CN116966359B - 一种血液透析管 - Google Patents

Abstract

本发明提供了根据本发明的实施例，一种血液透析管，包括透析管体，所述透析管体为两端封闭的圆柱筒状结构，透析管体内部设置有管状的第一电极板、第二电极板和第三电极板；第一电极板和第二电极板之间同轴设置有管状的第一反渗透膜，第二电极板和第三电极板之间设有第二反渗透膜。本发明采用嵌套的方式设置了两个透析液管腔和一个血液管腔，使得血液管腔形成环形管道，使其内侧面和外侧面均能与透析液管腔相邻，相比现有技术中仅有血液管腔的外壁与透析液相邻的方式，本发明的技术方案明显提升了血液与透析液之间交换界面的大小，从而在不扩大设备整体大小的基础上从本质上提升了透析速率。

Description

一种血液透析管

技术领域

本发明涉及血液透析技术领域，尤其涉及一种血液透析管。

背景技术

在临床上，所谓血液透析（Hemodialysis），指血液中的一些废物（主要是尿素、肌酸以及一些人体产生的毒性化合物）通过半渗透膜除去。其中，透析是指溶质通过半渗透膜，从高浓度溶液向低浓度方向运动，因而，透析需要专门的血液透析液（简称透析液）。血液透析的基本原理和所使用的透析液及半渗透膜为本领域的公知技术内容，在此不再赘述。

血液透析由于治疗时间比较长，一般需要三四个小时，给患者带来很大的痛苦，因而，在血液透析机中，通过改善血液透析原件的透析速度，以减少治疗时间。

常规地，血液透析元件普遍具有回转型基础结构，例如圆管，因而通常这类血液透析元件称为血液透析管，血液透析管包括一个内管和套装在内管上的套管，其中内管用于流通待透析的血液，套管与内管间的通道用于流通透析液，而内管管壁由半渗透膜制成。该种常规结构的血液透析管的透析面积受内管表面积的限制，难以在结构相对紧凑的条件下，获得较高的透析效率。

在一些实现中，为了提高透析效率，采用离子电渗法，离子电渗法仍然采用常规的血液透析管结构，区别仅在于在套管内设置一对电极。如中国专利CN100518837C提出了一种基于离子电渗疗法的电血液透析法及其使用的透析管。其原理是尿素分子存在局部电荷，经过试验确定尿素分子的阴极电渗透率比较高，藉此产生了离子电渗法。然而，由于离子电渗法如果控制不当，容易产生对血液的负面影响，例如会使的血液中的钾离子、钠离子等水平下降，即可能会产生电介质方面的病症，因而需要控制加载在两电极上的电势差，并控制电流大小。

然而，一对电极在血液透析管中的设置非常困难，电场的构建难度比较大，且所构建的电场在血液透析管中的电场强度是不一致的，为了获得较高的透析率，需要加载相对较大的电流，所产生的后果是血液的电解质平衡被破坏。为了解决该问题，中国专利CN105727383B提出了一种血液透析元件，采用的透析室为方管腔结构，沿透析室某一个边的方向排布多个血液管，使透析界面的面积可以做的比较大，从而提高了透析效率，从而能够在保证效率较高的条件下，降低对血液的负面影响。

但是上述技术仍然存在较多问题，中国专利CN105727383B中仍然是采用血液管内浸于透析液中，血液与透析液之间的通过反渗透膜形成的交换界面（后文简称交换界面）与常见技术相同，仍然为血液管的外壁，只不过是采用了方管结构的透析室，让血液管往复弯折设置或者并列设置，通过更大的空间来提升效率，本质上没有改进。另外，这种将电极板设置在方管腔结构两侧的方式，在血液管中沿径向产生了电场，因此尿素等小分子带上正电荷后，会朝向负电场一侧移动，在该状态下，尿素集中于血液管的一侧，导致实际可用于渗透的交换界面降低，反而不利于提高透析效率。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种血液透析管，其解决了现有技术中存在的透析速度慢的问题，或者是提升透析速度后血液中流失离子的问题。

根据本发明的实施例，一种血液透析管，包括透析管体，所述透析管体为两端封闭的圆柱筒状结构，透析管体内部设置有管状的第一电极板、第二电极板和第三电极板，所述的第一电极板、第二电极板和第三电极板均同轴设置且这三者的直径依次减小；

所述第一电极板和第二电极板之间同轴设置有管状的第一反渗透膜，第二电极板和第三电极板之间设有第二反渗透膜，所述第一反渗透膜和第二反渗透膜之间形成血液管腔，使得所述第二电极板位于血液管腔内部，所述第一电极板和第一反渗透膜之间、第二反渗透膜和第三电极板之间分别形成透析液管腔；

