專利名稱：混合型生物人工肝體外支持裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種醫(yī)療設(shè)備，特別涉及一種暫時替代人體肝臟功能的混合 型生物人工肝體外支持裝置。
背景技術(shù)：
人工肝裝置可為患者提供短暫的肝功能支持，是目前肝功能衰竭等疾病的有 效輔助治療手段，具有良好的應(yīng)用前景。
在本實(shí)用新型發(fā)明之前，人工肝裝置主要分為非生物人工肝和生物人工肝兩 大類。
非生物人工肝目前發(fā)展得比較成熟，其常用的人工肝裝置有以下幾種血漿 置換、血漿灌注吸附、血液透析和血液濾過裝置等。血漿置換裝置是通過血漿分 離技術(shù)，將患者血液中的細(xì)胞成分及血漿成分分離開，將后者用正常人血漿或血 漿替代品置換，從而除去肝衰患者體內(nèi)血漿中的有毒成分，其缺點(diǎn)是費(fèi)用昂貴且 易造成血漿浪費(fèi)。血漿灌注裝置是指將血漿通過體外循環(huán)，引入到裝有吸附劑(樹 脂或活性炭)的容器中，以吸附清除某些內(nèi)源性或外源性毒物，如膽紅素等，其 缺點(diǎn)是吸附過程沒有選擇性，在清除毒性物質(zhì)的同時，血漿中的很多有益的活性 成分也被吸附掉。血液透析裝置是將血液與透析液在半透膜兩側(cè)通過彌散的方式 進(jìn)行物質(zhì)交換，從而清除肝衰患者體內(nèi)一些中小分子的物質(zhì)，如尿素、肌酐等， 同時通過超濾的方式調(diào)節(jié)水平衡，穩(wěn)定內(nèi)環(huán)境，但該裝置只能清除肝衰患者體內(nèi) 部分毒素，對一些大分子物質(zhì)無效。
上述各種非生物人工肝雖然能在一定程度上清除毒素，但均不能持續(xù)地補(bǔ)充 患者體內(nèi)所需要的各種活性物質(zhì)，無法完成真正意義上的人工肝裝置的功能和作用。
生物人工肝裝置的出現(xiàn)彌補(bǔ)了這一缺陷。生物人工肝裝置主要是通過在反應(yīng) 器中培養(yǎng)高活力的外源肝細(xì)胞，來模擬正常人體內(nèi)肝臟功能的裝置。生物人工肝
裝置除了解毒功能外，還具有合成、代謝、轉(zhuǎn)化等多種生物功能，能實(shí)現(xiàn)真正意 義上的肝臟替代治療，但目前生物人工肝裝置的技術(shù)尚不成熟，還處在探索階段。而且，如果將肝衰患者體內(nèi)大量積累的毒素和代謝產(chǎn)物與生物反應(yīng)器中的肝細(xì)胞 直接進(jìn)行物質(zhì)交換，4艮有可能會造成肝細(xì)胞活性及功能的急劇喪失，影響生物人 工肝功能的發(fā)揮。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就在于克服上述非生物人工肝和生物人工肝各自存在的 缺陷，設(shè)計(jì)、研制一種混合型生物人工肝體外支持裝置。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是
混合型生物人工肝體外支持裝置，外殼內(nèi)左上部是培養(yǎng)箱控制按鈕，右上部 是培養(yǎng)箱，其主要技術(shù)特征在于培養(yǎng)箱內(nèi)設(shè)置生物反應(yīng)器，生物反應(yīng)器一端連接 反應(yīng)器循環(huán)泵，另一端連接膜肺，膜肺另一端連接交換柱，交換柱另一端連接反 應(yīng)器循環(huán)泵；外殼中間部分設(shè)置血泵，其輸入泵一端連接血液入口，另一端連接 分離管，血漿灌流泵一端連接三通，另一端連接活性炭吸附柱，生物人工肝泵一 端連接活性炭吸附柱，另一端連接交換柱，透析泵一端連接交換柱，另一端連接 透析管；外殼內(nèi)下部設(shè)置肝素泵，分離管另一端連接血液池，血液池另一端連接 三通，三通另二端分別連接廢棄血漿罐、血漿灌流泵，活性炭吸附柱一端連接血 漿灌流泵，另一端連接生物人工肝泵；透析管一端連接透析泵，另一端連接血液 池，透析管上兩個側(cè)孔，其中一側(cè)孔連接透析液袋，另一側(cè)孔連接廢棄液罐，血 液池一端連接血漿袋、血漿分離管及透析管，血液池另一端連接血液出口。