CN111035826A - 一种膜分离与灌流耦合的血液净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种膜分离与灌流耦合的血液净化装置，包括血液进口端、血液出口端、预冲液出口端、预冲液进口端、血浆分离单元壳体、血浆分离膜组件、进出口过滤装置、血浆灌流单元壳体、血浆灌流吸附树脂、初级过滤装置、次级过滤装置和上端盖。血浆分离单元核心为血浆分离膜，血浆灌流单元核心为血浆灌流吸附树脂。本装置集成了血浆分离和血浆灌流功能，血浆分离后再进行血浆灌流吸附清除目标毒素，以提高血液净化安全性和有效性的同时简化操作流程，预防因操作导致的血液损失和细菌感染的风险，大大降低治疗费用，两部分功能无需体外循环管路连接，减少体外循环血液量，降低低血压等并发症的风险。

Description

一种膜分离与灌流耦合的血液净化装置

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体是一种膜分离与灌流耦合的血液净化装置。

背景技术

肝衰竭预后极差，病死率高达80％，目前临床上治疗肝衰竭有效且实用的方法是采用多种模式组合非生物人工肝，如分子吸附再循环系统、普罗米修斯系统。但是，由于其费用昂贵，难以推广应用。目前常用的方法是采用单一的治疗模式如血浆置换、血液透析、血浆灌流等，但单一模式很难完全替代肝脏功能来有效清除体内大量堆积的毒性代谢产物以及由此激活或诱发炎性介质和细胞因子。

血浆置换是采用血浆分离器将患者的血浆从血液中分离出来，利用正常人新鲜冰冻血浆替代肝衰竭患者体内含大量毒物的血浆，从而有效清除体内的各类毒性物质，如大分子致病物质、中小分子毒素，并补充异体血浆或机体所需物质(如白蛋白、凝血因子与调理素等)，暂时部分替代肝细胞的解毒功能，阻断毒素-肝功能障碍之间的恶性循环，改善肝病患者临床症状，减少出血等并发症，给肝脏的再生与肝功能恢复提供良好的内环境条件。但是，目前血资源紧张，且白蛋白等机体所需物质来源有限、价格昂贵。

由于血浆灌流吸附树脂生物相容性欠佳，全血灌流尚不普及。目前临床血浆灌流过程中需要使用血浆分离器和血浆灌流器及其配套的体外循环管路(如图2所示)，先使用血浆分离器将血细胞与血浆分离，然后通过体外管路将血浆引至血浆灌流器内，含有各种毒素及致病因子的血浆通过血浆灌流后被清除，然后再将两种器械内的血液一起回输体内。过程中可以充分利用自体血浆，无需大量外源性血浆等血制品，无感染新疾病的可能，但是该过程需要两套血液净化管路配合两个器械使用，管路间的连接口较多，增加连接口失效的风险，造成血液损失和细菌感染；循环管路和两个器械内均需要充满血液，因此体外循环的血液量较大，增加接受治疗患者产生低血压等并发症的风险；血浆灌流器在使用前需要预冲，为避免对血浆分离器的影响，血浆灌流器单独预冲完毕后，需拆卸预冲所用管路后再与血浆分离器连接，增加操作的复杂度，且拆卸过程中增加空气中细菌病毒污染管路的危险。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种膜分离与灌流耦合的血液净化装置。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种膜分离与灌流耦合的血液净化装置，其特征在于该装置包括血液进口端、血液出口端、预冲液出口端、预冲液进口端、血浆分离单元壳体、血浆分离膜组件、进出口过滤装置、血浆灌流单元壳体、血浆灌流吸附树脂、初级过滤装置、次级过滤装置和上端盖；