所述透析管体的两端形成连通血液管腔的血液进口和血液出口，以及分别连通不同透析液管腔的透析液进口和透析液出口。

进一步的，所述第一电极板和第三电极板上所带电荷种类相同，所述第二电极板上所带电荷与前两者相反。

进一步的，所述血液进口和透析液进口分别位于透析管体上相反的两端，使得血液和透析液在透析管体内部的流向相反。

进一步的，所述血液进口和血液出口分别位于透析管体两端端面的中部，并与透析管体同轴设置；所述透析液进口和透析液出口分别位于透析管体两端侧面的相对位置。

进一步的，所述透析管体两端分别设有封盖，所述封盖内部设有血液支管和透析液支管，其中血液支管分别与血液管腔在透析管体两端的开口密封连接，透析液支管分别与透析液管腔在透析管体两端的全部开口密封连接，所述血液支管还分别与血液进口和血液出口连通，所述透析液支管还分别与透析液进口和透析液出口连通。

进一步的，所述透析管体外部还设有包覆第一电极板的壳体。

进一步的，所述第一电极板、第二电极板和第三电极板的材质为银、氯化银、铂、石墨中的一种。

进一步的，包括前后串联设置的两个透析管体，两个透析管体相邻的一端通过血液进口和血液出口连通，两个透析管体中的透析液进口和透析液出口分别形成独立的循环回路。

进一步的，分别位于两个串联的所述透析管体中的第一电极板上所带电荷相反，分别位于两个串联的所述透析管体中的第二电极板上所带电荷相反，分别位于两个串联的所述透析管体中的第三电极板上所带电荷相反。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明采用嵌套的方式设置了两个透析液管腔和一个血液管腔，使得血液管腔形成环形管道，使其内侧面和外侧面均能与透析液管腔相邻，相比现有技术中仅有血液管腔的外壁与透析液相邻的方式，本发明的技术方案明显提升了血液与透析液之间交换界面的大小，从而在不扩大设备整体大小的基础上从本质上提升了透析速率；

2、本发明还可以通过离子电渗的方式加快透析过程，其在血液管腔内部设置第二电极板，在透析液管腔外侧或内侧分别设置第一电极板和第三电极板，从而对应血液管腔与两个透析液管腔相之间用于渗透交换的反渗透膜分别形成两个环形电场，因血液管腔与透析液管腔均为环形管，而环形电场正好与环形管同轴，因此所产生的电场方向正好垂直于反渗透膜，使得带有电荷的尿素等分子正好垂直通过反渗透膜；与此同时，两个环形电场的方向正好相反，在血液管腔中位于第二电极板两侧的血液中的尿素分别朝着相反方向靠近并穿过不同的反渗透膜，因此不会出现单一方向电场中尿素集中在血液管腔一侧的问题，最大化的利用了交换界面，更好地提高了透析速度；

3、本发明中采用的是环形嵌套设置的电极板来形成电场，从而让位于电场中的血液全部带有电荷，进而以离子电渗的方式提高透析速度，相比传统在血液管腔和透析液管腔中分别设置电极的方式，可以更高效的为尿素等分子附加电荷，并且可以在较低的电流下获得相同的电场强度，避免过大的电流导致钠、钾离子流失过多；与此同时，本发明还设有前后串联的两个透析管体，两者的第一电极板、第二电极板和第三电极板上所带电荷相反，因此可以利用靠后的透析管体反向渗透，从而朝血液中补充钠、钾离子，维持血液中含有的金属离子以及其他营养物质含量的稳定。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图。

图2为本发明实施例中透析管体的轴向截面示意图。

图3为本发明实施例中透析管体内部结构的俯视示意图。

上述附图中：1、透析管体；2、封盖；3、血液进口；4、血液出口；5、透析液进口；6、透析液出口；7、透析液管腔；8、血液管腔；11、第一电极板；12、第二电极板；13、第三电极板；14、第一反渗透膜；15、第二反渗透膜；21、血液支管；22、透析液支管。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

本发明实施例提出了一种血液透析管，包括透析管体1，需要说明的是，本发明仅提出了血液透析仪器的一部分，即血液透析管的部分，其作用仅用于血液和透析液的反渗透交换过程，血液透析仪器还需具备的电机、液泵等其他装置参照现有技术另行设置，不包含在本发明中，同时也不影响本发明的正常实施。

