CN102527255B - 一种药液过滤膜及制备方法和该药液过滤膜的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种药液过滤膜，其为二氧化硅陶瓷薄膜，所述二氧化硅陶瓷薄膜的孔径为1.8μm~2.8μm,气孔率为70%~75%。本发明的药液过滤膜是价格低廉、滤除率高且稳定、流速稳定的安全可靠的药液过滤膜。本发明还公开了该药液过滤膜的制备方法以及使用该药液过滤膜的药液过滤器和使用该药液过滤器的精密输液器。

Description

一种药液过滤膜及制备方法和该药液过滤膜的应用

技术领域

本发明涉及药液过滤和输液器技术领域，特别是一种药液过滤膜及制备方法，本发明还涉及应用该药液过滤过滤膜的药液过滤器以及使用该药液过滤器的精密输液器。

背景技术

通过静脉输液对人体进行水电平衡维持，已经成为日常治疗的重要手段。由于现今技术及材料原因，用于制药的工艺及制药设备，难以将药物粉碎成为细微颗粒充分溶解，其中大于5微米以上的不溶性颗粒，对人体组织或器官具有严重的危害性。这些大于5微米以上的不溶性颗粒在输入静脉血管后，会通过微循环到达人体末梢血管，在结缔组织或脾脏、肝脏、肾脏、肺等器官内部形成细小的肉芽肿组织，继而发展成为瘢痕组织，从而破坏组织结构，使组织丧失部分功能。

我国目前使用的输液滤器的过滤膜孔径多半是15微米及以上的，不能完全将5微米以上颗粒滤除；现在国内外普遍使用的精密输液器用的过滤膜的平均孔径在2到5微米之间，其过滤膜材质多是纤维素，制备方法是首先将纤维素制备成乳胶混悬液，然后使用刮板在平板上涂布，最后经过漂洗制得网状结构滤膜。过滤膜也有采用核离子轰击聚醚砜膜后以定影漂洗方法制得的。此两种方法或材料的微孔过滤膜都有一定的不足，前者虽然成本低廉，但是纤维素在药液中可被溶解、膨胀，使孔径变化大，不均一，滤除率变化严重，滤除率仅在80%上下。后者成本高，孔径一致，滤除百分比达90%以上，但会被液体中大颗粒堵塞，而逐渐出现滤除率下降，流速减慢的现象，使临床治疗发生困难，不能保证血药浓度的正常维持，需要不断的调节流速，增加了医护人员工作强度。

目前，随着人们对采用普通过滤膜输液器经静脉输液治疗疾病所带来的副作用的认识不断增强，临床对精密过滤膜输液器的需求日益增强，使用量逐步增加，在大中城市，它已经逐步取代普通过滤膜输液器。但是，目前还没有一种能够保持输液流速和滤除率稳定的精密过滤膜输液器可被临床选择。精密过滤膜输液器的关键部件就是在输液器管道中采用精密过滤膜的药液过滤器。因此，有必要研制一种滤除率高且稳定，流速稳定，价格低廉，制造方便的安全可靠的药液过滤膜，更进一步地研究一种应用该药液过滤膜的药液过滤器和使用该药液过滤器精密输液器。目前，国内外还没有见到能够完全解决上述现有技术不足的技术方案被公开。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一在于克服现有药液过滤膜的技术不足，提供一种价格低廉、滤除率高且稳定、流速稳定的安全可靠的药液过滤膜。

本发明所要解决的技术问题之二在于提供上述药液过滤膜的制备方法。

本发明所要解决的技术问题之三在于提供一种应用上述药液过滤膜的药液过滤器。

本发明所要解决的技术问题之四在于提供一种应用上述药液过滤器的精密输液器。

作为本发明第一方面的药液过滤膜，其为二氧化硅陶瓷薄膜，所述二氧化硅陶瓷薄膜的孔径为1.8μm~2.8μm,气孔率为70%~75%。

作为本发明第二方面的药液过滤膜的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）制备二氧化硅乳胶

使用质量百分比浓度为3~5%的硅酸钠溶液，经过离子交换树脂，移出钠离子Na⁺，得到质量百分比浓度为30~45%的二氧化硅溶液，调节二氧化硅溶液的 pH值在9~9.5之间，然后掺入经水稀释后的丙三醇搅拌均匀，丙三醇的加入质量为二氧化硅总质量的30~80%；再加入CH₃COOC₂H₅搅拌水解，使体系的pH降低；再加入质量百分比浓度为5%的聚乙烯醇（PVA）水溶液，搅拌均匀后用慢速滤纸过滤加入，可得到具有类线状或网站结构的二氧化硅乳胶；

