阻止不溶微粒的精密药液过滤器的研制与应用

姬志峰，付 渊，万 鹏，元 彰

（1.西安交通大学物资供应中心，陕西西安 710048；2.西安互邦过滤膜新材料科技有限公司，陕西西安 710048；3.河南曙光汇知康生物科技股份有限公司，河南漯河 462002；4.西安交大医用器材厂，陕西西安 710048）

临床药物中不溶性微粒对人体的危害已成为广大医务工作者的共识，同时，部分患者也通过各种途径对药液中不溶性微粒的危害有所认识，他们对临床用药质量及安全意识日益增强，要求也越来越高。但目前国内市场上的临床用注射器均不具备过滤药液中的不溶性微粒的功能，药液中不溶微粒和杂质随药液一起进入肌肉或血液，引发各种并发症：如注射部位发生无菌脓肿、蜂窝组织炎和溃疡等，增加了注射风险；注射后，不溶性颗粒将保持完整，并随着血流移动阻塞毛细血管；反复给药可导致严重的肺脏和心脏并发症[1]，这种情况可能需要几年的时间才会发展，但一旦发生，损害是不可逆转的[2]。

为此，本研究组研发出了一种精密过滤注射器，解决了以往注射器无过滤的问题。精密过滤注射器可有效避免人们在注射过程中被微粒侵害，其独特的内置式设计不改变现有注射器的使用流程，操作简便、安全，易于推广。

1 材料与方法

1.1 药液过滤器的构造为解决现有注射器存在的技术缺陷问题，基于反复设计和长期实验验证，最终形成一种阻止不溶微粒的高过滤性的药液过滤器（图1）。

图1药液过滤器剖面Fig.1 Profile of the liquid medicine filter

1.2 注射筒内部的过滤器本体前端为锥形端，后端为过滤端；过滤端包括过滤块和其内部的浮塞，过滤块内侧形成过滤腔，过滤腔内设置环形过滤膜。当注射器抽液时，浮塞移动至过滤块的浮塞通道顶部，液体从浮塞的盲孔进入过滤腔；当注射器排液时，浮塞远离过滤块的浮塞通道顶部，过滤腔的液体经过环形过滤膜和过滤块外围通道进入浮塞的盲孔。浮塞为凸台结构，且沿其轴线设置有盲孔，浮塞上凸台侧壁上设置与盲孔连通的出液孔和进液孔；过滤块内设置与浮塞形状匹配的浮塞通道，浮塞通道小端与过滤腔连通，过滤腔除浮塞通道小端出口以外均设置环形过滤膜；过滤块上还设置连通过滤腔和浮塞通道大端的出液通道。当浮塞轴肩与浮塞通道贴紧时，盲孔通过进液孔与过滤腔连通，出液孔、出液通道处于密封状态；当浮塞轴肩与浮塞通道间隙设置时，盲孔通过出液孔、出液通道与过滤腔连通，进液孔处于密封状态。出液通道为多个，且沿过滤块轴线设置。出液孔和进液孔均沿浮塞周向均布。过滤器本体的大小形状与注射筒前端内腔相匹配，锥形端插入针头座内腔中，且注射筒内壁与过滤器本体密封连接。过滤端内腔与注射杆前端的活塞的形状相匹配。环形过滤膜为核微孔膜、聚醚砜膜、聚酯膜或尼龙膜。环形过滤膜过滤孔径为1.2~15 μm（图2）。

图2药液过滤器应用示意图Fig.2 Application diagram of the liquid medicine filter

1.3 过滤器原理采用重离子核孔膜作为药物进入人体前的一个滤过屏障。该复合纤维膜具有浸水层和疏水层差异，因而具有独特的单向透过性能。使得药液可以从疏水层向浸水层透过，而不能由浸水层向疏水层逆向透过，实现滤过药液有害颗粒进入人体的作用。

