CN113456914B - 一种平板收卷式透析器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种平板收卷式透析器，包括透析安装壳、平板复合膜结构和中心管；所述中心管的两端延伸至透析安装壳外，该中心管上设有进液通孔和出液通孔；所述中心管的内腔设有阻挡部；所述平板复合膜结构包括两层膜片，两层膜片之间设有两个流动空间，两个空间均设有流动开口；所述平板复合膜结构收卷在中心管的外侧，两个流动空间的流动开口分别与进液通孔和出液通孔连通；所述透析安装壳的两端分别设有进液口和出液口，所述进液口、平板复合膜结构的膜卷间隙和出液口之间相互连通。该透析器不仅具有易于清洗、用水量少、成品率高、制造工艺简单等优点，还将过滤和透析功能集成于一体，在透析前对透析液进行过滤，避免污染血液。
Description
技术领域
本发明涉及透析器，具体涉及一种平板收卷式透析器。
背景技术
血液透析是尿素症患者维持生命的治疗项目，透析器是透析治疗的核心医用耗材。目前现有技术和临床治疗透析器产品，均为聚砜族[聚砜polysulfon(PS)和聚醚砜polyethersulfon(PES)]中空纤维膜透析器，其结构是在透析器外壳内安装有中空纤维膜，二端用树脂胶固定。透析器的外壳有两端盖，血液从一端盖进入，经中空纤维后从另一端盖流出。在外壳上的一端侧有透析液进液口，另一端侧有透析液出液口。这种透析器在临床治疗时，病人的血液经透析管路、血泵从动脉引出后，进入透析器的中空纤维膜，并经透析器出口回到患者体内。进一步，在上述透析器中，中空纤维透析膜为核心的组成部件，血液的透析主要依靠中空纤维透析膜，现有技术中提出了多种中空纤维的制备方法，例如公开号为CN1158273A的中国发明申请公开的一种聚砜中空纤维半渗透膜及其组件的制备工艺和公开号为CN1680010A的中国发明申请公开的一种改性聚醚砜中空纤维膜及其制造方法等。
现有的中空纤维透析器存在以下的不足：
1、中空纤维膜内孔径比较小，孔径一般为0.2mm，外径约为0.28-0.3mm，血液要在高压的状态下穿行，很容易发生破膜，同时要求血液要有良好的抗凝作用，而且中空纤维要有很好的生物相容性，否则血液会在很小的膜孔中会发生堵塞，形成血栓影响疗效。另外，中空纤维膜的内孔中存在凸起“毛刺”，当血液高速流过且与“毛刺”进行碰撞时，容易对血液中的血细胞(红细胞、白细胞、血小板)造成损伤，破坏血液。
2、现有技术的中空纤维透析器，常用的膜交换面积1.4-2.0平方米之间。以1.4最小的中空纤维膜交换面积来计算，中空纤维就高达8000根左右；以面积在2.0的话，可以高达12,000根中空纤维。由这么多条细小的中空纤维捆成的中空纤维膜束，放置在一个直径为50毫米左右的外壳中，中空纤维几乎是紧粘贴在一起的。特别是在中空纤维被打湿以后，中空纤维之间将会严重的粘贴在一起，造成大量的膜孔阻塞，很大程度上的阻碍了中空纤维内血液与透析液的接触，特别是纤维束中央部位的纤维几乎无法接触到透析液，导致透析器的清除率与其相应的膜交换面积不匹配，严重的影响了治疗效果。
3、在制造工艺上，中空纤维的内孔为0.2毫米，这一内孔的生成，是要注入有机溶剂芯液，这一芯液被制膜液包裹在中空纤维的中心，在中空纤维喷入凝固水浴沲成型之后，中空纤维膜内孔中的有机溶剂，往往很难在后清洗和干燥工序中完全被清洗和排除出来，往往干燥后的中空纤维，其内孔含有大量被干燥后未清洗的干净的有机溶剂。这些超标的有机溶剂在治疗时，如不冲洗干净，就会直接与血液接触进入人体，长期使用的话将对人体的肝脏和眼球和皮肤等有很大的伤害作用。
