專利名稱：：用于多孔材料完整性測(cè)試的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總體涉及檢驗(yàn)測(cè)試(validationtesting)領(lǐng)域。在具體實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及多孔材料的完整性(integrity)測(cè)試。
背景技術(shù)：
：多孔材料在大量工業(yè)應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用，這些工業(yè)應(yīng)用包括處理例如過(guò)濾、封裝、容納以及運(yùn)輸生產(chǎn)的產(chǎn)品和原材料。使用多孔材料的工業(yè)設(shè)施例如包括制藥產(chǎn)業(yè)和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)、石油和天然氣工業(yè)以及食品加工和封裝工業(yè)。在這些產(chǎn)業(yè)中的幾個(gè)，比如制藥產(chǎn)業(yè)和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)和食品加工工業(yè)中，多孔材料例如膜可用作過(guò)濾裝置，以減少不期望的和潛在的來(lái)自適于銷售的最終產(chǎn)品的有害污染。質(zhì)量控制和質(zhì)量保證需要這些過(guò)濾裝置符合預(yù)期的性能標(biāo)準(zhǔn)。完整性測(cè)試提供了一種用于確保具體裝置符合其預(yù)期性能標(biāo)準(zhǔn)的裝置。典型地，在膜的情形中，完整性測(cè)試確保了該膜沒有缺陷，例如膜中的裂口超過(guò)預(yù)期尺寸限制，這將損壞膜的功能，因而使得最終產(chǎn)品被有害的或不期望的材料污染。適于確保膜例如過(guò)濾裝置的性能指標(biāo)的多種完整性測(cè)試在以前描述過(guò)。這些包括顆粒檢驗(yàn)測(cè)試、液-液多孔性(porometry)測(cè)試、起泡點(diǎn)(bubblepoint)測(cè)試、氣-水?dāng)U散測(cè)試和測(cè)量示蹤組分的擴(kuò)散測(cè)試(參見例如，美國(guó)專利6,983,505、6,568,282、5,457,986、5,282,380、5,581,017；Phillips和DiLeo，1996年，Biologicals24243；Knight和Badenhop，1990年第八期AnnualMembranePlanningConference，Newton，MA；Badenhop；Meitzer和Jorritz，1998年，F(xiàn)iltrationintheBiopharmaceuticalIndustry，MarcelDekkarInc，NewYork，N.Y.)。適于測(cè)試膜完整性的許多裝置同樣已經(jīng)描述過(guò)了(參見例如，美國(guó)專利4,701861、6,907,770、4,881,176、)。先前描述的完整性測(cè)試具有明顯的缺點(diǎn)。例如，顆粒挑戰(zhàn)測(cè)試是破壞性的，因此對(duì)于給定的樣品僅能進(jìn)行一次。盡管它可用于用后的完整性測(cè)試，但是它不適于使用之前的檢驗(yàn)，除了檢驗(yàn)生產(chǎn)批次的性能。然而，批次檢驗(yàn)對(duì)于生產(chǎn)批次內(nèi)的單個(gè)膜的完整性僅能提供很少的保證。而且，測(cè)試步驟和分析可能是困難且復(fù)雜的?；诹鲃?dòng)的測(cè)試比如液-液多孔性(porometry)測(cè)試和起泡點(diǎn)測(cè)試不提供直接的膜保留性能的通用測(cè)量，而是基于完整性測(cè)試數(shù)據(jù)(例如氣體或液體擴(kuò)散)和膜保留性能之間的關(guān)系來(lái)測(cè)定性能。一些基于流動(dòng)的測(cè)試也受限于它們的靈敏度，例如膜缺陷的尺寸檢測(cè)限制。另外，基于流動(dòng)的測(cè)試限于單層膜裝置，因而僅僅存在于多層裝置的一層中的缺陷使用這些測(cè)試將無(wú)法檢測(cè)。因此，需要適于任何多孔材料包括例如單層和多層裝置的完整性測(cè)試，例如包括膜的裝置且其提供用于測(cè)定材料性能的非相關(guān)的通用標(biāo)準(zhǔn)。所述測(cè)試應(yīng)快速、靈敏、非破壞性、便宜且易于實(shí)施。所述測(cè)試還應(yīng)能夠用于表征缺陷(例如通過(guò)尺寸和密度)，來(lái)確定多孔材料的預(yù)期性能指標(biāo)是否受到缺陷的損害，或者就性能指標(biāo)而言該缺陷是否是無(wú)關(guān)緊要的。同樣，需要可實(shí)施所述測(cè)試的裝置和系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明某些實(shí)施方案提供了一種方法，例如混合氣體測(cè)試，用于測(cè)定多孔材料的完整性，該方法快速、靈敏、非破壞性、便宜且易于實(shí)施，并且還提供了用于測(cè)定多孔材料性能完整性的通用標(biāo)準(zhǔn)。該多孔材料可包括單層或多層膜裝置。這里使用的通用標(biāo)準(zhǔn)意味著所述測(cè)試結(jié)果提供了性能標(biāo)準(zhǔn)的直接測(cè)量，該直接測(cè)量與多孔材料特性的相關(guān)性或外推無(wú)關(guān)。因此，從所述測(cè)試獲得的結(jié)果值與這些特性無(wú)關(guān)。因此，在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了多孔材料完整性測(cè)試的方法，該方法基于多孔材料的滲透物中的一種或多種氣體的濃度。在一些實(shí)施方案中，所述測(cè)試是二元?dú)怏w測(cè)試，即與兩種氣體有關(guān)，然而，也可考慮多于兩種氣體。所述測(cè)試與經(jīng)由該多孔材料的流動(dòng)特性無(wú)關(guān)。本發(fā)明其它實(shí)施方案提供了用于表征多孔材料中缺陷的方法，例如通過(guò)尺寸或密度來(lái)表征多孔材料中的缺陷，以確定多孔材料的預(yù)期性能指標(biāo)是否受到缺陷的損害，或者就性能指標(biāo)而言該缺陷是否是無(wú)關(guān)緊要的。還有其它實(shí)施方案提供了可實(shí)施這些完整性測(cè)試的裝置和系統(tǒng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中提供了一種測(cè)定多孔材料完整性的方法，其包括a)用液體濕潤(rùn)該多孔材料；b)用包括兩種或更多氣體的混合物接觸多孔材料的第一表面，其中所述混合物中的至少一種氣體與所述混合物中的其它氣體相比對(duì)所述液體具有不同的滲透性；c)對(duì)所述多孔材料的第一表面施加壓力；d)測(cè)定接近所述多孔材料第二表面的區(qū)域中這些氣體的至少之一的濃度。該方法可選地還包括步驟e)，即比較d)中測(cè)定的濃度與預(yù)定濃度，其中d)中測(cè)定濃度與預(yù)定濃度之差指示該多孔材料不完整。例如，所述預(yù)定濃度可為在給定溫度壓力下擴(kuò)散通過(guò)完整且濕潤(rùn)的多孔材料時(shí)所計(jì)算的濃度。當(dāng)在此用于指多孔材料時(shí)，“完整”表示沒有缺陷。給定溫度和壓力可為實(shí)施所述測(cè)試時(shí)的溫度和壓力。在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了一種測(cè)定多孔膜完整性的方法，其包括a)用水濕潤(rùn)該多孔膜；b)用CO2接觸該膜的第一表面；c)用六氟乙烷接觸該膜的第一表面；d)對(duì)所述多孔材料的第一表面施加壓力；e)測(cè)定接近該膜第二表面的區(qū)域中六氟乙烷的濃度；以及f)比較六氟乙烷在e)中測(cè)定的濃度與預(yù)定濃度，其中六氟乙烷的測(cè)定濃度超過(guò)預(yù)定濃度指示該膜不完整。在又一實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了測(cè)定至少包括一個(gè)缺陷的多孔膜完整性的方法，其中所述方法包括a)用液體濕潤(rùn)該多孔材料；b)用包括兩種或更多氣體的混合物接觸多孔材料的第一表面，其中所述混合物中的至少一種氣體與所述混合物中的其它氣體相比對(duì)所述液體具有不同的滲透性；c)對(duì)所述多孔材料的第一表面施加壓力；d)隨時(shí)間增加c)中施加的壓力的濃度(concentration)；e)測(cè)定接近所述多孔材料第二表面的區(qū)域中這些氣體的至少之一的濃度；g)計(jì)算缺陷密度；h)計(jì)算缺陷直徑；i)確定缺陷尺寸分布；和j)比較缺陷尺寸分布與該多孔材料的預(yù)定保留值，其中缺陷尺寸分布大于預(yù)定保留值表示該多孔材料不完整。該保留值例如可為對(duì)數(shù)保留值(LRV)。在又一實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了用于尋找多孔材料中至少一個(gè)缺陷的方法，其包括a)用液體濕潤(rùn)該多孔材料；b)用包括兩種或更多氣體的混合物接觸多孔材料的第一表面，其中所述混合物中的至少一種氣體與所述混合物中的其它氣體相比對(duì)所述液體具有不同的滲透性；c)對(duì)所述多孔材料的第一表面施加壓力；d)測(cè)定接近所述多孔材料第二表面的區(qū)域中至少一種氣體的濃度；以及e)比較d)中測(cè)定的濃度與預(yù)定濃度，其中d)中的測(cè)定濃度與預(yù)定濃度之差指示該多孔材料具有至少一個(gè)缺陷。