CN102397597A

CN102397597A - 一种一氧化氮供体气血交换装置

Info

Publication number: CN102397597A
Application number: CN2010102817184A
Authority: CN
Inventors: 栾琳
Original assignee: Kuang Chi Institute of Advanced Technology
Current assignee: Kuang Chi Institute of Advanced Technology
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2012-04-04

Abstract

本发明公开了一种一氧化氮供体气血交换装置，包括血液输入装置，治疗气体输入装置，半透膜装置以及输血装置，其中半透膜装置内由气体可穿透型半透膜件分隔成气体通道和血液通道，使治疗气体输入装置经由气体通道入口输入的治疗气体经由半透膜件渗入到血液输入装置经由血液通道入口输入的血液中，在血液中产生一氧化氮供体，从而向人体提供一氧化氮以发挥其生理功能。本发明的装置结构简单，操作方便，不仅可以有效地改善输血血液的质量，还具有明显的生理学功效。

Description

一种一氧化氮供体气血交换装置

技术领域

本发明涉及一种向人体输血的装置，尤其涉及一种向人体提供治疗气体的输血装置。

背景技术

从1818年第1次关于成功输血的报道起，输血早已成为挽救危重患者的一个有效的治疗手段。近年来的研究显示，对于重伤、做过手术，甚至贫血症患者而言，输血不一定有益。除了免疫的原因外，输血效果不佳还可能是因为随着储存期的延长、血液形态学和生化学的改变所产生的不良反应造成的。研究发现，血液在储存期间由于受到储存、保养条件限制，多种成分，尤其是红细胞(RBC)的生理功能受损，细胞膜流动性和通透性发生改变，RBC变形性降低，聚集性增加，细胞粘弹性下降致使细胞***。RBC变形能力是保持微循环有效灌注的主要因素之一，其好坏不仅可以影响器官的供氧，而且可以影响RBC通过毛细血管时的破坏程度，影响输血的效果，而保存中RBC的这些变化很可能与一氧化氮的缺失有关。

一氧化氮(nitric oxide，NO)是一种极不稳定的生物自由基，其分子小，结构简单，常温下为气体，微溶于水，具有脂溶性，可快速透过生物膜扩散，近年来被广泛发现于生物体内的各种组织中。NO是一种新型生物信使分子，在心、脑血管调节、神经、免疫调节等方面有着十分重要的生物学作用，受到人们的普遍重视。然而，外源性的NO是一种化学性质活跃的小分子物质，在体内的生物半衰期很短，仅3-5s，且易于与氧或超氧离子形成毒性的氮氧化物，刺激人体肺部，造成呼吸***疾病。此外，NO还能与血红蛋白结合生成高铁血红蛋白症，降低血红蛋白的携氧能力，容易造成缺氧窒息，从而限制了其生物学作用的有效性和持续性。

亚硝基硫醇(S-nitrosothiols，RSNO)是蛋白、多肽或硫醇化合物的巯基亚硝基化的产物，在体内分布广泛。RSNO由NO与硫醇类物质的巯基以共价键的方式结合形成，与游离NO相比，结合状态下的NO不易于被血液中的NO捕捉剂所捕获，性质较NO相对稳定，半衰期比NO长。RSNO在体内可分解产生NO，具有和NO类似的生物学作用，具有舒张血管、支气管平滑肌，防止血小板粘结聚集等生理功能。仅管如此，但RSNO的稳定性较差，缺乏组织特异性等缺陷都限制了其生理功能的发挥。

RSNO的一些前体物质可以与小分子的半胱氨酸、谷胱甘肽等巯基化合物发生亚硝基反应生成RSNO。RSNO是人体内NO的存储体，在机体需要的情况下会释放NO而发挥生理学功能。向输血血液中定量补充RSNO的前体物质，可以在血液中形成RSNO，从而释放NO，不仅可以改善输血血液的质量，而且还可以使形成的RSNO及释放的NO发挥一定的生理学功效。

发明内容

本发明的首要目的是针对上述现有技术存在的问题提供一种一氧化氮供体气血交换装置，通过气体可穿透型半透膜将治疗气体渗透到血液后输入人体，不仅可以有效地改善输血血液的质量，而且还可以使其在人体内发挥一定的生理学功效。

