專(zhuān)利名稱(chēng)：精餾滲析器、膜及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體過(guò)濾裝置(如血液滲析裝置)、生物反應(yīng)器和與之有關(guān)的方法。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種具有精餾過(guò)濾性能以及適于完成此滲析和其它過(guò)濾操作的雙皮層膜的改進(jìn)的滲析器或生物反應(yīng)器，以及制備和使用這種膜的方法。
滲析膜和裝置用于人工腎和其它類(lèi)型過(guò)濾裝置上時(shí)具有重要的生命維持作用。高通量滲析器的一個(gè)公認(rèn)的問(wèn)題是從滲析液到血液返向過(guò)濾所不希望的一些分子。由于使用滅菌、無(wú)熱源的滲析液成本高昂，所以最好有適用的某種滲析膜，這種膜能除去相當(dāng)大的溶質(zhì)(如β-2小球蛋白)，同時(shí)能阻止大小相似的分子從滲析液到血液中。但是，給從血液到滲析液的溶質(zhì)提供高擴(kuò)散速度的滲析膜，也會(huì)遇到溶質(zhì)從滲析液返回到血液的高速反向擴(kuò)散問(wèn)題。同樣，提供高速傳遞的現(xiàn)有的滲析膜也遇到高速反向過(guò)濾的問(wèn)題。因此，對(duì)滲析膜的現(xiàn)實(shí)要求是它能夠從血液中適當(dāng)?shù)某ツ蚨景Y毒素，同時(shí)能防止所不希望的物質(zhì)反回到血液中。同樣，其它的流體過(guò)濾法得益于具有這樣的精餾性能的膜的適用性。
目前還需要一些裝置，如生物反應(yīng)器等，其中精餾膜提供了一種向用于制造不能由傳統(tǒng)的合成化學(xué)方法經(jīng)濟(jì)地加以制造的產(chǎn)品的活細(xì)胞供給營(yíng)養(yǎng)物，同時(shí)從中帶走產(chǎn)品和廢的副產(chǎn)品用手段。
本發(fā)明的一個(gè)主要目的在于提供滲析裝置之類(lèi)過(guò)濾裝置用的新的和改進(jìn)的膜，以及制備這類(lèi)膜的方法。本發(fā)明的另一方面在于提供一些改進(jìn)的過(guò)濾裝置，其中裝有具有精餾性能(即在一個(gè)方向上的篩選系數(shù)大于另一方向上的值)的膜，以及采用這樣裝置的改進(jìn)的過(guò)濾方法。
本發(fā)明的又一重要內(nèi)容，涉及提供一些雙皮層膜，如這樣一類(lèi)空芯纖維膜，其中孔徑、孔結(jié)構(gòu)和所產(chǎn)生的篩選系數(shù)在所說(shuō)膜的兩個(gè)相對(duì)表面之間均不相同。在優(yōu)選方案中，所說(shuō)的膜是空芯纖維狀，其中所說(shuō)纖維內(nèi)壁或內(nèi)皮層的篩選系數(shù)或?qū)μ囟ǔ叽绶肿拥臐B透率大于外壁的。這樣的纖維可以按照已知方法組裝成滲析裝置，以便提供這樣一種滲透裝置，其中大溶質(zhì)能從血液之類(lèi)流體中除去，在纖維的內(nèi)部流到包圍纖維的濾液或滲透液中。由于在纖維的外側(cè)備有一層致密性不等的滲透性皮層，因而發(fā)現(xiàn)從纖維外側(cè)反流到內(nèi)側(cè)的反流現(xiàn)象被顯著降低。