在又一實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了用于表征多孔材料中缺陷的方法，其包括a)用液體濕潤(rùn)該多孔材料；b)用包括兩種或更多氣體的混合物接觸多孔材料第一層的第一表面，所述兩種或更多氣體中至少一種氣體與該混合物中另一氣體相比時(shí)，具有不同的滲透性；c)對(duì)所述多孔材料的第一表面施加壓力；d)隨時(shí)間增加c)中施加的壓力；e)測(cè)定接近所述多孔材料第二表面的區(qū)域中這些氣體的至少之一的濃度；f)計(jì)算該多孔材料中的缺陷密度，從而表征多孔材料中的缺陷。在又一實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了用于表征多孔材料中缺陷的方法，其包括a)用液體濕潤(rùn)該多孔材料；b)用包括兩種或更多氣體的混合物接觸多孔材料第一層的第一表面，其中所述混合物中的至少一種氣體與所述混合物中的其它氣體相比對(duì)所述液體具有不同的滲透性；c)對(duì)所述多孔材料的第一表面施加壓力；d)隨時(shí)間增加c)中施加的壓力；e)測(cè)定接近所述多孔材料第二表面的區(qū)域中這些氣體的至少之一的濃度；f)計(jì)算該多孔材料中的缺陷直徑，從而表征多孔材料中的缺陷。在又一實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了用于測(cè)定多孔材料完整性的設(shè)備，其包括a)氣源；b)氣體進(jìn)料壓力調(diào)節(jié)器；c)進(jìn)料室中容納的多孔材料樣品；和d)滲透物取樣口。所述設(shè)備可選地還包括下述的至少之一e)進(jìn)料取樣口；f)滲透壓力測(cè)量裝置；g)進(jìn)料壓力測(cè)量裝置；h)用于飽和進(jìn)料氣體的氣-液接觸器；i)進(jìn)料室上的放氣閥(purgevalve)；j)滲透氣體流量計(jì)；k)用于測(cè)量吹掃氣(purgegas)流速的裝置；l)用于測(cè)量進(jìn)料氣體流速的裝置；m)以及用于測(cè)量滲透氣流溫度和水溫的溫度計(jì)。在又一實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了用于測(cè)定多孔材料完整性的系統(tǒng)，其包括a)氣源；b)氣體進(jìn)料壓力調(diào)節(jié)器；c)進(jìn)料室中容納的多孔材料樣品；d)第一和第二氣體；e)液體；以及f)用于測(cè)量至少一種氣體濃度的裝置。所述系統(tǒng)任選還包括下述的至少之一g)進(jìn)料取樣口；h)滲透壓力測(cè)量裝置；i)進(jìn)料壓力測(cè)量裝置；j)用于飽和進(jìn)料氣體的氣-液接觸器；k)進(jìn)料室上的放氣閥；滲透氣體流量計(jì)；l)用于測(cè)量吹掃氣流速的裝置；m)用于測(cè)量進(jìn)料氣體流速的裝置；以及用于測(cè)量滲透氣流溫度的溫度計(jì)。在又一實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了測(cè)定包括不止一層多孔材料的多層裝置的完整性的方法，其中每一層包括第一和第二表面，且其中施用到所述裝置的樣品將從多孔材料第一表面流經(jīng)該多孔材料到達(dá)第二表面，其中所述方法包括a)用液體濕潤(rùn)該多孔材料；b)用包括兩種或更多氣體的混合物接觸多孔材料第一層的第一表面，其中所述混合物中的至少一種氣體與所述混合物中的其它氣體相比對(duì)所述液體具有不同的滲透性；d)施加壓力到該多孔材料第一層的第一表面；e)測(cè)定接近多孔材料最后層的第二表面的區(qū)域中至少一種氣體的濃度；以及f)比較e)中測(cè)定的濃度與預(yù)定濃度，其中e)中的測(cè)定濃度與預(yù)定濃度之差指示該多孔材料不完整。本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將在下面的說(shuō)明書中部分地闡述，部分在說(shuō)明書中是明顯的或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明可了解。通過(guò)所附的權(quán)利要求書中具體限定的部件和組合，可實(shí)現(xiàn)和獲得本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)?？梢岳斫猓笆龅母乓枋龊拖旅娴脑敿?xì)描述都是實(shí)例性的且僅僅為了說(shuō)明，而不是對(duì)要求保護(hù)的發(fā)明進(jìn)行限制。圖1所示為六氟乙烷氣體出口濃度與流速的關(guān)系圖。圖2A、2B和2C所示為用于過(guò)濾和完整性測(cè)試的多層膜的實(shí)例。圖3是適于實(shí)施多孔材料的完整性測(cè)試的裝置示意圖。圖4所示為缺陷流速與壓力的關(guān)系圖。圖5所示為缺陷尺寸分布圖。圖6所示為氣水?dāng)U散測(cè)試的結(jié)果。圖7所示為流量比與壓力的關(guān)系圖。圖8所示為3英寸PES濾芯(cartridges)的估計(jì)缺陷尺寸分布圖。圖9所示為比較使用不同原料組成的二元?dú)怏w組成與缺陷尺寸的關(guān)系圖。圖10表示對(duì)數(shù)保留值(LRV)與10英寸單層濾芯的滲透物組成的關(guān)系。圖11表示V180樣品的缺陷尺寸分布。圖12比較了對(duì)于單層膜裝置與多層膜裝置，六氟乙烷的滲透濃度與時(shí)間的關(guān)系。圖13表示完整的和有缺陷的單層和多層膜裝置。陰影區(qū)域代表孔缺陷。圖14表示各種單層和多層膜裝置的保留與滲透濃度的關(guān)系，所述單層和多層膜裝置是完整的或具有一個(gè)或多個(gè)缺陷。圖15a和b表示各種氣體的滲透性。具體實(shí)施方案本發(fā)明方法本發(fā)明的某些實(shí)施方案提供了一種方法，例如混合氣體方法，比如二元?dú)怏w測(cè)試，用于測(cè)定多孔材料的完整性。所述測(cè)試依靠測(cè)量多孔材料滲透物中的至少一種氣體的濃度。二元?dú)怏w測(cè)試使用在用于濕潤(rùn)多孔材料的液體中具有不同的滲透性的兩種氣體。在其它實(shí)施方案提供的測(cè)試中使用多種氣體，其中至少兩種氣體在用于濕潤(rùn)多孔材料的液體中具有不同的滲透性。作為實(shí)例，兩種氣體可用于直接確定多孔材料的完整性，而第三氣體可用作為內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的其它實(shí)施方案提供了用于實(shí)施在此描述的這些方法的系統(tǒng)和設(shè)備。實(shí)施本發(fā)明的這些方法的條件可以由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員選擇。作為實(shí)例，可在約0℃到約100℃范圍內(nèi)的溫度下實(shí)施本發(fā)明的這些方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，可在約20℃下實(shí)施本發(fā)明。在另一實(shí)施方案中，可在約4℃下實(shí)施本發(fā)明?？稍趬毫邕M(jìn)料壓力從約1PSI到約100PSI的范圍內(nèi)實(shí)施本發(fā)明的這些方法。在另一實(shí)施方案中，可在約30-50PSI的壓力下實(shí)施本發(fā)明的這些方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，可在約50PSI的壓力下實(shí)施本發(fā)明的這些方法。在另一實(shí)施方案中，可在約30PSI的壓力下實(shí)施本發(fā)明的這些方法。在又一實(shí)施方案中，可在約15PSI的壓力下實(shí)施本發(fā)明的這些方法。在又一實(shí)施方案中，可在正好在多孔材料的起泡點(diǎn)的壓力下實(shí)施本發(fā)明。在又一實(shí)施方案中，在測(cè)量流速和濃度的同時(shí)，可以逐步提高壓力，例如以小增量緩慢增加。在又一實(shí)施方案中，在測(cè)量流速和濃度的同時(shí)，可以緩慢降低壓力，例如以小增量緩慢降低。所述壓力可以步進(jìn)增量增加或降低。該步進(jìn)增量可在在0.5psi到100psi的范圍內(nèi)，或者在1psi到25psi，或在5psi到10psi。在使用多種氣體的情況下，混合物中每一氣體的百分率可由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員選擇。作為實(shí)例，在使用兩種氣體的情況下，第一氣體的體積百分比可在約0.001％到約99.999％的范圍，第二氣體的體積百分比可為約0.001％到約99.999％的范圍。1.由本發(fā)明的某些實(shí)施方案提供的改進(jìn)本發(fā)明的某些實(shí)施方案中提供了測(cè)定多孔材料完整性的方法，該方法包括用液體填充(例如浸透)多孔材料，并且通過(guò)增加多組分氣體進(jìn)料壓力來(lái)測(cè)試多孔材料，同時(shí)測(cè)量滲透物中的穩(wěn)定狀態(tài)氣體組分。在其它實(shí)施方案中，例如其中所述裝置是多層裝置，可能達(dá)不到穩(wěn)定狀態(tài)，但是可獲得準(zhǔn)穩(wěn)定狀態(tài)。在準(zhǔn)穩(wěn)定狀態(tài)下，濃度隨時(shí)間慢慢改變，從而允許測(cè)量氣體組分濃度。一旦獲得穩(wěn)定狀態(tài)就可在單一壓力點(diǎn)獲得數(shù)據(jù)點(diǎn)，或者在如下所述的多個(gè)壓力遞變點(diǎn)(multiplepressurerampingpoints)獲得數(shù)據(jù)點(diǎn)，。