CN107875468B - 一种血液纳米过滤器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种血液纳米过滤器，包括外管和中空内管，中空内管外侧依次设置有第一膜侧间隔层、第一过滤膜、多孔隔离层、第二过滤膜及第二膜侧间隔层，所述第二膜侧间隔层与外管之间设有空腔，所述中空内管上设有若干渗透孔。本发明结构简单，使用方便，对血液的过滤阻力进行了有效的控制配合，能够有效的过滤掉血液中的白细胞，满足病人供血的需求。
Description
技术领域
本发明涉及血液过滤技术领域，特别是一种血液纳米过滤器。
背景技术
一般而言血液担负生物体内氧气及能量传输的重要工作，是生命系统正常运作不可或缺的元素之一。当人体遭受大量失血的状况时，输血是必要的急救措施之一，对于某些患者如罹患特殊血液疾病、接受化疗的癌症病患、或是接受骨髓移植的患者而言，输血的次数更是远高于一般人。基于此点，临床治疗及医疗检验领域均发展出各式以血液为中心的应用技术，希望通过正确且迅速地取得分析血液中所含的细胞或物质，进一步解决病痛带来的不适，提升人类生活品质。然而，输血虽然可以增加挽救人命的机会，但是接受输血的患者经常会因为输血而产生不良反应，造成这些不良反应的原因，经常是因为受血者也接受了捐血者血液中的白血球，而使受血者出现发冷或发热的输血反应。在此理念下，作为众多进阶应用基础的血液分离或过滤技术一直被视为重点发展的项目之一。为了解决上述问题，目前，医院会视病患的需求，在病床边或进入血库库存前，利用白血球过滤器过滤掉白血球，再将血液输入受血者体内。
目前，已知分离血细胞与血浆的技术主要可分成几大类。第一种为离心技术，通过血细胞比重较大的特性，将全血血液置于试管中，以高速旋转产生的离心力，达成将血细胞与血浆分离的目标。然而，由于部分血细胞的密度及沈淀速度与血浆成分非常接近，甚至相互重叠，导致离心技术在某些特殊应用上无法提供所需的纯度。再者，此种技术通常要消耗大量的样本及药品，且处理上耗时甚长，整体成本偏高。深层过滤是分离血细胞与血浆技术中应用为较为普遍，透过驱动血液流通过多层薄膜结构，使其中的血细胞等固体物质截留在薄膜表面。然而，现有的深层过滤器结构较为复杂，且对血液的阻力过大，过滤不均匀，从而导致过滤效率及效果较差，不能满足相应要求。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种血液纳米过滤器，解决了现有血液过滤器存在的结构复杂、对血液的过滤效果及效率较差的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种血液纳米过滤器，包括外管和中空内管，中空内管外侧依次设置有第一膜侧间隔层、第一过滤膜、多孔隔离层、第二过滤膜及第二膜侧间隔层，所述第二膜侧间隔层与外管之间设有空腔，所述中空内管上设有若干渗透孔。
作为进一步的优选实施方案，所述第二膜侧间隔层与外管之间设有若干均匀分布的支撑隔片，所述支撑隔片将空腔分隔为若干进血腔。
作为进一步的优选实施方案，所述支撑隔片通过若干内固定环和外固定环固定，所述内固定环设置在第二膜侧间隔层外侧，所述外固定环设置在外管内侧。
作为进一步的优选实施方案，所述内支撑隔片上设有若干通孔。
作为进一步的优选实施方案，第一膜侧间隔层及第二膜侧间隔层均为铜金属海绵层；优选的，所述第一膜侧间隔层的孔隙率为80～85％，第二膜侧间隔层的孔隙率为40～60％。
