本发明专利技术公开了一种人工肝用导流式微囊悬浮型流化床式生物反应器。包括端盖部，主体部以及底座部。底座部包括入口缓冲池以及固定的涡轮式导流叶片，配备位于底座部与主题部衔接面的入口滤网；主体部包括圆柱形内容腔，配备位于主体部外壳的采样及微囊灌注口及阀门；顶盖部包括出口缓冲池，配备位于主题部与顶盖部衔接面的出口筛网。封闭式结构，多开口设计，可方便采样及加入微囊化肝细胞，同时减少操作过程中的污染可能。底座部的涡轮式导流片可分散进口处局部的较大流速，减少微囊破坏，提高血液净化效率。本发明专利技术可提高生物反应器中所培养细胞与灌流液的接触效率，同时提高人工肝系统中生物部分的循环净化效率，方便临床应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物医学
，涉及一种医疗设备，是特定的生物型人工肝或者混合型人工肝的核心装置。
技术介绍
生物反应器是生物型人工肝系统或混合型人工肝系统的核心装置，其功能主要是具备充足的容量以及效能以提供患者血浆和外源性肝细胞进行物质交换，同时需具备免疫隔离的能力。既往研究热点以及目前已经进入临床试验的生物反应器类型主要是中空纤维反应器，但其存在细胞分布不均匀，细胞粘附率低及活性差，半透膜阻塞等缺点。同时人们发现微囊化肝细胞有用于生物人工肝的潜在价值一包裹细胞的微囊外壳类似于半透膜，可以进行物质交换和免疫 隔离，微囊里的细胞可以三维生长，因而功能更强。其后续实验亦证明了其在物质通透性方面独特的优势。但与之相匹配的固化床反应器同样存在较大的缺陷一一运转过程中许多微囊化肝细胞处于低灌流状态，微囊化肝细胞所受剪切力较大。针对这些缺点，本实验室研发了人工肝用微囊悬浮型流化床式生物反应器(专利号:ZL 200820167026.5)以及配套使用的生物人工肝支持系统用双腔储液池(专利号:ZL200710070279.0)，并以其为核心构建了一套新型的生物人工肝系统，动物试验表明该系统具有良好的疗效，同时也发现其仍有一些需要完善和改进的地方:1.反应器内需要较高的液体流速才能使得微囊化肝细胞充分地悬浮和流化，但包裹细胞的微囊所能承受的流体剪切力有限；2.流体力学试验证实漏斗形流化床式生物反应器存在流动死腔，部分微囊化肝细胞不能充分接触流化液体；3.人工肝用微囊悬浮型流化床式生物反应器(专利号:ZL200820167026.5)液体进口较小，提高流速可导致进口局部液体流速过快，局部微囊所受流体剪切力过大，进而导致微囊破碎率增加。4.反应器进出口须检测溶解氧含量，既往接触式检测方法无法保证治疗过程中的生物安全性。
技术实现思路
本专利技术针对现有装置和系统的不足，提供了一种人工肝用导流式微囊悬浮型流化床式生物反应器。该生物反应器利用涡轮导流式进口分流进口局部的高速流体，在保证微囊完整性的前提下，提高生物循环效能，同时在进出口设置单向引流阀门，方便PH及溶解氧监测。一种人工肝用导流式微囊悬浮型流化床式生物反应器，整体呈圆柱体形，包括端盖部，主体部以及底座部；顶盖部包括出口缓冲池、位于主体部与顶盖部(15)衔接面的出口筛网,端盖部顶部设有液体出口，液体出口的底端设有出口细胞滤网；主体部包括圆柱形内容腔，主体部外壳设有采样及微囊灌注口，采样及微囊灌注口设有阀门；底座部包括入口缓冲池、涡轮式导流叶片、位于底座部与主体部衔接面的入口滤网、位于液体进口及入口缓冲池衔接面的入口细胞滤网,底座部底部设有液体进口。所述液体进口及液体出口直径为4-8_，液体进口设有第一单向引流式阀门，液体出口设有第二单向引流式阀门可单向引出灌流液体用于采样。所述入口细胞滤网、出口细胞滤网的孔径为1_5μπι，所述入口滤网直径为10-30cm，滤网孔径为100-500 μ m，所述出口筛网直径为10_30cm，筛网孔径为500-800目。所述涡轮式导流叶片固定于底座部，导流叶片为8-32片，每个导流通道的扇形进口与扇形出口在横断面的射影无重叠面积。所述圆柱形内容腔体积为500_1500mL。所述出口缓冲池空间高度为10-30mm，所述入口缓冲池空间高度为10_20mm。本专利技术的有益效果是:本专利技术和生物人工肝支持系统用双腔储液池(专利号:ZL200710070279.0)组成高效生物循环通路，通过涡轮式导流叶片使得生物循环通路流速提高至300-500ml/min，且微囊侧向剪切力均小于破碎临界值。全新的流化模式——外部旋转向上，中部向下，可避免出现循环死腔，保证微囊与流化液体的充分接触，提高净化效能。进出口单向导流阀在保证生物安全性前提下为PH监测、溶解氧检测提供采样途径。本专利技术的体积可根据实际临床及研究需求放大缩小，为生物型人工肝系统的临床应用开辟了新的途径，其净化效能较以往生物反应器相比有明显提高，具有很好的应用前景。附图说明图1人工肝用导流式微囊悬浮型流化床式生物反应器结构示意图。图2人工肝用导流式微囊悬浮型流化床式生物反应器外接人工肝系统治疗示意图。图中:1.液体出口、2.第二单向引流式阀门、3.进口细胞滤网、4.出口筛网、5.阀门、6.采样及微囊灌注口、7.入口滤网、8.涡轮式导流叶片、9.入口细胞滤网、10.第一单向引流式阀门；11.