一种防血液回流的Janus膜、其制备方法以及输液器

技术领域

本发明属于材料涂层技术及流体控制技术领域，具体涉及一种防血液回流的Janus膜、其制备方法以及输液器。

背景技术

输液器是一种广泛使用的医疗耗材，其经过无菌处理，可建立静脉与药液之间的通道。利用液体产生的静压，可以将药物和营养直接输入静脉内。但是，传统输液器存在以下问题：

1、在输液过程中，因体位变换手臂过高或输液瓶过低，在体内静脉压力的作用下会发生血液回流。

2、在输液结束时，没能及时拔针或关闭输液管的滚轮，因体内静脉压大于输液管内的液体压力，会出现血液回流。

3、输液管不通，出现堵塞或输液扭曲时，也可能出现血液回流。

回流的静脉血液在输液管内形成小凝血块，凝血块进入患者体内存在形成血栓的潜在风险，严重时空气会从输液管进入患者血管引起空气栓塞，如果治疗措施不及时，容易引发医疗事故。现有专利中设置防回流胶垫、密封部件、浮标、浮塞等防回血装置，防止血液的回流，但存在设计复杂等缺点。Janus膜是指两侧具有不对称性质的膜，基于Janus膜的液体单向通过性特点，设计出了防血液回流膜，安装于静脉输液针管和螺旋接头的连接处，实现输液时防止血液的回流。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种防血液回流的Janus膜、其制备方法以及输液器，以解决现有技术中的问题，为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：

一种Janus膜，该Janus膜通过铜网制成，其亲水侧为磷酸铜亲水层，疏水侧通过十二烷基硫醇改性而形成。

进一步的，所述铜网可以为紫铜网、黄铜网或磷铜网，其目数范围为50～500目。

一种Janus膜的制备方法，该方法包括：

表面改性：将干净的铜网用十二烷基硫醇溶液进行表面改性，之后用乙醇清洗干净；

涂敷保护涂层：在铜网的单面涂敷不同厚度的保护涂层，并晾干；

制备磷酸铜亲水层：将铜网浸入过氧化氢和磷酸的混合溶液中不同的时间，在表面制备磷酸铜亲水层；

去离子水冲洗：用去离子水冲洗干净铜网；

清洗保护涂层：用有机溶剂将保护涂层清洗干净，然后用氮气吹干。

进一步的，在表面改性之前，依次进行以下步骤：

预处理：将铜网依次用丙酮、无水乙醇、去离子水清洗，去除表面污染物；

浸泡处理：用盐酸溶液将铜网浸泡处理，然后用去离子水将铜网清洗。

进一步的，在预处理时，温度范围为10～35℃，超声时间为10～30min。

进一步的，在浸泡处理时，盐酸溶液的浓度范围为0.1～0.3M，温度范围为10～40℃，浸泡时间为4～6h。

进一步的，在表面改性时，十二烷基硫醇溶液的浓度范围为4×10

进一步的，在涂敷保护涂层时，保护涂层为凡士林或油墨。

进一步的，在制备磷酸铜亲水层时，过氧化氢溶液的浓度范围为0.025～0.1M，磷酸的浓度范围为0.02～0.09M，浸泡温度为5～35℃，浸泡时间为4～30h。

一种输液器，该输液器包括输液软管和静脉输液针管，所述输液软管与所述静脉输液针管之间的连通处设置所述Janus膜，所述Janus膜的亲水侧朝向静脉输液针管，其疏水侧朝向输液软管。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明所述防血液回流Janus膜制备工艺简单、成本低、环境友好；