作为进一步的优选实施方案，所述第一过滤膜及第二过滤膜均为纳米纤维膜；优选的，所述第一过滤膜的纳米纤维数均直径为1～200nm，孔隙率为80～90％；所述第二过滤膜的纳米纤维数均直径为200～500nm，孔隙率为60～80％。
作为进一步的优选实施方案，所述多孔隔离层上设有若干透孔，所述透孔自外而内包括向内收缩区、圆弧过渡区、向外延伸区及储液区；优选的，所述透孔在多孔隔离层外侧面的孔径与在多孔隔离层内侧面的孔径比为1:2～3。
本发明的积极效果：首先本发明采用由外向内逐步过滤的过滤结构，使得中空内管内的血液压力较大，流通更加顺畅，且一端封闭的中空内管的出血口不断出血的过程中，内管内侧容易形成较大负压，这更有利于外侧血液的过滤速度和效率。其次，支撑隔片的设置在提供强力支撑的同时，将空腔分隔为若干进血腔，每个进血腔的进血口处均可设置注血器，有效提高了血液过滤效率。第三，本发明采用了优配的多级过滤模式，膜侧间隔层能够对过滤膜起到有效的保护作用，且能同时最大程度的进一步截留白血球等截留物；此外，不同孔隙率的膜侧间隔层及过滤膜相互配合，在初期能够有效过滤截留物，同时使得后期过滤的同时有效减小过滤阻力且增强过滤效果。第四，本发明在过滤膜之间设置了多孔隔离层，特殊结构透孔的设置在满足血液流过的同时，初期增大血液流通阻力甚至形成血液流通紊乱区，有利于初级过滤后的血液更均匀混合，以便后期过滤；透孔的下侧延伸区又释放了血液流通阻力，通过储液区的进一步缓冲，避免了经后期过滤膜过滤时血液压力过大而造成的过滤效果不佳。总之，本发明结构简单，使用方便，对血液的过滤阻力进行了有效的控制配合，能够有效的过滤掉血液中的白细胞，满足病人供血的需求。
附图说明
图1是本发明所述血液纳米过滤器的结构示意图；
图2是本发明所述间隔片的结构示意图；
图3是本发明所述多孔隔离层的结构示意图；
图4是图3中A区域的放大结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
参照图1至图4，本发明优选实施例提供一种血液纳米过滤器，包括外管7和中空内管1，中空内管1外侧依次设置有第一膜侧间隔层2、第一过滤膜3、多孔隔离层4、第二过滤膜5及第二膜侧间隔层6，所述第二膜侧间隔层6与外管7之间设有空腔，所述中空内管1上设有若干渗透孔。
所述第二膜侧间隔层6与外管7之间设有若干均匀分布的支撑隔片8，所述支撑隔片8将空腔分隔为若干进血腔9。
所述支撑隔片8通过若干内固定环10和外固定环11固定，所述内固定环10设置在第二膜侧间隔层6外侧，所述外固定环11设置在外管7内侧。
所述支撑隔片8上设有若干通孔。
第一膜侧间隔层2及第二膜侧间隔层6均为铜金属海绵层；优选的，所述第一膜侧间隔层3的孔隙率为80％，第二膜侧间隔层6的孔隙率为50％。
所述铜金属海绵层的制备方法优选为：
①将甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、纳米铜粉、甲基丙烯酸加入到去离子水中形成混合悬浊液，所述混合悬浊液中各组分所占质量百分比分别为：甲基纤维素2％，羟丙基甲基纤维素0.8％、纳米铜粉30％，甲基丙烯酸12％，其余为去离子水。
②将相应孔隙率的圆筒状聚乙烯海绵浸入到混合悬浮液中2～3小时，然后在空气中经1小时干燥后获得聚乙烯海绵导电模型。
③将浓度为分析纯的乙二胺四乙酸铜钠、硫酸铜、苯骈三氮唑和聚二硫二丙烷磺酸钠依次加入到去离子水中，形成以上各组分浓度分别为80g/L、90g/L、6g/L和0.6g/L的电沉积液。
④将聚乙烯海绵导电模型作为阴极、铜板为阳极，在10V恒电压条件下电沉积15分钟。
