親水性除菌過(guò)濾器完整性檢測(cè)儀WINTESS-D 的原理、方法及問(wèn)題

發(fā)布日期：2024-04-19      瀏覽次數(shù)：349

親水性除菌過(guò)濾器完整性檢測(cè)儀WINTESS-D 的原理、方法及問(wèn)題

A. 擴(kuò)散流（DF）測(cè)試

DF的原理
是，當(dāng)用水等充分潤(rùn)濕的無(wú)菌過(guò)濾過(guò)濾器的膜表面用空氣或氮?dú)饧訅海ㄒ?guī)定壓力為BP控制標(biāo)準(zhǔn)值的80%左右）時(shí)，膜將具有形成的高度隨孔徑而變化。該水柱的一次側(cè)處于高壓，二次側(cè)處于大氣壓，因此高壓側(cè)的氣體擴(kuò)散到水膜中，加壓氣體從高壓側(cè)穿過(guò)水膜流向水柱。指大氣壓側(cè)的滲透現(xiàn)象。無(wú)菌過(guò)濾 過(guò)濾器的孔徑越大，水柱越低，DF含量越高。另外，如果小，水柱就會(huì)高，DF的量就會(huì)少。

方法：
對(duì)充分潤(rùn)濕的無(wú)菌過(guò)濾器施加并保持制造商定的恒定氣壓（通常是壓縮空氣或氮?dú)猓?。然后，加壓氣體由于擴(kuò)散現(xiàn)象而透過(guò)除菌過(guò)濾器內(nèi)部的水膜，從過(guò)濾器的二次側(cè)流出。這是一種定量方法，測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)流出的氣體量，并根據(jù)過(guò)濾器制造商進(jìn)行的細(xì)菌挑戰(zhàn)試驗(yàn)的結(jié)果，根據(jù)該量是否在規(guī)定范圍內(nèi)，做出通過(guò)/失敗判斷。控制標(biāo)準(zhǔn)值由制造商規(guī)定。在制造過(guò)程中應(yīng)用此測(cè)試方法時(shí)，DF 的量會(huì)根據(jù)施加的壓力而增加或減少，因此保持氣體壓力恒定非常重要（圖 1）。



應(yīng)用問(wèn)題
無(wú)菌過(guò)濾器制造商正在使用 10 英寸濾筒進(jìn)行相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)，以確定完整性測(cè)試控制標(biāo)準(zhǔn)?？刂茦?biāo)準(zhǔn)值以一定規(guī)定壓力下DF值≤○○m2/min表示。
也就是說(shuō)，采用最大DF控制值，濾波器制造商向用戶(hù)提供性能低于控制標(biāo)準(zhǔn)值的濾波器。當(dāng)使用20英寸或以上的多墨盒時(shí)，這可能會(huì)導(dǎo)致以下問(wèn)題。
例如，以 20 英寸濾芯為例，如果存在如圖 1 所示的情況，即使構(gòu)成多重過(guò)濾器的各個(gè)過(guò)濾器中存在剔除物，20 英寸濾芯也會(huì)通過(guò)?？紤]到這一點(diǎn)，一些制造商并沒(méi)有為 20 英寸鏡頭提供比 10 英寸鏡頭雙倍的擴(kuò)散量，但這并不是一個(gè)的解決方案。此外，在制造過(guò)程中，過(guò)濾器制造商
對(duì)每個(gè)10英寸濾芯進(jìn)行一次壓力（ΔP）和DF量（10英寸非目標(biāo)PES膜過(guò)濾器）的完整性測(cè)試，并在組裝成多濾芯后再進(jìn)行一次完整性測(cè)試。雖然這是作為檢查進(jìn)行的，但為了防止發(fā)貨后發(fā)生意外，用戶(hù)需要在使用過(guò)濾器之前和之后進(jìn)行完整性測(cè)試。順便說(shuō)一句，即使是單個(gè)10英寸墨盒也存在無(wú)法通過(guò)測(cè)試的情況，這一事實(shí)表明，多個(gè)墨盒的DF測(cè)試的有效性存在“理論上的限制"。換句話(huà)說(shuō)，DF測(cè)試可以說(shuō)是一種其應(yīng)用僅限于10英寸以下濾筒過(guò)濾器的方法。因此，如果需要構(gòu)建多重過(guò)濾系統(tǒng)，就需要采取結(jié)合可以檢測(cè)針孔的測(cè)試等措施。