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在實(shí)施本發(fā)明中，測(cè)試變量比如工作壓力、溶劑、氣體種類和氣體組分可改變以符合材料要求、靈敏度限制和操作者方便。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還可理解，功能特性例如目標(biāo)物質(zhì)比如病毒的保留可與根據(jù)在此公開的方法做出的完整性測(cè)量相關(guān)聯(lián)。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，濕潤(rùn)的多孔材料與第一和第二氣體接觸，其中在用于濕潤(rùn)多孔材料的液體中，第一和第二氣體每個(gè)具有不同的滲透性。已知第一和第二氣體以及所述液體的組成，假定所述材料是完整的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可容易地預(yù)測(cè)可滲透穿過(guò)濕潤(rùn)的多孔材料的氣體混合物的組成。然后可以施加壓力到多孔材料，以使多孔材料中的可能的缺陷不再由液體占據(jù)，從而允許氣體混合物快速流入，并且與氣體混合物組成的預(yù)測(cè)值相比滲透氣體混合物的組成會(huì)有改變。在一些實(shí)施方案中，可觀察到滲透性較低的氣體的穩(wěn)態(tài)濃度大于其預(yù)測(cè)值。因此，本發(fā)明的這些方法不取決于氣體在多孔材料中花費(fèi)的駐留時(shí)間，也不取決于多孔材料的流動(dòng)特性。在一些實(shí)施方案中，滲透物中發(fā)現(xiàn)的氣體混合物組成可用于測(cè)定多孔材料的完整性。因此，所述測(cè)試對(duì)下面的條件均不敏感操作壓力的小變化；多孔材料的物理特性；膜或測(cè)試罩的體積變化。在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了測(cè)定多孔材料例如膜的完整性的方法，該方法不依賴于膜的特殊性質(zhì)比如多孔性、彎曲性以及濕潤(rùn)液體的厚度。在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明因此提供了用于測(cè)定多孔材料完整性的通用的先驗(yàn)性標(biāo)準(zhǔn)。在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了一種測(cè)定多孔材料例如膜的完整性的方法，該方法是簡(jiǎn)單、快速、可重復(fù)且無(wú)損的?？稍谒龆嗫撞牧嫌糜谄漕A(yù)定目的之前或之后實(shí)施所述方法，并且如果需要，該方法可不止一次地重復(fù)。所述方法允許本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)各自需要選擇液體、氣體和多孔材料的組合。而且，與在前所述的方法相比，該方法增加了完整性測(cè)定的靈敏度。從而，本發(fā)明某些實(shí)施方案提供了檢測(cè)比通過(guò)氣-水?dāng)U散測(cè)試檢測(cè)到的那些缺陷小1-100、2-50、10-50倍的缺陷的方法。對(duì)于許多多孔材料例如膜、過(guò)濾器器件來(lái)說(shuō)，測(cè)定缺陷對(duì)該材料保留特性的影響可能是有用的。當(dāng)希望量化缺陷尺寸和/或缺陷總體密度時(shí)，本發(fā)明的方法可在壓力遞變模式(pressurerampingmode)下實(shí)施，從而隨著壓力增加測(cè)量多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，包括例如滲透流速。另外的實(shí)施方案提供了作為尺寸的函數(shù)量化缺陷的方法。因此，本發(fā)明某些實(shí)施方案提供了識(shí)別和量化處于200nm-2000nm、200nm-10000nm、10nm-10000nm范圍內(nèi)缺陷的方法。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可理解，過(guò)濾器面積、氣體選擇、濕潤(rùn)液體、測(cè)試壓力和使用的檢測(cè)器類型會(huì)影響檢測(cè)范圍。2.通用標(biāo)準(zhǔn)如上所述，與氣-水?dāng)U散測(cè)試相比，本發(fā)明方法(例如混合氣體測(cè)試)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于其對(duì)許多測(cè)試和材料特性的不變性。因此，它可提供測(cè)定膜完整性的通用標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于浸透的材料，氣體組分通過(guò)充滿液體的孔從高壓進(jìn)料側(cè)擴(kuò)散到低壓滲透?jìng)?cè)。對(duì)于組分i菲克定律給出了擴(kuò)散摩爾流量ni，對(duì)于對(duì)稱膜來(lái)說(shuō)其是n·i=ϵDiSi(yi,fPf-yt,pPp)τt---(1)]]>其中ε為多孔性；Di和Si分別為氣體組分i在液體填充的材料孔中的擴(kuò)散系數(shù)和溶解性系數(shù)；yi是氣體組分摩爾百分?jǐn)?shù)；下標(biāo)f和p分別代表進(jìn)料和滲透流；τ為孔的彎曲度；以及t為組分必須擴(kuò)散穿過(guò)的液體層厚度。注意，液體層厚度并非始終等于材料厚度。例如，折疊膜在褶之間可具有液體彎液面，該液體彎液面產(chǎn)生的液體層厚度大于膜厚度。將上述等式用于摩爾流量，直觀地表示了對(duì)于無(wú)缺陷膜來(lái)說(shuō)滲透氣體的組成(即流量比)與多孔性、彎曲度以及水層厚度無(wú)關(guān)。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)同樣明顯地是，摩爾流速(即摩爾流量和面積之積)將取決于這些變量中的每一個(gè)。摩爾流量是氣-水?dāng)U散測(cè)試的基礎(chǔ)，作為折疊變形和運(yùn)動(dòng)、從膜孔排水以及影響摩爾流量的其它因素的結(jié)果，其表示了隨時(shí)間的變化，但是其與過(guò)濾器的固有完整性無(wú)關(guān)。氣-水?dāng)U散測(cè)試結(jié)果同樣隨著膜特性比如多孔性和彎曲度改變而變化。相反，在此描述的這些方法，例如混合氣體測(cè)試，提供了基于氣體組成的結(jié)果。因此這些結(jié)果對(duì)于完整膜的變量是不變的。因此，本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們提供了單一點(diǎn)測(cè)量法，以測(cè)定多孔材料的完整性，該方法對(duì)于所有材料是通用的，并且不隨液體排放情況而改變。這一事實(shí)可大大簡(jiǎn)化材料完整性的測(cè)試和驗(yàn)證。3.量化缺陷尺寸和密度分布如上所述，在某些情況下，除了僅僅注意到其存在或不存在外，還期望可表征多孔材料中的缺陷或者多個(gè)缺陷。本發(fā)明的某些實(shí)施方案提供了一種計(jì)算缺陷直徑和分布密度的方法，這兩種方法對(duì)于測(cè)定材料的完整性都是有用的，尤其是在涉及保留時(shí)。氣體流經(jīng)缺陷是由于對(duì)流而不是擴(kuò)散移動(dòng)。有研究人員認(rèn)為可以適用Hagen-Poiseuille等式，對(duì)缺陷中的氣體流動(dòng)進(jìn)行模型化。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可理解，該等式僅僅在貫穿該膜的壓差非常低的限制下是有效的(R.Prud′homme，T.Chapma，andJ.Bowen，1986，AppliedScientificResearch，4367，1986)。在典型的完整性測(cè)試條件下，例如通常超過(guò)20psi(英鎊每平方英寸)，尤其是當(dāng)缺陷直徑相對(duì)于所述膜內(nèi)的保留區(qū)域的厚度為大時(shí)，流經(jīng)缺陷的氣流更接近節(jié)流。通常，從Hagen-Poiseuille流動(dòng)到湍流再到節(jié)流的轉(zhuǎn)換是滲透壓力對(duì)進(jìn)料壓力比的函數(shù)。當(dāng)磨擦力損失忽略不計(jì)時(shí)，在達(dá)到臨界壓力比時(shí)發(fā)生向節(jié)流的轉(zhuǎn)換，這取決于比熱比參數(shù)k，并且其是氣體組分的一種特性Pcr=PpPf=(2k+1)kk-1---(2)]]>對(duì)于多孔材料完整性測(cè)試中使用的普通氣體，在進(jìn)料壓力超過(guò)約15psig且下游壓力為環(huán)境壓力時(shí)發(fā)生向節(jié)流的轉(zhuǎn)換。因此，前面一些作者在描述完整性測(cè)試時(shí)討論的缺陷流動(dòng)可能是在節(jié)流狀態(tài)中。現(xiàn)有技術(shù)中已知，當(dāng)氣體壓力超過(guò)保持這些孔中液體的毛細(xì)管力時(shí)，充滿液體的多孔材料中的缺陷打開。缺陷直徑和貫穿所述材料的壓差之間的關(guān)系典型地通過(guò)拉普拉斯(Laplace)等式模擬d=4γcos(θ)ΔP---(3)]]>其中d是缺陷直徑，γ填充膜孔的氣體和液體的表面張力，且θ是接觸角。因此，不同尺寸的缺陷可通過(guò)改變測(cè)試的工作壓力來(lái)打開。因?yàn)槲镔|(zhì)的保留取決于其相對(duì)該缺陷尺寸的尺寸，所以該特征是有用的。在固定壓力下可實(shí)施在此描述的方法，其中所述壓力足夠打開大于殘留物質(zhì)的所有缺陷，從而測(cè)定缺陷對(duì)保留的影響?？