装置は、最小限にだけ開かれて、蒸気は、ハウジングおよびフィルタエレメントが温度＞１００℃に達して、蒸気がフィルタエレメントを通過することができるまで、フィルタハウジングにおいて、空気出口弁を通って排出される。ハウジング入口と出口の間で、蒸気圧が、０．５バールの差圧を超えることは決してない。温度＞１００℃に達して、それによって蒸気がフィルタエレメントを通過するときの差圧は、０．０５から０．１バールである。

完全性試験、バブルポイント試験および拡散試験：
バブルポイント試験および拡散試験からなる完全性試験が、Ｓａｒｔｏｃｈｅｃｋ（登録商標）３およびＳａｒｔｏｃｈｅｃｋ（登録商標）４完全性テスタ（Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ Ｓｔｅｄｉｍ Ｂｉｏｔｅｃｈ ＧｍｂＨ）を用いて実行される。設定パラメータは、３分安定化時間、拡散試験のための３分試験時間、および対応するフィルタエレメントに対して製造業者によって指定された、拡散試験圧力（本明細書に記載された発明によるフィルタエレメントに対しては２．５バール）である。

ポロメータ（Porometer）:
測定機器：ＰＭＩ（Ｐｏｒｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．）、米国、「Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｆｌｏｗ Ｐｏｒｏｍｅｔｅｒ」
市販の比較フィルタエレメント：
以下の市販フィルタエレメントが比較のために試験された：
Ｐａｌｌ、型式：Ｓｕｐｏｒ ＥＫＶ ０．２μｍ、製品コード：ＡＢ１ＥＫＶ７ＰＨ４、Ｃｈ．ＩＲ７８６７、（２層のＰＥＳメンブレン）；
Ｐａｌｌ、型式：Ｆｌｕｏｒｏｄｙｎｅ ＥＸ ＥＤＦ ０．２μｍ、製品コード：ＡＢ１ＵＥＤＦ７ＰＨ４、Ｃｈ．ＩＲ８８３８、（それぞれ１層のＰＥＳメンブレンとＰＶＤＦメンブレン）；
Ｐａｌｌ、型式：Ｆｌｕｏｒｏｄｙｎｅ ＩＩ ０．２μｍ、製品コード：ＡＢ１ＤＦＬ７ＰＨ４、Ｃｈ．ＩＲ８２５５、（２層のＰＶＤＦメンブレン）；
Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、型式：Ｄｕｒａｐｏｒｅ ０．２２μｍ、製品コード：ＣＶＧＬ７ＴＰ３、Ｃｈ．Ｆ１ＫＡ９７３８５、（１層のＰＶＤＦメンブレン）；
Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、型式：Ｅｘｐｒｅｓｓ ＳＨＣ、製品コード：ＣＨＧＥ０１ＴＳ３、Ｃｈ．Ｃ１ＥＡ８２１３３、（２層のＰＥＳメンブレン）；
３Ｍ Ｃｕｎｏ、型式：Ｃｕｎｏ ３Ｍ Ｌｉｆｅ Ａｓｓｕｒｅ、ＰＮＡ０２０Ｆ０１ＢＡ、Ｃｈ．Ｍ０１８１２−００２、（１層のＰＥＳメンブレン）．

実現例
１．メンブレンの永久親水化：
型式１５４０７（Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ Ｓｔｅｄｉｍ Ｂｉｏｔｅｃｈ ＧｍｂＨ）の開始メンブレン、平均孔径０．２μｍのポリエーテルスルフォンの除菌フィルタメンブレンを、永久親水化に使用される親水化剤（以下の表２を参照）の含浸溶液で湿潤させた。記載された実施例において、親水化剤はポリマーである。含浸溶液内の親水化剤の濃度は、０．５から６．０重量％の範囲であり、ここで溶媒として水が使用される。メンブレンを含浸溶液と接触させた後に、メンブレンは、２枚のポリエチレン（ＰＥ）フィルムの間に設置されて、過剰な含浸溶液は、ローラを用いてメンブレンから移動させられるか、または２つのゴム引きローラの間で絞り出された。