为了达到上述目的，本发明一方面提供一种一氧化氮供体气血交换装置的半透膜装置，包括密闭的容器，设置在所述容器内的治疗气体可穿透型半透膜件以及由所述治疗气体可穿透型半透膜件分隔成的气体通道和血液通道，其中，气体通道中的治疗气体经由半透膜件渗入到血液通道的血液中，在血液中产生一氧化氮供体。

本发明所述的一氧化氮供体为亚硝基硫醇，所述的治疗气体包含亚硝基硫醇的前体物质，如***气体，***在血液中可以反应生成亚硝基硫醇。其它亚硝基硫醇的气态前体物质也适用于本发明。

在本发明中，治疗气体包含***气体以及稀释气体，其中，稀释气体为氮气、氧气中的一种或多种。治疗气体中***的体积浓度范围为1-100000ppm。

半透膜装置的半透膜件包括支架和覆在所述支架上的气体可穿透型半透膜，或带孔的隔板和安装在孔内的气体可穿透型半透膜，所述支架、所述带孔的隔板固定在半透膜装置中。

半透膜件还可以是气体可穿透的中空纤维半透膜。半透膜件可以是一根或多根气体可穿透的中空纤维半透膜。当半透膜件为多根气体可穿透的中空纤维半透膜时，气体可穿透的中空纤维半透膜平行、间隔排列，可以排列成正方形、圆形或其它形状。每一根气体可穿透的中空纤维半透膜的两端均分别与分流装置连接，分流装置固定在半透膜装置上。其中，分流装置可以是相互连通的管道。

在半透膜装置内，血液通道中血液的流动方向与气体通道中气体流动的方向相反。

本发明的半透膜采用高分子渗透膜制成，半透膜不允许水及其他高分子物质通过，只允许治疗气体分子通过，血液和治疗气体通过半透膜进行气体交换，并且血液与治疗气体之间互相不直接接触。半透膜可以为平膜式或中空纤维式。

平膜式用于覆在所述支架上或安装在所述带孔隔板的孔内。中空纤维式用于气体可穿透的中空纤维半透膜。

本发明另一方面提供一种一氧化氮供体气血交换装置，包括血液输入装置，治疗气体输入装置，半透膜装置以及输血装置，其中，半透膜装置内由气体可穿透型半透膜件分隔成气体通道和血液通道，使气体输入装置经由气体通道入口输入的治疗气体经由半透膜件渗入到血液输入装置经由血液通道入口输入的血液中，在血液中产生一氧化氮供体；输血装置的输入端连接血液通道出口。

本发明的一氧化氮供体为亚硝基硫醇，所述的治疗气体包含亚硝基硫醇的前体物质，如***气体，***在血液中可以反应生成亚硝基硫醇。其它亚硝基硫醇的气态前体物质也适用于本发明。

治疗气体包含***气体以及稀释气体，其中，稀释气体为氮气、氧气中的一种或多种。治疗气体中***的体积浓度范围为1-100000ppm。

半透膜装置中的半透膜件固定在半透膜装置中。半透膜件包括支架和覆在所述支架上的气体可穿透型半透膜，所述支架固定在半透膜装置中。

半透膜件也可以包括带孔的隔板和安装在孔内的气体可穿透型半透膜，所述隔板固定在半透膜装置中。

半透膜件还可以是气体可穿透的中空纤维半透膜。气体可穿透的中空纤维半透膜的中空部分为血液通道，气体可穿透的中空纤维半透膜的外壁与半透膜装置之间的空隙为气体通道；气体可穿透的中空纤维半透膜的中空部分也可以为气体通道，此时，气体可穿透的中空纤维半透膜的外壁与半透膜装置之间的空隙为血液通道。

半透膜件可以是一根或多根气体可穿透的中空纤维半透膜。当半透膜件为多根气体可穿透的中空纤维半透膜时，气体可穿透的中空纤维半透膜平行、间隔排列，可以排列成正方形、圆形或其它形状。每一根气体可穿透的中空纤维半透膜的两端均分别与分流装置连接，分流装置固定在半透膜装置上。其中，分流装置可以是相互连通的管道。

