JP2012035265A - 濾過膜評価システム - Google Patents

Abstract

【課題】３種類以上等、平均分子量の異なる複数の分子量標準物質を用いる場合であっても、短時間で濾過膜の分画分子量を決定できる濾過膜評価システムを提供する。
【解決手段】複数の分子量標準物質を溶解してなる循環液を濾過するクロスフロー濾過装置１と、濾液と循環液をそれぞれクロスフロー濾過装置１からサンプリングし、濾液及び循環液のクロマトグラムを取得する液体クロマトグラフ２と、濾液及び循環液のクロマトグラムから複数の分子量標準物質のピーク面積を解析し、濾液のピーク面積と循環液のピーク面積から分子量標準物質の阻止率を計算し、計算された複数の分子量標準物質の阻止率をプロットして濾過膜の分画分子量の決定可能にする解析装置３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は濾過膜の評価方法を容易にする濾過膜評価システムに係り、特に限外濾過膜（ＵＦ膜）やナノ濾過膜（ＮＦ膜）の分離性能の指標としての分画分子量（ＭＷＣＯ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｗｅｉｇｈｔ Ｃｕｔ Ｏｆｆ）が、簡単に決定できる濾過膜評価システムに関する。

「分画分子量（ＭＷＣＯ）」は、濾過膜が９０％以上分離することのできる最小分子量として定義される。分画分子量の測定には、一般には分子量標準物質としてタンパクマーカーを使用して濾過装置で濾過するが、低分子になるほど高価である。更にタンパク質には荷電があるため、リン酸緩衝液等の調合が必要となる。そこで安価なポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を分子量標準物質として用いる。ＰＥＧの場合、純水、若しくは、イオン交換水に溶解させるだけで使用できる。

分画分子量の決定は、液体クロマトグラフィーで求められたそれぞれの阻止率を、図８に示すような確率対数紙上でプロットして実施するので、両対数グラフ上に少なくとも３点以上プロットすることが好ましい。このため、通常、平均分子量の異なる３種類以上の分子量標準物質（マーカー）を用い、確率対数紙上で阻止率９０％の分子量を算出し、ＮＦ膜の分離性能の指標とする。

従来は、平均分子量の異なる３種類以上の分子量標準物質としてのＰＥＧを用意し、それぞれ、１種類のＰＥＧ毎に、濾過装置に収納された被測定対象となる濾過膜を透過した濾液と循環液（原液）とをサンプリングし、液体クロマトグラフィーで濃度を測定し、その後、その濃度より阻止率を算出する。これを、平均分子量の異なる３種類以上のＰＥＧについて直列的に順に測定し、求められた３種類以上のＰＥＧの阻止率から、９０％以上阻止する分子量を算出する（非特許文献１参照。）。
例えば、４種類のサンプルを得る場合、即ち、第１分子量標準物質として平均分子量７５００のＰＥＧ６０００（和光純薬製）を、第２分子量標準物質として平均分子量３０００のＰＥＧ４０００（和光純薬製）を、第３分子量標準物質として平均分子量１０００のＰＥＧ１０００（和光純薬製）を、第４分子量標準物質として平均分子量２００のＰＥＧ２００（和光純薬製）をそれぞれ用意し、これらの４種類の分子量標準物質を直列的に個別に濾過して濾過膜を評価する場合は、従来は、次のような直列的な手順になる。

（イ）先ず、第１分子量標準物質のＰＥＧ６０００から始めるとする。ＰＥＧ６０００の全循環濾過を開始して３０分後に、ＰＥＧ６０００の濾液と循環液とをサンプリングし、液体クロマトグラフィーで濃度を測定する。「全循環濾過」は、濾液をタンクに戻しながら、濃度一定の条件で濾過を行う。

（ロ）次に、第２分子量標準物質としてのＰＥＧ４０００の濾過を行うが、その前に、濾過装置、被測定対象となる濾過膜を洗浄してＰＥＧ６０００を除去する。タンクに純水を供給して、約３０分間循環させ、その３０分間の内の最後の１０分間は全循環濾過を行いながら洗浄を行う。その後、一旦、洗浄液を抜き出し、新たな純水をタンクに供給する。再度、循環、全循環を行い、その循環液、濾液をサンプリングする。

（ハ）この洗浄後の純水のサンプリング液を、液体クロマトグラフィーにかけ、ピークが発現しないこと、即ち濾過装置内にＰＥＧ６０００が残存していないことを確認して水洗処理の確認をする。

（ニ）濾過装置内に第１分子量標準物質のＰＥＧ６０００が残存していないことを確認されたら、第２分子量標準物質としてのＰＥＧ４０００の濾過を行い、上記（イ）〜（ハ）の手順と同様な処理を行う。

（ホ）濾過装置内に第２分子量標準物質のＰＥＧ４０００が残存していないことを確認されたら、第３分子量標準物質としてのＰＥＧ１０００の濾過を行い、上記（イ）〜（ハ）の手順と同様な処理を行う。

（ヘ）濾過装置内に第３分子量標準物質のＰＥＧ１０００が残存していないことを確認されたら、第４分子量標準物質としてのＰＥＧ２００の濾過を行い、上記（イ）〜（ハ）の手順と同様な処理を行う。

このような従来の濾過膜の評価方法で、４種類の分子量標準物質を直列的に個別に濾過して４種類のサンプルを得る場合に必要な評価時間は、表１に示すように、２６０分＝４時間２０分となる：

なお、上記の水洗処理の確認は、一旦確認が取れているならば、液体クロマトグラフィーによる分析行為については、別途行っても構わない。表１から分かるように、１種類の分子量標準物質の濾液と循環液を採取するのに約１時間必要なので、従来の濾過膜の評価方法によれば、１本の濾過膜の直列的な３種類の分子量標準物質の測定には約３時間強、直列的な４種類の分子量標準物質の測定には約４時間強、掛かることとなる。

