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CN114307650B - 一种砜聚合物微孔止液膜及其制备方法与应用 - Google Patents

一种砜聚合物微孔止液膜及其制备方法与应用 Download PDF

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CN114307650B
CN114307650B CN202210055339.6A CN202210055339A CN114307650B CN 114307650 B CN114307650 B CN 114307650B CN 202210055339 A CN202210055339 A CN 202210055339A CN 114307650 B CN114307650 B CN 114307650B
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贾建东
蔡梁
吴枫
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Hangzhou Cobetter Filtration Equipment Co Ltd
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Hangzhou Cobetter Filtration Equipment Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种砜聚合物微孔止液膜及其制备方法与应用,该微孔止液膜包含第一多孔表面、第二多孔表面以及位于第一多孔表面和第二多孔表面之间的多孔主体;多孔主体内具有非定向曲折通路,其特征在于,砜聚合物微孔止液膜用于对含植物性萃取液的注射液体止液;所述砜聚合物微孔止液膜中,经过PMI孔径测试仪测得的孔径不超过2.5μm的孔洞数量占孔洞整体数量之比小于10%;砜聚合物微孔止液膜的孔隙率至少为60%;砜聚合物微孔止液膜的水BP值为20‑50KPa,止液高度至少为1m。本发明技术方案所提供的砜聚合物微孔止液膜具有更优化的膜体结构和综合性能,应用于中成药止液时,通量大,且通量稳定,过滤精度高,止液性能优良稳定,具有较高的适用性。

Description

一种砜聚合物微孔止液膜及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及止液膜材料技术领域,特别是涉及一种砜聚合物微孔止液膜及其制备方法与应用。
背景技术
自动止液输液器(Airstop,也被称作自滴停、自封闭、防排空输液器),是一种代替普通输液器的新型一次性医疗耗材,其功能是在输液过程完成时,保持液面在指定位置长时间不下降,自动避免空气进入静脉,从而减轻护理人员的工作压力和患者心理压力。
近年来,自动止液输液器在欧美地区已大范围普及,在国内也逐步得到了推广。当下的自动止液输液器,根据设计理念可分为浮标结构和膜结构两种,其基本的原理是一致的,当输液过程即将结束,液面下降到止液膜时,后续的空气会被止液膜阻挡住,无法继续进入下导管,下导管内的液柱在自身重力、大气压力、人体静脉压和止液膜产生的向上引力下达到平衡状态,从而实现自动止液。
现有国内点滴通常为西药点滴和中成药点滴两类,中成药是以中药材为原料,在中医药理论指导下,为了预防及治疗疾病的需要,按规定的处方和制剂工艺将其加工制成一定剂型的中药制品,是经国家药品监督管理部门批准的商品化的一类中药制剂;如参麦注射液、红花注射液以及清开灵注射液等,相比于西药点滴,中成药点滴体系环境中的大颗粒物质较多。
因此,在用于中成药点滴止液时,对止液膜的通量及稳定性、止液高度、过滤精度等综合性能提出了较高的要求;在关于PES作为中成药止液膜时,要求PES膜具有较大的通量,且通量较为稳定,因为中成药的粘度、密度均匀高于西药,且中成药含有较多的大颗粒物质,其中,大颗粒物质通常为安瓿瓶瓶口处断裂的玻碎渣、中成药药液中的部分有效成分等,长时间输液时,止液膜内截留的大颗粒物质不断增加,不利于药液通过,导致膜片的通量降低,输液速度降低,从而输液时间过长,会引起患者的不适;此外,还存在以下问题:
1、由于膜片的通量较小,中成药药液通常由植物萃取得到,因此,中成药的粘度和密度高于由溶剂配置得到的西药,中成药药液通过膜片后,中成药及其部分有效成分会残留与膜片内部,降低病人疗效,从而对人体健康造成影响。
2、由于膜片的通量不稳定,输液一定时间后,膜片通量会快速衰减,从而导致膜片的通量降低,输液速度降低,从而输液时间过长,会引起患者的不适。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种应用于中成药点滴、通量大且稳定、综合性能优良的砜聚合物微孔止液膜以及制备该砜聚合物微孔止液膜的方法,以解决现有止液膜通量小、通量不稳定、综合性能较差的问题。
为实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种砜聚合物微孔止液膜,包含第一多孔表面、第二多孔表面以及位于第一多孔表面和第二多孔表面之间的多孔主体,所述多孔主体内具有非定向曲折通路,所述砜聚合物微孔止液膜用于对含植物性萃取液的注射液体止液;
所述砜聚合物微孔止液膜中,经过PMI孔径测试仪测得的孔径不超过2.5μm的孔洞数量占孔洞整体数量之比小于10%;
所述砜聚合物微孔止液膜的孔隙率至少为60%;
所述砜聚合物微孔止液膜的水BP值为20-50KPa,止液高度至少为1m。
本发明提供的砜聚合物微孔止液膜用于对含植物性萃取液的注射液体止液,特别适合应用于密度大于1.02g/cm3且粘度大于1.25cps的注射液;其中,植物性萃取液可以理解为中成药药液,如参麦注射液、红花注射液以及清开灵注射液等;中成药药液的密度和粘度一般均大于西药药液,且中成药药液的环境体系中大颗粒物质(中成药有效成分、安瓿瓶瓶口断裂的玻璃碎渣等)较多,可以理解的是,中成药药液在通过膜片时,部分大颗粒物质会堵塞膜片的孔洞,从而造成膜片的通量衰减过快;且由于中成药药液的密度和粘度均大于西药药液,即中成药药液与膜片间的摩擦力大于西药药液与膜片间的摩擦力,因此,中成药药液在膜片间的通量小于西药药液,为了保证患者输液时的舒适度,上述砜聚合物微孔止液膜具有较大的通量,使得中成药药液通过砜聚合物止液膜时膜片的通量不因药液的密度、粘度大而降低;且砜聚合物微孔止液膜的通量较为稳定,即随着输液时间的增加,通过膜片的中成药药液增多,膜片的通量衰减慢;在砜聚合物微孔止液膜中,经过PMI孔径测试仪的孔径不超过2.5μm的孔洞数量占孔洞整体数量之比小于10%,优选为3-8%,其中,将PMI测量的孔径不超过不超过2.5μm的孔洞定义为小孔,小孔数量占孔洞整体数量之比不能过大,否则,小孔的孔径越小,数量越多,中成药药液通过膜片的通路更窄,导致单位时间内的通量越小,并且中成药药液内含有较多大颗粒物质,大颗粒物质通常为中成药配置时,安瓿瓶的瓶口玻璃渣掉落至药液中,上述颗粒物的粒径较大,小孔数量较多时,上述颗粒物会堵塞更多的小孔,从而导致中成药药液在单位时间内的通量减小甚至中成药药液无法通过膜片的情况,从而使得患者的输液时间延长,会引起患者身体不适和心理焦虑;同时,小孔数量占孔洞整体数量之比不能过少,小孔保证了中成药药液与膜片之间的具有较大的表面张力,中成药药液进入膜片时产生的毛细现象强烈,保证膜片实现止液,且止液高度至少为1m;且小孔数量占比过小时,膜片的过滤精度下降。