本發(fā)明的另一個(gè)重要的目的在于提供一種可以在滲析器中作為單向(one way)膜或反濾作用減小的精餾膜用的雙皮層膜。優(yōu)選的膜是呈空芯纖維狀的雙皮層聚合物材料。所說(shuō)的膜的相對(duì)側(cè)有聚合物皮層，這些層有不同的溶質(zhì)滲透率或篩選系數(shù)特性。這類(lèi)的膜可以如下方法成形擠出溶解在溶劑中的聚合物，同時(shí)使其至少一個(gè)表面與所說(shuō)溶劑能混溶的該聚合物的非溶劑接觸，另一表面也與一種非溶劑接觸，但所說(shuō)的非溶劑或者不同于第一種非溶劑，或者含有在擠出的被溶解的聚合物形成皮層時(shí)改變孔徑和結(jié)構(gòu)的可溶解的添加劑。
在本發(fā)明的另一方面，和用本發(fā)明提供的膜制成了具有的精餾性能的改進(jìn)的滲析裝置。此外，本發(fā)明還提供了一種制備雙皮層膜的方法，它包括的步驟如下提供一種溶在溶劑中的聚合物溶液，擠出所說(shuō)的溶液生成一種連續(xù)伸長(zhǎng)的形狀(例如空芯管)、且通常具有均勻厚度的薄的橫斷面，和相對(duì)的兩個(gè)大表面，其中一個(gè)表面與能和所說(shuō)溶劑混溶的第一液體接觸，但是此液體是所說(shuō)聚合物的一種非溶劑，以在上述表面形成一聚合物皮層。相對(duì)的另一表面同時(shí)或隨后與所說(shuō)聚合物的第二種液體非溶劑接觸。所說(shuō)的第二種非溶劑液體也可以與所說(shuō)溶劑混溶，并且使產(chǎn)生的第二聚合物皮層具有與在所說(shuō)膜相對(duì)表面上形成的第一聚合物皮層不同的滲透率特性。
按照本發(fā)明的另外一些內(nèi)容，將精餾膜裝入生物反應(yīng)器中以便提供這樣一類(lèi)裝置，其中透過(guò)膜向反應(yīng)容器的輸送速度與透過(guò)膜從容器向液流反輸送的速度是不同的，所說(shuō)的液體用來(lái)供給營(yíng)養(yǎng)物并且從所說(shuō)容器中所含的活細(xì)胞帶走廢副產(chǎn)物。使用這類(lèi)膜可以使昂貴的血漿成分通過(guò)所說(shuō)膜到達(dá)細(xì)胞，然后在反應(yīng)容器中濃縮，因而降低了血漿成分的需要量。本發(fā)明的空芯纖維膜生物反應(yīng)器是一種類(lèi)似滲析的裝置，其中活動(dòng)物，植物或細(xì)菌細(xì)胞在圍繞空芯纖維的殼程空間中生長(zhǎng)。流體通過(guò)纖維流動(dòng)，向細(xì)胞供給營(yíng)養(yǎng)物，同時(shí)除去廢的產(chǎn)物。在此情況下，整過(guò)殼程區(qū)域無(wú)直接的流體流動(dòng)，通向殼程空間的一些口被封閉形成用于生物反應(yīng)器的容器。但是，在所說(shuō)生物反應(yīng)器內(nèi)的starling′s流動(dòng)將溶質(zhì)帶入或帶出所說(shuō)的殼程空間。根據(jù)產(chǎn)物分子的大小，可以使之反向透過(guò)膜，而純化廢物流，也可以在殼程空間收集，并間歇式或半連續(xù)式除去。
在所說(shuō)方法的優(yōu)選方案中，通過(guò)在一個(gè)非溶劑芯四周擠出聚合物溶液形成連續(xù)空芯圓筒，因此在圓筒的內(nèi)部形成一皮層。通過(guò)使圓筒的外部與第二非溶劑接觸，形成第二皮層?？梢允褂弥瞥傻目招緢A筒或空芯纖維束制成滲析裝置。所說(shuō)的非溶劑，最好是一種含有增大第一層，即內(nèi)部皮層孔隙率的溶質(zhì)的水溶液。所說(shuō)空芯纖維的外表面可以與一種不同的非溶劑組合物接觸，以形成具有不同溶質(zhì)滲透率特性的第二皮層。