多根气体可穿透的中空纤维半透膜中的每一根半透膜的中空部分均为血液通道，多根气体可穿透的中空纤维半透膜中每一根半透膜的外壁与半透膜装置之间的空隙均为气体通道；多根气体可穿透的中空纤维半透膜中的每一根半透膜的中空部分也可以均为气体通道，此时，多根气体可穿透的中空纤维半透膜中每一根半透膜的外壁与半透膜装置之间的空隙均为血液通道。

在半透膜装置上设有血液通道入口、血液通道出口、气体通道入口及气体通道出口。血液输入装置中血液罐中贮存的血液经血液通道入口进入血液通道，然后从血液通道出口流至输血瓶；气体输入装置中气体罐中贮存的治疗气体经气体通道入口进入气体通道，然后从气体通道出口经出气管道排出。经出气管道排出的治疗气体可以进行回收，或直接流入气体罐中进行循环使用。

半透膜采用高分子渗透膜制成，半透膜不允许水及其他高分子物质通过，只允许治疗气体分子通过，血液和治疗气体通过半透膜进行气体交换，并且血液与治疗气体之间互相不直接接触。气体可穿透型半透膜可以为平膜式或中空纤维式。

血液输入装置包括保存血液的血液罐，连接所述血液罐与所述血液通道入口的血液管道以及设置在血液管道上的阀门，保存血液的血液罐也可以是血液袋。

治疗气体输入装置包括保存治疗气体的气体罐，连接所述气体罐与所述气体通道入口的气体管道以及设置在气体管道上的阀门。

输血装置包括输血瓶和输血管，输血瓶的输入端通过管道连接血液通道出口，输血瓶的输出端与输血管连接。输血装置中的输血瓶也可以是输血袋。

附图说明

图1是本发明的半透膜处理装置的第一种结构示意图；

图2是本发明的半透膜处理装置的第二种结构示意图；

图3是本发明的半透膜处理装置的第三种结构示意图。

具体实施例方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

如图1-3所示，本发明的一氧化氮供体气血交换装置，包括血液输入装置1，治疗气体输入装置2，半透膜装置3以及输血装置4。

血液输入装置1包括保存血液的血液罐11，连接血液罐11与血液通道入口34的血液管道以及设置在血液管道上的阀门12，其中，保存血液的血液罐11也可以是血液袋。贮存在血液罐11中的血液经阀门12调节流量后，在血液管道中经血液通道入口34流入半透膜装置3中。

治疗气体输入装置2包括保存治疗气体的气体罐21，连接气体罐21与气体通道入口33的气体管道以及设置在气体管道上的阀门22。贮存在气体罐21中的治疗气体经阀门22调节流量后，在气体管道中经气体通道入口33流入半透膜装置3中。

半透膜装置3内由气体可穿透型半透膜件5分隔成气体通道31和血液通道32，使气体输入装置2经由气体通道入口33输入的治疗气体经由半透膜件5渗入到血液输入装置1经由血液通道入口34输入的血液中，在血液中产生一氧化氮供体。

输血装置4包括输血瓶6以及输血管7，输血瓶6也可以是输血袋输。血装置4的输入端连接血液通道出口35，在半透膜装置中渗入有治疗气体的血液经血液通道出口35流入输血瓶，然后经输血管7输入人体。

半透膜装置3为密闭的容器，在容器内设置气体可穿透型半透膜件5，将半透膜装置3分隔成的气体通道31和血液通道32；其中，气体通道31中的治疗气体经由半透膜件5渗入到血液通道32的血液中，在血液中产生一氧化氮供体。在半透膜装置3上设有血液通道入口34、血液通道出口35、气体通道入口33及气体通道出口36。

如图1所示，半透膜装置3中的半透膜件5包括支架和覆在所述支架上的气体可穿透型半透膜，支架固定在半透膜装置3中，将半透膜装置3分隔成的封闭的气体通道31和封闭的血液通道32。半透膜装置3中的半透膜件5也可以包括带孔的隔板和安装在孔内的气体可穿透型半透膜，所述隔板固定在半透膜装置中。