2、本发明所述防血液回流Janus膜亲水侧为无机盐、疏水侧为十二烷基硫醇改性的金属铜网，性能稳定；

3、本发明所述防血液回流Janus膜孔径范围大，对输液过程中药物液体的流量不产生明显影响；

4、本发明所述制备的Janus膜能够产生高达900Pa左右的防回流压力差；

5、本发明所设计的防血液回流Janus膜结构简单，与现有输液器组装方便。

附图说明

图1为本发明输液器的整体结构示意图；

图2为输液软管和静脉输液针管分开时的示意图；

图3为图1中A处的放大图；

图4为实施例1中所制备Janus膜放入输液器防回流的应用图片；

图5为实施例1所得的Janus膜的亲水侧和疏水侧的SEM图，图中a为亲水侧，b为疏水侧；

图6为实施例1制备的Janus膜的单向液体渗透性，图中a为疏水侧，b为亲水侧；

图7为不同实施例所得的Janus膜的防回流压力；

图8为不同实施例所得的Janus膜的渗透通量。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的图1-图4，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

一种Janus膜，该Janus膜10通过铜网制成，其亲水侧为磷酸铜亲水层，疏水侧通过十二烷基硫醇改性而形成，所述铜网可以为紫铜网、黄铜网或磷铜网，其目数范围为50～500目。

本发明的Janus膜不会影响静脉输液过程。利用Janus膜的液体单向通过性的“二极管”效应，输液时药物液体单向从Janus膜的疏水侧流向亲水侧，而血液不能从Janus膜的亲水侧流向疏水侧。在拉普拉斯力和润湿性驱动力的作用下，药液将被直接驱动到亲水侧，亲水侧的毛细管力加速了药液的运输。相反，当血流接触Janus膜的亲水侧时，亲水侧的毛细管力使血在表面扩散并且疏水侧的疏水力阻止血液渗透，这种单向输送特性可以有效减少血液回流的发生。由于正自发通透性和高通量，输液时连续的药液可以快速地从疏水侧定向自输送到亲水侧，这意味着，由于反向的临界突破压力较高，血液无法通过Janus膜回流，达到防止血液回流的目的，保证患者治疗安全。

一种Janus膜的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，预处理：将铜网依次用丙酮、无水乙醇、去离子水清洗，去除表面污染物；

步骤二，浸泡处理：用盐酸溶液将铜网浸泡处理，然后用去离子水将铜网清洗；

步骤三，表面改性：将干净的铜网用十二烷基硫醇溶液进行表面改性，之后用乙醇清洗干净；

步骤四，涂敷保护涂层：在铜网的单面涂敷不同厚度的保护涂层，并晾干；

步骤五，制备磷酸铜亲水层：将铜网浸入过氧化氢和磷酸的混合溶液中不同的时间，在表面制备磷酸铜亲水层，以形成亲水侧，而被保护涂层覆盖的即为疏水层。

步骤六，去离子水冲洗：用去离子水冲洗干净铜网；

步骤七，清洗保护涂层：用有机溶剂将保护涂层清洗干净，然后用氮气吹干。

进一步的，在步骤一，预处理时，温度范围为10～35℃，超声时间为10～30min。

进一步的，在步骤二，浸泡处理时，盐酸溶液的浓度范围为0.1～0.3M，温度范围为10～40℃，浸泡时间为4～6h。

进一步的，在步骤三，表面改性时，十二烷基硫醇溶液的浓度范围为4×10

进一步的，在步骤四，涂敷保护涂层时，保护涂层为凡士林或油墨。

进一步的，在步骤五，制备磷酸铜亲水层时，过氧化氢溶液的浓度范围为0.025～0.1M，磷酸的浓度范围为0.02～0.09M，浸泡温度为5～35℃，浸泡时间为4～30h。

本发明通过一种简便的方法，对铜网进行表面改性制备出了Janus膜，设计出了防血液回流膜，可以方便地置于现有输液器内部，本发明中所提出的Janus膜的制备方法，制备过程简单，易于大规模生产，亲水侧的磷酸铜性能稳定、无毒无害。设计的防血液回流Janus膜结构简单，方便装配在现有输液器中。本发明所述防血液回流Janus膜孔径范围大，能够产生高达900Pa左右防回流压力差。在对输液过程中药物液体的流量不产生明显影响的基础上，本发明实现了防止血液回流现象的发生。因此，本发明所设计的防血液回流输液器在临床安全输液方面具有广阔的应用前景。