孔隙率是指止液膜的膜孔体积占总体积的比例,本发明的砜聚合物微孔止液膜由第一多孔表面、多孔主体以及第二多孔表面沿厚度方向依次设置构成,其中多孔主体内具有非定向曲折通路,该非定向曲折通路是指无规取向的沟槽结构和/或离散分布的孔洞结构,且各非定向曲折通路相互贯通,药液由第二多孔表面流入,流经该通路后由第一多孔表面流出,上述沟槽结构和孔洞结构的体积占膜片总体积的比例至少为60%,优选为70%以上,当膜片被中成药药液完全润湿后,膜片内的中成药药液占比至少为70%,即单位时间内中成药药液通过膜片的体积较大,较高的孔隙率,进一步保证了砜聚合物微孔止液膜具有较高的通量。
PMI孔径测试仪型号为CFP-1J00AEX,利用气液和液液排出法测量砜聚合物微孔止液膜的孔径分布,本发明中PMI孔径,孔隙率等参数可以通过先将砜聚合物微孔止液膜撕开,对其进行相应参数测试;或者通过使用扫描电子显微镜对膜截面结构进行形貌表征后,再利用计算机软件(如Matlab、NIS-Elements等)或手工进行测量后计算测得;当然本领域技术人员也可以通过其他测量手段获得上述参数,上述测量手段仅供参考。
本发明提供的砜聚合物微孔止液膜具有良好的止液性能,止液高度高且稳定,不会出现回流;作为优选,该膜片的止液高度为1.5m以上;砜聚合物微孔止液膜通过与中成药药液之间产生表面张力,平衡自身与针头之间药液的静水压,从而实现止液,当中成药药液润湿砜聚合物微孔止液膜时,膜片内部产生毛细现象,气体通过润湿后的膜片时的临界压力称之为BP值,由此可知,BP值和止液高度呈正相关,BP值越高,止液高度越高。
优选地,所述砜聚合物微孔止液膜的单位面积负电荷密度不大于70*10^-9mol/cm2,优选为(20-55)*10^-9mol/cm2;所述砜聚合物微孔止液膜的单位质量负电荷密度不大于150*10^-10mol/mg。
砜聚合物微孔止液膜的单位面积负电荷密度优选为(30-40)*10^-9mol/cm2,单位质量负电荷密度优选为(70-100)*10^-10mol/mg;可以理解为砜聚合物微孔止液膜的比表面积不能过大,即中成药药液通过膜片时与膜片的接触面积不应过大,负电荷密度越大,膜片的吸附能力越强,中成药药液药通过膜片时,药液的密度和粘度较大,单位体积的药液通过膜片的时间较长,即药液在膜片内的停留时间较长,导致药液中的有效成分易被膜片吸收,不利于患者对药物的吸收,同时,膜片内吸附了大量有效成分后,会导致药效降低,不利于患者恢复,同时导致膜片的孔隙率下降,从而导致膜片通量下降过快,长时间输液后,膜片通量降低,导致输液时间过长,易引起患者不适。例如,负电荷为羟基,磺酸基等,其中,羟基的数量和膜片的亲水性呈正相关,例如在类似参麦注射液中,皂苷类物质被视作有效药物成分,这类物质的结构式中含有较多的羟基,羟基电离可使得皂苷物质带弱负电性,当膜片的负电荷密度大于20*10^-9mol/cm2,可保证膜片的亲水性,即膜片可快速润湿,当膜片的负电荷密度小于55*10^-9mol/cm2时,又可降低膜片对中成药药液中有效成分的吸附作用,保证药液的疗效。此外,膜片的孔径越小时,膜片的比表面积越大,因此,膜片内的孔径不能过大也不能过小,需存在较为合适的孔。
优选地,所述砜聚合物微孔止液膜中,PMI孔径测试仪测得的孔径超过6μm的孔洞数量占孔洞整体数量之比为1-12%。
将经PMI测量的孔径超过6μm的孔洞定义为大孔,大孔数量占孔洞数量之比不能过大,优选为3-9%,否则,大孔孔径越大,数量越多,首先,中成药药液与膜片之间的表面张力越小,药液通过膜片时产生的毛细现象越弱,导致膜片的止液高度较低或不能止液,不具备适用性;其次,大孔孔径越大,数量越多,会导致膜片的过滤性能下降;此外在对中成药药液进行止液时,还发现了在中成药药液中会存在一些大颗粒物质,如安瓿瓶的瓶口断裂处的玻璃渣等,大孔较多会导致这些玻璃渣无法被完全截留,那么玻璃渣等大颗粒物质随药液流入人体后存在一定的安全隐患,此外还会影响膜的止液性能;同时,大孔数量占孔洞整体数量之比不能过小,大孔数量少时,会导致膜片的通量降低,药液经过膜片后流速变慢,延长患者的输液时间,随着时间的增长,膜片的通量衰减速度快,导致输液过程中药液流速不稳定,可能会出现越来越慢的情况,从而引起患者不适或心理焦虑。
将经PMI测量的孔径为2.5-6μm的孔洞定义为中孔,中孔数量占孔洞数量之比优选为85-95%,经PMI测量孔径超过6μm的孔洞过多就容易导致中成药药液中的大颗粒杂质如玻璃碎渣易通过,降低了膜片的过滤精度,对人体健康存在安全隐患;因此,经PMI测量孔径超过6μm的孔洞不能占比过大;经PMI测量孔径小于2.5μm的孔洞导致药液在单位时间内的通量较小,尤其是中成药药液的密度和粘度较大,更不利于中成药药液流通,且在药液通过后会导致玻璃渣堵塞孔洞,从而导致膜片的通量降低,不利于药液流通,影响药液的流速,因此,经PMI测量孔径小于2.5μm的孔洞不能占比过大;而经PMI测量的孔径为2.5-6μm的孔洞即可以保证膜片的过滤精度,随着输液时间的延长,又可以保证膜片的通量衰减较慢。
优选地,所述第一多孔表面上由若干个第一孔洞,所述第一孔洞的的平均孔径为4-20μm;
所述第二多孔表面上由若干个第二孔洞,所述第二孔洞的平均孔径为7-28μm。
第二多孔表面作为中成药药液的进液面,第一多孔表面作为中成药药液的出液面,第二多孔表面的平均孔径大于第一多孔表面的平均孔径,第二多孔表面的较大的孔径有利于药液快速进入砜聚合物微孔止液膜,使得砜聚合物微孔止液膜具有较大的通量,保证药液通量稳定,在药液通过该砜聚合物微孔止液膜时,具有较高的过滤速率,可以缩短药液的过滤时间,单位面积上的孔隙体积大即载量大,且空隙与空隙间纤维少,即流动阻力小;其中,第二多孔表面的平均孔径为7-28μm,优选为12-22μm,不可过大或过小,孔洞内径过大会导致过滤精度低,内径过小则不能保证通量;药液中大于28μm的颗粒物质无法通过第二多孔表面,完成了药液的预过滤,从而保证了本发明的砜聚合物微孔止液膜的过滤精度和通量稳定,保证实际应用中的用药安全;同时,药液由第二多孔表面进入砜聚合物微孔止液膜,由于平均内径为7-28μm孔洞的存在,使得进液面单位面积上的孔隙体积大,药液可均匀、快速润湿于整个砜聚合物微孔止液膜,防止砜聚合物微孔止液膜内存在空气进入人体;第一多孔表面作为出液面,其中,第一多孔表面的平均孔径为4-20μm,优选为8-15μm,不可过大或过小,孔洞内径过大会导致过滤精度低,且存在漏液风险,内径过小不能保证通量,药液中大于20μm的颗粒物质无法通过第二多孔表面,对药液进行多次过滤,保证了而使本发明的砜聚合物微孔止液膜具有较高的过滤精度和稳定的通量,保证实际应用中的用药安全。