▲セン▼高白他１名、「分子サイズによる限外濾過阻止特性の評価」、化学工学論文集、第１９巻、第６号、１９９３年、ｐ．１１０５−１１１２

本発明は、３種類以上等、平均分子量の異なる複数の分子量標準物質を用いる場合であっても、短時間で濾過膜の分画分子量を決定できる濾過膜評価システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の態様は（イ）分子量の異なる複数の分子量標準物質を溶媒に同時に溶解してなる循環液を循環し、循環液を濾過膜を用いてクロスフロー濾過するクロスフロー濾過装置と、（ロ）濾過膜を透過した濾液と循環液をそれぞれクロスフロー濾過装置からサンプリングし、サンプリングされた濾液と循環液から、横軸上に複数の分子量標準物質に対応した複数のピークが並列した濾液のクロマトグラムと、横軸上に複数の分子量標準物質に対応した複数のピークが並列した循環液のクロマトグラムを取得する液体クロマトグラフと、（ハ）濾液のクロマトグラムから複数の分子量標準物質に対応するそれぞれのピーク面積を解析し、循環液のクロマトグラムから複数の分子量標準物質に対応するそれぞれのピーク面積を解析し、濾液のクロマトグラムから求められたそれぞれのピーク面積と、循環液のクロマトグラムからから求められたそれぞれのピーク面積から、複数の分子量標準物質の阻止率を、複数の分子量標準物質毎に、それぞれ計算し、計算された複数の分子量標準物質の阻止率を、確率対数グラフ上にプロットして表示し、濾過膜の分画分子量の決定可能にする解析装置とを備えることを特徴とする濾過膜評価システムであることを要旨とする。

なお、本発明の態様で述べた解析装置が濾過膜の評価方法を実現するためのプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に保存し、この記録媒体をコンピュータシステムによって読み込ませることにより、濾過膜の評価方法の一部を自動化することができる。

本発明によれば、平均分子量の異なる複数の分子量標準物質の数をｎ個（ｎは２以上の正の整数）として、ｎ個の分子量標準物質を個別に直列的に測定した場合と同一の評価結果を、１／ｎの評価時間で評価可能な濾過膜評価システムを提供することができる。

本発明の実施の形態に係る濾過膜評価システムの論理的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る濾過膜評価システムを構成するクロスフロー濾過装置の概略を説明する模式図である。 本発明の実施の形態に係る濾過膜の評価方法を説明するフローチャートである。 本発明の被測定対象（濾過膜）の一例の構造の概略を示す模式的な鳥瞰図である。 本発明の実施の形態に係る濾過膜評価システムにおいて、液体クロマトグラフが測定した循環液のクロマトグラムの一例を示す図である。第１分子量標準物質としてのＰＥＧ６０００、第２分子量標準物質としてのＰＥＧ４０００を、第３分子量標準物質としてのＰＥＧ１０００を、第４分子量標準物質としてのＰＥＧ２００の組み合わせを選択した場合、クロマトグラムのピークが重ならないことを示す。 ＰＥＧ６０００、ＰＥＧ４０００、ＰＥＧ１０００、ＰＥＧ４００、ＰＥＧ２００の組み合わせでは、クロマトグラムのピークが重なってしまうのでの阻止率が算出できないことを説明する図である。 本発明の実施の形態に係る濾過膜評価システムにおいて、液体クロマトグラフが測定した濾液のクロマトグラムの一例を示す図である。 分画分子量を決定するために、液体クロマトグラフィーで求められた４点の阻止率データをプロットした確率対数紙を説明する模式図である。 図９（ａ）は、従来の濾過膜の評価方法において単独で測定された、ＰＥＧ６０００の循環液のクロマトグラムとそのピーク面積Ａ_ｂ１を、図９（ｂ）は、単独で測定された、ＰＥＧ６０００の濾液のクロマトグラムとそのピーク面積Ａ_ｐ１を示す図である。 図１０（ａ）は、従来の濾過膜の評価方法において単独で測定された、ＰＥＧ４０００の循環液のクロマトグラムとそのピーク面積Ａ_ｂ２を、図１０（ｂ）は、単独で測定された、ＰＥＧ４０００の濾液のクロマトグラムとそのピーク面積Ａ_ｐ２を示す図である。 図１１（ａ）は、従来の濾過膜の評価方法において単独で測定された、ＰＥＧ１０００の循環液のクロマトグラムとそのピーク面積Ａ_ｂ３を、図１１（ｂ）は、単独で測定された、ＰＥＧ１０００の濾液のクロマトグラムとそのピーク面積Ａ_ｐ３を示す図である。 図１２（ａ）は、従来の濾過膜の評価方法において単独で測定された、ＰＥＧ２００の循環液のクロマトグラムとそのピーク面積Ａ_ｂ４を、図１２（ｂ）は、単独で測定された、ＰＥＧ２００の濾液のクロマトグラムとそのピーク面積Ａ_ｐ４を示す図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

又、以下に示す本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

（本発明の実施の形態）
本発明の実施の形態に係る濾過膜評価システムは、図１に示すように、被測定対象となる濾過膜を収納してクロスフロー濾過するクロスフロー濾過装置１、このクロスフロー濾過装置１に収納された濾過膜を透過した濾液と循環液（原液）とをサンプリングし、濃度を測定する液体クロマトグラフ２、及びクロスフロー濾過装置１及び液体クロマトグラフ２を制御し、且つ、濾過膜の分離性能を解析して濾過膜の分画分子量を決定する解析装置３とを備える。

本発明の実施の形態に係る濾過膜評価システムにおいては、平均分子量の異なる複数の分子量標準物質を従来のように、直列的に順に濾過して分離性能を算出するためのサンプル液を採取するのではなく、平均分子量の異なる複数の分子量標準物質をすべて溶媒に溶解した循環液（原液）を作成して、複数の分子量標準物質をクロスフロー濾過装置１で同時に（並列的に）濾過し、濾過膜を透過した濾液と循環液（原液）とをサンプリングし、液体クロマトグラフ２でそれぞれの濃度を測定する。

