具有改善扩散性能的中空纤维膜制造技术

本发明专利技术涉及一种壁厚减小的波纹状热稳定的中空纤维膜，其中，所述壁厚为20μm或更大且30μm或更小，所述中空纤维膜的波形的波长范围为大于1mm且小于5mm。特别地，本发明专利技术涉及一种制备具有较低壁厚的波纹状热稳定的中空纤维膜的方法。

Hollow fiber membrane with improved diffusivity

The invention relates to a corrugated heat stable hollow fiber membrane with reduced wall thickness, wherein the wall thickness is 20 \u03bc m or more and 30 \u03bc m or less, and the wave length range of the hollow fiber membrane is more than 1mm and less than 5mm. In particular, the invention relates to a method for preparing a corrugated heat stable hollow fiber membrane with a lower wall thickness.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改善扩散性能的中空纤维膜专利
本专利技术涉及壁厚减小的波纹状中空纤维膜。本专利技术还涉及一种制备壁厚较小的波纹状中空纤维膜的方法。此外，本专利技术涉及具有多个壁厚较小的中空纤维膜的中空纤维膜透析器。本专利技术还涉及中空纤维膜和具有多个壁厚较小的波纹状中空纤维膜的中空纤维膜透析器的制备。专利技术背景中空纤维膜广泛用于流体过滤。在医疗技术中，中空纤维膜特别用于不同形式的体外血液处理。在体外血液处理，特别是血液透析中，中空纤维膜透析器去除有毒的尿毒症血液成分。一般而言，从患者采集的血液由此传送通过所述中空纤维膜透析器的中空纤维膜的空腔，同时，取决于治疗的形式或体外血液处理的类型，沿着所述中空纤维膜的外部引导的含水流体收集被分离的血液成分并将它们从所述中空纤维膜透析器中运送出来。因此，中空纤维膜透析器包括总共两个入口和两个出口。根据体外血液处理的这一原理，中空纤维膜的内部和外部也被称为血液侧和透析液侧。由此，中空纤维膜的壁被设计为多孔膜，使得血液成分物质可以通过所述中空纤维膜的膜壁从中空纤维膜的血液侧输送到透析液侧。低分子尿毒症毒素(例如尿素)的优选运输机制主要由扩散过程决定，而不超过50kDa的中等范围分子量的毒素则通过对流过程分离，为此需要在透析器操作期间产生所谓的跨膜压差。可以将有毒血液成分从血液中分离出来的分离效率被称为清除率。确定所述清楚率在例如DIN/EN/ISO8637：2014标准中定义，并基于其中描述的方法对中空纤维膜透析器进行确定。因此，除了测试程序的参数之外，测量的清除率特别受中空纤维膜和由其制造的中空纤维膜透析器的性质的影响。因此，特别重要的是孔的性质和中空纤维膜的几何形状以及中空纤维膜透析器的几何形状。确定中空纤维膜的特征分离效率只能在具有规定几何结构的中空纤维膜过滤器上进行。当表征膜时，还必须指定测试流体的流动条件。尿素经常被用作最低分子量的特征性尿毒症毒素，用于基于标准的清除率测量。然而，已经表明，对于尿素和钠离子确定得到了类似的清除率值。使用钠离子的清除率测定是更简单且更可靠的方法。为了改善体外血液治疗，改善清除率是血液透析仪开发中的持续目标。在这方面，在现有技术中提出了例如以波形方式配置中空纤维膜。因此，所述波形取决于两个参数，即波长和波幅。所述波形通常通过适用的波纹工具机械地设置在中空纤维膜上。因此，在中空纤维膜透析器中，所述波形在紧密堆积的中空纤维膜之间产生间隔。这样做可以防止中空纤维膜彼此抵靠，这使得透析液在所述中空纤维膜透析器中的流动相对改善。这增加了跨膜物质转移，因此也增加了待分离的血液成分的清除率。还已知减小壁厚以改善中空纤维膜的清除率。减小壁厚可缩短待分离的低分子血液成分需要行进以穿过膜壁的扩散路径，因此与扩散阻力的降低相关。用于体外血液处理的壁厚小于15μm的基于纤维素/纤维素衍生物的中空纤维膜(其具有非常紧凑的设计并且以具有高密度的特征)在现有技术中是已知的。目前，基于诸如聚砜的聚合物且通常壁厚为35-45μm的多孔中空纤维膜在医疗技术市场中占主导地位。然而，已经表明，具有5mm或更大的典型现有技术波形以及减小的中空纤维膜壁厚实际上不会导致清除率增加，相反会导致恶化。特别是对于热法灭菌的中空纤维膜透析器观察到了这一点。