B. 泡點(diǎn) (BP) 測(cè)試

BP 的原理
是用空氣或氮?dú)鈱?duì)足夠潮濕的無(wú)菌過(guò)濾器的初級(jí)側(cè)加壓。隨著壓力的增加，無(wú)菌過(guò)濾器毛細(xì)管內(nèi)的潤(rùn)濕液體被推向二次側(cè)。潤(rùn)濕液最終會(huì)從毛細(xì)孔排出到二次側(cè)，這個(gè)壓力克服潤(rùn)濕液的表面張力而將潤(rùn)濕液排出到二次側(cè)時(shí)的壓力稱(chēng)為BP。作為孔徑和潤(rùn)濕液表面張力的函數(shù)。



方法：
使用加壓氣體通過(guò)充分濕潤(rùn)的無(wú)菌過(guò)濾器，盡可能緩慢地增加壓力。大約 10 至 20 kPa/min 的壓力增加速率是理想的。如果提升率增加，數(shù)據(jù)分辨率將會(huì)降低。此時(shí)的供氣量必須保持恒定。在加壓開(kāi)始時(shí)的低壓狀態(tài)下幾乎不產(chǎn)生DF，繪制在圖表上時(shí)，得到線(xiàn)性的壓力增加線(xiàn)。隨著壓力的不斷增加，DF會(huì)逐漸出現(xiàn)，壓力增加圖會(huì)畫(huà)出一條曲線(xiàn)。該曲線(xiàn)稱(chēng)為DF曲線(xiàn)，近似為二次曲線(xiàn)。只要曲線(xiàn)保持恒定的變化率，它就處于 DF 狀態(tài)，而不是 BP 狀態(tài)。當(dāng)達(dá)到 BP 時(shí)，DF 曲線(xiàn)上會(huì)出現(xiàn)拐點(diǎn)。第一個(gè)拐點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)的壓力稱(chēng)為第一個(gè) BP (BP1)。此時(shí)，氣體泄漏量極小，壓力繼續(xù)升高，但隨著壓力升高，從較小的孔（BP2...BPn）中產(chǎn)生BP。從壓力上升圖中區(qū)分這個(gè)拐點(diǎn)是非常困難的，并且需要一種能夠獲得漂亮的DF曲線(xiàn)和每個(gè)壓力采樣點(diǎn)的變化率的技術(shù)來(lái)檢測(cè)亞微米微孔。另外，過(guò)濾器制造商規(guī)定的BP對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)值是根據(jù)細(xì)菌挑戰(zhàn)試驗(yàn)的結(jié)果確定的，與DF試驗(yàn)類(lèi)似，表示為BP≧對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)值。　　

應(yīng)用問(wèn)題
DF測(cè)試是一種定量測(cè)試，而B(niǎo)P測(cè)試是一種定性測(cè)試方法，理論上可以檢測(cè)0.2μm或更大的單個(gè)孔。BP測(cè)試方法是一種非常精密的測(cè)試方法，對(duì)于過(guò)濾面積大（DF量大）的濾筒式過(guò)濾器來(lái)說(shuō)，幾乎無(wú)法目視驗(yàn)證。隨著過(guò)濾面積的增加，DF的量增加，使得目視判斷BP更加困難。為了克服這個(gè)問(wèn)題，有一個(gè)歷史背景，允許視覺(jué)驗(yàn)證的DF測(cè)試方法被設(shè)計(jì)出來(lái)。BP 測(cè)試的真正要求是檢測(cè)無(wú)菌過(guò)濾器內(nèi)可能存在的大于 0.2 μm 的孔隙。如果無(wú)菌過(guò)濾器上有一個(gè)足夠大的孔（針孔），足以讓細(xì)菌泄漏，從流體動(dòng)力學(xué)角度來(lái)看，通過(guò)該針孔滲透的藥液量將是最高的，并且存在細(xì)菌泄漏的風(fēng)險(xiǎn)到濾液側(cè)變大。如何檢測(cè)這個(gè)針孔是一個(gè)重要的問(wèn)題。然而，以目前的技術(shù)水平，只能檢測(cè)到BP1到BPn，其中BP是階段性且連續(xù)出現(xiàn)的，而不是代表最大空洞的BP1，導(dǎo)致BP1被埋在BP組中的問(wèn)題。