本發明專利技術公開了半透膜分層式生物人工肝在線監測與恒溫加熱一體系統，包括順序相連的血液輸入口、血泵、動脈壺、半透膜分層一體式生物反應器、靜脈壺和血液回輸口；半透膜分層一體式生物反應器包括腔體，設置在腔體一側的血漿分離器及設置在腔體另一側的生物反應器；血漿分離器和生物反應器通過分隔半透膜間隔開；生物反應器內水平設置有多層過濾半透膜。本發明專利技術的有益效果是：設計更簡單實用；細胞與血漿之間充分接觸，有利于提高兩類物質的交換效率，降解血漿效果更好；增大了細胞存放空間，加大了裝載量。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于生物人工肝
，尤其涉及一種半透膜分層式生物人工肝在線監測與恒溫加熱一體系統。
技術介紹
我國肝功能衰竭患者數量龐大，尋求新的肝衰竭的有效治療手段成為亟待解決的問題。人工肝系統可以維持病人生命，等待肝移植機會，或病人自身肝恢復的機會，是近期研發的熱點。生物人工肝支持系統，主要是利用具有肝臟代謝功能的細胞群，對肝衰竭患者血液進行凈化，實現體外肝臟支持的功能，為肝臟再生或者等待肝臟移植贏得寶貴時間，具有重要臨床應用價值。生物反應器是生物人工肝的核心部分，其性能直接關系到人工肝的支持及治療效果。目前研究及應用最為廣泛的一類生物反應器為中空纖維型反應器，該反應器的結構一般由圓柱形反應器外殼和填充殼體內的中空纖維構成，中空纖維成束排列，中空纖維壁上具有可用于交換的小孔，其優點是可以隔離異種蛋白，可防止異源蛋白進入人體造成過敏反應，同時防止人體內針對異種細胞抗原的預存抗體對細胞的殺傷作用。但此種反應器也存在一些問題，如容積有限，細胞裝載量小，培養液或血液與肝細胞交換面積有限，另外，細胞生長時易堵塞纖維膜孔，進一步影響膜內外的物質交換，不利于肝細胞的功能與活力的長期有效維持及有效治療。且目前已有的生物人工肝反應器只是利用增溫器進行增溫，并不能對生物人工肝反應器進行恒溫加熱，加熱不穩定，影響生物人工肝反應器的效率。理想的生物人工肝系統應具備以下特點：系統簡單、操作簡便；能為細胞提供適宜代謝環境，保障細胞活性；灌注的細胞分布均勻，細胞裝載量大，細胞能與血漿充分接觸進行物質交換。
技術實現思路
本專利技術的目的克服現有的生物人工肝系統結構復雜，操作繁瑣，系統對應的生物反應器容積有限、細胞裝載量小、血漿與肝細胞交換面積有限、細胞分布不均勻等問題，提供一種半透膜分層式生物人工肝在線監測與恒溫加熱一體系統，它具有系統簡單，操作簡便，增大細胞裝載量，恒溫加熱，提高物質的交換效率及均勻程度等特點。為實現上述目的，本專利技術所設計的半透膜分層式生物人工肝在線監測與恒溫加熱一體系統，包括順序相連的血液輸入口、血泵、動脈壺、半透膜分層一體式生物反應器、靜脈壺和血液回輸口；所述半透膜分層一體式生物反應器包括腔體，設置在腔體一側的血漿分離器及設置在腔體另一側的生物反應器；血漿分離器和生物反應器通過分隔半透膜間隔開；位于血漿分離器所在一側的腔體上開設有血液入口和血細胞出口，血漿分離器內部填充有多根中空纖維絲；所述中空纖維絲一端與血液入口連通，另一端與血細胞出口連通；位于生物反應器所在另一側的腔體的頂部開設有血漿出口，生物反應器內水平設置有多層過濾半透膜，所述過濾半透膜用于阻隔游離細胞穿過且相鄰的兩個過濾半透膜與生物反應器的側壁一起形成一個獨立的濾層空間，每個獨立的濾層空間對應的腔體上設有肝細胞灌注口；最上層的過濾半透膜與生物反應器頂部保持分離；最下層的過濾半透膜與生物反應器底部形成夾層，所述夾層內填充有透氣纖維絲且所述夾層對應的腔體上設有進氣口，所述進氣口僅與透氣纖維絲連通；所述血漿分離器和生物反應器通過設有分離泵的分離泵連接管將兩者連通；所述分離泵連接管的入口端位于所述血漿分離器所在一側的腔體的側壁下端，出口端位于所述生物反應器所在一側的腔體的底部；所述血液入口與動脈壺的出口相連，所述血漿出口與血細胞出口一并與所述靜脈壺的入口相連；所述一體系統還設有管路加熱裝置。進一步地，所述過濾半透膜及分隔半透膜均為平片膜元件，所述平片膜元件的周邊與腔體貼合固定；所述過濾半透膜的孔徑按照遠離所述分離泵連接管出口端的方向逐個遞減。上述進一步方案的有益效果是：通過將過濾半透膜的表面細孔直徑采用逐個遞減的方式設置，不僅可以防止過濾半透膜發生堵塞，也能保證血漿流速均勻穩定。再進一步地，所述血漿出口內設有阻止細胞透過的阻隔半透膜。上述進一步方案的有益效果是：通過阻隔半透膜的作用，能避免細胞或細胞產物進入血液，阻隔大分子物質透過，防止過敏。更進一步地，所述濾層空間對應的腔體上還設有備用出口及壓力傳感器。上述進一步方案的有益效果是：通過壓力傳感器檢測是否有過濾半透膜發生堵塞，當發生堵塞時，通過連接管接通兩個備用出口，防止過濾半透膜發生堵塞時造成循環中斷，使血漿通過連接管進入下一個沒有過濾半透膜堵塞的濾層空間，使治療繼續進行。進一步地，所述血液入口處開設有高氧水入口；所述血漿分離器上還開設有血漿分離器備用加樣口；所述夾層對應的腔體上設有出氣口/預留口。再進一步地，所述一體系統包括用于連續在線監測生化指標的生化監測裝置，所述生化監測裝置包括監測控系統、信號反饋系統及與所述監測控系統電信號連接的上游理生化指標探測頭和下游理生化指標探測頭；所述上游理生化指標探測頭設于所述血液輸入口處，所述下游理生化指標探測頭設于所述血液回輸口處。可選地，所述動脈壺上、靜脈壺上、血泵與血液輸入口之間分別設有用于添加藥物或液體的支管；所述血泵與動脈壺之間設有用于注入肝素的肝素支管。優選地，所述靜脈壺與所述血液回輸口之間還設有用于監測管路中是否有空氣的空氣監測裝置。進一步地，所述管路加熱裝置為水浴鍋，且半透膜分層一體式生物反應器至于水浴鍋內，其采用外掛式與系統連接。優選地，所述一體系統還包括多個壓力檢測裝置，分別設于動脈壺上、靜脈壺上、分離泵連接管上、血液輸入口與血泵之間。本專利技術的有益效果是：1、通過改進現有人工肝系統中生物人工肝反應器的結構，將血漿分離器與生物反應器拼接或直接將血漿分離器置于生物反應器中，設計更簡單實用；2、通入高氧水以氧合血漿同時保證細胞供氧，通過透氣纖維絲的作用進一步提供足量的氧氣，能為細胞提供適宜代謝環境，保障細胞活性，使細胞培養效果更佳，有利于細胞功能的維持，提高治療效果；3、分離的血漿通過分離泵連接管入生物反應器，通過夾層后，再逐層透過間距設置的過濾半透膜，與濾層空間內的細胞進行物質交換，這樣可使血漿始終保持穩定的均勻流速，細胞與血漿之間充分接觸，有利于提高兩類物質的交換效率，降解血漿效果更好；4、增大了細胞存放空間，加大了裝載量；5、通過過濾半透膜、阻隔半透膜的作用降低了細胞隨血漿進入人體的風險；6、過濾半透膜采用多層設置，相對于并聯生物反應器而言提高了細胞的使用效率，使治療效果發揮到最佳；7、通過管路加熱裝置的作用，使得生物反應器內的細胞可以進行水浴恒溫加熱，加熱均勻，加熱穩定性好；且管路加熱裝置采用外掛式，節省空間，使得系統結構簡單；8、通過生化監測裝置的作用，使得系統能夠對生化指標、血漿或血液的壓力進行在線監測。附圖說明圖1為本專利技術半透膜分層式生物人工肝在線監測與恒溫加熱一體系統的結構示意圖。圖2為圖1中的半透膜分層一體式生物反應器的結構示意圖。圖3為圖1中的管路加熱裝置的立體結構示意圖。圖4為圖3的剖視結構示意圖。圖中，半透膜分層一體式生物反應器1、血漿分離器1.1、生物反應器1.2、腔體2、分隔半透膜3、血液入口4、血細胞出口5、中空纖維絲6、血漿出口7、過濾半透膜8、肝細胞灌注口9、濾層空間10、血液輸入口11、血泵12、動脈壺13、管路加熱裝置14、支架14.1、靜脈壺15、血液回輸口16、阻隔半透膜17、備用出口18、壓力傳感器19、分離泵連接管20、高氧水入口21、透氣纖維絲22、血漿分離器備用加樣口23、分離泵24、生化監測裝置本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種半透膜分層式生物人工肝在線監測與恒溫加熱一體系統，其特征在于：包括順序相連的血液輸入口(11)、血泵(12)、動脈壺(13)、半透膜分層一體式生物反應器(1)、靜脈壺(15)和血液回輸口(16)；所述半透膜分層一體式生物反應器(1)包括腔體(2)，設置在腔體(2)一側的血漿分離器(1.1)及設置在腔體(2)另一側的生物反應器(1.2)；血漿分離器(1.1)和生物反應器(1.2)通過分隔半透膜(3)間隔開；