商鎿Q地，所述測(cè)試可在多種壓力下運(yùn)行，允許打開不同尺寸的缺陷。假設(shè)穩(wěn)定狀態(tài)、一致的上游和下游液體特性、理想氣體和亨利定律，那么出口處的氣體組成為操作變量和流經(jīng)膜裝置中缺陷的流速的函數(shù)。為了簡(jiǎn)化公式，方便地定義了下面的比率fr＝流速＝氣體經(jīng)過(guò)缺陷的流速/總氣體流速Pr＝壓力比＝滲透壓力/進(jìn)料壓力Ф＝氣體組分i的滲透性/氣體組分j的滲透性φ=DiSiDjSj---(4)]]>對(duì)于二元?dú)怏w混合物，這些測(cè)試變量由下面的二次方程式關(guān)聯(lián)yi,p2[Pr(1-Φ)]+yi,p[1-Pr+yi,f(Φ-1)(1+frPr)+(1-fr)PrΦ]-yi,fΦ-fr[Φyi,f2-Φyi,f-yi,f2]]>+yi,f(1-Pr)]=0---(5)]]>通過(guò)測(cè)量入口和出口氣體組成，可以求解等式(5)，以確定流速。通過(guò)定義，流速為0的膜是完整的。如上所述，對(duì)于完整的膜(即fr＝0)來(lái)說(shuō)出口氣體組成是不隨膜特性變化的，并且其取決于工作壓力和氣體組成的選擇。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員了解，存在缺陷(即fr大于0)將導(dǎo)致出口濃度不同于完整膜情況下的值。因此，單獨(dú)的組分測(cè)量對(duì)于確定膜是否完整是足夠的。為確定缺陷密度，求解等式(5)得出流速。缺陷流速＝fr*滲透流速。為了確定缺陷密度，對(duì)于這些缺陷中流動(dòng)必需使用模型。如上所述，對(duì)于膜來(lái)說(shuō)，缺陷流在許多情況下可描述為節(jié)流。關(guān)于壓力求用于缺陷流的等式的導(dǎo)數(shù)，假定為節(jié)流，根據(jù)等式(6)得到缺陷密度NjA=qpj+Δp-qpj(Pj+ΔPPj)(Pj+ΔPPe)[RTMWk(2k+1)k+1k-1]1/2---(6)]]>其中Nj/A為當(dāng)進(jìn)料壓力從Pj遞增到Pj+ΔP時(shí)打開的單位面積上尺寸為j的孔數(shù)；R是氣體常數(shù)；T是溫度；MW是分子量；其它符號(hào)和下標(biāo)在前面描述過(guò)。然后，等式(3)可用于計(jì)算缺陷直徑。壓力比(Pr)也是一個(gè)重要的變量。圖1示出了當(dāng)壓力比下降時(shí)出口濃度與流量比一起更快地變化。因此，當(dāng)壓力比下降時(shí)，所述測(cè)試可檢測(cè)更小的流量比(假定在所述測(cè)試壓力下打開了所有缺陷)。所述測(cè)試壓力比對(duì)于氣體來(lái)說(shuō)可在臨界壓力之上，或者當(dāng)壓力比在臨界壓力之上時(shí)，可對(duì)其進(jìn)行設(shè)置以使橫跨膜的壓差正好低于該膜的起泡點(diǎn)。多孔材料比如膜可包含“缺陷”，該“缺陷”不影響其保留性能，其中尺寸排除是用于該膜的主要分離機(jī)理。“缺陷”不影響保留有幾種可能的原因。作為實(shí)例，該缺陷可小于被保留的物質(zhì)。因此，該缺陷不允許該物質(zhì)通過(guò)。作為另一實(shí)例，該缺陷大于被保留的物質(zhì)，但是缺陷的總量太小而不足以影響完整性。多孔材料比如膜，其包括由膜構(gòu)成的過(guò)濾器，其通常被設(shè)計(jì)為去除目標(biāo)物質(zhì)到指定程度。通常應(yīng)用于膜和由膜構(gòu)成的過(guò)濾器的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)數(shù)去除值(LRV)LRV=-log10[CpCf]---(7)]]>其中，C是由該膜保留的目標(biāo)物質(zhì)濃度。缺陷可降低LRV，但仍舊允許LRV處于該膜的指定范圍內(nèi)。例如，病毒過(guò)濾器可具有4個(gè)LRV的病毒清除保障。本發(fā)明的方法比如混合氣體測(cè)試可指示200-400nm范圍中的缺陷的存在。然而，如果完整的過(guò)濾器的固有保留為5LRV，則這些缺陷可能僅僅將實(shí)際保留降到4.5LRV，這可能仍是可接受的。與先前描述的完整性測(cè)試相比，這里描述的這些方法的另一優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)⑷毕轁舛茸鳛槌叽绲暮瘮?shù)予以量化，因此缺陷對(duì)保留的影響可獨(dú)立地測(cè)定。這允許在具有缺陷的多孔材料中更好地鑒別，因此可用材料不會(huì)錯(cuò)誤地被完整性測(cè)試所否決。多孔材料使用本發(fā)明的這些方法、裝置和系統(tǒng)可測(cè)定任何多孔材料的完整性。作為實(shí)例，但不作為限制，多孔材料可采取容器、瓶、帽、圓柱體、管、軟管、濾芯、柱、片、珠子、盤片、薄片或單塊(monolith)。多孔材料可包括有機(jī)或無(wú)機(jī)分子或有機(jī)和無(wú)機(jī)分子的組合。該多孔材料可包括親水化合物、疏水化合物、疏油化合物、親油化合物或其任何組合。多孔材料可包括聚合物或共聚物。這些聚合物可以是交聯(lián)的。多孔材料可包括任何合適的材料，其包括但不限于聚醚砜、聚酰胺例如尼龍、纖維素、聚四氟乙烯、聚砜、聚酯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯，碳氟化合物例如四氟乙烯-全氟代(烷基乙烯醚)共聚物、聚碳酸酯、聚乙烯、玻璃纖維、聚碳酸酯、陶瓷和金屬。該多孔材料可為單層或多層膜的形式。該多孔材料例如為中空纖維、管狀形式、平板或螺旋纏繞。在某些實(shí)施方案中，多孔材料可以是膜，例如過(guò)濾器或包括膜的過(guò)濾裝置。多孔材料可以基于溶解物的一種或多種特性例如溶解物的尺寸排除溶解物。作為實(shí)例，材料的孔可能太小而不能通過(guò)特定尺寸例如直徑或特定分子量的顆粒的通過(guò)。所述膜可包含在容器例如圓柱體、濾芯中。該膜可為單層膜或多層膜。所述膜可為平片、多層片、折疊片或它們的任何組合。膜孔結(jié)構(gòu)可以是對(duì)稱的或不對(duì)稱的。所述膜可用于不希望的材料的過(guò)濾，所述不希望的材料包括污染物比如有傳染性的生物體和病毒以及環(huán)境毒素和污染物。在一些實(shí)施方案中，該多孔材料包括不止一層，可提供出口或孔以獲取來(lái)自縫隙空間或間隙的樣品。多層膜裝置本發(fā)明還提供了用于實(shí)施多層裝置的完整性測(cè)試的方法、系統(tǒng)和裝置。多層裝置包括由多于一層的多孔材料例如膜組成的器件，在一些實(shí)施方案中將該裝置配置或容納在殼體或盒體中。該多層裝置可包括2、3、4、5或更多層多孔材料。該多層裝置的第一層可為樣品進(jìn)入該裝置所首先接觸的層。該多層裝置的最后層可為樣品從其離開該裝置的層。該多孔材料的每一層可包括第一和第二表面。第一表面可指定為樣品進(jìn)入該多孔材料所首先接觸的表面，且第二表面可指定為所述樣品從其離開所述多孔材料的表面。在一些實(shí)施方案中，該多層裝置可包括在多孔材料的相鄰或堆疊層之間設(shè)置的間隔物，其可有利于多層裝置的完整性測(cè)試。例如，所述間隔物可為多孔無(wú)紡織物支撐。在另一些實(shí)施方案中，在多層裝置的多個(gè)多孔材料層例如膜之間沒有間隔物。在一些實(shí)施方案中，該多孔材料可以層堆疊，以使這些層緊靠每一相鄰層。在一些實(shí)施方案中，這些堆疊層可與相鄰層相連。在某些實(shí)施方案中，空氣或氣體孔穴可自然地形成在這些層之間。在其它實(shí)施方案中，例如其中所述裝置的至少一層包括非對(duì)稱膜，空氣或氣體孔穴可形成在該多層裝置的至少一層內(nèi)。該空氣或氣體孔穴可形成在膜中，該膜是高度多孔的，比如微過(guò)濾膜。在某些實(shí)施方案中，與相鄰層相連地堆疊的多層可優(yōu)選地用于維持所述裝置的保留。例如，裝置的一層中的裂口或缺陷對(duì)該裝置的保留能力可能具有最小的影響，其中所述裝置中這些材料層是緊緊相鄰的。在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了單獨(dú)地測(cè)試包括多孔材料的多層裝置的每一單個(gè)層的完整性的方法。該方法可包括實(shí)施這里描述的混合氣體測(cè)試，例如二元?dú)怏w測(cè)試。多層裝置例如包括多個(gè)膜，其允許單個(gè)層的完整性測(cè)試，在Rautio等人于今天提交的名為“IntegrityTestableMulti-layeredFilterDevice”的未審專利申請(qǐng)中描述了該多層裝置。下面提供了多層裝置的單個(gè)層的完整性測(cè)試的簡(jiǎn)述。圖2a中示出了多層裝置的實(shí)例，其表示了常規(guī)流通過(guò)該裝置。液體進(jìn)入入口6到第一層的開口18，然后進(jìn)入芯部20。然后液體經(jīng)過(guò)濾掉任何污染物的過(guò)濾元件14，所述過(guò)濾器通過(guò)已知的工藝如尺寸排除、吸收、親水性/疏水性或電荷排斥被指定用于去除這些污染物。液體離開第一元件并且進(jìn)入殼體30的內(nèi)腔。然后液體進(jìn)入第二過(guò)濾層14B，流經(jīng)芯部20B，從開口18B出來(lái)，進(jìn)入出口8，通過(guò)出口8離開殼體4?？衫斫?，50代表不可滲透層。如同第一層一樣，流經(jīng)過(guò)濾器元件14B的液體留下了所有污染物，所述過(guò)濾器通過(guò)已知的工藝如尺寸排除、吸收、親水性/疏水性或電荷排斥被指定用于去除這些污染物。該過(guò)濾器可與第一層相同，或者如果期望，它可以在尺寸排除特性、吸收能力等方面是不同的。