分画分子量の決定においては、確率対数グラフ上に複数の分子量標準物質の点（好ましくは、少なくとも３点以上の点）をプロットすることが好ましいことは既に述べたとおりである。液体クロマトグラフ２で測定する時、これらの複数の分子量標準物質に対応するクロマトグラムのピークが重ならないように留意すべきである。例えば、４種類のサンプルを得る場合、第１分子量標準物質としてのＰＥＧ６０００、第２分子量標準物質としてのＰＥＧ４０００を、第３分子量標準物質としてのＰＥＧ１０００を、第４分子量標準物質としてのＰＥＧ２００の組み合わせを選択した液体クロマトグラフィーでは、リテンションタイム（ピークが発現する時間）が大きく違うため、図５に示すように、ピークが重ならないので、これらの４種類の分子量標準物質を混合して同時にクロマトグラムを測定しても差し支えない。クロマトグラムのピークは分子量が大きいものから出現するので、図５で左から順にＰＥＧ６０００、ＰＥＧ４０００、ＰＥＧ１０００、ＰＥＧ２００のピークとなる。しかし、例えば、図６に示すように、ＰＥＧ６０００、ＰＥＧ４０００、ＰＥＧ１０００、ＰＥＧ４００、ＰＥＧ２００の組み合わせでは、クロマトグラムのピークが重なってしまい、それ故に解析装置３が各ＰＥＧの阻止率が算出できず、分画分子量も算出できないことになる。このため、分画分子量１０００が想定される場合は、ＰＥＧ２００、ＰＥＧ１０００、ＰＥＧ４０００の組み合わせでＰＥＧ３種類を混合し、分画分子量３０００が想定される場合は、ＰＥＧ１０００、ＰＥＧ４０００、ＰＥＧ６０００の組み合わせでＰＥＧ３種類を混合する等、液体クロマトグラフ２で測定する時、クロマトグラムのピークが重ならないように分子量標準物質の組み合わせを検討する必要がある。実液での濾過条件が異なるとしても、液体クロマトグラフ２へのサンプルをクロスフロー濾過装置１から採取する条件（濾過圧力、濾過温度、線速）を同じにして、違う膜の阻止率を算出することで、膜間の分離性能の違いを正等に評価することができる。

図２に示すように、本発明の実施の形態に係る濾過膜評価システムを構成するクロスフロー濾過装置１は、被測定対象（濾過膜）１１と、被測定対象１１の上流側に接続された上流側配管１５ｂ、被測定対象１１の下流側に接続された循環液配管１５ｃ、被測定対象１１の下流側から分岐した濾液配管１５ｅ、上流側配管１５ｂに接続されたポンプ１２、ポンプ１２に接続された供給配管１５ａ、供給配管１５ａに接続された循環タンク１３、循環液配管１５ｃに接続された熱交換器１４、熱交換器１４に接続され、循環液（原液）を循環タンク１３に戻すリターン配管１５ｄを備える。

本発明の被測定対象（濾過膜）１１は、図４に示すように直径１０〜５０ｍｍΦ、長さが３００ｍｍ〜２０００ｍｍの円柱形状の多孔質基材１１１を基礎としており、多孔質基材１１１の長手に直交する方向の断面はレンコン状に複数個の流路１１３が形成されたモノリス形状である（但し、図４は被測定対象１１の一例であり、レンコン状の構造に限定される必要はない。）。例えば、直径３０ｍｍΦ、長さが１０００ｍｍの円柱形状の場合、直径３ｍｍΦの円筒状の穴が流路１１３として３７個貫通する構造を構成することが可能であるが、流路１１３の数は３７個に限定されるものではない。又、流路１１３は、六角断面や四角形断面を有するような任意の形状に形成しても良い。図４の左側に示した入口側端面近傍、及び図４の右側に示した出口側端面近傍の多孔質基材１１１の周りには、釉薬シール１１２が接続用カラー部として円環状に設けられている。図２において、図示を省略した濾過膜収納ケースに、被測定対象（濾過膜）１１を収納する際には、入口側端面近傍及び出口側端面近傍の釉薬シール（接続用カラー部）１１２にＯ−リングを設けて、濾過膜収納ケースに対し密閉構造を実現すれば良い（図２は模式的な図であるので、詳細な濾過膜収納ケースの図示を省略している。）。

レンコン状に設けられた複数個の流路１１３の内、隣接する２つの流路１１３の間が濾過膜１１の隔壁になる。図４に示すような被測定対象（濾過膜）１１の構造によれば、例えば、分子量の異なる複数の分子量標準物質を溶媒（純水）に溶解して用意した循環液（原液）を図４の左側に示した入口側端面から流路１１３に導入すると、その循環液（原液）が、流路１１３内壁に形成されたＵＦ膜やＮＦ膜、或いはＵＦ膜とＮＦ膜との積層膜において分離され、多孔質の隔壁を透過して被測定対象（濾過膜）１１の最外壁から排出されるため、分子量の異なる複数の分子量標準物質を分離することができる。濾過膜１１の基材本体となる多孔質基材１１１は、押し出し成形等により多孔質材料からなる円柱形状のモノリス型フィルターエレメントとして形成され、多孔質材料としては、耐食性と温度変化による濾過部の細孔径の変化が少ない点や充分な強度が得られる点から、例えば、アルミナを用いることができる。しかし、アルミナ以外にコーディエライト、ムライト、炭化珪素等のセラミックス材料を使用することもできる。