一种输液器，该输液器包括输液软管1和静脉输液针管12，所述输液软管1与所述静脉输液针管12之间的连通处设置所述Janus膜10，所述Janus膜10的亲水侧朝向静脉输液针管12，其疏水侧朝向输液软管1。

具体地，该输液器的整体结构为现有技术中的静脉输液器结构，主要包括两个管子，即输液软管1和静脉输液针管12，其中输液软管1上依次设置有瓶塞穿刺器2、空气过滤器4、滴壶5、流速调节器6、药液过滤器7、螺旋接头9；静脉输液针管12上依次设置螺旋接口13、双翼叶片14和静脉输液针16。

其中，在瓶塞穿刺器2上套设有保护套3，静脉输液针16上套设有输液针保护套17，双翼叶片14上设置有防滑突起15，螺旋接头9设置在药液过滤器7末端，且在螺旋接头9上套设密封圈11，螺旋接口13和螺旋接头9相适配，可以螺纹连接，二者分别位于输液软管1和静脉输液针管12相对的一端，具体实施时，将Janus膜10放置于螺旋接口13内，并通过旋紧螺旋接口13来将Janus膜10固定，并使Janus膜10疏水侧朝向螺旋接头9，

此外，Janus膜10周面边缘可设置垫圈，通过静脉输液针管12和药液过滤器7末端的螺旋接头9对弹性垫圈产生挤压作用，将Janus膜的周围进行固定、密封。

下面通过几个实施例来具体说明本发明的技术方案：

实施例1

(1)在20℃，选择100目的紫铜网，将铜网依次放入丙酮、无水乙醇、去离子水，用超声波清洗机清洗15min，去除表面污染物。

(2)在20℃，用0.2M的盐酸溶液将铜网浸泡4h，然后用去离子水将铜网冲洗清洗。

(3)在20℃，将干净的铜网用浓度为5×10

(4)在铜网的单面涂敷油墨保护涂层，在空气中晾干。

(5)在20℃，将铜样品浸入0.025M过氧化氢和0.03M磷酸的混合溶液中24h，在表面制备磷酸铜亲水层。

(6)用去离子水冲洗干净铜网。

(7)用酒精将油墨保护涂层清洗干净，然后用氮气吹干。

制备完成之后，将Janus膜10置于螺旋接头9与静脉输液针管12的连通处安装且固定。

结果表明：该实施例1中Janus膜一侧被均匀的磷酸铜亲水层覆盖，如图5(a)；另一侧保持铜网的原始状态，如图5(b)。水滴滴到Janus膜的疏水侧时，在0.08s的时间间隔内，从疏水侧迅速渗透到亲水侧，水滴滴到Janus膜的亲水侧时，无法从亲水侧渗透到疏水侧，如图6，表明该Janus膜具有很好的单向通过性。Janus膜的防回流压力为915Pa，具有优异的防血液回流性能，如图7。该实施例中Janus膜的渗透通量为112410L·m