（2）向步骤（1）制备的二氧化硅乳胶中添加以二氧化硅乳胶质量计的质量百分比14%~26%的成孔剂，在常温条件下，以速度300~500r/min在常温下搅拌5~10min；使其充分被聚乙烯醇（PVA）包裹，制得二氧化硅乳胶溶液；

 （3）将步骤（2）中所得二氧化硅乳胶溶液，以三氧化二铝薄板为衬底材料，在100级净化环境中，用甩胶机以3000~3500r/min，成膜20s，凝胶二氧化硅薄膜在350℃下热处理30min，升温速率保持在1~3℃/min。重复上述操作，直到得到涂布厚度为0.5μm~1.0mm的二氧化硅薄膜；

（4）将步骤（3）得到的薄膜在680℃~750℃条件下烧结，得二氧化硅陶瓷薄膜；

（5）以重量百分比浓度为5~15%盐酸溶液对步骤（4）得到的陶瓷薄膜进行漂洗，漂洗时间为20-30min，漂洗温度为30-45℃，使二氧化硅陶瓷薄膜表面的离子键裸露而呈正电以及去除灰化残质得到所述的过滤膜，然后以纯净水进行漂洗，漂洗时间30min，漂洗温度45℃，除去残留残质与酸液。

上述制备方法的步骤（2）所述的成孔剂为微米级炭黑粉末或淀粉。所述微米级炭黑粉末或淀粉为1.8~2.8μm的炭黑粉末或淀粉。

上述制备方法的步骤（3）所述的基材为三氧化二铝制成的陶瓷薄板或二氧化镁制成的陶瓷薄板，所述基材的厚度为0.5~1.0mm，孔径为10~20μm。

作为本发明第三方面的药液过滤器，包括第一壳体和密封盖在所述第一壳体上的第二壳体，在所述第一壳体上同轴设置有进液口和出液口，其特征在于，在所述第一壳体和第二壳体所界定的内腔内设置有上述的过滤膜，其中所述的过滤膜将所述的内腔分隔成第一腔和第二腔，所述进液口与所述的第一腔相贯通，出液口与所述的第二腔相贯通，所述第一腔位于所述过滤膜第一表面侧，所述第二腔位于所述过滤膜第二表面侧。

在所述第一壳体的部分内表面上间隔设置有用以衬托所述过滤膜的若干凸条，所述过滤膜以展开方式贴附在所述的若干凸条上，以使所述过滤膜的第二表面于所述第一壳体的部分内表面之间形成所述的第二腔。

在所述凸条的顶部设置有与所述过滤膜第二表面接触的凸棱。

所述若干凸条平行于所述进液的液流方向。

作为本发明第四方面的精密输液器，包括瓶塞穿刺器、与瓶塞穿刺器连接的滴壶、套上所述瓶塞穿刺器上并位于所述滴壶内的滴速管、通过导管与滴壶连接的三通加注件、设置在导管上的速度调节器、鲁尔螺旋接口，其特征在于，还包括一上述的药液过滤器，所述药液过滤器的进液口通过接管与所述的三通加注件连接，药液过滤器的出液口通过接管与所述的鲁尔螺旋接口连接。