所述血浆灌流单元壳体具有出液口端和进液口端，壳体内径由出液口端至进液口端逐渐减小，出液口端设置有上端盖；上端盖设置有血液出口端；血浆分离单元壳体通过血浆灌流单元壳体的进液口端伸入血浆灌流单元壳体内部，并与血浆灌流单元壳体密封连接；血浆分离单元壳体与血浆灌流单元壳体之间填充有血浆灌流吸附树脂；所述血浆分离单元壳体的端部设置有血液进口端；血浆分离单元壳体的内部设置有血浆分离膜组件，用于将血液中的血细胞和血浆分离；所述血浆分离膜组件由若干血浆分离膜封端浇筑而成，膜的一端与血液进口端连通，另一端与血液出口端连通；血浆分离单元壳体的靠近血液进口端的部分侧壁为初级过滤装置，用于血浆的通过同时阻挡血浆灌流吸附树脂的通过；次级过滤装置的内壁与血浆分离单元壳体的外壁固定连接，外壁与血浆灌流单元壳体的内壁固定连接，用于血浆的通过同时阻挡血浆灌流吸附树脂的通过；预冲液出口端设置于血浆灌流单元壳体的侧壁上端，位于次级过滤装置下方，与血浆灌流吸附树脂连通；所述预冲液进口端设置于血浆灌流单元壳体的侧壁下端；所述血液进口端、血液出口端、预冲液出口端和预冲液进口端内均设置有进出口过滤装置，用于阻止血浆灌流吸附树脂脱落的最小微粒进入血液回输系统。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

(1)本装置集成了血浆分离和血浆灌流功能，血浆分离后再进行血浆灌流吸附清除目标毒素，以提高血液净化安全性和有效性的同时简化操作流程，预防因操作导致的血液损失和细菌感染的风险，大大降低治疗费用，两部分功能无需体外循环管路连接，减少体外循环血液量，降低低血压等并发症的风险。

(2)血浆灌流单元壳体类似圆锥状空腔结构，血浆分离单元壳体为圆柱体结构，这样的结构设计使得血液出口端处的树脂比血液进口端处的树脂多，分离出的血浆由血液进口端流至血液出口端时可避免吸附过程空腔体形成；同时通过对液体流向的作用，在灌流实施过程中可有效避免空腔体形成，提高血浆内毒素与树脂的接触率，提高吸附清除效率。

(3)血浆分离单元核心为血浆分离膜，血浆灌流单元核心为血浆灌流吸附树脂。根据治疗疾病类型和目标毒素的不同，可对应调整血浆分离膜的孔径大小和血浆灌流吸附树脂的种类，因此针对不同类型的疾病均可采用本装置，只需更换膜和树脂。

(4)对于患有多种疾病的患者，需要选择两种或两种以上血浆灌流吸附树脂，可以通过扩大血浆灌流单元壳体的体积，装填几种不同类型血浆灌流吸附树脂，从而达到一次多效的目的，降低患者治疗成本以及需要承受多次血浆灌流治疗带来的痛苦。

(5)进出口过滤装置能够阻止血浆灌流吸附树脂脱落的最小微粒进入血液回输系统，保证使用的安全性。

(6)上端盖为透明弧状结构，且血液出口端位于中央，便于在预冲过程中壳体内空气的排出，且透明上端盖的设计便于观察壳体内气体是否排尽。

附图说明

图1为本发明一种实施例的装置整体结构示意图；

图2为现有技术中临床血浆灌流治疗流程示意图；

图3为采用本发明装置用于临床血浆灌流治疗流程示意图。

图中：1、血液进口端；2、血液出口端；3、预冲液出口端；4、预冲液进口端；5、血浆分离单元壳体；6、血浆分离膜组件；7、进出口过滤装置；8、血浆灌流单元壳体；9、血浆灌流吸附树脂；10、初级过滤装置；11、次级过滤装置；12、上端盖。

具体实施方式

下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。

本发明提供了一种膜分离与灌流耦合的血液净化装置(简称装置，参见图1)，其特征在于该装置包括血液进口端1、血液出口端2、预冲液出口端3、预冲液进口端4、血浆分离单元壳体5、血浆分离膜组件6、进出口过滤装置7、血浆灌流单元壳体8、血浆灌流吸附树脂9、初级过滤装置10、次级过滤装置11和上端盖12；

