本发明专利技术公开了半透膜分层式生物人工肝在线监测与恒温加热一体系统，包括顺序相连的血液输入口、血泵、动脉壶、半透膜分层一体式生物反应器、静脉壶和血液回输口；半透膜分层一体式生物反应器包括腔体，设置在腔体一侧的血浆分离器及设置在腔体另一侧的生物反应器；血浆分离器和生物反应器通过分隔半透膜间隔开；生物反应器内水平设置有多层过滤半透膜。本发明专利技术的有益效果是：设计更简单实用；细胞与血浆之间充分接触，有利于提高两类物质的交换效率，降解血浆效果更好；增大了细胞存放空间，加大了装载量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物人工肝
，尤其涉及一种半透膜分层式生物人工肝在线监测与恒温加热一体系统。
技术介绍
我国肝功能衰竭患者数量庞大，寻求新的肝衰竭的有效治疗手段成为亟待解决的问题。人工肝系统可以维持病人生命，等待肝移植机会，或病人自身肝恢复的机会，是近期研发的热点。生物人工肝支持系统，主要是利用具有肝脏代谢功能的细胞群，对肝衰竭患者血液进行净化，实现体外肝脏支持的功能，为肝脏再生或者等待肝脏移植赢得宝贵时间，具有重要临床应用价值。生物反应器是生物人工肝的核心部分，其性能直接关系到人工肝的支持及治疗效果。目前研究及应用最为广泛的一类生物反应器为中空纤维型反应器，该反应器的结构一般由圆柱形反应器外壳和填充壳体内的中空纤维构成，中空纤维成束排列，中空纤维壁上具有可用于交换的小孔，其优点是可以隔离异种蛋白，可防止异源蛋白进入人体造成过敏反应，同时防止人体内针对异种细胞抗原的预存抗体对细胞的杀伤作用。但此种反应器也存在一些问题，如容积有限，细胞装载量小，培养液或血液与肝细胞交换面积有限，另外，细胞生长时易堵塞纤维膜孔，进一步影响膜内外的物质交换，不利于肝细胞的功能与活力的长期有效维持及有效治疗。且目前已有的生物人工肝反应器只是利用增温器进行增温，并不能对生物人工肝反应器进行恒温加热，加热不稳定，影响生物人工肝反应器的效率。理想的生物人工肝系统应具备以下特点：系统简单、操作简便；能为细胞提供适宜代谢环境，保障细胞活性；灌注的细胞分布均匀，细胞装载量大，细胞能与血浆充分接触进行物质交换。
技术实现思路
本专利技术的目的克服现有的生物人工肝系统结构复杂，操作繁琐，系统对应的生物反应器容积有限、细胞装载量小、血浆与肝细胞交换面积有限、细胞分布不均匀等问题，提供一种半透膜分层式生物人工肝在线监测与恒温加热一体系统，它具有系统简单，操作简便，增大细胞装载量，恒温加热，提高物质的交换效率及均匀程度等特点。为实现上述目的，本专利技术所设计的半透膜分层式生物人工肝在线监测与恒温加热一体系统，包括顺序相连的血液输入口、血泵、动脉壶、半透膜分层一体式生物反应器、静脉壶和血液回输口；所述半透膜分层一体式生物反应器包括腔体，设置在腔体一侧的血浆分离器及设置在腔体另一侧的生物反应器；血浆分离器和生物反应器通过分隔半透膜间隔开；位于血浆分离器所在一侧的腔体上开设有血液入口和血细胞出口，血浆分离器内部填充有多根中空纤维丝；所述中空纤维丝一端与血液入口连通，另一端与血细胞出口连通；位于生物反应器所在另一侧的腔体的顶部开设有血浆出口，生物反应器内水平设置有多层过滤半透膜，所述过滤半透膜用于阻隔游离细胞穿过且相邻的两个过滤半透膜与生物反应器的侧壁一起形成一个独立的滤层空间，每个独立的滤层空间对应的腔体上设有肝细胞灌注口；最上层的过滤半透膜与生物反应器顶部保持分离；最下层的过滤半透膜与生物反应器底部形成夹层，所述夹层内填充有透气纤维丝且所述夹层对应的腔体上设有进气口，所述进气口仅与透气纤维丝连通；所述血浆分离器和生物反应器通过设有分离泵的分离泵连接管将两者连通；所述分离泵连接管的入口端位于所述血浆分离器所在一侧的腔体的侧壁下端，出口端位于所述生物反应器所在一侧的腔体的底部；所述血液入口与动脉壶的出口相连，所述血浆出口与血细胞出口一并与所述静脉壶的入口相连；所述一体系统还设有管路加热装置。进一步地，所述过滤半透膜及分隔半透膜均为平片膜元件，所述平片膜元件的周边与腔体贴合固定；所述过滤半透膜的孔径按照远离所述分离泵连接管出口端的方向逐个递减。上述进一步方案的有益效果是：通过将过滤半透膜的表面细孔直径采用逐个递减的方式设置，不仅可以防止过滤半透膜发生堵塞，也能保证血浆流速均匀稳定。再进一步地，所述血浆出口内设有阻止细胞透过的阻隔半透膜。上述进一步方案的有益效果是：通过阻隔半透膜的作用，能避免细胞或细胞产物进入血液，阻隔大分子物质透过，防止过敏。更进一步地，所述滤层空间对应的腔体上还设有备用出口及压力传感器。上述进一步方案的有益效果是：通过压力传感器检测是否有过滤半透膜发生堵塞，当发生堵塞时，通过连接管接通两个备用出口，防止过滤半透膜发生堵塞时造成循环中断，使血浆通过连接管进入下一个没有过滤半透膜堵塞的滤层空间，使治疗继续进行。进一步地，所述血液入口处开设有高氧水入口；所述血浆分离器上还开设有血浆分离器备用加样口；所述夹层对应的腔体上设有出气口/预留口。再进一步地，所述一体系统包括用于连续在线监测生化指标的生化监测装置，所述生化监测装置包括监测控系统、信号反馈系统及与所述监测控系统电信号连接的上游理生化指标探测头和下游理生化指标探测头；所述上游理生化指标探测头设于所述血液输入口处，所述下游理生化指标探测头设于所述血液回输口处。可选地，所述动脉壶上、静脉壶上、血泵与血液输入口之间分别设有用于添加药物或液体的支管；所述血泵与动脉壶之间设有用于注入肝素的肝素支管。优选地，所述静脉壶与所述血液回输口之间还设有用于监测管路中是否有空气的空气监测装置。进一步地，所述管路加热装置为水浴锅，且半透膜分层一体式生物反应器至于水浴锅内，其采用外挂式与系统连接。优选地，所述一体系统还包括多个压力检测装置，分别设于动脉壶上、静脉壶上、分离泵连接管上、血液输入口与血泵之间。本专利技术的有益效果是：1、通过改进现有人工肝系统中生物人工肝反应器的结构，将血浆分离器与生物反应器拼接或直接将血浆分离器置于生物反应器中，设计更简单实用；2、通入高氧水以氧合血浆同时保证细胞供氧，通过透气纤维丝的作用进一步提供足量的氧气，能为细胞提供适宜代谢环境，保障细胞活性，使细胞培养效果更佳，有利于细胞功能的维持，提高治疗效果；3、分离的血浆通过分离泵连接管入生物反应器，通过夹层后，再逐层透过间距设置的过滤半透膜，与滤层空间内的细胞进行物质交换，这样可使血浆始终保持稳定的均匀流速，细胞与血浆之间充分接触，有利于提高两类物质的交换效率，降解血浆效果更好；4、增大了细胞存放空间，加大了装载量；5、通过过滤半透膜、阻隔半透膜的作用降低了细胞随血浆进入人体的风险；6、过滤半透膜采用多层设置，相对于并联生物反应器而言提高了细胞的使用效率，使治疗效果发挥到最佳；7、通过管路加热装置的作用，使得生物反应器内的细胞可以进行水浴恒温加热，加热均匀，加热稳定性好；且管路加热装置采用外挂式，节省空间，使得系统结构简单；8、通过生化监测装置的作用，使得系统能够对生化指标、血浆或血液的压力进行在线监测。附图说明图1为本专利技术半透膜分层式生物人工肝在线监测与恒温加热一体系统的结构示意图。图2为图1中的半透膜分层一体式生物反应器的结构示意图。图3为图1中的管路加热装置的立体结构示意图。图4为图3的剖视结构示意图。图中，半透膜分层一体式生物反应器1、血浆分离器1.1、生物反应器1.2、腔体2、分隔半透膜3、血液入口4、血细胞出口5、中空纤维丝6、血浆出口7、过滤半透膜8、肝细胞灌注口9、滤层空间10、血液输入口11、血泵12、动脉壶13、管路加热装置14、支架14.1、静脉壶15、血液回输口16、阻隔半透膜17、备用出口18、压力传感器19、分离泵连接管20、高氧水入口21、透气纤维丝22、血浆分离器备用加样口23、分离泵24、生化监测装置本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半透膜分层式生物人工肝在线监测与恒温加热一体系统，其特征在于：包括顺序相连的血液输入口(11)、血泵(12)、动脉壶(13)、半透膜分层一体式生物反应器(1)、静脉壶(15)和血液回输口(16)；所述半透膜分层一体式生物反应器(1)包括腔体(2)，设置在腔体(2)一侧的血浆分离器(1.1)及设置在腔体(2)另一侧的生物反应器(1.2)；血浆分离器(1.1)和生物反应器(1.2)通过分隔半透