一种PET基Janus膜用于防血液回流的输液管

摘要

本发明公开了一种PET基Janus膜用于防血液回流的输液管，是在传统输液管上连接有PET基Janus膜性能的过滤器(6)。过滤器(6)由上接头(4)、防回流膜(3)和下接头(5)组成。防回流膜(3)置于上接头(4)与下接头(5)之间。防回流膜(3)由B疏水过渡层(12)、C疏水过渡层(13)和B亲水面层(2B)组成。该过滤器(6)在输液过程中，液体快输完时，由于人体静脉压力大于输液管中液体压力，应用本发明过滤器(6)能够阻止血液回流的问题，从而减少医疗事故的发生。

权利要求

1.一种用PET基Janus膜性能的防回流膜制作一种PET基Janus膜用于防血液回流的输液管的方法，所述制作的输液管包括有圆形细长的柔性塑料管输液管以及还包括有PET基Janus膜性能的过滤器(6)；

PET基Janus膜性能的防回流膜的制备包括有下列步骤：步骤一，从疏水膜至亲水膜的改性工艺；

步骤11，配制盐酸多巴胺混合溶液；

利用磁力搅拌将称取的多巴胺完全溶解在Tris－HCl缓冲液中，制得盐酸多巴胺混合溶液；

盐酸多巴胺混合溶液是由100mL的Tris－HCl缓冲液中加入0.15g～0.25g的多巴胺组成；

Tris－HCl缓冲液的浓度为1mol/L，pH＝8.5；

步骤12，机械搅拌下的自聚合形成聚多巴胺；

将多层的PTFE/PET复合疏水滤膜(1)置于步骤11制得的盐酸多巴胺混合溶液中；

在温度为20℃～40℃下机械搅拌16h～18h，使多巴胺在膜表面发生自聚合形成聚多巴胺，制得表面是亲水层、中部是疏水层的混合膜；

机械搅拌的转速为60r/min～200r/min；

步骤13，洗涤；

将步骤12制得的混合膜用去离子水进行挂起冲洗3～5次，得到湿性－亲水疏水混合膜；

步骤14，氮气干燥；

将湿性－亲水疏水混合膜置于温度为50℃～75℃下的氮气干燥箱中进行干燥处理16h～18h，取出，得到亲水疏水混合膜(2)；

步骤二，制备防回流膜；

利用镊子将步骤一制得的亲水疏水混合膜(2)进行剥离，去除位于面层的改性亲水层，得到一面为疏水过渡层，另一面为改性亲水层的PET基Janus膜性能的防回流膜(3)；

PET基Janus膜性能的防回流膜(3)的多层结构为：由B疏水过渡层(12)、C疏水过渡层(13)和B亲水面层(2B)组成；从上至下的顺序排布是B疏水过渡层(12)、C疏水过渡层(13)、B亲水面层(2B)；

B疏水过渡层(12)为超疏水性，对水的接触角为139°，B亲水面层(2B)表现出超亲水性，对水的接触角为0°；

PET基Janus膜性能的防回流膜制作PET基Janus膜性能的过滤器(6)；

所述的PET基Janus膜性能的过滤器(6)由上接头(4)、防回流膜(3)和下接头(5)组成；

防回流膜(3)置于上接头(4)与下接头(5)之间；

上接头(4)上设有上空心导管(4A)和上沉头腔(4B)；

下接头(5)上设有下空心导管(5A)和下沉头腔(5B)；

防回流膜(3)的B疏水过渡层(12)面向上接头(4)的上沉头腔(4B)的内壁，防回流膜(3)的B亲水面层(2B)面向下接头(5)的下沉头腔(5B)的内壁；

‑2 ‑1

PET基Janus膜性能的过滤器(6)的渗透通量参数为4L·m ·h ，防回流压力数值为

490Pa；

是将所述的PET基Janus膜性能的过滤器(6)连接在圆形细长的柔性塑料管输液管上形成；

与圆形细长的柔性塑料管输液管的连接方式为：上接头(4)的上空心导管(4A)与输液管进料管道(6A)连接，下接头(5)的下空心导管(5A)与输液管出料管道(6B)连接。

说明书

一种PET基Janus膜用于防血液回流的输液管

技术领域

[0001] 本发明涉及功能材料及流体控制技术领域，具体涉及是将PET基Janus膜性能的过滤器连接在传统输液管中形成一种新型的PET基Janus膜的输液管，能够解决液体快输完时，处理不及时导致的血液回流问题。