所述血浆灌流单元壳体8为具有大开口出液口端和小开口进液口端的光滑透明弧形空腔圆台状结构，壳体内径由出液口端至进液口端逐渐减小，出液口端设置有弧状透明的上端盖12，透明便于观察血浆灌流单元壳体8内的气体是否排尽，进液口端用于放置血浆分离单元壳体5；上端盖12的中心设置有血液出口端2；血浆分离单元壳体5为圆柱状，通过血浆灌流单元壳体8的进液口端伸入血浆灌流单元壳体8内部，并与血浆灌流单元壳体8固定密封连接，形成密封的整体外壳；血浆分离单元壳体5与血浆灌流单元壳体8之间填充有血浆灌流吸附树脂9；所述血浆分离单元壳体5的端部设置有血液进口端1，血液进口端1位于血浆灌流单元壳体8外部；血浆分离单元壳体5的内部设置有血浆分离膜组件6，用于将血液中的血细胞和血浆分离，血细胞位于血浆分离膜组件6内；所述血浆分离膜组件6由若干血浆分离膜(优选中空纤维膜)封端浇筑而成，膜的一端与血液进口端1连通，另一端与血液出口端2连通；血浆分离单元壳体5的靠近血液进口端1的部分侧壁为初级过滤装置10，用于血浆的通过同时阻挡血浆灌流吸附树脂9及其脱落的微粒或产生的碎片的通过，对血浆分离膜造成影响；次级过滤装置11的内壁与血浆分离单元壳体5的外壁固定连接，外壁与血浆灌流单元壳体8的内壁固定连接，用于血浆的通过同时阻挡血浆灌流吸附树脂9及其脱落的微粒或产生的碎片的通过；预冲液出口端3设置于血浆灌流单元壳体8的侧壁上端，靠近血液出口端2，位于次级过滤装置11下方，与血浆灌流吸附树脂9连通，用于预冲过程中预冲液的排出；所述预冲液进口端4设置于血浆灌流单元壳体8的侧壁下端，位于初级过滤装置10的外侧，用于预冲过程中预冲液的进入；所述血液进口端1、血液出口端2、预冲液出口端3和预冲液进口端4内均设置有进出口过滤装置7，用于阻止血浆灌流吸附树脂脱落的最小微粒进入血液回输系统，保证使用的安全性。

初级过滤装置10与次级过滤装置11的过滤孔径相同且均大于进出口过滤装置7的过滤孔径；进出口过滤装置7的过滤孔径小于血浆灌流吸附树脂脱落的最小微粒，该类微粒粒径大小为15～25微米。

所述进出口过滤装置7为圆形片状过滤网，通过超声焊接固定于血液进口端1、血液出口端2、预冲液出口端3和预冲液进口端4内部。

初级过滤装置10是由血浆分离单元壳体5开有密集的小通孔形成的区域；初级过滤装置10应尽量靠近血液进口端1，本实施例是初级过滤装置10与血液进口端1一侧的血浆分离膜封端处的距离为0.5cm。

所述初级过滤装置10的周向可设置有空心圆柱状过滤网，过滤网的上下两端均通过超声焊接固定于血浆分离单元壳体5上，进一步确保使用的安全性。

所述次级过滤装置11为圆环片状过滤网；圆环的内表面与血浆分离单元壳体5的外壁通过超声焊接固定连接，外表面与血浆灌流单元壳体8的内壁通过超声焊接固定连接。

所述血浆分离膜的成膜聚合物为聚偏氟乙烯类、聚砜类、聚乙烯醇、聚丙烯、醋酸纤维素或尼龙等，优选中空纤维膜。膜孔径为0.1～1μm，根据血浆分离膜组件6的孔径大小对应调整血浆灌流单元壳体8的大小；当血浆分离单元为血浆分离器时，血浆灌流单元壳体8内部较大，填充的血浆灌流吸附树脂9较多；当血浆分离单元为成分血浆分离器时，血浆灌流单元壳体8内部较小，填充血浆灌流吸附树脂9较少；两种方式均可实现有毒物质及致病因子的去除。