此外,因第一多孔表面是药液的出液面,对砜聚合物微孔止液膜整体以及膜片中的药液具有承载作用,第一多孔表面的平均孔径不应过大,保证砜聚合物微孔止液膜的整体强度,提高止液终点时砜聚合物微孔止液膜的抗变形能力;其中,膜表面平均孔径的测量方式可以通过使用扫描电子显微镜对膜结构进行形貌表征后,再利用计算机软件(如Matlab、NIS-Elements等)或手工进行测量,并进行相应计算;在膜的制备过程中,在垂直于膜厚度方向上(如果膜是平板膜形态,则该方向是平面方向;如果膜是中空纤维膜形态,则该方向是垂直于半径方向),其各项特征如孔径分布是大致均匀的,基本保持一致;所以可以通过在相应平面上部分区域的平均孔径大小,来反映该平面上整体的平均孔径大小。在实际进行测量时,可以先用电子显微镜对膜表面进行表征,获得相应的SEM图,而由于膜表面孔洞大致是均匀的,因此可以选取一定的面积,例如1μm2(1μm乘以1μm)或者25μm2(5μm乘以5μm),具体面积大小视实际情况而定,再用相应计算机软件或者手工测出该面积上所有孔洞的孔径,然后进行计算,获得该表面的平均孔径;当然本领域技术人员也可以通过其他测量手段获得上述参数,上述测量手段仅供参考。
优选地,所述第二多孔表面上,孔径为10-35μm的第二孔洞的孔密度为15-70个孔/40000μm2
且孔径为10-35μm的的第二孔洞数量占整体第二孔洞数量之比为不低于70%;
所述第一多孔表面上,孔径为5-25μm的第一孔洞的孔密度为6-50个孔/40000μm2
第二多孔表面作为膜片的进液面,孔径为10-35μm的第二孔洞为较为合适的孔,上述孔洞均匀分布于砜聚合物微孔止液膜的第二多孔表面,孔径不宜过大,过大的孔径虽然可以提高膜片的通量,但是会导致膜片的过滤精度降低,颗粒物质容易通过膜片,存在一定的安全隐患,且导致药液与膜片的表面的表面张力降低,毛细现象减弱,影响膜片的止液高度;孔径不宜过小,过小的孔会导致膜片的通量降低,影响药液流速,延长输液时间,且会导致粘度、密度较高的中成药药液吸附于膜内,导致膜片的通量衰减较快,从而影响膜片的使用;第二孔洞的孔径适当,优选为15-30μm,且第二孔洞数量及占比适当,优选为孔密度为25-60个孔/40000μm2;孔洞数量占整体第二孔洞数量之比为不低于75%;既保证膜片的通量足够大且稳定,通量衰减,在几瓶点滴之后,通量依然大于初始通量的90%,又保证了膜片具有较好的亲水性、止液性能以及较高的过滤精度,使得砜聚合物微孔止液膜具有优良的综合性能。
第一多孔表面作为膜片的出液面,孔径优选为8-20μm,第一多孔表面的孔径小于第二多孔表面的孔径,且孔密度优选为10-40个孔/40000μm2;第一多孔表面对膜片整体具有一定的支撑作用,且第二多孔表面对药液具有最终过滤的作用,可进一步提高膜片的过滤精度。
优选地,所述多孔主体包括两侧区域和中间区域,所述中间区域为止液层,所述多孔主体靠近第二多孔表面的一侧区域为预过滤层,所述多孔主体靠近所述第一多孔表面的一侧为支撑层,所述止液层的平均孔径小于所述预过滤层和所述支撑层的平均孔径;所述预过滤层的厚度至少大于15um,所述预过滤层的平均孔径为3-25um。
在本发明所提供的砜聚合物微孔止液膜的膜体结构中,砜聚合物微孔止液膜的多孔主体在厚度方向上包括两侧区域和中间区域,其中中间区域为止液层,多孔主体靠近第一多孔表面的一侧区域为支撑层,所述多孔主体靠近第二多孔表面的一侧区域为预过滤层,药液依次经过预过滤层、止液层和支撑层,止液层的平均孔径小于预过滤层和支撑层的平均孔径,位于预过滤层的孔洞既能保证较高的预过滤精度,防止颗粒物质流入止液层影响止液效果,又能保证药液通量,位于支撑层的孔洞可以提高砜聚合物微孔止液膜的整体强度,同时还可以使膜片更加平整,防止发生卷曲变形;位于止液层的孔洞可以进一步保证膜片的过滤精度,同时,由于止液层非定向曲折通路的存在,以及其孔径较小,使得药液在止液层的通路中的摩擦力较大,与止液层的通路表面产生了表面张力,该表面张力使得药液粘附于止液层内,该表面张力是朝向进液面的向上的拉力,吸引住出液面以下的药液,从而实现止液;若止液层孔径过大,产生的表面张力较小或不产生表面张力,则无法实现止液。
预过滤层作为药液的流入侧,对药液具有主要的预过滤作用;此外预过滤层还对止液层具有一定的保护作用,由于中成药中可能存在一些大粒径的杂质,如玻璃渣,玻璃渣相对其他杂质较为锋利,如果不存在预过滤层或者预过滤层厚度过小,那么玻璃渣就容易与止液膜中的止液层相接触,那么玻璃渣就会对止液层造成划痕甚至是损坏,止液层就无法进行很好的止液作用;本发明中预过滤层的厚度至少大于15um,所述预过滤层的平均孔径为3-25um(预过滤层的厚度优选为15-35μm,预过滤层的平均孔径优选为8-20μm),通过控制预过滤层的厚度和孔径大小,既保证了膜整体的通量,又能起到预过滤作用,此外还能对止液层进行保护,避免受到玻璃渣等相对锋利的杂质的影响。
优选地,所述砜聚合物微孔止液膜的厚度为50-150μm,PMI平均孔径为3-5μm;孔隙率为70-98%。
砜聚合物微孔止液膜的厚度为微米级,优选为90-120μm,膜片的整体厚度较薄,使得膜片更容易装入止液器中,有利于中成药药液的流动,增加药液的流速;当砜聚合物微孔止液膜的厚度过小时,其膜片的强度会较小;同时由于过滤时间短,无法进行有效的过滤;当砜聚合物微孔止液膜的厚度过大时,其过滤时间就会过长,影响过滤效率;因此砜聚合物微孔止液膜应具有合适的厚度时,一方面其力学强度较高,另一方面,能进行有效的过滤且过滤效率较高;本发明的砜聚合物微孔止液膜具有较高的孔隙率,优选为85-98%,从而进一步保证了砜聚合物微孔止液膜具有较高的通量。
优选地,所述止液层为对称结构,所述止液层靠近预过滤层一侧的孔径大小与所述止液层靠近支撑层一侧的孔径大小基本相同;
所述止液层的平均孔径为1-13um,厚度为10-40um;所述支撑层的平均孔径为2-18um,厚度为20-60um。
作为优选,所述止液层和所述支撑层的厚度依次为:15-30μm,30-50μm,其中,支撑层作为药液的流出侧,对预过滤层和止液层均具有支撑作用,支撑层的厚度要略大于预过滤层和止液层,以保证砜聚合物微孔止液膜整体的强度,防止膜片发生破损;止液层的厚度较薄,意味着止液层的孔洞数量越少,说明止液层的孔径要足够小才能达到止液效果,作为优选,止液层和支撑层的平均孔径依次为:3-10um,5-15um。
优选地,所述砜聚合物微孔止液膜的表面能为80-120mN/m;饱和食盐水滴到所述砜聚合物微孔止液膜时的初始接触角为55-75°,该接触角变为0°所用的时间为2-10s;粘附功为100J/m2-170J/m2