背景技术

[0002] 输液疗法是一种将液体、药物和营养直接送入静脉的医疗技术，可以治疗口服抗生素无效的严重或慢性疾病和感染，对于人类健康至关重要。但传统的输液管缺乏简单有效的防回流设计，在输液结束时，很容易出现由于静脉压力大于输液管内液体压力导致的血液回流。如果治疗措施不及时，回流的血液容易导致血凝块的形成，造成医疗事故。现有输液防回流装置多是利用机械弹簧或者金属小球来实现回流，其存在设计复杂，制备困难，对生物不友好等缺点。

发明内容

[0003] 在传统输液过程中，由于输液管缺乏有效的防回流设计，在输液快结束时，由于处理不及时很容易出现血液回流进输液管的现象。针对输液结束时，不及时处理容易出现的血液回流问题，本发明设计了一种新型的PET基Janus膜用于防血液回流的输液管，是在传统输液管上连接有PET基Janus膜过滤器(6)。该过滤器(6)不影响正常输液过程，但可以防止输液快结束时的血液回流。所述的过滤器(6)具有液体二极管效应。现有输液防回流装置多是利用机械弹簧或者金属小球来实现回流，其存在设计复杂，制备困难，对生物不友好等缺点。而本发明仅仅利用PET基Janus膜过滤器(6)就可防止输液时的血液回流，设计构筑简单。

[0004] 本发明的目的之二是提出一种PET基Janus膜性能的防回流膜3的制备方法，制得的防回流膜(3)由B疏水过渡层(12)、C疏水过渡层(13)和B亲水面层(2B)组成，所述防回流膜(3)为多层结构。所述的防回流膜(3)具有很好的生物友好性，不会对人体造成任何危害。

[0005] 本发明的目的之三是将本发明防回流膜(3)组装成PET基Janus膜性能的过滤器(6)。所述的过滤器(6)以其独特的液体单向渗透性能获得了Janus膜的特性，即液体可以正向自发地从疏水侧渗透到亲水侧，而反向从亲水侧到疏水侧的渗透无法实现。

[0006] 本发明的一种PET基Janus膜性能的防回流膜的制备方法，其包括有下列步骤：

[0007] 步骤一，从疏水膜至亲水膜的改性工艺；

[0008] 步骤11，配制盐酸多巴胺混合溶液；

[0009] 利用磁力搅拌将称取的多巴胺完全溶解在Tris－HCl缓冲液中，制得盐酸多巴胺混合溶液；

[0010] 盐酸多巴胺混合溶液是由100mL的Tris－HCl缓冲液中加入0.15g～0.25g的多巴胺组成；

[0011] Tris－HCl缓冲液的浓度为1mol/L，pH＝8.5；

[0012] 步骤12，机械搅拌下的自聚合形成聚多巴胺；

[0013] 将多层的PTFE/PET复合疏水滤膜(1)置于步骤11制得的盐酸多巴胺混合溶液中；

[0014] 在温度为20℃～40℃下机械搅拌16h～18h，使多巴胺在膜表面发生自聚合形成聚多巴胺，制得表面是亲水层、中部是疏水层的混合膜；

[0015] 机械搅拌的转速为60r/min～200r/min；

[0016] 步骤13，洗涤；

[0017] 将步骤12制得的混合膜用去离子水进行挂起冲洗3～5次，得到湿性－亲水疏水混合膜；

[0018] 步骤14，氮气干燥；

[0019] 将湿性－亲水疏水混合膜置于温度为50℃～75℃下的氮气干燥箱中进行干燥处理16h～18h，取出，得到亲水疏水混合膜(2)；

[0020] 步骤二，制备防回流膜；

[0021] 利用镊子将步骤一制得的亲水疏水混合膜(2)进行剥离，去除位于面层的改性亲水层，得到一面为疏水过渡层，另一面为改性亲水层的PET基Janus膜性能的防回流膜(3)。