本发明所提供的二氧化硅陶瓷薄膜化学性质稳定，具有耐酸性和耐碱性，而且简单易得，降低了成本；采用纳米级二氧化硅乳胶溶液通过掺入一定比例的成孔剂，控制滤膜孔径与气孔率，使该二氧化硅薄膜孔径均匀，大小可控，可根据不同过滤需要选择不同孔径的过滤膜。本发明的二氧化硅陶瓷薄膜通过重量百分比浓度为5~15%盐酸溶液漂洗工艺处理，使二氧化硅发生偏酸硅酸盐变化，其羟基具有吸水性，其硅离子化学键部分断裂，其表现为正电荷，二氧化硅陶瓷滤膜在制作过程中也会呈现出正电荷;(二氧化硅滤膜的制作过程，可使其表面呈现可动的五种正离子电荷：Ⅰ、钠离子电荷，来自加工过程的各种沾污等；其分布在二氧化硅-硅界面二氧化硅一侧。Ⅱ、固定氧化物电荷，分布在二氧化硅-硅界面二氧化硅一侧距界面一百埃到二百埃的范围内；来源是二氧化硅中过剩的硅离子（氧空位）； 固定氧化物电荷最重要的性质是其为固定正电荷性质。Ⅲ、界面陷阱电荷，分布在二氧化硅-硅界面上；来源是二氧化硅与硅结构的交界处硅的剩余悬挂键；界面陷阱电荷最重要的性质是其为固定电荷，且常表现为正电荷。Ⅳ、氧化物外表面电荷，分布在二氧化硅的外表面上；来自加工过程中的各种杂质沾污 ；氧化物外表面电荷性质是，正离子沾污和负离子沾污具有同等几率，不加外电场时基本无影响。Ⅴ、氧化物陷阱电荷，分布在无外电场时是在二氧化硅中随机分布的；其来源是由于高能电子、离子、电磁辐射或其它辐射扫过带有二氧化硅的硅表面时产生的；氧化物陷阱电荷的性质是，辐射电荷成对产生、其密度视其作用方式和作用能量大小而定)；这样，其在滤除药液的过程中，就会与多数盐类结构的大分子药物溶液中颗粒相排斥，防止大颗粒在滤膜微孔处的停留、聚集而堵塞微孔，保证了高的滤除率；又由于细菌生物体膜及其灭活后的碎片表现为负电荷，因此该二氧化硅陶瓷薄膜对细菌具有很强的吸附作用，可以高效清除液体中细菌及其残留碎片，避免输液副反应的发生，因此其自洁能力优异。

另一方面，本发明的药液过滤器，在结构上的改进，使进液与出液在微孔过滤膜之间为切向流，使得进液液流对过滤膜表面产生剪切力，产生一定的涡流和湍流，可以防止所过滤的物质堆积在过滤膜表面而不致堵塞过滤膜微孔，使本发明可以保持稳定的流速，满足了临床治疗需要。

附图说明

图1为本发明的药液过滤器的结构示意图，其中第二壳体未示出。

图2为图1的A-A剖视图。

图3是图1的B-B剖视图。

图4是本发明的精密输液器的结构示意图。

具体实施方式

本发明的药液过滤膜，其为二氧化硅陶瓷薄膜，所述二氧化硅陶瓷薄膜的孔径为1.8μm~2.8μm,气孔率为70%~75%。按照过滤需求，可以将二氧化硅陶瓷薄膜的孔径控制在2.5μm左右，气孔率控制在75%左右，对粒径大于2.5μm的颗粒将被二氧化硅陶瓷薄膜阻挡，粒径小于2.5μm的颗粒可以通过二氧化硅陶瓷薄膜。

该药液过滤膜的制备方法可以通过以下具体实施例来予以说明。

二氧化硅薄膜的制备可以采用热氧化法，MOCVD法和乳胶——凝胶法 等工艺制得；乳胶——凝胶方法的工艺一般是通过正硅酸乙脂（TEOS）的 水解聚合而形成二氧化硅乳胶先体，其过程可包括TEOS在乳胶-凝胶过程的催化效应、溶剂效应、添加剂效应。聚乙烯醇（PVA）可以提高凝胶二氧化硅薄膜的可塑性，同时对二氧化硅颗粒还有包裹作用；通过掺入丙三醇，控制了二氧化硅胶尺寸，或诱导乳胶中的二氧化硅聚集形成簇团。

本实施例的机制： 是通过硅酸钠（Na₂SiO₃）溶液经过阳离子交换树脂，移出钠离子Na⁺形成纳米二氧化硅溶液，通过调节溶液pH值和添加有机添加剂、对成孔剂及二氧化硅颗粒包裹形成二氧化硅乳胶先体，通过离心匀胶工艺，多次涂布，控制制备多孔二氧化硅薄膜的厚度。该工艺原料易得。能够制备较大浓度的二氧化硅先体溶液，一次能够形成薄膜。

本实施例的方法：使用质量分数为3~5%的硅酸钠溶液。 经过离子交换树脂，移出钠离子Na⁺，得到30~45%的二氧化硅溶液，其pH值在9~9.5之间，掺入经水稀释后的丙三醇，其量为二氧化硅总量的30~80%（质量分数），然后加入3~5ml CH₃COOC₂H₅搅拌水解，使体系的pH适当降低，在加入15~20ml质量分数为5%的聚乙烯醇（PVA）水溶液，用慢速滤纸过滤加入，可得到具有类线状或网站结构的二氧化硅先体溶胶。

