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人工器官与生物医学材料学

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如果让你设计并制作一个中空纤维膜肺,该怎么做?叙述你的设计、制作过程。

正确答案: (1)设计A.选材:首先根据医用高分子材料的基本性能要求,常用的有均质膜材料,如硅橡胶和多孔膜材料,如聚丙烯。二者各有优缺点,前者气血完全隔离,可有效防止气栓形成;由于无孔,无血浆渗漏。但是,其机械强度较低,且气血交换阻力大。后者透气性好,气血交换阻力低;毒性低;血液相容性好;机械强度较高;价格较低。但是有气栓的危险、血浆渗漏等问题。但相比均质膜材料而言,总体的性能优于前者。故我将选用PP膜材,其尺寸根据有效面积计算。
B.血流及气体流道设计:目前主要有两种结构,管壳流式(内走血)和交叉流式(外走血)。前者血液流动呈细线状,气体与血液之间的交换阻力较大,几乎占全部阻力的90%。而后者由于血液侧流动的混合特性,其流道弯曲,方向多变,众多的阻挡形成局部的二次流,从而降低了血液侧传质阻力,可使总传质系数相对于管壳流式提高2-3倍。为了克服层流,增大血气交换,应减少血膜厚度和纤维直径,并采用交叉流式结构设计。
C.外壳及内芯设计:使用有机玻璃,根据纤维用量设计外壳、内芯的长度和内外径。注意纤维束与外壳内芯要紧密接触,避免血液短路。
(2)制作
A.制膜其大致过程是原材料纺丝清洗充填甘油卷绕
其中,纺丝方法有两种,a融熔纺丝法将聚合物加热熔融后压入纺丝头的环形喷口,喷出成为液态细流,在气体或液体介质中冷却成为纤维的纺丝方法。B.溶液纺丝法将聚合物溶液压入纺丝头的环形喷口,喷出成为液态细流,立即进入凝固浴使之固化成纤维的纺丝方法。根据凝固方式的不同可分为湿纺和干纺:
(1)湿纺——在液态介质中固化,喷出的液态细流中的溶剂向液体介质中扩散,聚合物(细流)析出(固化)。
(2)干纺——在气态介质中固化,喷出的液态细流中的溶剂快速挥发并被热气流带走,聚合物(细流)固化。
B.组装和离心封端
C.安装零部件和气密试验
D.包装,灭菌,检验,出厂
答案解析:
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