1.4 重离子膜、聚醚砜膜及尼龙膜滤除率测试为验证重离子滤膜（核孔膜）、聚醚砜膜、尼龙膜3种膜材料对颗粒的滤除性能，使用微粒分析仪（GWF-7JA）进行测量。

采用表1所示的胶乳粒子标准溶液作为试验液。

1.5 试验方法取100 mL试验液，注入洁净的计数器的样品池中，按表中粒径计数范围对样品池内试验液中的胶乳粒子计数（N0），总取样量不少于15 mL。

取25 mL试验液，按输液方向流过药液过滤器，滤过液流入洁净的计数器的样品池中，按表中粒径计数范围对样品池内滤过液中的乳胶粒子计数（N1），总取样量不少于15 mL。

表1乳胶粒子标准溶液Tab.1 Latex particle standard solution

过滤器的滤除率按下式计算：

式中：N0试验液中测得的粒子数，个/mL；N1滤出液中测得的粒子数，个/mL。

2 结 果

重离子膜、聚醚砜膜及尼龙膜滤除率均达到Y0286.1-2007专用输液器第一部分关于一次性使用精密过滤输液器标准中滤除率不小于90%的要求。测试结果表明，核孔膜、聚醚砜膜和尼龙膜对5 μm乳胶粒子标准溶液中5~6 μm粒子数的滤除率分别达96.9%、97.1%和96.2%。核孔膜对3 μm乳胶粒子标准溶液中3~4 μm粒子数的滤除率达98.1%（表2~表5）。

表2 5 μm乳胶粒子标准溶液中5~6 μm粒子数测试结果Tab.2 Test results of the number of 5−6 μm particles in 5 μm latex particles standard solution （个/mL）

表3 3 μm乳胶粒子标准溶液中3~4 μm粒子数测试结果Tab.3 3 μm 3−4 μm latex particles in standard solution μm particle number test results （个/mL）

表4 核孔膜、聚醚砜膜和尼龙膜对5 μm乳胶粒子标准溶液中5~6 μm粒子数的滤除率Tab.4 The effects of nuclear pore membrane,polyethersulfone membrane and nylon membrane on 5 μm 5−6 μm latex particles in standard solution μ filtration rate of M particle number

表5 核孔膜对3μm乳胶粒子标准溶液中3~4 μm粒子数的滤除率Tab.5 Nuclear pore membrane to 3 μm−4 μm latex particles in standard solution filtration rate of particle number

3 讨 论

本研究发明的药液浮塞过滤器应放置在注射筒内使用。当注射器抽液时，浮塞移动至过滤块的浮塞通道顶部，液体从浮塞中心的盲孔进入过滤腔，当注射器排液时，浮塞远离过滤块的浮塞通道顶部，过滤腔的液体经过环形过滤膜、过滤块外围通道进入浮塞的盲孔，从而实现抽液不过滤、排液过滤的功能。

经多国申请专利保护的专利合作条约（PTC）出具国际检索书面意见表明：本发明具有一定的新颖性、创造性和工业实用性（国际申请号：PTC/CN2018/097643）。与美国的专利（PTC/US2016/0317748 A1）和韩国的专利（PTC/WO2017/043830 A1）相比，其独特的内置式设计摒弃了国外产品操作复杂的弊端，同时解决了国内无商业用注射器过滤的问题，填补了国内空白。在配制液体时直接滤过微粒和沉淀，达到过滤的效果，确保患者用药安全。本研究内置的过滤装置不给使用者增加额外工作量，在正常使用的同时进行了药液的过滤，具有成本低、过滤安全、使用方便的优势。

该产品的发明有望成为守卫输液安全的第一道防线，在不增加医务人员劳动强度和工作效率的基础上，能够有效精密地滤除药液中的各种不溶微粒和污染微粒，从源头上防范患者输液中可能引发的各种注液风险。本产品填补了一次性精密过滤注射器在国内的空白，替代了同类进口产品，具有重要作用和重大现实意义。