贮存在血液罐11中的血液经阀门12调节流量后，在血液管道中经血液通道入口34流入半透膜装置3中的血液通道32，同时，贮存在气体罐21中的治疗气体经阀门22调节流量后，在气体管道中经气体通道入口33流入半透膜装置3中的气体通道31，其中，血液通道32中血液的流通方向与气体通道31中治疗气体的流通方向相反。在半透膜装置3中，治疗气体及血液分置于半透膜件5的两侧，彼此之间互相不直接接触，治疗气体通过半透膜件5上的气体可穿透型半透膜渗入到血液中。渗有治疗气体的血液经血液通道出口35流入输血瓶6中，然后经输血管7输入人体。气体通道31中未渗入到血液中的气体通过气体通道出口36，经出气管道8排出。经出气管道8排出的治疗气体可以进行回收，或直接流入气体罐21中进行循环使用。

如图2所示，半透膜件5为气体可穿透的中空纤维半透膜9，气体可穿透的中空纤维半透膜9固定在半透膜装置3中，将半透膜装置3分隔成的封闭的气体通道31和封闭的血液通道32；其中，气体可穿透的中空纤维半透膜9的中空部分构成所述的血液通道32，而气体可穿透的中空纤维半透膜9的外壁与半透膜装置3之间的空隙为气体通道31。气体通道31中的治疗气体经由气体可穿透的中空纤维半透膜9渗入到血液通道32的血液中，渗有治疗气体的血液经血液通道出口35流入输血瓶6中，然后经输血管7输入人体。气体通道31中未渗入到血液中的气体通过气体通道出口36，经出气管道8排出。

气体可穿透的中空纤维半透膜的中空部分也可以为气体通道，此时，气体可穿透的中空纤维半透膜的外壁与半透膜装置之间的空隙为血液通道。

如图3所示，半透膜件5为三根气体可穿透的中空纤维半透膜9a、9b和9c，也可以为其它多根。气体可穿透的中空纤维半透膜9a、9b、9c彼此平行、间隔排列成正方形，也可以排列成圆形或其它形状。气体可穿透的中空纤维半透膜9a、9b、9c的一端分别与分流装置10a相连通，分流装置10a固定在半透膜装置3中，且与血液通道入口34相连通；气体可穿透的中空纤维半透膜9a、9b、9c的另一端分别与分流装置10b相连通，分流装置10b固定在半透膜装置3中，且与血液通道出口35相连通。气体可穿透的中空纤维半透膜9a、9b、9c的中空部分32a、32b、32c均为血液通道，气体可穿透的中空纤维半透膜9a、9b和9c的外壁与半透膜装置3之间的空隙均为气体通道31。

从血液罐11中流出的血液经血液通道入口34流入分流装置10a中，经分流装置10a分别流入血液通道32a、32b、32c中，同时，从气体罐21中流出的治疗气体流入气体通道31，治疗气体经气体可穿透的中空纤维半透膜9a、9b和9c分别渗入到血液通道32a、32b和32c的血液中，渗有治疗气体的血液经血液通道32a、32b和32c流入分流装置10b中，然后经血液通道出口35流入输血瓶6中，然后经输血管7输入人体。气体通道31中未渗入到血液中的气体通过气体通道出口36，经出气管道8排出。

气体可穿透的中空纤维半透膜9a、9b和9c的中空部分也可以均为气体通道，此时，气体可穿透的中空纤维半透膜9a、9b和9c的外壁与半透膜装置3之间的空隙均为血液通道。

本发明的治疗气体为亚硝基硫醇的前体物质，即为用氮气稀释的***气体，治疗气体中***的体积浓度范围为1000ppm。

本发明中的半透膜采用高分子渗透膜制成，血液和治疗气体通过半透膜进行气体交换，半透膜不允许水及其他高分子物质通过，只允许治疗气体分子通过，血液与治疗气体之间互相不直接接触。

在本发明中，可以通过阀门12和阀门22分别调节血液及治疗气体的流量，通过对气体可穿透型半透膜的材料、孔径等参数进行选择，通过对治疗气体中***的浓度进行调节，从而达到使治疗气体定量渗入到血液的目的。