⑤将完成电沉积的聚乙烯海绵导电模型装入加热炉中并在氮气氛围(0.5MPa)保护下加热至100℃，保温50分钟，降至室温后取出，置于医用酒精中超声波清洗30分钟，最后经清洗剂冲洗，消毒灭菌。
所述第一过滤膜3及第二过滤膜5均为纳米纤维膜；优选的，所述第一过滤膜3的纳米纤维数均直径为50～150nm，孔隙率为80～90％；所述第二过滤膜5的纳米纤维数均直径为200～300nm，孔隙率为60～70％。
所述多孔隔离层4上设有若干透孔12，所述透孔12自外而内包括向内收缩区13、圆弧过渡区14、向外延伸区15及储液区16；优选的，所述透孔12在多孔隔离层外侧面的孔径与在多孔隔离层内侧面的孔径比为1:3。
所述内管、外管及间隔片均为聚碳酸酯材质。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种血液纳米过滤器，包括外管和中空内管，其特征在于：中空内管外侧依次设置有第一膜侧间隔层、第一过滤膜、多孔隔离层、第二过滤膜及第二膜侧间隔层，所述第二膜侧间隔层与外管之间设有空腔，所述中空内管上设有若干渗透孔；所述第二膜侧间隔层与外管之间设有若干均匀分布的支撑隔片，所述支撑隔片将空腔分隔为若干进血腔；第一膜侧间隔层及第二膜侧间隔层均为铜金属海绵层；所述第一过滤膜及第二过滤膜均为纳米纤维膜；所述多孔隔离层上设有若干透孔，所述透孔自外而内包括向内收缩区、圆弧过渡区、向外延伸区及储液区；
所述铜金属海绵层的制备方法为：
①将甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、纳米铜粉、甲基丙烯酸加入到去离子水中形成混合悬浊液，所述混合悬浊液中各组分所占质量百分比分别为：甲基纤维素2％，羟丙基甲基纤维素0.8％、纳米铜粉30％，甲基丙烯酸12％，其余为去离子水；
②将相应孔隙率的圆筒状聚乙烯海绵浸入到混合悬浮液中2～3小时，然后在空气中经1小时干燥后获得聚乙烯海绵导电模型；
③将浓度为分析纯的乙二胺四乙酸铜钠、硫酸铜、苯骈三氮唑和聚二硫二丙烷磺酸钠依次加入到去离子水中，形成以上各组分浓度分别为80g/L、90g/L、6g/L和0.6g/L的电沉积液；
④将聚乙烯海绵导电模型作为阴极、铜板为阳极，在10V恒电压条件下电沉积15分钟；
⑤将完成电沉积的聚乙烯海绵导电模型装入加热炉中并在氮气氛围0.5MPa保护下加热至100℃，保温50分钟，降至室温后取出，置于医用酒精中超声波清洗30分钟，最后经清洗剂冲洗，消毒灭菌。
2.根据权利要求1所述的一种血液纳米过滤器，其特征在于：所述支撑隔片通过若干内固定环和外固定环固定，所述内固环设置在第二膜侧间隔层外侧，所述外固环设置在外管内侧。
3.根据权利要求1所述的一种血液纳米过滤器，其特征在于：所述支撑隔片上设有若干通孔。
4.根据权利要求1所述的一种血液纳米过滤器，其特征在于：所述第一膜间隔层的孔隙率为80～85％，第二膜间隔层的孔隙率为40～60％。
5.根据权利要求1所述的一种血液纳米过滤器，其特征在于：所述第一过滤膜的纳米纤维数均直径为1～200nm，孔隙率为80～90％；所述第二过滤膜的纳米纤维数均直径为200～500nm，孔隙率为60～80％。
6.根据权利要求1-5中任一项权利要求所述的一种血液纳米过滤器，其特征在于：所述透孔在多孔隔离层外侧面的孔径与在多孔隔离层内侧面的孔径比为1:2～3。
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