血浆灌流吸附树脂9为活性炭类、中性大孔树脂、具有特定官能团的离子吸附树脂或免疫吸附树脂等；目标毒素为胆红素、内毒素、炎性细胞因子(TNF-a、IL-1、IL-6、IL-8等)、低密度脂蛋白、胆固醇、甘油三酯、免疫因子等。根据目标毒素不同，可以调整与之对应的血浆分离膜的孔径大小和血浆灌流吸附树脂9的种类。血浆灌流吸附树脂9根据治疗疾病类型不同可选择对目标毒素具有特异性吸附或非特异性吸附的树脂，例如特异性或非特异性吸附胆红素血浆灌流吸附树脂(针对重症黄疸患者，清除总胆红素和直接胆红素)、特异性或非特异性吸附内毒素及炎性细胞因子血浆灌流吸附树脂(针对内毒素血症、脓毒症、炎症反应综合征患者，清除内毒素、炎性细胞因子)、特异性或非特异性吸附低密度脂蛋白血浆灌流吸附树脂(针对高脂血症患者，清除低密度脂蛋白、胆固醇、甘油三酯)、特异性或非特异性吸附免疫致病因子血浆灌流吸附树脂(针对系统性红斑狼疮等免疫性疾病患者，清除患者血内的致病因子，如IgG、IgM等自身抗体以及免疫复合物)；对于患有多种疾病的患者，需要选择两种或两种以上血浆灌流吸附树脂9的患者，可以通过扩大血浆灌流单元壳体8体积，装填几种不同类型血浆灌流吸附树脂9，从而达到一次多效的目的，降低患者治疗成本以及需要承受多次血浆灌流治疗带来的痛苦。

血液进口端1、血液出口端2、预冲液出口端3和预冲液进口端4均为医用鲁尔接头，并配有旋盖；旋盖内均设置有密封垫，分别与各自的端口旋紧后，实现整体装置的密封；旋盖的圆周侧面均设置有防滑凸筋。

本发明的工作原理和工作流程是：

(1)装置预冲：关闭血液进口端1和血液出口端2，首先打开预冲液进口端4，用一定含量生理盐水或其他预处理液体预冲，当血浆灌流单元壳体8内液体注满时打开预冲液出口端3，调整预冲液出口端3和预冲液进口端4的速度；预冲完毕后关闭预冲液出口端3和预冲液进口端4；实施完预冲后利用配套的体外循环管路的开关封住预冲液出口端3和预冲液进口端4，无细菌病毒污染管路的风险；

(2)血液净化处理：打开血液进口端1和血液出口端2，血液进口端1与人体动脉连通，血液出口端2与人体静脉连通回输体内；人体血液经过血液进口端1进入，通过血浆分离单元壳体5内的血浆分离膜的筛分原理实现血液中血细胞与血浆的分离(血细胞无法通过血浆分离膜而保留在膜内侧，血浆成分可以通过血浆分离膜而分离至膜外侧)；血细胞通过膜内通道直接经过血液出口端2流出回输，分离出的含有毒素的血浆通过初级过滤装置10进入血浆灌流单元壳体8内部，血浆自下而上逐步填充于血浆分离单元壳体5与血浆灌流单元壳体8之间，与血浆灌流吸附树脂9接触，血浆灌流吸附树脂9利用表面的特征官能基团或者孔径将目标毒素吸附于血浆灌流吸附树脂9上，达到清除血浆内毒素的目的；再经过次级过滤装置11的过滤后，净化后的血浆与血浆分离膜组件6内的血细胞一起经过血液出口端2流出装置，实施自体血液回输。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (10)

1.一种膜分离与灌流耦合的血液净化装置，其特征在于该装置包括血液进口端、血液出口端、预冲液出口端、预冲液进口端、血浆分离单元壳体、血浆分离膜组件、进出口过滤装置、血浆灌流单元壳体、血浆灌流吸附树脂、初级过滤装置、次级过滤装置和上端盖；