為了測(cè)試第一層的完整性，使用了圖2B的裝配。這里通過(guò)合適于所使用氣體的液體來(lái)濕潤(rùn)第一過(guò)濾層14。然后如所示地通過(guò)帽7B關(guān)閉出口8，但是也可使用其它裝置比如閥門(未示出)等。打開排氣孔(vent)10并將其連接到合適的檢測(cè)裝置(未示出)。在預(yù)定壓力下或系列壓力下使一種或多種選擇的氣體流經(jīng)入口6，并且流量或氣體濃度的變化可通過(guò)檢測(cè)裝置測(cè)量，該檢測(cè)裝置已經(jīng)連接到排氣孔10。為了測(cè)試第二層14B的完整性，使用了圖2C的裝配。這里通過(guò)合適于所使用氣體的液體來(lái)濕潤(rùn)第二過(guò)濾層14B。然后關(guān)閉入口6(如所示地通過(guò)帽7但是也可使用其它裝置比如閥門(未示出)等)。打開排氣孔10并將其連接到合適的檢測(cè)裝置(未示出)。在預(yù)定壓力下或系列壓力下使一種或多種選擇的氣體流經(jīng)出口8，并且流量或氣體濃度的變化可通過(guò)檢測(cè)裝置測(cè)量，該檢測(cè)裝置已經(jīng)連接到了該排氣孔10。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可理解，通過(guò)附加的一個(gè)或多個(gè)通道和/或管，可以將圖2所示的裝置用于提供吹掃氣(sweepgas)。本發(fā)明還提供了一種將多層裝置作為一個(gè)整體的完整性測(cè)試方法，即不需要單獨(dú)測(cè)試構(gòu)成該多層裝置的每一材料層，所述多層裝置包括不止一層多孔材料例如膜。與測(cè)試單個(gè)層相比，作為一個(gè)整體測(cè)試多層裝置，可以簡(jiǎn)化該多層裝置的設(shè)計(jì)，這是因?yàn)椴恍枰獙ｉT的工程以便于進(jìn)行構(gòu)成該多層裝置的每一單獨(dú)層的完整性測(cè)試。意外地，已發(fā)現(xiàn)當(dāng)將多層膜裝置作為一個(gè)整體來(lái)測(cè)試時(shí)，與在相同條件下測(cè)試的單層膜相比，混合氣體測(cè)試的靈敏度提高，這是因?yàn)楦倭康母?、滲透性更少的氣體可滲透該多層裝置的所有層(圖12和下文的實(shí)例8)。例如，包括90/10CO2/C2F6的氣體混合物等可用于根據(jù)本發(fā)明測(cè)試多層裝置。因?yàn)榇嬖诟俚腃2F6，所以與單層裝置相比，指示更小或更少膜缺陷的C2F6濃度變化將更加容易檢測(cè)。從而增加了混合氣體測(cè)試的靈敏度且更容易辨別缺陷的影響。通過(guò)二元?dú)怏w測(cè)試，由于一部分進(jìn)料氣體經(jīng)由缺陷流入滲透氣體，結(jié)果污染了滲透氣體并引起濃度變化，從而檢測(cè)到缺陷。當(dāng)該膜是完整的時(shí)，所述測(cè)試的靈敏度與進(jìn)料氣體和滲透氣體之間的濃度差相關(guān)。因?yàn)楫?dāng)該膜是以多層形式進(jìn)行二元?dú)怏w測(cè)試時(shí)，增強(qiáng)了濃度差，所以同樣增加了缺陷檢測(cè)中測(cè)試的靈敏度。作為假定的實(shí)例，考慮其中10/90六氟乙烷/CO2混合氣體經(jīng)過(guò)完整的單層膜的滲透流速為100cc/min且該滲透的六氟乙烷濃度為200ppmv的情形。如果發(fā)生泄漏，導(dǎo)致0.01cc/min的進(jìn)料氣體流入滲透氣體，滲透物濃度將增加至210ppmv，表現(xiàn)在整體值上有5％的增加。對(duì)于完整的雙層膜，其中測(cè)量氟里昂濃度為50ppmv(低于單層，這可能是由于因?qū)娱g的氣體層引起的臺(tái)階效應(yīng)(stagingeffect))，并且其將具有約50cc/min的滲透流速(單層的一半)，同樣0.01cc/min的進(jìn)料氣體泄漏進(jìn)滲透氣體將導(dǎo)致70ppmv的滲透濃度，表現(xiàn)在整體值上有40％的增加。該結(jié)果是意外的，這是因?yàn)闈B透物組成與膜材料的厚度無(wú)關(guān)。不受任何具體理論的束縛，據(jù)信多層膜裝置的滲透物中發(fā)現(xiàn)的低的六氟乙烷水平可能是由于隔開這些層的空氣或氣體組成，因?yàn)樵摎怏w隔離(即用于完整性測(cè)試的混合氣體的氣體隔離)變成了多階段分離方法，該多階段分離方法增加了測(cè)試混合物中這些氣體分離的程度。液體本發(fā)明的方法中可以使用任何合適液體作為多孔材料的濕潤(rùn)劑。濕潤(rùn)劑的選擇在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的常規(guī)技能的范圍內(nèi)，并且可基于多孔材料的化學(xué)和物理特性確定。多孔材料在它們的可濕性方面不同，其通常用接觸角θ表示。例如通過(guò)選擇非水溶劑或?qū)⑵溆玫捅砻鎻埩σ后w預(yù)濕潤(rùn)(比如30％異丙醇和70％水的混合物)且用水交換低表面張力液體，本發(fā)明的這些方法例如混合氣體測(cè)試可適于疏水膜。通過(guò)選擇具有合適的表面張力γ的液體可調(diào)整工作壓力，表面張力γ一般從約74達(dá)因/cm的水到約10的全氟化溶劑。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可理解，可通過(guò)考慮待測(cè)試的多孔材料的化學(xué)特性來(lái)選擇液體。作為實(shí)例，其中多孔材料包括親水材料，合適的液體包括水或包括水的溶液。所述溶液舉例來(lái)說(shuō)可為包含鹽和含氧烴類的含水溶液(例如醛類或醇類或純醇例如異丙醇)。其中所述多孔材料包括疏水材料，合適的液體可包括任何有機(jī)溶劑比如十二烷、全氟化化合物、四氟化碳、己烷、丙酮、苯和甲苯。氣體對(duì)于液體和氣體組分以及組合物的選擇，本發(fā)明提供了靈活性。在某些實(shí)施方案中，期望挑選在被選擇用于濕潤(rùn)待測(cè)多孔材料的液體中具有不同的滲透性的氣體。在一些實(shí)施方案中，可使用多種氣體。通?？煽紤]在所述液體中最具滲透性的氣體作為載氣。可用示蹤氣體(tracergas)來(lái)檢測(cè)缺陷的存在。該示蹤氣體可為比載氣在所述液體中更少滲透的任何氣體。所述測(cè)試靈敏度可通過(guò)在進(jìn)料組成中選擇氣體對(duì)(gaspairs)(在一些實(shí)施方案中)和具有適當(dāng)?shù)魔兜囊后w來(lái)最優(yōu)化。在使用稀釋的示蹤氣體的限制下，氣體測(cè)量的靈敏度為進(jìn)料組成和Ф的函數(shù)。dyi,edfr=-(1-1/φ)(1/yi,f-1)[1+(1/yi,f-1)/φ+fr/yi,f]2---(8)]]>通常，選擇具有大的滲透性差異的氣體對(duì)，并且氣體組成中包含痕量濃度的一種物質(zhì)和大量存在的另一種物質(zhì)是有用的。例如，對(duì)于使用普通物質(zhì)比如氮、氧、二氧化碳、氦、氫和六氟乙烷的二元?dú)怏w混合物，并且以水為孔填充液體，Ф可從約0.001變化到1。對(duì)于使用疏水液體比如十二烷進(jìn)行測(cè)試來(lái)說(shuō)，氣體對(duì)(gaspairs)可包括與低滲透性氣體(比如He、H2和N2)配對(duì)的高滲透性氣體比如乙烷、丙烷、丁烷。在一些實(shí)施方案中，這些氣體的至少之一可為氟里昂，例如六氟乙烷。在另一些實(shí)施方案中，至少一種氣體是惰性氣體。在又一其它實(shí)施方案中，至少一種氣體為CO2。在又一實(shí)施方案中，至少一種氣體包括混合氣體。其中以不止一種氣體的混合物的形式提供這些氣體，該混合物可在接觸該多孔材料之前預(yù)先混合?？梢允褂脤挿秶臍怏w組成；例如，六氟乙烷在CO2中的進(jìn)料氣體混合物可從小于0.1％變化到大于99.9％?；谝阎奶匦员热鐫B透性，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可選擇合適的氣體和氣體混合物(圖15a和b)。設(shè)備和系統(tǒng)圖3中示出了適于在本發(fā)明這些方法中使用的設(shè)備實(shí)例。該設(shè)備可包括氣源(1)和進(jìn)氣壓力調(diào)節(jié)器(2)。根據(jù)填孔溶液的揮發(fā)性，理想的是任選地在氣液接觸器(3)中充滿進(jìn)料氣體以防止溶液從膜樣品(4)中過(guò)早蒸發(fā)。任選地提供進(jìn)料壓力測(cè)量裝置(5)和滲透壓力測(cè)量裝置(6)，并且如果滲透壓力不是大氣壓力時(shí)進(jìn)料壓力測(cè)量裝置(5)和滲透壓力測(cè)量裝置(6)是有用的。在它們各自的取樣點(diǎn)測(cè)量該進(jìn)料(7)和滲透物(8)的氣體組成。根據(jù)所述測(cè)試的持續(xù)時(shí)間、所述測(cè)試設(shè)備的表面與體積比以及這些氣體的滲透性，有利的是在進(jìn)料室上包括放氣閥(9)，以確保在所述測(cè)試期間進(jìn)料濃度保持恒定。如果進(jìn)行放氣，進(jìn)氣取樣點(diǎn)可在吹掃氣流中。如果需要計(jì)算孔密度，則可使用滲透氣體流量計(jì)(10)。作為一種選擇，吹掃氣體流速(11)和進(jìn)料氣體流速也可測(cè)量，或者通過(guò)測(cè)量進(jìn)料氣體、吹掃氣體和滲透氣體的組成以及進(jìn)料氣體或吹掃氣體任何一種的流速，可計(jì)算滲透流速。應(yīng)測(cè)量過(guò)濾裝置的溫度(12)，例如在滲透氣體流中使用溫度計(jì)測(cè)量。本發(fā)明還提供了用于測(cè)定多孔材料完整性的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括前述裝置且還包括多種氣體和傳感器裝置，例如取樣和/或分析滲透流的裝置。