以三氧化二铝薄板为衬底材料，在100级净化环境中，用甩胶机以3000~3500r/min，成膜20s，凝胶二氧化硅薄膜在350℃下热处理30min，升温速率保持在1~3℃/min。重复上述操作，直到所需厚度，本实施例厚度，根据使用环境要求在0.5~1.0mm范围。然后，在薄膜在680~750℃下烧结30min，可制的多孔二氧化硅薄膜。此种方法制的的二氧化硅有孔薄膜，在烧结温度在400~100℃范围内，其孔径只能控制在100~200nm之间，尚不能满足本发明的要求。所以，在制备二氧化硅乳胶先体后，尚需要在上述乳胶中，添加成孔剂：成孔剂可选择粒径在1.8~2.8μm 的炭黑粉或淀粉颗粒；加入质量百分比在14~26%    ，常温条件下，以速度300~500r/min在常温下搅拌5~10min；使其充分被聚乙烯醇（PVA）包裹，制得二氧化硅乳胶溶液。在高温环境，随着有机添加剂的逸出，胶粒表面的SiOH相互聚集形成疏松结构而后致密化，随着温度的升高，由于热应力和二氧化硅薄膜的热应变，薄膜出现多孔形貌。其中的成孔剂也被完全碳化。再使用酸洗、漂洗，出去碳化炭黑后，就可得到平均孔径在1.8~2.8μm的二氧化硅薄膜。

本方法，制备的二氧化硅多孔薄膜。克服了传统的制备方法存在的利用调节烧结温度控制成孔孔径的缺陷，使得成孔剂成为控制多孔薄膜孔径的简便途径。使制备工艺简化，孔径指标与穿孔率都非常容易控制。

本发明使用上述药液过滤膜的药液过滤器为图1、图2和图3所示，图1、图2、图3所示的药液过滤器，包括第一壳体1和密封盖在第一壳体1上的第二壳体2，在第一壳体1上同轴设置有进液口4和出液口5，在第一壳体1的部分内表面上间隔设置有平行于进液的液流方向的若干凸条8，每一凸条8的顶部设置有凸棱9，过滤膜3以展开方式贴附在若干凸条8的凸棱9上，其中过滤膜3的第二表面6接触到凸棱9，以使过滤膜3的第二表面6与第一壳体1的部分内表面之间形成第二腔10。过滤膜3将内腔分隔成第一腔7和第二腔10，第一腔7位于过滤膜3的第一表面11侧，第二腔10位于过滤膜3第二表面6侧，进液口4与第一腔7相贯通，出液口5与第二腔10相贯通。

上述结构的药液过滤器使进液流动方向与过滤方向相垂直，液体流动在过滤膜表面产生剪切力，形成小的涡流和湍流，减少了颗粒在过滤膜上的堆积。另外由于所述过滤膜的孔径设置为2.5μm，因此粒径大于2.5μm的药物颗粒就被过滤膜所阻挡而不会进入人体内部对人体脏器造成损伤。又因为二氧化硅为无机非金属，其稳定性好，与复合盐类的药物颗粒相排斥，因此所述二氧化硅过滤膜的微孔可以保持畅通，保持滤除率和流速的稳定。

图4所示为使用上述药液过滤器的一种精密输液器，包括用以穿刺药液瓶塞的瓶塞穿刺器01，瓶塞穿刺器01上设穿刺器护帽02，瓶塞穿刺器01下部连接滴壶03，在滴壶03内部，瓶塞穿刺器末端连接滴速管04，滴壶03通过导管05连接三通加注件06，导管05上设有速度调节器07，三通加注件06的下端连接本发明的药液过滤器08的进液口4，药液过滤器08的出液口5连接鲁尔螺旋接口09，鲁尔螺旋接口09上设有接口护套010。

使用时，如普通输液器一样，打开包装，取出输液器，检查器具无异常后，将精密输液器的瓶塞穿刺器插入液体容器的瓶塞内，按照输液常规，排除导管内空气，行静脉穿刺，成功后，调节输液速度，进行输液治疗。由于本发明的精密输液器的药液过滤器设置在三通加注件的下端，因此通过三通加注件加注的药液也能被过滤，保证了进入人体的全部药液都是经过过滤的，既保证了患者的安全，也减轻了医务人员的负担。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种药液过滤膜的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