本發(fā)明的優(yōu)選滲析裝置用空芯的聚合物纖維膜制成，所說(shuō)空芯聚合物纖維膜壁具有微孔結(jié)構(gòu)，所說(shuō)的微孔結(jié)構(gòu)具有在其內(nèi)外表面上整體形成的一層聚合物皮層。所說(shuō)的外皮層篩選系數(shù)與內(nèi)皮層的不同。本發(fā)明的精餾滲析裝置為從血液等體液中除去所不希望的物質(zhì)提供了一種手段，其中溶質(zhì)從血液到滲析液中高速過(guò)濾，同時(shí)使從滲析液到血液所不希望的溶質(zhì)的反過(guò)濾維持在一個(gè)相當(dāng)?shù)偷乃俾手隆?br> 本發(fā)明將在下列詳細(xì)說(shuō)明中參照附圖作更為詳細(xì)的說(shuō)明，其中附

圖1是說(shuō)明制成本發(fā)明空芯纖維狀的膜的方法的流程示意圖;
附圖2是實(shí)施本發(fā)明時(shí)使用的環(huán)狀擠出模的剖面視圖;
附圖3是本發(fā)明過(guò)濾裝置經(jīng)部分剖視的一側(cè)正視圖;
附圖4是說(shuō)明假定在使用本發(fā)明過(guò)濾裝置時(shí)存在的過(guò)濾機(jī)理，作了充分放大的示意圖;
附圖5和6是在電子顯微鏡下不同放大倍數(shù)時(shí)拍攝的本發(fā)明空芯纖維膜的剖面視圖;
附圖7是本發(fā)明生物反應(yīng)器的一側(cè)正視圖;
現(xiàn)在更具體參照附圖加以說(shuō)明，附圖1示意說(shuō)明一種空芯纖維的紡絲系統(tǒng)60。聚合物在有機(jī)溶劑中的溶液62存放在容器64之中，借助于計(jì)量泵66將溶液62自容器64送到環(huán)形擠出模68內(nèi);按相似方式，將作為聚合物的非溶劑的凝聚劑溶液72盛裝在第二容器70之中，并用另一臺(tái)泵使其輸送到模68之中。
非溶劑72和聚合物溶液62在兩種溶液從所說(shuō)模擠出而互相接觸時(shí)，在所形成的界面63上互相反應(yīng)，此反應(yīng)決定了內(nèi)部膜的最終結(jié)構(gòu)和性能。
然后成型的擠出物通過(guò)空氣間隙76之后落下，并進(jìn)入含第二種非溶劑凝聚劑溶液80的浴78之中。該擠出物與第二溶液80之間的反應(yīng)決定著外部膜的結(jié)構(gòu)和性能。利用驅(qū)動(dòng)輥82從浴78中將纖維拉出，必要時(shí)再經(jīng)過(guò)一或多個(gè)附加浴84之后，從空芯纖維中完全提取出溶劑。經(jīng)提取過(guò)的纖維最后被纏繞在一臺(tái)多段卷繞機(jī)86上，然后干燥之。
將干燥過(guò)的纖維88切成一定長(zhǎng)度，并置于殼室90中，用熱固性樹(shù)脂92將纖維88密封在所說(shuō)殼室內(nèi)，將此組裝件裝上端蓋94和96，在殼室上也備有濾液的入口97和出口98。
圖5和圖6以放大的截面圖形式說(shuō)明本發(fā)明的一典型纖維88，它示出了內(nèi)部的微孔結(jié)構(gòu)83、內(nèi)部皮層85和外部皮層87，外部皮層87的孔隙率不同于內(nèi)部皮層85的。
總篩選系數(shù)是隨同被過(guò)濾的流體穿過(guò)膜進(jìn)入的溶質(zhì)的分?jǐn)?shù)，利用膜上游側(cè)溶質(zhì)濃度去除膜下游側(cè)的溶質(zhì)濃度算得。
對(duì)單皮層膜來(lái)說(shuō)，總篩選系數(shù)等于所說(shuō)皮層的篩選系數(shù)，其值為溶質(zhì)穿過(guò)該皮層的分?jǐn)?shù)。皮層本身的篩選系數(shù)僅僅取決于孔和溶質(zhì)分子的相對(duì)尺寸。皮層越致密(即孔越小)，穿過(guò)它的給定分子的分?jǐn)?shù)值就越小。