如图1所示，针对本发明中的血液透析管，所述透析管体1为两端封闭的圆柱筒状结构，透析管体1外部设有环形的壳体，两端分别设有封盖2，从而形成封闭式结构。因内部需要设置电极板，壳体和封盖2优选的采用塑料材质；又因用于医疗设备，为了材料的化学稳定性和生物相容性，本实施例中采用PC聚碳酸酯材质。如图2所示，透析管体1内部设置有管状的第一电极板11、第二电极板12和第三电极板13，所述的第一电极板11、第二电极板12和第三电极板13均与壳体同轴设置且这三者的直径依次减小。很显然，第一电极板11和第二电极板12之间、第二电极板12和第三电极板13之间分别形成空腔区域。

如图3所示，第一电极板11和第二电极板12之间同轴设置有管状的第一反渗透膜14，第二电极板12和第三电极板13之间设有第二反渗透膜15，所述第一反渗透膜14和第二反渗透膜15之间形成血液管腔8，使得所述第二电极板12位于血液管腔8内部中心位置，并且第二电极板12将血液管腔8分隔为内外两部分，分别靠近第一反渗透膜14和第二反渗透膜15。所述第一电极板11和第一反渗透膜14之间、第二反渗透膜15和第三电极板13之间分别形成透析液管腔7。

其中，两个透析液管腔7的直径相同，第一反渗透膜14和第二反渗透膜15的材质和厚度相同，从而对位于第二电极板12两侧的血液提供相同的渗透速率。参考现有技术的血液透析仪器，其原理是利用小分子物质在溶液中可通过反渗透膜，而大分子物质不能通过的性质，达到分离的效果。例如分离和纯化皂甙、蛋白质、多肽、多糖等物质时，可用透析法以除去无机盐、单糖、双糖等杂质。反之也可将大分子的杂质留在半渗透膜内，而将小分子的物质通过半渗透膜进入膜外溶液中，而加以分离精制。本发明作为血液透析，其反渗透膜正好允许尿素、肌酸以及一些人体产生的毒性化合物渗透通过，进而在渗透压的作用下由血液进入到透析液中。

所述透析管体1的两端形成连通血液管腔8的血液进口3和血液出口4，以及分别连通不同透析液管腔7的透析液进口5和透析液出口6。进一步的，所述血液进口3和血液出口4分别位于透析管体1两端端面的中部，并与透析管体1同轴设置；所述透析液进口5和透析液出口6分别位于透析管体1两端侧面的相对位置。

因血液中含有血细胞等物质，为了避免加压过大导致血细胞破损，血液管腔8所连接的管道中液泵的压力较底，而本发明中血液进口3和出口需要与环形的血液管腔8连通，故将血液进口3或血液出口4设置在透析管体1端面的中部，以便让血液均匀的进入血液管腔8内部，确保血液内各种物质也能均匀分布。而透析液进口5和出口则可以设置在透析管体1侧面，便于高压液泵将透析液直接泵入透析液管腔7，并利用高液压使得透析液快速流动并分布均匀。

另外，本发明中血液进口3和透析液进口5分别位于透析管体1上相反的两端，使得血液和透析液在透析管体1内部的流向相反。此设置方式类似于冷凝管，让血液和透析液反向流动，因此刚注入的尿素浓度最高的血液始终与刚加入的尿素浓度最低的透析液接触，让交换界面始终存在较大的离子浓度差，从而具有较大的渗透压，进而提升渗透速率。

更进一步的方案中，所述透析管体1所述封盖2内部设有血液支管21和透析液支管22，其中血液支管21分别与血液管腔8在透析管体1两端的开口密封连接，透析液支管22分别与透析液管腔7在透析管体1两端的全部开口密封连接，所述血液支管21还分别与血液进口3和血液出口4连通，所述透析液支管22还分别与透析液进口5和透析液出口6连通。

基于离子电渗的功能，本发明的第一电极板11和第三电极板13上所带电荷种类相同，所述第二电极板12上所带电荷与前两者相反。具体的，因尿素在电场中会具有正电荷，因此整体带有正电，并朝向电极板阴极一侧移动，那么为了让血液管腔8内部的尿素朝向内侧或者外侧的两个透析液管腔7移动，第一电极板11和第三电极板13设置为带有负电荷，为阴电极板，第二电极板12带有正电荷，为阳电极板。

另外，第一电极板11、第二电极板12和第三电极板13上可施加交流电或者直流电，同时为了保证电流强度不损伤血细胞，所使用的电流大小不高于0.5mA/cm²。与此同时，为了确保使用安全和健康，本发明中第一电极板11、第二电极板12和第三电极板13的材质为银、氯化银、铂、石墨中的一种。这些材料在通电环境下仅作为电极本身起作用，从而维持溶液体系的稳定，不发生任何电化学反应，避免为血液引入杂质，或者影响pH值。为了成本和效用的统一，本实施例中优选的采用银电极。