選擇傳感器裝置在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能力范圍內(nèi)。合適的傳感器裝置可包括質(zhì)譜儀、氣相色譜儀柱、紅外檢測(cè)器、紫外檢測(cè)器、傅立葉變換紅外檢測(cè)器、容積起泡器/滴定儀。因?yàn)闅怏w組成可在4個(gè)數(shù)量級(jí)上變化，所以理想的是使用具有寬工作范圍的檢測(cè)器。該系統(tǒng)任選地包括計(jì)算機(jī)例如個(gè)人電腦。該計(jì)算機(jī)可用于控制自動(dòng)測(cè)試且還可用來(lái)存儲(chǔ)和/或分析數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)可任選地包括適于測(cè)定殼體完整性的裝置，該殼體用于容納多孔材料。殼體缺陷不會(huì)必然影響多孔材料例如過(guò)濾器的保留特性。然而，它們可導(dǎo)致過(guò)程流體泄漏，并且由于提供了外來(lái)污染物的進(jìn)入路線，所以損害過(guò)程的整體無(wú)菌性。在多孔材料殼體外部結(jié)合氣體探測(cè)器有利于對(duì)完整性和殼體泄漏的并行氣體檢測(cè)，節(jié)省了時(shí)間和設(shè)備。用于實(shí)施殼體完整性測(cè)試的過(guò)程實(shí)例可包括下面的步驟1.以填孔液體浸透所述膜，然后排出多余的液體。2.通過(guò)進(jìn)料氣體以最小的測(cè)試壓力對(duì)該系統(tǒng)加壓。注意，如果測(cè)試僅僅在一個(gè)壓力下進(jìn)行，那么進(jìn)料壓力應(yīng)設(shè)為打開所有足的以影響保留的孔。3.根據(jù)需要設(shè)定排氣速率(purgerate)以確保恒定的進(jìn)料組成。4.測(cè)量穩(wěn)定態(tài)的進(jìn)料氣體組成和壓力。5.根據(jù)需要，測(cè)量穩(wěn)定態(tài)的滲透氣體組成、壓力、溫度和流速。6.增加壓力和重復(fù)步驟3-5。7.停止氣流，并沖洗系統(tǒng)以去除氣體飽和的液體。實(shí)施例實(shí)施例1作為用于完整性的通用的和先驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)的二元?dú)怏w測(cè)試。使用在CO2中包含10+/-3％的六氟乙烷的進(jìn)料氣體測(cè)試幾個(gè)膜。這些測(cè)試在環(huán)境溫度下以30+/-5psig的進(jìn)料壓力和0+/-0.5psig的滲透壓力進(jìn)行。通過(guò)Cirrus質(zhì)譜儀(MKS，Methuen，MA)測(cè)量進(jìn)料和出口氣體組成。六氟乙烷在膜的滲透氣體中的濃度在表1中列出了。這些樣品的完整性通過(guò)獨(dú)立的測(cè)試來(lái)核實(shí)。這些膜都是由Millipore(Bedford，MA)制造的，且其中包括0.22微米Durapore，由聚偏二氟乙烯(PVDF)制成的對(duì)稱膜，其在15褶10英寸的濾芯中測(cè)試；Viresolve180，由PVDF制成的非對(duì)稱超濾膜且在2個(gè)平片樣品中測(cè)試；以及非對(duì)稱超濾膜，其由聚醚砜(PES)制成且在5個(gè)平片樣品中測(cè)試。這些膜具有顯著不同的結(jié)構(gòu)特征，比如非對(duì)稱程度、孔尺寸分布、厚度以及多孔性、滲透性和材料構(gòu)造。如理論所預(yù)測(cè)的一樣，滲透的六氟乙烷濃度對(duì)于不同的完整膜來(lái)說(shuō)全部落入了非常窄的范圍中，并且其接近根據(jù)六氟乙烷和CO2擴(kuò)散性和溶解性的參考值預(yù)測(cè)的理論值，且沒有可調(diào)整的參數(shù)。表1六氟乙烷對(duì)于完整的膜和過(guò)濾器的滲透濃度這里描述的本發(fā)明的這些方法比如混合氣體測(cè)試對(duì)于膜完整性來(lái)說(shuō)可建立通用的先驗(yàn)性標(biāo)準(zhǔn)。其它完整性測(cè)試比如氣-水測(cè)試、CorrTestTM和Betjlich瞬時(shí)測(cè)量法依靠所述測(cè)試測(cè)量法與獨(dú)立的保留測(cè)試之間的相關(guān)性來(lái)建立用于所述測(cè)試的完整性標(biāo)準(zhǔn)。所述相關(guān)性的精度取決于所述測(cè)試和膜材料固有的可變性，并且只要對(duì)膜或測(cè)試方法、材料、硬件等做出顯著改變，就必須對(duì)其重新確認(rèn)。通過(guò)混合氣體測(cè)試，可與膜結(jié)構(gòu)、保留測(cè)試方法等任何細(xì)節(jié)無(wú)關(guān)地建立絕對(duì)的完整性標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例2確定缺陷尺寸分布和對(duì)保留的影響導(dǎo)致滲透濃度與完整膜的預(yù)測(cè)值不同的缺陷的存在可能并不會(huì)給膜性能帶來(lái)不利的影響?；旌蠚怏w測(cè)試允許對(duì)缺陷的尺寸和數(shù)量(每單位面積的數(shù)量)進(jìn)行量化，并且在本實(shí)施例中所述的壓力遞變方法工作模式中對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。澆鑄兩個(gè)由PES制成的非對(duì)稱超濾膜，控制澆鑄條件以使得產(chǎn)生相同的孔尺寸分布，孔尺寸分布通過(guò)液-液多孔測(cè)量法(porometry)測(cè)得。然而，改變澆鑄條件以使一個(gè)膜(201)存在缺陷，而另一膜(205)是完整的。因此，除了這些缺陷的影響以外，預(yù)期這兩個(gè)膜具有相同的病毒保留。以水作為填孔液體實(shí)施混合氣體測(cè)試，且以CO2中10％六氟乙烷作為進(jìn)料氣體。在所述測(cè)試的過(guò)程中，該壓力從約20psi增加到約90psi。通過(guò)質(zhì)譜儀測(cè)量滲透濃度，并且通過(guò)排水量測(cè)量滲透流速。基于這些結(jié)果，根據(jù)等式5計(jì)算fr，并且從等式(6)計(jì)算出缺陷流速。在下面的表2中給出了具有缺陷的膜的測(cè)試結(jié)果。表2對(duì)于具有缺陷的膜，圖4中示出了作為壓力的函數(shù)的缺陷流速；另一膜是完整的且具有小于10-2cc/min的缺陷流速。如對(duì)該類型非對(duì)稱膜所預(yù)期的那樣，這些缺陷在壓力大于約60psi時(shí)出現(xiàn)，指示這些缺陷存在于薄的超濾層中，且在下面的微過(guò)濾支撐結(jié)構(gòu)中終止。缺陷流量隨著壓力呈指數(shù)增加，指示附加的缺陷隨著壓力增加連續(xù)打開。缺陷密度或單位面積內(nèi)的缺陷數(shù)量作為壓力的函數(shù)從等式(6)中計(jì)算。等式(3)用于計(jì)算作為壓力的函數(shù)的缺陷直徑。缺陷尺寸分布(缺陷密度比缺陷直徑)通過(guò)組合等式(3)和等式(6)的結(jié)果來(lái)獲得，這在圖5中示出。用包含抗菌素病毒ФX-174(標(biāo)稱直徑為28nm)和Ф-6(標(biāo)稱直徑為90nm)的緩沖溶液測(cè)試這兩個(gè)膜。下面表3中示出了結(jié)果。結(jié)果表明201中的缺陷降低了膜的有效性，但如果對(duì)于Ф-6的目標(biāo)清除為4LRV，該膜仍適于其預(yù)期的使用。因此，混合氣體測(cè)試可提供缺陷尺寸分布而不僅僅是給出通過(guò)/失效結(jié)果，從而可以在具有缺陷的過(guò)濾器中作出區(qū)分。表3這些缺陷對(duì)保留的影響可使用測(cè)量的缺陷尺寸分布推理計(jì)算。對(duì)于病毒過(guò)濾，其中保留主要取決于尺寸排除，LRV與下面的缺陷尺寸分布相關(guān)LRV=-log10(10-LRV*+π32τtΣj=1m(N/Aj)dj4π32τtΣj-1m(N/Aj)dj4+1/r)---(9)]]>其中LRV*是完整膜的固有保留，且r是膜流體阻力，d為缺陷直徑，其它符號(hào)之前已有描述。等式(9)是有用的，因?yàn)樗砻饕坏┤毕莩叽绶植家阎?，其?duì)保留的影響就與溶液的粘性、濃度、溫度等無(wú)關(guān)。因此，來(lái)自該混合氣體測(cè)試的結(jié)果可直接應(yīng)用到多種膜完整性應(yīng)用，其中尺寸排除是主要的分離模式。假設(shè)對(duì)205膜測(cè)量的保留是固有的LRV*，通過(guò)等式(9)計(jì)算201膜的LRV。表3中的結(jié)果表明缺陷分布對(duì)ФX-174的保留的影響極小，但是影響更高保留的Ф-6的LRV。這些計(jì)算結(jié)果與測(cè)量結(jié)果在數(shù)量上是高度一致的，這表明混合氣體測(cè)試可提供缺陷對(duì)保留影響的定量測(cè)定。實(shí)施例3比較二元?dú)怏w測(cè)試與氣-水?dāng)U散測(cè)試本實(shí)施例的結(jié)果表明混合氣體測(cè)試具有更高靈敏度，并且比氣-水?dāng)U散測(cè)試更少受外來(lái)測(cè)試變量影響。三個(gè)單層3英寸非對(duì)稱PES折疊超濾過(guò)濾器由單卷膜組成。該過(guò)濾器的制造工藝會(huì)將缺陷引入到這些過(guò)濾器中。因此，考慮到在模型制造過(guò)程中由引入的隨機(jī)缺陷引起的任何差異，期望這些過(guò)濾器具有相同的LRV。用水濕潤(rùn)這三個(gè)過(guò)濾器，并且緊跟著氣-水?dāng)U散測(cè)試在三個(gè)壓力下測(cè)試這三個(gè)過(guò)濾器。圖6中示出的結(jié)果表明所有的這三個(gè)過(guò)濾器具有相同的空氣流速。