(1)制备二氧化硅乳胶：使用质量百分比浓度为3～5％的硅酸钠溶液，经过离子交换树脂，移出钠离子Na⁺，得到质量百分比浓度为30～45％的二氧化硅溶液，调节二氧化硅溶液的pH值在9～9.5之间，然后掺入经水稀释后的丙三醇搅拌均匀，丙三醇的加入质量为二氧化硅总质量的30～80％；再加入CH₃COOC₂H₅搅拌水解，使体系的pH降低；再加入质量百分比浓度为5％的聚乙烯醇水溶液，搅拌均匀后用慢速滤纸过滤加入，可得到具有类线状或网站结构的二氧化硅乳胶；

(2)向步骤(1)制备的二氧化硅乳胶中添加以二氧化硅乳胶质量计的质量百分比14％～26％的成孔剂，在常温条件下，以速度300～500r/min在常温下搅拌5～10min；使其充分被聚乙烯醇包裹，制得二氧化硅乳胶溶液；所述的成孔剂为微米级炭黑粉末或淀粉。

(3)将步骤(2)中所得二氧化硅乳胶溶液，以三氧化二铝薄板为衬底材料，在100级净化环境中，用甩胶机以3000～3500r/min，成膜20s，凝胶二氧化硅薄膜在350℃下热处理30min，升温速率保持在1～3℃/min；重复上述操作，直到得到涂布厚度为0.5μm～1.0mm的二氧化硅薄膜；

(4)将步骤(3)得到的薄膜在680℃～750℃条件下烧结，得二氧化硅陶瓷薄膜；

(5)以重量百分比浓度为5～15％盐酸溶液对步骤(4)得到的二氧化硅陶瓷薄膜进行漂洗，漂洗时间为20-30min，漂洗温度为30-45℃，使二氧化硅陶瓷薄膜表面的离子键裸露而呈正电以及去除灰化残质得到所述的过滤膜，然后以纯净水进行漂洗，漂洗时间30min，漂洗温度45℃，除去残留残质与酸液，最终制得的二氧化硅陶瓷薄膜的孔径为1.8μm～2.8μm,气孔率为70％～75％。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微米级炭黑粉末或淀粉为粒径2.0μm的炭黑粉末或淀粉。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的三氧化二铝薄板的厚度为0.5～1.0mm，孔径为10～20μm。

4.一种药液过滤膜，其特征在于，由权利要求1至3任一项权利要求所述的药液过滤膜的制备方法制备而成。

5.一种应用权利要求4所述药液过滤膜的药液过滤器，其特征在于，包括第一壳体和密封盖在所述第一壳体上的第二壳体，在所述第一壳体上同轴设置有进液口和出液口，其特征在于，在所述第一壳体和第二壳体所界定的内腔内设置有权利要求4所述的药液过滤膜，其中所述的过滤膜将所述的内腔分隔成第一腔和第二腔，所述进液口与所述的第一腔相贯通，出液口与所述的第二腔相贯通，所述第一腔位于所述过滤膜第一表面侧，所述第二腔位于所述过滤膜第二表面侧。

6.如权利要求5所述的药液过滤器，其特征在于，在所述第一壳体的部分内表面上间隔设置有用以衬托所述过滤膜的若干凸条，所述过滤膜以展开方式贴附在所述的若干凸条上，以使所述过滤膜的第二表面于所述第一壳体的部分内表面之间形成所述的第二腔。

7.如权利要求6所述的药液过滤器，其特征在于，在所述凸条的顶部设置有与所述过滤膜第二表面接触的凸棱。

8.如权利要求6所述的药液过滤器，其特征在于，所述若干凸条平行于所述进液的液流方向。

9.一种使用了权利要求5至8任一项权利要求所述的药液过滤器的精密输液器，包括瓶塞穿刺器、与瓶塞穿刺器连接的滴壶、套上所述瓶塞穿刺器上并位于所述滴壶内的滴速管、通过导管与滴壶连接的三通加注件、设置在导管上的速度调节器、鲁尔螺旋接口，其特征在于，还包括一权利要求5至8任一项权利要求所述的药液过滤器，所述药液过滤器的进液口通过接管与所述的三通加注件连接，药液过滤器的出液口通过接管与所述的鲁尔螺旋接口连接。