したがって、実際には、被測定対象１１を、濾過膜収納ケースにＯ−リング等で密閉して収納し、図２に示すように、上流側配管１５ｂ、循環液配管１５ｃ、濾液配管１５ｅはこの濾過膜収納ケースに接続されるようにすれば良い。上流側配管１５ｂには、流量計Ｆ１，上流側圧力計Ｐ１が接続され、循環液配管１５ｃには、温度計Ｔ２，下流側圧力計Ｐ２が接続される。上流側圧力計Ｐ１と下流側圧力計Ｐ２との圧力差を一定にすれば、膜透過流速を一定に制御できる。

図２に示すように、濾液配管１５ｅにはストップバルブ２１ａが接続され、ストップバルブ２１ａにはサンプリング配管２２ａが接続され、サンプリング配管２２ａにはストップバルブ２３ａが接続され、ストップバルブ２３ａは、それぞれ液体クロマトグラフ２の濾液用の第１移動相容器（図示省略）に導かれる導入配管に接続されている。ストップバルブ２１ａ及びストップバルブ２３ａを開放すれば、濾過膜１１を透過した濾液を濾液配管１５ｅ、ストップバルブ２１ａ、サンプリング配管２２ａ、ストップバルブ２３ａを介して液体クロマトグラフ２の濾液用の第１移動相容器に導入することができる。一方、循環液配管１５ｃには、ストップバルブ２１ｂが接続され、ストップバルブ２１ｂにはサンプリング配管２２ｂが接続され、サンプリング配管２２ｂにはストップバルブ２３ｂが接続され、ストップバルブ２３ｂは、液体クロマトグラフ２の循環液用の第２移動相容器（図示省略）に導かれる導入配管に接続されている。ストップバルブ２１ｂ及びストップバルブ２３ｂを開放すれば、循環液（原液）を循環液配管１５ｃ、ストップバルブ２１ｂ、サンプリング配管２２ｂ、ストップバルブ２３ｂを介して、液体クロマトグラフ２の循環液用の第２移動相容器に導入することができる。

図１に示すように、解析装置３は、入出力インターフェイス３１を備え、入出力インターフェイス３１を介して、クロスフロー濾過装置１及び液体クロマトグラフ２を制御し、液体クロマトグラフ２から濾液と循環液（原液）のクロマトグラムを受信する。解析装置３は、更に、ピーク面積解析手段３２１、阻止率計算手段３２２、阻止率プロット手段３２３、サンプリング制御手段３２４及び液体クロマトグラフ制御手段３２５を論理構造として有するＣＰＵ（演算処理部）３２を備える。サンプリング制御手段３２４は、入出力インターフェイス３１を介して図２に示したストップバルブ２１ａ、ストップバルブ２３ａ、ストップバルブ２１ｂ及びストップバルブ２３ｂを制御する。そして、サンプリング制御手段３２４は、濾過膜を透過した濾液を所定時間経過後、濾液配管１５ｅ、ストップバルブ２１ａ、サンプリング配管２２ａ、ストップバルブ２３ａを介しサンプリングし液体クロマトグラフ２の濾液用の第１移動相容器に取り込ませるように制御する。又、サンプリング制御手段３２４は循環液（原液）を所定時間経過後、循環液配管１５ｃ、ストップバルブ２１ｂ、サンプリング配管２２ｂ、ストップバルブ２３ｂを介しサンプリングし、液体クロマトグラフ２の循環液用の第２移動相容器に取り込ませるように制御する。

ＣＰＵ３２が論理構造として有する液体クロマトグラフ制御手段３２５は、入出力インターフェイス３１を介して液体クロマトグラフ２を制御する。例えば、液体クロマトグラフ制御手段３２５は、液体クロマトグラフ２の送液ポンプを駆動し、液体クロマトグラフ２の第２移動相容器から液体クロマトグラフ２の分析カラムに循環液を送り、図５に示すような循環液のクロマトグラムを取得する。又、液体クロマトグラフ制御手段３２５は液体クロマトグラフ２の送液ポンプを駆動し、液体クロマトグラフ２の第１移動相容器から分析カラムに濾液を送り、濾液のクロマトグラムを取得する。図７に濾液の濾液のクロマトグラムを示す。ピークは分子量が大きいものから出現するので、図７で左から順にＰＥＧ６０００、ＰＥＧ４０００、ＰＥＧ１０００、ＰＥＧ２００のピークとなる。

ＣＰＵ３２が論理構造として有するピーク面積解析手段３２１は、循環液のクロマトグラムから複数の分子量標準物質（ＰＥＧ６０００、ＰＥＧ４０００、ＰＥＧ１０００及びＰＥＧ２００）に対応するそれぞれのピーク面積Ａ_ｂｉ（ｉ＝１〜ｋ：ｋは一般的には２以上の正の整数であるが、以下の例では便宜上ｋ＝４として説明する。）を解析する。図５には、循環液のＰＥＧ１０００のピーク面積Ａ_ｂ３を斜線で示しているが、ピーク面積の定義をわかりやすく説明するための便宜上のハッチングであり、他の循環液のＰＥＧ６０００、ＰＥＧ４０００及びＰＥＧ２００のピーク面積Ａ_ｂ１，Ａ_ｂ２及びＡ_ｂ４も同様に定義される。図５の循環液の各ピーク面積はＡ_ｂ１＝２１９．３７ｍＶ・ｓｅｃ、Ａ_ｂ２＝２６８．３２ｍＶ・ｓｅｃ、Ａ_ｂ３＝２４９．０３ｍＶ・ｓｅｃ、Ａ_ｂ４＝２１２．６７ｍＶ・ｓｅｃとなる。ピーク面積解析手段３２１は、更に、濾液のクロマトグラムから複数の分子量標準物質（ＰＥＧ６０００、ＰＥＧ４０００、ＰＥＧ１０００及びＰＥＧ２００）に対応するそれぞれのピーク面積Ａ_ｐｉ（ｉ＝１〜４）を解析する。図７には、濾液のＰＥＧ１０００のピーク面積Ａ_ｐ３を斜線で示しているが、ピーク面積の定義をわかりやすく説明するための便宜上のハッチングであり、他の濾液のＰＥＧ６０００、ＰＥＧ４０００及びＰＥＧ２００のピーク面積Ａ_ｐ１，Ａ_ｐ２及びＡ_ｐ４も同様に定義される。図７の濾液の各ピーク面積はＡ_ｐ１＝４．４ｍＶ・ｓｅｃ、Ａ_ｐ２＝２９．８７ｍＶ・ｓｅｃ、Ａ_ｐ３＝１１６．１８ｍＶ・ｓｅｃ、Ａ_ｐ４＝２０２．０３ｍＶ・ｓｅｃとなる。