附图说明

[0022] 图1是本发明制备PET基Janus膜性能的防回流膜的流程图。

[0023] 图2是本发明中PET基Janus膜性能的防回流膜的电镜扫描图。

[0024] 图3是本发明中PET基Janus膜性能的防回流膜的接触角示意图。

[0025] 图4是本发明中PET基Janus膜性能的防回流膜的单向液体渗透性能图。

[0026] 图5是本发明中PET基Janus膜性能的过滤器的结构图。

[0027] 图5A是本发明中PET基Janus膜性能的过滤器的剖视图。

[0028] 图5B是本发明中PET基Janus膜性能的过滤器的分解图。

[0029] 图5C是本发明中PET基Janus膜性能的过滤器的另一视角分解图。

[0030] 图6是本发明中PET基Janus膜性能的过滤器接入输液管用于防回流的应用图。

[0031] 图7是本发明中PET基Janus膜性能的防回流膜的渗透通量数据图。

[0032] 图8是本发明中PET基Janus膜性能的防回流膜的防回流压力数据图。

[0033]

具体实施方式

[0034] 下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

[0035] (一)PET基Janus膜性能的防回流膜制备

[0036] 参见图1所示，制备本发明的一种PET基Janus膜过滤器包括有下列步骤：

[0037] 步骤一，从疏水膜至亲水膜的改性工艺；

[0038] 步骤11，配制盐酸多巴胺混合溶液；

[0039] 利用磁力搅拌将称取的多巴胺完全溶解在Tris－HCl缓冲液中，制得盐酸多巴胺混合溶液。

[0040] 盐酸多巴胺混合溶液是由100mL的Tris－HCl缓冲液中加入0.15g～0.25g的多巴胺组成。

[0041] Tris－HCl缓冲液的浓度为1mol/L，pH＝8.5。

[0042] 步骤12，机械搅拌下的自聚合形成聚多巴胺；

[0043] 将多层的PTFE/PET复合疏水滤膜1置于步骤11制得的盐酸多巴胺混合溶液中；

[0044] 在温度为20℃～40℃下机械搅拌16h～18h，使多巴胺在膜表面发生自聚合形成聚多巴胺，制得表面是亲水层、中部是疏水层的混合膜。

[0045] 机械搅拌的转速为60r/min～200r/min。

[0046] 在本发明中，PTFE/PET复合疏水滤膜是一种带有支撑的微孔多层滤膜，一般孔径为200nm～250nm。PTFE/PET复合疏水滤膜一面较光滑另一面略粗糙，光滑面是PTFE(聚四氟乙烯)材质，粗糙面起支撑作用，支撑材质为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。

[0047] 为了表征出原始PTFE/PET复合疏水滤膜的多层结构，参见图1所示，PTFE/PET复合疏水滤膜1的多层结构示意为：由A疏水面层1A、A疏水过渡层11、B疏水过渡层12、C疏水过渡层13和B疏水面层1B组成。其中A代表PTFE，B代表PET。

[0048] 本发明中所用原料PET无毒、无味，卫生安全性好，广泛用于医疗设备。

[0049] 步骤13，洗涤；

[0050] 将步骤12制得的混合膜用去离子水进行挂起冲洗3～5次，得到湿性－亲水疏水混合膜。

[0051] 步骤14，氮气干燥；

[0052] 将湿性－亲水疏水混合膜置于温度为50℃～75℃下的氮气干燥箱中进行干燥处理16h～18h，取出，得到亲水疏水混合膜2。

[0053] 参见图1所示，亲水疏水混合膜2的多层结构为：由A亲水面层2A、A疏水过渡层11、B疏水过渡层12、C疏水过渡层13和B亲水面层2B组成。

[0054] 在本发明中，对亲水疏水混合膜2进行扫描电子显微镜检测发现，如图2所示，在表层(即A亲水面层2A和B亲水面层2B)上的聚多巴胺的量比中单位层的要多。由于聚多巴胺的亲水性，使得PTFE/PET复合疏水滤膜的表面膜由原来的疏水特性变为了亲水特性，但是位于中间部位的膜还是维持了疏水特性。

[0055] 具体地，在图2所示中，位于中间层的C疏水过渡层13上的聚多巴胺的量因为B疏水面层1B的阻隔，明显低于B疏水面层1B上的聚多巴胺的量，这也是B疏水面层1B被改性为B亲水面层2B的机理。而B疏水过渡层12上几乎无聚多巴胺的量。这说明越靠近中间的聚多巴胺的量越少。