本发明提供的砜聚合物微孔止液膜具有较高的亲水性,润湿速度快,测试液体为饱和食盐水时,亲水性更强;该膜片的表面能优选为90-115mN/m;该表面能不限定于砜聚合物微孔止液膜的某一表面,可为第一多孔表面或第二多孔表面;通过采取饱和食盐水为测试液,饱和食盐水的表面能大于水,饱和食盐水的表面能为81.4mN/m,水的表面能为72.8mN/m;更加能精确体现砜聚合物微孔止液膜的亲水性;且输液时最常用的溶剂之一为盐水,相对于止液膜更加合理准确,可以进一步体现砜聚合物微孔止液膜的亲水性;本发明中测试液选用的一滴饱和食盐水的体积约为0.04-0.05ml,选取的砜聚合物微孔止液膜的面积至少能够完全吸收一滴饱和食盐水,一滴饱和食盐水滴在砜聚合物微孔止液膜的第一多孔表面或第二多孔表面,至接触角变为0°即饱和食盐水完全润湿于砜聚合物微孔止液膜,所用时间不大于15s,优选为不大于10s;其中,接触角可采用接触角测试仪进行精确测量,本发明的砜聚合物微孔止液膜表面能较高,饱和食盐水滴置膜片时的接触角边为0°的时间短;可知本发明的砜聚合物微孔止液膜具有优良的润湿性能,可快速润湿饱和食盐水,可以理解的是药液可快速润湿膜片,防止膜片中残留气泡,输液时流进病人体内;面对紧急输液或抢救病危患者时,具有较高的实用性。
砜聚合物微孔止液膜在满足止液效果的同时,必须有较高的流通速率,即有较高的亲水性,饱和食盐水滴到砜聚合物微孔止液膜时的初始接触角指饱和食盐水与砜聚合物微孔止液膜的左、右接触角的平均值,接触角变为0°的时间越短,代表砜聚合物微孔止液膜的可润湿性越高。粘附功定义为将面积为1cm2的固液界面拉开所做的功,即粘附功越大,液体越不容易从固体表面上剥下来,固体表现越亲该液体,饱和食盐水与砜聚合物微孔止液膜的粘附功优选为140J/m2-170J/m2,从而进一步说明了饱和食盐水与膜的亲和性较强,能够快速将膜润湿。
优选地,所述砜聚合物微孔止液膜的IPA完全出泡点为9-16KPa,IPA初始泡点为6-10KPa;所述IPA初始泡点与所述IPA完全出泡点之比为(0.55-0.85):1。
泡点是膜片的一个重要性能特征,泡点的高低大大影响着止液膜的应用范围;泡点的测试方法在本领域中是公知的,例如在ASTM F316-70和ANS/ASTM F316-70(1976年重新批准)中详细解释了这些测试的程序,这些文献在此引入作为参考。本发明所用的测试液为IPA(异丙醇);泡点分为初始泡点和完全出泡点;当止液膜中间开始连续出泡时,读取此时的压力,作为初始泡点;当膜片全部出泡时,读取此时的压力,作为完全出泡点。
因此,初始泡点和完全出泡点从另一角度反应了砜聚合物微孔止液膜的孔径结构,初始泡点反应膜内部的最大孔径,初始泡点越小,膜内部的最大孔径越大,即膜内部存在着一定数量(虽然数量较少)较大孔径的孔洞,这些孔洞的存在虽然能进一步加快药液完全润湿膜片的速度快,但药液进入膜片时产生的毛细现象越弱,止液高度越低;此外,这些大孔径孔洞的存在,会导致膜片本身的过滤精度较低,大颗粒物质容易通过,这些大颗粒物质会对患者患者身体造成危害;反之,初始泡点越大,最大孔径越小,可以理解的是此时膜片内的所有孔径均较小,此时,药液进入膜片时产生的毛细现象强烈,止液高度较高;但过小孔径的存在,使得膜片本身结构致密,药液润湿膜片的速度慢,会导致膜片的初始进液速度和初始出液速度不一致,膜片内空气排出速度慢或不能完全排出,存在一定安全隐患;且膜的通量较低。
完全出泡点反应膜内部的最小孔径,完全出泡点越大,最小孔径越小,膜合适的完全出泡点保证了膜具有较高的截留效率;因此,在保证膜片润湿速率的同时,砜聚合物微孔止液膜的IPA初始泡点与IPA完全出泡点之比为(0.55-0.85):1,优选为(0.6-0.8):1;保证膜片内的孔径相对均匀,不存在特别偏大的孔和特变偏小的孔,孔径要相对均匀,以保证砜聚合物微孔止液膜的截留效率高,且完全润湿速度快且均匀。
优选地,所述支撑层内形成多孔结构的平均纤维直径大于所述止液层和所述预过滤层内形成多孔结构的的平均纤维直径;所述预过滤层、所述止液层和所述支撑层内形成多孔结构的平均纤维直径依次为1-10μm,0.8-7μm和2-12μm;所述多孔主体内的纤维均为条状结构;纤维结构可提高膜片的整体机械性能,其中,支撑层的平均纤维直径略粗于预过滤层和止液层,可以为预过滤层和止液层提供良好的支撑强度。
砜聚合物微孔止液膜的主体内存在若干非定向曲折通路,各通路沿膜片的厚度方向设置,各通路为药液的流径,主体内的纤维均为条状结构且个通路由上述条状纤维结构构成,使得药液的流道更加接近湍流,药液和纤维的接触概率增加,提高过滤效率,既保证截留效率,又保证止液膜具有较高的通量;可以理解的是,纤维结构呈整体地相互连接,如一体形成,而无需使用另外的粘合剂等使其相互连接,除非通过外力撕裂,否则网络状的纤维之间不能够相互分离。
砜聚合物微孔止液膜的各区域纤维的平均纤维直径是不同的,其中支撑层具有较大的平均纤维直径,起到很强的支撑作用;直径较大的纤维的存在可以大大提高膜片的机械强度,直径较小的纤维的存在则进一步提高了膜片的机械强度,最终使得膜片具有较大的拉伸强度和断裂伸长率;较大的纤维结构利于截留粒径较大的颗粒物质,而较小的纤维结构利于截留粒径较小的颗粒物质,最终能够截留细小的颗粒物质,这样的结构能大大提高止液膜对颗粒物质的有效截留率,过滤精度高;同时由于直径较大的纤维层的存在,使得止液膜的通量较大,过滤时间较短,时间成本较低,经济效益较高;在输液时,患者可根据自身身体状况调节药液速度,由于止液膜的通量较大,使得药液流速可根据患者调节实时变化,时间误差小。
其中,各层内部的纤维大致是均匀分布的,尽管网络状的纤维之间粗细程度并不完全相同,但从各层的整体上看仍是均匀的,未显示出明显的递增或递减规律,并且在相邻的两层之间不具有明显平均纤维直径突变的界面。本发明所述的平均纤维直径,可以通过使用扫描电子显微镜对膜结构进行形貌表征后,再利用计算机软件(如Matlab、NIS-Elements等)或手工进行测量后计算平均值;此外,聚合物止液膜整体的厚度以及聚合物止液膜内部三层结构的厚度也可以通过上述方法测得;可以理解的是,本领域技术人员还可以通过其他测量手段获得上述参数。
优选地,所述砜聚合物微孔止液膜的拉伸强度为3-10MPa,断裂伸长率30-60%,水通量为150-260mL*min-1*cm-2,所述砜聚合物微孔止液膜对粒径不低于5μm杂质颗粒的截留效率大于90%。
本发明的砜聚合物微孔止液膜具有优良的机械性能,保证膜片在长时间使用的情况下不会发生破损以及纤维絮状物脱落的情况,膜片内的结构,保证了膜片在使用时具有良好的通量,进液速度和出液速度基本一致,具有较高的实用性;评价止液膜机械强度大小的重要指标就是止液膜的拉伸强度和断裂伸长率;在一定条件下,止液膜的拉伸强度越大,也就说明了该止液膜的机械强度越好;拉伸强度是指膜所能承受平行拉伸作用的能力;在一定条件下测试时,膜样品受到拉伸载荷作用直至破坏,根据膜样品破坏时对应的最大拉伸载荷和膜样品尺寸(长度)的变化等,就可以计算出膜的拉伸强度和断裂伸长率;拉伸强度,断裂伸长率均可以通过万能拉力试验机测得,拉伸强度的测试方法在本领域中是公知的,例如在ASTM D790或ISO178就详细解释了拉伸强度测试的程序;本发明止液膜的拉伸强度3-10MPa;断裂伸长率为30-60%,说明了本发明止液膜具有较大的拉伸强度和断裂伸长率,其机械性能较好,工业实用价值较高,完全能够满足市场需求。