位于血漿分離器(1.1)所在一側的腔體(2)上開設有血液入口(4)和血細胞出口(5)，血漿分離器(1.1)內部填充有多根中空纖維絲(6)；所述中空纖維絲(6)一端與血液入口(4)連通，另一端與血細胞出口(5)連通；位于生物反應器(1.2)所在另一側的腔體(2)的頂部開設有血漿出口(7)，生物反應器(1.2)內水平設置有多層過濾半透膜(8)，所述過濾半透膜(8)用于阻隔游離細胞穿過且相鄰的兩個過濾半透膜(8)與生物反應器(1.2)的側壁一起形成一個獨立的濾層空間(10)，每個獨立的濾層空間(10)對應的腔體(2)上設有肝細胞灌注口(9)；最上層的過濾半透膜(8)與生物反應器(1.2)頂部保持分離；最下層的過濾半透膜(8)與生物反應器(1.2)底部形成夾層(32)，所述夾層(32)內填充有透氣纖維絲(22)且所述夾層(32)對應的腔體(2)上設有進氣口(30)，所述進氣口(30)僅與透氣纖維絲(22)連通；所述血漿分離器(1.1)和生物反應器(1.2)通過設有分離泵(24)的分離泵連接管(20)將兩者連通；所述分離泵連接管(20)的入口端位于所述血漿分離器(1.1)所在一側的腔體(2)的側壁下端，出口端位于所述生物反應器(1.2)所在一側的腔體(2)的底部；所述血液入口(4)與動脈壺(13)的出口相連，所述血漿出口(7)與血細胞出口(5)一并與所述靜脈壺(15)的入口相連；所述一體系統還設有管路加熱裝置(14)。...
【技術特征摘要】
1.一種半透膜分層式生物人工肝在線監測與恒溫加熱一體系統，其特征在于：包括順序相連的血液輸入口(11)、血泵(12)、動脈壺(13)、半透膜分層一體式生物反應器(1)、靜脈壺(15)和血液回輸口(16)；所述半透膜分層一體式生物反應器(1)包括腔體(2)，設置在腔體(2)一側的血漿分離器(1.1)及設置在腔體(2)另一側的生物反應器(1.2)；血漿分離器(1.1)和生物反應器(1.2)通過分隔半透膜(3)間隔開；位于血漿分離器(1.1)所在一側的腔體(2)上開設有血液入口(4)和血細胞出口(5)，血漿分離器(1.1)內部填充有多根中空纖維絲(6)；所述中空纖維絲(6)一端與血液入口(4)連通，另一端與血細胞出口(5)連通；位于生物反應器(1.2)所在另一側的腔體(2)的頂部開設有血漿出口(7)，生物反應器(1.2)內水平設置有多層過濾半透膜(8)，所述過濾半透膜(8)用于阻隔游離細胞穿過且相鄰的兩個過濾半透膜(8)與生物反應器(1.2)的側壁一起形成一個獨立的濾層空間(10)，每個獨立的濾層空間(10)對應的腔體(2)上設有肝細胞灌注口(9)；最上層的過濾半透膜(8)與生物反應器(1.2)頂部保持分離；最下層的過濾半透膜(8)與生物反應器(1.2)底部形成夾層(32)，所述夾層(32)內填充有透氣纖維絲(22)且所述夾層(32)對應的腔體(2)上設有進氣口(30)，所述進氣口(30)僅與透氣纖維絲(22)連通；所述血漿分離器(1.1)和生物反應器(1.2)通過設有分離泵(24)的分離泵連接管(20)將兩者連通；所述分離泵連接管(20)的入口端位于所述血漿分離器(1.1)所在一側的腔體(2)的側壁下端，出口端位于所述生物反應器(1.2)所在一側的腔體(2)的底部；所述血液入口(4)與動脈壺(13)的出口相連，所述血漿出口(7)與血細胞出口(5)一并與所述靜脈壺(15)的入口相連；所述一體系統還設有管路加熱裝置(14)。2.根據權利要求1所述的半透膜分層式生物人工肝在線監測與恒溫加熱一體系統，其特征在于：所述過濾半透膜(8)及分隔半透膜(3)均為平片膜元件，所述平片膜元件的周邊與腔體(2)貼合固定；所述過濾半透膜(8)的孔徑按照遠離所述分離泵連接管(20)出口端的方向逐個遞減。3.根據權利...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周平，劉路，
申請(專利權)人：武漢仝干醫療科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：湖北;42
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