一種生物人工肝反應(yīng)器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種生物人工肝反應(yīng)器，該系統(tǒng)的設(shè)計為肝細胞提供了更近似于人體的生長代謝環(huán)境，為患者血液（血漿）與體外肝細胞相互作用，進行物質(zhì)交換提供了仿生場所，為急性肝功能衰竭患者爭取到寶貴時間。該系統(tǒng)包括罐蓋、罐體和細胞培養(yǎng)室，所述細胞培養(yǎng)室設(shè)于罐體內(nèi)，細胞培養(yǎng)室與罐體外壁之間形成儲液池；儲液池區(qū)域罐體底部有出液管，經(jīng)泵與罐體進液管連通至細胞培養(yǎng)室，所述罐蓋與罐體上口密封配合，罐蓋上開有若干個功能孔；該反應(yīng)器還設(shè)有加血漿管和出血漿管。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種生物人工肝反應(yīng)器
：本專利技術(shù)涉及生物醫(yī)療領(lǐng)域，是一種用于體外培養(yǎng)細胞、組織等生物體的生物反應(yīng)器，具體講是一種用于體外生物人工肝支持系統(tǒng)的核心裝置。
技術(shù)介紹
：肝臟作為人體最重要的器官之一，承擔(dān)著合成、分泌、代謝、解毒等多種復(fù)雜的功能。一旦由于某種原因造成肝細胞大量壞死，將會出現(xiàn)肝衰竭，進而導(dǎo)致機體代謝紊亂和毒性物質(zhì)堆積，而這反過來又造成肝細胞損傷加重，肝細胞再生受到影響，引起肝衰竭的惡性循環(huán)。人工肝治療基于肝損傷的可逆性以及肝細胞的可再生性，通過體外輔助裝置暫時替代衰竭的肝臟功能，從而為肝移植或自體肝細胞再生贏得時間。體外生物人工肝支持系統(tǒng)主要由生物反應(yīng)器和細胞材料組成，生物反應(yīng)器是生物人工肝的核心設(shè)備，為肝細胞提供良好的生長代謝環(huán)境，是患者血液（血漿）與體外肝細胞相互作用、進行物質(zhì)交換的場所。國內(nèi)外學(xué)者一直非常重視生物反應(yīng)器的研究，相繼提出多種設(shè)計思想與方案，使其性能不斷改進，總體來說，目前的生物反應(yīng)器大致分為中空纖維生物反應(yīng)器、平板單層生物反應(yīng)器、灌注床生物反應(yīng)器和包被懸浮生物反應(yīng)器4類。單層平板式生物反應(yīng)器因存在死腔、“放大”困難已趨于淘汰。中空纖維式反應(yīng)器既可用于培養(yǎng)，又可直接用于生物人工肝治療，且在免疫阻隔和物質(zhì)傳輸上具有明顯優(yōu)勢，因而被廣泛應(yīng)用。但該反應(yīng)器的中空纖維膜材料大多數(shù)為借用血液凈化的半透膜材料，與肝細胞相容性較差，培養(yǎng)過程中，細胞分布不均、缺氧、交換效率低。
技術(shù)實現(xiàn)思路
：本專利技術(shù)提供一種生物人工肝反應(yīng)器，該反應(yīng)器的設(shè)計為肝細胞培養(yǎng)提供了更優(yōu)的生長代謝環(huán)境，為患者血液（血漿）與體外肝細胞相互作用，進行物質(zhì)交換提供了更優(yōu)的場所，可以長時間保持細胞的活性與功能，特別能為急性肝功能衰竭患者爭取到寶貴時間，解決了目前國內(nèi)國際已有生物人工肝反應(yīng)器所存在的問題，是生物人工肝反應(yīng)器的一個創(chuàng)舉。本專利技術(shù)的具體技術(shù)方案如下：一種生物人工肝反應(yīng)器，包括罐蓋、罐體和細胞培養(yǎng)室，所述細胞培養(yǎng)室設(shè)于罐體內(nèi)，細胞培養(yǎng)室與罐體外壁之間形成儲液池，儲液池區(qū)域罐體底部有出液管，經(jīng)泵與罐體進液管連通至細胞培養(yǎng)室，所述罐蓋與罐體上口密封配合，罐蓋上開有若干個功能孔；該反應(yīng)器還設(shè)有加血漿管和出血漿管；所述細胞培養(yǎng)室包括細胞培養(yǎng)室筒體，細胞培養(yǎng)室筒體內(nèi)設(shè)有上、下濾網(wǎng)，細胞培養(yǎng)室筒體與罐體底部之間密封連接或為一體結(jié)構(gòu)，頂部之間留有空隙。本專利技術(shù)的進一步設(shè)計在于：細胞筒體于下濾網(wǎng)下方還設(shè)有分流板，細胞培養(yǎng)室筒體下部的分流板至罐體底面之間形成緩沖室，進液管在緩沖室下方。所述加血漿管由罐體上口插入至罐體底部且對應(yīng)出液管位置，加血漿管下口與出液管上口之間留有間隙，出液管下口經(jīng)蠕動泵與進液管連接；或者，所述加血漿管設(shè)于罐體外，加血漿管經(jīng)蠕動泵直接與進液管相連；或者，在罐體的一角部設(shè)有一下位式腔體，該腔體位置低于罐體底部位置，形成小儲液池，所述出液管對應(yīng)設(shè)于該腔體底部，所述加血漿管由罐體上口插入該腔體內(nèi)且對應(yīng)出液管位置，并在加血漿管下口與出液管上口之間留有間隙，出液管下口經(jīng)蠕動泵與進液管連接。