渗透通量也称渗透速率,简称通量,指止液膜在分离过程中一定工作压力下单位时间内通过单位膜面积上的物质透过量;通量的大小,就反映着过滤速度的快慢;通量越大,说明膜片的过滤速度越快;本发明中砜聚合物微孔止液膜的通量为150-260mL*min-1*cm-2,其通量较大,说明止液膜的过滤速度较快,因此,还可以能够调节挂点滴的速度,适宜各种情况的患者;在条件允许的时候,可以适当加快挂点滴速度,节约患者时间;并且在保证截留效率的同时,流体能够快速通过止液膜,时间成本较低,经济效益较高。
本发明提供的砜聚合物微孔止液膜根据中国医药行业标准YY
0770.1-2009医用输、注器具用过滤材料的要求进行测试,其溶出物含量、荧光物含量和微粒脱落量等指标均符合标准。
一种砜聚合物微孔止液膜的制备方法,包括以下步骤:
S1:制备铸膜液,并将其流延到载体上形成液膜;所述铸膜液包括下列重量份物质组成:砜聚合物5-20份,第一有机溶剂40-75份,亲水添加剂6-25份;
S2:将液膜放置在温度为10-40℃的空气环境下,然后将绝对湿度为15gH2O/kg-35g H2O/kg的气流吹到所液膜表面,使得液膜预分相,气流与液膜之间的相对速度为0.4-0.8m/s,持续时间为8-25s;
S3:将预分相后的液膜浸入凝固浴中进行再分相固化形成生膜,凝固浴温度为10-40℃,再分相固化时间为30-150s;凝固浴为第二有机溶剂与水的混合物;其中第二有机溶剂既能与水互溶,又能与第一有机溶剂互溶,第二有机溶剂的体积为混合物体积的5%-25%;
S4;将生膜进行1.05-1.5倍的面积拉伸处理,并在纯水中清洗,最后烘干,制得砜聚合物微孔止液膜。
优选地,所述砜聚合物包括聚醚砜、聚砜和聚芳砜中的至少一种;
所述亲水添加剂包括聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯亚胺和聚乙烯吡咯烷酮的组合或者其中之一;
所述第一有机溶剂为二甲亚砜、二甲基甲酰胺、己内酰胺、N-乙基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种;
所述第二有机溶剂为二甲亚砜、己内酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、r-丁内酯中的至少一种。
在上述方法中,先配置铸膜液,铸膜液包括砜聚合物、第一有机溶剂和亲水添加剂;其中砜聚合物为聚醚砜、聚砜和聚芳砜中的至少一种,这类聚合物具有优良的抗氧化性、热稳定性和良好的力学性能,使得成膜的机械性能优良,能够满足各种加工处理,工业化价值大;同时还具有不错的亲水性,适合作为止液膜使用;其中第一有机溶剂为二甲亚砜、二甲基甲酰胺、己内酰胺、N-乙基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种,第一有机溶剂用于充分溶解砜聚合物材料,从而形成均一稳定的铸膜液(均相体系);亲水添加剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯亚胺和聚乙烯吡咯烷酮的组合或者其中之一,亲水添加剂的加入能够有效控制体系的粘度,抑制液膜在分相过程中形成大孔,还能有效提高膜通量的稳定性;此外能够大大改善成膜的亲水性,使得成膜具有更高的亲水性,适合作为止液膜使用;通过调节砜聚合物、第一有机溶剂和亲水添加剂的比例,使得铸膜液具有合适的粘度,铸膜液粘度会对最终形成的滤膜的结构以及性能产生较大的影响,例如影响滤膜的孔径,厚度,流速等;从而保证了最终制得的砜聚合物微孔止液膜具有合适的厚度以及理想的膜孔结构和孔径大小;
配置好的铸膜液流延到载体上,形成液膜;本发明铸膜液可以手动流延(例如,通过手倾倒、流延或铺展在流延用表面上)或自动流延(例如倾倒或另外流延在移动床上);多种在本领域已知的设备可以用于流延。流延设备包括,例如机械涂布器,其包括涂刀、刮刀或喷涂/增压体系。在本领域已知的,多种流延速度都是合适的,例如流延速度为约2-6英尺/分钟(fpm)等,具体流延速度视情况而定;
再将自制的铸膜液流延到载体上,形成液膜;接着将液膜放置在绝对湿度为15-35g H2O/kg的潮湿环境下,就可以诱导液膜进行预分相;在这样的湿度条件下有利于支撑层的粗纤维的形成;特别是液膜与载体共同浸入固化液的工艺有助于内部各层结构的形成:同时将流速为0.4-0.8m/s的气流吹到所述液膜表面,预分相时间为8-25s;,这样液膜就能在湿气流的作用下预分相形成了第一多孔表面和支撑层,同时第一多孔表面上也出现了一定数量,合适孔径大小的孔洞;绝对湿度的大小,气流的流速大小均与第一多孔表面上孔洞的孔径大小、数量存在一定相关性。
而由于液膜已形成了第一多孔表面和支撑层,当液膜完全浸入到凝固浴中时,由于凝固浴无法穿过载体一侧,凝固浴只能通过第一多孔表面进入到膜体内部,此时支撑层中前期分相形成的孔可使得固化液顺利通过,直至止液层形成前对应的区域,进而止液层形成前对应的区域中凝固浴的浓度得以快速上升,在很短的时间内,该区域分相固化形成了止液层;分相时间越短,平均孔径越小,所以形成了小平均孔径的止液层;其中需要强调的是,由于在S2中控制气流较大的湿度,第一多孔表面处形成的较大平均孔径将有利于凝固浴快速通过,进而有利于止液层的形成;与此同时第一多孔表面和支撑层的平均孔径大小也会对止液层的平均孔径和预过滤层以及第二多孔表面的平均孔径产生非常大的影响;
随着浸泡时间的流逝,凝固浴进入预过滤层形成前对应的区域中,并进一步向载体方向逐渐扩散,且凝固浴的浓度始终存在一定梯度,即,凝固浴靠近第一多孔表面一侧的浓度大于靠近载体一侧的浓度,使得预过滤层形成前对应的区域中的固化液水浓度相对较低,分相时间长,最终形成了相对较大平均孔径的预过滤层和平均孔径较大的的第二多孔表面;
其中,凝固浴为第二有机溶剂与水的混合物,水为非溶剂,第二有机溶剂可与水互溶,又能与第一有机溶剂互溶,第二有机溶剂的体积为混合物体积的5-25%,其中,分相时间越短,形成的孔洞孔径越小,从而膜片的通量越小;而较少的第二有机溶剂可降低分相速度,相对延长分相时间,从而形成更多孔径较为合适的孔洞,使得砜聚合物微孔止液膜具有足够的通量,且随着中成药点滴注射时间的延长,膜片的通量衰减较慢。
接着风干,形成固态膜,此风干,可以是自然风干,也可以用电风扇等机器进行风干;然后将固态膜拉伸处理,拉伸至原面积的1.05-1.5倍;拉伸的方式,可以通过前后辊的速度差形成单向的拉伸,也可以通过对固态膜双向拉伸获得;通过对固态膜进行拉伸后,其机械强度会提高,成为强韧的薄膜;拉伸结束后进行定型,定型可以为热定型,从而获得理想膜结构的砜聚合物微孔止液膜,该止液膜具有较强的亲水性,能够被去离子水,饱和食盐水等液体快速润湿,从而进一步保证患者的健康。
