[发明专利]一种血液透析膜孔径分布的测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及血液透析膜表征技术领域，具体涉及一种血液透析膜孔径分布的测试方法。

背景技术

血液透析器俗称人工肾，是血液净化的一种常规的血液透析器具，主要用于治疗慢性肾衰竭、急性肾衰竭和药物中毒等症状。血液透析器主要利用弥散，对流，吸附等原理，将血液中有毒的中小分子物质排出，将红细胞，白蛋白等有益的大分子血液成分保留，从而达到净化血液的目的。

在透析过程中，透析器选择分离性能主要受血液透析膜孔径和孔径分布的影响。膜孔径尺寸是指贯通于膜内外表面的孔通道中最窄处的通道直径，且血液透析膜孔径尺寸为纳米数量级。目前采用的膜孔径测定方法众多，如电镜法、气液置换法、液液置换法等。电镜法比较直观，但只能得到局部信息，且忽略了不通孔和曲折度的影响；气液置换法所需的测试压力较大，对于小孔径的透析膜测试时所需的压力远高于膜的使用压力，测试结果重现性不高，准确度低；液液置换法需要两种互不相溶的液体，不同体系液体界面张力随温度变化明显，且液体与血液透析膜浸润后，往往产生溶胀，测出的孔径分布波动比较大。

美国专利(US2002/0060187 A1)公开了一种测试有机膜或无机膜的孔径分布的方法和装置。该方法仅能得到被测试膜对于不同相对分子量物质的孔径分布，无法得到被测膜的孔径分布参数，测试结果无法精确、直观的表征被测膜的有效孔的孔径分布。

发明内容

本发明提供一种血液透析膜孔径分布的测试方法，旨在解决上述孔径分布测试方法的不足。采用本发明提供的血液透析膜孔径分布测试方法，获得的孔径分布具有结果准确、重现性好、精度高等特点。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种血液透析膜孔径分布方法，包括如下步骤：

步骤1.采用一种或者几种溶质溶解于超纯水中作为模拟液，通过血液透析膜滤过之后得到滤过液；

步骤2.采用分子量分布测试方法测试步骤1中得到的模拟液和滤过液的分子量分布,分别获得对应溶质分子量的浓度；

步骤3.按照关系式1计算对应溶质分子量的分子直径d；

关系式1

关系式1中k为玻尔兹曼常数，T为溶液的绝对温度，η为溶液的粘度，D为溶质分子在溶液中的扩散系数；

步骤4.根据关系式2得到对应溶质分子量的截留率曲线；

关系式2

关系式2中R为截留率，C_p和C_f分别为滤过液和模拟液的浓度；

步骤5.建立血液透析膜的孔径分布函数及其对应的累积分布函数，见关系式3和4；

关系式3

关系式3中d_p为血液透析膜孔直径，μ和σ为孔径分布参数，分别为平均值和标准差；

关系式4

其中

关系式4中d_p为血液透析膜孔直径，μ和σ为孔径分布参数，分别为平均值和标准差；

步骤6.将实测截留率曲线数据通过最小二乘法拟合分析软件对累积分布函数进行非线性拟合，确定孔径分布参数μ和σ；

步骤7.将孔径分布参数μ和σ带入血液透析膜孔径分布函数式中，即得到其孔径分布。

本发明中所述的溶质包括葡聚糖、聚蔗糖、聚乙二醇、聚氧化乙烯等具有多分散性的高分子物质。

本发明中所述的溶质分子量分布范围为100～10000000Da。

本发明中所述的模拟液浓度范围为0.01～10g/L。

本发明中所述的超纯水电导率低于0.1μS/cm，温度保持在20～25℃。

本发明中所述的模拟液需现用现配，配置完成的成品在常温下最好5小时内使用，否则对测试结果影响较大。

本发明中所述的第二步中通过血液透析膜滤过的操作压力范围为4～65kPa；优选为4～40kPa。

本发明中所述的滤过实验稳定时间为10～30分钟。

本发明中所述的分子量分布测试方法为凝胶渗透色谱法、光散射法等。

本发明中所述的可进行最小二乘法的分析软件为Origin、Matlab、Lingo、1stopt、SPSS等，可进行非线性拟合。

本发明中所述的非线性拟合中选用莱温伯格-麦夸特法、准牛顿法、简面体爬山法、差分进化法等优化算法；优选莱温伯格-麦夸特法和简面体爬山法。

与现有技术相比，本发明的技术优势为：