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和效果在于有機(jī)和巧妙地將非生物人工肝裝置和生物人 工肝裝置結(jié)合在一起，避免二者各自的缺陷，使之既能夠發(fā)揮非生物人工肝裝置 的優(yōu)點(diǎn)，又發(fā)揮人工肝裝置的優(yōu)點(diǎn)，且使二者結(jié)合在一起發(fā)揮協(xié)同作用；同時， 二者的結(jié)合使得生物人工肝裝置得到實(shí)際應(yīng)用。
本實(shí)用新型的混合型生物人工肝體外支持裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠，易于實(shí) 現(xiàn)，操作方便。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)具體如下
1、 將血漿置換、血漿灌流、生物人工肝、血液透析等方式整合至一臺機(jī)器。
2、 混合型生物人工肝組合使用時，首先通過血漿置換和血漿灌流進(jìn)行初步 的解毒，避免了血漿中有毒物質(zhì)對后面生物人工肝中肝細(xì)胞的毒性作用.
3、 混合型生物人工肝組合使用時，通過生物人工肝的分泌、合成、代謝等 功能，補(bǔ)充了血漿中被前面活性炭吸附損失掉的有益活性成分。4、 混合型生物人工肝組合使用時，最后的血液透析保證了血液在經(jīng)過前面 各種人工肝裝置后，仍能保持良好的水和電解質(zhì)平衡回到人體內(nèi)，并能進(jìn)一步清 除尿素和肌酐等小分子物質(zhì)。
5、 本實(shí)用新型所采用的生物人工肝回路中設(shè)置了膜肺，并在培養(yǎng)液中加入 了紅細(xì)胞，從而通過紅細(xì)胞攜氧來解決反應(yīng)器中肝細(xì)胞的氧供問題。
本實(shí)用新型的其它優(yōu)點(diǎn)和效果將在下面繼續(xù)說明。

圖1一一本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2—_圖1的右視圖。
圖3—_圖1的左視圖。
具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的發(fā)明概要如下
1. 血漿置換血漿置換部件包括輸入泵、肝素泵、血漿分離器、血漿袋、廢棄 血漿罐及血液池，血漿置換部件位于血漿灌流部件之前。血液通過血漿分離 器分出血漿后直接丟棄，新鮮血漿由血漿袋同步同速補(bǔ)充。通過血漿置換除 去部分有毒物質(zhì)。
2. 血漿灌流血漿灌流部件包括血液灌流泵和膽紅素吸附柱，吸附柱內(nèi)裝有活 性炭，血漿灌流部件位于血漿置換部件之后，生物人工肝部件之前。由血漿 分離器分出的血漿通過活性炭吸附柱吸附掉膽紅素等。
3. 生物人工肝生物人工肝部件包括生物人工肝泵、生物反應(yīng)器泵、膜肺、生 物反應(yīng)器和交換柱。這些元件組成一個回路，位于血漿灌流部件之后，血液 透析部件之前，且置于37。C及5% C02的恒溫培養(yǎng)箱中，以保持其內(nèi)肝細(xì)胞 最佳生存環(huán)境。該回路中循環(huán)有培養(yǎng)液，培養(yǎng)液中混有紅細(xì)胞，經(jīng)過膜肺時 進(jìn)行氧合，并攜氧至肝細(xì)胞，從而保證氧供。該回路中的培養(yǎng)液與血液回路 中的血漿構(gòu)成雙循環(huán)，在交換柱中進(jìn)行物質(zhì)交換，從而避免了免疫反應(yīng)的發(fā) 生。并且通過物質(zhì)交換，血漿中的有毒成分進(jìn)入反應(yīng)器，被肝細(xì)胞代謝；而 肝細(xì)胞分泌的活性物質(zhì)進(jìn)入血漿，補(bǔ)充血漿灌流吸附掉的活性成分。