一种砜聚合物微孔止液膜在止液器中的应用,所述止液器包括壳体、设置于所述壳体中的所述砜聚合物微孔止液膜以及密封于所述壳体的侧盖,所述壳体的竖直方向上设有进药口和出药口,所述砜聚合物微孔止液膜设置于所述壳体中,将所述壳体分隔为进液腔和出液腔,所述进药口与所述进液腔相连通,所述出药口与所述出液腔相连通;药液由所述进药口进入至所述进液腔,依次通过所述砜聚合物微孔止液膜的第二多孔表面和第一多孔表面流至所述出液腔,由所述出药口流出。
该止液器内设有砜聚合物微孔止液膜,用于对密度、粘度较高的植物萃取液的注射液止液,砜聚合物微孔止液膜的通量较大,且输液时间的增加,膜片的通量衰减减慢,避免了患者长时间输液后,药液流速越来越慢的情况,减缓了患者输液时间,患者也可根据自身情况随时调节改变药液流速,降低了药液流速改变时的时间延迟,具有较高的适用性。
优选地,所述第二多孔表面为进液面,所述第一多孔表面为出液面。
相比现有技术,本发明的有益效果在于:上述技术方案所提供的砜聚合物微孔止液膜,具有更优化的膜体结构,同时还具有更优化的综合性能,通量足够大且稳定,通量衰减慢,过滤精度高,止液性能优良稳定和较大的通量等;上述技术方案提供的制备方法,可以方便、快速、有效地制备获得上述砜聚合物微孔止液膜;上述技术方案提供的止液器,可快速充满药液,增大了止液器的通量,进一步提高了止液器的过滤精度,更具适用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1制备的砜聚合物微孔止液膜的第二多孔表面的扫描电镜(SEM)图,其中放大倍率为500×;
图2为本发明实施例1制备的砜聚合物微孔止液膜的第一多孔表面的扫描电镜(SEM)图,其中放大倍率为500×;
图3为本发明实施例3制备的砜聚合物微孔止液膜的第二多孔表面的扫描电镜(SEM)图,其中放大倍率为500×;
图4为本发明实施例3制备的砜聚合物微孔止液膜的第一多孔表面的扫描电镜(SEM)图,其中放大倍率为500×;
图5为本发明实施例5制备的砜聚合物微孔止液膜的第二多孔表面的扫描电镜(SEM)图,其中放大倍率为500×;
图6为本发明实施例5制备的砜聚合物微孔止液膜的第一多孔表面的扫描电镜(SEM)图,其中放大倍率为500×;
图7为本发明砜聚合物微孔止液膜泡点测试装置的示意图;
图8为本发明砜聚合物微孔止液膜过滤精度测试装置的示意图;
图9为本发明提供的止液器的结构示意图;
图10为本发明提供的止液器的剖视图。
附图标记说明
1、壳体;11、进药口;12、出药口;2、砜聚合物微孔止液膜;3、侧盖;4、支架;5、支撑筋;51、凹部。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如未特殊说明,在下述实施例中,制备止液膜所用的原料及设备均可通过商业途径购得。其中,使用钢带流延机进行止液膜的制备,采用日立公司提供的型号为S-5500的扫描电镜对止液膜的结构形貌进行表征。
实施例1
本实施例1提供了一种砜聚合物微孔止液膜,采用以下方法制备:包括以下步骤:
S1:制备铸膜液,并将其流延到载体上形成液膜;所述铸膜液包括下列重量份物质组成:聚醚砜8份,二甲亚砜48份,聚乙烯醇12份;
S2:将液膜放置在温度为35℃的空气环境下,然后将绝对湿度为15g H2O/kg的气流吹到所液膜表面,使得液膜预分相,气流与液膜之间的相对速度为0.45m/s,持续时间为24s;
S3:将预分相后的液膜浸入凝固浴中进行再分相固化形成生膜,凝固浴温度为23℃,再分相固化时间为147s;凝固浴为二甲亚砜与水的混合物;二甲亚砜的体积为混合物体积的24%;
S4;将生膜进行1.42倍的面积拉伸处理,并在纯水中清洗,最后烘干,制得砜聚合物微孔止液膜。
实施例2
本实施例2提供了一种砜聚合物微孔止液膜,采用以下方法制备:包括以下步骤:
S1:制备铸膜液,并将其流延到载体上形成液膜;所述铸膜液包括下列重量份物质组成:聚砜12份,二甲基甲酰胺60份,聚乙二醇15份;
S2:将液膜放置在温度为28℃的空气环境下,然后将绝对湿度为28g H2O/kg的气流吹到所液膜表面,使得液膜预分相,气流与液膜之间的相对速度为0.65m/s,持续时间为12s;
S3:将预分相后的液膜浸入凝固浴中进行再分相固化形成生膜,凝固浴温度为10℃,再分相固化时间为72s;凝固浴为二甲基甲酰胺与水的混合物;N-甲基吡咯烷酮的体积为混合物体积的9%;
S4;将生膜进行1.5倍的面积拉伸处理,并在纯水中清洗,最后烘干,制得砜聚合物微孔止液膜。
实施例3
本实施例3提供了一种砜聚合物微孔止液膜,采用以下方法制备:包括以下步骤:
S1:制备铸膜液,并将其流延到载体上形成液膜;所述铸膜液包括下列重量份物质组成:聚芳砜15份,N-乙基吡咯烷酮62份,聚乙烯亚胺24份;
S2:将液膜放置在温度为15℃的空气环境下,然后将绝对湿度为19g H2O/kg的气流吹到所液膜表面,使得液膜预分相,气流与液膜之间的相对速度为0.52m/s,持续时间为19s;
S3:将预分相后的液膜浸入凝固浴中进行再分相固化形成生膜,凝固浴温度为14℃,再分相固化时间为127s;凝固浴为N-甲基吡咯烷酮与水的混合物;N-甲基吡咯烷酮的体积为混合物体积的17%;
S4;将生膜进行1.21倍的面积拉伸处理,并在纯水中清洗,最后烘干,制得砜聚合物微孔止液膜。
实施例4
本实施例4提供了一种砜聚合物微孔止液膜,采用以下方法制备:包括以下步骤:
S1:制备铸膜液,并将其流延到载体上形成液膜;所述铸膜液包括下列重量份物质组成:聚醚砜5份,二甲基乙酰胺49份,聚乙烯吡咯烷酮8份;
S2:将液膜放置在温度为10℃的空气环境下,然后将绝对湿度为32g H2O/kg的气流吹到所液膜表面,使得液膜预分相,气流与液膜之间的相对速度为0.71m/s,持续时间为10s;
S3:将预分相后的液膜浸入凝固浴中进行再分相固化形成生膜,凝固浴温度为28℃,再分相固化时间为59s;凝固浴为二甲基甲酰胺与水的混合物;其中二甲基甲酰胺的体积为混合物体积的7%;
S4;将生膜进行1.11倍的面积拉伸处理,并在纯水中清洗,最后烘干,制得砜聚合物微孔止液膜。
实施例5
本实施例5提供了一种砜聚合物微孔止液膜,采用以下方法制备:包括以下步骤:
S1:制备铸膜液,并将其流延到载体上形成液膜;所述铸膜液包括下列重量份物质组成:聚醚砜17份,二甲基乙酰胺75份,聚乙烯吡咯烷酮21份;
S2:将液膜放置在温度为19℃的空气环境下,然后将绝对湿度为35g H2O/kg的气流吹到所液膜表面,使得液膜预分相,气流与液膜之间的相对速度为0.8m/s,持续时间为8s;
S3:将预分相后的液膜浸入凝固浴中进行再分相固化形成生膜,凝固浴温度为39℃,再分相固化时间为30s;凝固浴为二甲基乙酰胺与水的混合物;其中二甲基乙酰胺的体积为混合物体积的5%;