ＣＰＵ３２が論理構造として有する阻止率計算手段３２２は、濾液の分子量標準物質のそれぞれのピーク面積Ａ_ｐｉ、及び循環液の分子量標準物質のそれぞれのピーク面積Ａ_ｂｉから、複数の分子量標準物質の阻止率Ｒ_ｏｂｓｉをそれぞれ計算する：
Ｒ_ｏｂｓｉ＝（１−Ａ_ｐｉ／Ａ_ｂｉ）×１００（ｉ＝１〜４）…（１）
各ＰＥＧのピーク面積Ａ_ｐｉ，Ａ_ｂｉより、ＰＥＧ６０００、４０００、１０００、２００の膜での阻止率Ｒ_ｏｂｓｉ（ｉ＝１〜４）は、Ｒ_ｏｂｓ１＝９８％、Ｒ_ｏｂｓ２＝８９％、Ｒ_ｏｂｓ３＝５３％、Ｒ_ｏｂｓ４＝５％となる。ＣＰＵ３２が論理構造として有する阻止率プロット手段３２３は、複数の分子量標準物質の阻止率Ｒ_ｏｂｓｉ（ｉ＝１〜４）を図８に示すように、確率対数グラフ上にプロットする。図８の確率対数紙上のプロットから、最小二乗法により、９０％阻止の分子量（ＭＷ）を逆算すると、図８の場合、分画分子量（ＭＷＣＯ）は３０００となる。なお、図示を省略しているが、確率対数紙上のプロットから、最小二乗法により、９０％阻止の分子量（ＭＷ）を逆算する分画分子量決定手段をＣＰＵ３２が論理構造として有するようにし、自動的に分画分子量を決定するようにしても良い。

解析装置３は、更に、液体クロマトグラフ２の検出器が検出した濾液及び循環液のクロマトグラムを格納するクロマトグラム記憶装置３３、ピーク面積解析手段３２１が解析した濾液の分子量標準物質のそれぞれのピーク面積Ａ_ｐｉ、及び循環液の分子量標準物質のそれぞれのピーク面積Ａ_ｂｉを分子量標準物質毎に格納する面積記憶装置３４、阻止率計算手段３２２が計算した複数の分子量標準物質のそれぞれの阻止率Ｒ_ｏｂｓｉを分子量標準物質毎に格納する阻止率記憶装置３５を備える。このため、ＣＰＵ３２が備えるピーク面積解析手段３２１は、クロマトグラム記憶装置３３に格納された濾液のクロマトグラムを読み出し、読み出した濾液のクロマトグラムから複数の分子量標準物質（ＰＥＧ６０００、ＰＥＧ４０００、ＰＥＧ１０００及びＰＥＧ２００）に対応するそれぞれのピーク面積Ａ_ｐｉ（ｉ＝１〜４）を解析し、解析結果である濾液の分子量標準物質のそれぞれのピーク面積Ａ_ｐｉを、面積記憶装置３４に格納する。ピーク面積解析手段３２１は、更に、クロマトグラム記憶装置３３に格納された循環液のクロマトグラムを読み出し、読み出した循環液のクロマトグラムから複数の分子量標準物質（ＰＥＧ６０００、ＰＥＧ４０００、ＰＥＧ１０００及びＰＥＧ２００）に対応するそれぞれのピーク面積Ａ_ｂｉ（ｉ＝１〜４）を解析し、解析結果である循環液の分子量標準物質のそれぞれのピーク面積Ａ_ｂｉを、面積記憶装置３４に格納する。又、ＣＰＵ３２が備える阻止率計算手段３２２は、面積記憶装置３４に格納された濾液の分子量標準物質のそれぞれのピーク面積Ａ_ｐｉ、及び循環液の分子量標準物質のそれぞれのピーク面積Ａ_ｂｉを読み出し、複数の分子量標準物質の阻止率Ｒ_ｏｂｓｉをそれぞれ計算し、計算結果である分子量標準物質の阻止率Ｒ_ｏｂｓｉを阻止率記憶装置３５に格納する。ＣＰＵ３２が備える阻止率プロット手段３２３は、阻止率記憶装置３５に格納された複数の分子量標準物質の阻止率Ｒ_ｏｂｓｉ（ｉ＝１〜４）を読み出し、図８に示す確率対数グラフ上にプロットする。

図１に示すように、本発明の解析装置３は、操作者からのデータや命令などの入力を受け付ける入力装置３７と、解析結果等を出力する出力装置３８及び表示装置３９と、濾過膜の分離性能の解析に必要な所定のデータなどを格納したデータ記憶装置（図示省略）と、濾過膜分離性能解析プログラムなどを格納したプログラム記憶装置（図示省略）とを含む。阻止率プロット手段３２３は、図８に示す確率対数グラフを、表示装置３９の画面上に表示させる。する。入力装置３７、出力装置３８及び表示装置３９は、入出力インターフェイス３６を介して、ＣＰＵ３２とデータを送受信する。図１において、入力装置３７はキーボード、マウス、ライトペン又はフレキシブルディスク装置などで構成される。入力装置３７より解析実行者は、入出力データを指定したり、許容誤差の値及び誤差の程度を設定できる。更に、入力装置３７より出力データの形態等の解析パラメータを設定することも可能で、又、演算の実行や中止等の指示の入力も可能である。又出力装置３８及び表示装置３９は、それぞれプリンタ装置及びディスプレイ装置等により構成されている。表示装置３９は入出力データや解析結果や解析パラメータ等を表示する。データ記憶装置（図示省略）は入出力データや解析パラメータ及びその履歴や演算途中のデータ等を記憶する。

