中空纤维膜式氧合膜的制备方法及系统与流程

本发明涉及医疗器械，更具体地，涉及一种中空纤维膜式氧合膜的制备方法及系统。

背景技术：

1、体外膜肺氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ecmo）主要用于对重症心肺功能衰竭患者提供持续的体外呼吸与循环，以维持患者生命。其主要组成包括氧合器、血泵、监测系统等。其中，氧合器中的膜材料氧合膜是决定气血交换效率的关键结构。

2、氧合膜，也称人工肺膜，按照技术发展历程，依次经历卷筒式氧合膜、平板式氧合膜和中空纤维膜式氧合膜，其中，中空纤维膜式氧合膜具有沿轴向的空腔，并且其横截面为多孔结构，多孔结构可选择性透过/吸附流质，从而对混合流质进行分离富集。

3、现有技术中，中空纤维膜式氧合膜的制备方法包括以下过程：

4、1）将聚合物和稀释剂等在高温下形成均相熔融铸膜液；

5、2）将熔融铸膜液经双螺杆挤出机挤出，输送至环形喷丝头，由喷丝头挤出，然后进入凝固浴进行冷却定型，得到初生中空纤维膜丝；

6、3）将初生中空纤维膜丝浸入萃取剂，萃取剂置换出稀释剂，形成微孔结构，得到次生中空纤维膜丝；

7、4）将萃取后的次生中空纤维膜丝进行干燥，去除萃取剂，得到中空纤维膜式氧合膜的成品。

8、上述制备方法中，初生中空纤维膜丝通过绕丝轮收集，可形成几毫米甚至几厘米厚的膜层，将绕丝轮收集的初生中空纤维膜丝完全萃取需要3天到1周甚至是更长的时间，萃取效率远低于初生中空纤维膜丝的生产效率，因此，通常采取离线萃取的方式，即，初生中空纤维膜丝经绕丝轮卷绕收集完毕后，再进行萃取。

9、上述制备方法产生的问题包括：1、长萃取时间导致生产效率低；2、刚刚制备的初生中空纤维膜丝尚未形成多孔结构，产品性能易受环境（例如制备到萃取的间隔时长、环境温度和湿度等）影响；3、卷绕后再萃取，稀释剂在常温下黏度增加，呈现粘稠状甚至是半固体形态，此时萃取剂需要经过更长时间的萃取才能将稀释剂脱除；4、初生中空纤维膜丝在绕丝轮上层层卷绕，形成几毫米甚至是几厘米厚的膜层，交叠的膜层也不利于后续的萃取环节。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种中空纤维膜式氧合膜的制备方法及系统，提高萃取效率，以及改善制得的氧合膜成品的性能。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种中空纤维膜式氧合膜的制备方法，包括以下过程：

4、将聚合物和稀释剂进行熔融混合，得到铸膜液；

5、将所述铸膜液从环形喷丝头挤出，并进入凝固液进行固化，得到初生中空纤维膜丝，所述初生中空纤维膜丝被位于所述凝固液中的接收辊收集；

6、被所述接收辊收集的所述初生中空纤维膜丝经牵引辊被传递到第一萃取装置处进行在线萃取，所述第一萃取装置包括第一萃取槽、喷头、吸附装置和泵，所述第一萃取槽中容纳有萃取剂，所述喷头设置于所述第一萃取槽上方，所述吸附装置、所述泵和所述喷头通过管道依次相连接，所述第一萃取槽中的所述萃取剂经所述吸附装置和所述泵由所述喷头喷出，并再次回到所述第一萃取槽中，所述吸附装置包括用于吸附所述萃取剂中的所述稀释剂的吸附材料；所述初生中空纤维膜丝经所述牵引辊被传递到部分位于所述萃取剂中的绕丝轮进行卷绕收集，所述卷绕收集过程中，所述喷头对所述绕丝轮进行在线喷洗，所述初生中空纤维膜丝中的所述稀释剂被所述萃取剂脱除，形成微孔结构，得到卷绕在所述绕丝轮上的次生中空纤维膜丝；

7、将所述次生中空纤维膜丝进行离线萃取，得到三次生中空纤维膜丝；

8、将所述三次生中空纤维膜丝进行干燥，得到所述中空纤维膜式氧合膜。

9、本发明还公开了一种中空纤维膜式氧合膜的制备系统，包括：

10、熔融挤出装置，所述熔融挤出装置包括依次相连接的搅拌器、螺杆挤出机和环形喷丝头；

11、成型装置，所述成型装置包括位于所述环形喷丝头下方的凝固槽、设置于所述凝固槽内的接收辊以及设置于所述凝固槽外的牵引辊，所述凝固槽用于容纳凝固液；经所述环形喷丝头挤出，经空气间隙进入所述凝固槽进行固化，得到初生中空纤维膜丝，所述初生中空纤维膜丝被所述接收辊接收，以及经所述牵引辊传递；

12、第一萃取装置，所述第一萃取装置包括第一萃取槽、喷头、吸附装置、泵和绕丝轮，所述第一萃取槽中容纳有萃取剂，所述绕丝轮部分设置于所述萃取剂中，所述喷头设置于所述第一萃取槽上方，所述吸附装置、所述泵和所述喷头通过管道依次相连接，所述第一萃取槽中的所述萃取剂经所述吸附装置和所述泵由所述喷头喷出，并再次回到所述第一萃取槽中，所述吸附装置包括用于吸附所述萃取剂中的稀释剂的吸附材料；经所述牵引辊传递的初生中空纤维膜丝到达所述绕丝轮进行卷绕收集，卷绕收集过程中，所述喷头对所述绕丝轮进行在线喷洗，所述初生中空纤维膜丝中的稀释剂被萃取剂脱除，形成微孔结构，得到卷绕在所述绕丝轮上的次生中空纤维膜丝；