以亚硝基硫醇的前体物质作为治疗气体，通过本发明的一氧化氮供体气血交换装置进行气血交换，使治疗气体渗入到血液中，与血液中的半胱氨酸、谷胱甘肽等巯基化合物发生亚硝基反应生成亚硝基硫醇，从而释放出一氧化氮，使血液中的红细胞保持较好的变形能力，使其在输血过程中不易受到毛细血管的破坏，从而改善了输血血液的质量，保证了输血的效果。

当人体出现急性出血以及由镰刀形细胞性贫血等原因引起的低血红蛋白血症时，血液中大量游离的血红蛋白消耗了大量NO，导致血管收缩，库存血中因RSNO减少导致血红蛋白携氧能力下降引起输血后无复流、缺氧状态改善不良等情况，以亚硝基硫醇的前体物质作为治疗气体，运用本发明的一氧化氮供体气血交换装置中，使治疗气体渗入到血液中，通过增加血液中RSNO的含量，可以极大地提高输血效能，减少不必要的输血及减少输血量。

以亚硝基硫醇的前体物质作为治疗气体，通过本发明的一氧化氮供体气血交换装置中进行气血交换，治疗气体渗入到血液中，可以用于心血管疾病方面，起到缓解血管平滑肌痉挛、扩张血管的作用；还可以用于呼吸道疾病方面，起到舒张支气管平滑肌的作用，从而有效地缓解哮喘；此外，还可以用于多种血栓栓塞、缺血性疾病如肺血栓栓塞症、深静脉血栓形成、冠心病、脑卒中、周围血管病、血管炎、高血压、风心病换瓣术后、弥散性血管内凝血、抗磷脂抗体综合征、遗传性易栓症、肾病综合征、血液透析及许多外科手术前后等，通过抗凝作用来防治血栓栓塞形成或复发。

Claims

1.一种一氧化氮供体气血交换装置的半透膜装置，其特征在于，包括：

密闭的容器；

设置在所述容器内的气体可穿透型半透膜件(5)；

由所述气体可穿透型半透膜件(5)分隔成的气体通道(31)和血液通道(32)；

其中，气体通道(31)中的治疗气体经由半透膜件(5)渗入到血液通道(32)的血液中，在血液中产生一氧化氮供体。

2.如权利要求1所述的半透膜装置，其特征在于所述半透膜件(5)包括支架和覆在所述支架上的气体可穿透型半透膜。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述半透膜件(5)为气体可穿透的中空纤维半透膜(9)。

4.一种一氧化氮供体气血交换装置，包括：

血液输入装置(1)；

治疗气体输入装置(2)；

半透膜装置(3)，其内由气体可穿透型半透膜件(5)分隔成气体通道(31)和血液通道(32)，使气体输入装置(2)经由气体通道入口(33)输入的治疗气体经由半透膜件(5)渗入到血液输入装置(1)经由血液通道入口(34)输入的血液中，在血液中产生一氧化氮供体；以及

输血装置(4)，其输入端连接血液通道出口(35)。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于所述半透膜件(5)包括带孔的隔板和安装在孔内的气体可穿透型半透膜。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于所述半透膜件(5)为气体可穿透的中空纤维半透膜(9)。

7.如权利要求4所述的装置，其特征在于所述血液输入装置(1)包括；

保存血液的血液罐(11)；

连接所述血液罐(11)与所述血液通道入口(34)的血液管道；

设置在血液管道上的阀门(12)。

8.如权利要求4所述的装置，其特征在于所述治疗气体输入装置(2)包括；

保存治疗气体的气体罐(21)；

连接所述气体罐(21)与所述气体通道入口(33)的气体管道；

设置在气体管道上的阀门(22)。

9.如权利要求1或4所述的装置，其特征在于所述半透膜件(5)包括带孔的隔板和安装在孔内的气体可穿透型半透膜。

10.如权利要求1或4所述的装置，其特征在于所述一氧化氮供体为亚硝基硫醇，所述治疗气体包括***和稀释气体，其中稀释气体为氮气、氧气中的一种或多种，治疗气体中***的体积浓度范围为1-100000ppm。