[0056] 步骤二，制备防回流膜；

[0057] 利用镊子将步骤一制得的亲水疏水混合膜进行剥离，去除位于面层的改性亲水层，得到一面为疏水过渡层，另一面为改性亲水层的PET基Janus膜性能的防回流膜3。

[0058] 参见图1所示，防回流膜3的多层结构为：由B疏水过渡层12、C疏水过渡层13和B亲水面层2B组成。

[0059] 在本发明中，剥离后得到的防回流膜3由于PTFE层的保护，与PTFE层结合的PET侧不受聚多巴胺的影响依然保持疏水性，而PET裸露侧由于聚多巴胺的存在是亲水的，故防回流膜3为两面浸润性不同的PET基Janus膜体系，如图3所示。利用接触角测试仪测试了制备的PET基Janus膜两侧的润湿性。B疏水过渡层12为超疏水性，对水的接触角为～139°，B亲水面层2B表现出超亲水性，对水的接触角为～0°。

[0060] 参见图4所示，将防回流膜3放置在两个玻璃块中间，利用摄像机(尼康摄像机在1280X720的分辨像素下进行拍摄)记录PET基Janus膜性能的防回流膜3的液体渗透和防回流过程。当B疏水过渡层12(Janus膜的疏水侧)朝上时，液滴可以在重力作用下自发地渗透通过防回流膜3(如图4(a)所示)。当B亲水面层2B(Janus膜的亲水侧)朝上时，滴落在表面的液滴快速铺张，无法通过防回流膜3(如图4(b)所示)。

[0061] (二)PET基Janus膜性能的过滤器组装

[0062] 参见图5、图5A、图5B、图5C所示，PET基Janus膜性能的过滤器6由上接头4、防回流膜3和下接头5组成。防回流膜3置于上接头4与下接头5之间。

[0063] 参见图5B、图5C所示，上接头4上设有上空心导管4A和上沉头腔4B。

[0064] 参见图5B、图5C所示，下接头5上设有下空心导管5A和下沉头腔5B。

[0065] 防回流膜3的B疏水过渡层12面向上接头4的上沉头腔4B的内壁，防回流膜3的B亲水面层2B面向下接头5的下沉头腔5B的内壁。

[0066] 由于传统输液管为圆形细长的柔性塑料管，在本发明中，PET基Janus膜性能的过滤器6的具体形状依据传统输液管设计，不更改传统输液管原有的结构，而是将本发明PET基Janus膜性能的过滤器6的结构设计成与传统输液管配合的形状，以此提高PET基Janus膜性能的过滤器6的适应性。

[0067] (三)PET基Janus膜性能的输液管

[0068] 参见图6所示，将本发明PET基Janus膜的过滤器6连接在传统输液管靠近输液端形成了PET基Janus膜的输液管。连接关系为：上接头4的上空心导管4A与输液管进料管道6A连接，下接头5的下空心导管5A与输液管出料管道6B连接。

[0069] 在PET基Janus膜的过滤器6中，将防回流膜3的B疏水过渡层12面向进料口，B亲水面层2B面向出料口。将染色的生理盐水经进料口注入，利用Janus膜的单向渗透性能即液体可以自发从疏水侧到亲水侧，不影响正常的输液过程，如图6(a)所示。染色的生理盐水完全通过PET基Janus膜的过滤器6后，抬高出料口侧的高度，以此模拟人体静脉压力大与输液管中液体的压力，发现染色的生理盐水无法反向从B亲水面层2B回流通过，如图6(b)所示，从而有望解决当输液完了，未及时处理产生的因为人体血液压力大于输液液体压力时的血液回流问题。

[0070] 进一步测试了PET基Janus膜性能的过滤器6的性能参数。如图7所示，通过测量单位时间通过PET基Janus膜的过滤器6的液体体积，利用通过液体的体积除以过滤器6中防回‑2 ‑1流膜3的面积可以计算获得PET基Janus膜性能的过滤器6的渗透通量参数为4L·m ·h 。
图8展示了PET基Janus膜性能的过滤器6的防回流压力，利用测量水柱高度的方法获得了防回流压力数值为490Pa。

[0071] 本发明第一方面提出了一种制备防回流膜的方法，第二方面是将防回流膜组装成过滤器，第三方面是将过滤器连接到传统输液管上形成新型的输液管。本发明所要解决的是如何提高防止输液完成时未能及时处理造成的血液回流的技术问题，从而减少医疗事故的发生。