膜(3)间隔开；位于血浆分离器(1.1)所在一侧的腔体(2)上开设有血液入口(4)和血细胞出口(5)，血浆分离器(1.1)内部填充有多根中空纤维丝(6)；所述中空纤维丝(6)一端与血液入口(4)连通，另一端与血细胞出口(5)连通；位于生物反应器(1.2)所在另一侧的腔体(2)的顶部开设有血浆出口(7)，生物反应器(1.2)内水平设置有多层过滤半透膜(8)，所述过滤半透膜(8)用于阻隔游离细胞穿过且相邻的两个过滤半透膜(8)与生物反应器(1.2)的侧壁一起形成一个独立的滤层空间(10)，每个独立的滤层空间(10)对应的腔体(2)上设有肝细胞灌注口(9)；最上层的过滤半透膜(8)与生物反应器(1.2)顶部保持分离；最下层的过滤半透膜(8)与生物反应器(1.2)底部形成夹层(32)，所述夹层(32)内填充有透气纤维丝(22)且所述夹层(32)对应的腔体(2)上设有进气口(30)，所述进气口(30)仅与透气纤维丝(22)连通；所述血浆分离器(1.1)和生物反应器(1.2)通过设有分离泵(24)的分离泵连接管(20)将两者连通；所述分离泵连接管(20)的入口端位于所述血浆分离器(1.1)所在一侧的腔体(2)的侧壁下端，出口端位于所述生物反应器(1.2)所在一侧的腔体(2)的底部；所述血液入口(4)与动脉壶(13)的出口相连，所述血浆出口(7)与血细胞出口(5)一并与所述静脉壶(15)的入口相连；所述一体系统还设有管路加热装置(14)。...
【技术特征摘要】
1.一种半透膜分层式生物人工肝在线监测与恒温加热一体系统，其特征在于：包括顺序相连的血液输入口(11)、血泵(12)、动脉壶(13)、半透膜分层一体式生物反应器(1)、静脉壶(15)和血液回输口(16)；所述半透膜分层一体式生物反应器(1)包括腔体(2)，设置在腔体(2)一侧的血浆分离器(1.1)及设置在腔体(2)另一侧的生物反应器(1.2)；血浆分离器(1.1)和生物反应器(1.2)通过分隔半透膜(3)间隔开；位于血浆分离器(1.1)所在一侧的腔体(2)上开设有血液入口(4)和血细胞出口(5)，血浆分离器(1.1)内部填充有多根中空纤维丝(6)；所述中空纤维丝(6)一端与血液入口(4)连通，另一端与血细胞出口(5)连通；位于生物反应器(1.2)所在另一侧的腔体(2)的顶部开设有血浆出口(7)，生物反应器(1.2)内水平设置有多层过滤半透膜(8)，所述过滤半透膜(8)用于阻隔游离细胞穿过且相邻的两个过滤半透膜(8)与生物反应器(1.2)的侧壁一起形成一个独立的滤层空间(10)，每个独立的滤层空间(10)对应的腔体(2)上设有肝细胞灌注口(9)；最上层的过滤半透膜(8)与生物反应器(1.2)顶部保持分离；最下层的过滤半透膜(8)与生物反应器(1.2)底部形成夹层(32)，所述夹层(32)内填充有透气纤维丝(22)且所述夹层(32)对应的腔体(2)上设有进气口(30)，所述进气口(30)仅与透气纤维丝(22)连通；所述血浆分离器(1.1)和生物反应器(1.2)通过设有分离泵(24)的分离泵连接管(20)将两者连通；所述分离泵连接管(20)的入口端位于所述血浆分离器(1.1)所在一侧的腔体(2)的侧壁下端，出口端位于所述生物反应器(1.2)所在一侧的腔体(2)的底部；所述血液入口(4)与动脉壶(13)的出口相连，所述血浆出口(7)与血细胞出口(5)一并与所述静脉壶(15)的入口相连；所述一体系统还设有管路加热装置(14)。2.根据权利要求1所述的半透膜分层式生物人工肝在线监测与恒温加热一体系统，其特征在于：所述过滤半透膜(8)及分隔半透膜(3)均为平片膜元件，所述平片膜元件的周边与腔体(2)贴合固定；所述过滤半透膜(8)的孔径按照远离所述分离泵连接管(20)出口端的方向逐个递减。3.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：周平，刘路，
申请(专利权)人：武汉仝干医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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