細胞培養(yǎng)室筒體內(nèi)于上、下濾網(wǎng)之間設(shè)有多組支架和間隔環(huán)，支架及間隔環(huán)的外徑與細胞培養(yǎng)室內(nèi)徑相同，每組支架的上層為螺旋聚酯纖維層，下層為聚酯網(wǎng)格布層，且支架上開有規(guī)則或不規(guī)則的若干孔，支架和間隔環(huán)采用間隔交錯式排布，各支架間形成間隔腔；或者，細胞培養(yǎng)室筒體內(nèi)于上下濾網(wǎng)之間填充微載體或片狀載體，進行細胞培養(yǎng)。細胞培養(yǎng)室筒體上部還采用瀑布板式結(jié)構(gòu)。所述罐體底部內(nèi)設(shè)有快裝接口，細胞培養(yǎng)室底部通過該快裝接口與罐體底部密封連接。所述罐體為圓柱體或多邊體型，罐體外圍設(shè)有加熱裝置，加熱裝置采用夾套水循環(huán)加熱方式或電加熱毯加熱方式。所述罐蓋上的功能孔有血漿進口、血漿出口、第一氧氣進口、第二氧氣進口、氧氣出口、加肝細胞口、補營養(yǎng)液口、pH電極接口、DO電極接口、液位傳感器接口和溫度傳感器接口；相應(yīng)pH電極和DO電極采用非浸入式光學(xué)電極。所述第一氧氣進口上裝有通入罐內(nèi)的進氣管；罐體內(nèi)壁上裝有無氣泡供氧膜，第二氧氣進口與罐體中的無氣泡供氧膜連接；加肝細胞口上裝有加細胞管，加細胞管經(jīng)罐蓋的功能孔、濾網(wǎng)上的插孔，插入各層支架中；罐體底部出液管通過電磁閥與血漿自動采集分析系統(tǒng)連接；罐蓋上補營養(yǎng)液口與營養(yǎng)液自動補加系統(tǒng)連接，兩系統(tǒng)通過控制系統(tǒng)關(guān)聯(lián)控制，所述罐體底部蠕動泵出口處還裝有換液閥。本專利技術(shù)相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點：1、本專利技術(shù)的生物人工肝反應(yīng)器在罐體主體中設(shè)置細胞培養(yǎng)室，屬國內(nèi)外首創(chuàng)，其巧妙設(shè)計，既簡化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)，也利于細胞生長代謝。2、本專利技術(shù)將儲液池與細胞培養(yǎng)室設(shè)計在同一個反應(yīng)器內(nèi)，可以縮短血漿管道通路，加快血漿循環(huán)速度，可使血漿與肝細胞充分進行物質(zhì)交換。3、本專利技術(shù)中的支架設(shè)計，具有三維生長空間，有利于細胞貼壁集聚成球，可促使肝細胞分泌活性物質(zhì)，增加療效。4、本專利技術(shù)采用水循環(huán)夾套加熱控溫裝置，可對培養(yǎng)液（血漿）進行精確控溫。5、本專利技術(shù)采用瀑布流和無氣泡膜供氧，可以很容易的排出血漿中的CO2，增加血漿中的DO，省去了氧合器。6、本專利技術(shù)設(shè)計的血漿循環(huán)系統(tǒng)，可以使流入反應(yīng)器的血漿直接進入肝細胞循環(huán)培養(yǎng)系統(tǒng)，可避免血漿的無效循環(huán)。7、本專利技術(shù)采用在位檢測培養(yǎng)液（血漿）的pH、DO、溫度、液位,可實現(xiàn)自動控制，為肝細胞的生長提供了穩(wěn)定的生長環(huán)境，且采用非浸入式光學(xué)電極，保證了治療過程中的生物安全性。8、本專利技術(shù)的加細胞裝置，采用上下移動方式可將肝細胞送入細胞培養(yǎng)室的各層中。9、本專利技術(shù)采用血漿自動采集分析系統(tǒng)與營養(yǎng)液自動補加系統(tǒng)聯(lián)動可實現(xiàn)操作全自動化，可及時補充肝細胞生長所需養(yǎng)分，延長肝細胞壽命，提高治療效果。附圖說明：圖1為本專利技術(shù)實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本專利技術(shù)實施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本專利技術(shù)實施例七的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本專利技術(shù)實施例九的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為圖4中罐蓋的接口示意圖。