其原因在于中空纤维膜透析器的热法灭菌以及相关材料在较高温度下的膨胀和松弛。在热法灭菌中，中空纤维膜透析器通常被加热到高于100℃的温度。热法灭菌过程的热效应明显可导致壁厚减小的中空纤维膜比更大壁厚的中空纤维膜(在相同波长和波幅的的情况下)具有更明显的波形松弛。结果是，在中空纤维膜透析器的透析液侧，相对于中空纤维膜的流动性在非常大的程度上变差，使得尽管膜壁厚度越小扩散阻力越小，但与可替代的具有较大壁厚的中空纤维膜透析器相比，也观察到了清除率的降低。特别是当使用水蒸气作为热法灭菌介质时，会发生这种清除率的降低。热作用和水暴露加强了松弛效应。因此，与壁厚较大的那些中空纤维膜相比，壁厚较小的波纹状中空纤维膜是热不稳定的。因此，以前尝试构造可热法灭菌的中空纤维膜透析器，通过使用壁厚减小的波纹状中空纤维膜而来改善清除率也是不成功的。在现有技术中，描述了具有波形的中空纤维膜。EP1685862A1描述了基于聚砜的和基于聚乙烯吡咯烷酮的中空纤维膜，其壁厚为45μm，波长范围为2-20mm，波幅为0.1-5mm。但是，优先波长为4-8mm，优先波幅为0.2-1mm。具有这种壁厚和低的2mm的波长范围的中空纤维膜应归类为热不稳定的。EP1671695A1描述了一种具有波纹状中空纤维膜的中空纤维膜透析器，其波长源自所述中空纤维膜几何形状和壳体几何形状的参数。计算波长为1.4-13.1mm，其中与实际应用相关的波长为4-12mm。在给定的中空纤维膜和过滤器壳体几何参数下，所述中空纤维膜的波形以特定方式填充过滤器壳体空间，从而使得流体能够在第一次使用之前有利地填充所述中空纤维膜透析器。EP2253371A1描述了一种波纹状中空纤维膜，其壁厚为25-45μm，优选为35μm，其可以具有5-10mm的波长和0.1-0.5mm的波幅。专利技术目的先前已知的通过波纹状中空纤维膜设计来增加可热法灭菌的中空纤维膜的清除率的技术不适用于具有较低壁厚的中空纤维膜。因此，本专利技术的一个目的是提供一种低壁厚的波纹状中空纤维膜，其具有足够的热稳定性，因此即使在热法灭菌后也可以在很大程度上保持其效率性能。本专利技术的另一个相关目的在于提供一种制备这种热稳定的中空纤维膜的方法。本专利技术的另一个目的在于提供一种热法灭菌的中空纤维膜透析器，其包括低壁厚的具有高过滤效率特性中空纤维膜。本专利技术的另一个相关目的在于提供一种制备这种中空纤维膜透析器的方法，其包括低壁厚的波纹状中空纤维膜。专利技术概述在第一方面，本专利技术涉及一种包含第一疏水聚合物的波纹状中空纤维膜，其壁厚为20μm或更大且30μm或更小，其中所述波形具有大于1mm且小于5mm，特别是小于4mm的波长。在根据所述本专利技术第一方面的一个实施方案中，所述波纹状中空纤维膜的特征在于所述波形的波幅为0.005-0.15mm，特别是0.01-0.12mm。在根据所述本专利技术第一方面的另一实施方案中，所述波纹状中空纤维膜的特征在于所述中空纤维膜的管腔直径为160-230μm。在根据所述本专利技术第一方面的另一实施方案中，所述波纹状中空纤维膜的特征在于所述波形基本上是正弦曲线。在根据所述本专利技术第一方面的另一实施方案中，所述波纹状中空纤维膜的特征在于至少一种第一疏水聚合物选自聚芳醚(聚砜、聚芳基酮、聚醚酮)，聚酰胺，聚酯，聚碳酸酯，聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯，聚甲基丙烯酰亚胺，聚偏二氟乙烯，聚酰亚胺或聚丙烯腈基组或包含所述聚合物的相应单体单元或所述聚合物的复合物的共聚物。在根据所述本专利技术第一方面的另一实施方案中，所述波纹状中空纤维膜的特征在于所述中空纤维膜包含至少一种第二亲水聚合物，并且所述至少一种第二聚合物选自聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇组或其复合物。在根据所述本专利技术第一方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有至少一种第一疏水聚合物的波纹状中空纤维膜，其壁厚(w)为20μm或更大且30μm或更小，/n其特征在于/n所述中空纤维膜的波形的波长(λ)在大于1mm且小于5mm范围内，特别是小于4mm。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170317 DE 102017204524.81.一种含有至少一种第一疏水聚合物的波纹状中空纤维膜，其壁厚(w)为20μm或更大且30μm或更小，
其特征在于
所述中空纤维膜的波形的波长(λ)在大于1mm且小于5mm范围内，特别是小于4mm。