S4;将生膜进行1.35倍的面积拉伸处理,并在纯水中清洗,最后烘干,制得砜聚合物微孔止液膜。
实施例6
本实施例6提供了一种砜聚合物微孔止液膜,采用以下方法制备:包括以下步骤:
S1:制备铸膜液,并将其流延到载体上形成液膜;所述铸膜液包括下列重量份物质组成:聚芳砜20份,己内酰胺72份,聚乙烯亚胺25份;
S2:将液膜放置在温度为40℃的空气环境下,然后将绝对湿度为25g H2O/kg的气流吹到所液膜表面,使得液膜预分相,气流与液膜之间的相对速度为0.69m/s,持续时间为15s;
S3:将预分相后的液膜浸入凝固浴中进行再分相固化形成生膜,凝固浴温度为40℃,再分相固化时间为88s;凝固浴为己内酰胺与水的混合物;其中己内酰胺的体积为混合物体积的11%;
S4;将生膜进行1.27倍的面积拉伸处理,并在纯水中清洗,最后烘干,制得砜聚合物微孔止液膜。
实施例7
本实施例7提供了一种砜聚合物微孔止液膜,采用以下方法制备:包括以下步骤:
S1:制备铸膜液,并将其流延到载体上形成液膜;所述铸膜液包括下列重量份物质组成:聚砜10份,N-乙基吡咯烷酮52份,聚乙二醇13份;
S2:将液膜放置在温度为24℃的空气环境下,然后将绝对湿度为17g H2O/kg的气流吹到所液膜表面,使得液膜预分相,气流与液膜之间的相对速度为0.41m/s,持续时间为22s;
S3:将预分相后的液膜浸入凝固浴中进行再分相固化形成生膜,凝固浴温度为35℃,再分相固化时间为132s;凝固浴为N-甲基吡咯烷酮与水的混合物;其中N-甲基吡咯烷酮的体积为混合物体积的21%;
S4;将生膜进行1.09倍的面积拉伸处理,并在纯水中清洗,最后烘干,制得砜聚合物微孔止液膜。
实施例8
本实施例8提供了一种砜聚合物微孔止液膜,采用以下方法制备:包括以下步骤:
S1:制备铸膜液,并将其流延到载体上形成液膜;所述铸膜液包括下列重量份物质组成:聚芳砜13份,二甲亚砜58份,聚乙烯吡咯烷酮18份;
S2:将液膜放置在温度为32℃的空气环境下,然后将绝对湿度为21g H2O/kg的气流吹到所液膜表面,使得液膜预分相,气流与液膜之间的相对速度为0.58m/s,持续时间为17s;
S3:将预分相后的液膜浸入凝固浴中进行再分相固化形成生膜,凝固浴温度为17℃,再分相固化时间为101s;凝固浴为r-丁内酯与水的混合物;其中r-丁内酯的体积为混合物体积的15%;
S4;将生膜进行1.3倍的面积拉伸处理,并在纯水中清洗,最后烘干,制得砜聚合物微孔止液膜。
对比例一
选取任一市面常见止液膜,经PMI孔径测试仪测试,该膜片PMI孔径不超过2.5μm的孔洞数量占孔洞整体数量比为43%,PMI孔径超过6μm孔洞数量占孔洞整体数量比为10%。
对比例二
选取任一市面常见止液膜,经PMI孔径测试仪测试,该膜片PMI孔径不超过2.5μm的孔洞数量占孔洞整体数量比为5%,PMI孔径超过6μm孔洞数量占孔洞整体数量比为39%。
一、结构表征
上述实施例及选取的对比例性能表征如表1所示
表1
Figure BDA0003475967210000271
用扫描电镜对各实施例以及对比例所获得的砜聚合物微孔止液膜分别纵截面的形貌特征,分别测出砜聚合物微孔止液膜的厚度和孔隙率,各层的厚度,平均孔径以及平均纤维直径,具体如表2所示。
表2
Figure BDA0003475967210000281
二、通量测试
选取由上述实施例制备得到和对比例的相同规格(1*1cm2)的砜聚合物微孔止液膜;测量相同体积的植物性萃取注射液、西药注射液以及水通过上述膜片的通量,具体测试方法为:其他条件相同时,先通过一定体积的水测量膜片的初始通量,再将同体积测试液体通过膜片后,再将水通过膜片测量最终通量;测试液分别为:分别为50mL白花蛇草药液、稀释5倍后50mL白花蛇草药液、50mL香丹注射液、稀释5倍后50mL香丹注射液、50mL葡萄糖溶液以及50mL水。
膜通量计算如下式:
膜通量(J)的计算公式为:J=V/(T×A)式中:
J--膜通量单位:mL/min-1/cm-2;V--取样体积(ml);T--取样时间(min);A--膜有效面积(cm2)
表3
Figure BDA0003475967210000291
三、性能测试
过滤精度测试:对各示例所得滤膜进行拦截效率的测试。
实验设备:天津罗根颗粒计数器KB-3;实验准备:按图9组装实验装置,确保装置清洁,使用超纯水对装置进行冲洗;取直径47mm的试样,装于蝶形过滤器中,确保组装好的过滤器气密性良好。
实验步骤:将挑战液倒入到储罐中,注意蝶形过滤器的排气,加压至10kPa,使用洁净的瓶子接取蝶形下游滤液;用颗粒计数器测试滤液和原液中的颗粒数。
拦截效率:
Figure BDA0003475967210000301
式中:η───拦截效率,%;n0───原液中的颗粒数,5组计数的平均值,个;n1───滤液中的颗粒数,5组计数的平均值,个。
经过拦截效率测试:实施例1至实施例8制备得到的砜聚合物微孔止液膜对于5μm的杂质颗粒的过滤精度均大于95%;对比例1的止液膜对于5μm的杂质颗粒的过滤精度为98%;对比例2的止液膜对于5μm的杂质颗粒的过滤精度为72%。
泡点测试
测试试样的水初始泡点与水完全出泡点(测试装置如图8)
实验步骤:
步骤一:关闭空气压力调节器,打开空气压力调节器,使压力高于所测试压力,取出已润湿好的待测砜聚合物微孔止液膜,安装在过滤装置上。
步骤二:储液槽内注满80%的试验液,增加气压,当到达泡点的80%左右时停止加压。需要确认此时储液槽内的砜聚合物微孔止液膜还未出泡。
步骤三:缓慢升压,当砜聚合物微孔止液膜中间开始连续出泡时,读取此时的压力,作为初始泡点。继续升压,当砜聚合物微孔止液膜全部出泡时,读取此时的压力,作为最大泡点
注意:通常气泡从砜聚合物微孔止液膜的中心附近冒出。
表4
Figure BDA0003475967210000311
由上表可知,本发明制备的砜聚合物微孔止液膜,具有较大的通量和完全出泡点,适用于止液医疗领域。
本发明还提供了一种所述的砜聚合物微孔止液膜在止液器中的应用,止液器包括壳体1、设置于壳体1中的砜聚合物微孔止液膜2以及密封于壳体1的侧盖3,壳体1的竖直方向上设有进药口11和出药口12,砜聚合物微孔止液膜2设置于壳体1中,将壳体1分隔为进液腔和出液腔,进药口11与进液腔相连通,出药口12与出液腔相连通;药液由进药口11进入至进液腔,依次通过砜聚合物微孔止液膜2的第二外表面和第一外表面流至出液腔,由出药口12流出。
具体地,壳体1的内部具有与其内壁形成密封的支架4,支架4朝向侧盖3一侧形成第一安装面,支架4的中间具有开口,开口从第一安装面延伸且穿透支架4的整个厚度,砜聚合物微孔止液膜2的边沿密封固定于第一安装面,砜聚合物微孔止液膜2的第二外表面朝向侧盖3设置,且与侧盖3、壳体1侧壁形成进液腔;砜聚合物微孔止液膜2的第一外表面与支架4的开口以及壳体1侧壁形成出液腔;出液腔的内壁设有支撑筋5,砜聚合物微孔止液膜2的第一外表面与支撑筋5呈间隔设置,支撑筋5可防止砜聚合物微孔止液膜2发生变形;支撑筋5朝向砜聚合物微孔止液膜2的一侧设有凹部51,凹部51可设有多个且各凹部51相间隔设置,凹部51可增大止液器出液腔的空间,有利于出液腔内的药液流出,加快药液流速。