4. 血液透析血液透析部件包括透析泵、透析管、透析液袋和廢棄液袋，血液 透析部件位于生物人工肝部件之后。血漿在透析管內(nèi)進(jìn)一步除去尿素、肌酐 等小分子物質(zhì)，并調(diào)節(jié)水電解質(zhì)平衡后，再回到患者體內(nèi)。下面是本實(shí)用新型的具體實(shí)施內(nèi)容 如圖1、圖2、圖3所示
在本實(shí)用新型外殼21內(nèi)的左上部是控制按4丑22，控制右上部培養(yǎng)箱23中 的溫度、氧氣濃度、二氧化碳濃度等；在右上部的培養(yǎng)箱23內(nèi)設(shè)置有生物反應(yīng) 器ll，生物反應(yīng)器11一端連接反應(yīng)器循環(huán)泵12，另一端連接膜肺IO,膜肺IO 另一端連接交換柱9，交換柱9還分別連接反應(yīng)器循環(huán)泵12、透析泵13、生物 人工肝泵8;外殼21內(nèi)中間部分設(shè)置有血泵，其中輸入泵2 —端連接血液入口 1, 另一端連接分離管4，分離管4另二端分別連接血液池17、三通5，三通5另二 端分別連接廢棄血漿罐18、血漿灌流泵6;血漿灌流泵6另一端連接活性炭吸附 柱7,活性炭吸附柱7另一端連接生物人工肝泵8,透析泵13另一端連接透析管 14;外殼21內(nèi)下部設(shè)置有肝素泵3,透析管14另一端連接血液池17,透析管 14上的兩個側(cè)孔，其中一個側(cè)孔連接透析液袋16,另一個側(cè)孔連接廢棄液罐19; 血液池17分別連接血漿袋15、分離管4、透析管14及血液出口 20。
本實(shí)用新型的具體應(yīng)用
1、 部分血漿置換
使用前將三通5旋至5a位置。血液由血液入口 1經(jīng)輸入泵2泵入，經(jīng)肝素 泵3肝素化后進(jìn)入分離管4，分離出的血漿經(jīng)過三通5后進(jìn)入廢棄血漿罐18;新 鮮血漿由血漿袋15同步同速進(jìn)入血液池17，與分離管4分離出的紅細(xì)胞混合后， 經(jīng)血液出口20回到體內(nèi)。在這一過程中，新鮮血漿補(bǔ)充速度與有毒血漿丟棄速 度相同，通過血漿置換達(dá)到除去部分有毒物質(zhì)目的。
2、 血漿灌流
部分血漿置換步驟結(jié)束后，繼續(xù)分離血漿，血漿灌流泵6將血漿泵人活性炭 吸附柱7中，將分離的血漿通過活性炭吸附柱7吸附掉膽紅素等，進(jìn)一步除去血
漿中的有毒物質(zhì)。-
3、 生物人工肝
血漿經(jīng)活性炭吸附柱7解毒后，進(jìn)入生物人工肝裝置，在交換柱9內(nèi)與生物 反應(yīng)器ll中的肝細(xì)胞分泌的活性物質(zhì)進(jìn)行物質(zhì)交換，完成肝細(xì)胞的分泌、代謝、 合成等功能，從而補(bǔ)充血漿灌流步驟中被吸附掉的活性成分。
4、 血液透析
血漿經(jīng)過生物人工肝后，進(jìn)入透析管14透析，進(jìn)一步去除尿素、肌酐等小分子物質(zhì)，并調(diào)節(jié)水電解質(zhì)平衡，從而保證患者內(nèi)穩(wěn)態(tài)的穩(wěn)定。血漿經(jīng)過透析管 14后，與紅細(xì)胞混合，經(jīng)血液出口 20回到患者體內(nèi)。 第2~4步的具體步驟是
