四合一式生物人工肝在线监测与恒温加热一体系统技术方案

本发明专利技术公开了四合一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、四合一生物反应器、静脉壶和血液回输口；四合一生物反应器包括恒温水箱及置于其内部的三合一生物反应器；三合一生物反应器包括腔体及设置在腔体内的第一隔板和第二隔板；第一隔板和第二隔板将腔体分隔为从左到右的三个独立空间，依次为血浆分离器、氧合器和反应器；恒温水箱包括水箱壳及设于水箱壳上的热水入口和热水出口。本发明专利技术的有益效果是：血液进入血浆分离器后，血浆依次进入氧合器和反应器，减少不必要的管路；能为细胞提供适宜代谢环境，保障细胞活性；提高有效细胞填充体积，保证细胞横向分布均匀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物人工肝
，尤其涉及一种四合一式生物人工肝在线监测与恒温加热一体系统。
技术介绍
我国是世界上肝病最严重的国家，每年肝衰竭新发病人数超过100万，其中约50％肝功衰竭患者因得不到有效治疗而死亡。目前肝移植为治愈肝衰竭最有效的治疗手段，但由于肝脏来源困难，等待时间长，或根本没有机会得到供肝，绝大多数病人根本没有生存机会。因此，急需人工肝系统维持病人生命，等待肝移植机会，或病人自身肝恢复的机会。生物人工肝支持系统，主要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。现有的生物人工肝系统结构大同小异，生物人工肝反应器为整个系统的核心部分，为细胞群提供充足的氧气、适当的营养物质及适宜的pH环境，使细胞能够最大限度的发挥其生物活性，为实现高效的肝功能表达水平提供保障。目前，已用于临床试验或治疗的生物人工肝支持系统主要包括血浆分离器，氧合器及生物反应器三部分。病人血液导出体外后，首先经血浆分离器将血浆及血细胞分离；分离出的血浆经氧合器负荷足够氧后进入生物反应器；在生物反应器中细胞群以血浆为基本营养进行物质代谢及交换；去除生物毒素后的血浆再与血浆分离器分离出血细胞混合，回输至患者体内，实现体外人工肝支持功能。血浆分离器，氧合器及生物反应器三部分成本较高，操作较繁琐，有待进一步优化。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。并且，目前常用生物人工肝反应器为中空纤维型反应器，该反应器中纤维管排列紧密，纤维管间容积较小，中心部位不易装载入细胞，易造成细胞分布不均，导致系统解毒性能降低，且细胞在纤维管上贴壁生长时易堵塞纤维管膜壁微孔，影响纤维管内外的物质交换，不利于肝细胞的功能与活力的长期有效维持而严重影响治疗效果。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包括适宜的溶氧和pH值，保障细胞活性；灌注的细胞分布均匀，肝细胞的生长密度及活性高，细胞能与血浆充分接触进行物质交换；能对反应器进行恒温加热且加热稳定均匀，系统结构简洁，操作便捷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种四合一式生物人工肝在线监测与恒温加热一体系统，通过重构系统结构，实现血浆分离器、氧合器、加热器及常规生物反应器四合为一；实现pH调控、恒温加热、细胞均匀分布并进行充分的物质交换，简化操作，提高肝细胞的生长密度及活性。为实现上述目的，本专利技术所设计的四合一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、四合一生物反应器、静脉壶和血液回输口；所述四合一生物反应器四合一式生物人工肝在线监测与恒温加热一体系统包括恒温水箱及置于其内部的三合一生物反应器；所述三合一生物反应器包括腔体及设置在所述腔体内的第一隔板和第二隔板；第一隔板和第二隔板将所述腔体分隔为从左到右的三个独立空间，依次为血浆分离器、氧合器和反应器；所述血浆分离器与所述氧合器通过器室连接管从外侧将两者内腔连通，所述器室连接管上设有分离泵；所述反应器与所述氧合器通过第二隔板上开设的连通孔将两者内腔连通；位于所述血浆分离器处的左侧腔体上端设有血液/预充液入口，下端设有血细胞出口，所述血液/预充液入口和血细胞出口之间以设于所述血浆分离器的内部的中空纤维束连通；位于所述氧合器处的中间部分的腔体上端设有氧气/二氧化碳入口，所述氧合器的内部设有与所述氧气/二氧化碳入口相连通的透气纤维膜管；位于所述反应器处的右侧腔体上设有营养液/肝细胞悬浮液入口、营养液/肝细胞悬浮液出口及血浆/预充液出口，所述连通孔和血浆/预充液出口以设于所述反应器的内部的中空纤维膜管连通；所述恒温水箱包括水箱壳及设于所述水箱壳上的热水入口和热水出口；所述水箱壳包裹住所述三合一生物反应器，所述水箱壳上还开设有多个用于三合一生物反应器上各个出入口穿出的孔洞，且所述三合一生物反应器上各个出入口为管口，其管口外壁与所述孔洞的内壁密封连接；所述血液/预充液入口与动脉壶的出口相连，所述血浆/预充液出口与血细胞出口一并与所述静脉壶的入口相连。