但是，對(duì)于雙皮層膜來(lái)說(shuō)，達(dá)到第二層表皮的溶質(zhì)濃度取決于第一層皮層的特性和流動(dòng)條件，所以總篩選系數(shù)既具有流動(dòng)的屬性又具有膜的屬性。精餾膜的關(guān)鍵，即一個(gè)方向上的篩選系數(shù)不同于另一方向上的篩選系數(shù)，在于一個(gè)方向上的流動(dòng)導(dǎo)致溶質(zhì)在所說(shuō)膜的兩個(gè)皮層之間積聚。
圖4示意說(shuō)明雙皮層精餾膜88，其中外皮層12比內(nèi)皮層14更致密。由于施加的壓力梯度的結(jié)果使流體從內(nèi)部流到外部。在這種情況下，進(jìn)入膜88中心區(qū)16的部分分子當(dāng)它們達(dá)到較致密的外皮層時(shí)被截留。膜內(nèi)部濃度提高一直達(dá)到一個(gè)穩(wěn)態(tài)值為止，在纖維外部流體20中的濃度也隨之一起上升。纖維腔18中的濃度未變，所以總篩選系數(shù)與時(shí)俱增，達(dá)到一個(gè)高于僅有致密皮層12所能獲得的穩(wěn)態(tài)值為止。
如果同樣的膜曝露在相反方向上的一個(gè)壓力梯度下，而流體從外部流向內(nèi)部，則溶質(zhì)很難完全進(jìn)入到膜之中，所以膜中無(wú)溶質(zhì)積聚。在這種情況下，膜內(nèi)部的濃度和膜下游側(cè)的濃度都低，總篩選系數(shù)小于在另一方向上所獲得的數(shù)值。
在本發(fā)明方法中可以使用各種聚合物制成空芯纖維膜。所說(shuō)的聚合物必須至少溶于一種有機(jī)溶劑中和不溶于另一種與所說(shuō)溶劑混溶的液體中。適用的聚合物實(shí)例有聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚偏二氟乙烯、聚丙烯和聚醚砜。適于這些聚合物的溶劑實(shí)例有N-甲基-2-吡咯烷酮、N，N′-二甲基甲酰胺、N-N′-二甲基乙酰胺和γ-丁內(nèi)酯。優(yōu)選的，可以用作凝聚劑或膠凝劑來(lái)形成所說(shuō)皮層的非溶劑是水。其它適用的液體包括甲醇、乙醇-水混合物(如95或99.5體積%的乙醇水溶液)或異丙醇。為了使形成的皮層具有不同的孔隙率，可以在所說(shuō)的非溶劑中加入各種物質(zhì)，例如聚乙烯醇、三水縮四乙二醇、聚乙二醇、過(guò)氯酸鹽和聚乙烯基吡咯烷酮。
本發(fā)明的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是能夠?yàn)楸粸V除液體的、具有定義窄的分子量范圍的分子提供具有不同篩選系數(shù)的纖維膜。例如，所提供的纖維膜具有能夠過(guò)濾在膜的一側(cè)比另一側(cè)分子量差為5000～10000的分子。通過(guò)適當(dāng)改變孔隙率，也可以使篩選系數(shù)最佳化，使之適于過(guò)濾分子量范圍為10000～15000或者甚至于15000～20000的分子。最佳化的獲得方式是調(diào)節(jié)凝聚劑溶液的組成和所加摻雜劑的數(shù)量和類(lèi)型，此外還有改變紡絲的條件(如流速、流速和空氣間隙距離等等)。
實(shí)施例下列實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明按本發(fā)明生產(chǎn)和使用膜的諸優(yōu)選方法。除非另外注明，否則全部份數(shù)均指重量份數(shù)而言。