（濾過膜の評価方法）
図３のフローチャートを用いて、本発明の実施の形態に係る濾過膜の評価方法を説明する。なお、以下に述べる濾過膜の評価方法は、一例であり、本発明の技術的思想に含まれる限り、この変形例を含めて、これ以外の種々の手順により、実現可能であることは勿論である。

（イ）先ず、ステップＳ１０１において、分子量の異なる複数の分子量標準物質を溶媒としての純水に溶解し循環液（原液）を作成する。具体的には、ＰＥＧ６０００、ＰＥＧ４０００、ＰＥＧ１０００及びＰＥＧ２００を、２００〜５００ｐｐｍの濃度になるように純水に溶解させる。純水は０．１ＭΩ以上の抵抗値の水であれば良い。そして、図２に示したクロスフロー濾過装置１を用い、ステップＳ１０２において、温度計Ｔ２を用いて循環液の温度を１５〜３０℃に制御し、上流側圧力計Ｐ１と下流側圧力計Ｐ２との圧力差０．１〜１ＭＰａの濾過条件で濾過膜１１のクロスフロー濾過をする。例えば、循環液を２０℃、上流側圧力計Ｐ１と下流側圧力計Ｐ２との圧力差０．１ＭＰａの濾過条件でクロスフロー濾過をする。この時、流量計Ｆ１を用いて、線速が２ｍ／ｓｅｃ以上になるように制御する。線速が遅いと、濾過膜１１の膜面にＰＥＧ層が堆積されてしまい、ＰＥＧ層による阻止率となってしまうため、線速を高くすることで、濾過膜１１の膜面への堆積を防ぎ、濾過膜１１の膜自身の阻止率が測れる様にする。線速の上限は特にないが現実的な見地からは４ｍ／ｓｅｃ程度以上は必要ない。例えば、線速を３ｍ／ｓｅｃに制御してクロスフロー濾過をすれば良い。濾過膜１１を透過した濾液は図２に示したように濾液配管１５ｅを介して循環タンク１３に戻るようにし、濾過を行っている最中でも濃縮が進行しないようにする。

（ロ）ステップＳ１０２のクロスフロー濾過開始後、所定時間経過後、解析装置３のＣＰＵ３２が備えるサンプリング制御手段３２４は、ステップＳ１０３において、入出力インターフェイス３１を介してストップバルブ２１ａ、ストップバルブ２３ａ、ストップバルブ２１ｂ及びストップバルブ２３ｂを開放し、濾過膜１１を透過した濾液を濾液配管１５ｅ、ストップバルブ２１ａ、サンプリング配管２２ａ、ストップバルブ２３ａを介し、循環液（原液）を循環液配管１５ｃ、ストップバルブ２１ｂ、サンプリング配管２２ｂ、ストップバルブ２３ｂを介し、それぞれサンプリングし、それぞれ液体クロマトグラフ２の濾液用の第１移動相容器（図示省略）及び循環液用の第２移動相容器（図示省略）に取り込む。解析装置３のＣＰＵ３２が備える液体クロマトグラフ制御手段３２５は、ステップＳ１０４において、入出力インターフェイス３１を介して液体クロマトグラフ２の送液ポンプ（図示省略）を駆動し、第１移動相容器から分析カラム（図示省略）に濾液を送り、濾液のクロマトグラムを取得する。

（ハ）解析装置３は、更に、ステップＳ１０５において、液体クロマトグラフ２の検出器が検出した濾液のクロマトグラムを入出力インターフェイス３１を介して取り込み、クロマトグラム記憶装置３３に格納する。液体クロマトグラフ制御手段３２５は、更にステップＳ１０６において、入出力インターフェイス３１を介して液体クロマトグラフ２の送液ポンプを駆動し、第２移動相容器から分析カラムに循環液を送り、循環液のクロマトグラムを取得する。解析装置３は、ステップＳ１０７において、液体クロマトグラフ２の検出器が検出した循環液のクロマトグラムを入出力インターフェイス３１を介して取り込み、クロマトグラム記憶装置３３に格納する。

（ニ）ステップＳ１０８において、解析装置３のＣＰＵ３２が備えるピーク面積解析手段３２１は、クロマトグラム記憶装置３３に格納された濾液のクロマトグラムを読み出し、読み出した濾液のクロマトグラムから複数の分子量標準物質（ＰＥＧ６０００、ＰＥＧ４０００、ＰＥＧ１０００及びＰＥＧ２００）に対応するそれぞれのピーク面積Ａ_ｐｉ（ｉ＝１〜４）を解析する。

（ホ）ピーク面積解析手段３２１は、ステップＳ１０９において、濾液の分子量標準物質のそれぞれのピーク面積Ａ_ｐｉを、面積記憶装置３４に格納する。ピーク面積解析手段３２１は、更に、ステップＳ１１０において、クロマトグラム記憶装置３３に格納された循環液のクロマトグラムを読み出し、読み出した循環液のクロマトグラムから複数の分子量標準物質（ＰＥＧ６０００、ＰＥＧ４０００、ＰＥＧ１０００及びＰＥＧ２００）に対応するそれぞれのピーク面積Ａ_ｂｉ（ｉ＝１〜４）を解析する。ピーク面積解析手段３２１は、ステップＳ１１２において、循環液の分子量標準物質のそれぞれのピーク面積Ａ_ｂｉを、面積記憶装置３４に格納する。