次いで、含浸されたメンブレンは、電子ビーム線（ＥＣ−Ｌａｂ ４００、Ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ ＡＢ，スウェーデン）に晒され、この場合に、加速電圧１９０ｋＶと、線量２５から７５ｋＧｙが使用された。照射ゾーンは、窒素を用いて不活性化されており、すなわち、存在する酸素は、窒素で置換された。照射の後に、永久的に結合されなかった親水化剤を取り除き、親水化の永久性を示すために、メンブレンを、好適な溶媒で抽出した。次いで、修飾されたメンブレンを、乾燥キャビネット内で乾燥させて、その特性を試験した。

２．ポリマーの熱分析試験（ＴＧＡ）：
試験は、流動空気雰囲気下で、１０Ｋ／分の加熱速度で、同時熱分析装置ＳＴＡ４４９Ｆ３「Ｊｕｐｉｔｅｒ」（Ｎｅｔｚｓｃｈ−Ｇｅｒaｔｅｂａｕ ＧｍｂＨ）を用いて実施された。ポリマーは、１１０℃で事前乾燥された。分析された温度範囲は、１０から５００℃であった。分析が実施されて、その結果は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １１３５８に従って評価された。異なるポリマーを比較するために、劣化温度を、質量損失が２％に等しくなる温度として定義した。Ａｑｕａｚｏｌ（登録商標）５（ポリ‐２‐エチルオキサゾリン、ＭＷ ５０００、ＣＡＳ番号２５８０５−１７−８）に対するＴＧＡのデータが、例示として示されている（図１）。

表３：実施例において使用される親水化剤の劣化温度

３．溶融接合プロセスによるフィルタエレメントの構築
フィルタエレメントの構築は、ＰＯＺ、ＰＶＰ、ＰＥＧまたはＰＶＰ−ＶＡを用いて、実現例１による永久的に親水化されたメンブレンを、プリーツ加工（Plissieren）することによって実施される。ポリプロピレンのスパンボンド布（Polypropylen-Spinvlies）が、ナイフプリーツ加工装置（Messerfaltmaschine）上で、永久的に親水化されたメンブレンの上下に配設される。プリーツ加工されたメンブレン複合材は、１０ｉｎのポリプロピレンの外部ハウジングおよび内部ハウジング（Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ Ｓｔｅｄｉｍ Ｂｉｏｔｅｃｈ ＧｍｂＨ）内に配設される。ＤＳＣ（「全般的方法」を参照）を用いて測定された融点Ｔ_ｐｍが１６６℃の、ポリプロピレン端部キャップが溶融されて取り付けられる。

その目的で、金属ブロックが、溶融接合に使用されるハウジング構成要素の融点より上の温度まで加熱され、溶融物を生成するために、６０秒間、端部キャップの前方、８から１２ｍｍに配置される。次いで、内部ハウジングおよび外部ハウジングを備えるメンブレン複合材が、ポリマー溶融物中に挿入される。次いで、保護キャップと接続アダプタが、両側を溶融させて、端部キャップとポリプロピレンの接続構成要素を接合することによって、接合される。仕上げられたカートリッジは、９０秒間の水による洗浄ステップ、１３４℃で３０分間のオートクレーブ処理、同様の洗浄（再度）、完全性試験、および対流乾燥キャビネット内での８０℃で１２時間の乾燥が施される。

４．乾燥蒸気処理および湿潤蒸気処理後のフィルタエレメントに対する完全性試験
表４は、市販のフィルタエレメントと、乾燥蒸気処理後の本発明によるフィルタエレメントの完全性試験の結果を比較する。不十分な湿潤のために、後続の最小限の湿潤での乾燥蒸気処理（１３４℃、３０分）後の完全性試験に合格しない、フィルタエレメントがあることが知られている。

表４：乾燥蒸気処理後の完全性試験

比較によると、フィルタエレメントは、後続の最小限の湿潤によって湿潤蒸気処理（１３４℃、３０分）後の完全性試験に問題なく合格した（表５）。
表５：湿潤蒸気処理後の完全性試験

Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ−Ｅｘｐｒｅｓｓ−ＳＨＣフィルタエレメントは、キャップシール領域においてフィルムストリップを補助剤として製造されており、上記の要件を満たさない。Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ−Ｄｕｒａｐｏｒｅ（登録商標）フィルタエレメントは、原理的に、すなわち、湿潤蒸気処理の場合においても、または非最小限の湿潤の場合においても、低すぎるために要件を満たさないバブルポイント値を示す。Ｐａｌｌ−Ｆｌｕｏｒｏｄｙｎｅ（登録商標）−ＩＩ、およびＰａｌｌ−Ｆｌｕｏｒｏｄｙｎｅ（登録商標）−ＥＸフィルタエレメントは、付加された熱負荷の下で劣化を示し、要件を満たさない。それらの製品に含まれるマイクロフィルタリングメンブレンは、蒸気処理の結果として、変色／酸化する（実現例６を参照）。

完全性試験の拡散結果は、劣化温度に依存して示すことができる。親水化剤の劣化温度が低いほど、フィルタエレメントの製造中の熱接合時の、親水化に対する損傷が大きくなる。したがって、より大きな、非湿潤性（non-wettable）メンブレン領域と、結果的により大きい拡散流が形成されて、損傷はより大きくなり、すなわち劣化温度はより低くなる。すなわち、名目フィルタ面積に対して正規化された、増大する拡散値に対して、一連の低下する劣化温度が得られる：
温度： ３２８ ３００ ２７５ ２５０℃
拡散値： １６．８ ２０．８ ２６．８ ２９ ｍｌ／ｍｉｎ／ｍ^２
これは、さらなるデータに割り当てて表６に示されている。

表６：親水化剤の劣化温度に対する、乾燥蒸気処理後の完全性試験および拡散結果

５．熱処理後のフィルタエレメントのメンブレンの劣化／変色
製品Ｄｕｒａｐｏｒｅ（登録商標）０．２２μｍに対しては、ポリマーメンブレンの茶色がかった変色によって見ることができる、劣化が指摘されている。製品Ｆｌｕｏｒｏｄｙｎｅ（登録商標）ＩＩおよびＦｌｕｏｒｏｄｙｎｅ（登録商標）ＥＸ ＥＤＦに対して、ポリマーメンブレンの茶色がかった変色によって見ることができる、劣化が同様に指摘されている。
変色の測定は、Ｇｒｅｔｅｇ社（Ａｌｔｈａｒｄｓｔｒ．７０、ＣＨ−８１０５、Ｒｅｇｅｎｓｄｏｒｆ、スイス）のＤ１８６反射濃度計を使用して実施される。

メンブレン材料は、配送状態におけるフィルタからと、乾燥蒸気処理を施されたフィルタエレメントとから、取り出された。Ｄ１８６濃度計は、それに設けられている較正用カラーチャートで較正される。すべてのメンブレンは、測定機器をメンブレン上に平坦に設置して測定することができるように、湿潤されて、同じＰＰベースプレート上に平坦に載置された。黄色に対する較正は、１．４８単位である。黄成分の測定の結果は、以下のように得られた。