所述血浆灌流单元壳体具有出液口端和进液口端，壳体内径由出液口端至进液口端逐渐减小，出液口端设置有上端盖；上端盖设置有血液出口端；血浆分离单元壳体通过血浆灌流单元壳体的进液口端伸入血浆灌流单元壳体内部，并与血浆灌流单元壳体密封连接；血浆分离单元壳体与血浆灌流单元壳体之间填充有血浆灌流吸附树脂；所述血浆分离单元壳体的端部设置有血液进口端；血浆分离单元壳体的内部设置有血浆分离膜组件，用于将血液中的血细胞和血浆分离；所述血浆分离膜组件由若干血浆分离膜封端浇筑而成，膜的一端与血液进口端连通，另一端与血液出口端连通；血浆分离单元壳体的靠近血液进口端的部分侧壁为初级过滤装置，用于血浆的通过同时阻挡血浆灌流吸附树脂的通过；次级过滤装置的内壁与血浆分离单元壳体的外壁固定连接，外壁与血浆灌流单元壳体的内壁固定连接，用于血浆的通过同时阻挡血浆灌流吸附树脂的通过；预冲液出口端设置于血浆灌流单元壳体的侧壁上端，位于次级过滤装置下方，与血浆灌流吸附树脂连通；所述预冲液进口端设置于血浆灌流单元壳体的侧壁下端；所述血液进口端、血液出口端、预冲液出口端和预冲液进口端内均设置有进出口过滤装置，用于阻止血浆灌流吸附树脂脱落的最小微粒进入血液回输系统。

2.根据权利要求1所述的膜分离与灌流耦合的血液净化装置，其特征在于初级过滤装置与次级过滤装置的过滤孔径相同且均大于进出口过滤装置的过滤孔径；进出口过滤装置的过滤孔径小于血浆灌流吸附树脂脱落的最小微粒。

3.根据权利要求1所述的膜分离与灌流耦合的血液净化装置，其特征在于所述进出口过滤装置为圆形片状过滤网，通过超声焊接固定于血液进口端、血液出口端、预冲液出口端和预冲液进口端内部。

4.根据权利要求1所述的膜分离与灌流耦合的血液净化装置，其特征在于初级过滤装置是由血浆分离单元壳体开有密集的通孔形成的区域，初级过滤装置与血液进口端一侧的血浆分离膜封端处的距离为0.5cm。

5.根据权利要求1或4所述的膜分离与灌流耦合的血液净化装置，其特征在于所述初级过滤装置的周向设置有空心圆柱状过滤网，过滤网的上下两端均通过超声焊接固定于血浆分离单元壳体上。

6.根据权利要求1所述的膜分离与灌流耦合的血液净化装置，其特征在于所述次级过滤装置为圆环片状过滤网；圆环的内表面与血浆分离单元壳体的外壁通过超声焊接固定连接，外表面与血浆灌流单元壳体的内壁通过超声焊接固定连接。

7.根据权利要求1所述的膜分离与灌流耦合的血液净化装置，其特征在于所述血浆分离膜为中空纤维膜，膜孔径为0.1～1μm。

8.根据权利要求1所述的膜分离与灌流耦合的血液净化装置，其特征在于所述血浆灌流单元壳体为具有大开口出液口端和小开口进液口端的弧面透明空腔圆台状结构；血浆分离单元壳体为圆柱状；上端盖为弧状且透明，血液出口端设置于上端盖的中心处。

9.根据权利要求1所述的膜分离与灌流耦合的血液净化装置，其特征在于血液进口端、血液出口端、预冲液出口端和预冲液进口端均为医用鲁尔接头，并配有旋盖；旋盖内均设置有密封垫，分别与各自的端口旋紧后，实现整体装置的密封；旋盖的圆周侧面均设置有防滑凸筋。

10.根据权利要求1所述的膜分离与灌流耦合的血液净化装置，其特征在于该装置的工作流程是：

(1)装置预冲：关闭血液进口端和血液出口端，打开预冲液进口端，用预处理液体预冲，当血浆灌流单元壳体内液体注满时打开预冲液出口端，调整预冲液出口端和预冲液进口端的速度；预冲完毕后关闭预冲液出口端和预冲液进口端；

(2)血液净化处理：打开血液进口端和血液出口端，血液进口端与人体动脉连通，血液出口端回输体内；人体血液经过血液进口端进入，通过血浆分离单元壳体内的血浆分离膜实现血液中血细胞与血浆的分离；血细胞通过膜内通道直接经过血液出口端流出回输，血浆通过初级过滤装置进入血浆灌流单元壳体内部，血浆逐步填充于血浆分离单元壳体与血浆灌流单元壳体之间，与血浆灌流吸附树脂接触，血浆灌流吸附树脂将目标毒素吸附；再经过次级过滤装置后，净化后的血浆与血浆分离膜组件内的血细胞一起经过血液出口端流出回输体内。

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