2.权利要求1所述的中空纤维膜，其特征在于，所述波形的波幅(a)在0.005–0.15mm，特别是0.01-0.12mm的范围内。


3.权利要求1或2所述的中空纤维膜，其特征在于，所述中空纤维膜的管腔直径(l)为160-230μm。


4.前述权利要求中任何一项所述的中空纤维膜，其特征在于，所述波形基本上是正弦的。


5.前述权利要求中任何一项所述的中空纤维膜，特征在于，所述至少一种第一疏水聚合物选自聚芳醚(聚砜、聚芳基酮、聚醚酮)，聚酰胺，聚酯，聚碳酸酯，聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯，聚甲基丙烯酰亚胺，聚偏二氟乙烯，聚酰亚胺或聚丙烯腈组或包含所述聚合物的相应单体单元或所述聚合物的复合物的共聚物。


6.前述权利要求中任何一项所述的中空纤维膜，其特征在于，所述中空纤维膜包含至少一种第二亲水聚合物，且所述至少一种第二聚合物选自聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇组或其复合物。


7.前述权利要求中任何一项所述的中空纤维膜，其特征在于，所述中空纤维膜的孔隙率大于65％，特别是大于70％。


8.一种制备含有至少一种第一疏水聚合物的波纹状中空纤维膜的方法，其包括下述步骤：
在纺丝和相转化工艺中，由纺丝材料制造壁厚为20μm或更大且30μm或更小的中空纤维膜，
提供至少一个波纹工具，如果需要，使所述波纹工具定向，以产生具有预定波长和波幅的波形，
用所述波纹工具加工所述中空纤维膜，以产生大于1mm且小于5mm，特别是小于4mm的波纹波长。


9.权利要求8所述的制备中空纤维膜的方法，其特征在于，所述波纹工具包括两个相互啮合的齿轮，所述中空纤维膜在所述两个啮合齿轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·凯勒，R·桑德尔，I·赖科，C·芬克勒，
申请(专利权)人：费森尤斯医疗护理德国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE