一种生物人工肝反应器制造技术

本发明专利技术提供一种生物人工肝反应器，该系统的设计为肝细胞提供了更近似于人体的生长代谢环境，为患者血液（血浆）与体外肝细胞相互作用，进行物质交换提供了仿生场所，为急性肝功能衰竭患者争取到宝贵时间。该系统包括罐盖、罐体和细胞培养室，所述细胞培养室设于罐体内，细胞培养室与罐体外壁之间形成储液池；储液池区域罐体底部有出液管，经泵与罐体进液管连通至细胞培养室，所述罐盖与罐体上口密封配合，罐盖上开有若干个功能孔；该反应器还设有加血浆管和出血浆管。

【技术实现步骤摘要】
一种生物人工肝反应器
：本专利技术涉及生物医疗领域，是一种用于体外培养细胞、组织等生物体的生物反应器，具体讲是一种用于体外生物人工肝支持系统的核心装置。
技术介绍
：肝脏作为人体最重要的器官之一，承担着合成、分泌、代谢、解毒等多种复杂的功能。一旦由于某种原因造成肝细胞大量坏死，将会出现肝衰竭，进而导致机体代谢紊乱和毒性物质堆积，而这反过来又造成肝细胞损伤加重，肝细胞再生受到影响，引起肝衰竭的恶性循环。人工肝治疗基于肝损伤的可逆性以及肝细胞的可再生性，通过体外辅助装置暂时替代衰竭的肝脏功能，从而为肝移植或自体肝细胞再生赢得时间。体外生物人工肝支持系统主要由生物反应器和细胞材料组成，生物反应器是生物人工肝的核心设备，为肝细胞提供良好的生长代谢环境，是患者血液（血浆）与体外肝细胞相互作用、进行物质交换的场所。国内外学者一直非常重视生物反应器的研究，相继提出多种设计思想与方案，使其性能不断改进，总体来说，目前的生物反应器大致分为中空纤维生物反应器、平板单层生物反应器、灌注床生物反应器和包被悬浮生物反应器4类。单层平板式生物反应器因存在死腔、“放大”困难已趋于淘汰。中空纤维式反应器既可用于培养，又可直接用于生物人工肝治疗，且在免疫阻隔和物质传输上具有明显优势，因而被广泛应用。但该反应器的中空纤维膜材料大多数为借用血液净化的半透膜材料，与肝细胞相容性较差，培养过程中，细胞分布不均、缺氧、交换效率低。
技术实现思路
：本专利技术提供一种生物人工肝反应器，该反应器的设计为肝细胞培养提供了更优的生长代谢环境，为患者血液（血浆）与体外肝细胞相互作用，进行物质交换提供了更优的场所，可以长时间保持细胞的活性与功能，特别能为急性肝功能衰竭患者争取到宝贵时间，解决了目前国内国际已有生物人工肝反应器所存在的问题，是生物人工肝反应器的一个创举。本专利技术的具体技术方案如下：一种生物人工肝反应器，包括罐盖、罐体和细胞培养室，所述细胞培养室设于罐体内，细胞培养室与罐体外壁之间形成储液池，储液池区域罐体底部有出液管，经泵与罐体进液管连通至细胞培养室，所述罐盖与罐体上口密封配合，罐盖上开有若干个功能孔；该反应器还设有加血浆管和出血浆管；所述细胞培养室包括细胞培养室筒体，细胞培养室筒体内设有上、下滤网，细胞培养室筒体与罐体底部之间密封连接或为一体结构，顶部之间留有空隙。本专利技术的进一步设计在于：细胞筒体于下滤网下方还设有分流板，细胞培养室筒体下部的分流板至罐体底面之间形成缓冲室，进液管在缓冲室下方。所述加血浆管由罐体上口插入至罐体底部且对应出液管位置，加血浆管下口与出液管上口之间留有间隙，出液管下口经蠕动泵与进液管连接；或者，所述加血浆管设于罐体外，加血浆管经蠕动泵直接与进液管相连；或者，在罐体的一角部设有一下位式腔体，该腔体位置低于罐体底部位置，形成小储液池，所述出液管对应设于该腔体底部，所述加血浆管由罐体上口插入该腔体内且对应出液管位置，并在加血浆管下口与出液管上口之间留有间隙，出液管下口经蠕动泵与进液管连接。细胞培养室筒体内于上、下滤网之间设有多组支架和间隔环，支架及间隔环的外径与细胞培养室内径相同，每组支架的上层为螺旋聚酯纤维层，下层为聚酯网格布层，且支架上开有规则或不规则的若干孔，支架和间隔环采用间隔交错式排布，各支架间形成间隔腔；或者，细胞培养室筒体内于上下滤网之间填充微载体或片状载体，进行细胞培养。细胞培养室筒体上部还采用瀑布板式结构。所述罐体底部内设有快装接口，细胞培养室底部通过该快装接口与罐体底部密封连接。所述罐体为圆柱体或多边体型，罐体外围设有加热装置，加热装置采用夹套水循环加热方式或电加热毯加热方式。所述罐盖上的功能孔有血浆进口、血浆出口、第一氧气进口、第二氧气进口、氧气出口、加肝细胞口、补营养液口、pH电极接口、DO电极接口、液位传感器接口和温度传感器接口；相应pH电极和DO电极采用非浸入式光学电极。所述第一氧气进口上装有通入罐内的进气管；罐体内壁上装有无气泡供氧膜，第二氧气进口与罐体中的无气泡供氧膜连接；加肝细胞口上装有加细胞管，加细胞管经罐盖的功能孔、滤网上的插孔，插入各层支架中；罐体底部出液管通过电磁阀与血浆自动采集分析系统连接；罐盖上补营养液口与营养液自动补加系统连接，两系统通过控制系统关联控制，所述罐体底部蠕动泵出口处还装有换液阀。本专利技术相比现有技术具有如下优点：1、本专利技术的生物人工肝反应器在罐体主体中设置细胞培养室，属国内外首创，其巧妙设计，既简化反应器的结构，也利于细胞生长代谢。2、本专利技术将储液池与细胞培养室设计在同一个反应器内，可以缩短血浆管道通路，加快血浆循环速度，可使血浆与肝细胞充分进行物质交换。3、本专利技术中的支架设计，具有三维生长空间，有利于细胞贴壁集聚成球，可促使肝细胞分泌活性物质，增加疗效。4、本专利技术采用水循环夹套加热控温装置，可对培养液（血浆）进行精确控温。5、本专利技术采用瀑布流和无气泡膜供氧，可以很容易的排出血浆中的CO2，增加血浆中的DO，省去了氧合器。6、本专利技术设计的血浆循环系统，可以使流入反应器的血浆直接进入肝细胞循环培养系统，可避免血浆的无效循环。7、本专利技术采用在位检测培养液（血浆）的pH、DO、温度、液位,可实现自动控制，为肝细胞的生长提供了稳定的生长环境，且采用非浸入式光学电极，保证了治疗过程中的生物安全性。8、本专利技术的加细胞装置，采用上下移动方式可将肝细胞送入细胞培养室的各层中。9、本专利技术采用血浆自动采集分析系统与营养液自动补加系统联动可实现操作全自动化，可及时补充肝细胞生长所需养分，延长肝细胞寿命，提高治疗效果。附图说明：图1为本专利技术实施例一的结构示意图。图2为本专利技术实施例四的结构示意图。图3为本专利技术实施例七的结构示意图。图4为本专利技术实施例九的结构示意图。图5为图4中罐盖的接口示意图。图中：1-罐体；2-细胞培养室；3-罐盖；4-出血浆管；5-加血浆管；6-出液管；7-进液管；8-蠕动泵；9-小储液池；10-支架；11-间隔环；12-分流板；13-缓冲室；14-上滤网；14’-下滤网；15-瀑布板；16-换液阀；17-培养室筒体；18-夹套；19-水循环控温系统；20-营养液自动补加系统；21-温度传感器接口；22-血浆出口；23-排气口；24-补营养液口；25-第一氧气进口；26-第二氧气进口；27-血浆进口；28-加肝细胞口；29-PH电极接口；30-DO电极接口；31-液位传感器接口；32-细胞加入杆；33-电磁阀；34-回流泵；35-解毒舱；36-透析舱；37-血浆自动采集分析系统。实施例一：如图1所示，本专利技术的生物人工肝反应器，包括罐盖3、罐体1和细胞培养室2，罐盖3与罐体1上口密封配合，细胞培养室2设于罐体1内，细胞培养室2与罐体1之间形成储液池，细胞培养室与罐体底部之间密封连接，或与罐体为一体式结构，与罐体顶部之间留有空隙，罐盖3上开有若干个功能孔；该反应器还设有加血浆管5和出血浆管4，加血浆管5和出血浆管4各通过罐盖的一功能孔插入至储液池内。细胞培养室2包括培养室筒体17，培养室筒体17内设有上滤网14、下滤网14’，用于阻止培养室内的细胞外溢。上、下滤网的孔径应小于培养细胞的大小。储液池区域罐体底部连接有出液管6，培养室筒体17底部对应的罐体底部设有进液管7，加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物人工肝反应器，其特征是：包括罐盖、罐体和细胞培养室，所述细胞培养室设于罐体内，细胞培养室与罐体外壁之间形成储液池，储液池区域罐体底部有出液管，经泵与罐体进液管连通至细胞培养室，所述罐盖与罐体上口密封配合，罐盖上开有若干个功能孔；该反应器还设有加血浆管和出血浆管；所述细胞培养室包括细胞培养室筒体，细胞培养室筒体内设有上、下滤网，细胞培养室筒体与罐体底部之间密封连接或为一体结构，顶部之间留有空隙。

【技术特征摘要】
1.一种生物人工肝反应器，其特征是：包括罐盖、圆柱体罐体和细胞培养室，所述细胞培养室设于罐体内，细胞培养室与罐体外壁之间形成储液池，储液池区域罐体底部有出液管，经泵与罐体进液管连通至细胞培养室，所述罐盖与罐体上口密封配合，罐盖上开有若干个功能孔；该反应器还设有加血浆管和出血浆管；所述细胞培养室包括细胞培养室筒体，细胞培养室筒体内设有上、下滤网，细胞培养室筒体与罐体底部之间密封连接或为一体结构，顶部之间留有空隙；所述加血浆管由罐体上口插入至罐体底部且对应出液管位置，加血浆管下口与出液管上口之间留有间隙，间隙为3-10mm可调，出液管下口经蠕动泵与进液管连接；细胞培养室筒体内于上、下滤网之间设有多组支架和间隔环，支架及间隔环的外径与细胞培养室内径相同，每组支架的上层为螺旋聚酯纤维层，下层为聚酯网格布层，且支架上开有规则或不规则的若干孔，支架和间隔环采用间隔交错式排布，各支架间形成间隔腔。2.根据权利要求1所述生物人工肝反应器，其特征是：细胞培养室筒体于下滤网下方还设有分流板，细胞培养室筒...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱学仁，朱羚，
申请(专利权)人：南京比瑞生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32