實(shí)施例1采用圖1和圖2所示的紡絲系統(tǒng)和方法，按照表1所示出的配方和工藝條件制備了空芯纖維;按實(shí)施例3將這些纖維組裝成試驗(yàn)組件，并按上述的操作測(cè)定了篩選系數(shù)。所制得纖維用于肌紅蛋白的篩選系數(shù)，經(jīng)測(cè)定為0.35(濾液徑向向外流動(dòng)時(shí))和0.8(濾液向內(nèi)流動(dòng)時(shí))。
表Ⅰ聚合物 聚砜溶劑 N-甲基吡咯烷酮紡絲溶液濃度 15克/100克芯流液組成 異丙醇/水(15:85)沉淀浴液組成 異丙醇/水(2:98)洗滌浴液組成 水空氣間隙距離 1cm線速度 18米/分紡絲溶液流速 1.8C.C/分芯流針孔直徑 0.009英寸模具環(huán)狀間隙 0.0035英寸實(shí)施例2除了芯流液組成為異丙醇/水(10/90)和沉淀浴液是異丙醇/水(5/95)之外，其它按實(shí)施例1條件制備了空芯纖維膜。圖5和圖6分別是所得纖維膜在2000和400倍放大倍數(shù)下得到的掃描電子顯微照片，圖中表明與手指相似的結(jié)構(gòu)從每個(gè)邊界伸出并在壁的中部會(huì)合;經(jīng)測(cè)定對(duì)肌紅蛋白的篩選系數(shù)在向外流動(dòng)濾液和向內(nèi)流動(dòng)時(shí)分別為0.45和0.90。
實(shí)施例3試驗(yàn)方法試驗(yàn)組件裝配如下在長(zhǎng)約22cm、內(nèi)徑約0.6cm的一些微型滲析器殼體中封裝入100根纖維，用聚氨酯封裝每端大約1cm，使有效長(zhǎng)度保留20cm，滲析液口設(shè)在距每端的封裝材料大約1cm處。
使用一臺(tái)血液滲析機(jī)配料系統(tǒng)用濃縮物制備了下列組成的標(biāo)準(zhǔn)滲析液Na 134毫當(dāng)量/升K 2.6毫當(dāng)量/升Ca 2.5毫當(dāng)量/升Mg 1.5毫當(dāng)量/升Cl 104毫當(dāng)量/升乙酸鹽 36.6毫當(dāng)量/升葡萄糖 2500毫當(dāng)量/升肌紅蛋白溶液是在每升滲析液中加入330mg肌紅蛋白來(lái)制備的。使用肌紅蛋白(分子量＝17000)作為B-2微球蛋白(分子量＝12000)等中等微球蛋白的標(biāo)記物，因?yàn)樗梢杂梅止夤舛确y(cè)量。
用注射器向腔內(nèi)和濾液室內(nèi)注入醇(異丙醇或乙醇)，然后用過(guò)量滲析液中沖洗試驗(yàn)組件，關(guān)閉濾液口用泵通過(guò)腔打入250ml，然后打開(kāi)一個(gè)濾液口再打入200ml。為了測(cè)量入口流速，關(guān)閉滲析液口，開(kāi)啟灌注泵至所需的速度(10.5ml/分)，利用定時(shí)收集法測(cè)量流出速度。
測(cè)量篩選系數(shù)時(shí)，將試驗(yàn)組件固定在垂直位置上，纖維與臺(tái)用插頭垂直。將灌注泵連接到一個(gè)入口貯罐上，從灌注泵引出的管線連接到底部集管上，廢產(chǎn)品管連接到頂部集管上。關(guān)閉滲析液口，啟動(dòng)泵，將試驗(yàn)溶液抵達(dá)該裝置的時(shí)刻定為零時(shí)。
在時(shí)間為零時(shí)，滲析液側(cè)的原始溶液通過(guò)開(kāi)啟兩個(gè)活栓而放出，然后關(guān)閉下滲析液口，當(dāng)濾液室一充滿(mǎn)就從上口取出零時(shí)刻的濾液樣品;同時(shí)將出口腔樣品收集在另一只燒杯中。直接從入口貯罐取入口腔樣品。然后每隔3分鐘收集濾液樣品。在樣品之間不要損失濾液。利用Gilford分光光度計(jì)測(cè)定每個(gè)樣品的肌紅蛋白含量。篩選系數(shù)按公式計(jì)算S＝ (2×滲析液中的濃度)/((入口腔濃度+出口腔濃度))取樣操作一直持續(xù)到所算出的篩選系數(shù)對(duì)三個(gè)連續(xù)取的樣品為定值時(shí)為止。