4、现有技术生产中空纤维的生产设备，投入巨大，并需要十几节的洗槽清洗，以及十几节的热空气干燥。用水量大，高耗能，很容易环境污染，而且成品的报废率也高，生产成本高，直接导致成品价格昂贵。
发明内容
本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种平板收卷式透析器，该平板收卷式透析器不仅具有水润性好、易于清洗、用水量少、成品率高、制造工艺简单等优点，还将过滤和透析功能集成于一体，在透析前对透析液进行过滤，避免杂质随着透析液进入血液中而污染血液。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种平板收卷式透析器，包括透析安装壳、平板复合膜结构以及用于输送透析液的中心管；
所述中心管设置在透析安装壳中，该中心管的两端延伸至透析安装壳外且与用于提供透析液的管路连通；所述中心管上设有进液通孔和出液通孔，所述进液通孔和出液通孔沿着轴线方向分布；所述中心管的内腔设有阻挡部，该阻挡部将中心管的内腔分隔成分别与进液通孔和出液通孔连通的两部分；
所述平板复合膜结构包括两层叠合设置且固定连接的膜片，两层膜片之间的空间设置成两个流动空间，两个空间均设有流动开口；在设置有流动开口的一端，两层膜片的膜边错位设置，形成两个流动空间的进出液口；
所述平板复合膜结构收卷在中心管的外侧，两个流动空间的流动开口分别与中心管的进液通孔和出液通孔连通；
所述透析安装壳的两端分别设有进液口和出液口，所述进液口、平板复合膜结构的膜卷间隙和出液口之间相互连通。
上述平板收卷式透析器的工作原理为：
工作时，通过进液口将待透析的血液通入透析安装壳中，待透析的血液沿着平板复合膜结构的膜卷间隙(膜卷间隙为膜片在收卷后的外侧间隙)往下流动。与此同时，将透析液通入中心管中，透析液沿着轴向往下流动，在阻挡部的阻挡下，透析液从其中一个通孔流出，经过与该通孔连通的流动开口进入对应的流动空间中，继而沿着螺旋形状的流动空间往前流动，同时往膜外进行渗透，从而与膜外的血液融合，融合后的混合液体继续沿着的膜卷间隙轴向流动。当混合液体流动至析出的位置时，亦即融合后的混合液体从其中一个流动空间的外侧流动至另一个流动空间的外侧时，在负压的作用下，透析液携带着血液中的废物(尿素氮、肌酐、磷、或大分子物质B2-微球蛋白等)从膜卷间隙渗透到另一个流动空间中，继而从另一个流动空间的流动开口穿过对应的通孔流回到中心管中，再从中心管流向透析回路，进行进一步的处理；而透析后的血液继续沿着膜卷间隙往下流动，最后从透析安装壳的出液口回流至人体内。
本发明的一个优选方案，其中，两个流动空间之间设有互通的流动通道。
优选地，所述流动通道设置在远离流动开口的一端。
通过上述结构，在沿着螺旋形状的流动空间往前流动时，其中一部分透析液会往膜外进行渗透，与血液进行融合，剩下的另一部分透析液会从流动通道进入另一个流动空间中，继而经过进液通孔回到中心管中，最后从中心管流向透析回路。这样，通过打通两个流动空间，相当于打通了直接往前流动的通道，在透析液进行渗透的同时，可以加快透析液的流动，使得透析液的输送更加流畅，有利于提高透析效率。
本发明的一个优选方案，其中，所述进液通孔和出液通孔均设有多个，多个进液通孔和出液通孔分别沿着圆周方向均匀分布；