或者,止液器可由至少两个砜聚合物微孔止液膜2构成,砜聚合物微孔止液膜2呈相间隔竖直设置于壳体1中,将壳体1依次分隔为第一进液腔、出液腔和第二进液腔,药液可同时进入第一进液腔和/或第二进液腔,增大了止液器的通量,多个砜聚合物微孔止液膜2的设置,进一步提高了止液器的过滤精度,更具适用性。
该止液器内设有砜聚合物微孔止液膜2,砜聚合物微孔止液膜2的润湿速度较快,在使用时,止液器内可快速充满药液,防止膜片内或止液器中膜前的气体在输液过程中进入人体,对人体健康造成危害,例如空气栓塞等,同时也避免了病人恐慌,可缓解病人心理压力;其次,由于止液器内可快速充满药液,可以理解的是止液器的存在不会影响药液的流速,患者可根据自身情况随时调节改变药液流速,降低了药液流速改变时的时间延迟,具有较高的适用性。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (11)

1.一种砜聚合物微孔止液膜,包含第一多孔表面、第二多孔表面以及位于第一多孔表面和第二多孔表面之间的多孔主体,所述多孔主体内具有非定向曲折通路,其特征在于,所述砜聚合物微孔止液膜用于对含植物性萃取液的注射液体止液;
所述砜聚合物微孔止液膜中,经过PMI孔径测试仪测得的孔径不超过2.5μm的孔洞数量占孔洞整体数量之比小于10%,且大于等于2%;
所述砜聚合物微孔止液膜的孔隙率至少为60%;
所述砜聚合物微孔止液膜的水BP值为20-50kPa,止液高度至少为1m;
所述砜聚合物微孔止液膜中,PMI孔径测试仪测得的孔径超过6μm的孔洞数量占孔洞整体数量之比为1-12%;
所述第一多孔表面上由若干个第一孔洞,所述第一孔洞的的平均孔径为4-20μm;
所述第二多孔表面上由若干个第二孔洞,所述第二孔洞的平均孔径为7-28μm;
所述多孔主体包括两侧区域和中间区域,所述中间区域为止液层,所述多孔主体靠近第二多孔表面的一侧区域为预过滤层,所述多孔主体靠近所述第一多孔表面的一侧为支撑层,所述止液层的平均孔径小于所述预过滤层和所述支撑层的平均孔径;所述预过滤层的厚度至少大于15μm,所述预过滤层的平均孔径为3-25μm;
所述止液层的平均孔径为1-13μm,厚度为10-40μm;所述支撑层的平均孔径为2-18μm,厚度为20-60μm。
2.根据权利要求1所述的砜聚合物微孔止液膜,其特征在于,所述第二多孔表面上,孔径为10-35μm的第二孔洞的孔密度为15-70个孔/40000μm2
且孔径为10-35μm的的第二孔洞数量占整体第二孔洞数量之比为不低于70%;
所述第一多孔表面上,孔径为5-25μm的第一孔洞的孔密度为6-50个孔/40000μm2
3.根据权利要求1所述的砜聚合物微孔止液膜,其特征在于,所述砜聚合物微孔止液膜的厚度为50-150μm,PMI平均孔径为3-5μm;孔隙率为70-98%。
4.根据权利要求1所述的砜聚合物微孔止液膜,其特征在于,所述止液层为对称结构,所述止液层靠近预过滤层一侧的孔径大小与所述止液层靠近支撑层一侧的孔径大小基本相同。
5.根据权利要求1所述的砜聚合物微孔止液膜,其特征在于,所述砜聚合物微孔止液膜的表面能为80-120mN/m;饱和食盐水滴到所述砜聚合物微孔止液膜时的初始接触角为55-75°,该接触角变为0°所用的时间为2-10s;粘附功为100J/m2-170J/m2
6.根据权利要求1所述的砜聚合物微孔止液膜,其特征在于,所述砜聚合物微孔止液膜的IPA完全出泡点为9-16kPa,IPA初始泡点为6-10kPa;所述IPA初始泡点与所述IPA完全出泡点之比为(0.55-0.85):1。
7.根据权利要求1所述的砜聚合物微孔止液膜,其特征在于,所述支撑层内形成多孔结构的平均纤维直径大于所述止液层和所述预过滤层内形成多孔结构的的平均纤维直径;所述预过滤层、所述止液层和所述支撑层内形成多孔结构的平均纤维直径依次为1-10μm,0.8-7μm和2-12μm;所述多孔主体内的纤维均为条状结构。
8.根据权利要求1所述的砜聚合物微孔止液膜,其特征在于,所述砜聚合物微孔止液膜的拉伸强度为3-10MPa,断裂伸长率30-60%,水通量为150-260mL*min-1*cm-2,所述砜聚合物微孔止液膜对粒径不低于5μm杂质颗粒的截留效率大于90%。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种砜聚合物微孔止液膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:制备铸膜液,并将其流延到载体上形成液膜;所述铸膜液包括下列重量份物质组成:砜聚合物5-20份,第一有机溶剂40-75份,亲水添加剂6-25份;
S2:将液膜放置在温度为10-40℃的空气环境下,然后将绝对湿度为15g H2O/kg-35gH2O/ kg的气流吹到所液膜表面,使得液膜预分相,气流与液膜之间的相对速度为0.4-0.8m/s,持续时间为8-25s;
S3:将预分相后的液膜浸入凝固浴中进行再分相固化形成生膜,凝固浴温度为10-40℃,再分相固化时间为30-150s;凝固浴为第二有机溶剂与水的混合物;其中第二有机溶剂既能与水互溶,又能与第一有机溶剂互溶,第二有机溶剂的体积为混合物体积的5%-25%
S4;将生膜进行1.05-1.5倍的面积拉伸处理,并在纯水中清洗,最后烘干,制得砜聚合物微孔止液膜。
10.根据权利要求9所述的砜聚合物微孔止液膜的制备方法,其特征在于,所述砜聚合物包括聚醚砜、聚砜和聚芳砜中的至少一种;
所述亲水添加剂包括聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯亚胺和聚乙烯吡咯烷酮的组合或者其中之一;
所述第一有机溶剂为二甲亚砜、二甲基甲酰胺、己内酰胺、N-乙基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种;
所述第二有机溶剂为二甲亚砜、己内酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、r-丁内酯中的至少一种。
11.一种如权利要求1-8任一项所述的砜聚合物微孔止液膜在止液器中的应用,其特征在于,所述止液器包括壳体、设置于所述壳体中的所述砜聚合物微孔止液膜以及密封于所述壳体的侧盖,所述壳体的竖直方向上设有进药口和出药口,所述砜聚合物微孔止液膜设置于所述壳体中,将所述壳体分隔为进液腔和出液腔,所述进药口与所述进液腔相连通,所述出药口与所述出液腔相连通;药液由所述进药口进入至所述进液腔,依次通过所述砜聚合物微孔止液膜的第二多孔表面和第一多孔表面流至所述出液腔,由所述出药口流出。
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