本發(fā)明的生物反應(yīng)器示于圖7之中，其結(jié)構(gòu)與圖3所示的裝置有些相似。但是在生物反應(yīng)器中，纖維四周的空間89被殼90的內(nèi)部和熱固性樹(shù)脂92所密封，并構(gòu)成活細(xì)胞生長(zhǎng)的一個(gè)反應(yīng)容器。如圖所示，口97和98或省略或能由閥99和100所關(guān)閉。根據(jù)設(shè)備尺寸，可以使產(chǎn)品反向透過(guò)膜88，并將廢物流純化，或者可以在構(gòu)成所說(shuō)反應(yīng)容器的殼空間中收集，再?gòu)拇丝梢詫⑵湟园脒B續(xù)式或間歇式地放出。
營(yíng)養(yǎng)物、廢產(chǎn)物和所需的生物產(chǎn)品透過(guò)膜的遷移可以通過(guò)擴(kuò)散和/或?qū)α鞣绞竭M(jìn)行。在空芯纖維內(nèi)產(chǎn)生的軸向壓力降造成Starling′s流動(dòng)，而在裝置入口處從管側(cè)向殼側(cè)以及在裝置出口處從殼側(cè)向管側(cè)產(chǎn)生對(duì)流作用。
一些典型的細(xì)胞需要昂貴的生長(zhǎng)介質(zhì)。其中可以含有10%的牛胎腓腸血清。使用精餾膜可以使血清成分通過(guò)膜到細(xì)胞，然后在殼程空間被富集，因而減小了所需介質(zhì)的容積。這也降低了通過(guò)膜純化產(chǎn)品的成本，因?yàn)榧兓锪鞯娜莘e較小。
也可以使用精餾膜直接富集產(chǎn)品。如果所需的產(chǎn)品由大于新陳代謝廢物和營(yíng)養(yǎng)物的分子組成，則精餾膜裝置可以用于在殼程空間富集產(chǎn)品，同時(shí)可以使?fàn)I養(yǎng)物達(dá)到細(xì)胞并且可以使廢物被通過(guò)空芯纖維內(nèi)部的流體物流洗出。
權(quán)利要求
1.一種制造雙皮層膜的方法，其中包括提供一種聚合物的溶劑液體溶液；在一種液體中心芯四周擠出所說(shuō)的溶液，形成一種環(huán)狀連續(xù)的細(xì)長(zhǎng)形狀，其內(nèi)表面上有一層皮層；所說(shuō)的液體與所說(shuō)的溶劑液體混溶而且是所說(shuō)聚合物的非溶劑；使所說(shuō)的細(xì)長(zhǎng)形品外表面與所說(shuō)聚合物的第二種液體非溶劑接觸，所說(shuō)的第二種液體也是與所說(shuō)的溶劑混溶的，以便在外部表面上形成一層聚合物皮層，此皮層的孔結(jié)構(gòu)與所說(shuō)的第一聚合物皮層的不同，由此使所說(shuō)的膜的內(nèi)表面和外表面具有不同篩選系數(shù)。
2.按權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)的細(xì)長(zhǎng)形狀包括一種連續(xù)的空芯圓筒。
3.按權(quán)利要求2的方法，其中所說(shuō)的混溶液體之一是水溶液，其中含有一種通過(guò)與皮層接觸使所形成的皮層提高孔隙率的溶質(zhì)。
4.按權(quán)利要求3的方法，其中所說(shuō)的溶質(zhì)是聚乙烯醇。
5.按權(quán)利要求2的方法，其中所說(shuō)的細(xì)長(zhǎng)形狀包括空芯聚砜纖維。
6.按權(quán)利要求5的方法，其中所說(shuō)的溶劑包括N-甲基-2-吡咯烷酮。
