[发明专利]用于麻醉回路中的中空纤维膜

说明书

本发明公开了用于保持麻醉剂的疏水性聚(4‑甲基‑1‑戊烯)中空纤维膜，其具有内表面和外表面以及在内表面与外表面之间具有海绵状、开孔的微孔结构的不含大空隙的基本上各向同性的支撑层，以及在外表面上与该支撑层相邻的具有在1.0μm和3.5μm之间的厚度的致密分离层。膜具有在大于35体积％至小于50体积％范围内的孔隙率和20mol/(h·m²·bar)至60mol/(h·m²·bar)的CO₂渗透率、至少5的气体分离因子α(CO₂/N₂)以及至少150的选择性CO₂/麻醉剂。用于制备该膜的方法是基于热致相分离方法的，在所述方法中，形成聚(4‑甲基‑1‑戊烯)在包含组分A和B的溶剂体系中的均匀溶液，其中对于聚合物组分而言，组分A为强溶剂并且组分B为弱非溶剂。在形成中空纤维之后，将中空纤维在液体冷却介质中冷却以形成中空纤维膜。聚合物组分在溶液中的浓度可在42.5重量％至45.8重量％的范围内，并且离开模头的中空纤维穿过模头与冷却介质之间的间隙，其中间隙长度在5mm至30mm的范围内。

本发明涉及一种尤其适用于气体交换的疏水性一体非对称中空纤维膜，所述膜主要由聚(4-甲基-1-戊烯)构成并且具有面朝其内腔的内表面、面朝外的外表面，所述膜具有在内表面与外表面之间具有海绵状、开孔的微孔结构的支撑层以及在外表面上与该支撑层相邻的具有更致密的结构的分离层，其中支撑层不含大空隙并且支撑层中的孔是平均基本上各向同性的。

本发明还涉及一种用于使用热致相分离方法制造该膜的方法，该膜具有海绵状、开孔的微孔结构。

在化学、生物化学或医学领域的大量应用中，存在着由将气态组分与液体分离或向液体中添加此类组分产生的问题。对于此类气体交换过程，越来越多地使用用作将与气态组分分离或将向其中添加气态组分的相应液体与用于吸收或释放该气态组分的流体之间的分离膜的膜。医学领域中基于膜的气体交换过程的一个重要应用是用于充氧器，也称为人工肺。在用于心内直视手术的这些充氧器中，例如，发生血液的充氧和从血液中除去二氧化碳。一般来讲，中空纤维膜束用于此类充氧器。

为了向血液提供足够的氧并且同时从血液中充分去除二氧化碳，膜必须确保高度的气体运输：足够量的氧气必须从膜的气体侧转移到血液侧，并且相反地，足够量的二氧化碳从膜的血液侧转移到气体侧，即气体流速或气体转移速率(表示为每单位时间和膜表面积从膜的一侧运输至另一侧的气体体积)必须高。膜的孔隙率表现出对转移速率具有决定性影响，因为只有在足够高的孔隙率的情况下才可能达到足够的转移速率。用于充氧的膜例如描述于EP-A 0 299 381、US 6,409,921或US 6,497,752中。

为了保持低应力水平并使患者放松，对于许多医学程序而言，患者必须入睡。因此，在外科手术干预期间，将麻醉剂，即麻醉气体混合物添加到呼吸空气中，以便给患者提供镇静作用。由于这些麻醉气体是昂贵的，因此使麻醉气体-空气混合物循环。

其中麻醉剂在递送给患者之后部分重新使用的麻醉回路系统在本领域中是已知的。有益效果是使用较少的麻醉剂。由于大多数麻醉剂的成本相对较高，这在经济上是有益的。由于一些麻醉剂(诸如卤代烃七氟烷)例如是温室流体，因此使用较少麻醉剂还可有利于环境。

二氧化碳在细胞中形成，并且以呼出流体混合物的大约5％的水平在呼气期间通过肺部的肺泡释放。呼气结束时的浓度被称为呼气末二氧化碳值(the end tidal carbondioxide value)。二氧化碳的吸入水平通常远低于0.5％。在患者的血液中具有过量的二氧化碳将降低血液的pH值(酸中毒)，并且如果治疗不当，将影响患者的脑部活动并且可能最终导致意识丧失和死亡。