多个平板复合膜结构沿着圆周方向交叠地收卷在中心管的外侧，多个平板复合膜结构的流动开口分别与对应的进液通孔和出液通孔连通。通过上述结构，当透析液进入中心管后，可以从多个沿着圆周方向排布的通孔分别进入不同的平板复合膜结构的流动空间中，同时进行透析操作，能够提高透析效率以及获得更好的透析效果。
本发明的一个优选方案，其中，所述平板复合膜结构内设有位于两层膜片之间的中间夹层，该中间夹层由隔离网或疏松支撑物组成。
本发明的一个优选方案，其中，位于底层的膜片为匀质膜或非对称的半透膜或带有支撑结构的复合半透膜，位于上层的膜片为非对称的半透膜或带有疏松支撑结构的复合半透膜。
优选地，所述半透膜为同向或互为反向。
优选地，所述复合半透膜的支撑结构在液体流动方向上形成支撑。
本发明的一个优选方案，其中，与进液通孔对应的流动空间在轴向上的尺寸大于与出液通孔对应的流动空间在轴向上的尺寸。
本发明的一个优选方案，其中，所述流动空间为矩形，其中一边开口构成所述流动开口，其余三边密封。
本发明的一个优选方案，其中，所述两个流动空间之间共用一个密封边，在成型过程中，可以先密封其中三边，构成一个大的口袋，再在中间位置进行隔断，分离成两个独立的流动空间(透析袋)即可。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明中的平板收卷式透析器采用平板收卷的结构，血液在收卷后的膜卷间隙流动，无需进入高压状态，而且流动通道(膜卷间隙)具有较大的尺寸，不会轻易发生血液堵塞以及破膜的现象，有利于提高血栓的疗效。
2、由于血液流动在膜片的膜卷间隙中，膜交换面积相当于整个膜片的表面积，不会造成阻塞，血液能够与透析液全面接触，进行充分的透析。
3、在收卷成型之前，本发明的平板式透析膜结构可以摊平，直接冲洗膜片的内外表面，不仅易于清洗，可以彻底将有机溶剂清洗掉，避免有机溶剂与血液接触进入人体，侵害人体的肝脏和眼球和皮肤等，还可以节省用水量，降低生产成本。
4、通过设置两个流动空间，先将透析液通入其中一个流动空间，当透析液从该流动空间析出时，相当于利用膜片对透析液进行过滤，可以将透析液中的杂质滤掉，防止杂质随着透析液进入待透析的血液中而污染血液。
5、通过将过滤和透析功能集成于同一平板复合膜结构中，不仅可以在透析前对透析液进行过滤，还能减小整体透析装置的占用空间，简化制造工序，降低生产成本。
6、由于平板式透析膜结构采用双层膜收卷的结构，无需制造孔径极小的血液通道，降低制造难度和生产成本。
附图说明
图1为本发明中的平板收卷式透析器的立体结构示意图。
图2为本发明中的平板收卷式透析器的剖视图。
图3为本发明中的平板收卷式透析器的立体***示意图。
图4为本发明中的平板复合膜结构的第一种实施方式和中心管的结构示意图，其中，用于生产透析器的平板式透析膜结构为展开的状态。
图5为本发明中的平板收卷式透析器的径向剖视图。
图6为本发明中的平板复合膜结构的第二种实施方式和中心管的结构示意图，其中，用于生产透析器的平板式透析膜结构为展开的状态。
图7为本发明中的平板复合膜结构的第三种实施方式的平面简图。
图8为本发明中的平板复合膜结构的第四种实施方式的平面简图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。
实施例1
参见图1-5，本实施例中的平板收卷式透析器，包括透析安装壳1、平板复合膜结构2以及用于输送透析液的中心管3；所述中心管3设置在透析安装壳1中，该中心管3的两端延伸至透析安装壳1外且与用于提供透析液的管路连通；所述中心管3上设有出液通孔3-1和进液通孔3-2，所述出液通孔3-1和进液通孔3-2沿着轴线方向分布；该中心管3的内腔设有阻挡部3-3，该阻挡部3-3将中心管3的内腔分隔成分别与出液通孔3-1和进液通孔3-2连通的两部分。