7.按一種在其壁中具有微孔結(jié)構(gòu)的雙皮層空芯聚合物膜，所說(shuō)的微孔結(jié)構(gòu)具有與其內(nèi)外表面整體形成的一層聚合物，所說(shuō)的外部皮層的篩選系數(shù)與所說(shuō)內(nèi)部皮層的不同。
8.按權(quán)利要求7的膜，其中所說(shuō)的膜包含聚砜聚合物。
9.按權(quán)利要求8的膜，其中所說(shuō)的一個(gè)皮層對(duì)于分子量約10000～20000的分子來(lái)說(shuō)篩選系數(shù)不同于另一皮層的。
10.一種過(guò)濾流體用裝置，其中包括大體上平行地定位在一個(gè)殼體中的數(shù)根如權(quán)利要求7所說(shuō)的雙皮層空芯纖維的聚合物膜，在所說(shuō)殼體的相對(duì)兩端由封住所說(shuō)纖維外部的聚合物樹(shù)脂構(gòu)成，所說(shuō)纖維的相對(duì)兩端穿過(guò)所說(shuō)的聚合物樹(shù)脂伸出第一流體的流入裝置，所說(shuō)的第一流體是與所說(shuō)的內(nèi)部相通的流體流;與所說(shuō)膜的另一端相通的流體流的流出裝置用于所說(shuō)的第一流體的流出;一種流體流路徑，其中包括與所說(shuō)殼體的內(nèi)部流體相通的流入和流出通道，從而可以使第二流體與所說(shuō)膜的外表面流體接觸。
11.按權(quán)利要求10的裝置，其中對(duì)分子量約10000～20000的分子的篩選系數(shù)，從所說(shuō)纖維的外部到內(nèi)部通道大于從其內(nèi)部到外部的通上的相應(yīng)值。
12.按權(quán)利要求10的裝置，其中對(duì)分子量約10000～20000的分子的篩選系數(shù)，從所說(shuō)纖維的內(nèi)部到外部的通道上大于從外部到內(nèi)的通道上的相應(yīng)值。
13.一種生物反應(yīng)器，其中包括數(shù)根其壁上具有微孔結(jié)構(gòu)的雙皮層空芯纖維聚合物膜，所說(shuō)的微孔結(jié)構(gòu)具有與其內(nèi)外表面整體形成的聚合物皮層，所說(shuō)的外皮層的篩選系數(shù)不同于所說(shuō)內(nèi)皮層的，所說(shuō)的空芯纖維聚合物膜被大體平行地定位在殼體之中，所說(shuō)殼體的相對(duì)兩端由封住所說(shuō)纖維外部的聚合樹(shù)脂所構(gòu)成，所說(shuō)纖維的相對(duì)兩端穿過(guò)所說(shuō)的聚合物樹(shù)脂伸出，所說(shuō)纖維的外部和所說(shuō)殼體的內(nèi)部構(gòu)成出供活細(xì)胞生長(zhǎng)的生物反應(yīng)容器;與所說(shuō)膜的內(nèi)部流體流相通的流體流入裝置;與所說(shuō)膜另一端流體流相通的流體流出裝置，用于所說(shuō)的流體的流出;經(jīng)由所說(shuō)容器的內(nèi)部導(dǎo)入和放出流體用的通常被閉合的口。
14.按權(quán)利要求13的裝置，其中所說(shuō)的纖維包含聚砜聚合物。
15.一種從體液中除去廢物的方法，其中包括提供一種滲析裝置，其中包括數(shù)根大體上被平行定位在殼體中的如權(quán)利要求7所述的雙皮層空芯纖維聚合物膜，所說(shuō)殼體的相對(duì)兩端被封住所說(shuō)纖維外部的聚合物樹(shù)脂所構(gòu)成，所說(shuō)纖維的相對(duì)兩端穿過(guò)所說(shuō)聚合物樹(shù)脂而伸出，待滲析的液體的流入裝置，所說(shuō)的流入裝置與所說(shuō)膜的內(nèi)部流體流相通，以及與所說(shuō)膜的另外端的流體流相通的流出裝置，