然后，使用CO2中的10％六氟乙烷作為進(jìn)料氣體，通過(guò)混合氣體測(cè)試來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)這三個(gè)過(guò)濾器。圖7中示出了作為壓力的函數(shù)的流速。110-P1-1和110-P1-2這兩個(gè)過(guò)濾器在40psig以上表現(xiàn)出流速fr的增加，表明在超濾層中具有缺陷。過(guò)濾器110-P1-1具有最多缺陷，而110-P1-3缺陷最少。因此，混合氣體擴(kuò)散測(cè)試可以區(qū)分這些過(guò)濾器，而氣-水?dāng)U散測(cè)試不能(圖6和7)。隨著實(shí)施例2的方法，確定這三個(gè)過(guò)濾器的缺陷尺寸分布。圖8中示出的結(jié)果表明110-P1-1比110-P1-2多約50％的缺陷，110-P1-2又比110-P1-3多50X的缺陷。使用包含1gG和ФX-174的緩沖溶液測(cè)試這三個(gè)過(guò)濾器和用于制造所述膜的膜的雙平片樣品(duplicateflatsheet)。下面的表4中示出了保留數(shù)據(jù)。這些結(jié)果表明與假定的完整平片樣品的保留相比，缺陷減少了所有三個(gè)過(guò)濾器的保留。表4本實(shí)施例展示了二元?dú)怏w測(cè)試的靈敏度。其可區(qū)分通過(guò)氣-水測(cè)試無(wú)法辨別的三個(gè)過(guò)濾器(圖6)。而且，二元?dú)怏w測(cè)試可量化缺陷分布，這表明過(guò)濾器110-P1-3中的缺陷比其它過(guò)濾器對(duì)LRV的影響顯著更小(圖8)。實(shí)施例4氣體混合物的比較通過(guò)評(píng)價(jià)使用不同的氣體混合物的測(cè)試的靈敏度，可說(shuō)明混合氣體測(cè)試的靈活性。對(duì)于兩種不同病毒具有內(nèi)在的LRV的對(duì)稱膜通過(guò)使用上述等式來(lái)模擬，并且假設(shè)僅僅存在單一缺陷。對(duì)于10％六氟乙烷/90％CO2和10％SF6/90％CO2在90psig進(jìn)料壓力和0psig出口壓力下，圖9中示出了缺陷尺寸對(duì)滲透濃度的影響。結(jié)果表明兩種示蹤物質(zhì)將隨著缺陷尺寸增加而增加濃度，盡管六氟乙烷對(duì)于測(cè)量最小尺寸更加敏感。實(shí)施例5病毒保留和滲透物組成之間的相關(guān)性用于建立測(cè)試結(jié)果(濃度或流速)和保留之間關(guān)系的混合氣體測(cè)試的效用可通過(guò)對(duì)病毒過(guò)濾器的計(jì)算來(lái)展示(圖10)。對(duì)于過(guò)濾器的最壞情況是給定尺寸的單一缺陷，這是因?yàn)閱我蝗毕輰?duì)保留的影響比以相同體積流速泄漏的幾種缺陷的影響更差。因此，在假設(shè)單一缺陷的情況下模擬混合氣體測(cè)試給出了對(duì)保留影響的最保守估計(jì)。在計(jì)算中，假設(shè)對(duì)于直徑分別為80、40和30nm的病毒，實(shí)施例5的過(guò)濾器的固有LRV*(即無(wú)缺陷的)為6、4以及2.5。作為打開尺寸范圍在100到2000nm內(nèi)的單一缺陷的結(jié)果，滲透物組成改變。在90psig下進(jìn)料，對(duì)于完整膜來(lái)說(shuō)六氟乙烷濃度為約135ppm。隨著六氟乙烷濃度增加到300ppm，80nm病毒物質(zhì)的LRV開始快速下降。一旦六氟乙烷濃度達(dá)到約1200ppm，40nm病毒的LRV就下降。在六氟乙烷濃度超過(guò)3000ppm之前，最少殘留的30nm病毒的LRV不受影響。使用這些結(jié)果，可構(gòu)建滲透物中六氟乙烷濃度與過(guò)濾器對(duì)病毒的保留之間的“最壞情況”關(guān)系。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將知道，對(duì)于使用不同液體(例如對(duì)于疏水膜)、不同氣體以及不同應(yīng)用(例如病毒保留、殺菌過(guò)濾)的系統(tǒng)，可以進(jìn)行類似的計(jì)算。實(shí)施例6確定缺陷尺寸分布和對(duì)Viresolve膜保留的影響在實(shí)施例2的方法之后，對(duì)一系列Viresolve180PVDF膜實(shí)施二元?dú)怏w測(cè)試方法和病毒過(guò)濾測(cè)試?？刂七@些膜的澆鑄條件，以使得通過(guò)液-液多孔性(porometry)測(cè)量測(cè)得這些膜具有相同的孔尺寸分布，但這些膜中具有不同的缺陷數(shù)量。所述膜是復(fù)合膜，其具有用于完成病毒去除的小于5微米的薄超濾層和支撐所述薄超濾層的約110微米的微濾膜層。表5(下面)示出了具有增加數(shù)量的缺陷的幾種膜的結(jié)果。所有樣品展示六氟乙烷濃度隨壓力增加的一般趨勢(shì)，這表明隨著壓力增加缺陷被打開。缺陷的另一指示為流速增加，表現(xiàn)為與氣體擴(kuò)散通過(guò)膜完整部分相比，更大比例的滲透氣體流經(jīng)缺陷。這些結(jié)果表明對(duì)于工作壓力足夠高以使缺陷打開的情況(即大于約60psig)，六氟乙烷濃度、流速以及缺陷流速與病毒保留相關(guān)。通常，缺陷流速相當(dāng)?shù)?，在約50psi之下，然后在更高壓力下增加。該結(jié)果與在薄超濾層中的缺陷相一致。如果缺陷已經(jīng)存在于微過(guò)濾層和超過(guò)濾層中，則六氟乙烷濃度、流速、缺陷流速將在更低壓力下增加。因此，瞬時(shí)技術(shù)可提供關(guān)于結(jié)構(gòu)中缺陷位置的診斷信息。表5如下表5圖11中示出了作為尺寸的函數(shù)的膜缺陷密度。缺陷密度的變化與ФX-174和Ф-6病毒保留的損失相關(guān)。這些結(jié)果表明混合氣體方法可提供對(duì)膜的定性分級(jí)和缺陷尺寸以及表面總量的量化測(cè)量。而且，限定缺陷分布的能力允許在膜之間作出區(qū)分。例如，盡管存在缺陷，樣品1對(duì)Ф-6還是具有大于5的LRV，但是對(duì)于具有更多且更大缺陷的其它樣品來(lái)說(shuō)保留更小。樣品1、2和3對(duì)ФX-174具有大于2的LRV，但是樣品4和5中更高缺陷總量將它們的LRV降低到2以下。實(shí)施例7用于中空纖維模塊的完整性測(cè)試可在包括中空纖維在內(nèi)的不同的膜模塊結(jié)構(gòu)中進(jìn)行完整性測(cè)試。中空纖維裝置包括具有0.2微米的標(biāo)稱孔尺寸和100cm2總面積的91.5mmID纖維，其通過(guò)10％六氟乙烷和90％CO2的進(jìn)料氣體在11.5、24.5和30.5psig壓力下進(jìn)行測(cè)試。在所有情形下，流速大于0.5，表明該裝置不是完整的。同樣在10psig和23psig之間的壓力下測(cè)試由AmershamBioscience(Piscataway，NJ)制造的型號(hào)為CFP-2-E-3MA的另一中空纖維裝置。廠家使用50∶50酒精-水混合物以18-30psi的起泡點(diǎn)確認(rèn)該裝置為完整的。在每一壓力下流速小于0.005，證實(shí)該膜基本上是無(wú)缺陷的。然后有意損壞該模塊以引入缺陷，在10psig下重測(cè)。滲透濃度和流速都急劇增加，證實(shí)該裝置不再完整。實(shí)施例8比較單層和多層裝置的二元?dú)怏w測(cè)試使用這里所述的二元?dú)怏w測(cè)試來(lái)測(cè)試單層和雙層聚醚砜膜(直徑293mm的盤片)。所述雙層膜的層之間沒有間隔物。兩種膜都通過(guò)水預(yù)先濕潤(rùn)，然后與包含90/10摩爾百分比的CO2/C2F6的氣體混合物在50磅每平方英寸表壓(PSIG)下接觸。為了在膜的進(jìn)料側(cè)維持恒定的氣體組成，該完整性測(cè)試以切線流動(dòng)過(guò)濾模式進(jìn)行，并且滯留物流速約為滲透流速的4倍。基于測(cè)得的工作條件以及測(cè)試氣體在水中的溶解度和擴(kuò)散性，計(jì)算得出氟里昂例如六氟乙烷的理論滲透濃度為約175ppmv。對(duì)于單層裝置來(lái)說(shuō)，測(cè)量濃度與理論值一致，然而，對(duì)于雙層膜來(lái)說(shuō)觀察到更低的氟里昂濃度(圖12)。因?yàn)槔碚撋蠞B透物組成與液體厚度無(wú)關(guān)，并且這些膜層彼此相鄰，該結(jié)果與經(jīng)由連續(xù)液體通道的滲透是不一致的。因此，在這些膜層之間的可形成氣窩(gaspocket)，并且氣體分離可劃分為兩階段工藝，從而促進(jìn)了氣體分離。注意，因?yàn)闆]有殘留物或?qū)又g的氣體去除，所以滲透物中達(dá)到的十分低濃度是瞬時(shí)的。但是因?yàn)榱彝榈牡蜐B透率，所以相對(duì)于測(cè)量時(shí)間跨度來(lái)說(shuō)(5-20分鐘)，其夾層濃度的的積累是十分緩慢的。因此，在實(shí)踐中，第二層滲透物中測(cè)得的六氟乙烷濃度低于在單層中所獲得的值的幾倍，從而提供了一種多層裝置完整性測(cè)試的方法，而在層之間不需要工程隔膜或取樣口。實(shí)施例9單層和多層裝置的完整性和保留測(cè)試在一組膜構(gòu)造(membraneconstructs)上進(jìn)行一系列測(cè)試，以比較病毒保留性和雙層以及單層裝置(具有和不具有缺陷)的二元?dú)怏w測(cè)試值。所測(cè)試的膜適于病毒保留應(yīng)用。使用90mm的盤片(47cm2有效表面面積)，如圖13所示準(zhǔn)備一組完整的和包含缺陷的裝置。在彼此的上部堆疊多層膜。不使用物理間隔物來(lái)隔離這些層，然而，據(jù)信在層內(nèi)或在層之間也會(huì)自然形成小的空氣間隔。圖13(a)示出了兩層完整的即沒有缺陷的膜。