实施例2

(1)在20℃，选择200目的紫铜网，将铜网依次放入丙酮、无水乙醇、去离子水，用超声波清洗机清洗15min，去除表面污染物。

(2)在25℃，用0.2M的盐酸溶液将铜网浸泡4h，然后用去离子水将铜网冲洗清洗。

(3)在20℃，将干净的铜网用浓度为6×10

(4)在铜网的单面涂敷油墨保护涂层，在空气中晾干。

(5)在20℃，将铜样品浸入0.025M过氧化氢和0.03M磷酸的混合溶液中24h，在表面制备磷酸铜亲水层。

(6)用去离子水冲洗干净铜网。

(7)用酒精将油墨保护涂层清洗干净，然后用氮气吹干。

结果表明：该实施例2中Janus膜的防回流压力为939Pa，具有优异的防血液回流性能，如图7。Janus膜的渗透通量为97317L·m

实施例3

(1)在25℃，选择100目的黄铜网，将铜网依次放入丙酮、无水乙醇、去离子水，用超声波清洗机清洗15min，去除表面污染物。

(2)在20℃，用0.3M的盐酸溶液将铜网浸泡4h，然后用去离子水将铜网冲洗清洗。

(3)在30℃，将干净的铜网用浓度为7×10

(4)在铜网的单面涂敷油墨保护涂层，在空气中晾干。

(5)在20℃，将铜样品浸入0.03M过氧化氢和0.04M磷酸的混合溶液中20h，在表面制备磷酸铜亲水层。

(6)用去离子水冲洗干净铜网。

(7)用酒精将油墨保护涂层清洗干净，然后用氮气吹干。

结果表明：该实施例3中Janus膜的防回流压力为884Pa，具有优异的防血液回流性能，如图7。Janus膜的渗透通量为100650L·m

实施例4

(1)在20℃，选择100目的紫铜网，将铜网依次放入丙酮、无水乙醇、去离子水，用超声波清洗机清洗30min，去除表面污染物。

(2)在25℃，用0.3M的盐酸溶液将铜网浸泡4h，然后用去离子水将铜网冲洗清洗。

(3)在35℃，将干净的铜网用浓度为5×10

(4)在铜网的单面涂敷凡士林涂层，在空气中晾干。

(5)在20℃，将铜样品浸入0.05M过氧化氢和0.05M磷酸的混合溶液中25h，在表面制备磷酸铜亲水层。

(6)用去离子水冲洗干净铜网。

(7)用乙酸乙酯将凡士林保护涂层清洗干净，然后用氮气吹干。

结果表明：该实施例4中Janus膜的防回流压力为819Pa，具有优异的防血液回流性能，如图7。Janus膜的渗透通量为103133L·m

实施例5

(1)在35℃，选择50目的紫铜网，将铜网依次放入丙酮、无水乙醇、去离子水，用超声波清洗机清洗10min，去除表面污染物。

(2)在40℃，用0.1M的盐酸溶液将铜网浸泡6h，然后用去离子水将铜网冲洗清洗。

(3)在10℃，将干净的铜网用浓度为9×10

(4)在铜网的单面涂敷油墨保护涂层，在空气中晾干。

(5)在10℃，将铜样品浸入0.1M过氧化氢和0.09M磷酸的混合溶液中4h，在表面制备磷酸铜亲水层。

(6)用去离子水冲洗干净铜网。

(7)用酒精将油墨保护涂层清洗干净，然后用氮气吹干。

结果表明：该实施例5中Janus膜的防回流压力为736Pa，具有优异的防血液回流性能，如图7。Janus膜的渗透通量为93562L·m

实施例6

(1)在20℃，选择500目的紫铜网，将铜网依次放入丙酮、无水乙醇、去离子水，用超声波清洗机清洗30min，去除表面污染物。

(2)在10℃，用0.3M的盐酸溶液将铜网浸泡5h，然后用去离子水将铜网冲洗清洗。

(3)在20℃，将干净的铜网用浓度为7×10

(4)在铜网的单面涂敷油墨保护涂层，在空气中晾干。

(5)在30℃，将铜样品浸入0.025M过氧化氢和0.03M磷酸的混合溶液中10h，在表面制备磷酸铜亲水层。

(6)用去离子水冲洗干净铜网。

(7)用酒精将油墨保护涂层清洗干净，然后用氮气吹干。

结果表明：该实施例6中Janus膜的防回流压力为892Pa，具有优异的防血液回流性能，如图7。Janus膜的渗透通量为87732L·m

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形、变型、修改、替换，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。