用于滲析后所說(shuō)的液體的流出;使進(jìn)行滲析的流體流過(guò)所說(shuō)的纖維;使?jié)B析液體流過(guò)所說(shuō)的殼體與所說(shuō)纖維的外部接觸，以便使不需要的物質(zhì)從所說(shuō)的流體中除去，而且不需要的物質(zhì)從滲析液中反流到所說(shuō)流體中的現(xiàn)象被減至最小;一種流體流動(dòng)路徑，包括與所說(shuō)殼體的內(nèi)部流體流相通的流入通道和流出通道，以便可以使?jié)B析液與所說(shuō)膜的外表面的流體接觸。
16.一種從液體中除去規(guī)定范圍分子量廢物的方法，其中包括提供一種過(guò)濾裝置，其中包括數(shù)根被大體平行地定位在殼體中的如權(quán)利要求7所述的雙皮層空芯纖維聚合物膜，所說(shuō)殼體的相對(duì)兩端由封住所說(shuō)纖維外部的聚合物樹(shù)脂構(gòu)成，而所說(shuō)纖維的兩端穿過(guò)所說(shuō)的聚合物樹(shù)脂伸出，欲過(guò)濾液體的流入裝置，所說(shuō)的流入裝置與所說(shuō)膜的內(nèi)部流體流相通，以及與所說(shuō)膜的另外端流體流相通的流出裝置，用于過(guò)濾后所說(shuō)的液體的流出;使欲加過(guò)濾的液體流過(guò)所說(shuō)的纖維;使第二種液體流過(guò)所說(shuō)的殼體與所說(shuō)纖維的外部接觸，借以使不需要的物質(zhì)從所說(shuō)的液體中除去，而且所規(guī)定分子量范圍的不需要物質(zhì)從所說(shuō)的第二液體向所說(shuō)經(jīng)過(guò)濾的液體中返流的現(xiàn)象減至最小。
17.按權(quán)利要求16中的方法，其中所說(shuō)的分子量范圍選自由5000～10000，10000～15000和15000～20000組成的組中。
18.權(quán)利要求16的方法，其中所說(shuō)的經(jīng)過(guò)濾的液體是人血，從中除去的不需要物質(zhì)是β-2-微球蛋白或其它一些中等分子。
19.一種生產(chǎn)生物制品的方法，其中包括將活細(xì)胞封入權(quán)利要求13所述的容器中;使含所說(shuō)細(xì)胞所需的營(yíng)養(yǎng)物流過(guò)所說(shuō)的空芯纖維膜，使所說(shuō)的營(yíng)養(yǎng)物通過(guò)所說(shuō)膜輸送給所說(shuō)的細(xì)胞;由于廢物質(zhì)通過(guò)所說(shuō)膜輸送到所說(shuō)流體之中，從而從所說(shuō)細(xì)胞中除去廢物;然后從所說(shuō)的容器中放出生物制品。
全文摘要
本發(fā)明涉及流體過(guò)濾裝置(如血液滲析裝置)、生物反應(yīng)器和與之有關(guān)的方法。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種具有精餾過(guò)濾性能以及適于完成此滲析和其它過(guò)濾操作的雙皮層膜的改進(jìn)的滲析器或生物反應(yīng)器，以及制備和使用這種膜的方法。
文檔編號(hào)B01D61/14GK1078410SQ9310117
公開(kāi)日1993年11月17日 申請(qǐng)日期1993年1月9日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月10日
發(fā)明者N·J·奧夫斯亨, L·W·亨德森, R·I·布朗, R·G·保利 申請(qǐng)人:巴克斯特國(guó)際有限公司