（ヘ）解析装置３のＣＰＵ３２が備える阻止率計算手段３２２は、ステップＳ１１３において、面積記憶装置３４に格納された濾液の分子量標準物質のそれぞれのピーク面積Ａ_ｐｉ、及び循環液の分子量標準物質のそれぞれのピーク面積Ａ_ｂｉを読み出し、複数の分子量標準物質の阻止率Ｒ_ｏｂｓｉをそれぞれ計算する。阻止率計算手段３２２は、計算結果である分子量標準物質の阻止率Ｒ_ｏｂｓｉを阻止率記憶装置３５に格納する。

（ト）更に、解析装置３のＣＰＵ３２が備える阻止率プロット手段３２３は、ステップＳ１１４において、阻止率記憶装置３５に格納された複数の分子量標準物質の阻止率Ｒ_ｏｂｓｉ（ｉ＝１〜４）を読み出し、複数の分子量標準物質の阻止率Ｒ_ｏｂｓｉ（ｉ＝１〜４）を図８に示すように、確率対数グラフ上にプロットして、表示装置３９の画面上に表示する。図８の確率対数紙上のプロットから、最小二乗法により、９０％阻止の分子量（ＭＷ）を逆算する。図８の場合、分画分子量（ＭＷＣＯ）は３０００となる。

本発明の実施の形態に係る濾過膜の評価方法によれば、第１分子量標準物質としてのＰＥＧ６０００、第２分子量標準物質としてのＰＥＧ４０００を、第３分子量標準物質としてのＰＥＧ１０００を、第４分子量標準物質としてのＰＥＧ２００の組み合わせを選択して混合しているので：
混合液サンプリング及びクロマトグラフィー測定 ：３０分間
水洗 ：３０分間
水洗を確認するためのサンプリング及びクロマトグラフィー測定：５分間
の合計６５分間で済み、従来の濾過膜の評価方法で４種類の分子量標準物質を直列的に個別に濾過して４種類のサンプルを得る場合に必要な評価時間の２６０分＝４時間２０分に比し、１／４の評価時間に短縮できる。この評価時間には、分子量標準物質を溶解させる時間は含まないが、４種の分子量標準物質を同時に溶解させた方が、１種類毎に分子量標準物質を溶解させるより、評価時間は短くて済む。

図９〜図１２は、従来の濾過膜の評価方法に従い、第１分子量標準物質としてのＰＥＧ６０００、第２分子量標準物質としてのＰＥＧ４０００を、第３分子量標準物質としてのＰＥＧ１０００を、第４分子量標準物質としてのＰＥＧ２００を直列的に個別に濾過して４種類のサンプルを得る場合のクロマトグラムを示す。即ち、図９（ａ）は、単独で測定された、ＰＥＧ６０００の循環液のクロマトグラムとそのピーク面積Ａ_ｂ１を、図９（ｂ）は、単独で測定された、ＰＥＧ６０００の濾液のクロマトグラムとそのピーク面積Ａ_ｐ１を示す。図１０（ａ）は、単独で測定された、ＰＥＧ４０００の循環液のクロマトグラムとそのピーク面積Ａ_ｂ２を、図１０（ｂ）は、単独で測定された、ＰＥＧ４０００の濾液のクロマトグラムとそのピーク面積Ａ_ｐ２を示す。図１１（ａ）は、単独で測定された、ＰＥＧ１０００の循環液のクロマトグラムとそのピーク面積Ａ_ｂ３を、図１１（ｂ）は、単独で測定された、ＰＥＧ１０００の濾液のクロマトグラムとそのピーク面積Ａ_ｐ３を示す。図１２（ａ）は、単独で測定された、ＰＥＧ２００の循環液のクロマトグラムとそのピーク面積Ａ_ｂ４を、図１２（ｂ）は、単独で測定された、ＰＥＧ２００の濾液のクロマトグラムとそのピーク面積Ａ_ｐ４を示す。

本発明の濾過膜の評価方法に従い、ＰＥＧ６０００、ＰＥＧ４０００、ＰＥＧ１０００、ＰＥＧ２００を並列的に同時に濾過した場合の循環液のピーク面積Ａ_ｂｉ、濾液のピーク面積Ａ_ｐｉ及び阻止率Ｒ_ｏｂｓｉを表２に示す：

一方、従来の濾過膜の評価方法に従い、ＰＥＧ６０００、ＰＥＧ４０００、ＰＥＧ１０００、ＰＥＧ２００を直列的に個別に濾過した場合の循環液のピーク面積Ａ_ｂｉ、濾液のピーク面積Ａ_ｐｉを及び阻止率Ｒ_ｏｂｓｉを表３に示す：

表２及び表３において、液体クロマトグラフィーには東ソー製ＨＬＣ−８２２０、分析カラムには東ソー製ＴＳＫｇｅｌ Ｓｕｐｅｒ ＡＷ３０００、ＡＷ２５００を用いて分析を行った。表２及び表３の比較から、個別に直列的に測定しても、混合して並列的に測定しても分析結果に違いは出ないことが分かるので、同一の評価結果を１／４の評価時間で可能であるという、顕著な効果が示されたことになる。このことは、平均分子量の異なる複数の分子量標準物質の数を３とすれば、３個の分子量標準物質を個別に直列的に測定した場合と同一の評価結果を、１／３の評価時間で評価可能であるということであり、平均分子量の異なる複数の分子量標準物質の数を５とすれば、５個の分子量標準物質を個別に直列的に測定した場合と同一の評価結果を、１／５の評価時間で評価可能であるということである。

即ち、より一般的に言えば、本発明の濾過膜の評価方法によれば、平均分子量の異なる複数の分子量標準物質の数をｎ個（ｎは２以上の正の整数）とすれば、ｎ個の分子量標準物質を個別に直列的に測定した場合と同一の評価結果を、１／ｎの評価時間で評価可能であるという、顕著な効果を奏することができる。