本发明在使用时，可以根据需求分别选择给第一电极板11、第二电极板12和第三电极板13通电或者不通电。在通电环境下，第一电极板11和第二电极板12之间、第二电极板12和第三电极板13之间分别产生电场，从而以离子电渗的方式加快透析速度。但是当需要透析的血液较少时，可以选择不通电，即采用传统的渗透方式，利用分子在反渗透膜两侧溶液中浓度的差异产生渗透压，进而让尿素等有害的化合物分子穿过反渗透膜进入透析液。因本发明在不使用离子电渗时，相比传统的透析管结构也提高了效率，因此在小规模透析时可以不通电，避免通电环境下造成的离子流失等问题。

为了解决上述的离子流失问题，本发明可以具有前后串联设置的两个透析管体1，两个透析管体1相邻的一端通过血液进口3或血液出口4连通，两个透析管体1中的透析液进口5和透析液出口6分别形成独立的循环回路。与之对应的，分别位于两个串联的所述透析管体1中的第一电极板11、第二电极板12和第三电极板13上所带电荷相反。即第一电极板11和第三电极板13设置为带有正电荷，为阳电极板，第二电极板12带有负电荷，为阴电极板。

此时血液进过第一个透析管体1后，内部含有的尿素等有害物质浓度大幅度降低，而且因为离子流失，导致内部的钠、钾离子浓度也有所降低。在进入第二个透析管体1后，受到相反的电场作用，钠、钾离子为正离子，在朝向血液管腔8方向的第二电极板12移动，因此从透析液管腔7中进入到血液管腔8内部，直至浓度相对平衡，这样即可将血液在第一个透析管体1中流失的钠、钾离子以及其他小分子进行补充，在透析后保持血液中的成分正常。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种血液透析管，包括透析管体，其特征在于：所述透析管体为两端封闭的圆柱筒状结构，透析管体内部设置有管状的第一电极板、第二电极板和第三电极板，所述的第一电极板、第二电极板和第三电极板均同轴设置且这三者的直径依次减小；

所述第一电极板和第二电极板之间同轴设置有管状的第一反渗透膜，第二电极板和第三电极板之间设有第二反渗透膜，所述第一反渗透膜和第二反渗透膜之间形成血液管腔，使得所述第二电极板位于血液管腔内部，所述第一电极板和第一反渗透膜之间、第二反渗透膜和第三电极板之间分别形成透析液管腔；

所述透析管体的两端形成连通血液管腔的血液进口和血液出口，以及分别连通不同透析液管腔的透析液进口和透析液出口。

2.如权利要求1所述的一种血液透析管，其特征在于：所述第一电极板和第三电极板上所带电荷种类相同，所述第二电极板上所带电荷与前两者相反。

3.如权利要求1所述的一种血液透析管，其特征在于：所述血液进口和透析液进口分别位于透析管体上相反的两端，使得血液和透析液在透析管体内部的流向相反。

4.如权利要求1所述的一种血液透析管，其特征在于：所述血液进口和血液出口分别位于透析管体两端端面的中部，并与透析管体同轴设置；所述透析液进口和透析液出口分别位于透析管体两端侧面的相对位置。

5.如权利要求1所述的一种血液透析管，其特征在于：所述透析管体两端分别设有封盖，所述封盖内部设有血液支管和透析液支管，其中血液支管分别与血液管腔在透析管体两端的开口密封连接，透析液支管分别与透析液管腔在透析管体两端的全部开口密封连接，所述血液支管还分别与血液进口和血液出口连通，所述透析液支管还分别与透析液进口和透析液出口连通。

6.如权利要求1所述的一种血液透析管，其特征在于：所述透析管体外部还设有包覆第一电极板的壳体。

7.如权利要求1所述的一种血液透析管，其特征在于：所述第一电极板、第二电极板和第三电极板的材质为银、氯化银、铂、石墨中的一种。

8.如权利要求1所述的一种血液透析管，其特征在于：包括前后串联设置的两个透析管体，两个透析管体相邻的一端通过血液进口和血液出口连通，两个透析管体中的透析液进口和透析液出口分别形成独立的循环回路。

9.如权利要求8所述的一种血液透析管，其特征在于：分别位于两个串联的所述透析管体中的第一电极板上所带电荷相反，分别位于两个串联的所述透析管体中的第二电极板上所带电荷相反，分别位于两个串联的所述透析管体中的第三电极板上所带电荷相反。