13、第二萃取装置，所述第二萃取装置对所述次生中空纤维膜丝进行离线萃取，得到三次生中空纤维膜丝；

14、干燥装置，所述干燥装置对所述三次生中空纤维膜丝进行干燥，得到所述中空纤维膜式氧合膜。

15、实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

16、本发明实施例通过设置吸附装置，对萃取剂中的稀释剂进行实时分离，采用吸附稀释剂后的高纯萃取剂进行在线萃取，可以提高在线萃取的效率；通过将绕丝轮部分浸入萃取剂中，喷头对绕丝轮进行喷洗，萃取剂液面上方的绕丝轮上卷绕的初生中空纤维膜丝被喷头喷出的吸附稀释剂后的高纯萃取剂高效萃取，萃取剂液面下方的绕丝轮上卷绕的初生中空纤维膜丝被萃取剂进一步浸泡萃取，延长初生中空纤维膜丝与萃取液的接触时间，更多地萃取出稀释剂，进一步提高萃取效率；萃取效率越高，萃取出的稀释剂的含量越高，可以使在线萃取形成更多的微孔结构，增加膜丝比表面积，从而增加后续离线萃取过程中稀释剂与萃取剂分子交换的接触面积和空间，微孔结构也为交叠的膜层提供萃取通道，能够显著提高离线萃取的萃取效率，以致整体显著提高萃取效率。

17、本发明通过增加在线、动态的在线萃取（约30分钟左右），和仅使用离线萃取相比，可以将萃取时间由三天~七天缩短到24小时以内，能够显著提高整体萃取效率。

18、本发明通过设置吸附装置实时分离回收萃取剂中的稀释剂，可以使萃取剂被循环使用，不仅降低萃取剂消耗量，而且同步分离回收稀释剂，避免产生混合有稀释剂的萃取剂废液。

19、本发明通过在线萃取，不仅提高生产率，而且避免离线萃取导致的产品结构受影响，提高产品性能的稳定性。

技术特征：

1.一种中空纤维膜式氧合膜的制备方法，其特征在于，包括以下过程：

2.根据权利要求1所述的中空纤维膜式氧合膜的制备方法，其特征在于，包括以下技术特征a~i中的至少一个：

3.一种中空纤维膜式氧合膜的制备系统，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的中空纤维膜式氧合膜的制备系统，其特征在于，所述吸附装置包括一个或两个以上的吸附模块，当所述吸附模块为两个以上时，所述吸附模块通过串联或并联组合使用。

5.根据权利要求4所述的中空纤维膜式氧合膜的制备系统，其特征在于，所述吸附装置还包括与所述吸附模块相连接的喇叭口和连接头，所述连接头与所述泵通过管路相连接，所述喇叭口用于供所述萃取剂进入。

6.根据权利要求4或5所述的中空纤维膜式氧合膜的制备系统，其特征在于，所述吸附模块包括壳体和填充于所述壳体内的所述吸附材料，所述壳体设有进液口和出液口，所述进液口和所述出液口处分别设有过滤组件，所述过滤组件用于防止所述吸附材料泄漏。

7.根据权利要求6所述的中空纤维膜式氧合膜的制备系统，其特征在于，所述吸附材料包括活性炭颗粒、活性碳纤维、活性炭粉末、碳纳米管、多壁碳纳米管、粉煤灰、石墨烯、沸石、羟基磷灰石、稻壳灰、膨润土和蒙脱石中的一种或两种以上。

8.根据权利要求6所述的中空纤维膜式氧合膜的制备系统，其特征在于，所述过滤组件包括依次层叠的海绵、筛网和多孔滤板，所述海绵与所述吸附材料相连接。

9.根据权利要求3所述的中空纤维膜式氧合膜的制备系统，其特征在于，所述泵为气动隔膜泵或蠕动泵，提供动力，引导萃取剂依次通过进液口和出液口，加强萃取液与多孔物质的接触，提高萃取效率。

10.根据权利要求3所述的中空纤维膜式氧合膜的制备系统，其特征在于，所述第一萃取槽具有加热功能。

技术总结
本发明公开了一种中空纤维膜式氧合膜的制备方法及系统，制备方法包括：将聚合物和稀释剂进行熔融混合，得到铸膜液；将铸膜液从环形喷丝头挤出，并进入凝固液进行固化，得到初生中空纤维膜丝，初生中空纤维膜丝被位于凝固液中的接收辊收集；然后经牵引辊被传递到第一萃取装置处，第一萃取装置包括第一萃取槽、喷头、吸附装置和泵；初生中空纤维膜丝经牵引辊被传递到部分位于萃取剂中的绕丝轮进行卷绕收集，卷绕收集过程中，喷头对绕丝轮进行在线喷洗，得到卷绕在绕丝轮上的次生中空纤维膜丝；将次生中空纤维膜丝进行离线萃取，得到三次生中空纤维膜丝；将三次生中空纤维膜丝进行干燥，得到中空纤维膜式氧合膜。本发明可显著提高萃取效率。

技术研发人员：郑海荣,贾伟,刘晓真,彭小权,罗仲元,张红斌,彭靖俊
受保护的技术使用者：深圳高性能医疗器械国家研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12