將三通5旋至5b位置。血液由血液入口 1經(jīng)輸入泵2泵入，經(jīng)肝素泵3肝 素化后進(jìn)入分離管4，分離出的血漿則經(jīng)過三通5后進(jìn)入血漿灌流泵6，被泵至 活性炭吸附柱7，經(jīng)吸附解毒后由生物人工肝泵8泵至交換柱9,生物反應(yīng)器11 中的培養(yǎng)液經(jīng)膜肺10氧合后被反應(yīng)器循環(huán)泵12泵入交換柱9，兩者在交換柱9 內(nèi)進(jìn)行物質(zhì)交換后，血漿由交換柱9流出并由透析泵13泵至透析管14;新鮮透 析液由透析袋16進(jìn)入透析管14,透析后的廢液則進(jìn)入到廢棄液罐19中；血漿 經(jīng)透析后進(jìn)入血液池17,與分離出的紅細(xì)胞混合后，經(jīng)過血液出口 20回到體內(nèi)。
本實(shí)用新型中，生物人工肝回路中增加一個交換柱9，從而通過雙循環(huán)的方 式進(jìn)行物質(zhì)交換，避免了免疫反應(yīng)的發(fā)生。
由此可知，本實(shí)用新型是將非生物人工肝與生物人工肝裝置有機(jī)結(jié)合，產(chǎn)生 協(xié)同作用，得到良好的效果。
權(quán)利要求1.混合型生物人工肝體外支持裝置，外殼內(nèi)左上部是培養(yǎng)箱控制按鈕，右上部是培養(yǎng)箱，其特征在于培養(yǎng)箱內(nèi)設(shè)置生物反應(yīng)器，生物反應(yīng)器一端連接反應(yīng)器循環(huán)泵，另一端連接膜肺，膜肺另一端連接交換柱，交換柱另一端連接反應(yīng)器循環(huán)泵；外殼中間部分設(shè)置血泵，其輸入泵一端連接血液入口，另一端連接分離管，血漿灌流泵一端連接三通，另一端連接活性炭吸附柱，生物人工肝泵一端連接活性炭吸附柱，另一端連接交換柱，透析泵一端連接交換柱，另一端連接透析管；外殼內(nèi)下部設(shè)置肝素泵，分離管另一端連接血液池，血液池另一端連接三通，三通另二端分別連接廢棄血漿罐、血漿灌流泵，活性炭吸附柱一端連接血漿灌流泵，另一端連接生物人工肝泵；透析管一端連接透析泵，另一端連接血液池，透析管上兩個側(cè)孔，其中一側(cè)孔連接透析液袋，另一側(cè)孔連接廢棄液罐，血液池一端連接血漿袋、血漿分離管及透析管，血液池另一端連接血液出口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合型生物人工肝體外支持裝置，其特征在于生物反 應(yīng)器置于37。C及5% C02的恒溫培養(yǎng)箱中。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種暫時替代人體肝臟功能的混合型生物人工肝體外支持裝置。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)是培養(yǎng)箱內(nèi)的生物反應(yīng)器接反應(yīng)器循環(huán)泵、膜肺，膜肺接交換柱，交換柱接反應(yīng)器循環(huán)泵，血泵接血液入口、分離管，血漿灌流泵接三通、活性炭吸附柱，生物人工肝泵接活性炭吸附柱、接交換柱，透析泵接交換柱、透析管，分離管接血液池、三通，三通接廢棄血漿罐、血漿灌流泵，活性炭吸附柱接生物人工肝泵，透析管接血液池、透析液袋、廢棄液罐，血液池接血液出口。本實(shí)用新型解決了非生物人工肝和生物人工肝各自缺陷。本實(shí)用新型使非生物人工肝和生物人工肝有機(jī)結(jié)合，產(chǎn)生協(xié)同作用，達(dá)到血漿置換、血漿灌流、生物人工肝和血液透析。
文檔編號A61M1/00GK201320317SQ200820238139
公開日2009年10月7日 申請日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日
發(fā)明者丁義濤, 施曉雷, 褚薛慧, 顧勁揚(yáng) 申請人:南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬鼓樓醫(yī)院