液体进口 ；12.出口缓冲池；13.圆柱形内容腔；14.入口缓冲池；15.端盖部；16.主体部；17.底座部；18.治疗患者；19.动脉端；20.主血泵；21.血浆分离器；22.储液池外循环入口 ；23.储液池内循环出口 ；24.氧合柱；25.生物循环专用高转速泵；26.导流式微囊悬浮型流化床式生物反应器；27.储液池内循环进口 ；28.储液池外循环出口 ；29.胆红素吸附器；30.血细胞；31.回流泵；32.静脉端；33.生物循环。具体实施方案下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1所示，本专利技术导流式微囊悬浮型流化床式生物反应器外观为圆柱形，包括端盖部15，主体部16以及底座部17 ;顶盖部15包括出口缓冲池12、位于主体部16与顶盖部15衔接面的出口筛网4，端盖部15顶部设有液体出口 1，液体出口 I的底端设有出口细胞滤网3 ;主体部16包括圆柱形内容腔13，主体部16侧壁设有采样及微囊灌注口 6，采样及微囊灌注口 6设有阀门5 ;底座部17包括入口缓冲池14、涡轮式导流叶片8、位于底座部17与主体部16衔接面的入口滤网7、位于液体进口 11及入口缓冲池衔接面的入口细胞滤网9，底座部17底部设有液体进口 11。封闭式结构，多开口设计，可方便采样及加入微囊化肝细胞，同时减少操作过程中的污染可能。其中:液体进口 11及液体出口 I直径为4-8mm;进口细胞滤网3、入口细胞滤网9的孔径为1-5 μ m ;入口滤网7直径为10-30cm，滤网孔径为100-500 μ m ;出口筛网4直径为10-30cm，筛网孔径为500-800目；涡轮式导流叶片8导流叶片为8_32片，每个导流通道的扇形进口与扇形出口在横断面的射影无重叠面积；圆柱形内容腔13体积为500-1500mL ;出口缓冲池12空间高度为10-30mm ;入口缓冲池14空间高度为10_20mm。三维流体力学模型及实体试验均证实，本专利技术在特定流速/强体直径比内可形成稳定的四周螺旋向上，中间向下的流化效果，且无持续存在的流化死腔。经过涡轮式导流叶片8分流可使局部流速显著降低，有效减小流体力场中微囊所受的侧向剪切力，减少微囊破坏。进一步的，本反应器液体进口 11及液体出口 1均配备有单向引流式阀门10、2，可单向少量引出循环中的液体，以提供PH及溶解氧检测。进一步的，本反应器的主体部各个侧壁的材料均为医用塑料或有机玻璃，可以方便的观察储液池和内腔液面的高度。实施例如图2所示，本专利技术人工肝用导流式微囊悬浮型流化床式生物反应器为生物型人工肝系统中生物循环33的核心部件。现以图2中单纯生物型人工肝治疗模式为例，介绍本专利技术具体实施方案。治疗准备，打开阀门5，将微囊包被的肝细胞经采样及微囊灌注口 6灌入反应器主体部16圆柱形内容腔内，微囊灌注完毕后关闭灌注口阀门，自本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种人工肝用导流式微囊悬浮型流化床式生物反应器,其特征在于，它整体呈圆柱体形，包括端盖部（15），主体部（16）以及底座部（17）；顶盖部（15）包括出口缓冲池（12）、位于主体部（16）与顶盖部（15）衔接面的出口筛网（4），端盖部（15）顶部设有液体出口（1），液体出口（1）的底端设有出口细胞滤网（3）；主体部（16）包括圆柱形内容腔（13），主体部（16）外壳设有采样及微囊灌注口（6），采样及微囊灌注口（6）设有阀门（5）；底座部（17）包括入口缓冲池（14）、涡轮式导流叶片（8）、位于底座部（17）与主体部（16）衔接面的入口滤网（7）、位于液体进口（11）及入口缓冲池衔接面的入口细胞滤网（9），底座部（17）底部设有液体进口（11）。
【技术特征摘要】
1.一种人工肝用导流式微囊悬浮型流化床式生物反应器，其特征在于，它整体呈圆柱体形，包括端盖部(15)，主体部(16)以及底座部(17);顶盖部(15)包括出口缓冲池(12)、位于主体部(16)与顶盖部(15)衔接面的出口筛网(4)，端盖部(15)顶部设有液体出口(1)，液体出口(I)的底端设有出口细胞滤网(3);主体部(16)包括圆柱形内容腔(13)，主体部(16)外壳设有采样及微囊灌注口(6)，采样及微囊灌注口(6)设有阀门(5);底座部(17)包括入口缓冲池(14)、涡轮式导流叶片(8)、位于底座部(17)与主体部(16)衔接面的入口滤网(7 )、位于液体进口( 11)及入口缓冲池衔接面的入口细胞滤网(9 )，底座部(17 )底部设有液体进口(11)。2.根据权利要求1所述的人工肝用导流式微囊悬浮型流化床式生物反应器，其特征在于，所述液体进口( 11)及液体出口( I)直径为4-8_，液体进口( 11)设有第一单向引流式阀门(10 )，液体出口( I...
【专利技术属性】
技术研发人员：李兰娟，俞亮，喻成波，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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