进一步地，所述器室连接管的进液口端位于所述血浆分离器的侧壁下端，出液口端位于所述氧合器的下端；所述连通孔位于第二隔板的上端。再进一步地，所述氧合器内部沿其横截面方向还设有用于阻隔血浆/预充液的密封支架板，所述密封支架板位于连通孔的上方；所述密封支架板上开设有多个小孔，所述透气纤维膜管的上端卡设在小孔内，且通过密封支架板与氧合器内腔顶部形成的空间，与氧气/二氧化碳入口相连通。上述再进一步方案的有益效果是：通过密封支架板将透气纤维膜管固定于氧合器内，既可以保证氧气/二氧化碳入口与透气纤维膜管连通，气体不受阻隔，又能起到阻隔血浆/预充液的作用。优选地，所述血浆分离器内部沿其横截面方向还设有两个用于阻隔细胞及液体通过的聚氨酯树脂支架板，两个聚氨酯树脂支架板分别位于血浆分离器上下两端且与血浆分离器端部内腔保持距离，所述聚氨酯树脂支架板上开设有多个通孔，所述中空纤维束的两端分别卡设于不同聚氨酯树脂支架板的通孔内，所述器室连接管的进液口端位于两个聚氨酯树脂支架板之间。设置聚氨酯树脂支架板可以实现中空纤维束在血浆分离器内部均匀分布的目的，而不是将中空纤维束的端部全部塞入血液/预充液入口和血细胞出口。进一步地，所述反应器内部沿其横截面方向还设有两个用于阻隔细胞及液体通过的聚氨酯树脂支架片，两个聚氨酯树脂支架片分别位于反应器上下两端且与反应器端部内腔保持距离，聚氨酯树脂支架片上开设有多个通孔，所述中空纤维膜管的两端分别卡设于不同聚氨酯树脂支架片的通孔内，所述连通孔位于聚氨酯树脂支架片的上方，营养液/肝细胞悬浮液入口和营养液/肝细胞悬浮液出口位于两个聚氨酯树脂支架片之间。设置聚氨酯树脂支架片可以实现中空纤维膜管在反应器内部均匀分布的目的。可选地，位于所述血浆分离器处的左侧腔体在两个所述聚氨酯树脂支架板之间还设有与血浆分离器内腔连通的血浆分离器备用加样入口和血浆分离器加样出口；所述氧合器的下端设有氧合器加样出口；所述器室连接管的进液口端与所述血浆分离器加样出口连通；所述器室连接管的出液口端与所述氧合器加样出口连通。进一步地，所述血浆/预充液出口设有聚醚砜过滤膜、聚乙烯过滤膜或聚乙烯乙烯醇过滤膜，其膜厚为100μm±25μm，膜孔径为0.5μm±0.1μm。再进一步地，所述一体系统还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。更进一步地，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；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；所述动脉壶与所述四合一生物反应器之间还设有用于加热进入所述恒温水箱内热水的加热系统和用于调节水温的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四合一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(24)、血泵(3)、动脉壶(4)、四合一生物反应器(5)、静脉壶(6)和血液回输口(7)；所述四合一生物反应器(5)包括恒温水箱(2)及置于其内部的三合一生物反应器(1)；所述三合一生物反应器(1)包括腔体(1.4)及设置在所述腔体(1.4)内的第一隔板(1.5)和第二隔板(1.6)；第一隔板(1.5)和第二隔板(1.6)将所述腔体(1.4)分隔为从左到右的三个独立空间，依次为血浆分离器(1.1)、氧合器(1.2)和反应器(1.3)；所述血浆分离器(1.1)与所述氧合器(1.2)通过器室连接管(11)从外侧将两者内腔连通，所述器室连接管(11)上设有分离泵(25)；所述反应器(1.3)与所述氧合器(1.2)通过第二隔板(1.6)上开设的连通孔(12)将两者内腔连通；位于所述血浆分离器(1.1)处的左侧腔体(1.4)上端设有血液/预充液入口(1.1.1)，下端设有血细胞出口(1.1.2)，所述血液/预充液入口(1.1.1)和血细胞出口(1.1.2)之间以设于所述血浆分离器(1.1)的内部的中空纤维束(8)连通；位于所述氧合器(1.2)处的中间部分的腔体(1.4)上端设有氧气/二氧化碳入口(1.2.1)，所述氧合器(1.2)的内部设有与所述氧气/二氧化碳入口(1.2.1)相连通的透气纤维膜管(9)；位于所述反应器(1.3)处的右侧腔体(1.4)上设有营养液/肝细胞悬浮液入口(1.3.1)、营养液/肝细胞悬浮液出口(1.3.2)及血浆/预充液出口(1.3.3)，所述连通孔(12)和血浆/预充液出口(1.3.3)以设于所述反应器(1.3)的内部的中空纤维膜管(10)连通；所述恒温水箱(2)包括水箱壳(2.1)及设于所述水箱壳(2.1)上的热水入口(2.2)和热水出口(2.3)；所述水箱壳(2.1)包裹住所述三合一生物反应器(1)，所述水箱壳(2.1)上还开设有多个用于三合一生物反应器(1)上各个出入口穿出的孔洞(2.1.1)，且所述三合一生物反应器(1)上各个出入口为管口，其管口外壁与所述孔洞(2.1.1)的内壁密封连接；所述血液/预充液入口(1.1.1)与动脉壶(4)的出口相连，所述血浆/预充液出口(1.3.3)与血细胞出口(1.1.2)一并与所述静脉壶(6)的入口相连。...