サンプル１：Ｆｌｕｏｒｏｄｙｎｅ（登録商標）ＩＩ、１０ｉｎカートリッジ、メインフィルタメンブレン、材料は記述のとおり。

開始メンブレン 乾燥蒸気処理後
０．４２ ０．６３
０．４２ ０．６２
０．４４ ０．６２

熱処理後、メンブレン材料は、黄色／茶色領域への変色を示し、メンブレン材料の熱酸化劣化を意味する。

サンプル２：Ｆｌｕｏｒｏｄｙｎｅ（登録商標）ＥＸ ＥＤＦ、１０ｉｎ メインフィルタメンブレン、材料は記述のとおり。

開始メンブレン 乾燥蒸気処理後
０．４２ ０．６１
０．４４ ０．６２

熱処理後、メンブレン材料は、黄色／茶色領域への変色を示し、メンブレン材料の熱酸化劣化を意味する。

サンプル３：Ｄｕｒａｐｏｒｅ（登録商標）０．２２、１０ｉｎメンブレン、材料は記述のとおり。

開始メンブレン 乾燥蒸気処理後
０．２４ ０．５６
０．２４ ０．５９

熱処理後、メンブレン材料は、黄色／茶色領域への変色を示し、メンブレン材料の熱酸化劣化を意味する。

サンプル４：本発明によるフィルタエレメント、ＰＥＳ−ＰＯＺ、１０ｉｎ メインフィルタエレメント

開始メンブレン 乾燥蒸気処理後
０ ０
０ ０
０ ０

熱処理の後に、メンブレン材料は、黄色／茶色領域への変色を示さない。メンブレン材料の熱酸化劣化の兆候はない。

サンプル５：本発明によるフィルタエレメント、ＰＥＳ−ＰＶＰ、１０ｉｎメインフィルタメンブレン

開始メンブレン 乾燥蒸気処理後
０ ０
０ ０
０ ０

熱処理の後、メンブレン材料は、黄色／茶色領域への変色を示さない。メンブレン材料の熱酸化劣化の兆候はない。

図１は、Ａｑｕａｚｏｌ（登録商標）５（ポリ‐２‐エチルオキサゾリン、分子量：５０００；ＣＡＳ番号２５８０５−１７−８）の温度記録図を示す図である。

Claims (13)

1. 溶融接合されたフィルタエレメントであって、
   プラスチック材料またはプラスチック材料混合物を含むハウジングと、多孔質の、永久的に親水化されたポリマーメンブレンとを含み、
   該永久的に親水化されたポリマーメンブレンは、溶融接合によって、前記ハウジングに結合されており、
   前記永久的に親水化されたポリマーメンブレンの接合領域は、永久的に親水化された領域であって、永久親水化とは別に追加的に修飾されておらず、
   前記永久的に親水化されたポリマーメンブレンに溶融接合されている前記ハウジング構成要素の前記プラスチック材料または前記プラスチック材料混合物の融点は、前記ポリマーメンブレンがそれによって永久的に親水化される、親水化剤の劣化温度よりも少なくとも１２５℃低い、前記フィルタエレメント。
2. プラスチック材料またはプラスチック材料混合物の融点が、親水化剤の劣化温度よりも少なくとも１４０℃低い、請求項１に記載のフィルタエレメント。
3. ハウジングが、ポリオレフィン、ポリスルフォン、フッ素化ポリマーまたは部分フッ素化ポリマー、ポリアミド、ポリエステルおよびセルロース誘導体、ならびにそれらの混合物からなる群から選択される、少なくとも１種のプラスチック材料を含む、請求項１または２に記載のフィルタエレメント。
4. ハウジングがポリプロピレンを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィルタエレメント。
5. ポリマーメンブレンが、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、酢酸セルロース、硝酸セルロース、フッ化ポリビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド、およびそれらのコポリマー、ならびにそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１種のプラスチック材料を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のフィルタエレメント。
6. ポリマーメンブレンが、ポリエーテルスルフォンを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィルタエレメント。
7. 親水化剤が、少なくとも２７０℃の劣化温度を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のフィルタエレメント。
8. 親水化剤がポリマーを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のフィルタエレメント。
9. 親水化剤が水溶性ポリマーを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のフィルタエレメント。
10. 親水化剤が、ヒドロキシアルキルセルロース、ポリビニル‐ピロリドン、およびポリ‐２‐エチルオキサゾリンからなる群から選択される、請求項１〜９のいずれか一項に記載のフィルタエレメント。
11. 親水化剤が、ポリ‐２‐エチルオキサゾリンである、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のフィルタエレメント。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載のフィルタエレメントを製造する方法であって、
    多孔質の、永久的に親水化されたポリマーメンブレンを準備するステップ、
    ハウジングを準備するステップ、および
    前記永久的に親水化されたポリマーメンブレンを溶融接合によってハウジングの構成要素に結合するために、前記永久的に親水化されたポリマーメンブレンと前記ハウジングを溶融接合するステップ
    を含み、前記永久的に親水化されたポリマーメンブレンの接合領域は、永久的に親水化された領域であって、永久親水化とは別に追加的に修飾されておらず、
    前記永久的に親水化されたポリマーメンブレンに溶融接合されている前記ハウジング構成要素の前記プラスチック材料または前記プラスチック材料混合物の融点が、前記ポリマーメンブレンがそれによって永久的に親水化される、親水化剤の劣化温度よりも少なくとも１２５℃低い、前記方法。
13. 溶液をフィルタリングするための、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のフィルタエレメントの使用。