所述平板复合膜结构2内设有位于两层膜片2-1之间的中间夹层，该中间夹层由隔离网或疏松支撑物组成。
进一步，位于底层的膜片2-1为匀质膜或非对称的半透膜或带有支撑结构的复合半透膜，位于上层的膜片2-1为非对称的半透膜或带有疏松支撑结构的复合半透膜。
进一步，所述半透膜为同向或互为反向；所述复合半透膜的支撑结构在液体流动方向上形成支撑。
参见图1-5，所述平板复合膜结构2包括两层叠合设置且固定连接的膜片2-1，两层膜片2-1之间的空间设置成两个相互独立的流动空间2-1-1，两个流动空间2-1-1均设有流动开口；在每个流动空间2-1-1中，除了流动开口外的其他部位为闭合结构；在设置有流动开口的一端，两层膜片2-1的膜边错位设置，形成两个流动空间2-1-1的进出液口。
所述平板复合膜结构2收卷在中心管3的外侧，两个流动空间2-1-1的流动开口分别与中心管3的出液通孔3-1和进液通孔3-2连通(膜边通过粘贴的方式连接在中心管3的两组通孔的对应位置处)；其中，与进液通孔3-2对应的流动空间2-1-1在轴向上的尺寸大于与出液通孔3-1对应的流动空间2-1-1在轴向上的尺寸。
所述透析安装壳1的两端分别设有进液口1-1和出液口1-2，所述进液口1-1、平板复合膜结构2的膜卷间隙5和出液口1-2之间相互连通。
参见图1-3，所述出液通孔3-1和进液通孔3-2均设有四个，四个出液通孔3-1和进液通孔3-2分别沿着圆周方向均匀分布；四个平板复合膜结构2沿着圆周方向交叠地收卷在中心管3的外侧，多个平板复合膜结构2的流动开口分别与对应的出液通孔3-1和进液通孔3-2连通。通过上述结构，当透析液进入中心管3后，可以从多个沿着圆周方向排布的通孔分别进入不同的平板复合膜结构2的流动空间2-1-1中，同时进行透析操作，能够提高透析效率以及获得更好的透析效果。当然，所述出液通孔3-1和进液通孔3-2也可以设置为两个、三个、五个甚至更多。
参见图4，所述流动空间2-1-1为矩形，其中一边开口构成所述流动开口，其余三边密封。
所述两个流动空间2-1-1之间共用一个密封边，在成型过程中，可以先密封其中三边，构成一个大的口袋，再在中间位置进行隔断，分离成两个独立的流动空间2-1-1(透析袋)即可。
参见图1-5，本实施例中的平板收卷式透析器的工作原理为：
工作时，通过进液口1-1将待透析的血液通入透析安装壳1中，待透析的血液沿着平板复合膜结构2的膜卷间隙5(膜卷间隙5为膜片2-1在收卷后的外侧间隙)往下流动。与此同时，将透析液通入中心管3中，透析液沿着轴向往下流动，在阻挡部3-3的阻挡下，透析液从出液通孔3-1流出，经过与该出液通孔3-1连通的流动开口进入对应的流动空间2-1-1中，继而沿着螺旋形状的流动空间2-1-1往前流动，同时往膜外进行渗透，从而与膜外的血液融合，融合后的混合液体继续沿着的膜卷间隙5轴向流动。当混合液体流动至析出的位置时，亦即融合后的混合液体从其中一个流动空间2-1-1的外侧流动至另一个流动空间2-1-1的外侧时，在负压的作用下，透析液携带着血液中的废物(尿素氮、肌酐、磷、或大分子物质B2-微球蛋白等)从膜卷间隙5渗透到另一个流动空间2-1-1中，继而从另一个流动空间2-1-1的流动开口穿过进液通孔3-2流回到中心管3中，再从中心管3流向透析回路，进行进一步的处理；而透析后的血液继续沿着膜卷间隙5往下流动，最后从透析安装壳1的出液口1-2回流至人体内。