【技术特征摘要】
1.一种四合一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(24)、血泵(3)、动脉壶(4)、四合一生物反应器(5)、静脉壶(6)和血液回输口(7)；所述四合一生物反应器(5)包括恒温水箱(2)及置于其内部的三合一生物反应器(1)；所述三合一生物反应器(1)包括腔体(1.4)及设置在所述腔体(1.4)内的第一隔板(1.5)和第二隔板(1.6)；第一隔板(1.5)和第二隔板(1.6)将所述腔体(1.4)分隔为从左到右的三个独立空间，依次为血浆分离器(1.1)、氧合器(1.2)和反应器(1.3)；所述血浆分离器(1.1)与所述氧合器(1.2)通过器室连接管(11)从外侧将两者内腔连通，所述器室连接管(11)上设有分离泵(25)；所述反应器(1.3)与所述氧合器(1.2)通过第二隔板(1.6)上开设的连通孔(12)将两者内腔连通；位于所述血浆分离器(1.1)处的左侧腔体(1.4)上端设有血液/预充液入口(1.1.1)，下端设有血细胞出口(1.1.2)，所述血液/预充液入口(1.1.1)和血细胞出口(1.1.2)之间以设于所述血浆分离器(1.1)的内部的中空纤维束(8)连通；位于所述氧合器(1.2)处的中间部分的腔体(1.4)上端设有氧气/二氧化碳入口(1.2.1)，所述氧合器(1.2)的内部设有与所述氧气/二氧化碳入口(1.2.1)相连通的透气纤维膜管(9)；位于所述反应器(1.3)处的右侧腔体(1.4)上设有营养液/肝细胞悬浮液入口(1.3.1)、营养液/肝细胞悬浮液出口(1.3.2)及血浆/预充液出口(1.3.3)，所述连通孔(12)和血浆/预充液出口(1.3.3)以设于所述反应器(1.3)的内部的中空纤维膜管(10)连通；所述恒温水箱(2)包括水箱壳(2.1)及设于所述水箱壳(2.1)上的热水入口(2.2)和热水出口(2.3)；所述水箱壳(2.1)包裹住所述三合一生物反应器(1)，所述水箱壳(2.1)上还开设有多个用于三合一生物反应器(1)上各个出入口穿出的孔洞(2.1.1)，且所述三合一生物反应器(1)上各个出入口为管口，其管口外壁与所述孔洞(2.1.1)的内壁密封连接；所述血液/预充液入口(1.1.1)与动脉壶(4)的出口相连，所述血浆/预充液出口(1.3.3)与血细胞出口(1.1.2)一并与所述静脉壶(6)的入口相连。2.根据权利要求1所述的四合一式生物人工肝在线监测与恒温加热一体系统，其特征在于：所述器室连接管(11)的进液口端位于所述血浆分离器(1.1)的侧壁下端，出液口端位于所述氧合器(1.2)的下端；所述连通孔(12)位于第二隔板(1.6)的上端。3.根据权利要求2所述的四合一式生物人工肝在线监测与恒温加热一体系统，其特征在于：所述氧合器(1.2)内部沿其横截面方向还设有用于阻隔血浆/预充液的密封支架板(21)，所述密封支架板(21)位于连通孔(12)的上方；所述密封支架板(21)上开设有多个小孔，所述透气纤维膜管(9)的上端卡设在小孔内，且通过密封支架板(21)与氧合器(1.2)内腔顶部形成的空间，与氧气/二氧化碳入口(1.2.1)相连通。4.根据权利要求2或3所述的四合一式生物人工肝在线监测与恒温加热一体系统，其特征在于：所述血浆分离器(1.1)内部沿其横截面方向还设有两个用于阻隔细胞及液体通过的...

【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