（濾過膜評価プログラム）
図３に示した一連の濾過膜評価の操作は、図３と等価なアルゴリズムのプログラムにより、図１に示した濾過膜評価システムを制御して実行できる。この濾過膜評価プログラムは、本発明の濾過膜評価システムを構成するコンピュータシステムのプログラム記憶装置（図示省略）に記憶させれば良い。又、この濾過膜評価プログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に保存し、この記録媒体を濾過膜評価システムのプログラム記憶装置に読み込ませることにより、本発明の一連の濾過膜評価の操作を実行することができる。ここで、「コンピュータ読取り可能な記録媒体」とは、例えばコンピュータの外部メモリ装置、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープなどのプログラムを記録することができるような媒体などを意味する。具体的には、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ，ＭＯディスク、カセットテープ、オープンリールテープなどが「コンピュータ読取り可能な記録媒体」に含まれる。例えば、濾過膜評価システムを構成する解析装置３の本体は、フレキシブルディスク装置（フレキシブルディスクドライブ）及び光ディスク装置（光ディスクドライブ）を内蔵若しくは外部接続するように構成できる。フレキシブルディスクドライブに対してはフレキシブルディスクを、又光ディスクドライブに対してはＣＤ−ＲＯＭをその挿入口から挿入し、所定の読み出し操作を行うことにより、これらの記録媒体に格納されたプログラムを解析装置３を構成するプログラム記憶装置にインストールすることができる。又、所定のドライブ装置を接続することにより、例えばメモリ装置としてのＲＯＭや、磁気テープ装置としてのカセットテープを用いることもできる。更に、インターネット等の情報処理ネットワークを介して、このプログラムをプログラム記憶装置に格納することが可能である。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、上記の実施の形態の説明においては、分子量標準物質としてＰＥＧを用いる例を示したが、分子量標準物質はＰＥＧに限定されるものではなく、デキストラン等他の分子量標準物質を採用しても、平均分子量の異なる複数の分子量標準物質の数をｎ個（ｎは２以上の正の整数）として、ｎ個の分子量標準物質を個別に直列的に測定した場合と同一の評価結果を、１／ｎの評価時間で評価可能であるという、顕著な効果を奏することができることは、上記の説明から本発明の技術的思想を把握すれば、容易に理解できるであろう。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１…クロスフロー濾過装置
２…液体クロマトグラフ
３…解析装置
１１…濾過膜（被測定対象）
１２…ポンプ
１３…循環タンク
１４…熱交換器
１５ａ…供給配管
１５ｂ…上流側配管
１５ｃ…循環液配管
１５ｄ…リターン配管
１５ｅ…濾液配管
２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂ…ストップバルブ
２２ａ，２２ｂ…サンプリング配管
３１，３６…入出力インターフェイス
３２…ＣＰＵ
３３…クロマトグラム記憶装置
３４…面積記憶装置
３５…阻止率記憶装置
３７…入力装置
３８…出力装置
３９…表示装置
１１１…多孔質基材
１１２…釉薬シール
１１３…流路
３２１…ピーク面積解析手段
３２２…阻止率計算手段
３２３…阻止率プロット手段
３２４…サンプリング制御手段
３２５…液体クロマトグラフ制御手段
Ｆ１…流量計
Ｔ２…温度計
Ｐ１…上流側圧力計
Ｐ２…下流側圧力計

Claims (3)

1. 分子量の異なる複数の分子量標準物質を溶媒に同時に溶解してなる循環液を循環し、前記循環液を濾過膜を用いてクロスフロー濾過するクロスフロー濾過装置と、
   前記濾過膜を透過した濾液と前記循環液をそれぞれ前記クロスフロー濾過装置からサンプリングし、サンプリングされた前記濾液と前記循環液から、横軸上に前記複数の分子量標準物質に対応した複数のピークが並列した前記濾液のクロマトグラムと、横軸上に前記複数の分子量標準物質に対応した複数のピークが並列した前記循環液のクロマトグラムを取得する液体クロマトグラフと、
   前記濾液のクロマトグラムから前記複数の分子量標準物質に対応するそれぞれのピーク面積を解析し、前記循環液のクロマトグラムから前記複数の分子量標準物質に対応するそれぞれのピーク面積を解析し、前記濾液のクロマトグラムから求められたそれぞれのピーク面積と、前記循環液のクロマトグラムからから求められたそれぞれのピーク面積から、前記複数の分子量標準物質の阻止率を、前記複数の分子量標準物質毎に、それぞれ計算し、計算された前記複数の分子量標準物質の阻止率を、確率対数グラフ上にプロットして表示し、前記濾過膜の分画分子量の決定可能にする解析装置
   とを備えることを特徴とする濾過膜評価システム。
2. 前記解析装置が、
   前記液体クロマトグラフが取得した前記濾液のクロマトグラム及び前記循環液のクロマトグラムを格納するクロマトグラム記憶装置と、
   前記濾液の分子量標準物質のそれぞれのピーク面積、及び前記循環液の分子量標準物質のそれぞれのピーク面積を格納する面積記憶装置と、
   前記複数の分子量標準物質のそれぞれの阻止率を格納する阻止率記憶装置
   とを備えることを特徴とする請求項１に記載の濾過膜評価システム。
3. 前記解析装置が、
   前記濾液のクロマトグラムから前記複数の分子量標準物質に対応するそれぞれのピーク面積を解析し、前記循環液のクロマトグラムから前記複数の分子量標準物質に対応するそれぞれのピーク面積を解析するピーク面積解析手段と、
   前記濾液のクロマトグラムから求められたそれぞれのピーク面積と、前記循環液のクロマトグラムからから求められたそれぞれのピーク面積から、前記複数の分子量標準物質の阻止率を、前記複数の分子量標準物質毎に、それぞれ計算する阻止率計算手段と、
   計算された前記複数の分子量標準物質の阻止率を、確率対数グラフ上にプロットする阻止率プロット手段
   とを有するＣＰＵを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の濾過膜評価システム。

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