实施例2
参见图6，与实施例1不同的是，两个流动空间2-1-1之间设有互通的流动通道6，该流动通道6设置在远离流动开口的一端。通过上述结构，在沿着螺旋形状的流动空间往前流动时，其中一部分透析液会往膜外进行渗透，与血液进行融合，剩下的另一部分透析液会从流动通道6进入另一个流动空间2-1-1中，继而经过进液通孔回到中心管3中，最后从中心管3流向透析回路。这样，通过打通两个流动空间2-1-1，相当于打通了直接往前流动的通道，在透析液进行渗透的同时，可以加快透析液的流动，使得透析液的输送更加流畅，有利于提高透析效率。
实施例3
参见图7，与实施例1不同的是，本实施例中的密封边包括直线边和圆弧边。当然，也可以为其他密封结构。
实施例4
参见图8，与实施例1不同的是，本实施例中的两个流动空间2-1-1之间具有一定距离的间隙，并非共用一个密封边；且两个流动空间2-1-1之间设有互通的流动通道6。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种平板收卷式透析器，其特征在于，包括透析安装壳、平板复合膜结构以及用于输送透析液的中心管；
所述中心管设置在透析安装壳中，该中心管的两端延伸至透析安装壳外且与用于提供透析液的管路连通；所述中心管上设有进液通孔和出液通孔，所述进液通孔和出液通孔沿着轴线方向分布；所述中心管的内腔设有阻挡部，该阻挡部将中心管的内腔分隔成分别与进液通孔和出液通孔连通的两部分；
所述平板复合膜结构包括两层叠合设置且固定连接的膜片，两层膜片之间的空间设置成两个流动空间，两个空间均设有流动开口；在设置有流动开口的一端，两层膜片的膜边错位设置，形成两个流动空间的进出液口；
所述平板复合膜结构收卷在中心管的外侧，两个流动空间的流动开口分别与中心管的进液通孔和出液通孔连通；所述透析安装壳的两端分别设有进液口和出液口，所述进液口、平板复合膜结构的膜卷间隙和出液口之间相互连通；所述膜卷间隙为膜片在收卷后的外侧间隙。
2.根据权利要求1所述的平板收卷式透析器，其特征在于，两个流动空间之间设有互通的流动通道。
3.根据权利要求2所述的平板收卷式透析器，其特征在于，所述流动通道设置在远离流动开口的一端。
4.根据权利要求1所述的平板收卷式透析器，其特征在于，所述进液通孔和出液通孔均设有多个，多个进液通孔和出液通孔分别沿着圆周方向均匀分布；
多个平板复合膜结构沿着圆周方向交叠地收卷在中心管的外侧，多个平板复合膜结构的流动开口分别与对应的进液通孔和出液通孔连通。
5.根据权利要求1所述的平板收卷式透析器，其特征在于，所述平板复合膜结构内设有位于两层膜片之间的中间夹层，该中间夹层由隔离网或疏松支撑物组成。
6.根据权利要求1或5所述的平板收卷式透析器，其特征在于，位于底层的膜片为匀质膜或非对称的半透膜或带有支撑结构的复合半透膜，位于上层的膜片为非对称的半透膜或带有疏松支撑结构的复合半透膜。
7.根据权利要求6所述的平板收卷式透析器，其特征在于，所述半透膜为同向或互为反向。
8.根据权利要求6所述的平板收卷式透析器，其特征在于，所述复合半透膜的支撑结构在液体流动方向上形成支撑。
9.根据权利要求1所述的平板收卷式透析器，其特征在于，所述流动空间为矩形，其中一边开口构成所述流动开口，其余三边相对密封。
10.根据权利要求9所述的平板收卷式透析器，其特征在于，所述两个流动空间之间共用一个密封边。
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