圖13(b)示出了在頂部層中(陰影區(qū)域)具有缺陷的兩層膜。圖13(c)示出了在底部層中(陰影區(qū)域)具有缺陷的兩層膜。圖13(d)示出了在頂部和底部層(陰影區(qū)域)中具有對(duì)應(yīng)(coinicidental)缺陷的兩層膜。圖13(e)示出了在頂部和底部層(陰影區(qū)域)中具有偏移(offset)缺陷的兩層膜。圖13(f)示出了具有缺陷的單層膜。圖13(g)示出了單層完整膜。使用1000μm針(足夠大以導(dǎo)致病毒保留基本完全損失)來(lái)產(chǎn)生這些缺陷，并且位于盤片中心，除了組合(e)(偏移缺陷)。對(duì)于偏移缺陷情形，這些缺陷位于距盤片外周約10mm并且間隔180°。所有的這些盤片從相同的PES超濾膜材料中切割且制備雙份。對(duì)于這組裝置，以層疊方式小心裝配兩個(gè)膜層。這些實(shí)驗(yàn)中使用的膜包括兩個(gè)部分薄超濾部分(通常指外皮側(cè)(skinside))和較厚微過(guò)濾部分。這兩個(gè)部分形成連續(xù)的梯度。對(duì)于二元?dú)怏w測(cè)試，以外皮向上(超濾部分在上游)和外皮向下兩中取向測(cè)試這些膜。對(duì)于該保留測(cè)試，將這些膜以外皮向下方向取向，該方向通常是最優(yōu)過(guò)濾效率的優(yōu)選方向。在保留測(cè)試前，每一個(gè)裝置使用10/90Freon/CO2氣體混合物作為測(cè)試氣體來(lái)進(jìn)行二元?dú)怏w測(cè)試。使用MKS模式CirrusLM99質(zhì)譜儀(MKS，Wilmington，MA)來(lái)測(cè)量氣體組成。這些裝置在50PSIG下以4∶1的吹掃/滲透流速比來(lái)測(cè)試。在每一測(cè)試條件下，記錄進(jìn)料壓力、滲透氣體流速、殘留氣體流速和滲透氣體組成。這些裝置的保留測(cè)試包括在30PSIG的恒定壓力下滲透250ml緩沖溶液通過(guò)這些膜，該緩沖溶液包含濃度在約1×106到1×108pfu/ml的抗菌素ФX-174(直徑約為28nm)。對(duì)測(cè)試物流和流出物流進(jìn)行化驗(yàn)，以確定病毒對(duì)數(shù)減少值(LRV)。這些結(jié)果體現(xiàn)在圖14中。圖14中的字母對(duì)應(yīng)于圖13中前述的構(gòu)造。如可從圖14看到的，通過(guò)使用二元?dú)怏w測(cè)試，可區(qū)分完整的雙層膜裝置與完整的單層裝置，并且同樣可區(qū)分完整的雙層膜裝置與僅僅一層中存在缺陷的雙層裝置。而且，在僅僅一層中存在缺陷的情形下，或者兩層中都存在缺陷但沒有重疊或重合的情形下，與在雙層膜上相比，缺陷在單層膜上對(duì)病毒保留的影響明顯更大。因?yàn)楫?dāng)測(cè)試雙層膜時(shí)，這導(dǎo)致鄰接層至少部分阻塞流經(jīng)該缺陷的氣流。實(shí)施例10對(duì)于多層裝置比較二元?dú)怏w測(cè)試與氣-水?dāng)U散測(cè)試本實(shí)施例的結(jié)果表明，與氣-水?dāng)U散測(cè)試相比，混合氣體測(cè)試具有更高的靈敏度，并且更少受到外來(lái)測(cè)試變量的影響。由單卷膜制成具有900cm2或1800cm2的膜面積的三個(gè)雙層非對(duì)稱PES平片超濾過(guò)濾器。過(guò)濾器制備工藝會(huì)將缺陷引入到過(guò)濾器中。因此，盡管存在部件制造過(guò)程中由引入的隨機(jī)缺陷導(dǎo)致的任何差異，期望這些過(guò)濾器具有相同的LRV。將三個(gè)過(guò)濾器中的每一個(gè)用水濕潤(rùn)，并且在30psig壓力下使用氣-水?dāng)U散測(cè)試來(lái)進(jìn)行測(cè)試。然后，以4∶1的吹掃氣體/滲透氣體流速，使用在30psig下的CO2中的10％六氟乙烷作為進(jìn)料氣體，對(duì)三個(gè)過(guò)濾器進(jìn)行混合氣體測(cè)試。使用包含1gG和ФX-174的緩沖溶液測(cè)試這三個(gè)過(guò)濾器(隨同用于制造這些裝置的膜的三個(gè)90mm直徑的盤片樣品(46cm2膜面積))。在這些膜被沾污后到流量從初始的未沾污值下降75％，測(cè)量保留值。下面的表6中示出了空氣擴(kuò)散、二元?dú)怏w和保留數(shù)據(jù)。裝置2的LRV與作為對(duì)照的90mm盤片樣品的平均值沒有明顯不同，因此認(rèn)為其是完整的。裝置3展示了比對(duì)照盤片低0.9的LRV，并且裝置4展示了比控制盤片低0.3的LRV。如表6中所示，氣-水?dāng)U散測(cè)試無(wú)法在這三個(gè)裝置之間作出區(qū)分，因?yàn)闇y(cè)量出所有的三個(gè)裝置都具有彼此接近的氣-水?dāng)U散值。表6中示出的二元測(cè)試氣體值是以ppm計(jì)的測(cè)得的六氟乙烷滲透氣體濃度。與氣-水?dāng)U散測(cè)試相比，二元?dú)怏w測(cè)試可清楚地鑒別其中LRV低于對(duì)照盤片的兩個(gè)裝置。而且，如表6中的數(shù)據(jù)所示，二元?dú)怏w測(cè)試值示出了二元?dú)怏w測(cè)試值與這些裝置的固有膜LRV的偏差之間清楚的關(guān)系。表6對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯然在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可對(duì)本發(fā)明做出許多修改和改進(jìn)。這里所述的具體實(shí)施方式僅僅以實(shí)施例的方式來(lái)提供，而不是以任何方式對(duì)其進(jìn)行限制。說(shuō)明書和實(shí)施例都僅應(yīng)視為示例性的，本發(fā)明真實(shí)的范圍和精神由所附的權(quán)利要求書給出。權(quán)利要求1.一種測(cè)定多孔材料完整性的方法，其包括a)用液體濕潤(rùn)該多孔材料；b)用包括兩種或更多氣體的混合物接觸多孔材料的第一表面，其中所述混合物中的至少一種氣體與所述混合物中的其它氣體相比對(duì)所述液體具有不同的滲透性；c)對(duì)所述多孔材料的第一表面施加壓力；d)測(cè)定接近所述多孔材料第二表面的區(qū)域中所述氣體的至少之一的濃度。2.權(quán)利要求1的方法，其中測(cè)定的濃度是在與所述混合物中至少另一種氣體相比在所述液體中具有較小的滲透性的氣體的濃度。3.權(quán)利要求1的方法，其中滲透性最強(qiáng)的氣體為載氣。4.權(quán)利要求1的方法，其中所述載氣為CO2。5.權(quán)利要求2的方法，其中測(cè)定的濃度為六氟乙烷的濃度。6.權(quán)利要求2的方法，其中測(cè)定的濃度為六氟化硫的濃度。7.權(quán)利要求1的方法，其中所述氣體中的至少一種氣體為惰性氣體。8.權(quán)利要求1的方法，其中所述多孔材料包括親水材料。9.權(quán)利要求1的方法，其中所述多孔材料包括疏水材料。10.權(quán)利要求1的方法，其中所述多孔材料包括膜。11.權(quán)利要求10的方法，其中所述膜包括過(guò)濾裝置。12.權(quán)利要求10的方法，其中所述膜為非對(duì)稱膜。13.權(quán)利要求10的方法，其中所述膜為對(duì)稱膜。14.權(quán)利要求10的方法，其中所述膜包括聚合物。15.權(quán)利要求14的方法，其中所述聚合物為PVDF。16.權(quán)利要求14的方法，其中所述聚合物為PES。17.權(quán)利要求10的方法，其中所述膜為平板形式或螺旋纏繞形式的平片。18.權(quán)利要求10的方法，其中所述膜為中空纖維或管狀形式的折疊片。19.權(quán)利要求1的方法，其中所述液體包括水。20.權(quán)利要求3的方法，其中進(jìn)料氣體以約90％的體積存在且第二氣體以約10％的體積存在。21.權(quán)利要求1的方法，其中測(cè)定的濃度由質(zhì)譜儀檢測(cè)。22.權(quán)利要求1的方法，其中預(yù)定濃度以氣體中的每種在所述液體中的滲透性為依據(jù)。23.權(quán)利要求1的方法，其中預(yù)定濃度以氣體中的每種在所述液體中的擴(kuò)散速率為依據(jù)。24.權(quán)利要求1的方法，其中所述多孔材料是包括多于一層的膜。25.權(quán)利要求1的方法，其中所述多孔材料選自聚醚砜、聚酰胺、尼龍、纖維素、聚四氟乙烯、聚砜、聚酯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯、四氟乙烯-全氟代(烷基乙烯醚)共聚物、聚碳酸酯、聚乙烯、玻璃纖維、聚碳酸酯、陶瓷和金屬。26.權(quán)利要求1的方法，其還包括e)比較d)中測(cè)定的濃度與預(yù)定濃度，其中d)中測(cè)定濃度與預(yù)定濃度之差指示所述多孔材料是不完整的。27.一種測(cè)定多孔膜完整性的方法，其包括a)用水濕潤(rùn)所述多孔膜；b)同時(shí)用CO2和六氟乙烷接觸所述膜的第一表面；c)對(duì)所述多孔材料的第一表面施加壓力；d)測(cè)定接近該膜第二表面的區(qū)域中六氟乙烷的濃度；以及e)比較六氟乙烷在d)中測(cè)定的濃度與預(yù)定濃度，其中六氟乙烷的測(cè)定濃度超過(guò)預(yù)定濃度指示所述膜是不完整的。全文摘要本發(fā)明涉及使用多種氣體對(duì)多孔材料進(jìn)行完整性測(cè)試以及實(shí)施所述測(cè)試的設(shè)備和系統(tǒng)。文檔編號(hào)G01N15/08GK1979124SQ20061017193公開日2007年6月13日申請(qǐng)日期2006年10月11日優(yōu)先權(quán)日2005年10月11日發(fā)明者約翰·J.·盧納德,薩爾瓦托雷·吉利亞,馬尼·克里什南申請(qǐng)人:米利波爾公司