圖中：1-罐體；2-細胞培養(yǎng)室；3-罐蓋；4-出血漿管；5-加血漿管；6-出液管；7-進液管；8-蠕動泵；9-小儲液池；10-支架；11-間隔環(huán)；12-分流板；13-緩沖室；14-上濾網(wǎng)；14’-下濾網(wǎng)；15-瀑布板；16-換液閥；17-培養(yǎng)室筒體；18-夾套；19-水循環(huán)控溫系統(tǒng)；20-營養(yǎng)液自動補加系統(tǒng)；21-溫度傳感器接口；22-血漿出口；23-排氣口；24-補營養(yǎng)液口；25-第一氧氣進口；26-第二氧氣進口；27-血漿進口；28-加肝細胞口；29-PH電極接口；30-DO電極接口；31-液位傳感器接口；32-細胞加入桿；33-電磁閥；34-回流泵；35-解毒艙；36-透析艙；37-血漿自動采集分析系統(tǒng)。實施例一：如圖1所示，本專利技術(shù)的生物人工肝反應(yīng)器，包括罐蓋3、罐體1和細胞培養(yǎng)室2，罐蓋3與罐體1上口密封配合，細胞培養(yǎng)室2設(shè)于罐體1內(nèi)，細胞培養(yǎng)室2與罐體1之間形成儲液池，細胞培養(yǎng)室與罐體底部之間密封連接，或與罐體為一體式結(jié)構(gòu)，與罐體頂部之間留有空隙，罐蓋3上開有若干個功能孔；該反應(yīng)器還設(shè)有加血漿管5和出血漿管4，加血漿管5和出血漿管4各通過罐蓋的一功能孔插入至儲液池內(nèi)。細胞培養(yǎng)室2包括培養(yǎng)室筒體17，培養(yǎng)室筒體17內(nèi)設(shè)有上濾網(wǎng)14、下濾網(wǎng)14’，用于阻止培養(yǎng)室內(nèi)的細胞外溢。上、下濾網(wǎng)的孔徑應(yīng)小于培養(yǎng)細胞的大小。儲液池區(qū)域罐體底部連接有出液管6，培養(yǎng)室筒體17底部對應(yīng)的罐體底部設(shè)有進液管7，加本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種生物人工肝反應(yīng)器，其特征是：包括罐蓋、罐體和細胞培養(yǎng)室，所述細胞培養(yǎng)室設(shè)于罐體內(nèi)，細胞培養(yǎng)室與罐體外壁之間形成儲液池，儲液池區(qū)域罐體底部有出液管，經(jīng)泵與罐體進液管連通至細胞培養(yǎng)室，所述罐蓋與罐體上口密封配合，罐蓋上開有若干個功能孔；該反應(yīng)器還設(shè)有加血漿管和出血漿管；所述細胞培養(yǎng)室包括細胞培養(yǎng)室筒體，細胞培養(yǎng)室筒體內(nèi)設(shè)有上、下濾網(wǎng)，細胞培養(yǎng)室筒體與罐體底部之間密封連接或為一體結(jié)構(gòu)，頂部之間留有空隙。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種生物人工肝反應(yīng)器，其特征是：包括罐蓋、圓柱體罐體和細胞培養(yǎng)室，所述細胞培養(yǎng)室設(shè)于罐體內(nèi)，細胞培養(yǎng)室與罐體外壁之間形成儲液池，儲液池區(qū)域罐體底部有出液管，經(jīng)泵與罐體進液管連通至細胞培養(yǎng)室，所述罐蓋與罐體上口密封配合，罐蓋上開有若干個功能孔；該反應(yīng)器還設(shè)有加血漿管和出血漿管；所述細胞培養(yǎng)室包括細胞培養(yǎng)室筒體，細胞培養(yǎng)室筒體內(nèi)設(shè)有上、下濾網(wǎng)，細胞培養(yǎng)室筒體與罐體底部之間密封連接或為一體結(jié)構(gòu)，頂部之間留有空隙；所述加血漿管由罐體上口插入至罐體底部且對應(yīng)出液管位置，加血漿管下口與出液管上口之間留有間隙，間隙為3-10mm可調(diào)，出液管下口經(jīng)蠕動泵與進液管連接；細胞培養(yǎng)室筒體內(nèi)于上、下濾網(wǎng)之間設(shè)有多組支架和間隔環(huán)，支架及間隔環(huán)的外徑與細胞培養(yǎng)室內(nèi)徑相同，每組支架的上層為螺旋聚酯纖維層，下層為聚酯網(wǎng)格布層，且支架上開有規(guī)則或不規(guī)則的若干孔，支架和間隔環(huán)采用間隔交錯式排布，各支架間形成間隔腔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物人工肝反應(yīng)器，其特征是：細胞培養(yǎng)室筒體于下濾網(wǎng)下方還設(shè)有分流板，細胞培養(yǎng)室筒...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱學(xué)仁，朱羚，
申請(專利權(quán))人：南京比瑞生物科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32